DE102018217708A1 - Verfahren zum Betreiben eines Zweirads mit Schaltautomat sowie Zweirad mit Schaltautomat - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Zweirads mit Schaltautomat sowie Zweirad mit Schaltautomat Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Zweirads mit einer Brennkraftmaschine (6), einem Schaltautomat (9) und einer Lichtmaschine (2), umfassend die Schritte: Erfassen eines Schaltwunsches, Unterbrechen einer Zündung und einer Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine (6), Wechseln eines Ganges eines Getriebes (5) und Betreiben der Lichtmaschine (2) als elektrischer Antrieb während des Gangwechsels, um ein Schleppmoment des Zweirads zumindest teilweise zu kompensieren, nach Beendigung des Gangwechsels Beenden der Verwendung der Lichtmaschine (2) als elektrischer Antrieb, und Fortführen des Zündens und der Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine. Ferner betrifft die Erfindung ein Zweirad mit Schaltautomat.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Zweirads, insbesondere eines Motorrads, welches einen Schaltautomaten aufweist sowie ein Zweirad, insbesondere ein Motorrad, mit einem derartigen Schaltautomaten.
  • Zweiräder sind beispielsweise in Form von Motorrädern in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Bei Motorrädern gibt es in jüngster Zeit den verstärkten Wunsch nach Schaltautomaten (auch Quick-Shifter genannt), welche einen Schaltvorgang zwischen zwei Gängen automatisieren und so einen Zweiradfahrer entlasten können. Hierbei erfolgt ein Gangwechsel ohne Betätigung einer Kupplung. Dazu werden bei einem Gangwechsel zu einem höheren Gang (beispielsweise vom zweiten Gang zum dritten Gang), die Zündung und die Kraftstoffeinspritzung des Motorrads so beeinflusst, dass für einen kurzen Moment der Antriebsstrang des Fahrzeugs momentenfrei gestellt wird. Dann ist der Gangwechsel durch Wechsel einer Position von Zahnrädern im Getriebe möglich. Als problematisch hat sich jedoch ein Schalten zu niederen Gängen, beispielsweise vom dritten zum zweiten Gang, erwiesen. Bei einem Schiebebetrieb des Motorrads, wenn also ein Moment vom Hinterrad auf das Getriebe eingeleitet wird, muss dieses aufgehoben werden, um einen Gangwechsel ohne Kupplungsbetätigung zu ermöglichen. Bei Motorrädern mit elektrischer Drosselklappe wird hierbei durch ein kurzzeitiges elektromotorisches Öffnen der Drosselklappe ein Gegenmoment erzeugt. Gleichzeitig werden auch die Zündung und die Kraftstoffeinspritzung angepasst geregelt. Das Öffnen der Drosselklappe hat jedoch immer den Nachteil, dass ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Ansaugtrakt eingeleitet wird und nicht beliebig geregelt werden kann. Hier reagiert die Brennkraftmaschine des Motorrads dann mit Verzögerung, womit eine Mengenzuteilung des Kraftstoffs erschwert wird. Ein Nutzer des Motorrads empfindet diese Beschleunigung als nachteilig. Insbesondere beim Herunterschalten vor Spitzkehren bergabwärts treten derartige unerwünschte Beschleunigungen auf, welche zu gefährlichen Fahrsituationen führen können. Somit kann es bei derartigen Bergabfahrten von Motorrädern mit Schaltautomaten beim Herunterschalten zu unerwünschten kurzzeitigen Beschleunigungen zwischen dem Gangwechsel beim Herunterschalten kommen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Zweirads mit Schaltautomat gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass auch bei einem Herunterschalten durch den Schaltautomat kein unerwünschtes kurzzeitiges Beschleunigen des Zweirads erfolgt. Das Verfahren zum Betreiben des Zweirads, insbesondere Motorrads, mit einer Brennkraftmaschine, dem Schaltautomat und einer Lichtmaschine, umfasst dabei die Schritte des Erfassens eines Schaltwunsches, des Unterbrechens einer Zündung und einer Kraftstoffzufuhr zum Brennraum der Brennkraftmaschine, und, beim Schalten des Getriebes des Zweirads mittels des Schaltautomaten ohne Kupplungsbetätigung in einen anderen Gang, des Verwendens der Lichtmaschine als elektrischen Antrieb während des Schaltvorgangs. Dabei ist die Lichtmaschine nicht, wie sonst, im Betrieb üblich als Generator verwendet, sondern als elektrischer Antrieb, so dass ein Schleppmoment beim Schaltvorgang zumindest teilweise kompensiert wird. Nach Beendigung des Schaltvorgangs wird dann auch die Verwendung der Lichtmaschine als elektrischer Antrieb beendet und die Zündung und die Kraftstoffzufuhr fortgeführt.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Die Verwendung der Lichtmaschine als elektrischer Antrieb wird besonders bevorzugt im Schiebebetrieb des Zweirads ausgeführt. Besonders bevorzugt wird die Verwendung der Lichtmaschine als elektrischer Antrieb nur im Schiebebetrieb des Zweirads ausgeführt.
  • Weiter bevorzugt ist der Schaltwunsch ein Herunterschalten des Getriebes. Besonders bevorzugt ist der Schaltwunsch hierbei ein Herunterschalten vom dritten Gang in den zweiten Gang des Getriebes.
  • Weiter bevorzugt wird das Schleppmoment durch die Verwendung der Lichtmaschine als elektrischer Antrieb während des Schaltvorgangs vollständig kompensiert. Hierdurch kann insbesondere beim Herunterschalten zusätzlich noch eine deutliche Reduzierung einer Geschwindigkeit des Zweirads erreicht werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird ein durch das Betreiben der Lichtmaschine als elektrischer Antrieb erzeugtes Gegenmoment zum Schleppmoment in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder einer Geschwindigkeit des Zweirads und/oder einem Schaltwunsch zwischen zwei vorbestimmten Gängen des Getriebes, beispielsweise beim Herunterschalten vom dritten zum zweiten Gang, erfolgt. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt ferner darin, dass ein Schaltautomat nun auch bei Zweirädern ohne elektrische Drosselklappe realisiert werden kann.
  • Besonders bevorzugt wird die Lichtmaschine mittels eines Inverters umgekehrt.
  • Weiter bevorzugt wird der Schaltwunsch mittels eines Schalthebels ausgeführt.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Zweirad, insbesondere ein Motorrad mit einer Brennkraftmaschine, einem Schaltautomat, einer Lichtmaschine, die mit der Brennkraftmaschine verbunden ist und einem Stromspeicher, wie beispielsweise einer aufladbaren Batterie. Weiterhin umfasst das Zweirad eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, wenn ein Schaltvorgang ohne Kupplungsbetätigung ausgeführt wird, die Lichtmaschine umzukehren, um die Lichtmaschine als elektrischen Antrieb zu verwenden, um ein Gegenmoment gegen ein Schleppmoment des Zweirads beim Schaltvorgang zu erzeugen. Hierbei ist die Steuereinheit eingerichtet, eine Kraftstoffeinspritzung und Zündung der Brennkraftmaschine zu unterbrechen und nach Abschluss des Schaltvorgangs wieder aufzunehmen.
  • Besonders bevorzugt ist die Steuereinheit eingerichtet, die Umkehrung der Lichtmaschine nur für die Dauer des Schaltvorgangs auszuführen und die Steuereinheit ist ferner bevorzugt eingerichtet, gleichzeitig die Kraftstoffeinspritzung und die Zündung nur für die Dauer des Schaltvorgangs zu unterbrechen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinheit des Zweirads derart eingerichtet, die Lichtmaschine als elektrischen Antrieb derart zu betreiben, dass ein Schleppmoment durch das Antriebsmoment der als elektrischen Antrieb betriebenen Lichtmaschine vollständig kompensiert ist. Hierdurch kann ein exakter Schaltvorgang ohne störende Momente ausgeführt werden, was insbesondere eine Lebensdauer des Getriebes des Zweirads deutlich verlängert.
  • Vorzugsweise umfasst das Zweirad einen Inverter, der insbesondere zwischen dem Stromspeicher und der Lichtmaschine angeordnet ist, um die Lichtmaschine umzuschalten. Der Inverter ist vorzugsweise direkt an der Lichtmaschine angeordnet.
  • Das Zweirad ist besonders bevorzugt ein Motorrad.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
    • 1 eine schematische Ansicht eines Zweirads gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 ein Zweirad 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren im Detail beschrieben.
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das Zweirad ein Vorderrad 7, ein Hinterrad 8 sowie eine Brennkraftmaschine 6.
  • Ferner umfasst das Zweirad ein Getriebe 5 sowie eine Lichtmaschine 2.
  • Eine Antriebskraft der Brennkraftmaschine 6 wird über eine Übertragungseinrichtung 11, wie beispielsweise eine Kette oder ein Kardanantrieb oder dgl., auf das Hinterrad 8 übertragen.
  • Zwischen der Lichtmaschine 2 und der Übertragungseinrichtung 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel ferner eine Kupplung 13 sowie ein Getriebe 5 mit Schaltautomat 9 angeordnet.
  • Die Lichtmaschine 2 ist mit einer aufladbaren Batterie 4 verbunden, wobei zwischen der Batterie 4 und der Lichtmaschine 2 ein Inverter 3 angeordnet ist. Der Inverter 3 ist eingerichtet, einen Stromfluss zwischen Lichtmaschine 2 und Batterie 4 umzukehren. Damit kann die Lichtmaschine 2 nicht nur, wie im Normalfall üblich, als Generator betrieben werden, um die Batterie 4 aufzuladen, sondern auch als elektrischer Antrieb betrieben werden und über die Batterie 4 mit Strom versorgt werden.
  • Am Getriebe 5 ist der Schaltautomat 9 angeordnet, welcher mit einer Steuereinheit 10 verbunden ist. Der Inverter 3 ist ebenfalls mit der Steuereinheit 10 verbunden. Weiterhin ist am Zweirad ein Schalthebel 12 vorgesehen, welcher einen Schaltwunsch an die Steuereinheit 10 übermittelt.
  • Der Schaltautomat 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel als sog. Halbautomat ausgebildet, bei dem ein Schaltwunsch vom Schalthebel 12 an den Schaltautomat 9 übertragen wird, wobei das Schalten der Gänge dann ohne Öffnen der Kupplung 13 erfolgen kann.
  • Die Steuereinheit 10 ist nun eingerichtet, bei Ausführen eines Schaltvorgangs den Inverter 3 umzukehren, um die Lichtmaschine 2 mit elektrischem Strom zu versorgen und die Lichtmaschine 2 als elektrischen Antrieb zu verwenden. Dabei ist die Steuereinheit 10 ferner eingerichtet, eine Kraftstoffversorgung und Zündung der Brennkraftmaschine 6 zu unterbrechen.
  • Somit kann durch Betreiben der Lichtmaschine 2 als elektrischer Antrieb ein Gegenmoment gegen ein während des Schaltvorgangs an einer mit der Lichtmaschine 2 verbundenen Welle auftretendes Schleppmoment kompensiert werden. Die Kompensation des Schleppmoments erfolgt dabei in voller Höhe, d.h. das erzeugte Gegenmoment weist die gleiche Größe wie das Schleppmoment auf, nur mit umgekehrten Vorzeichen.
  • Hierdurch kann insbesondere bei einem Herunterschalten des Schaltautomaten 9 eine bisher im Stand der Technik auftretende kurzzeitige Beschleunigung des Zweirads vermieden werden. Somit kann auch beim Herunterschalten, beispielsweise vom dritten in den zweiten Gang, eine kontinuierliche Verzögerung des Zweirads erreicht werden. Insbesondere kann dadurch ein Gangwechsel momentenfrei ausgeführt werden. Hierdurch bleibt das Zweirad sehr ruhig, was insbesondere beim Durchfahren von Kurven erhebliche Vorteile und zusätzliche Sicherheit bringt.
  • Somit wird beim erfindungsgemäßen Verfahren zuerst ein Schaltwunsch des Fahrers erfasst und eine Zündung und eine Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 6 unterbrochen. Anschließend erfolgt ein automatisches Schalten des Getriebes 5 in einem anderen Gang, insbesondere ein Herunterschalten in einen kleineren Gang, wobei während des Schaltvorgangs die Lichtmaschine 2 als elektrischer Antrieb verwendet wird. Dadurch wird ein vorhandenes Schleppmoment, insbesondere beim Herunterschalten, zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, kompensiert. Nach Beendigung des Schaltvorgangs wird auch die Verwendung der Lichtmaschine 2 als elektrischer Antrieb beendet und der normale Betrieb der Brennkraftmaschine 6 durch Fortführen der Zündung und der Kraftstoffzufuhr wieder aufgenommen. Die Lichtmaschine 2 wird wieder als Generator betrieben.
  • Wenn der Schaltautomat 2 als Halbautomat ausgebildet ist, entfällt beim Herunterschalten somit das Kuppeln. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren sowohl bei halbautomatischen Schaltautomaten als auch bei vollautomatischen Schaltautomaten, bei denen ein Schalten ohne Betätigung einer Schalteinrichtung möglich ist, ausgeführt werden.
  • Vorzugsweise erfolgt dabei die Steuerung des elektromotorischen Eingriffs durch Umkehr der Lichtmaschine, angepasst an eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 6 und/oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Zweirads und/oder einen Gangwechselwunsch, d.h. ob ein Hochschalten oder ein Herunterschalten gewünscht ist bzw. zwischen welchen Gängen ein Schaltwunsch ausgeführt werden soll.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass diese auch bei Zweirädern mit Gemischaufbereitungen für die Brennkraftmaschine ohne elektrisch betätigbare Drosselklappe möglich ist. Da ein großer Teil aller Zweiräder nur kleine Brennkraftmaschinen ohne elektrisch betätigbare Drosselklappen aufweist, kann bei derartigen Zweirädern nun auch insbesondere ein halbautomatischer Schaltautomat mit sicherem Herunterschalten ermöglicht werden.
  • Ein weiterer großer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass eine präzise Steuerung der Kräfte auf elektrischem Wege durch Verwendung der Lichtmaschine 2 als elektrischer Antrieb möglich ist, ohne dass dadurch ein Luft-Kraftstoff-Beladungsvorgang im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine berücksichtigt werden muss.
  • Somit kann erfindungsgemäß ein momentenfreier Gangwechsel, insbesondere beim Herunterschalten, ausgeführt werden, bei dem die Lichtmaschine 2 kurzzeitig als elektrischer Antrieb verwendet wird, um Schleppmomente während des Gangwechsels zu kompensieren. Es sei angemerkt, dass ein weiterer Vorteil der Erfindung auch darin liegt, dass die Erfindung auf einfache Weise an Zweirädern nachgerüstet werden kann.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Zweirads mit einer Brennkraftmaschine (6), einem Schaltautomat (9) und einer Lichtmaschine (2), umfassend die Schritte: - Erfassen eines Schaltwunsches, - Unterbrechen einer Zündung und einer Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine (6), - Wechseln eines Ganges eines Getriebes (5) und Betreiben der Lichtmaschine (2) als elektrischer Antrieb während des Gangwechsels, um ein Schleppmoment des Zweirads zumindest teilweise zu kompensieren, - nach Beendigung des Gangwechsels Beenden der Verwendung der Lichtmaschine (2) als elektrischer Antrieb, und - Fortführen des Zündens und der Kraftstoffzufuhr der Brennkraftmaschine.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verwenden der Lichtmaschine (2) als elektrischer Antrieb im Schiebebetrieb des Zweirads erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schleppmoment vollständig durch das Betreiben der Lichtmaschine als elektrischer Antrieb kompensiert wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das durch Betreiben der Lichtmaschine (2) als elektrischer Antrieb erzeugte Gegenmoment in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine (6) und/oder einer Geschwindigkeit des Zweirads und/oder dem Schaltwunsch zwischen zwei vorbestimmten Gängen des Getriebes erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtmaschine (2) mittels eines Inverters (3) umgekehrt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schaltwunsch ein Herunterschalten des Getriebes von einem höheren Gang zu einem niedrigen Gang, insbesondere zwischen einem Herunterschalten vom dritten Gang in den zweiten Gang ist.
  7. Zweirad, umfassend: - einen Schaltautomat (9), - eine Brennkraftmaschine (6), - eine Lichtmaschine (2), die mit der Brennkraftmaschine (6) verbunden ist, - einen Stromspeicher (4), und - eine Steuereinheit (10), welche eingerichtet ist, wenn ein Schaltvorgang zwischen zwei Gängen eines Getriebes (5) auszuführen ist, eine Kraftstoffeinspritzung und Zündung der Brennkraftmaschine (6) zu unterbrechen und die Lichtmaschine (2) umzukehren, um die Lichtmaschine (2) als elektrischen Antrieb zu verwenden.
  8. Zweirad nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit (10) eingerichtet ist, die Umkehr der Lichtmaschine (2) nur für die zeitliche Dauer des Schaltvorgangs des Schaltautomats (9) auszuführen und die Kraftstoffeinspritzung und Zündung anschließend wieder aufzunehmen.
  9. Zweirad nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Steuereinheit (10) eingerichtet ist, die Lichtmaschine (2) als elektrischen Antrieb derart zu betreiben, dass das Schleppmoment durch das mittels der als elektrische Maschine betriebenen Lichtmaschine vollständig kompensiert ist.
  10. Zweirad nach einem der Ansprüche 7 bis 9, umfassend einen Inverter (3) zum Umschalten der Lichtmaschine (2) zwischen Generatorbetrieb und Betrieb als elektrischer Motor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102020214994A1 (de) 2020-11-27 2022-06-02 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Schalten eines Zweirads

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