DE102012018205B3

DE102012018205B3 - Verfahren zum Durchführen eines Schaltvorgangs eines Schaltgetriebes bei einem Fahrrad

Info

Publication number: DE102012018205B3
Application number: DE201210018205
Authority: DE
Inventors: Alfred Ottowitz
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-11-28
Anticipated expiration: 2032-09-15

Abstract

Verfahren zum Durchführen eines Schaltvorgangs eines Schaltgetriebes bei einem Fahrrad mit einem Pedalantrieb, dessen Antriebsmoment über eine Kette, einen Riemen oder eine Welle und das Schaltgetriebe auf ein Hinterrad übertragen wird, sowie einem elektrischen Nabenantrieb am Hinterrad, dadurch gekennzeichnet, dass während des Durchführens des Schaltvorgangs ein Antriebsmoment des Nabenantriebs am Hinterrad erhöht wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen eines Schaltvorgangs bei einem Fahrrad nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Fahrrad mit einem Pedalantrieb gemäß Patentanspruch 6.
Fahrräder mit elektrischen Hilfsmotoren erfreuen sich zunehmender Beliebtheit als umweltfreundliche Alternative für den innerstädtischen Individualverkehr, für Radtouren und dergleichen. Ein solches Fahrrad ist beispielsweise aus der DE 10 2010 018 138 A1 bekannt. Das beschriebene Fahrrad weist einen Pedalantrieb auf, dessen Antriebsmoment über eine Kette und ein Schaltgetriebe auf das Hinterrad übertragen werden. Der Fahrer wird dabei von elektrischen Nabenmotoren im Vorderrad und Hinterrad unterstützt.
Eine besonders verschleißanfällige Komponente von Fahrrädern ist das Schaltgetriebe. Insbesondere Schaltvorgänge unter Last beanspruchen das Getriebe und die Kette besonders stark und führen gleichzeitig zu einem für den Fahrer unkomfortablen Ruck.
Um bei elektrischen Fahrrädern das Schaltgetriebe zu entlasten, wird in der DE 10 2010 017 412 A1 vorgeschlagen, während eines Schaltvorgangs das Antriebsmoment eines am Hinterrad angebrachten Motors zu verringern. Dies führt in der Regel jedoch nicht zum gewünschten Erfolg, da durch die geringere elektrische Antriebsunterstützung der Tretwiderstand für den Fahrer steigt, so dass dieser das auf die Pedale aufgebrachte Moment erhöht. Die DE 10 2010 017 412 A1 schlägt daher ferner vor, die Pedalposition mit einem Winkelsensor zu überwachen und Schaltvorgänge dann durchzuführen, wenn sich die Pedalkurbel am Totpunkt befindet.
Solche Systeme sind jedoch aufwändig und teuer. Zudem wird durch die zusätzlich nötigen Sensoren und Kabel das Gewicht des Fahrrads erhöht.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 so weiterzuentwickeln, dass es eine verbesserte Entlastung des Schaltgetriebes bei Schaltvorgängen ermöglicht und den Fahrkomfort erhöht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Fahrrad mit einem Pedalantrieb gemäß Patentanspruch 6 gelöst.
Bei einem solchen Verfahren zum Durchführen eines Schaltvorgangs eines Schaltgetriebes bei einem Fahrrad mit einem Pedalantrieb, dessen Antriebsmoment über eine Kette, einen Riemen, eine Welle oder dergleichen und das Schaltgetriebe auf ein Hinterrad übertragen wird, sowie einem elektrischen Nabenantrieb am Hinterrad, wird während des Durchführens des Schaltvorgangs ein Antriebsmoment des Nabenantriebs am Hinterrad erhöht.
Durch die Momentenerhöhung am Hinterrad wird die Kette entlastet und der Pedalwiderstand sinkt, so dass auch der Fahrer gegebenenfalls ein geringeres Trittmoment aufbringt, was die Belastung des Schaltgetriebes weiter reduziert. Bei der Durchführung des Schaltvorgangs tritt daher eine besonders geringe Belastung des Schaltgetriebes und der Kette auf, so dass Verschleiß vermieden wird. Auch das unangenehm spürbare Rucken während eines Schaltvorgangs unter Last wird vermieden, so dass der Fahrkomfort erhöht wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird bei Durchführung mit einem Fahrrad mit einem weiteren Nabenantrieb am Vorderrad während des Durchführens des Schaltvorgangs ein Antriebsmoment des Nabenantriebs am Vorderrad verringert. Hierdurch wird die Momentenerhöhung am Hinterrad kompensiert, so dass der Schaltvorgang besonders komfortabel abläuft.
Dabei ist es insbesondere zweckmäßig, wenn das Antriebsmoment des Nabenmotors am Vorderrand um den gleichen Betrag verringert wird, um welchen das Antriebsmoment das Nabenmotors am Hinterrad erhöht wird. Hierdurch bleibt das Gesamtantriebsmoment konstant, so dass für den Fahrer keinerlei spürbare Änderung während des Schaltvorgangs eintritt.
Nach Beendigung des Schaltvorgangs wird das Antriebsmoment des Nabenmotors am Vorderrad und/oder Hinterrad vorzugsweise auf den jeweiligen Betrag eingestellt, welcher vor dem Schaltvorgang eingestellt war, so dass der gleiche Fahrtzustand wie vor dem Schaltvorgang wieder eingenommen wird.
Um die notwendigen Motoreinstellungen rechtzeitig ändern zu können, ist es zweckmäßig, wenn der Beginn eines Schaltvorgangs anhand einer Betätigung eines Schalthebels durch einen Fahrer des Fahrrads oder durch eine Lageänderung eines mit dem Schalthebel verbundenen Bauteils erkannt wird. Als Reaktion kann dann die Momenteneinstellung vorgenommen und der Schaltvorgang leicht verzögert zur eigentlichen Schaltanforderung durch den Fahrer vorgenommen werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrrad mit einem Pedalantrieb, dessen Antriebsmoment über eine Kette und ein Schaltgetriebe auf ein Hinterrad übertragen wird, sowie einem elektrischen Nabenantrieb am Hinterrad und einem Steuergerät, welches zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ausgelegt ist. Hierdurch können die bereits anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Komfort- und Verschleißvorteile erzielt werden.
Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt dabei ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Um bei einem Elektrofahrrad mit Nabenantrieb am Vorder- und Hinterrad einen besonders hohen Fahrkomfort und geringen Verschleiß von Kette und Schaltgetriebe zu gewährleisten, wird in einem ersten Verfahrensschritt S10 zunächst geprüft, ob eine Schaltanforderung eines Fahrers des Elektrofahrrads vorliegt. Dies kann beispielsweise durch einen entsprechenden Sensor am Daumenhebel der Schaltung geschehen.
Ist dies der Fall, so wird mit Verfahrensschritt S12 fortgefahren und das Antriebsmoment des Nabenmotors am Hinterrad, an dem auch das Schaltgetriebe angebracht ist, um einen vorgegebenen Betrag erhöht. Dieser kann konstant sein oder einen prozentualen Anteil des bislang bereitgestellten Antriebsmoments ausmachen.
Gleichzeitig wird das Antriebsmoment am Vorderrad-Nabenmotor um den gleichen Betrag erniedrigt, so dass das Gesamtantriebsmoment beider Motoren konstant bleibt.
Durch die Momentenverschiebung vom Vorderrad- zum Hinterradmotor werden die Kette, das Schaltgetriebe und der gesamte Pedalantrieb entlastet. Der Schaltvorgang kann nun in Verfahrensschritt S14 durchgeführt werden, ohne dass es zu einer übermäßigen Belastung des Schaltgetriebes oder der Kette kommt.
Ist der Schaltvorgang schließlich abgeschlossen, so wird im Verfahrensschritt S16 die Momentenverschiebung wieder rückgängig gemacht. Das Antriebsmoment am Hinterrad wird also um den Betrag erniedrigt, um den es im Verfahrensschritt S12 erhöht wurde und das Antriebsmoment am Vorderrad um den entsprechenden Betrag erhöht.
Die Programmlogik zur Durchführung eines solchen Verfahrens lässt sich problemlos in bei Elektrofahrrädern ohnehin vorhandene Motorsteuergeräte integrieren, so dass keine zusätzlichen Kosten bei der Herstellung des Fahrrads anfallen. Durch die besonders schonenden Schaltvorgänge werden dagegen die Wartungskosten für das Fahrrad verringert, da sich die Lebensdauer von Kette und Schaltgetriebe entsprechend verlängert.

Claims

Verfahren zum Durchführen eines Schaltvorgangs eines Schaltgetriebes bei einem Fahrrad mit einem Pedalantrieb, dessen Antriebsmoment über eine Kette, einen Riemen oder eine Welle und das Schaltgetriebe auf ein Hinterrad übertragen wird, sowie einem elektrischen Nabenantrieb am Hinterrad, dadurch gekennzeichnet, dass während des Durchführens des Schaltvorgangs ein Antriebsmoment des Nabenantriebs am Hinterrad erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchführung mit einem Fahrrad mit einem weiteren Nabenantrieb am Vorderrad während des Durchführens des Schaltvorgangs ein Antriebsmoment des Nabenantriebs am Vorderrad verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmoment des Nabenmotors am Vorderrand um den gleichen Betrag verringert wird, um welchen das Antriebsmoment das Nabenmotors am Hinterrad erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung des Schaltvorgangs das Antriebsmoment des Nabenmotors am Vorderrad und/oder Hinterrad auf den jeweiligen Betrag eingestellt wird, welcher vor dem Schaltvorgang eingestellt war.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn eines Schaltvorgangs anhand einer Betätigung eines Schalthebels durch einen Fahrer des Fahrrads oder über eine Lageänderung eines mit dem Schalthebel verbundenen Bauteils erkannt wird.
Fahrrad mit einem Pedalantrieb, dessen Antriebsmoment über eine Kette und ein Schaltgetriebe auf ein Hinterrad übertragen wird, sowie einem elektrischen Nabenantrieb am Hinterrad und einem Steuergerät, welches zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgelegt ist.