DE102016216571B4

DE102016216571B4 - Antriebsstrang eines Motorrades mit Kupplungsaktorikanteil im Schalthebel

Info

Publication number: DE102016216571B4
Application number: DE102016216571.2A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Heuberger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-09-01
Filing date: 2016-09-01
Publication date: 2018-07-26
Anticipated expiration: 2036-09-02
Also published as: WO2018041297A1; DE102016216571A1; DE112017004379A5

Abstract

Antriebsstrang (1) für ein Motorrad, mit einem Schalthebel (2), der über ein Verbindungsorgan (3) mit einem Getriebe derart verbunden ist, dass seine Bewegung eine Gangwahl im Getriebe hervorruft, mit einer Kupplung, die so ausgebildet und angeordnet ist, dass der durch den Antriebsstrang (1) geleitete Drehmomentenverlauf veränderbar ist, weiter mit einer Aktionsvorrichtung (4), die so ausgebildet und angeordnet ist, dass eine schalthebelhervorgerufene Bewegung erkannt wird und die Kupplung betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktionsvorrichtung (4) einerseits eine hydraulische oder pneumatische Ansteuerung umfasst und andererseits ein mechanisches Bauteil (14) umfasst, wobei das mechanische Bauteil (14) parallel zum Übertragungsweg zwischen dem Schalthebel (2) und dem Getriebe angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Motorrad, mit einem Schalthebel, der über ein Verbindungsorgan mit einem Getriebe derart verbunden ist, dass seine Bewegung eine Gangwahl im Getriebe hervorruft, mit einer Kupplung, die so ausgebildet und angeordnet ist, dass der durch den Antriebsstrang geleitete Drehmomentenverlauf veränderbar ist.
Es gibt bereits eine Vielzahl von unterschiedlichen Motorrädern, die üblicherweise sowohl mit einem Kupplungshebel als auch mit einem Schalthebel ausgestattet sind. Der Schalthebel wird benötigt, um von einem Gang zum nächsten zu wechseln. Der Kupplungshebel wird benötigt, um die Kupplung zu betätigen und den Drehmomentenverlauf zu verändern, vorzugsweise zu unterbrechen, so dass die einzelnen Gänge des Getriebes eingelegt bzw. ausgelegt werden können.
Bei den bestehenden Antriebssträngen für Motorräder werden Schaltautomaten eingesetzt, die elektronisch funktionieren, oder aber Doppelkupplungen, die entweder elektronisch, mechatronisch oder hydraulisch angesteuert werden.
Aus der DE 10 2012 221 443 A1 ist z.B. eine Doppelkupplung bekannt, bei der zwischen einem vollautomatischen Betrieb und einem manuellen, bzw. halbautomatischen Betrieb umgeschaltet werden kann. Im manuellen Betrieb wird ein Schaltwunsch über die Bewegung des Schaltpedals erkannt und entsprechend eine Kupplung und ein Gang im Getriebe betätigt.
Weiter ist aus der WO 2011 / 039 767 A2 bereits eine Motorradkupplung bekannt, die durch eine Bewegung des Schalthebels geöffnet und nach dem Schaltvorgang geschlossen wird.
Seit neuestem sind auch spezielle Reibungskupplungen bekannt, die bei Motorrädern eingesetzt werden. So zeigt bspw. die nachveröffentlichte DE 10 2016 204 111 A1 eine Reibungskupplung für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem um eine Drehachse verdrehbar angeordneten, motorseitigen Eingangsteil, und einem mit diesem mittels Reibpartnern unter Bildung eines Reibschlusses reibschlüssig verbindbaren getriebeseitigen Ausgangsteil, wobei die Reibpartner mittels zumindest einer fliehkraftgesteuerten Betätigungseinrichtung axial gegeneinander verspannbar ausgebildet sind, wobei als besonders herausgestellt ist, dass zwischen dem Eingangsteil und den Reibpartnern eine motorseitige Betätigungseinrichtung und zwischen dem Ausgangsteil und den Reibpartnern eine getriebeseitige Betätigungseinrichtung vorgesehen ist.
In dieser älteren Patentanmeldung ist auch offenbart, dass die Betätigungseinrichtungen parallel zueinander geschaltet sind. Ferner sollen die Betätigungseinrichtungen seriell zueinander geschaltet sein. Es ist dabei als wünschenswert herausgestellt, dass zur Betätigung der unter Fliehkrafteinwirkung geschlossenen Reibungskupplung eine zusätzliche, von einem Fahrer oder automatisiert betätigbare Ausrückvorrichtung vorgesehen ist. Ebenfalls ist als vorteilhaft herausgestellt, dass die Reibungskupplung zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil Reibpartner in Form eines Lamellenpakets mit abwechselnd geschichteten Reiblamellen und Stahllamellen ausgebildet sind, welche abhängig von der Fliehkraft mittels der Betätigungseinrichtungen axial vorspannbar sind.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das Lamellenpaket von den Betätigungseinrichtungen mittels eines gegenüber einer axialfesten Grundplatte axial verlagerbar und drehgekoppelten Drucktopf oder Lamellenträgers fliehkraftabhängig vorspannbar ausgebildet ist, und/oder dass die Betätigungseinrichtungen jeweils zwei eine Rampeneinrichtung bildende, radial verlagerbare Fliehmassen axial zwischen sich aufnehmende Bauteile, wie Scheibenteile, enthalten, wovon jeweils ein Scheibenteil axial fest und das andere Scheibenteil axial verlagerbar ausgebildet ist und die axial verlagerbaren Scheibenteile den Lamellenträger axial gegen die Grundplatte beaufschlagen. Es ist auch als zweckmäßig herausgestellt, dass die axial verlagerbaren Scheibenteile den Lamellenträger entgegen der Wirkung zumindest eines Federelements und/oder der Blattfeder beaufschlagen. Die Scheibenteile sollen drehentkoppelt axial an einem ausgangsseitigen Nabenteil abgestützt sein.
Wenn das axial verlagerbare Scheibenteil der eingangsseitigen Betätigungseinrichtung das Lamellenpaket über das axial verlagerbare Scheibenteil der ausgangsseitigen Betätigungseinrichtung axial beaufschlagt, so wird ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel in dieser älteren Patentanmeldung realisiert.
Durch die Nutzung einer solchen semiautomatischen Kupplung wird der Anfahrvorgang durch den Einsatz der Fliehkraftkupplung übernommen. Somit benötigt der Fahrer keinen Kupplungshebel um anzufahren, sondern nur noch zum Schalten der Gänge einen Schalthebel. Da hierfür, wie beim Anfahren, kein Feingefühl mehr benötigt wird, wird ein System möglich, bei dem die Funktion des Kupplungshebels in den Schalthebel integriert wird. Somit hat der Fahrer die linke Hand frei und öffnet die Kupplung automatisch, wenn er mit dem Fuß den Gang wählt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen solchen Verzicht auf einen Kupplungshebel zu ermöglichen und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu verhindern oder wenigstens zu mildern.
Bei einem gattungsgemäßen Antriebsstrang wird dies erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Aktionsvorrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, dass eine schalthebelhervorgerufene Bewegung erkannt wird und die Kupplung betätigt wird.
Mit anderen Worten schlägt die Erfindung also vor, dass die Kupplungsaktorik nicht über einen eigenen Kupplungshebel, sondern durch den Schalthebel initialisiert wird. Es ist also ein Element vorgesehen, welches auf eine Bewegung des Schalthebels selber oder auf ein Bauteil im Übertragungsweg zwischen dem Schalthebel und dem Getriebe reagiert und eine Betätigung der Kupplung veranlasst. Bei diesem Element kann es sich um einen Sensor, wie er in der DE 10 2016 204 111 A1 beschrieben ist, handeln oder es kann sich um ein mechanisches Bauteil handeln, welches eine mechanische Strecke zum Kupplungsaktor, bzw. zu einem Nehmerzylinder mit dem Schalthebel verbindet.
Dieses mechanische Element ist bevorzugt parallel zum Übertragungsweg zwischen dem Schalthebel und dem Getriebe angeordnet und umfasst eine Führungsbahn, in der ein Führungselement (Stift / Pin) eintaucht und durch die so beeinflusste Bewegungsbahn eine mechanische Wechselwirkung mit einer Übertragungsstrecke zur Kupplung bewirkt. Der Stift oder Pin bewegt in Abhängigkeit von der Führungsbahn einen Schieber schneller oder langsamer, sodass dieser einen Kupplungszug entsprechend betätigt.
Bei dem besagten Element kann es sich um einen Sensor handeln oder um eine hydraulische Ansteuerung, wie ein Ventil, oder es kann sich um ein mechanisches Bauteil handeln, welches eine mechanische Strecke zum Kupplungsaktor bzw. zu dem Nehmerzylinder mit dem Schalthebel verbindet / ausbildet. Es kann also schon aufgrund der Fliehkraftkupplung auf eine Schaltung zum Anfahren verzichtet werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
So ist es von Vorteil, wenn die Aktionsvorrichtung zum Reagieren auf die Bewegung des Schalthebels oder eine zum Übertragungsweg zwischen dem Schalthebel und dem Getriebe vorhandenem Zwischenglied vorbereitet ist. Auf diese Weise kann entweder direkt am Schalthebel sensiert werden, oder aber eine indirekte Sensierung, nämlich durch Zugreifen auf das Zwischenglied, genutzt werden. Eine größere Flexibilität bei der Auslegung des Antriebsstrangs wird dadurch ermöglicht.
Zu einer effizienten Bauraumnutzung, bietet sich an, wenn die Aktionsvorrichtung als kombinierter Sensor und Stellbauteil ausgelegt ist.
Damit unterschiedliche Steuerverfahren nutzbar sind, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Aktionsvorrichtung einerseits eine hydraulische oder pneumatische Ansteuerung, wie ein Ventil, umfasst oder andererseits ein mechanisches Bauteil, wie einen Stift / einen Pin, umfasst.
Für eine gute Kraftübertragung und ein schnelles Ansprechen ist es weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass das mechanische Bauteil parallel zum Übertragungsweg zwischen dem Schalthebel und dem Getriebe angeordnet ist.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass das als Stift ausgebildete mechanische Bauteil in einer Führungsbahn verschieblich, aber durch die Führungsbahn geführt so eingreift / eintaucht, dass durch die so beeinflusste Bewegungsbahn eine bspw. mechanische Wechselwirkung mit einer Übertragungsstrecke zur Kupplung bewirkt ist.
Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die Führungsbahn so ausgeformt ist, dass bei zunehmender Verlagerung des Stifts in der Führungsbahn über- oder unterproportional viel Betätigung an der Kupplung verursacht ist. Dadurch kann der Schieber schneller oder langsamer verlagert werden.
Es ist von Vorteil, wenn ein Kupplungsaktorikanteil in den Schalthebel integriert ist und/oder die Kupplung als Fliehkraftkupplung ausgelegt ist.
Letztlich betrifft die Erfindung auch ein kupplungshebelfreies Motorrad mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang.
Der Kupplungszug wird üblicherweise vom Lenker an den Schalthebel gelegt und an der Aktorik befestigt. Bei dem Schaltvorgang legt der Schalthebel eine definierte Strecke zurück. Dieser lässt sich in zwei Bereiche aufteilen, nämlich erstens, den Leerweg und zweitens, den Schaltweg. Der Leerweg wird nur benutzt, um die Kupplung zu öffnen. Dazu wird die am Schalthebel befestigte Aktorik benutzt. Diese funktioniert rein mechanisch. Der Weg des Schalthebels wird durch einen Pin auf eine Kulisse übertragen. Diese Kulisse ist so gestaltet, dass sowohl beim Herunter- als auch beim Hochschalten der Kupplungszug gezogen wird, wodurch die Kupplung betätigt wird. Um die Reibung zu reduzieren, haben sich Gleitlager oder Wälzlager, insbesondere Nadellager, bewährt.
In den Figuren sind unterschiedliche Ausführungsbeispiele dargestellt. Dabei zeigen:

1 einen Längsschnitt durch einen Schaltkulissenanteil eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges,
2 eine perspektivische Darstellung der Zusammenbaugruppe „Schaltkulisse“ aus 1,
3 eine Explosionsdarstellung der Schaltkulisse,
4 bis 6 unterschiedliche Geometrien von Kulissenplatten, wie sie in dem, die Schaltkulisse einsetzenden erfindungsgemäßen Antriebsstrang verwendet sind,
7 und 8 Draufsichtdarstellungen auf die Schaltkulisse der 1 bis 3 in unterschiedlichen Verlagerungssituationen eines Stifts in einer Führungsbahn, also unterschiedlichen Betätigungszuständen, und
9 eine Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines ausschnittsweise dargestellten erfindungsgemäßen Antriebsstrangs.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In 1 ist ein Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 1 für ein Motorrad dargestellt. Es ist ein Schalthebel 2 vorhanden, der über ein Verbindungsorgan 3 mit einem nicht dargestellten Getriebe zusammenwirkt. Eine Aktionsvorrichtung 4 ist vorhanden, um eine schalthebelhervorgerufene Bewegung zu erkennen und die nicht dargestellte Kupplung zu betätigen. Dabei weist die Aktionsvorrichtung 4 eine Deckplatte 5, eine Mitnehmerplatte 6, eine Kulissenplatte 7 und einen Schieber 8 auf. An einem distalen Ende des Schiebers 8 ist ein Kupplungszug 9 vorhanden, der zum Betätigen der Kupplung ausgelegt ist. Der Kupplungszug 9 kann nach Art eines Bowdenzuges ausgebildet sein.
An der Mitnehmerplatte 6 ist ein Zapfen ausgebildet, der mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist. Der Zapfen 10 ist von einem Wälzlager 11, nämlich einem Nadellager 12 umgeben. Der Schalthebel 2 ist zum in Kontakt gelangen mit dem Nadellager 12 ausgelegt. Eine diesbezügliche Vertiefung 13 ist im Schalthebel 2 vorgehalten.
Im Schieber 8 steckt ein mechanisches Bauteil 14, das als Stift / Pin 15 ausgebildet ist. Es ist ebenfalls mit einem Wälzlager 11, nämlich einem Nadellager 12 umgeben. Das Nadellager 12 greift in eine Führungsbahn 16 in der Kulissenplatte 7 ein.
Wie in den 4 bis 6 dargestellt, kann die Führungsbahn 16 aus mehreren Abschnitten bestehen, die zueinander abgewinkelt sein können. So weist bspw. jede der Führungsbahnen 16 einen ersten Führungsbahnzweig 17 und einen dazu abgewinkelten zweiten Führungsbahnzweig 18 auf. Jeder Führungsbahnzweig 17 oder 18 kann linear geradlinig verlaufen, wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß 6, oder gebogen verlaufen, wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß 5. Dabei können die Verläufe im ersten Führungsbahnzweig 17 symmetrisch zu einer gedachten Spiegelebene 19 sein, um den zweiten Führungsbahnzweig 18 zu bilden.
In der Kulissenplatte 7 können auch noch Befestigungslöcher vorhanden sein, zur Aufnahme von Befestigungsmitteln. Die Befestigungslöcher sind mit dem Bezugszeichen 20 versehen. Wie in den 4 bis 6 dargestellt, sind unterschiedliche Kulissengeometrien realisiert.
Zurückkommend auf 1, sei noch eine Basisplatte / ein Gehäuse 21 erwähnt (siehe auch 2), innerhalb derer / dessen der Schieber 8, die Mitnehmerplatte 6 und die Kulissenplatte 7 angeordnet sind. Die Basisplatte 21 / das Gehäuse 21 schalthebelseitig abschließend / bedeckend, ist die Deckplatte 5 angeordnet. Durch die 2 und 3 wird der räumliche Zusammenhang der Einzelbauteile jeder Schaltkulisse 22 offensichtlich. Dabei wird eine Rolle 23 über eine Schraube 24 an dem Schalthebel 2 befestigt.
In den 7 und 8 ist zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Betätigungszustand wiedergegeben. Dabei ist gut zu erkennen, dass ein Abstand 25 zwischen der Außenseite des Nadellagers 12 und einer Abrollfläche 26 am Material der die Führungsbahn 16 ausbildenden Kulissenplatte 7 vorhanden ist. Dadurch gibt es somit einen Leerweg und einen Schaltweg.
Dass das Öffnen einer Motorradkupplung zum Einlegen eines Ganges zwangshervorgerufen wird, macht die semiautomatisierte Motorradkupplung der zitierten älteren Patentanmeldung möglich. Als besondere Variante für die Betätigung hat sich herausgestellt, dass ein Sensor zum Detektieren der Schaltabsicht, also für das Hochschalten und Herunterschalten, von Vorteil ist. Der Sensor kann direkt am Schalthebel 2, einer in 9 dargestellten Schaltstange 27 oder einer Schaltwelle 28 oder einem sonstigen Bauteil, das die Bewegung des Schalthebels 2 überträgt, angebracht sein. Der Sensor kann elektrischer Art ausgebildet sein oder mechanischer Art, etwa als Ventil. Bei dem Ventil kann eine pneumatische oder hydraulische Vorrichtung die Kupplung ansteuern, bei einem Sensor eine elektrische Vorrichtung. Die Schaltzeiten / Betätigungszeiten / Fließzeiten können in Abhängigkeit von der jeweiligen Gashebelstellung und der Motordrehzahl variieren. So kann bei einer hohen Drehzahl, also wenn der Gashebel voll betätigt ist, eine sehr kurze und sportliche Schaltung realisiert werden. Bei niedrigen bis mittleren Drehzahlen und reduzierter Gashebelstellung kann eine langsamere und sanfte Schaltung realisiert werden. In der 9 ist auch an der Schaltwelle 28 eine Spannfeder / Zugfeder 29 eingesetzt. Ferner wird auch eine Federhülse 30, eine Rückholfeder 31 und eine Beilagscheibe 32 eingesetzt.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsstrang
2: Schalthebel
3: Verbindungsorgan
4: Aktionsvorrichtung
5: Deckplatte
6: Mitnehmerplatte
7: Kulissenplatte
8: Schieber
9: Kupplungszug
10: Zapfen
11: Wälzlager
12: Nadellager
13: Vertiefung
14: mechanisches Bauteil
15: Stift / Pin
16: Führungsbahn
17: erster Führungsbahnzweig
18: zweiter Führungsbahnzweig
19: Spiegelebene
20: Befestigungsloch
21: Basisplatte / Gehäuse
22: Schaltkulisse
23: Rolle
24: Schraube
25: Abstand
26: Abrollfläche
27: Schaltstange
28: Schaltwelle
29: Spannfeder / Zugfeder
30: Federhülse
31: Rückholfeder
32: Beilagscheibe

Claims

Antriebsstrang (1) für ein Motorrad, mit einem Schalthebel (2), der über ein Verbindungsorgan (3) mit einem Getriebe derart verbunden ist, dass seine Bewegung eine Gangwahl im Getriebe hervorruft, mit einer Kupplung, die so ausgebildet und angeordnet ist, dass der durch den Antriebsstrang (1) geleitete Drehmomentenverlauf veränderbar ist, weiter mit einer Aktionsvorrichtung (4), die so ausgebildet und angeordnet ist, dass eine schalthebelhervorgerufene Bewegung erkannt wird und die Kupplung betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktionsvorrichtung (4) einerseits eine hydraulische oder pneumatische Ansteuerung umfasst und andererseits ein mechanisches Bauteil (14) umfasst, wobei das mechanische Bauteil (14) parallel zum Übertragungsweg zwischen dem Schalthebel (2) und dem Getriebe angeordnet ist.
Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktionsvorrichtung (4) zum Reagieren auf die Bewegung des Schalthebels (2) oder eine zum Übertragungsweg zwischen dem Schalthebelverlauf (2) und dem Getriebe vorhandenem Zwischenglied vorbereitet ist.
Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktionsvorrichtung (4) als kombinierter Sensor und Stellbauteil ausgelegt ist.
Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das als Stift (15) ausgebildete mechanische Bauteil (14) in einer Führungsbahn (16) verschieblich, aber durch die Führungsbahn (16) geführt so eingreift, dass durch die so beeinflusste Bewegungsbahn eine Wechselwirkung mit einer Übertragungsstrecke zur Kupplung bewirkt ist.
Antriebsstrang (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn (16) so ausgeformt ist, dass bei zunehmender Verlagerung des Stifts (15) in der Führungsbahn (16) über- oder unterproportional viel Betätigung an der Kupplung verursacht ist.
Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kupplungsaktoranteil in den Schalthebel (2) integriert ist.
Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als Fliehkraftkupplung ausgelegt ist.
Kupplungshebelfreies Motorrad mit einem Antriebsstrang (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.