DE102010017412A1

DE102010017412A1 - Manual switching device for vehicle i.e. bicycle, has control device for controlling drive torque of electromotor and control device formed such that control device reduces drive torque of electromotor during gear change of gearshifts

Info

Publication number: DE102010017412A1
Application number: DE201010017412
Authority: DE
Inventors: Jürgen Jaekel
Original assignee: Clean Mobile AG
Current assignee: Tq-Systems De GmbH
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2011-12-22

Abstract

The device (1) has a control device (10) for controlling drive torque of an electromotor (6) of a vehicle (4). The control device is formed such that the control device reduces the drive torque of the electromotor during gear change of gearshifts (8, 15). The electromotor supports a drive (5) by human force during inserting gears of the gearshifts. A rotational torque acquisition apparatus (17) detects falling below of a threshold value. The rotational torque acquisition apparatus is formed as a position sensor and a torque sensor (28) that is arranged on a pedal or hand crankshaft (22). An independent claim is also included for a switching method for a vehicle.

Description

Die Anmeldung betrifft eine Schaltvorrichtung eines Fahrzeugs und ein Schaltverfahren des Fahrzeugs. Das Fahrzeug weist einen Antrieb durch Menschenkraft und einen Elektromotor auf, der bei eingelegtem Gang einer Gangschaltung der Schaltvorrichtung den Antrieb des Fahrzeugs unterstützt.The application relates to a switching device of a vehicle and a switching method of the vehicle. The vehicle has a drive by human power and an electric motor, which supports the drive of the vehicle when engaged gear of a gear shift of the switching device.

Aus den Druckschriften DE 42 27 229 A1 , DE 297 16 586 U1 und DE 196 42 605 A1 sind Schaltvorrichtungen für Fahrräder bekannt, die eine Automatisierung des Schaltvorgangs unter Berücksichtigung äußerer Einflussgrößen auf den Schaltvorgang vorsehen. Zu diesen Einflussgrößen gehören Eingaben des Fahrers sowie unterschiedliche Fahrdaten wie beispielsweise Geschwindigkeit, Steigung und Kraftaufwand. Dabei wird durch die automatische Schaltvorrichtung die Einbeziehung aller dieser Größen zur Optimierung des Schaltvorgangs herangezogen.From the pamphlets DE 42 27 229 A1 . DE 297 16 586 U1 and DE 196 42 605 A1 Switching devices for bicycles are known, which provide automation of the switching process, taking into account external factors influencing the switching process. These factors include input from the driver as well as different driving data such as speed, incline and effort. In this case, the inclusion of all these variables is used to optimize the switching process by the automatic switching device.

Diese Veröffentlichungen haben den Nachteil, dass bei den Einflussgrößen ein den Antrieb durch Menschenkraft unterstützender Elektromotor nicht vorgesehen ist. Ein den Vortrieb unterstützender Elektromotor erschwert die Abstimmung zwischen Elektromotor und Antrieb durch Menschenkraft beim Gangwechsel einer Gangschaltung der Schaltvorrichtung.These publications have the disadvantage that in the influencing variables a drive by human power supporting electric motor is not provided. An assisting the propulsion electric motor makes the coordination between the electric motor and drive by human force when changing gear of a gearshift of the switching device.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung und ein Schaltverfahren für ein Fahrzeug anzugeben, wobei das Fahrzeug einen Vortrieb durch Menschenkraft und einen Vortrieb durch einen Elektromotor aufweist, die durch die Schaltvorrichtung und das Schaltverfahren zu koordinieren sind.The object of the invention is to provide a switching device and a switching method for a vehicle, wherein the vehicle has a propulsion by human power and a propulsion by an electric motor to be coordinated by the switching device and the switching method.

Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Anmeldung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved with the subject of the independent claims. Advantageous developments of the application will become apparent from the dependent claims.

Zur Lösung der Aufgabe werden eine Schaltvorrichtung eines Fahrzeugs und ein Schaltverfahren des Fahrzeugs geschaffen. Das Fahrzeug weist eine Gangschaltung, einen Antrieb durch Menschenkraft und einen Elektromotor auf, der bei eingelegtem Gang der Gangschaltung der Schaltvorrichtung den Antrieb des Fahrzeugs unterstützt. Dazu weist die Schaltvorrichtung eine Steuereinrichtung auf, die das Antriebsdrehmoment des Elektromotors derart steuert, dass bei einem Gangwechsel der Gangschaltung der Schaltvorrichtung das Antriebsdrehmoment des Elektromotors vermindert ist.To achieve the object, a switching device of a vehicle and a switching method of the vehicle are provided. The vehicle has a gearshift, a drive by human power and an electric motor, which supports the drive of the vehicle when the gear shift of the switching device is engaged. For this purpose, the switching device has a control device which controls the drive torque of the electric motor such that the drive torque of the electric motor is reduced during a gear change of the gearshift of the switching device.

Es gilt, dass beim Schalten von Gängen in einem Schaltgetriebe der mechanische Schaltvorgang zur Vermeidung von Verschleiß und Beschädigung drehmoment- und kraftfrei erfolgen sollte, wobei bei einer Kettenschaltung relativ lastfreie Schaltzeitpunkte durch die Tretkurbel gegeben sind, zumal im Todpunkt der Tretkurbel der Vortrieb durch Menschenkraft gegen Null geht. Solange lediglich der Vortrieb durch Menschenkraft mit Hilfe einer Tretkurbel erzeugt wird, kann deshalb die Lastfreiheit an der Tretkurbelwelle durch Messen des Drehmoments, welches im Antriebstrang wirkt, abgelesen werden. Durch einen Elektromotor kann jedoch in jeder Betriebsphase des Fahrrads ein erhebliches Drehmoment durch den Elektromotor auf die Schaltvorrichtung einwirken.It is true that when switching gears in a manual transmission, the mechanical shift to avoid wear and damage should be torque and force-free, with a derailleur relatively load-free switching times are given by the pedal, especially at the deadlock of the pedal of the drive by human power against Zero goes. As long as only the propulsion is generated by human power by means of a pedal crank, therefore, the no load on the pedal crankshaft can be read by measuring the torque acting in the drive train. By an electric motor, however, a significant torque can act on the switching device by the electric motor in each operating phase of the bicycle.

Die vorgestellte Schaltvorrichtung hat den Vorteil, dass der Elektromotor praktisch keinen Beitrag zum Antrieb des Fahrzeugs beiträgt, solange der Schaltvorgang dauert. Damit wird sichergestellt, dass die Schaltvorrichtung, die bei einem eingelegten Gang einer Gangschaltung durch den Elektromotor einen Beitrag zum Antrieb des durch Menschenkraft betriebenen Fahrzeugs leistet, bei einem Gangwechsel der Gangschaltung durch den Elektromotor weder behindert noch beschädigt wird, zumal das Antriebsdrehmoment des Elektromotors soweit vermindert werden kann, bis sich der Elektromotor praktisch im Leerlauf befindet.The presented switching device has the advantage that the electric motor contributes virtually no contribution to the drive of the vehicle, as long as the switching process lasts. This ensures that the switching device that makes a contribution to the drive of the vehicle operated by human power at an engaged gear of a gear shift by the electric motor, is neither hindered nor damaged in a gear change of the gear by the electric motor, especially as the driving torque of the electric motor is reduced so far can be until the electric motor is practically idle.

Nach Abschluss des Gangwechsels kann dann der Elektromotor automatisch wieder hochgefahren werden, um den Antrieb des Fahrzeugs durch Menschenkraft zu unterstützen. Das Herunterfahren bzw. das Vermindern des Antriebsdrehmoments des Elektromotors vor jedem Gangwechsel sollte nicht dem Benutzer des Fahrzeugs überlassen bleiben, um sicher zu stellen, dass im Augenblick des Gangwechsels der Gangschaltung der Elektromotor möglichst keinen Beitrag zum Antriebsdrehmoment des Fahrzeugs beiträgt. Zumal jedes Mal, wenn der Benutzer des Fahrzeugs das Herunterfahren des Elektromotors vor einem Gangwechsel nicht beachtet, die Gefahr einer Beschädigung der Mechanik der Gangschaltung gegeben ist.After completion of the gear change then the electric motor can be automatically restarted to support the drive of the vehicle by human power. The shutdown or reduction of the drive torque of the electric motor before each gear change should not be left to the user of the vehicle to ensure that at the moment of gear change of the electric motor contributes as possible no contribution to the drive torque of the vehicle. Especially since every time the user of the vehicle disregards the shutdown of the electric motor before changing gear, there is a fear of damaging the mechanism of the gearshift.

Deshalb ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Schaltvorrichtung vorgesehen, dass nach Auslösen eines Gangwechsels durch den Fahrer das von dem Elektromotor abgegebene Drehmoment automatisch vermindert ist, sobald der von Menschenkraft aufgebrachte Antrieb einen Schwellwert unterschreitet. Dazu ist anzumerken, dass der von Menschkraft aufgebrachte Antrieb üblicherweise von einem Kurbelantrieb aufgebracht wird. Derartige Kurbelantriebe können Handkurbeln oder Tretkurbeln aufweisen, wobei derartige Kurbelantriebe üblicherweise einen Todpunkt haben, bei dem das Antriebsdrehmoment einen Schwellwert unterscheitet. Diese Unterschreitung des Antriebdrehmomentes des Antriebs durch Menschenkraft kann messtechnisch erfasst werden, so dass zuverlässig ein Schaltvorgang lastfrei ausgeführt werden kann, sobald das Antriebsdrehmoment des unterstützenden Elektromotors heruntergefahren ist.Therefore, it is provided in a further embodiment of the switching device that, after triggering a gear change by the driver, the torque output by the electric motor is automatically reduced as soon as the drive applied by human force falls below a threshold value. It should be noted that the force applied by human power drive is usually applied by a crank drive. Such crank drives can have crank handles or cranks, wherein such crank drives usually have a dead center at which the drive torque undershoots a threshold. This undershooting of the drive torque of the drive by human power can be detected by measurement, so that reliably a switching operation can be performed without load, as soon as Drive torque of the supporting electric motor is shut down.

Um dieses Herunterfahren des Elektromotors nicht vom Betätigen eines Motorleistungsgriff durch den Benutzer abhängig zu machen, ist es vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung ein Drehmomenterfassungsgerät aufweist, das ein Unterschreiten des Schwellwertes erfasst und das Vermindern des Antriebsdrehmomentes des Elektromotors über eine Steuereinrichtung automatisch auslöst.In order not to make this shutting down of the electric motor dependent on the actuation of a motor power grip by the user, it is provided that the switching device has a torque detection device which detects a falling below the threshold and automatically triggers the reduction of the drive torque of the electric motor via a control device.

In einer Ausführungsform der Schaltvorrichtung ist das Drehmomenterfassungsgerät ein auf einer Tret- oder Handkurbelwelle angeordneter Drehmomentsensor. Mit einem derartigen Drehmomentsensor wird die Torsion der Tret- oder Handkurbelwelle messtechnisch erfasst, womit die jeweiligen Todpunkte, d. h. die Punkte der Stellungen der Tret- oder Handkurbelwelle, bei denen jeweils Schwellwerte des Drehmomentes unterschritten werden, von dem Drehmomentsensor an ein Steuergerät weitergegeben werden können, das ein Herunterfahren des Antriebsmoments des Elektromotors automatisch veranlasst.In one embodiment of the shifting device, the torque detecting device is a torque sensor arranged on a pedal or manual crankshaft. With such a torque sensor, the torsion of the pedal or hand crank shaft is detected by measurement, whereby the respective dead centers, d. H. the points of the positions of the pedal crankshaft or crankshaft, which in each case threshold values of the torque are exceeded, can be passed from the torque sensor to a control unit, which causes a shutdown of the drive torque of the electric motor automatically.

Weiterhin ist es möglich, dass das Drehmomenterfassungsgerät einen Positionserfassungssensor aufweist, der die Position der Tret- oder Handkurbel ermittelt, wobei für unterschiedliche Dreh- oder Handkurbelmechanismen die Positionen für das Unterschreiten eines Schwellwertes des Drehmomentes bekannt sind. Deshalb kann ein derartiger Positionserfassungssensor einen Schaltimpuls im Steuergerät auslösen, der dafür sorgt, dass das Antriebsdrehmoment des Elektromotors vermindert wird.Furthermore, it is possible that the torque detection device comprises a position detection sensor which detects the position of the pedal or hand crank, wherein for different rotary or hand crank mechanisms, the positions for falling below a threshold value of the torque are known. Therefore, such a position detecting sensor can trigger a switching pulse in the controller, which ensures that the driving torque of the electric motor is reduced.

Ein derartiger Positionserfassungssensor kann eine mit der Tret- oder Handkurbel mitrotierende Scheibe aufweisen, die an den beiden Todpunkten einer Umdrehung der Tret- oder Handkurbelwelle eine Lichtschranke unterbricht oder eine Lichtschranke auslöst. Darüber hinaus sind Magnetschaltgeber möglich, die berührungsfrei beispielsweise über einen Hall-Sensor einen Schaltimpuls an das Steuergerät weitergeben.Such a position detection sensor may have a mitrotierende with the pedal or hand crank disc, which interrupts a photocell or triggers a photocell at the two dead centers of a revolution of the pedal or hand crank shaft. In addition, magnetic switchers are possible that pass on contactless, for example via a Hall sensor, a switching pulse to the controller.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltvorrichtung eine Nabenschaltung als Gangschaltung auf. Auch bei einer Nabenschaltung ist es entscheidend, dass diese in einen möglichst lastfreien Zustand geschaltet wird, um Beschädigungen zu vermeiden. Dazu ist es vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung einen Gangwahlschalter aufweist, mit dem ein Gangwechsel der Gangschaltung der Schaltvorrichtung manuell wählbar ist. Dabei löst die manuelle Wahl eines Gangwechsels ein automatisches Erfassen des Unterschreiten eines Schwellwertes des von Menschenkraft aufgebrachten Drehmomentes mit Hilfe des oben erwähnten Drehmomenterfassungsgeräts aus.In a further embodiment, the switching device has a hub gear as a gearshift. Even with a hub gear, it is crucial that it is switched to a load-free state as possible in order to avoid damage. For this purpose, it is provided that the switching device has a gear selector switch with which a gear change of the gearshift of the switching device is manually selectable. In this case, the manual selection of a gear change triggers an automatic detection of the falling below a threshold value of the force applied by human power with the aid of the above-mentioned torque detection device.

In einer weiteren Ausführungsform weist die Schaltvorrichtung eine Kettenschaltung als Gangschaltung auf. Eine derartige Kettenschaltung hat den Vorteil, dass sie eine federelastisch vorgespannte Schwinge aufweist, die zum Längenausgleich der Kette beim Gangwechsel um einen Drehpunkt schwenkt. Diese Bewegung um einen Drehpunkt kann benutzt werden, um sowohl beim automatischen Gangwechsel als auch beim manuellen Gangwechsel ein Antriebsdrehmoment des Elektromotors zu steuern. Dazu weist die Schaltvorrichtung einen Bewegungssensor auf, der beim Schwenken der Schwinge aus einer Ruhelage eine Reduzierung des Antriebsmomentes des Elektromotors durch die Steuereinrichtung initiiert. Nach Einnahme einer erneuten Ruhelage der Schwinge veranlasst der Bewegungssensor ein erneutes Hochfahren des Antriebsmomentes des Elektromotors durch die Steuereinrichtung auf den von Fahrer des Fahrzeugs eingestellten Stellwert des Motorleistungsgriffs.In a further embodiment, the switching device has a derailleur as a gearshift. Such a derailleur has the advantage that it has a resiliently biased rocker, which pivots to length compensation of the chain when changing gear around a pivot point. This pivotal movement can be used to control a drive torque of the electric motor during both automatic gearshift and manual gearshift. For this purpose, the switching device has a motion sensor, which initiates a reduction of the drive torque of the electric motor by the control device during pivoting of the rocker from a rest position. After assuming a new rest position of the rocker of the motion sensor causes a renewed startup of the drive torque of the electric motor by the controller to the set by the driver of the vehicle control value of the engine performance grip.

Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit einer vorgestellten Schaltvorrichtung.The invention also relates to a vehicle with an introduced switching device.

Für das Herunterfahren des Elektromotors kann die Schaltvorrichtung zusätzlich eine Kopplungseinrichtung zur An- und Abkopplung des Elektromotors an den Antrieb des Fahrzeugs aufweisen, so dass für das Herunterfahren des Antriebsdrehmomentes des Elektromotors dieser gleichzeitig von dem Antrieb abgekoppelt wird und im Leerlauf läuft, während nach Beendigung des Gangwechsels die Kopplungseinrichtung über die Steuereinrichtung ein Ankoppeln des Elektromotors automatisch vornimmt.For the shutdown of the electric motor, the switching device may additionally have a coupling device for coupling and decoupling of the electric motor to the drive of the vehicle, so that for the shutdown of the drive torque of the electric motor, this is simultaneously decoupled from the drive and idles, while after completion of Gear change the coupling device via the controller automatically performs a coupling of the electric motor.

Das automatische Herunterfahren des Elektromotors bei Unterschreiten eines Schwellwertes des durch Menschenkraft erzeugten Drehmomentes ergibt noch keine automatische Gangwechselschaltung, vielmehr muss der Gangwechsel von dem Benutzer nach wie vor initiiert werden. Die nachfolgend beschriebenen Schaltvorrichtungen sehen jedoch zusätzlich vor, dass der Gangwechsel der Gangschaltung durch die Schaltvorrichtung automatisch ausgelöst wird, so dass ein manueller Gangwahlschalter entfallen kann.The automatic shutdown of the electric motor falls below a threshold value of the torque generated by human power still does not give automatic gear change circuit, but the gear change must still be initiated by the user. However, the switching devices described below also provide that the gear change of the gear shift is automatically triggered by the switching device, so that a manual gear selector can be omitted.

Dazu weist die Schaltvorrichtung einen Schwellwertgeber auf, an dem ein maximaler Schwellwert bei eingelegtem Gang für das Gesamtantriebsmoment einstellbar ist. Das Gesamtantriebsmoment setzt sich zusammen aus dem Antriebsmoment des Antriebs durch Menschenkraft und dem Antriebsmoment des Elektromotors, das beispielsweise in der Nabe eines Laufrades erfasst werden kann. Bei einem Erreichen des maximalen Schwellwertes des Gesamtantriebsmoments ist ein automatisches Herunterschalten der Gangschaltung der Schaltvorrichtung unter Reduzierung des Antriebsmomentes des Elektromotors vorgesehen.For this purpose, the switching device has a threshold value at which a maximum threshold value when the gear is engaged can be set for the total drive torque. The total drive torque is composed of the drive torque of the drive by human power and the drive torque of the electric motor, which can be detected for example in the hub of an impeller. Upon reaching the maximum threshold value of the total drive torque is an automatic Downshifting the gearshift of the switching device provided to reduce the drive torque of the electric motor.

Außerdem ist an dem Schwellwertgeber ein minimaler Schwellwert bei eingelegtem Gang für das Gesamtantriebsmoment einstellbar, wobei bei einem Erreichen des minimalen Schwellwertes des Gesamtantriebsmoments ein automatisches Heraufschalten der Gangschaltung der Schaltvorrichtung unter Reduzierung des Antriebsmomentes des Elektromotors während der Dauer des Gangwechsels vorgesehen ist. Durch den in der Schaltvorrichtung vorgesehen einstellbaren Schwellwertgeber für einen minimalen und einen maximalen Schwellwert des gesamten Antriebsdrehmomentes ist es möglich, automatisch einen Gangwechsel zum Heraufschalten bzw. Herunterschalten eines Ganges auszulösen, wobei gleichzeitig bzw. während des Gangwechsels das Antriebsdrehmoment des Elektromotors in beiden Fällen, wie es auch für den oben erörterten manuellen Betrieb erforderlich ist, heruntergefahren wird.In addition, at the threshold value a minimum threshold value when the gear is set for the total drive torque, wherein upon reaching the minimum threshold value of the total drive torque an automatic upshifting of the gearshift of the switching device is provided to reduce the drive torque of the electric motor during the duration of the gear change. By provided in the switching device adjustable threshold for a minimum and a maximum threshold value of the total drive torque, it is possible to automatically trigger a gear change to upshift or downshift a gear, at the same time or during the gear change, the drive torque of the electric motor in both cases It is also shut down for the manual operation discussed above.

Eine weitere Möglichkeit, den Gangwechsel einer Schaltvorrichtung automatisch durchzuführen, besteht darin, die Schaltvorrichtung mit einem Drehzahlmesser einer Kurbeltretwelle, einem Drehzahlmesser einer Antriebswelle des Elektromotors und einem Drehzahlmesser einer Radnabe eines Laufrades auszustatten. Die Steuereinrichtung der Schaltvorrichtung initiiert aus den Relationen der gemessenen Drehzahlen ein automatisches Herauf- oder ein automatisches Herunterschalten der Gangschaltung der Schaltvorrichtung bei gleichzeitiger Reduzierung des Antriebsmomentes des Elektromotors für die Dauer des Schaltvorgangs.Another way to automatically perform the gear change of a switching device is to equip the switching device with a tachometer of a Kurbeltretwelle, a tachometer of a drive shaft of the electric motor and a tachometer of a wheel hub of an impeller. The control device of the switching device initiated from the relations of the measured speeds, an automatic upshift or an automatic downshifting of the gearshift of the switching device while reducing the drive torque of the electric motor for the duration of the switching operation.

Dazu werden unterschiedliche Schwellwerte für die Drehzahlen des Elektromotors, der Radnabe des Laufrades und der Tret- oder Handkurbelwelle in dem Steuergerät gespeichert, so dass beim Erreichen von maximalen Schwellwerten für die Drehzahl ein Heraufschalten der Gänge ausgelöst wird und beim Unterschreiten minimaler Drehzahlwerte ein Herunterschalten der Gänge veranlasst wird. Diese Schaltvorrichtung wird vorzugsweise in Zweiradfahrzeugen eingesetzt, kann jedoch auch für mit Handkurbeln ausgestatteten Drei- und Vierradfahrzeugen, wie Rollstühlen, eingesetzt werden.For this purpose, different threshold values for the rotational speeds of the electric motor, the wheel hub of the impeller and the pedal or manual crankshaft are stored in the control unit, so that upon reaching maximum threshold values for the rotational speed an upshifting of the gears is triggered and if the engine speed falls below minimum rpm values, the gears are downshifted is initiated. This switching device is preferably used in two-wheeled vehicles, but can also be used for crank-equipped three- and four-wheel vehicles, such as wheelchairs.

Ein Schaltverfahren eines Fahrzeugs, das mit Menschenkraft angetrieben wird, wobei der von Menschenkraft erzeugte Antrieb von einem Elektromotor unterstützt wird, weist die nachfolgenden Verfahrenschritte auf. Zunächst wird ein Fahrbetrieb ermittelt, der einen Gangwechsel erfordert. Daraufhin wird das Antriebsmoment des Elektromotors reduziert und der Gangwechsel durchgeführt. Dann wird das Beenden des Gangwechsels ermittelt und ein Hochfahren des Antriebsmoments des Elektromotors erneut vorgesehen.A shifting method of a human power driven vehicle, where the power generated by human power is assisted by an electric motor, comprises the following process steps. First, a driving operation is determined, which requires a gear change. Then the drive torque of the electric motor is reduced and carried out the gear change. Then, the completion of the gear change is determined and provided a startup of the drive torque of the electric motor again.

Dieses Schaltverfahren kann sowohl bei einem manuell veranlassten Gangwechsel als auch bei einem automatisch veranlassten Gangwechsel durchgeführt werden, so dass die Gangschaltung nicht unter einem Antriebsmoment des Elektromotors, wie es beispielsweise während eines eingelegten Ganges anliegt, betätigt wird. Somit kann die Gangschaltung lastfrei geschaltet werden und das Risiko einer Beschädigung der Gangschaltung vermindert werden.This switching method can be carried out both in a manually initiated gear change as well as in an automatically initiated gear change, so that the gear shift is not actuated by a drive torque of the electric motor, as applied for example during an engaged gear. Thus, the gear shift can be switched load-free and the risk of damage to the gear shift can be reduced.

Zur Ermittlung des Fahrbetriebs wird ein Gesamtantriebsmoment aus einem Antrieb durch Menschenkraft und einem Antrieb durch den Elektromotor erfasst. Für das Ermitteln des Fahrbetriebs vor einem Gangwechsel kann auch allein das Drehmoment, das durch Menschenkraft aufgebracht wird, verwendet werden. Die Ermittlung und Einschätzung des Fahrbetriebs kann bei manuelles Gangwechseleingabe auch durch den Benutzer erfolgen, um rechtzeitig das Antriebsdrehmoment des Elektromotors automatisch zu vermindern.To determine the driving operation, a total driving torque is detected from a drive by human power and a drive by the electric motor. For determining the driving operation before a gear change, only the torque that is applied by human power can be used. The determination and assessment of the driving operation can also be done by the user in manual gear change input to automatically reduce the drive torque of the electric motor in time.

Ein automatischer Gangwechsel kann erfolgen, wenn ein maximaler Schwellwert bei eingelegtem Gang für das Gesamtantriebsmoment erreicht wird. Mit Erreichen des maximalen Schwellwertes kann dann für die Dauer des Gangwechsels eine Reduzierung des Antriebsmomentes des Elektromotors erfolgen und ein automatisches Herunterschalten der Gangschaltung der Schaltvorrichtung durchgeführt werden.An automatic gear change can take place when a maximum threshold value is reached with gear engaged for the total drive torque. When the maximum threshold value is reached, a reduction in the drive torque of the electric motor can then take place for the duration of the gear change and an automatic downshift of the gear shift of the switching device can be carried out.

Ein automatisches Heraufschalten der Gangschaltung der Schaltvorrichtung wird durchgeführt, wenn ein minimaler Schwellwert bei einem eingelegten Gang für das Gesamtantriebsmoment erreicht wird. Dabei wird ebenfalls gleichzeitig für die Dauer des Gangwechsels eine Reduzierung des Antriebsmomentes des Elektromotors durchgeführt, um möglichst lastfrei den Schaltvorgang auszuführen.An automatic upshift of the gear shift of the shift device is performed when a minimum threshold is reached at an engaged gear for the total drive torque. In this case, a reduction of the drive torque of the electric motor is also carried out at the same time for the duration of the gear change in order to perform as possible load-free the switching operation.

Für ein Reduzieren des Antriebsmomentes des Elektromotors wirkt die Schaltvorrichtung mit der Steuereinrichtung zusammenwirkt und vermindert die Stromzufuhr des Elektromotors beispielsweise bis auf eine Leerlaufspannung des Elektromotors.For reducing the drive torque of the electric motor, the switching device interacts with the control device and reduces the power supply of the electric motor, for example, to an open circuit voltage of the electric motor.

Andererseits kann auch die Schaltvorrichtung über eine Kopplungseinrichtung verfügen und zur Reduzierung des Antriebsmomentes des Elektromotors den Elektromotors von dem Antrieb des Fahrzeugs abkoppeln. Doch beim Abkoppeln soll der Elektromotor nicht aufheulen, sondern vielmehr wird die Drehzahl des Elektromotors bis auf seine Leerlaufdrehzahl reduziert.On the other hand, the switching device may also have a coupling device and decouple the electric motor from the drive of the vehicle to reduce the drive torque of the electric motor. But when uncoupling the electric motor should not howl, but rather the speed of the electric motor is reduced to its idle speed.

Schließlich ist auch ein Schaltverfahren möglich, bei dem eine federelastisch vorgespannte Schwinge zum Längenausgleich einer Kette einer Kettenschaltung beim Gangwechsel um einen Drehpunkt schwenkt und ein Bewegungssensor der Schaltvorrichtung beim Schwenken der Schwinge aus einer Ruhelage eine Reduzierung des Antriebsmomentes des Elektromotors durch die Steuereinrichtung initiiert. Nach erneutem Erreichen einer Ruhelage der Schwinge der Kettenschaltung kann der Elektromotor dann wieder von Hand oder automatisch hochgefahren werden. Finally, a switching method is possible in which a spring-biased rocker for length compensation of a chain of a derailleur during gear changes pivots about a pivot point and a motion sensor of the switching device when pivoting the rocker from a rest position initiates a reduction of the drive torque of the electric motor by the control device. After again reaching a rest position of the rocker of the derailleur, the electric motor can then be raised again by hand or automatically.

In einem weiteren Verfahren ist es vorgesehen, dass ein Positionserfassungssensor die Position eines Todpunktes einer Tret- oder Handkurbel erfasst, bei dem das von Menschenkraft erzeugte Antriebsmoment am geringsten ist und eine Reduzierung des Antriebsmomentes des Elektromotors durch die Steuereinrichtung für die Dauer des Gangwechsels initiiert wird.In another method, it is provided that a position detection sensor detects the position of a dead center of a pedal or hand crank, wherein the drive torque generated by human power is the lowest and a reduction of the drive torque of the electric motor is initiated by the control device for the duration of the gear change.

Bei einem weiteren Schaltverfahren wird eine Drehzahl einer Tret- oder Handkurbelwelle, die Drehzahl einer Antriebswelle des Elektromotors und die Drehzahl eines Laufrades des Fahrzeugs zur Ermittlung des Fahrbetriebs erfasst. Aus den Relationen der gemessenen Drehzahlen wird automatisch ein Herauf- oder ein Herunterschalten der Gangschaltung der Schaltvorrichtung bei gleichzeitiger Reduzierung des Antriebsmomentes des Elektromotors für den Zeitabschnitt des Schaltvorgangs durch die Steuereinrichtung initiiert. Da eine Drehzahlmessung mit relativ einfachen und preiswerten Drehzahlsensoren zuverlässig erfassbar ist, erscheint diese Möglichkeit eines automatischen Schaltverfahrens von Vorteil.In another switching method, a rotational speed of a pedal or manual crankshaft, the rotational speed of a drive shaft of the electric motor and the rotational speed of an impeller of the vehicle for determining the driving operation is detected. From the relations of the measured rotational speeds, an upshift or a downshift of the gear shift of the shifting device is simultaneously initiated by the control device while the driving torque of the electric motor is reduced for the period of the shifting process. Since a speed measurement with relatively simple and inexpensive speed sensors can be reliably detected, this possibility of an automatic switching method seems to be an advantage.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying figures.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs mit einer manuellen Schaltvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Anmeldung; 1 shows a schematic diagram of a vehicle with a manual switching device according to a first embodiment of the application;

2 zeigt eine Prinzipskizze des Fahrzeugs gemäß 1 mit einer modifizierten manuellen Schaltvorrichtung; 2 shows a schematic diagram of the vehicle according to 1 with a modified manual switching device;

3 zeigt eine Prinzipskizze des Fahrzeugs gemäß 1 mit einer automatischen Schaltvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Anmeldung; 3 shows a schematic diagram of the vehicle according to 1 with an automatic switching device according to a second embodiment of the application;

4 zeigt eine Prinzipskizze des Fahrzeugs gemäß 1 mit einer modifizierten automatischen Schaltvorrichtung; 4 shows a schematic diagram of the vehicle according to 1 with a modified automatic switching device;

5 zeigt eine Prinzipskizze eines Zweirades mit Kettenschaltung und einer manuellen Schaltvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Anmeldung. 5 shows a schematic diagram of a two-wheeler with derailleur and a manual switching device according to a third embodiment of the application.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs 4 mit einer manuellen Schaltvorrichtung 1, einem Antrieb 5 durch Menschenkraft, in diesem Fall ein Pedal für einen Fußantrieb, und einem Antrieb 9 durch einen Elektromotor 6, der bei einem eingelegten Gang einer Gangschaltung 15 in Form einer Nabenschaltung 8 in einer Radnabe 24 eines Laufrades 25 den Antrieb des Fahrzeugs 4 unterstützt. Die Schaltvorrichtung 1 weist eine Steuereinrichtung 10 auf, die bei eingelegtem Gang mit Hilfe eines manuell betätigbaren Motorleistungsgriffs 31, der mit der Steuereinrichtung 10 über eine Signalleitung 32 verbunden ist, die Leistung des Elektromotors 6 über eine Steuerleitung 34 steuert. 1 shows a schematic diagram of a vehicle 4 with a manual switching device 1 , a drive 5 by human power, in this case a pedal for a foot drive, and a drive 9 by an electric motor 6 in the engaged gear of a gearshift 15 in the form of a hub gear 8th in a wheel hub 24 an impeller 25 the drive of the vehicle 4 supported. The switching device 1 has a control device 10 on, with the gear engaged by means of a manually operable engine power handle 31 that with the control device 10 via a signal line 32 connected to the power of the electric motor 6 via a control line 34 controls.

Das Gesamtdrehmoment, das auf das Laufrad 25 wirkt, stammt aus dem Gesamtdrehmoment M_G, das gleich der Summe aus dem durch Menschenkraft mittels des Antriebs 5 zur Verfügung gestellten Drehmoment M_M und dem von dem Elektromotor 6 zur Verfügung gestellten Drehmoment M_E.The total torque applied to the impeller 25 acts, comes from the total torque M _G , which is equal to the sum of the by human power by means of the drive 5 provided torque M _M and that of the electric motor 6 provided torque M _E.

Wird jedoch durch den Benutzer mittels eines Gangwahlschalters 12 über die Schaltverbindung 36 zur Radnabe 24 ein Gangwechsel der Nabenschaltung 8 veranlasst, so wird dieser Gangwechsel über eine Signalleitung 33 an die Steuereinrichtung 10 signalisiert. Da der Schaltvorgang lastfrei erfolgen sollte, erfasst ein Drehmomenterfassungsgerät 17 in Form eines Drehmomentsensors 28 an einer Tretkurbelwelle 22 den Zeitpunkt, zu dem das Drehmoment des Antriebs 5 durch Menschenkraft einen Schwellwert unterschritten hat. Das Drehmomenterfassungsgerät erfasst signalisiert dieses Unterschreiten über die Signalleitung 35 der Steuereinrichtung 10, die über die Steuerleitung 34 den Antrieb 9 durch den Elektromotor 6 z. B. bis auf einen Leerlauf vermindert. Das Minimum des von Menschenkraft aufgebrachten Drehmoments tritt in der Regel dann auf, wenn sich die Pedalen in senkrechter Position befinden. Allerdings ist das Drehmoment in der Regel schon vor Erreichen dieser Position so gering, dass geschaltet werden kann. Dies kann beispielweise dann sein, wenn in einer Position von einem Zehntel einer vollen Umdrehung vor der senkrechten Position befindet.However, by the user by means of a gear selector 12 via the switch connection 36 to the wheel hub 24 a gear change of the hub gear 8th causes this gear change via a signal line 33 to the controller 10 signaled. Since the switching process should take place without load, a torque detection device detects 17 in the form of a torque sensor 28 on a pedal crankshaft 22 the timing at which the torque of the drive 5 has fallen below a threshold by human power. The torque detection device detects signals this undershoot via the signal line 35 the control device 10 passing through the control line 34 the drive 9 through the electric motor 6 z. B. reduced to idle. The minimum torque applied by human power usually occurs when the pedals are in a vertical position. However, the torque is usually so low even before reaching this position that can be switched. This may be, for example, when in a position one-tenth of a full turn ahead of the vertical position.

Sobald der Drehmomentsensor 28 über die Signalleitung 35 der Steuereinrichtung 10 signalisiert, dass wieder ein Antrieb durch die Menschenkraft 5 anliegt, steuert die Steuereinrichtung 10 über die Steuerleitung 34 den Antrieb 9 durch den Elektromotor 6 erneut auf den durch den Motorleistungsgriff 31 vorgegebenen Leistungswert des Elektromotors 6.Once the torque sensor 28 over the signal line 35 the control device 10 signals that again a drive by human power 5 abuts, controls the controller 10 over the control line 34 the drive 9 through the electric motor 6 again on the by the engine power handle 31 predetermined power value of the electric motor 6 ,

2 zeigt eine Prinzipskizze des Fahrzeugs 4 gemäß 1 mit einer modifizierten manuellen Schaltvorrichtung 1. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und in den nachfolgenden Figuren nicht extra erörtert. 2 shows a schematic diagram of the vehicle 4 according to 1 with a modified manual switching device 1 , Components with same Functions like in 1 are denoted by the same reference numerals and will not be discussed separately in the following figures.

Die Modifikation der manuellen Schaltvorrichtung gemäß 1 besteht darin, dass anstelle eines Drehmomentsensors auf der Tretkurbelwelle 22 ein Positionssensor 29 für die Position der Tretkurbel 30 vorgesehen ist. Da bei einem Kurbelantrieb 5 durch Menschenkraft bekannt ist, dass bei nahezu vertikaler Position der Tretkurbel 30 das Antriebsdrehmoment durch Menschenkraft gegen Null geht, wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung als Drehmomenterfassungsgerät 17 ein Positionssensor 29 für die Position der Tretkurbel 30 eingesetzt.The modification of the manual switching device according to 1 is that instead of a torque sensor on the pedal crankshaft 22 a position sensor 29 for the position of the crank 30 is provided. As with a crank drive 5 by human force is known that at almost vertical position of the pedal 30 the driving torque by human power approaches zero, in this embodiment of the invention as a torque detection device 17 a position sensor 29 for the position of the crank 30 used.

Somit kann nach Auslösen eines Gangwechsels durch den Gangwahlschalter 12 die Steuereinrichtung 10 nach Empfangen eines Positionssignals über die Signalleitung 35 von dem Positionssensor 29, dass die Tretkurbel 30 den Todpunkt erreicht hat, über die Steuerleitung 34 dafür sorgen, dass das Antriebsmoment des Elektromotors 6 heruntergefahren wird. Bei bestimmten Ansteuerungen bewirkt ein Setzen der Ströme durch die Erregerwicklungen des Elektromotors auf Null, dass der Elektromotor frei läuft. Als eine Alternative oder zusätzlich kann in dem hier gezeigten Motorgehäuse 39 ein mechanischer Freilauf für die Motorwelle 26 vorgesehen sein, auf den mit Hilfe der Steuereinrichtung 10 über die Steuerleitung 34 umgeschaltet wird, um einen lastfreien Gangwechsel zu gewährleisten.Thus, after triggering a gear change by the gear selector switch 12 the controller 10 after receiving a position signal via the signal line 35 from the position sensor 29 that the crank 30 reached the death point, via the control line 34 Ensure that the drive torque of the electric motor 6 shut down. For certain drives, setting the currents through the exciter windings of the electric motor to zero causes the electric motor to coast freely. As an alternative or in addition, in the motor housing shown here 39 a mechanical freewheel for the motor shaft 26 be provided on the with the help of the control device 10 over the control line 34 is switched to ensure a load-free gear change.

3 zeigt eine Prinzipskizze des Fahrzeugs 4 gemäß 1 mit einer automatischen Schaltvorrichtung 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Anmeldung. Um einen automatischen Schaltvorgang zu ermöglichen, weist die Schaltvorrichtung 2 in 3 zusätzlich einen Antriebdrehmomentsensor 11 in der Radnabe 24 auf, um das Gesamtdrehmoment, das auf das Laufrad 25 wirkt, zu ermitteln und einem Schwellwertgeber 13 in der Steuereinrichtung 10 zuzuführen. 3 shows a schematic diagram of the vehicle 4 according to 1 with an automatic switching device 2 according to a second embodiment of the application. In order to enable an automatic switching operation, the switching device 2 in 3 additionally a drive torque sensor 11 in the wheel hub 24 on to the total torque that is on the impeller 25 acts to detect and a threshold 13 in the control device 10 supply.

An dem Schwellwertgeber 13 kann ein maximaler Schwellwert für das Gesamtantriebsmoment, das von dem Drehmomentsensor 11 in der Radnabe 24 gemessen wird, eingestellt werden, bei dem automatisch ein Runterschalten der Gänge über einen Schaltverbindung 37 von der Steuereinrichtung 10 veranlasst wird, wobei das Herunterfahren des Antriebs 9 über die Steuerleitung 34 durch Signale entweder der Position oder des Drehmomentes der Tretkurbel 30 an die Steuereinrichtung 10 veranlasst wird. Das Hochfahren des Elektromotors kann entweder automatisch nach einer vorgegebenen Schaltzeit zwischen 0,5 bis 5 Sekunden durch die Steuereinrichtung 10 erfolgen, wenn lediglich ein Positionssensor in der Schaltvorrichtung 2 vorgesehen ist. Ist zur Erfassung eines minimalen Schwellwerts des von Menschenkraft verursachten Drehmoments ein Drehmomentsensor 28 vorgesehen, so kann bei einem erneuten Auftreten eines Drehmomentes an der Tretkurbelwelle 22 das Herauffahren des Antriebsmomentes des Elektromotors 6 von der Steuereinrichtung 10 veranlasst werden. Die Tretkurbelwelle 22 kann auch als Tretlagerwelle bezeichnet werden.At the threshold 13 may be a maximum threshold for the total drive torque generated by the torque sensor 11 in the wheel hub 24 is set, in which automatically downshift the gears via a switch connection 37 from the controller 10 causing the shutdown of the drive 9 over the control line 34 by signals of either the position or the torque of the pedal crank 30 to the controller 10 is initiated. The startup of the electric motor can either automatically after a predetermined switching time between 0.5 to 5 seconds by the controller 10 take place when only one position sensor in the switching device 2 is provided. Is a torque sensor for detecting a minimum threshold of the torque caused by human power 28 provided, so may at a renewed occurrence of torque on the pedal crankshaft 22 the startup of the drive torque of the electric motor 6 from the controller 10 be initiated. The crankshaft 22 can also be called a bottom bracket shaft.

4 zeigt eine Prinzipskizze des Fahrzeugs 4 gemäß 1 mit einer modifizierten automatischen Schaltvorrichtung 2. Bei dieser modifizierten automatischen Schaltvorrichtung 2 werden der Steuereinrichtung 10 nicht wie in 3 das Gesamtdrehmoment signalisiert, sondern es werden für das automatische Herauf- und Herunterschalten der Gänge der Steuereinrichtung 10 über Sensorleitungen 38, 41 und 42 die Drehzahlen der Tretkurbel 30 mit einem Drehzahlmesser 21, des Laufrades 25 mit einem Drehzahlmesser 23 und des Elektromotors 27 mit dem Drehzahlmesser 27 über die Sensorleitungen 38, 41 und 42 signalisiert. 4 shows a schematic diagram of the vehicle 4 according to 1 with a modified automatic switching device 2 , In this modified automatic switching device 2 become the controller 10 not like in 3 the total torque is signaled, but it will be for the automatic up and down the gears of the controller 10 via sensor cables 38 . 41 and 42 the speeds of the crank 30 with a tachometer 21 , the impeller 25 with a tachometer 23 and the electric motor 27 with the tachometer 27 over the sensor lines 38 . 41 and 42 signaled.

Aus den Relationen dieser drei Drehzahlwerte wird durch die Steuereinrichtung ein automatisches Herauf- oder ein Herunterschalten der Gangschaltung 15 veranlasst, so dass eine zulässige Drehzahl für den Elektromotor nicht überschritten wird und die Drehzahl der Tretkurbel in einem für das Bedienen der Tretkurbel vorgesehenen Kraftbereich verbleibt. Während der automatischen Schaltvorgänge reduziert die Steuereinrichtung 10 das Antriebsmoment des Elektromotors 6 für die Dauer des Schaltvorgangs über die Steuerleitung 34.From the relations of these three rotational speed values, an automatic upshift or downshift of the gearshift is made by the control device 15 causes so that an allowable speed for the electric motor is not exceeded and the speed of the pedal crank remains in a provided for operating the pedal crank force range. During automatic shifting, the controller reduces 10 the drive torque of the electric motor 6 for the duration of the switching operation via the control line 34 ,

5 zeigt eine Prinzipskizze eines Zweirades 40 mit Kettenschaltung 7 und einer manuellen Schaltvorrichtung 3 gemäß einer dritten Ausführungsform der Anmeldung. Die Kettenschaltung 7 weist eine Schwinge 16 zum Ausgleich der Länge der Kette 18 beim Gangwechsel auf. Diese Schwinge 16 bewegt sich, sobald ein Gangwechsel vorgenommen wird und schwenkt dabei um den Drehpunkt 19. Bei Beendigung des Gangwechsels nimmt die Schwinge 16 unterschiedliche Ruhestellungen je nach der Größe der Gangzahnräder 43 ein. Mit einem Bewegungssensor 20 kann somit der Beginn und das Ende eines durch den Gangwahlschalter 12 veranlasster Gangwechsel der Steuereinrichtung 10 über eine Signalleitung 44 signalisiert werden. 5 shows a schematic diagram of a two-wheeler 40 with derailleur 7 and a manual switching device 3 according to a third embodiment of the application. The derailleur 7 has a swingarm 16 to compensate for the length of the chain 18 when changing gears. This swingarm 16 moves as soon as a gear change is made and pivots about the pivot point 19 , At the end of the gear change takes the swingarm 16 different rest positions depending on the size of the gear wheels 43 one. With a motion sensor 20 Thus, the beginning and the end of a through the gear selector switch 12 caused gear change of the controller 10 via a signal line 44 be signaled.

Somit kann allein durch den Bewegungssensor 20, der mit der Schwinge 16 zusammenwirkt ein Herunterfahren oder ein Herauffahren des Antriebsdrehmomentes des Motors 6 über die Steuerleitung 34 durch die Steuereinrichtung 10 gesteuert werden. Ferner zeigt 5 eine gestrichelte Verbindung 45 von der Steuereinrichtung 10 zu einer optionalen Kopplungseinrichtung 14, mit welcher der Elektromotor 6 über eine mechanische Kopplung 46 während des Gangwechsels abgekoppelt und nach dem Gangwechsel wieder angekoppelt werden kann.Thus, alone by the motion sensor 20 that with the swingarm 16 cooperates a shutdown or startup of the drive torque of the engine 6 over the control line 34 by the control device 10 to be controlled. Further shows 5 a dashed connection 45 from the controller 10 to an optional coupling device 14 with which the electric motor 6 via a mechanical coupling 46 disconnected during the gear change and can be re-connected after the gear change.

Gemeinsam ist den vorgestellten Ausführungsbeispielen, dass die Gangschaltung Stufen aufweist, also nicht stufenlos ist.Common to the presented embodiments that the gearshift has stages, that is not stepless.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Schaltvorrichtungswitching device
22: Schaltvorrichtungswitching device
33: Schaltvorrichtungswitching device
44: Fahrzeugvehicle
55: Antrieb durch MenschenkraftDrive by human power
66: Elektromotorelectric motor
77: Kettenschaltungderailleur
88th: Nabenschaltunghub
99: Antrieb durch ElektromotorDrive by electric motor
1010: Steuereinrichtungcontrol device
1111: Antriebdrehmomentsensor in einer RadnabeDrive torque sensor in a wheel hub
1212: GangwahlschalterGear selector
1313: Schwellwertgeberthreshold generator
1414: Kopplungseinrichtungcoupling device
1515: Gangschaltunggear shift
1616: Schwingewing
1717: DrehmomenterfassungsgerätTorque detection device
1818: KetteChain
1919: Drehpunkt der Schwinge der KettenschaltungFulcrum of the rocker of the derailleur
2020: Bewegungssensormotion sensor
2121: Drehzahlmesser der TretkurbelwelleTachometer of the pedal crankshaft
2222: Tretkurbelwellepedal crankshaft
2323: Drehzahlmesser einer Radnabe des LaufradesTachometer of a wheel hub of the impeller
2424: Radnabewheel hub
2525: LaufradWheel
2626: Motorwelle bzw. Antriebswelle des MotorsMotor shaft or drive shaft of the motor
2727: Drehzahlmesser der Abtriebswelle des ElektromotorsTachometer of the output shaft of the electric motor
2828: Drehmomentsensor an der TretkurbelwelleTorque sensor on the crankshaft
2929: Positionssensor der Position der TretkurbelPosition sensor of the position of the crank
3030: Tretkurbelcrank
3131: MotorleistungsgriffEngine power grip
3232: Signalleitungsignal line
3333: Signalleitungsignal line
3434: Steuerleitungcontrol line
3535: Signalleitungsignal line
3636: Schaltverbindunginterconnection
3737: Schaltverbindunginterconnection
3838: Sensorleitungsensor line
3939: Motorgehäusemotor housing
4040: Zweiradbicycle
4141: Sensorleitungsensor line
4242: Sensorleitungsensor line
4343: GangzahnradSpur gear
4444: Signalleitungsignal line
4545: gestrichelte Verbindungdashed connection
4646: mechanische Kopplungmechanical coupling

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4227229 A1 [0002]
DE 29716586 U1 [0002]
DE 19642605 A1 [0002]

Claims

Switching device of a vehicle ( 4 ), wherein the vehicle: - a gearshift ( 7 . 8th . 15 ), - a drive ( 5 ) by human power, - and an electric motor ( 6 ), which, when the gear shift is engaged ( 7 . 8th . 15 ) the drive ( 5 ) supported by human power, and wherein the switching device ( 1 . 2 . 3 ) a control device ( 10 ), that of the electric motor ( 6 ) and wherein the control device is designed such that it by the electric motor ( 6 ) provided drive torque at a gear change the gearshift ( 7 . 8th . 15 ) decreased.

Switching device according to claim 1, wherein the switching device ( 1 . 2 . 3 ) after triggering a gear change that of the electric motor ( 6 ) output torque decreases as soon as the torque of the force applied by human force ( 5 ) falls below a threshold value.

Switching device according to claim 1 or claim 2, wherein the switching device ( 1 . 2 . 3 ) a torque detecting device ( 17 ), which detects a falling below the threshold value.

Switching device according to claim 3, wherein the torque detecting device ( 17 ) on a pedal or hand crankshaft ( 22 ) arranged torque sensor ( 28 ).

Switching device according to claim 3, wherein the torque detecting device ( 17 ) a position sensor ( 29 ) the position of the pedal or hand crank ( 30 ).

Switching device according to claim 3, wherein the torque detecting device ( 17 ) in a wheel hub ( 24 ) of the impeller ( 25 ) arranged torque sensor ( 11 ), which detects the total drive torque and extrapolates the undershooting of the threshold value.

Switching device according to one of the preceding claims, wherein the switching device ( 1 . 2 . 3 ) a hub gear ( 8th ) as a gearshift ( 15 ) having.

Switching device according to one of the preceding claims, wherein the switching device ( 1 . 2 . 3 ) a gear selector switch ( 12 ), with which a gear change of the gearshift ( 15 ) of the switching device ( 1 . 2 . 3 ) is manually selectable.

Switching device according to one of the preceding claims, wherein the switching device ( 1 . 2 . 3 ) a threshold transmitter ( 13 ), at which a maximum threshold value when the gear is engaged for the total drive torque is adjustable, and wherein upon reaching the maximum threshold value of the total drive torque, an automatic downshifting of the gearshift ( 15 ) of the switching device ( 1 . 2 . 3 ) while reducing the drive torque of the electric motor ( 6 ) is provided.

Switching device according to one of the preceding claims, wherein the switching device ( 1 . 2 . 3 ) a threshold transmitter ( 13 ), at which a minimum threshold value is adjustable for the total drive torque when the gear is engaged, and when the minimum drive torque minimum threshold value is reached, an automatic upshift of the gearshift mechanism (FIG. 15 ) of the switching device ( 1 . 2 . 3 ) while reducing the drive torque of the electric motor ( 6 ) is provided.

Switching device according to one of the preceding claims, wherein the switching device ( 1 . 2 . 3 ) for reducing the drive torque of the electric motor ( 6 ) during switching operations with the control device ( 10 ) cooperates such that the power supply of the electric motor ( 6 ) is reduced to an open circuit voltage.

Switching device according to one of the preceding claims, wherein the switching device ( 1 . 2 . 3 ) a coupling device ( 14 ) for coupling and decoupling the electric motor ( 6 ) to the drive and to reduce the drive torque of the electric motor ( 6 ) in switching operations, a decoupling of the electric motor ( 6 ) is provided.

Switching device according to one of the preceding claims, wherein the switching device ( 1 . 2 . 3 ) a derailleur ( 7 ) as a gearshift ( 15 ) having.

Switching device according to claim 13, wherein the derailleur ( 7 ) a spring-biased rocker ( 16 ), which are used to length-balance the chain ( 18 ) when changing gears around a pivot point ( 19 ), and wherein the switching device ( 3 ) a motion sensor ( 20 ), which when pivoting the rocker ( 16 ) from a rest position, a reduction of the drive torque of the electric motor ( 6 ) by the control device ( 10 ).

Switching device according to one of the preceding claims, wherein the switching device ( 1 . 2 . 3 ) a tachometer ( 21 ) of a pedal or hand crankshaft ( 22 ), a tachometer ( 27 ) a drive shaft ( 26 ) of the electric motor ( 6 ) and a tachometer ( 23 ) a wheel hub ( 24 ) of an impeller ( 25 ) and the control device ( 10 ) of the switching device ( 1 . 2 . 3 ) from the relations of the measured speeds an automatic increase or downshifting the gearshift ( 15 ) of the switching device ( 1 . 2 . 3 ) while reducing the drive torque of the electric motor ( 6 ) initiated for the period of the switching operation.

Two-wheeled vehicle with a switching device according to one of the preceding claims.

Switching method of a vehicle ( 4 ), which is a powered by human power ( 5 ), by an electric motor ( 6 ), and wherein the switching method comprises the following method steps: - determining a driving operation that requires a gear change; - Reduction of the drive torque of the electric motor ( 6 ), - performing the gear change; - determining the end of the gear change; - raising the drive torque of the electric motor ( 6 ).

Switching method according to claim 17, wherein to determine the driving operation a total drive torque from a drive ( 5 ) by human power and a drive by the electric motor ( 6 ) is detected.

A shifting method according to claim 17 or claim 18, wherein a gear change requires a shifting device ( 1 . 2 . 3 ) by a user of the vehicle ( 4 ) via a gear selector switch ( 12 ) receives.

Switching method according to claim 17, wherein a gear change takes place automatically when a maximum threshold value is reached when gear is engaged for the total drive torque, and wherein upon reaching the maximum threshold value, a reduction of the drive torque of the electric motor ( 6 ) and a downshift of the gearshift ( 15 ) of the switching device ( 1 . 2 . 3 ) is carried out.

A switching method according to claim 17, wherein a gear change is automatically carried out when a minimum threshold value is reached when gear is engaged for the total drive torque, and when the minimum threshold value is reached, a reduction of the drive torque of the electric motor ( 6 ) and an upshifting the gearshift ( 15 ) of the switching device ( 1 . 2 . 3 ) is carried out.

Switching method according to one of claims 17 to 21, wherein to reduce the drive torque of the electric motor ( 6 ) the switching device ( 1 . 2 . 3 ) with the control device ( 10 ) and the power supply of the electric motor ( 6 ) decreased.

Switching method according to one of claims 17 to 22, wherein for reducing the drive torque of the electric motor ( 6 ) the switching device ( 1 . 2 . 3 ) via a coupling device ( 14 ) the electric motor ( 6 ) from the drive of the vehicle ( 4 ) decouples.

Switching method according to one of claims 17 to 23, wherein a spring-biased rocker ( 16 ) for length compensation of a chain ( 18 ) a derailleur ( 7 ) when changing gears around a pivot point ( 19 ) and a motion sensor ( 20 ) of the switching device ( 2 . 3 ) when swinging the rocker ( 16 ) from a rest position, a reduction of the drive torque of the electric motor ( 6 ) by the control device ( 10 ).

Switching method according to one of claims 17 to 23, wherein a position sensor ( 29 ) the position of a dead center of a pedal or hand crank ( 30 ), in which the drive torque generated by human power is the lowest and a reduction of the drive torque of the electric motor ( 6 ) by the control device ( 10 ) is initiated.

Switching method according to one of claims 17 to 23, wherein rotational speeds of a pedal or manual crankshaft ( 22 ), a drive shaft ( 26 ) of the electric motor ( 6 ) and an impeller ( 25 ) of the vehicle ( 4 ) are detected to determine the driving operation and automatically from the relations of the measured speeds an up or a downshifting the gearshift ( 15 ) of the switching device ( 1 . 2 . 3 ) while reducing the drive torque of the electric motor ( 6 ) is initiated for the period of the switching operation.