DE102017111728A1

DE102017111728A1 - Fahrzeug-Gangschaltung

Info

Publication number: DE102017111728A1
Application number: DE102017111728.8A
Authority: DE
Inventors: Kei Hasegawa
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2016-06-06
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2037-05-31
Also published as: JP6786889B2; JP2017219090A; US20170350505A1; DE102017111728B4; US10563762B2

Abstract

Es wird eine Fahrzeug-Gangschaltung mit folgenden Merkmalen geschaffen: einem Getriebe (30); einem Getriebegehäuse (18), welches das Getriebe (30) aufnimmt; einem Schaltmechanismus (40), der einen Gangwechselvorgang des Getriebes ausführt; und einem Schaltaktuator (60), der den Schaltmechanismus betätigt. Der Schaltaktuator enthält einen Motor (61), einen Getriebemechanismus (64), der die Drehung des Motors überträgt; und eine Aktuatorausgangswelle (76), die von dem Getriebemechanismus (64) übertragene Bewegungskraft ausgibt. Der Schaltaktuator ist an einer Seitenfläche des Getriebegehäuses fixiert und so angeordnet, dass zumindest ein Teil des Motors sich mit dem Schaltmechanismus in einer Seitenansicht des Fahrzeugs überlappt.

Description

Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der früheren Japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-112835 , eingereicht am 6. Juni 2016 und nimmt deren Priorität in Anspruch, wobei der gesamte innerhalb der früheren Anmeldung hier durch Bezugnahme inkorporiert ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
[Gebiet der Erfindung]
die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Gangschaltung
[Beschreibung des Standes der Technik]
Es ist eine Fahrzeug-Gangschaltung bekannt, bei der der Gangwechsel durchgeführt wird, indem die Kombination von Gangwechsel-Zahnrädern innerhalb eines Getriebes durch einen Schaltaktuator entsprechend einem von dem Fahrer vorgenommenen Schaltvorgang geändert wird.
In dem in der Patentschrift 1 offenbarten automatischen Gangschaltungssystem geht während eines Gangwechsels ein Stab hin und her durch Antreiben eines Schaltaktuators, und eine Schaltwalze dreht sich über einen Gestängemechanismus um einen vorbestimmten Winkel. Hierdurch bewegt sich eine Schaltgabel um einen vorbestimmten Hub in axialer Richtung entlang einer Steuernut, und paarweise Gangwechselzahnräder treten in einen Zustand, in welchem sie auf einer Hauptwelle und einer Antriebswelle fixiert sind, sodass ein Antriebsmoment von der Hauptwelle auf die Antriebswelle übertragen wird.
Patentschrift 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2007-285448
Allerdings gab es bei dem in der Patentschrift 1 offenbarten Gangschaltungsvorrichtung das Problem, dass die Anzahl von Teilen deshalb erhöht wurde, weil die Übertragung von dem Schaltaktuator auf die Schaltwalze oder einen Gestängemechanismus über Zwischenteile wie beispielsweise einen Stab erfolgte.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf das obige Problem ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeug-Gangschaltung anzugeben, in welcher die Anzahl von Teilen zum Übertragen von dem Schaltaktuator auf den Schaltmechanismus verringert werden kann.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Fahrzeug-Gangschaltung mit folgenden Merkmalen:
ein Getriebe; ein Getriebegehäuse zum Aufnehmen des Getriebes; einen Schaltmechanismus, der einen Gangwechselvorgang des Getriebes ausführt; und einen Schaltaktuator, der den Schaltmechanismus betätigt. Der Schaltaktuator enthält: einen Motor; einen Getriebemechanismus, der die Drehung des Motors überträgt; und eine Aktuatorausgangswelle, welche von dem Getriebemechanismus übertragenes Drehmoment ausgibt. Der Schaltaktuator ist an einer Seitenfläche des Getriebegehäuses befestigt und so angeordnet, dass zumindest ein Teil des Motors sich in einer Seitenansicht des Fahrzeugs mit dem Schaltmechanismus überlappt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine linksseitige Draufsicht, die dem Gesamtaufbau eines Motorrads zeigt.
2 ist eine linksseitige Draufsicht, die den Aufbau um einen Motor herum in einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
3 ist eine Teil-Querschnittansicht, die den Aufbau innerhalb eines Getriebegehäuses veranschaulicht.
4 ist eine rechtsseitige Draufsicht, die den Aufbau um den Motor herum zeigt.
5 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau einer Gangschaltung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Querschnittansicht, die den Aufbau eines Schaltaktuators veranschaulicht.
7 ist eine linksseitige Ansicht, die den Aufbau um einen Motor bei einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
8 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau einer Gangschaltung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine geeignete Ausführungsform eines Fahrzeug-Gangschaltungssystems nach der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird als Fahrzeug beispielhaft ein Sattelfahrzeug, insbesondere ein Motorrad, vorgestellt.
(Erste Ausführungsform)
1 ist eine linksseitige Draufsicht, die den Gesamtaufbau eines Motorrads 100 zeigt. In den im Folgenden zu erläuternden Zeichnungen ist die Frontseite des Fahrzeugs mit einem Pfeil „FR” bezeichnet, die Oberseite des Fahrzeugs ist mit einem Pfeil „oben” markiert, und die linke Seite des Fahrzeugs ist mit einem Pfeil „links” bezeichnet, falls dies erforderlich ist. Damit ist die der mit dem Pfeil „FR” bezeichneten abgewandten Seite die Rückseite, und die Seite abgewandt von derjenigen mit dem Pfeil „oben” ist die Bodenseite oder Unterseite, und die dem Pfeil „links” entgegengesetzte Seite ist die rechte Seite.
Im Frontbereich des Motorrads 100 ist eine Lenkwelle 200 derart von einem Kopfrohr 101 derart gelagert, dass sie sich nach links und nach rechts drehen kann. Die Lenkstange 104 ist über eine Oberbrücke 103 an dem oberen Ende der Lenkwelle 102 befestigt. An beiden Enden der Lenkstange 104 sind Griffe 105 angebracht. Ein Gangwechselschalter 106, mit dessen Hilfe ein Fahrer einen Schaltvorgang ausführen kann, befindet sich an einer Stelle in der Nähe von dem linken oder dem rechten Griff 105. Der Fahrer kann einen Hochschalt- und Runterschaltvorgang mithilfe des Gangwechselschalters 106 ausführen. Eine Vordergabel 107 befindet sich am unteren Ende der Lenkwelle 102. Die Vordergabel 107 erstreckt sich zur linken Seite des Fahrzeugs und trägt ein Vorderrad 108 nach Art eines Freiträgers. Der obere Bereich des Vorderrads 108 ist von einem vorderen Schutzblech 109 bedeckt.
Ein Fahrzeugkarosserierahmen 102, der sich in einer Bogenform diagonal nach unten und nach hinten erstreckt, ist mit dem Kopfrohr 101 verbunden. Der Fahrzeugkarosserierahmen 110 enthält einen Außenrahmen 111, der nach außen hin freiliegt, außerdem einen Verstärkungsrahmen 112, der den Außenrahmen 111 verstärkt. Der Außenrahmen 111 besitzt eine Form, bei der der obere Bereich sowie der linke und der rechte Bereich integral mit dem hinteren Teil des Kopfrohrs 101 verbunden sind, wobei der obere Bereich sich anschließend öffnet und sich nach links und rechts verzweigt. Der Verstärkungsrahmen 112 ist zum Beispiel eine flache Stahlplatte und wird gebildet durch ein linkes und ein rechtes Paar flacher Stahlplatten, die mit dem Außenrahmen 111 im Inneren von diesem vereint sind.
Ein Sitzrahmen 113 wird von dem Fahrzeugkarosserierahmen 110 gehalten. Der Sitzrahmen 113 ist mit einer V-förmigen Stelle verbunden, an welcher der Außenrahmen 112 des Fahrzeugkarosserierahmens 110 sich nach links und nach rechts verzweigt, und er erstreckt sich zum Aufnehmen eines Sitzes 114 nach hinten.
Ein Einzylindermotor 10 ist an dem Fahrzeugkarosserierahmen 110 angebracht. Der Aufbau des Motors 10 und dessen Umgebung werden weiter unten erläutert. Die linke und die rechte Seite des Motors 10 sind von einer Verkleidung 115 bedeckt, die sich diagonal nach unten und nach hinten erstreckt.
Ein Kraftstofftank 116 und eine Luftreinigungsbox 117 sind so angeordnet, dass sie sich oberhalb des Motors 10 von vorne nach hinten erstreckend zwischen dem linken und dem rechten Paar von Verstärkungsrahmen 112 und hinter dem Kopfrohr 101 befinden. Eine ECU befindet sich unterhalb des Kraftstofftanks 116. Die ECU 118 steuert den Antrieb des Motors 100 und steuert einen Kupplungsaktuator 38 sowie den Schaltaktuator 60 (der weiter unten noch erläutert wird) nach Maßgabe eines Schaltvorgangs durch den Fahrer. Eine Kamera 119 befindet sich vor dem Motor 10. Ein Schalldämpfer 120 ist über ein Auspuffrohr mit der Kamera 119 verbunden. Eine Schwingenachse 121 verläuft zwischen dem linken und rechten Paar von Verstärkungsrahmen 112 im unteren hinteren Teil des Fahrzeugkarosserierahmens 110. Die Schwingenachse 121 bildet einen Drehpunkt für eine Schwinge 122, und sie trägt axial die Schwinge 122, sodass diese schwingen kann. Die Schwinge 122 erstreckt sich zum hinteren Teil des Fahrzeugs und lagert drehbar ein Hinterrad 123 an ihrem hinteren Ende. Oben und vorne ist das Hinterrad 123 von einem hinteren Schutzblech 124 abgedeckt. Eine Hinterradaufhängung mit einem Stoßdämpfer 125 befindet sich zwischen dem Fahrzeugkarosserierahmen 110 und der Schwinge 122. Das Hinterrad 123 wird über eine angetriebene Riemenscheibe 123 angetrieben, um die ein Riemen 126 geschlungen ist, der eine Antriebskraft des Motors 10 überträgt.
Im Folgenden soll das Fahrzeug-Gangschaltungssystem nach der vorliegenden Ausführungsform anhand der 2 bis 5 erläutert werden. 2 ist eine linksseitige Draufsicht des Aufbaus um den Motor 10 herum. 3 ist eine Teil-Schnittansicht und zeigt den Aufbau innerhalb eines Getriebegehäuses 18. 4 ist eine rechtsseitige Draufsicht und zeigt den Aufbau um den Motor 10 herum in einem Zustand, in welchem eine Kupplung und ein Kupplungsdeckel entfernt sind. 5 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau des Fahrzeug-Gangschaltungssystems zeigt.
In dem Motor 10 sind folgende Teile integral vereint: ein Kurbelgehäuse 11; ein Zylinderblock 12, der sich nach vorwärts geneigt ausgehend von dem Kurbelgehäuse 11 erstreckt; ein Zylinderkopf 13 oben auf dem Zylinderblock 12; und ein Zylinderkopfdeckel 14, der den Zylinderkopf 13 von oben her verschließt. Der Motor 10 ist mit dem Fahrzeugkarosserierahmen 111 über Aufhängungsteile 15a, 15b, etc. an oberen und unteren Stellen, die die Schwingenachse 121 zwischendurch einschließen, verbunden.
Das Kurbelgehäuse 11 besitzt eine Kurbelkammer 17, welche drehbar eine Kurbelwelle 16 aufnimmt. Ein Getriebegehäuse 18, welches ein weiter unten noch zu erläuterndes Getriebe 30 aufnimmt und fixiert, ist integriert hinter dem Kurbelgehäuse 11 angebracht. In anderen Worten, das Kurbelgehäuse 11 enthält eine Getriebekammer 19 auf der Rückseite der Kurbelkammer 17. Außerdem enthält das Kurbelgehäuse 11 eine Magnetkammer 20 auf der linken Seite der Kurbelkammer 17, ferner eine Kupplungskammer 21 auf der rechten Seite der Kurbelkammer 17 und der Getriebekammer 19 (siehe 4).
Innerhalb des Zylinder- oder Motorblocks 12 ist ein Kolben 22 (siehe 5) derart angeordnet, dass er in axialer Richtung eines Zylinders hin- und herläuft. Der Hin- und Hergang des Kolbens 22 wird in eine Drehung der Kurbelwelle 16 umgewandelt. Zwischen dem Zylinderblock 12 und dem Zylinderkopf 13 ist eine Verbrennungskammer gebildet.
In dem Zylinderkopf 13 sind eine Einlassöffnung 24, die mit der Verbrennungskammer in Verbindung steht, und eine Auslassöffnung 25 ausgebildet. An dem Zylinderkopf 13 befindet sich eine Zündkerze, welche teilweise innerhalb der Verbrennungskammer freiliegt. Innerhalb des Zylinderkopfs 13 befindet sich ein Einlassventil innerhalb der Einlassöffnung 24, und in der Auslassöffnung 25 befindet sich ein Auslassventil.
Der Zylinderkopfdeckel 14 ist als Deckel oben an dem Zylinderkopf 13 angebracht, um ein Ventilsystem abzudecken, welches das Einlassventil und das Auslassventil enthält.
Als Nächstes soll das Gangschaltungssystem erläutert werden, welches die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 16 nach Maßgabe eines von dem Fahrer ausgeführten Schaltvorgangs ändert und sie auf den Riemen 126 überträgt.
Wie in 5 gezeigt ist, enthält das Gangschaltungssystem folgende Elemente: das Getriebe 30, das Getriebegehäuse 80 (siehe 2), einen Kupplungsaktuator 38; einen Schaltmechanismus 40; und einen Schaltaktuator 60.
Das Getriebe 30 enthält eine Eingangs- oder Vorgelegewelle 31, eine Kupplung 33, eine Antriebswelle 34 und mehrere Gangwechsel-Zahnradgruppen 35, 36, die der Vorgelegewelle 31 und der Antriebswelle 34 zugeordnet sind.
Wie in 3 gezeigt ist, sind die Vorgelegewelle 31 und die Antriebswelle 34 parallel zu der Kurbelwelle 16 innerhalb der Getriebekammer 19 angeordnet. Die Vorgelegewelle 31 wird axial in drehbarer Weise von dem Getriebegehäuse 18 auf der hinteren Seite der Kurbelwelle 16 gelagert. Die Antriebswelle 34 wird drehbar in axialer Weise von dem Getriebegehäuse 18 hinter der Kurbelwelle 16 und der Vorgelegewelle 31 gelagert.
Wie in 5 gezeigt ist, ist ein angetriebenes Primärzahnrad 32, welches dauernd mit einem Primär-Antriebszahnrad 23 in Eingriff steht, welches an dem rechten Ende der Kurbelwelle 16 befestigt ist, auf der rechten Seite der Vorgelegewelle 31 befestigt. Das angetriebene Primärzahnrad 32 befindet sich innerhalb der Kupplungskammer 21 oder in deren Nähe, und die Kupplung 33 befindet sich unmittelbar auf der rechten Seite des angetriebenen Primärzahnrads 32. Die Kupplung 33 ist von einer (nicht dargestellten) Kupplungsabdeckung von der rechten Seite des Kurbelgehäuses 11 abgedeckt. Die Kupplung 33 unterbricht die Übertragung zwischen dem angetriebenen Primärzahnrad 32 und der Vorgelegewelle 31 durch Antreiben des Kupplungsaktuators 38. Der Kupplungsaktuator 38 besitzt einen Motor und einen Zahnstangen-Ritzelmechanismus. Der Kupplungsaktuator 38 trennt und verbindet die Kupplung 33 basierend auf einem Befehl von der ECU 118 beim Betätigen des Gangwechselschalters 106 durch den Fahrer.
Die Gangwechsel-Zahnradgruppen 35, 36 sind der Vorgelegewelle 31 beziehungsweise der Antriebswelle 34 zugeordnet.
Die der Vorgelegewelle 31 zugeordnete Gangwechsel-Zahnradgruppe 35 enthält folgende Elemente: ein integriert mit der Vorgelegewelle 31 mitdrehendes Zahnrad 35a; ein frei drehendes Zahnrad 35b, welches gegenüber der Vorgelegewelle 31 eine Relativdrehung ausführen kann; und ein verschiebliches drehendes Zahnrad 35c, das in axialer Richtung der Vorgelegewelle 31 eine Hin- und Herbewegung ausführen kann.
An dem verschieblichen drehenden Zahnrad 35c und dem frei drehenden Zahnrad 35b, welches dem verschieblichen drehenden Zahnrades 35c benachbart ist, befindet sich eine Klauenkupplung. Wenn das verschiebliche drehende Zahnrad 35c und das frei drehende Zahnrad 35b einander nähern, tritt die Klauenkupplung in einen verbundenen Zustand, und das frei drehende Zahnrad 35b dreht sich integriert mit der Vorgelegewelle 31. Wenn andererseits das verschliebliche drehende Zahnrad 35c und das frei drehende Zahnrad 35b voneinander getrennt sind, gelangt die Klauenkupplung in einen gelösten Zustand, und das frei drehende Zahnrad 35b nimmt einen Zustand ein, in welchem es eine Relativdrehung bezüglich der Vorgelegewelle 31 ausführen kann.
In ähnlicher Weise enthält die Gangwechsel-Zahnradgruppe 36, die zu der Antriebswelle 34 gehört, folgende Elemente: ein integral mit drehendes Zahnrad 36a, welches gemeinsam mit der Antriebswelle 34 dreht; ein frei drehendes Zahnrad 36b, welches eine Relativdrehung bezüglich der Antriebswelle 34 ausführen kann; und ein verschiebliches drehendes Zahnrad 36c, welches eine Hin- und Herbewegung in axialer Richtung der Antriebswelle 34 ausführen kann.
Das integral mitdrehende Zahnrad 35b der Vorgelegewelle 31 und das frei drehende Zahnrad 36b der Antriebswelle 34 stehen in permanentem Eingriff miteinander. In ähnlicher Weise stehen das integral mit drehende Zahnrad 36a der Antriebswelle 34 und das frei drehende Zahnrad 35b der Vorgelegewelle 31 dauernd in Eingriff. Der Schaltmechanismus 40 bewegt die verschieblichen drehenden Zahnräder 35c, 36c in axialer Richtung der Vorgelegewelle 31 oder der Antriebswelle 34 durch Antreiben des Schaltaktuators, und er wechselt die Kombination der Gangwechsel-Zahnradgruppen 35, 36, welche die Drehung von der Vorgelegewelle 31 auf die Antriebswelle 34 übertragen.
Eine Antriebs-Riemenscheibe 37, die sich im Verein mit der Antriebswelle 34 dreht und um die der Riemen 126 geschlungen ist, ist am linken Ende der Antriebswelle 34 fixiert. Daher wird die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 16 durch das Getriebe 30 geändert und an die Antriebsriemenscheibe 37 ausgegeben, um anschließend über den Riemen 26 und die angetriebene Riemenscheibe 127 auf das Hinterrad 123 übertragen zu werden.
Als nächstes soll der Schaltmechanismus 40 erläutert werden, welcher die Kombination der Gangwechsel-Zahnradgruppen 35, 36 ändert.
Der Schaltmechanismus 40 befindet sich innerhalb der Getriebekammer 19 und enthält eine Schaltwelle 41, einen Schaltarm 43, eine Schaltwalze 45, einen Schaltwalzensender 49, eine Schaltgabel 50 und eine Schaltgabelwelle 52. Die Länge des Schaltmechanismus 40 ist in links-rechts-Richtung geringer als die des Getriebes 30, mit der Vorgelegewelle 31 und der Antriebswelle 34.
Wie in 3 gezeigt ist, verläuft die Schaltwelle 41 parallel zu der Kurbelwelle 16 und wird axial drehbar an einer unteren Stelle innerhalb des Getriebegehäuses 18 gelagert. Die Schaltwelle 41 befindet sich unterhalb der Antriebswelle 34. Die Schaltwelle 41 ist am Weitesten in Richtung des unteren Endes unter den Bestandteilen des Schaltmechanismus 40 gelegen. In einer Seitenansicht des Fahrzeugs ist die Schaltwelle 41 unterhalb einer Geraden L (strichpunktierte Linie) angeordnet, welche die Mittelachse der Vorgelegewelle 31 mit der Mittelachse der Antriebswelle 34 verbindet. Die Schaltwelle 41 wird durch den Antrieb seitens des Schaltaktuators 60 gedreht. Insbesondere dreht sich die Schaltwelle 41 in einer Richtung bei einem Hochschaltvorgang, sie dreht sich bei einem Runterschaltvorgang in die andere Richtung. Wie in 4 gezeigt ist, ist am rechten Ende der Schaltwelle 41 ein Schaltarm 43, der nach Maßgabe der Drehung der Schaltwelle 41 verschwenkt wird. Der Schaltarm 43 hat Plattenform ähnlich einer Spachtel und erstreckt sich diagonal nach vorn und nach oben, wobei der Schaltarm 43 derart angeordnet ist, dass er die Schaltwalze 45 von der rechten Seite her bedeckt. Eine annähernd rechteckige Öffnung 44, die mit einem Teil der Schaltstifte 47 (diese werden weiter unten beschrieben) der Schaltwalze 45 in Eingriff steht, ist in dem Schaltarm 43 ausgenommen. Der Schaltarm 43 wird zentriert bezüglich der Schaltwelle 41 nach Maßgabe der Drehung der Schaltwelle 41 nach vorn und nach hinten verschwenkt und ist vorgespannt, um nach dem Verschwenken in einen Neutralzustand zurückzukehren.
Die Schaltwalze 45 führt einen Gangwechselvorgang in dem Getriebe 30 aus. Die Schaltwalze 45 verläuft parallel zu der Kurbelwelle 16 und wird axial drehbar an einer Stelle etwas unterhalb der Mitte des Getriebegehäuses 18 gelagert. Die Schaltwalze 45 befindet sich unterhalb der Vorgelegewelle 31 und oberhalb der Schaltwelle 41. In einer Seitenflächenansicht des Fahrzeugs ist die Schaltwalze 45 unterhalb der Geraden L angeordnet, welche die Mittelachse der Vorgelegewelle 31 mit der Mittelachse der Antriebswelle 34 verbindet. Wie in 5 gezeigt ist, ist die Schaltwalze 45 ein zylindrisches Steuerkurvenelement, wobei in der Außenumfangsfläche der Schaltwalze 45 eine vorbestimmte Anzahl von Steuernuten 46a, 46b mit jeweils vorbestimmter Form ausgebildet ist. Wie in 4 gezeigt ist, befinden sich an der rechten Stirnfläche der Schaltwalze 47 mehrere Schaltstifte 47. Einige der mehreren Schaltstifte 47 stehen in Eingriff mit der Öffnung 44 des Schaltraums 43. Wenn daher der Schaltarm 43 verschwenkt wird, dreht sich die Schaltwalze 45 über einen Teil der angreifenden Schaltstifte 47. Nachdem der Schaltarm 43 nach dem Verschwenken in den Neutralzustand zurückgekehrt ist, tritt der Schaltarm 43 mit Schaltstiften 47 in Eingriff, die verschieden sind von jenen Schaltstiften 47, die vor dem Verschwenken im Neutralzustand in Eingriff gestanden haben.
An der Außenumfangsfläche des rechten Endes der Schaltwalze 45 sind in gleichmäßigen Intervallen in Umfangsrichtung vertiefte Positionierteile 48 ausgeformt. Die Positionierteile 48 sind in einer Richtung vorgestpannt, in welcher ein (nicht dargestellter) Schaltwalzenanschlag mit den Positionierteilen 48 in Eingriff tritt, und durch dieses In-Eingriff-Treten mit den Positionierteilen 48 wird die Drehstellung der Schaltwalze 45 festgelegt.
Wie in 5 gezeigt ist, befindet sich in der Nähe der Schaltwalze 45 ein Schaltwalzensensor 49. Der Schaltwalzensensor 49 erfasst die Drehstellung der Schaltwalze 45 und überträgt Information über die ermittelte Drehstellung an die ECU 118.
Die Schaltgabel 50 ist derart gelagert, dass sie entlang der Schaltgabelwelle 42 hin- und herbeweglich ist. Die Schaltgabelwelle 52 verläuft parallel zu der Vorgelegewelle 31 und der Antriebswelle 34, axial wird sie durch das Getriebegehäuse 18 gelagert. Die Schaltgabel 50 ist mit einer vorgelegeseitigen Schaltgabel 51a und einer antriebsseitigen Schaltgabel 51b ausgestattet.
Die vorgelegeseitige Schaltgabel 51a steht in Eingriff mit der Steuernut 46a der Schaltwalze 45 und steht außerdem in Eingriff mit dem verschieblich drehenden Zahnrad 35c an der Vorgelegewelle 31. In 5 ist ein Teilabschnitt der vorgelegeseitigen Schaltgabel 51a weggelassen. Die antriebsseitige Schaltgabel 51b steht in Eingriff mit der Steuernut 46b der Schaltwalze 45, sie steht außerdem in Eingriff mit dem verschieblich drehenden Zahnrad 36c an der Antriebswelle 34.
Wenn sich die Schaltwalze 45 dreht, bewegen sich die vorgelegeseitige Schaltgabel 51a und die antriebsseitige Schaltgabel 51b in axialer Richtung der Schaltgabelwelle 42, abhängig von den Formen der Steuernuten 46a, 46b. Abhängig von deren Bewegungen bringt die vorgelegeseitige Schaltgabel 51a das verschieblich drehende Zahnrad 35c zu einer Bewegung in axialer Richtung der Vorgelegewelle 31. Dementsprechend bringt abhängig von deren Bewegung die antriebsseitige Schaltgabel 51b das verschieblich drehende Zahnrad 36c in eine Axialbewegung auf der Antriebswelle 34. Aufgrund dieser Bewegung der verschieblichen drehenden Zahnräder 35c, 36c ändert sich der Übertragungsweg von der Vorgelegewelle 31 zu der Antriebswelle 34, in anderen Worten, es ändert sich die Kombination der Gangwechsel-Zahnradgruppen 35, 36.
Der Schaltaktuator betätigt den Schaltmechanismus 40 basierend auf einem Befehl seitens der ECU 118 nach Betätigung des Gangwechselschalters 106 durch den Fahrer. Wie in 2 gezeigt ist, ist der Schaltaktuator 60 von dem Zylinderblock 12, der eine Wärmequelle darstellt, beabstandet, und er ist an der linken Seitenfläche des Getriebegehäuses 18 fixiert. Darüber hinaus ist in einer Seitenflächenansicht des Fahrzeugs der Schaltaktuator 60 unterhalb der Geraden L angeordnet, welche die Mittelachse der Vorgelegewelle 31 mit der Mittelachse der Antriebswelle 34 verbindet. In einer Seitenfläche des Fahrzeugs ist der Schaltaktuator 60 so angeordnet, dass er sich mit dem Schaltmechanismus 40 überlappt. Insbesondere ist in einer Seitenansicht des Fahrzeugs der Schaltaktuator 60 derart angeordnet, dass ein (später noch zu erläuternder) Motor 61 des Schaltaktuators 60 sich mit der Schaltwelle 41 überlappt. Die äußere Gestalt des Schaltaktuators 60 ist annähernd eine flache Säulenform (wobei die Dicke geringer ist als der Durchmesser), und der Schaltaktuator 60 ist so angeordnet, dass seine Achse parallel zu der links-rechts-Richtung verläuft.
6 ist eine Querschnittansicht des in 2 gezeigten Schaltaktuators 60, geschnitten entlang der Linie I-I.
Wie in 6 gezeigt ist, enthält der Schaltaktuator 60 folgende Teile: einen Motor 61; einen Getriebemechnismus 64; ein Gehäuse 70; einen Puffermechanismus 72 und eine Aktuatorausgangswelle 76.
Der Motor 61 hat etwa die Form einer flachen Säule, wobei er innerhalb des Gehäuses 70 in einem Zustand angeordnet ist, in dem er axial von einem Lager 63 so gelagert ist, dass die Achse der Ausgangswelle 62 mit der links-rechts-Richtung übereinstimmt.
Der Getriebemechanismus 64 ist ein Planetengetriebe und enthält ein Sonnenrad 65, mehrere Planetenräder 66 und einen Zahnkranz 67. Das Sonnenrad 65 ist an der Ausgangswelle 62 des Motors 61 fixiert und läuft im Verein mit der Drehung der Ausgangswelle 62 des Motors 61 um. Die mehreren Planetenräder 66 kämmen mit dem Sonnenrad 65 und drehen sich um das Sonnenrad 65. Der Zahnkranz 67 kämmt mit den mehreren Planetenrädern 66, wobei er die Planetenräder 66 umgibt. Der Zahnkranz 69 wird gebildet durch einen Innenteil 68, der eine Verzahnung enthält, und einen Außenteil 69, die miteinander integriert sind. Bei dem Zahnkranz 67 der vorliegenden Ausführungsform ist Außenteil 69 über ein Lager 71 und den Puffermechanismus 72 an dem Gehäuse 70 angebracht. In anderen Worten: der Zahnkranz 67 ist nicht vollständig an dem Gehäuse 70 fixiert und kann sich innerhalb eines Drehbereichs, der durch den Puffermechanismus 72 beschränkt ist, geringfügig um die Axialrichtung drehen.
Das Gehäuse 70 nimmt den Motor 61 auf, und es nimmt den Getriebemechanismus 64 in einem Zustand auf, in dem der Getriebemechanismus 64 über den Puffermechanismus 72 in einem schwimmenden Zustand gelagert ist. Das Gehäuse 70 ist über einen Bolzen 75 auf der linken Seitenfläche des Getriebegehäuses 18 befestigt, wodurch der Schaltaktuator 60 auf der linken Seitenfläche des Getriebegehäuses 18 fixiert ist.
Der Puffermechanismus 72 wird zum Beispiel durch eine Feder 73, die als Vorspannelement fungiert, und einen als Reibungselement fungierenden Dämpfer 74 gebildet (siehe 5), wobei der Puffermechanismus 72 sich zwischen dem Zahnkranz 67 und dem Gehäuse 70 befindet. Wenn auf den Zahnkranz 67 eine Kraft einwirkt, die den Zahnkranz 67 zu einer vorübergehenden Drehung um seine Achse veranlasst, puffert der Puffermechanismus 72 die Drehung des Zahnkranzes 67 ab, während er seine geringfügige Drehung ermöglicht, um dann den Zahnkranz 67 in seine Urspungsstellung zurückzubringen.
Die Aktuatorausgangswelle 76 gibt die Drehung des Motors 61 aus, die von dem Getriebemechanismus 64 zur Außenseite des Schaltaktuators 60 hin über tragen wird. Die Aktuatorausgangswelle 76 wird axial in drehbarer Weise von einem Lager 77 gelagert, das sich am Außenumfang der Ausgangswelle 62 des Motors 61 befindet, ferner durch ein Lager 78, das sich am Innenumfang des Zahnkranzes 67 befindet. Die Aktuatorausgangswelle 76 ist mit den mehreren Planetenrädern 66 gekoppelt und dreht sich entsprechend der Umdrehung der Planetenräder 66. In anderen Worten: die Aktuatorausgangswelle 76 fungiert als Träger des Planetengetriebes. Die Aktuatorausgangswelle 76 ist an der Schaltwelle 42 fixiert. In anderen Worten: die Schaltwelle 41 dreht sich im Verein mit der Drehung der Aktuatorausgangswelle 76. Die Ausgangswelle 62 des Motors 61, die Aktuatorausgangswelle 76 und die Schaltwelle 41 liegen auf der selben Achse.
Wenn daher der Motor 61 des Schaltaktuators 60 dreht, dreht sich mit der Ausgangswelle 62 aus das Sonnenrad 65. Aufgrund der Drehung des Sonnenrads 65 laufen die mehreren Planetenräder 66 um das Sonnenrad 65 um, und damit dreht sich die Aktuatorausgangswelle 76, die mit den mehreren Planetenrädern 66 verbunden sind. Durch Verwendung des Planetengetriebes in dem Schaltaktuator 60 wird die Drehzahl des Motors 61 untersetzt, und dann wird diese Drehung auf die Aktuatorausgangswelle 76 übertragen.
Im Folgenden soll für die oben beschriebene Gangschaltung die Arbeitsweise erläutert werden, wenn ein Fahrer einen Hochschaltvorgang oder einen Runterschaltvorgang mit Hilfe des Gangwechselschalters 106 ausführt.
Als erstes wird bei Empfang einer Hochschalt- oder Runterschaltinformation von dem Gangwechselschalter 160 die ECU 118 den Kupplungsaktuator 38 antreiben, um die Kupplung 33 zu lösen.
Falls die ECU 118 von dem Gangwechselschalter 106 eine Hochschaltinformation empfangen hat, treibt die ECU 118 den Motor 61 des Schaltaktuators 60 in eine der Drehrichtungen über eine vorbestimmte Zeit. Damit wird die Drehzahl der Ausgangswelle 62 des Motors 61 untersetzt, und dann wird diese Drehung über den Getriebemechanismus 64 und die Aktuatorausgangswelle 76 auf die Schaltwelle 41 übertragen, demzufolge sich die Schaltwalze 45 über den Schaltarm 63 ausgehend von der Schaltwelle 41 in einer vorbestimmten Richtung um einen festen Winkel dreht. Diese Drehung der Schaltwalze 45 in einer vorbestimmten Richtung bewegt die Schaltgabel 50 die gleitend drehenden Zahnräder 35c, 36c, um die Kombination der Gangwechsel-Zahnradgruppen, 35, 36 zu ändern und dadurch automatisch einen Hochschaltvorgang auszuführen.
Wenn hingegen die ECU 118 von dem Gangwechselschalter 106 Information zum Runterschalten empfangen hat, treibt die ECU 118 den Motor 61 des Schaltaktuators 60 für eine vorbestimmte Zeit in die andere Drehrichtung an. Hierdurch dreht sich die Schaltwalze 45 in einer Richtung verschieden von der vorbestimmten, oben genannten Richtung. Aufgrund dieser Drehung bewegt die Schaltgabel 50 die verschieblich drehenden Zahnräder 35c, 36c, um die Kombination der Gangwechsel-Zahnradgruppen 35, 36 zu ändern und dadurch automatisch einen Runterschaltvorgang auszuführen.
Wenn eine Obergrenze beim Hochschalten oder eine Untergrenze beim Runterschalten von dem Schaltwalzensensor 49 erfasst wird, führt die ECU 118 einen Vorgang zum Aufheben des Schaltvorgangs durch den Fahrer auch dann aus, wenn die ECU 118 Information empfangen hat zum Hochschalten über die Obergrenze hinaus oder zum Runterschalten unter die Untergrenze aufgrund einer Betätigung des Gangwechselschalters 106.
Schließlich treibt die ECU 118 den Kupplungsaktuator 38 an, um die Kupplung 33 einzukuppeln, um dadurch den Gangwechsel durch die Gangschaltung abzuschließen.
Bei der vorliegenden, oben beschriebenen Ausführungsform enthält der Schaltaktuator 60 folgende Teile: den Motor 61, den Getriebemechanismus 64, der die Drehung des Motors 61 überträgt, und die Aktuatorausgangswelle 76, die das von dem Getriebemechanismus 64 übertragene Drehmoment ausgibt. Der Schaltaktuator 60 ist an einer Seitenfläche des Getriebegehäuses 18 fixiert und so angeordnet, dass mindestens ein Teil des Motors 61 sich mit dem Schaltmechanismus 40 in einer Seitenansicht des Fahrzeugs überlappt. Daher wird der Abstand von dem Schaltaktuator 60 zu dem Schaltmechanismus 40 kürzer, und man kann die Anzahl von Teilen zum Übertragen des Drehmoments von dem Schaltaktuator 60 auf den Schaltmechanismus 40 verringern. Hierdurch wiederum lässt sich das Gewicht der Gangschaltung verringern und Geräuschbildung reduzieren.
Ungeachtet des Vorhandenseins/Fehlens des Schaltaktuators 60 lassen sich das Getriebe 30 und der Schaltmechanismus 40 als Einheit ausführen, wodurch sich Wartung und Produktivität der Gangschaltung verbessern lassen. Durch Anordnen des Schaltaktuators 60 in der Weise, dass sich sein Motor 61 mit dem Schaltmechanismus 40, der in links-rechts-Richtung kürzer ist als die Teile des Getriebes 30, überlappt, kann der Schaltaktuator 60 vor einem starken Überstehen zur Außenseite des Getriebegehäuses 18 hin bewahrt werden. Durch Fixieren des Schaltaktuators 60 an der Seitenfläche des Getriebegehäuses 18 lässt sich außerdem der Kühlwirkungsgrad durch Außenluft steigern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform dreht in dem Schaltaktuator 60 die Aktuatorausgangswelle 76 die Schaltwelle 41. In anderen Worten: die Aktuatorausgangswelle 76 bringt die Schaltwelle 41 direkt zum Drehen, sodass die Teilezahl zum Übertragen des Drehmoments von dem Schaltaktuator 60 auf die Schaltwelle 41 reduziert werden kann.
Da bei der vorliegenden Ausführungsform der Getriebemechanismus 64, das Planetengetriebe ist, lässt sich ein gewünschtes Untersetzungsverhältnis in einfacher Weise dadurch erreichen, dass die Zähnezahl entsprechend eingestellt wird, oder dass sich Zahnräder über mehrere Stufen miteinander in Eingriff befinden müssen. In anderen Worten: die Länge des Schaltaktuators 60 in links-rechts-Richtung lässt sich verringern und die Baugröße des Motors 10 lässt sich verringern. Durch Verwendung des Planetengetriebes lässt sich auch das Untersetzungsverhältnis steigern, sodass die Last des Motors 61 ebenso reduziert werden kann wie Baugröße und Dicke des Motors 61.
Bei der vorliegenden Ausführungsform enthält der Schaltaktuator 60 das Gehäuse 70 zum Aufnehmen des Getriebemechanismus 64 und des Puffermechanismus 72 in dem Gehäuse 70, und des Zahnkranzes 67. Deshalb puffert der Puffermechanismus 72 eine Reaktionskraft ab, wenn die Gangwechsel-Zahnradgruppen 35, 36 bei einem Gangwechsel miteinander kämmen, während außerdem eine Bewegung des Zahnkranzes 67 ermöglicht wird, so dass die Belastung der Planetenräder 66 verringert werden kann.
(Zweite Ausführungsform)
Bei der ersten Ausführungsform ging es um einen Fall, bei dem der Schaltaktuator 60 die Schaltwalze 45 indirekt über die Schaltwelle 41 und den Schaltarm 63 dreht. Bei der vorliegenden Ausführungsform geht es um einen Fall, bei dem der Schaltaktuator 60 die Schaltwalze 45 direkt dreht.
7 ist eine Seitenansicht der Motorumgebung des Motors 10 der zweiten Ausführungsform von links. 8 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau einer Gangschaltung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Die Bestandteile, die identisch sind mit jenen der ersten Ausführungsform, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wie in 7 gezeigt ist, ist der Schaltaktuator 60 an der linken Seitenfläche des Getriebegehäuses 18 fixiert. Bei dieser Ausführungsform ist der Schaltaktuator 60 derart angeordnet, dass der Motor 61 des Schaltaktuators 60 sich mit dem Schaltarm 65 eines Schaltmechanismus 80 in einer Seitenansicht des Fahrzeugs überlappt.
Wie in 8 gezeigt ist, enthält der Schaltmechanismus 80 der vorliegenden Ausführungsform folgendes Teil: eine Schaltwalze 81, den Schaltwalzensensor 49, die Schaltgabel 50 und die Schaltgabelwelle 52. Die Aktuatorausgangswelle 76 ist koaxial über den Schaltwalzensensor 49 mit der Schaltwalze 81 gekoppelt. Auf diese Weise erübrigen sich in dem Schaltmechanismus 80 dieser Ausführungsform die Schaltwelle 41 und der Schaltarm 43, die bei dem Schaltwellenmechanismus der ersten Ausführungsform vorhanden sind.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform der Motor 61 des Schaltaktuators 60 dreht, betätigt die Aktuatorausgangswelle 76 die Schaltwalze 45 direkt. In anderen Worten: die Schaltwalze 45, die an der Aktuatorausgangswelle 76 fixiert ist, lässt sich direkt durch die Drehung des Motors 61 des Schaltaktuators 60 drehen. Damit vereinfacht sich der Aufbau der Gangschaltung, und die Baugröße des Motors 10 kann verringert werden. Außerdem kann Antriebskraft präzise und exakt von der Aktuatorausgangswelle 76 auf die Schaltwalze 45 übertragen werden.
Da außerdem die Schaltwelle 41 und der Schaltarm 43 entfallen, reduziert sich die Belastung des Motors 61, und der Schaltaktuator 60 lässt sich wirksam antreiben. Aus diesem Grund kann die Motorgröße des Motors 61 verringert werden, und die Anzahl oder der Durchmesser der Zahnräder zum Untersetzen der Geschwindigkeit kann reduziert werden. Der Schaltwalzensensor 49, der sich zwischen der Aktuatorausgangswelle 76 und der Schaltwalze 81 befindet, kann auf der Aktuatorausgangswelle abgewandten Seite angeordnet sein.
Die vorliegende Erfindung wurde oben in Verbindung mit Verschiedenen Ausführungsformen erläutert, allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Möglich sind Abwandlungen und dergleichen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung, insbesondere lassen sich die obigen Ausführungsformen miteinander kombinieren.
Bei den obigen Ausführungsformen wurde ein Fall erläutert, bei dem der Schaltaktuator 60 auf der linken Seitenfläche des Kurbelgehäuses 11 fixiert ist, insbesondere auf der linken Seitenfläche des Getriebegehäuses 18, allerdings ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Der Schaltaktuator 60 kann auf der rechten Seitenfläche des Kurbelgehäuses 11 befestigt werden, insbesondere auf der rechten Seitenfläche des Getriebegehäuses 18. Weiterhin kann der Schaltaktuator 60 oberhalb der Schwingenachse 121 angeordnet sein. Alternativ kann der Schaltaktuator 60 oberhalb der Geraden L angeordnet sein, welche die Mittelachse der Vorgelegewelle 31 mit der Mittelachse der Antriebswelle 34 verbinden.
Bei der ersten Ausführungsform ging es um den Fall, bei dem der Schaltaktuator 60 die Schaltwelle 41 dreht, bei der zweiten Ausführungsform geht es um den Fall, bei dem der Schaltaktuator 60 die Schaltwalze 45 dreht, allerdings ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die Schaltwelle 41 des Schaltmechanismus 40 entfallen, der Schaltaktuator 60 kann den Schaltarm 43 drehen.
Bei den obigen Ausführungsformen ging es um einen Fall, bei dem das Fahrzeug ein Motorrad ist, allerdings ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, sie ist auch anwendbar bei einem Dreirad oder bei vierrädrigen Fahrzeugen und dergleichen, solange das Fahrzeug über eine ähnliche Gangschaltung verfügt. Allerdings lässt sich der Schaltaktuator 60 optimal anordnen, wenn die Erfindung bei einem Sattelfahrzeug verwendet wird, bei dem die Achsenrichtung der Vorgelewelle 31 und die der Antriebswelle 34 des Getriebes 30 entlang der links-rechts-Richtung orientiert sind, während die Achsenrichtung der Schaltwalze 45 des Schaltmechanismus 40 und die Schaltgabelwelle 52 in der links-rechts-Richtung orientiert sind.
Erfindungsgemäß lässt sich die Anzahl von Teilen zum Übertragen von Kraft von dem Schaltaktuator auf den Schaltmechanismus reduzieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016-112835 [0001]
JP 2007-285448 [0004]

Claims

Fahrzeug-Gangschaltung, umfassend: ein Getriebe (30); ein das Getriebe (30) aufnehmendes Getriebegehäuse (18); einen Schaltmechanismus (40, 80), der einen Gangwechselvorgang des Getriebes (30) ausführt; einen Schaltaktuator (60), der den Schaltmechanismus (40, 80) betätigt, wobei der Schaltaktuator (60) aufweist: einen Motor (61); einen Getriebemechanismus (64), der die Drehung des Motors (61) überträgt; und eine Aktuatorausgangswelle (76), die von dem Getriebemechanismus (64) übertragene Antriebskraft abgibt, und wobei der Schaltaktuator (60) an einer Seitenfläche des Getriebegehäuses (18) befestigt und derart angeordnet ist, dass mindestens ein Teil des Motors (61) sich in einer Seitenansicht des Fahrzeugs mit dem Schaltmechanismus (40, 80) überlappt.
Fahrzeug-Gangschaltung nach Anspruch 1, bei dem der Schaltmechanismus (40) aufweist: eine Schaltwalze (45); eine Schaltgabel (50), die nach Maßgabe der Drehung der Schaltwalze (45) gleitet, um eine Kombination von Gangwechsel-Zahnrädern (35, 36) zu ändern; einen Schaltarm (43), der die Schaltwalze (45) dreht; und eine Schaltwelle (49), welche den Schaltarm (43) verschwenkt, wobei die Aktuatorausgangswelle (76) des Schaltaktuators die Schaltwelle (41) dreht.
Fahrzeug-Gangschaltung nach Anspruch 1, bei der der Schaltmechanismus aufweist: eine Schaltwalze (81); eine Schaltgabel (50), die nach Maßgabe der Drehung der Schaltwalze (81) gleitet, um eine Kombination von Gangwechsel-Zahnrädern (35, 36) zu ändern, wobei die Aktuatorausgangswelle (76) des Schaltaktuators (60) die Schaltwalze (81) dreht.
Fahrzeug-Gangschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Getriebemechanismus (64) ein Planetengetriebe ist.
Fahrzeug-Gangschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Getriebemechanismus (64) aufweist: ein Sonnenrad (65), welches im Verein mit dem Motor (61) dreht; ein Planetenrad (66), welches mit dem Sonnenrad (65) kämmt; und ein Zahnkranz (67), der mit dem Planetenrad (66) kämmt, wobei der Schaltaktuator (60) weiterhin umfasst: ein Gehäuse (70), das den Getriebemechanismus (64) aufnimmt; und einen Puffermechanismus (72), der sich zwischen dem Gehäuse (70) und dem Zahnkranz (67) befindet.