DE102011051532A1

DE102011051532A1 - Antriebssystem, insbesondere für ein Motorrad

Info

Publication number: DE102011051532A1
Application number: DE102011051532A
Authority: DE
Inventors: Christoph Dimter
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2011-07-04
Filing date: 2011-07-04
Publication date: 2013-01-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem, insbesondere für ein Motorrad, mit einem Motor, einer Kupplung (4), einem Getriebe (6), einer Antriebsachse und einer Steuereinheit (8), wobei der Motor mechanisch über eine Kurbelwelle (10) mit der Kupplung (4) verbunden ist und das Getriebe (6) eine ebenfalls mit der Kupplung (4) verbundene Eingangswelle (14) und eine Ausgangswelle (16) aufweist, wobei die Ausgangswelle (16) mit der Antriebsachse verbunden ist, derart, dass im Stand-Leerlauf die Kurbelwelle (10) eine Leerlaufdrehzahl n_KL aufweist und die Getriebeausgangswelle (16) eine Drehzahl n_AL = Null U/min aufweist, wobei in der Steuereinheit (8) Steuerungsmittel (44) vorgesehen sind, die nach Betätigen der Kupplung (4) zeitweise die Leerlaufdrehzahl n_KL um 30 %–70 % auf den Wert n_KLr reduzieren, derart, dass bei eingelegtem ersten Gang wieder die Leerlaufdrehzahl n_KL anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem, insbesondere für ein Motorrad, mit einem Motor, einer Kupplung, einem Getriebe, einer Antriebsachse und einer Steuereinheit, wobei der Motor mechanisch über eine Kurbelwelle mit der Kupplung verbunden ist und das Getriebe eine ebenfalls mit der Kupplung verbundene Eingangswelle und eine Ausgangswelle aufweist, wobei die Ausgangswelle mit der Antriebsachse verbunden ist, derart, dass im Stand-Leerlauf die Kurbelwelle eine Leerlaufdrehzahl n_KL aufweist und die Getriebeausgangswelle eine Drehzahl n_AL= Null U/min aufweist.
Derartige Antriebssysteme sind hinlänglich bekannt. Im Normalfall sind die Getriebe von Antriebssystemen für Motorräder klauengeschaltet und verfügen über keine Synchronisierung zur Angleichung der unterschiedlichen Zahnraddrehzahlen. Die Mehrzahl aller Motorräder arbeitet zudem mit Mehrscheiben-Nasskupplungen, die grundsätzlich über ein Restschleppmoment verfügen, auch wenn die Kupplung bereits in Offen-Stellung betätigt wurde. Hierbei verursacht das an den Scheiben anhaftende Öl, in Verbindung mit dem relativ geringen Abstand der Scheiben, eine Drehmomentübertragung zwischen der Kurbelwelle und der Getriebeeingangswelle. Eine Trennung von Getriebeeingangswelle und Kurbelwelle findet also nicht zu 100 % statt. Dieses sogenannte Restschleppmoment führt insbesondere beim Einlegen des ersten Ganges aus dem Stand-Leerlauf heraus zu einem lauten, spürbaren „Schlag“. Dieser „Schlag“ ist darauf zurückzuführen, dass sich beim Einlegen des ersten Ganges, die sich mit einer geringeren Geschwindigkeit als die Kurbelwelle drehende Getriebeeingangswelle schlagartig auf die Drehzahl Null abbremst, da sie über das Getriebe mit der stillstehenden Getriebeausgangswelle verbunden wurde.
Um einen derartigen „Schlag“ zu verhindern, ist es beispielsweise aus der EP 1 621 786 B1 bekannt, die Ölzufuhr zur Kupplung zeitweise über ein Absperrelement zu unterbrechen, um ein vollständiges Trennen der Kupplung in allen Betriebszuständen des Motors vom Getriebe zu erreichen. Es sollte deutlich sein, dass insbesondere beim Einlegen des ersten Ganges aus der Stand-Leerlaufdrehzahl heraus, beispielsweise an einer Ampelanlage, durch eine derartige Vorgehensweise nicht sichergestellt werden kann, dass kein Restschleppmoment mehr vorliegt. Darüber hinaus ist eine derartige Lösung des Problems mit einem erhöhten Bauteile- und Ansteueraufwand verbunden, da ein Absperrelement vorzusehen ist, das auch noch anzutreiben ist.
Somit stellt sich die Aufgabe, ein Antriebssystem bereit zu stellen, das die oben genannten Nachteile vermeidet. Desweiteren besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Antriebssystems bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Antriebssystem dadurch gelöst, dass in der Steuereinheit Steuerungsmittel vorgesehen sind, die nach Betätigen der Kupplung zeitweise die Leerlaufdrehzahl n_KL um 30 % bis 70 % auf den Wert n_KLr reduzieren, derart, dass bei eingelegtem ersten Gang bzw. nach Einlegen des ersten Ganges wieder die Drehlaufdrehzahl n_KL anliegt. Hierdurch wird auf besonders einfache und kostengünstige Weise das Problem des Restschleppmomentes bei einem Anfahren aus dem Stand-Leerlauf heraus gelöst. Es werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt. Es sollte deutlich sein, dass ein derartiges Antriebssystem insbesondere für Kupplungen geeignet ist, die als Mehrschalt-Nasskupplungen ausgeführt sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die reduzierte Leerlaufdrehzahl n_KLr nach einem Zeitfenster t_K durch die Steuereinheit wieder auf die Leerlaufdrehzahl n_KL erhöhbar. Hierdurch kann die Zeit, für die die Leerlaufdrehzahl maximal reduzierbar ist, fest voreingestellt werden, so dass beim Einlegen des ersten Ganges schon wieder die normale Leerlaufdrehzahl n_KL an der Kurbelwelle vorliegt. Des Weiteren wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Antriebssystems gelöst, das durch die nachfolgenden Schritte gekennzeichnet ist:

– im eingelegten Leerlauf n_KL>> Null U/min, n_AL= Null U/min wird die Kupplung betätigt,
– die Leerlaufdrehzahl der Kurbelwelle n_KL wird um ca. 30%–70% auf n_KLr (n_KLr = (0,3 bis 0,7) × n_KL) reduziert,
– entsprechend wird eine Drehzahl n_EL der Getriebeeingangswelle um ca. 30%–70% reduziert,
– ein erster Gang des Getriebes wird eingelegt,
– die reduzierte Leerlaufdrehzahl n_KLr der Kurbelwelle wird wieder auf n_KL erhöht,
– das Fahrzeug wird angetrieben.

Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren wird dadurch beschrieben, dass die reduzierte Leerlaufdrehzahl n_KLr der Kurbelwelle nach einem Zeitfenster t_K wieder auf die Leerlaufdrehzahl n_KL erhöht wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Hierbei zeigt die einzige Figur ein Blockschaltbild der Ansteuerung des erfindungsgemäßen Antriebssystems.
Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild zur Ansteuerung einer Kupplung/Getriebeeinheit 2, die Teil des erfindungsgemäßen Antriebssystems ist. Ein Antriebssystem für ein Motorrad weist auf bekannte Weise einen nicht näher dargestellten Motor, eine nicht weiter dargestellte Antriebsachse und eine Steuereinheit 8 auf, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel lediglich durch die Steuerbefehle gekennzeichnet ist, die sich auf das Leerlaufverhalten des Motorrades beziehen.
Die Kupplung-/Getriebeeinheit 2 ist dabei wie folgt aufgebaut. Eine Kurbelwelle 10 eines nicht näher dargestellten Motorradmotors treibt eine Eingangsseite der Kupplung 4 an. Die Kupplung 4 ist im vorliegenden Fall als eine an sich bekannte Mehrscheiben-Nasskupplung ausgeführt. Die Kraftübertragung von der Kupplungseingangsseite zur Kupplungsausgangsseite findet auf bekannte Weise durch Reibschluss statt. Im vorliegenden Fall ist die Kupplungsausgangsseite über ein Zahnrad 12 mit einem auf einer Getriebeeingangswelle 14 drehstarr angeordneten Zahnrad 17 gekoppelt. Bei Nichtbetätigen der Kupplung wird auf diese Weise die Getriebeeingangswelle 14 durch die Kurbelwelle 10 angetrieben. Bei gezogener Kupplung soll normaler Weise der Kraftschluss unterbrochen werden und kein Drehmoment mehr übertragen werden. Für einen Leerlaufmodus heißt das, dass die Kurbelwelle 10 beispielsweise mit einer Leerlaufdrehzahl n_KL von 1000 U/min dreht und die Getriebeeingangswelle 14 mit einer Leerlaufdrehzahl n_EL still steht. Aufgrund einer nicht vollständigen Trennung der Mehrscheiben-Nasskupplung 4, wobei insbesondere den Scheiben anhaftendes Öl hierfür verantwortlich ist, liegt in der Kupplung 4 jedoch ein Restschleppmoment vor, wodurch auch die Getriebeeingangswelle 14 beispielsweise eine Drehzahl n_EL von zirka 300 bis 500 U/min aufweist. Das Getriebe 6 zeigt schematisch ein Motorrad-Sechsganggetriebe mit der Getriebeeingangswelle 14, einer Getriebeausgangswelle 16 sowie sechs Zahnradpaarungen 18, 20, 22, 24, 26, 28. Neben der Getriebeeingangswelle 14 und der Getriebeausgangswelle 16 ist in vorliegendem Fall auch noch eine Getriebevorlegewelle 30 vorgesehen. Auf der Getriebeeingangswelle 14 sind zwei drehfest mit der Welle 14 verbundene, jedoch axial verschiebbare Ritzel 32, 34 vorgesehen. Die Vorlegewelle 30 weist ebenfalls zwei axial verschiebbare, drehfest verbundene Ritzel 36, 38 auf. Dabei weisen diese Ritzel 32, 34, 36, 38 so genannte Schaltklauen 40 auf, die mit entsprechenden Aussparungen von benachbarten Zahnrädern derart in Eingriff treten können, dass eine Drehmomentübertragung ermöglicht wird. Durch ein axiales Verschieben der jeweiligen Ritzel, wobei die Ritzel 36, 38, lediglich gemeinsam verschoben werden können, ist eine Auswahl zwischen sechs Gängen möglich. Die schematisch dargestellte Anordnung des Getriebes 6 zeigt eine Leerlaufstellung an, die dazu führt, dass die Getriebeausgangswelle 16 nicht angetrieben wird. Im Stand-Leerlauf, beispielsweise beim Warten an einer roten Ampel, weist die Getriebeausgangswelle dementsprechend die Drehzahl Null auf.
Wie oben dargestellt, kann die Getriebeeingangswelle 14 aufgrund des Restschleppmoments jedoch eine Drehzahl von zirka 300 bis 500 U/min besitzen. Wenn nun im Normalfall ein erster Gang des Getriebes 6 eingelegt wird, das heißt, die Klauen 40 des Ritzels 36 greifen auf Vorsprünge eines Zahnrades 42 des Zahnradpaares 20 an, so dass der Kraftfluss über das Zahnradpaar 20 und das Zahnradpaar 28 zur Getriebeausgangswelle 16 übertragen wird, wird die Getriebeeingangswelle 14 auf Grund der stehenden Räder mit einem „Schlag“ auf die Drehzahl n_E = Null U/min abgebremst, was zu den beschriebenen Nachteilen führt.
Die Erfindung sieht nun Steuerungsmittel 44 vor, die im Falle eines Stand-Leerlaufes die Leerlaufdrehzahl n_KL der Kurbelwelle 10 um 30 % bis 70 % reduzieren.
Im Einzelnen lässt sich die Funktionsweise der Erfindung wie folgt erläutern: Das Motorrad befindet sich im eingelegten Leerlauf, wobei die Kurbelwelle 10 beispielsweise eine Leerlaufdrehzahl n_KL = 1000 U/min aufweist. Aufgrund des Restschleppmomentes dreht die Getriebeeingangswelle 14 mit einer Drehzahl n_EL = 500 U/min. Die Getriebeausgangswelle steht still (n_AL = Null U/min). Im Blockdiagramm liegt also am Entscheidungsblock 46 am Eingang 52 die Information an, dass der Motor im Leerlauf betrieben wird und das Getriebe 6 von der Kurbelwelle 10 durch die Kupplung 4 entkoppelt wurde. Dementsprechend erhält ein Verteiler 48 von einem Operationsblock 50 die Information, die Kurbelwelle mit der Leerlaufdrehzahl n_KL zu betreiben. Wird nun die Kupplung betätigt, erfolgt ein Signal am Eingang 54 und wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Drehzahl n_KL = 1000 U/min um 50 % auf die Drehzahl n_KLr = 500 U/min im Feld 56 reduziert. Der Verteiler 48 überträgt diese reduzierte Leerlaufdrehzahl an die Kurbelwelle 10. Aufgrund des vorhandenen Restschleppmoments wird die Getriebeeingangswelle 14 mit einer Drehzahl n_ELr = 250 U/min betrieben. Wenn dann der erste Gang des Getriebes 6 eingelegt wird, wird die Kupplung wieder gelöst und die Kurbelwelle 10 und die Getriebeeingangswelle 14 werden wieder mit nicht reduzierter Drehzahl betrieben.
Es ist auch denkbar, dass die reduzierte Leerlaufdrehzahl n_KLr der Kurbelwelle 10 automatisch nach einem Zeitfenster t_K wieder erhöht wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1621786 B1 [0003]

Claims

Antriebssystem, insbesondere für ein Motorrad, mit einem Motor, einer Kupplung (4), einem Getriebe (6), einer Antriebsachse und einer Steuereinheit (8), wobei der Motor mechanisch über eine Kurbelwelle (10) mit der Kupplung (4) verbunden ist und das Getriebe (6) eine ebenfalls mit der Kupplung (4) verbundene Eingangswelle (14) und eine Ausgangswelle (16) aufweist, wobei die Ausgangswelle (16) mit der Antriebsachse verbunden ist, derart, dass im Stand-Leerlauf die Kurbelwelle (10) eine Leerlaufdrehzahl n_KL aufweist und die Getriebeausgangswelle (16) eine Drehzahl n_AL = Null U/min aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (8) Steuerungsmittel (44) vorgesehen sind, die nach Betätigen der Kupplung (4) zeitweise die Leerlaufdrehzahl n_KL um 30 %–70 % auf den Wert n_KLr reduzieren, derart, dass bei eingelegtem ersten Gang wieder die Leerlaufdrehzahl n_KL anliegt.
Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (4) eine Mehrscheiben-Nasskupplung ist.
Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die reduzierte Leerlaufdrehzahl n_KLr nach einem Zeitfenster t_K durch die Steuereinheit (8) wieder auf die Leerlaufdrehzahl n_KL erhöhbar ist.
Verfahren zum Betrieb eines Antriebssystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Bewegen eines Fahrzeuges, insbesondere eines Motorrades, aus dem Stand-Leerlauf heraus, gekennzeichnet durch die nachfolgenden Schritte: – im eingelegten Leerlauf n_KL>> Null U/min, n_A= Null U/min wird die Kupplung (4) betätigt, – die Leerlaufdrehzahl der Kurbelwelle n_KL wird um zirka 30%–70% auf n_KLr (n_KLr = (0,3 bis 0,7) × n_KL) reduziert, – entsprechend wird eine Drehzahl n_E der Getriebeeingangswelle um ca. 30 %–70 % reduziert, – ein erster Gang des Getriebes (6) wird eingelegt, – die reduzierte Leerlaufdrehzahl n_KLr der Kurbelwelle (10) wird wieder auf n_KL erhöht, – das Fahrzeug wird angetrieben.
Verfahren zum Betrieb eines Antriebssystems nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die reduzierte Leerlaufdrehzahl n_KLr der Kurbelwelle (10) nach einem Zeitfenster t_K wieder auf die Leerlaufdrehzahl n_KL erhöht wird.