DE102021212133A1

DE102021212133A1 - Haptically modifiable shifting with electrified gear shifting

Info

Publication number: DE102021212133A1
Application number: DE102021212133.0A
Authority: DE
Inventors: Uwe Schraff; Christoph Hess; Pablo Ole Schmidt
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-10-27
Filing date: 2021-10-27
Publication date: 2023-04-27

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (22) zum Auslösen eines Schaltvorgangs einer elektrifizierten Gangschaltung (12) eines Fahrzeugs (10) der Mikromobilität, mit: einem Bedienelement (28) zum Aufnehmen einer Krafteinwirkung durch einen Fahrzeugführer des Fahrzeugs; einer Sensoreinheit (32) zum Detektieren einer Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung auf das Bedienelement; einer Schalteinheit (30) zum Erzeugen eines Schaltsignals basierend auf der detektierten Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung; und einer Schnittstelle (26) zum Übertragen des Schaltsignals an die elektrifizierte Gangschaltung, um den Schaltvorgang auszulösen. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug (10) der Mikromobilität, insbesondere ein Elektrofahrrad oder Elektrolastenrad.

The present invention relates to a device (22) for triggering a shifting process of an electrified gear shift (12) of a micromobility vehicle (10), having: an operating element (28) for absorbing a force effect by a vehicle driver of the vehicle; a sensor unit (32) for detecting a strength and/or duration of the force acting on the operating element; a switching unit (30) for generating a switching signal based on the detected strength and/or duration of the force; and an interface (26) for transmitting the shift signal to the electrified transmission to initiate the shifting operation. The present invention further relates to a micromobility vehicle (10), in particular an electric bicycle or electric cargo bike.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auslösen eines Schaltvorgangs einer elektrifizierten Gangschaltung eines Fahrzeugs der Mikromobilität. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug der Mikromobilität.The present invention relates to a device for triggering a shifting process of an electrified gearshift of a micromobility vehicle. The present invention further relates to a micromobility vehicle.

Unter dem Begriff Mikromobilität wird die Fortbewegung mit elektrisch motorisierten sowie teilweise auch nicht motorisierten Kleinst- und Leichtfahrzeugen verstanden. Fahrzeuge der Mikromobilität sind insbesondere leichte Fortbewegungsmittel, die kompakt ausgebildet sind und in erster Linie für die individuelle Mobilität konzipiert sind. Unter Fahrzeugen der Mikromobilität werden hierin insbesondere Elektrofahrräder, Pedelecs, Elektro-Lastenräder und elektrisch angetriebene oder unterstützte Personentransportfahrzeuge verstanden. Zudem kann sich der Begriff auch auf Elektro-Tretroller, Elektroroller, Monowheels sowie Fahrräder und Lastenräder ohne Elektroantrieb beziehen. Durch ihre geringe Größe und den zumeist elektrischen Antrieb bieten sie gerade im städtischen Umfeld deutliche Vorteile gegenüber PKW.The term micromobility refers to locomotion with electrically motorized and, in some cases, non-motorized micro and light vehicles. Micromobility vehicles are, in particular, light means of transport that are compact and primarily designed for individual mobility. Micromobility vehicles are understood here to mean, in particular, electric bicycles, pedelecs, electric cargo bikes and electrically powered or assisted passenger transport vehicles. The term can also refer to electric kick scooters, electric scooters, monowheels and bicycles and cargo bikes without an electric drive. Due to their small size and the mostly electric drive, they offer clear advantages over passenger cars, especially in urban areas.

In den letzten Jahren hat sich die Mobilität in vielen Ländern gewandelt. Aus Umwelt- und politischen Gründen wird die Mikromobilität gefördert und findet eine immer weitere Verbreitung. Sowohl in Sharing-Angeboten als auch im Bereich der privat gehaltenen Fahrzeuge steigt die Anzahl der Fahrzeuge der Mikromobilität stark an. Es wird erwartet, dass die Mikromobilität und die Fahrzeuge der Mikromobilität einen wichtigen Baustein zu der angestrebten Verkehrswende leisten können.Mobility has changed in many countries in recent years. For environmental and political reasons, micromobility is being promoted and is becoming more and more widespread. The number of micromobility vehicles is increasing sharply, both in sharing offers and in the area of privately owned vehicles. It is expected that micro-mobility and micro-mobility vehicles can play an important part in the desired traffic turnaround.

Um unterschiedliche Fahrprofile abbilden zu können und auch eine effiziente Kombination menschlicher (Tret-)Kraft mit elektromotorischer Unterstützung zu ermöglichen, werden dabei oft Gangschaltungen eingesetzt. Neben klassischen mechanischen Schaltsystemen, bei denen beispielsweise durch einen Gangzug aktivierte Kettenumwerfer oder auch Nabenschaltungen zum Einsatz kommen, gibt es zwischenzeitlich auch elektrifizierte Gangschaltungen. Hierbei wird unter einer elektrifizierten Gangschaltung insbesondere die Ansteuerung eines Schaltaktors verstanden, der dann den Schaltvorgang ausführt. Unter dem Stichwort „Shift-by-Wire“ wird dabei die elektronische Übermittlung eines entsprechenden Schaltsignals verstanden, bei der auf eine mechanische Verbindung zwischen der Benutzerschnittstelle (Gangschaltvorrichtung) und dem Schaltaktor bzw. dem Getriebe verzichtet werden kann. Die Übermittlung des Schaltsignals kann dabei digital oder analog, drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Im Bereich der Mikromobilität, insbesondere im Bereich der E-Bikes und Pedelecs bzw. der elektrifizierten Lastenräder, werden dabei unter anderem elektrisch gesteuerte Umwerfer bei Ketten- oder Riemenantrieben eingesetzt. Es gibt aber auch elektrisch ansteuerbare Naben- und andere Schaltsysteme. Durch den Einsatz elektrifizierter Gangschaltungen können der Verschleiß und die Abnutzung mechanischer Bauteile verringert werden und auch eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Umwelteinflüsse erreicht werden.In order to be able to map different driving profiles and also to enable an efficient combination of human (pedal) power with electric motor support, gear shifts are often used. In addition to classic mechanical shifting systems, in which, for example, chain derailleurs activated by a gear train or hub gears are used, there are now also electrified gear shifts. In this context, an electrified gear shift is understood to mean, in particular, the actuation of a shift actuator, which then carries out the shifting process. The keyword "shift-by-wire" is understood to mean the electronic transmission of a corresponding shift signal, in which a mechanical connection between the user interface (gear shift device) and the shift actuator or the transmission can be dispensed with. The switching signal can be transmitted digitally or analogously, wired or wirelessly. In the field of micromobility, especially in the field of e-bikes and pedelecs or electrified cargo bikes, electrically controlled derailleurs are used with chain or belt drives, among other things. But there are also electrically controllable hub and other switching systems. The use of electrified gear shifts can reduce the wear and tear of mechanical components and also achieve better resistance to environmental influences.

In diesem Zusammenhang wird beispielsweise in EP 3 147 194 A1 eine Ansteuereinrichtung zum drahtlosen Ansteuern wenigstens einer Komponente eines Fahrrads offenbart. Eine Ansteuereinrichtung ist am Lenker des Fahrrads angeordnet oder anordenbar und zur drahtlosen Ansteuerung wenigstens einer elektronischen, elektrischen, elektromechanischen oder elektrohydraulischen Komponente des Fahrrads ausgebildet. Die Ansteuervorrichtung umfasst wenigstens ein manuell bedienbares Bedienelement in einer Bedienanordnung. Die Bedienanordnung ist dafür ausgeführt, auf eine Bedienung des Bedienelements anzusprechen und die Bedienung repräsentierende elektrische Signale abzugeben. Die Ansteuereinrichtung umfasst weiterhin eine elektronische Schaltungsanordnung mit einer Funk-Kommunikationsschaltung, eine an der Bedienanordnung angeschlossene oder anschließbare Steuerschaltung und wenigstens eine an der Funk-Kommunikationsschaltung angeschlossene oder anschließbare oder in diese integrierte Antenne. Die Steuerschaltung ist dafür ausgeführt, auf Basis von der Bedienanordnung empfangenen elektrischen Signalen mittels der Funk-Kommunikationsschaltung und der Antenne drahtlose Steuerbefehle an die wenigstens eine elektronische, elektrische, elektromechanische oder elektrohydraulische Komponente des Fahrrads zu geben.In this context, for example, in EP 3 147 194 A1 discloses a control device for wireless control of at least one component of a bicycle. A control device is arranged or can be arranged on the handlebars of the bicycle and is designed for wireless activation of at least one electronic, electrical, electromechanical or electrohydraulic component of the bicycle. The control device includes at least one manually operable control element in a control arrangement. The operating arrangement is designed to respond to an operation of the operating element and to emit electrical signals representing the operation. The control device also includes an electronic circuit arrangement with a radio communication circuit, a control circuit connected or connectable to the operating arrangement and at least one antenna connected or connectable to the radio communication circuit or integrated into it. The control circuit is designed to issue wireless control commands to the at least one electronic, electrical, electromechanical or electrohydraulic component of the bicycle based on electrical signals received from the operating arrangement by means of the radio communication circuit and the antenna.

Nachteilig an bisherigen Ansätzen in diesem Umfeld ist, dass trotz neuartiger Getriebeansätze und vielfältiger Betriebsmöglichkeiten oft an hergebrachten Bedienkonzepten festgehalten wird. Um dem Fahrzeugführer einen Übergang zu einer elektrifizierten Gangschaltung möglichst einfach zu ermöglichen, werden hergebrachte Konzepte übertragen. Dies kann zu einem vergleichsweise geringen Funktionsumfang führen. Zudem sind die verfügbaren Konzepte oft vergleichsweise aufwändig in der Herstellung und/oder nutzen nur einen Teil der möglichen Funktionen einer elektrifizierten Gangschaltung aus. Insbesondere werden oft nur wenige Zusatzfunktionen umgesetzt, sodass keine Verbesserung des Bedienkomforts erreicht wird.The disadvantage of previous approaches in this area is that, despite new gear approaches and diverse operating options, traditional operating concepts are often retained. In order to enable the vehicle driver to make the transition to an electrified gear shift as easily as possible, traditional concepts are transferred. This can lead to a comparatively small range of functions. In addition, the available concepts are often comparatively complex to manufacture and/or only use some of the possible functions of an electrified gear shift. In particular, often only a few additional functions are implemented, so that no improvement in ease of use is achieved.

Ausgehend hiervon stellt sich der vorliegenden Erfindung die Aufgabe, einen Ansatz zum Auslösen eines Schaltvorgangs einer elektrifizierten Gangschaltung eines Fahrzeugs der Mikromobilität bereitzustellen, bei dem dem Fahrzeugführer ein komfortables Schalten ermöglicht wird. Zudem soll ein Funktionsumfang neuartiger Getriebeansätze nutzbar gemacht werden, ohne dass der Bedienkomfort verloren geht. Zuletzt soll eine effiziente Umsetzbarkeit insbesondere im Hinblick auf Herstellungskosten erreicht werden.Proceeding from this, the object of the present invention is to provide an approach for triggering a shifting process of an electrified gear shift of a micromobility vehicle, in which the vehicle driver is able to shift comfortably. In addition, should a range of functions of new gear approaches can be made usable without losing the ease of use. Finally, efficient feasibility should be achieved, especially with regard to manufacturing costs.

Zum Lösen dieser Aufgabe betrifft die vorliegende Erfindung in einem ersten Aspekt eine Vorrichtung zum Auslösen eines Schaltvorgangs einer elektrifizierten Gangschaltung eines Fahrzeugs der Mikromobilität, mit:

- einem Bedienelement zum Aufnehmen einer Krafteinwirkung durch einen Fahrzeugführer des Fahrzeugs;
- einer Sensoreinheit zum Detektieren einer Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung auf das Bedienelement;
- einer Schalteinheit zum Erzeugen eines Schaltsignals basierend auf der detektierten Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung; und
- einer Schnittstelle zum Übertragen des Schaltsignals an die elektrifizierte Gangschaltung, um den Schaltvorgang auszulösen.

To solve this problem, the present invention relates in a first aspect to a device for triggering a shifting process of an electrified gearshift of a micromobility vehicle, with:

- A control element for receiving a force by a driver of the vehicle;
- A sensor unit for detecting a strength and / or duration of the force on the control element;
- A switching unit for generating a switching signal based on the detected strength and / or duration of the force; and
- An interface for transmitting the shift signal to the electrified gearshift to trigger the shifting process.

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug der Mikromobilität, insbesondere ein Elektrofahrrad oder Elektrolastenrad, mit:

- einer Vorrichtung wie zuvor beschrieben; und
- einer elektrifizierten Gangschaltung zum Einlegen eines Ganges basierend auf dem Schaltsignal.

In a further aspect, the present invention relates to a micromobility vehicle, in particular an electric bicycle or electric cargo bike, having:

- a device as previously described; and
- An electrified gear shifter for engaging a gear based on the shift signal.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass mittels der Sensoreinheit die Stärke und/oder die Dauer der Krafteinwirkung auf das Bedienelement detektiert wird. Basierend auf dieser Detektion wird dann ein Schaltsignal erzeugt. Das Schaltsignal kann dabei Informationen weitergeben, die von der Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung auf das Bedienelement abhängen. Wenn der Fahrzeugführer über das Bedienelement einen Schaltvorgang initiiert, kann also mittels der Sensoreinheit eine Eigenschaft dieses Schaltvorgangs ermittelt werden. Beispielsweise kann es dem Fahrzeug ermöglicht werden, einen Schaltvorgang über mehrere Gänge oder auch einen bedingten Schaltvorgang über das Bedienelement zu initiieren. Es ergibt sich insoweit eine Steuermöglichkeit hinsichtlich des Schaltvorgangs.According to the invention, it is provided that the strength and/or the duration of the force acting on the operating element is detected by means of the sensor unit. A switching signal is then generated based on this detection. The switching signal can pass on information that depends on the strength and/or duration of the force acting on the control element. If the driver of the vehicle initiates a shifting process using the control element, a property of this shifting process can therefore be determined by means of the sensor unit. For example, it can be made possible for the vehicle to initiate a shifting process over several gears or also a conditional shifting process via the control element. In this respect, there is a control option with regard to the switching process.

Im Gegensatz zu bisherigen Ansätzen, bei denen eine Krafteinwirkung durch den Fahrzeugführer auf das Bedienelement einen Schaltvorgang initiiert, können durch den erfindungsgemäßen Ansatz Eigenschaften dieses Schaltvorgangs miterfasst und verwendet werden. Dem Fahrzeugführer wird eine einfache und intuitiv erfassbare Bedienmöglichkeit zur Verfügung gestellt, durch die er unterschiedliche Schaltvorgänge initiieren kann. Gerade im Hinblick auf neuartige Getriebekonzepte, bei denen beispielsweise eine größere Anzahl an Gängen vorhanden ist, ermöglicht diese Zusatzfunktionalität einen gesteigerten Bedienkomfort. Dadurch, dass beispielsweise ein Gangwechsel um mehrere Gänge durch eine starke Krafteinwirkung auf das Bedienelement signalisiert werden kann, können derartige Konzepte gegebenenfalls erst in eine praktische Realisierbarkeit überführt werden. Weiterhin kann durch eine derartige Aufweitung der Bedienmöglichkeiten auch ein Einsatz kostengünstig realisierbarer Getriebekonzepte erst ermöglicht werden. Insoweit können ausgehend von der Verwendung unterschiedlicher Konzepte und Umsetzungsmöglichkeiten die Herstellungskosten gegebenenfalls reduziert werden. In contrast to previous approaches, in which a force exerted by the vehicle driver on the operating element initiates a shifting process, properties of this shifting process can also be recorded and used by the approach according to the invention. The vehicle driver is provided with a simple and intuitively comprehensible operating option, which he can use to initiate different shifting processes. Especially with regard to new types of transmission concepts, in which, for example, there is a larger number of gears, this additional functionality enables increased ease of use. The fact that, for example, a gear change of several gears can be signaled by applying a strong force to the operating element, such concepts can possibly only be converted into a practical feasibility. Furthermore, the use of transmission concepts that can be implemented cost-effectively can only be made possible by such an expansion of the operating options. In this respect, the production costs can be reduced, if necessary, based on the use of different concepts and implementation options.

Abgesehen hiervon ergibt sich für den Fahrzeugführer eine intuitive Bedienmöglichkeit.Apart from this, there is an intuitive operating option for the driver of the vehicle.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Sensoreinheit eine magnetorheologische Flüssigkeit (MRF). Unter einer MRF wird insbesondere eine Suspension von magnetisch polarisierbaren Partikeln verstanden, die in einer Trägerflüssigkeit fein verteilt sind. Durch das Anlegen eines Magnetfelds kann eine MRF verfestigt werden. Zudem kann durch eine Detektion eines Magnetfelds ein Sensorsignal basierend auf einer MRF erzeugt werden. Die Verwendung einer MRF in der Sensoreinheit ermöglicht eine Detektion eines Drucks und insoweit einer Stärke und/oder Dauer einer Krafteinwirkung auf das Bedienelement. Wenn also auf das Bedienelement eine Krafteinwirkung erfolgt, wird die magnetorheologische Flüssigkeit in Bewegung versetzt, wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird. Dieses Magnetfeld kann dann detektiert werden. Dem Fahrzeugführer wird insoweit eine Möglichkeit gegeben, zusätzlich Informationen hinsichtlich eines gewünschten Schaltvorgangs zu übermitteln. Die Verwendung einer MRF bietet dabei eine effiziente Detektions- und Interaktionsmöglichkeit. Zudem wird eine effiziente Herstellbarkeit erreicht und ein zuverlässiger Langzeitbetrieb ermöglicht.In a preferred embodiment, the sensor unit includes a magnetorheological fluid (MRF). An MRF is understood to mean, in particular, a suspension of magnetically polarizable particles that are finely distributed in a carrier liquid. An MRF can be solidified by applying a magnetic field. In addition, a sensor signal based on an MRF can be generated by detecting a magnetic field. The use of an MRF in the sensor unit makes it possible to detect a pressure and, to that extent, a strength and/or duration of a force acting on the operating element. Thus, when a force acts on the operating element, the magnetorheological fluid is set in motion, as a result of which a magnetic field is generated. This magnetic field can then be detected. In this respect, the driver of the vehicle is given the opportunity to transmit additional information regarding a desired shifting process. The use of an MRF offers an efficient detection and interaction option. In addition, efficient manufacturability is achieved and reliable long-term operation is made possible.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Schalteinheit zum Erzeugen eines Schaltsignals mit einer Angabe zu einer Schaltrichtung und/oder einer Angabe zu einer Anzahl an zu schaltenden Gängen ausgebildet. Unter einer Schaltrichtung wird insbesondere eine Angabe, ob eine höhere oder eine niedrigere Übersetzung gewünscht wird, verstanden, also ob hoch- oder heruntergeschaltet werden soll. In einem gangbasierten Getriebe kann ein Schalten mehrerer Gänge eine Verringerung bzw. Erhöhung der Übersetzung um mehrere Stufen bewirken. Die Unterscheidung hinsichtlich der Schaltrichtung bzw. hinsichtlich der Anzahl an zu schaltenden Gängen kann dabei mittels der Schalteinheit basierend auf der Stärke und/oder der Dauer der Krafteinwirkung auf das Bedienelement gewählt werden. Für den Fahrzeugführer ist es möglich, mit einer Eingabe über das Bedienelement mehrere Gänge zu schalten oder auch ohne Verwendung mehrerer Bedienelemente über ein einzelnes Bedienelement auch eine Schaltrichtung anzugeben. Es ergibt sich ein hoher Bedienkomfort bei vergleichsweise einfacher Realisierbarkeit.In a preferred embodiment, the shifting unit is designed to generate a shifting signal with an indication of a shifting direction and/or an indication of a number of gears to be shifted. A shifting direction is understood to mean, in particular, an indication of whether a higher or a lower gear ratio is desired, ie whether upshifting or downshifting is to take place. In a gear-based transmission, shifting multiple gears can result in a reduction or increase in the gear ratio by multiple stages. The distinction with regard to the switching direction or With regard to the number of gears to be shifted, it can be selected by means of the shifting unit based on the strength and/or the duration of the force acting on the operating element. It is possible for the driver of the vehicle to switch multiple gears with one input via the control element or also to specify a shifting direction via a single control element without using multiple control elements. The result is a high level of operating comfort with comparatively simple feasibility.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Bedienelement einen Drehschalter zum Detektieren einer Drehung. Die Sensoreinheit ist vorzugsweise zum Detektieren einer Drehgeschwindigkeit ausgebildet. Im Falle eines Drehschalters zum Aktivieren der Schaltung wird mittels der Sensoreinheit eine Drehung bzw. eine Drehbewegung dieses Drehschalters detektiert. Je nach Geschwindigkeit der Drehung kann beispielsweise eine Anzahl an zu schaltenden Gängen oder ein anderer Parameter des Schaltvorgangs festgelegt werden. Es ergibt sich eine komfortable und einfach adaptierbare Umsetzung des erfindungsgemäßen Konzepts des Detektierens einer Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung auf das Bedienelement.In a preferred embodiment, the operating element includes a rotary switch for detecting a rotation. The sensor unit is preferably designed to detect a rotational speed. In the case of a rotary switch for activating the circuit, a rotation or a rotary movement of this rotary switch is detected by means of the sensor unit. Depending on the speed of rotation, for example, a number of gears to be shifted or another parameter of the shifting process can be specified. The result is a convenient and easily adaptable implementation of the concept according to the invention of detecting a strength and/or duration of the force acting on the operating element.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Bedienelement einen Tastschalter zum Detektieren eines Tastendrucks. Die Sensoreinheit ist vorzugsweise zum Detektieren einer Anzahl an Tastendrücken ausgebildet. Ebenfalls ist es vorteilhaft möglich, dass ein Tastendruck direkt mittels der Sensoreinheit detektiert wird, indem ein Tastschalter als Bedienelement angebunden wird. Dies bewirkt ein intuitives Schaltkonzept, das für einen Fahrzeugführer unmittelbar verständlich ist. Zudem kann eine Integration einer Sensoreinheit in einen Tastschalter effizient realisiert werden.In a preferred embodiment, the operating element includes a pushbutton switch for detecting a keystroke. The sensor unit is preferably designed to detect a number of button presses. It is also advantageously possible for a keystroke to be detected directly by means of the sensor unit, in that a pushbutton switch is connected as an operating element. This causes an intuitive switching concept that is immediately understandable for a vehicle driver. In addition, a sensor unit can be efficiently integrated into a pushbutton switch.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Schalteinheit zum Erzeugen des Schaltsignals basierend auf einer für den Fahrzeugführer vorgegebenen Kalibrierungseinstellung ausgebildet. Es ist möglich, dass der Fahrzeugführer zunächst in einer Kalibrierungsphase unterschiedliche Stärken und/oder Dauern der Krafteinwirkung auf das Bedienelement vorgibt. Basierend auf dieser Vorgabe kann dann zwischen unterschiedlichen Eingaben unterschieden werden. Die Kalibrierung bildet nutzerspezifische Einflüsse auf die Sensoreinheit ab. Die Kalibrierung kann mittels einer Einstellung oder auch mittels einer direkten Eingabe einer Krafteinwirkung auf das Bedienelement (durch den Nutzer) vorgenommen werden.In a preferred refinement, the switching unit is designed to generate the switching signal based on a calibration setting specified for the vehicle driver. It is possible for the driver of the vehicle to specify different strengths and/or durations of the force acting on the operating element in a calibration phase. Based on this specification, a distinction can then be made between different inputs. The calibration reflects user-specific influences on the sensor unit. The calibration can be carried out by means of a setting or also by means of a direct input of a force acting on the operating element (by the user).

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Schalteinheit zum Unterscheiden zwischen einer starken und einer schwachen Krafteinwirkung basierend auf einem vordefinierten Kraft-Schwellenwert ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist die Schalteinheit zum Unterscheiden zwischen einer langen und einer kurzen Krafteinwirkung basierend auf einem vordefinierten Zeit-Schwellenwert ausgebildet. In a preferred embodiment, the switching unit is designed to differentiate between a strong and a weak effect of force based on a predefined force threshold value. Additionally or alternatively, the switching unit is designed to distinguish between a long and a short action of force based on a predefined time threshold value.

Die Unterscheidung zwischen stark und schwach bzw. zwischen lang und kurz ist dabei relativ zu verstehen. Insbesondere wird eine binäre Unterscheidung beschrieben. Für den Fahrzeugführer ergeben sich jeweils zwei Möglichkeiten hinsichtlich der Kraft und der Zeit, sodass insgesamt vier verschiedene Kombinationen bzw. vier verschiedene Steuerbefehle realisierbar sind. Dies ermöglicht bei überschaubarer Komplexität eine Eingabe bzw. eine Unterscheidung von bis zu vier verschiedenen Befehlen, auf deren Basis dann das Schaltsignal erzeugt werden kann. Es ergibt sich ein einfaches Bedienkonzept bei hoher Funktionalität.The distinction between strong and weak or between long and short is to be understood relatively. In particular, a binary distinction is described. The vehicle driver has two options in terms of force and time, so that a total of four different combinations or four different control commands can be implemented. With a manageable level of complexity, this enables up to four different commands to be input or differentiated, on the basis of which the switching signal can then be generated. The result is a simple operating concept with high functionality.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Bedienelement zwei definierte Druckpunkte auf. Ein erster Druckpunkt ist durch eine schwache Krafteinwirkung erreichbar und ein zweiter Druckpunkt ist durch eine starke Krafteinwirkung erreichbar. Unter schwach und stark wird insoweit eine relative Angabe verstanden. Eine Krafteinwirkung mit einer ersten Stärke ermöglicht ein Erreichen des ersten Druckpunkts. Eine Krafteinwirkung mit einer stärkeren, zweiten Stärke ermöglicht ein Erreichen des zweiten Druckpunkts. Durch die Verwendung zweier Druckpunkte kann eine einfache Rückkopplung mit dem Fahrzeugführer erreicht werden. Für den Fahrzeugführer ergibt sich eine intuitive Bedienbarkeit durch die verschiedenen Druckpunkte. Zudem kann eine Rückkopplung an den Fahrzeugführer zurückübermittelt werden.In a preferred embodiment, the operating element has two defined pressure points. A first pressure point can be reached by applying a weak force and a second pressure point can be reached by applying a strong force. In this respect, weak and strong are understood as a relative specification. A force with a first strength makes it possible to reach the first pressure point. A force with a stronger, second strength enables the second pressure point to be reached. By using two pressure points, a simple feedback can be achieved with the vehicle driver. For the driver, there is an intuitive usability due to the different pressure points. In addition, feedback can be transmitted back to the vehicle driver.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Bedienelement zwei Tastschalter zum Hoch- und Herunterschalten. Insbesondere können dabei getrennte Tastschalter vorgesehen sein, durch die die beiden Schaltrichtungen erreichbar sind. Dabei können beide Tastschalter jeweils zum Detektieren einer Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung auf das Bedienelement ausgebildet sein. Es ergibt sich insoweit eine Möglichkeit hinsichtlich der Hoch- und Herunterschaltvorgänge jeweils separat zu unterscheiden und deren Parameter basierend auf der Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung auf den entsprechenden Tastschalter festzulegen. Für den Fahrzeugführer ergibt sich eine intuitive Bedienbarkeit.In a preferred embodiment, the operating element includes two pushbutton switches for switching up and down. In particular, separate pushbutton switches can be provided through which the two switching directions can be reached. In this case, both pushbutton switches can each be designed to detect a strength and/or duration of the force acting on the operating element. In this respect, it is possible to distinguish separately with regard to the upshifting and downshifting processes and to define their parameters based on the strength and/or duration of the force acting on the corresponding pushbutton switch. For the driver, there is an intuitive usability.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Schalteinheit zum Erzeugen eines Schaltsignals zum Einlegen eines Anfahrganges ausgebildet, wenn beide Tastschalter gleichzeitig aktiviert werden. Es ist möglich, dass im Falle zweier Schalter auch eine Vorgabe hinsichtlich des gleichzeitigen Aktivierens beider Tastschalter besteht. Beispielsweise kann vorteilhafterweise ein Anfahrgang eingelegt werden, wenn beide Tastschalter gleichzeitig aktiviert werden. Dies ermöglicht insoweit die Hinzufügung einer weiteren Funktionalität und eine weitere Verbesserung der Bedienbarkeit.In a preferred embodiment, the switching unit is designed to generate a switching signal for engaging a starting gear when both pushbutton switches are activated at the same time. It is possible that in the case of two switches there is also a requirement regarding the simultaneous activation of both pushbutton switches. For example, a starting gear can advantageously be engaged if both pushbutton switches are activated at the same time. To this extent, this enables the addition of further functionality and a further improvement in operability.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung ein Gehäuse zum Anbringen an einem Fahrrad oder Lastenrad, insbesondere an einem Fahrrad oder Lastenrad mit Elektroantrieb, und zum Aufnehmen der Elemente der Vorrichtung. Das Gehäuse ist vorzugsweise zum Anbringen an einem Lenker des Fahrzeugs ausgebildet. Insbesondere ist unter einem Gehäuse dabei ein Gehäuse einer Handschaltung zu verstehen, wobei das Bedienelement als Schalthebel ausgebildet ist. Es versteht sich, dass auch andere Arten von Gehäusen verwendet werden können, die zur Bedienung am Lenker des Fahrzeugs durch eine Hand bzw. durch einen Finger des Fahrzeugführers angebracht werden können.In a preferred embodiment, the device comprises a housing for mounting on a bicycle or cargo bike, in particular on a bicycle or cargo bike with an electric drive, and for accommodating the elements of the device. The housing is preferably designed to be attached to a handlebar of the vehicle. In particular, a housing is to be understood as meaning a housing of a manual transmission, with the operating element being designed as a shift lever. It is understood that other types of housings that can be attached to the handlebars of the vehicle for one-hand or finger operation by the vehicle operator may also be used.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Schnittstelle zum Empfangen eines Betriebssignals mit Informationen zu einem aktuellen Betriebszustand der elektrifizierten Gangschaltung ausgebildet. Die Sensoreinheit ist zum Erzeugen einer Gegenkraft auf das Bedienelement entgegen der Krafteinwirkung durch den Fahrzeugführer ausgebildet. Die Vorrichtung umfasst eine Steuereinheit zum Ansteuern der Sensoreinheit basierend auf dem Betriebssignal. Es ist möglich, dass auf das Bedienelement mittels der Sensoreinheit eine Gegenkraft erzeugt wird, durch die dem Fahrzeugführer eine haptische Rückkopplung zu dem Schaltvorgang gegeben werden kann. In anderen Worten ist zusätzlich zur Verwendung der Sensoreinheit zum Detektieren einer Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung auf das Bedienelement auch eine aktorische Verwendung der Sensoreinheit vorgesehen. Die Sensoreinheit wird sozusagen als Aktor verwendet. Dies ist insbesondere vorteilhaft im Zusammenhang mit einer Sensoreinheit mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit umsetzbar. Es kann dann zusätzlich zum Detektieren einer Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung auf das Bedienelement auch ein Ausüben einer Gegenkraft entgegen der Krafteinwirkung durch den Fahrzeugführer nutzbar gemacht werden. Wenn der Fahrzeugführer über das Bedienelement einen Schaltvorgang initiiert, kann mittels der Sensoreinheit eine Gegenkraft bzw. ein Gegendruck auf das Bedienelement entgegen der durch den Fahrzeugführer ausgeübten Kraft ausgeübt werden. Diese Gegenkraft kann von dem Fahrzeugführer als haptisches Feedback empfangen werden. Beispielsweise kann dem Fahrzeugführer so angezeigt werden, ob ein Schaltvorgang ausgeführt werden kann oder nicht. Ebenfalls ist es möglich, dass dem Fahrzeugführer durch die Haptik andere Informationen zur Verfügung gestellt werden. Es ergibt sich insoweit eine intuitive Bedienbarkeit. Dem Fahrer können unmittelbar Informationen zur Verfügung gestellt werden, ob seinem Schaltwunsch entsprochen werden kann oder nicht.In a preferred embodiment, the interface is designed to receive an operating signal with information about a current operating state of the electrified gear shift. The sensor unit is designed to generate a counterforce on the operating element against the force exerted by the vehicle driver. The device includes a control unit for controlling the sensor unit based on the operating signal. It is possible for a counterforce to be generated on the operating element by means of the sensor unit, by means of which the vehicle driver can be given haptic feedback on the shifting process. In other words, in addition to using the sensor unit to detect a strength and/or duration of the force acting on the operating element, the sensor unit can also be used for actuator purposes. The sensor unit is used as an actuator, so to speak. This can be implemented particularly advantageously in connection with a sensor unit with a magnetorheological fluid. In addition to detecting the strength and/or duration of the force acting on the operating element, it is also possible for the driver of the vehicle to exert a counterforce against the force acting. If the driver of the vehicle initiates a shifting process via the control element, a counterforce or counterpressure can be exerted on the control element by means of the sensor unit, counter to the force exerted by the driver of the vehicle. This opposing force can be received by the vehicle driver as haptic feedback. For example, the driver of the vehicle can be shown whether or not a shifting process can be carried out. It is also possible for the vehicle driver to be provided with other information through the haptics. This results in an intuitive usability. Information can be made available to the driver immediately as to whether his shift request can be complied with or not.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Fahrzeugs ist die Vorrichtung über eine Funkverbindung an die elektrifizierte Gangschaltung angebunden. Durch die Verwendung einer Funkverbindung kann auf eine Verkabelung verzichtet werden. Dies kann zu einer verringerten Fehleranfälligkeit führen. Zudem können Kosten eingespart werden.In a preferred embodiment of the vehicle, the device is connected to the electrified gearshift via a radio link. By using a wireless connection, there is no need for cabling. This can lead to a reduced susceptibility to errors. In addition, costs can be saved.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist die elektrifizierte Gangschaltung im Bereich eines Mittelmotors angeordnet. Zusätzlich oder alternativ ist die elektrifizierte Gangschaltung zum Schalten eines in einem Bereich eines Mittelmotors angeordneten Getriebes ausgebildet, insbesondere eines Planetengetriebes. Konzepte mit Mittelmotor sehen vor, dass der Fahrzeugmotor beispielsweise bei einem Elektrofahrrad oder einem Elektrolastenrad im Bereich des Tretlagers angeordnet ist. Es ist dann möglich, dass im Bereich des Mittelmotors ein Getriebe zum Umsetzen einer Gangschaltung angeordnet ist. Eine vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Ansatzes im Zusammenhang mit einem Mittelmotor und/oder einem im Bereich des Mittelmotors angeordneten Getriebes liegt in der effizienten Skalierbarkeit.In a preferred embodiment of the vehicle according to the invention, the electrified gear shift is arranged in the area of a central motor. Additionally or alternatively, the electrified gear shift is designed to shift a gear arranged in a region of a central motor, in particular a planetary gear. Concepts with a central motor provide for the vehicle motor to be arranged in the area of the bottom bracket, for example in the case of an electric bicycle or an electric cargo bike. It is then possible for a transmission for converting a gear shift to be arranged in the area of the central motor. An advantageous use of the approach according to the invention in connection with a central motor and/or a transmission arranged in the area of the central motor lies in the efficient scalability.

Hierin wird unter einem Auslösen eines Schaltvorgangs insbesondere ein Initiieren eines Schaltvorgangs verstanden. Ein Auslösen eines Schaltvorgangs kann dabei sowohl ein Schalten in einen höheren Gang als auch ein Schalten in einen niedrigeren Gang umfassen. Das Auslösen versteht sich dabei insbesondere als Ansteuerung der elektrifizierten Gangschaltung mit einem entsprechenden Steuersignal. Grundsätzlich kann unter einem Signal sowohl ein analoges als auch ein digitales Signal verstanden werden. Das Signal kann im Zusammenhang mit den Beschreibungen hierin sowohl drahtlos als auch drahtgebunden übertragen werden. Ein Fahrzeugführer eines Fahrzeugs der Mikromobilität kann insbesondere ein Fahrradfahrer sein, der ein Elektrofahrrad oder ein Elektrolastenrad steuert. Grundsätzlich ist der Begriff des Fahrzeugs der Mikromobilität hierin breit zu verstehen und umfasst sowohl ein- als auch mehrspurige Fahrzeuge mit und ohne Motor. Vorzugsweise bezieht sich ein Fahrzeug der Mikromobilität hierin auf ein Elektrofahrrad sowie ein Elektrolastenrad.In this context, triggering a shifting process is understood to mean, in particular, initiating a shifting process. Triggering a shifting process can include both shifting into a higher gear and shifting into a lower gear. In this case, the triggering is understood in particular as activation of the electrified gear shift with a corresponding control signal. In principle, a signal can be understood to mean both an analog and a digital signal. In connection with the descriptions herein, the signal can be transmitted both wirelessly and wired. A vehicle driver of a micromobility vehicle can in particular be a cyclist who controls an electric bicycle or an electric cargo bike. In principle, the term micromobility vehicle is to be understood broadly here and includes both single-track and multi-track vehicles with and without a motor. Preferably, a micro-mobility vehicle herein refers to an electric bicycle and an electric cargo bike.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs der Mikromobilität mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auslösen eines Schaltvorgangs; und
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Drehschalter als Bedienelement.

The invention is described and explained in more detail below using a few selected exemplary embodiments in connection with the accompanying drawings. Show it:

1 a schematic representation of a micromobility vehicle according to the invention with a device according to the invention;
2 a schematic representation of a device according to the invention for triggering a switching operation; and
3 a schematic representation of a device according to the invention with a rotary switch as a control element.

In der 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 10 der Mikromobilität dargestellt. Dargestellt ist insbesondere ein Elektrofahrrad bzw. ein Fahrrad mit Elektromotor. Es versteht sich, dass das Konzept der vorliegenden Erfindung auch auf andere Fahrzeuge übertragbar ist. In der Darstellung der 1 ist im unteren Teil eine vergrößerte Ansicht des Bereichs des Tretlagers dargestellt, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet.In the 1 a micromobility vehicle 10 according to the invention is shown schematically. In particular, an electric bicycle or a bicycle with an electric motor is shown. It goes without saying that the concept of the present invention can also be transferred to other vehicles. In the representation of 1 In the lower part, an enlarged view of the bottom bracket area is shown, as indicated by the dashed lines.

Das Fahrzeug 10 umfasst eine elektrifizierte Gangschaltung 12, die im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Schaltwalze 14 sowie eine Schaltklinke 16 umfasst. Die elektrifizierte Gangschaltung 12 wirkt auf ein Getriebe 18, insbesondere ein Tretlagergetriebe bzw. auf einen als Mittelmotor ausgebildeten Motor 20. Insbesondere kann das Getriebe 18 ein Planetengetriebe umfassen und zum Einlegen von beispielsweise acht bis sechzehn verschiedenen Gangstufen ausgebildet sein.The vehicle 10 includes an electrified gear shift 12, which includes a shift drum 14 and a shift pawl 16 in the illustrated embodiment. The electrified gearshift 12 acts on a gear 18, in particular a bottom bracket gear or a motor 20 designed as a central motor. In particular, the gear 18 can include a planetary gear and can be designed to engage eight to sixteen different gears, for example.

Weiterhin umfasst das Fahrzeug 10 eine Vorrichtung 22 zum Auslösen eines Schaltvorgangs der elektrifizierten Gangschaltung 12. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 22 in der Art eines klassischen Gangschaltung-Bedienteils im Bereich des Fahrradlenkers 24 angeordnet und über eine Funkverbindung mit der elektrifizierten Gangschaltung 12 verbunden. Ein Fahrzeugführer des Fahrzeugs 10 kann mittels der Vorrichtung 22 einen Gangwechsel der elektrifizierten Gangschaltung 12 bewirken. Hierzu kann insbesondere ein Bedienelement an der Vorrichtung 22 bedient werden, beispielsweise ein entsprechender Hebel mit einem Finger betätigt werden. Ein Gehäuse 25 der Vorrichtung 22 schützt dabei die Komponenten der Vorrichtung 22 vor Umwelteinflüssen, wie beispielsweise Regen, oder mechanischer Beanspruchung, um eine komfortable Bedienbarkeit und eine lange Lebensdauer zu ermöglichen. Dabei kann das Gehäuse 25 als Metall- oder Kunststoffgehäuse oder in anderer Weise ausgebildet sein.Furthermore, the vehicle 10 includes a device 22 for triggering a shifting process of the electrified gear shift 12. In the exemplary embodiment shown, the device 22 is arranged in the manner of a classic gear shift operating part in the area of the bicycle handlebar 24 and is connected to the electrified gear shift 12 via a radio link. A driver of the vehicle 10 can effect a gear change of the electrified gear shift 12 by means of the device 22 . For this purpose, in particular, an operating element on the device 22 can be operated, for example a corresponding lever can be operated with a finger. A housing 25 of the device 22 protects the components of the device 22 from environmental influences, such as rain, or mechanical stress, in order to enable convenient operation and a long service life. The housing 25 can be designed as a metal or plastic housing or in some other way.

Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass mittels der Vorrichtung 22 eine Aktivierung der elektrifizierten Gangschaltung 12 erfolgt. Dabei erfolgt eine Berücksichtigung einer Benutzereingabe durch den Fahrzeugführer, wobei diese Benutzereingabe durch eine Variation einer Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung auf das Bedienelement durch den Fahrzeugführer des Fahrzeugs 10 vorgegeben wird. Unter einer Berücksichtigung bzw. Miteinbeziehung dieser detektierten Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung wird dabei insbesondere verstanden, dass je nach Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung auf das Bedienelement ein unterschiedlicher Schaltvorgang vorgenommen wird. Ein unterschiedlicher Schaltvorgang kann dabei ein hinsichtlich einer Anzahl an Gängen, die geschaltet werden, oder hinsichtlich einer Schaltrichtung des Schaltvorgangs anderer Schaltvorgang sein.According to the invention, provision is made for the device 22 to activate the electrified gearshift 12 . A user input by the vehicle driver is taken into account, this user input being specified by varying the strength and/or duration of the force acting on the operating element by the vehicle driver of vehicle 10 . Taking into account or including this detected strength and/or duration of the force action is understood in particular to mean that a different switching process is carried out depending on the strength and/or duration of the force action on the operating element. A different shifting process can be a different shifting process with regard to the number of gears that are shifted or with regard to a shifting direction of the shifting process.

In der 2 ist schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung 22 zum Auslösen eines Schaltvorgangs einer elektrifizierten Gangschaltung eines Fahrzeugs der Mikromobilität dargestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Schnittstelle 26, ein Bedienelement 28, eine Schalteinheit 30 sowie eine Sensoreinheit 32. Die verschiedenen Einheiten und Schnittstellen können dabei teilweise oder vollständig in Soft- und/oder in Hardware umgesetzt sein. Insbesondere können die Einheiten neben mechanischen Komponenten auch in Form eines Prozessors bzw. eines Prozessormoduls oder auch in Software implementiert sein. Die Vorrichtung 22 kann insbesondere in Form eines an einem Lenker eines Fahrzeugs anbringbaren Gangschaltung-Bedienteils ausgebildet sein.In the 2 a device 22 according to the invention for triggering a shifting process of an electrified gearshift of a micromobility vehicle is shown schematically. The device includes an interface 26, an operating element 28, a switching unit 30 and a sensor unit 32. The various units and interfaces can be partially or completely implemented in software and/or hardware. In particular, in addition to mechanical components, the units can also be implemented in the form of a processor or a processor module or also in software. The device 22 can in particular be embodied in the form of a gearshift operating part that can be attached to a handlebar of a vehicle.

Das Bedienelement 28 ist zum Aufnehmen einer Krafteinwirkung durch den Fahrzeugführer des Fahrzeugs ausgebildet. Dabei kann das Bedienelement 28 insbesondere in Form eines Schalters, beispielsweise eines Drehschalters, eines Hebels oder auch in Form einer oder mehrerer Tasten ausgebildet sein. Dadurch, dass der Fahrzeugführer das Bedienelement bedient, kann ein Wunsch bzw. eine Vorgabe, einen Schaltvorgang durchzuführen, von dem Fahrzeugführer entgegengenommen werden. Wenn der Fahrzeugführer beispielsweise einen Taster drückt, so bedeutet dies, dass ein Gang hoch- oder heruntergeschaltet werden soll.The operating element 28 is designed to absorb a force exerted by the driver of the vehicle. In this case, the operating element 28 can be designed in particular in the form of a switch, for example a rotary switch, a lever or also in the form of one or more buttons. Because the driver of the vehicle operates the control element, a request or a specification to carry out a shifting process can be accepted by the driver of the vehicle. For example, if the vehicle driver presses a button, this means that a gear should be shifted up or down.

In der Sensoreinheit 32 wird eine Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung des Fahrzeugführers auf das Bedienelement 28 detektiert. Beispielsweise kann mittels eines Tasters bzw. eines Hebels eine Stärke und/oder Dauer bzw. Geschwindigkeit der Krafteinwirkung erfasst werden. Die Sensoreinheit 32 kann dabei insbesondere eine magnetorheologische Flüssigkeit umfassen. Eine magnetorheologische Flüssigkeit ist dabei eine Flüssigkeit, die sich beim Anlegen eines Magnetfelds verfestigt. Zudem kann dadurch, dass eine Kraft auf die magnetorheologische Flüssigkeit ausgeübt wird, ein Magnetfeld erzeugt werden. Dieses Magnetfeld kann mittels eines entsprechenden Magnetfeldsensors oder in anderer Weise detektiert werden. Durch die Detektion kann dann die Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung auf das Bedienelement 28 ermittelt werden. Dabei können unterschiedliche Ansätze und mechanische Aufbauten gewählt werden. Die Verwendung einer magnetorheologischen Flüssigkeit in der Sensoreinheit 32 ermöglicht dabei eine effiziente Herstellbarkeit sowie einen robusten und fehlerunanfälligen Betrieb.A strength and/or duration of the force exerted by the vehicle driver on operating element 28 is detected in sensor unit 32 . For example, a strength and/or duration or speed of the force application can be detected by means of a button or a lever. In this case, the sensor unit 32 can in particular comprise a magnetorheological fluid. A magnetorheological fluid is a fluid that solidifies when a magnetic field is applied. In addition, a magnetic field can be generated by exerting a force on the magnetorheological fluid. This magnetic field can be detected by means of a corresponding magnetic field sensor or in some other way. By detecting then the strength and / or duration of The action of force on the operating element 28 can be determined. Different approaches and mechanical structures can be selected. The use of a magnetorheological fluid in the sensor unit 32 enables efficient manufacturability and robust operation that is not prone to errors.

In der Schalteinheit 30 wird basierend auf der mittels des Bedienelements 28 aufgenommenen Krafteinwirkung ein Schaltsignal erzeugt. Dieses Schaltsignal dient zur Ansteuerung des Schaltvorgangs der elektrifizierten Gangschaltung. Das Schaltsignal kann beispielsweise über die Schnittstelle 26 an die elektrifizierte Gangschaltung übertragen werden. Das Schaltsignal kann dabei ein analoges oder digitales Signal sein. Unter Umständen genügt eine binäre Anzeige, dass ein Schaltvorgang ausgeführt werden soll. Es versteht sich, dass auch komplexere Informationen übertragen werden können, beispielsweise wenn mehrere Gänge geschaltet werden sollen oder das Getriebe in anderer Weise angesteuert werden soll.A switching signal is generated in the switching unit 30 based on the force applied by means of the operating element 28 . This shift signal is used to control the shifting process of the electrified gear shift. The shift signal can be transmitted to the electrified gearshift via the interface 26, for example. The switching signal can be an analog or digital signal. Under certain circumstances, a binary display is sufficient to indicate that a switching process is to be carried out. It goes without saying that more complex information can also be transmitted, for example if several gears are to be shifted or the transmission is to be controlled in a different way.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Schalteinheit 30 dazu ausgebildet ist, das Schaltsignal basierend auf der detektierten Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung auf das Bedienelement zu modifizieren. Beispielsweise kann gegebenenfalls ein Schaltsignal erzeugt werden, das dem Getriebe bzw. der Schaltung signalisiert, dass direkt mehrere Gänge geschaltet werden sollen. Ebenfalls ist es möglich, dass je nach Eingabe des Benutzers bzw. in Abhängigkeit von der detektierten Stärke und/oder Dauer der Krafteinwirkung auf das Bedienelement ein Schaltvorgang nur verzögert ausgeführt wird, wenn beispielsweise eine andere Pedalstellung erreicht ist oder auch ein Drehmoment reduziert wurde.In particular, it is provided that the switching unit 30 is designed to modify the switching signal based on the detected strength and/or duration of the force acting on the operating element. For example, a shift signal can be generated, if necessary, which signals to the transmission or the shift mechanism that several gears are to be shifted directly. It is also possible that, depending on the user's input or depending on the detected strength and/or duration of the force acting on the control element, a shifting process is only carried out with a delay, for example if a different pedal position has been reached or a torque has also been reduced.

Über die Schnittstelle 26 wird das Schaltsignal dann an die elektrifizierte Gangschaltung übertragen, um dort den Schaltvorgang auszulösen. Die Übertragung kann dabei direkt oder indirekt, beispielsweise über einen Zentralcomputer des Fahrzeugs, erfolgen. Insbesondere kann die Schnittstelle dabei zur drahtlosen Kommunikation mit einem entsprechenden Kommunikationsmodul an der elektrifizierten Gangschaltung ausgebildet sein.The shift signal is then transmitted to the electrified gear shift via the interface 26 in order to trigger the shifting process there. The transmission can take place directly or indirectly, for example via a central computer in the vehicle. In particular, the interface can be designed for wireless communication with a corresponding communication module on the electrified gearshift.

Über die Schnittstelle 26 kann optional zudem ein Betriebssignal mit Informationen zu einem aktuellen Betriebszustand der elektrifizierten Gangschaltung empfangen werden. Dieses Betriebssignal kann dabei beispielsweise direkt von der elektrifizierten Gangschaltung selbst empfangen werden. Es ist aber auch möglich, dass das Betriebssignal von einem Zentralcomputer des Fahrzeugs oder von anderer Stelle empfangen wird.Optionally, an operating signal with information about a current operating state of the electrified gear shift can also be received via the interface 26 . This operating signal can be received directly from the electrified gearshift itself, for example. However, it is also possible for the operating signal to be received from a central computer in the vehicle or from another location.

Die Sensoreinheit 32 kann zusätzlich auch zum Erzeugen einer Gegenkraft auf das Bedienelement ausgebildet sein. Die Gegenkraft wirkt dabei entgegen der Krafteinwirkung durch einen Fahrzeugführer. Beispielsweise kann bei einem Taster ein Tastendruck verhindert oder erschwert werden. Ebenfalls ist es möglich, dass an den Fahrzeugführer eine andere Art von haptischer Rückkopplung ausgegeben wird.In addition, the sensor unit 32 can also be designed to generate a counterforce on the operating element. The counterforce counteracts the force applied by a vehicle driver. For example, pressing a button on a button can be prevented or made more difficult. It is also possible for a different type of haptic feedback to be output to the vehicle driver.

Mittels einer (optionalen) Steuereinheit 34 kann die Sensoreinheit 32 basierend auf dem Betriebssignal angesteuert werden. Hierzu kann die Steuereinheit 34 insbesondere als Prozessor bzw. als Software für einen Prozessor ausgebildet sein. Die Sensoreinheit 32 kann derart angesteuert werden, dass sie dem Fahrzeugführer ein gewünschtes haptisches Feedback übermittelt. Hierzu kann die Steuereinheit 34 beispielsweise basierend auf vordefinierten Regeln oder auch in anderer Weise auf das Betriebssignal reagieren. Beispielsweise kann eine Ansteuerung der Sensoreinheit 32, sodass die Gegenkraft erzeugt wird, erfolgen, wenn zum aktuellen Zeitpunkt kein Schaltvorgang ausgeführt werden kann.Using an (optional) control unit 34, the sensor unit 32 can be controlled based on the operating signal. For this purpose, the control unit 34 can be embodied in particular as a processor or as software for a processor. The sensor unit 32 can be controlled in such a way that it transmits a desired haptic feedback to the vehicle driver. For this purpose, the control unit 34 can react to the operating signal, for example based on predefined rules or in another way. For example, sensor unit 32 can be actuated so that the counterforce is generated if no shifting process can be carried out at the current time.

In der 3 ist ein Abschnitt eines Lenkers 24 eines Fahrrads dargestellt. An dem Lenker 24 ist die Vorrichtung 22 angeordnet. Die Vorrichtung 22 umfasst dabei ein Bedienelement 28 mit einem Drehschalter 36. Durch den Drehschalter 36 kann mittels einer Drehung (vgl. gestrichelte Pfeile) ein Schaltvorgang initiiert werden. Bei der Verwendung eines Drehschalters kann die Sensoreinheit dazu ausgebildet sein, eine Drehgeschwindigkeit zu detektieren. Je nach detektierter Drehgeschwindigkeit kann dann ein Schalten um eine oder mehrere Gangstufen bewirkt werden bzw. ein entsprechendes Schaltsignal erzeugt werden. Es ist für den Fahrzeugführer also möglich, durch schnelles Drehen des Drehschalters direkt ein Schaltsignal zum Schalten mehrerer Gänge zu erzeugen.In the 3 a portion of a handlebar 24 of a bicycle is shown. The device 22 is arranged on the handlebar 24 . The device 22 comprises an operating element 28 with a rotary switch 36. A switching process can be initiated by the rotary switch 36 by means of a rotation (cf. dashed arrows). When using a rotary switch, the sensor unit can be designed to detect a rotational speed. Depending on the rotational speed detected, shifting by one or more gear steps can then be effected or a corresponding shift signal can be generated. It is therefore possible for the vehicle driver to directly generate a switching signal for shifting several gears by quickly turning the rotary switch.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, dass eine eindeutige Definition eines Druckpunkts oder einer Druckdauer einem eindeutigen Schaltbefehl zugeordnet ist. Beispielsweise können mit zwei definierten Druckpunkten in Kombination mit der Betätigungsdauer drei eindeutige Befehle auf eine Taste gelegt werden (für das Beispiel eines Tastschalters bzw. zweier Tastschalter zum Hoch- und Herunterschalten). Durch eine kurze und leichte Betätigung der Taste zum Herunterschalten kann eine Rückschaltung um einen Gang bewirkt werden. Durch eine kurze und starke Betätigung der Taste zum Herunterschalten kann eine Rückschaltung um zwei Gänge bewirkt werden. Durch eine lange und starke Betätigung der Taste zum Herunterschalten kann eine Rückschaltung um drei Gänge bewirkt werden. Es versteht sich dabei, dass die Definition der Zeitdauer insbesondere relativ sein kann. Beispielsweise kann eine vordefinierte Zeitdauer basierend auf einer Zeitgrenze von 300 Millisekunden definiert sein. Eine starke Betätigung kann durch das Bewirken einer Krafteinwirkung, die über einen zweiten Druckpunkt hinweg führt, definiert sein. Es versteht sich, dass eine Vielzahl von weiteren logischen Verknüpfungen denkbar ist und mit verschiedenen, im Wesentlichen beliebigen Fahrbefehlen kombinierbar ist. Durch den erfindungsgemäßen Ansatz wird eine einfache, eindeutige und intuitive Bedienbarkeit sichergestellt. Es ergibt sich eine verbesserte Fahrsicherheit, da der Fahrzeugführer weniger vom Fahrgeschehen abgelenkt wird. Zudem kann der Fahrkomfort bzw. der Bedienkomfort erhöht werden. Druckpunkte können mittels unterschiedlicher Sensorkonzepte detektiert werden. Beispielsweise könnten auch Piezoelemente oder auch andere Schalter verwendet werden.In one embodiment of the device according to the invention, it is possible for an unambiguous definition of a pressure point or a pressure duration to be assigned to an unambiguous switching command. For example, with two defined pressure points in combination with the duration of actuation, three unambiguous commands can be placed on a button (for the example of one button switch or two button switches for shifting up and down). A quick and light press of the downshift button can effect a downshift of one gear. A short, hard press of the downshift button can effect a two-speed downshift. A long, hard press on the downshift button can effect a three-speed downshift. It It goes without saying that the definition of the duration can be relative in particular. For example, a predefined time period can be defined based on a time limit of 300 milliseconds. A strong actuation can be defined by the effect of a force that goes beyond a second pressure point. It goes without saying that a large number of other logical operations are conceivable and can be combined with different, essentially arbitrary driving commands. The approach according to the invention ensures simple, clear and intuitive usability. The result is improved driving safety, since the vehicle driver is less distracted from what is happening on the road. In addition, the driving comfort and the ease of use can be increased. Pressure points can be detected using different sensor concepts. For example, piezo elements or other switches could also be used.

In weiteren Ausführungsformen ist es möglich, dass drei Druckstufen vorgesehen sind. Ebenfalls ist es möglich, dass weitere logische Verknüpfungen verwendet werden. Beispielsweise kann eine doppelte Betätigung (Doppeltipp) einen Viergangsprung auslösen. Ebenfalls ist es möglich, dass eine gleichzeitige Betätigung eines Hoch- und Herunterschaltbefehls dazu führt, dass ein Anfahrgang eingelegt wird. Dabei können insbesondere auch personalisierte Einstellungen verwendet werden bzw. die Einstellungen personifiziert werden. Beispielsweise kann eine persönliche Einstellung in einem abnehmbaren Display entgegengenommen werden und auch gespeichert werden.In further embodiments it is possible that three pressure stages are provided. It is also possible that further logical operations are used. For example, a double press (double tap) can trigger a four-speed jump. It is also possible that a simultaneous actuation of an upshift and downshift command results in a starting gear being engaged. In particular, personalized settings can also be used or the settings can be personalized. For example, a personal setting can be accepted and saved on a removable display.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Fahrzeug der MikromobilitätMicromobility vehicle
1212: elektrifizierte Gangschaltungelectrified gearshift
1414: Schaltwalzeshift drum
1616: Schaltklinkeratchet
1818: Getriebetransmission
2020: Motorengine
2222: Vorrichtungcontraption
2424: Lenkerhandlebars
2525: GehäuseHousing
2626: Schnittstelleinterface
2828: Bedienelementcontrol element
3030: Schalteinheitswitching unit
3232: Sensoreinheitsensor unit
3434: Steuereinheitcontrol unit
3636: Drehschalterrotary switch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 3147194 A1 [0005]

Claims

Device (22) for triggering a shifting process of an electrified gearshift (12) of a micromobility vehicle (10), with: - A control element (28) for receiving a force by a driver of the vehicle; - A sensor unit (32) for detecting a strength and / or duration of the force on the control element; - A switching unit (30) for generating a switching signal based on the detected strength and / or duration of the force; and - an interface (26) for transmitting the switching signal to the electrified gearshift in order to trigger the switching process.

Device (22) after claim 1 , wherein the sensor unit (32) comprises a magnetorheological fluid.

Device (22) according to one of the preceding claims, wherein the shifting unit (30) is designed to generate a shifting signal with an indication of a shifting direction and/or an indication of a number of gears to be shifted.

Device (22) according to one of the preceding claims, wherein the operating element (28) comprises a rotary switch for detecting a rotation; and the sensor unit (32) is preferably designed to detect a rotational speed.

Device (22) according to one of the preceding claims, wherein the operating element (28) comprises a pushbutton switch for detecting a keystroke; and the sensor unit (32) is preferably designed to detect a number of button presses.

Device (22) according to one of the preceding claims, wherein the switching unit is designed to generate the switching signal based on a calibration setting specified for the vehicle driver.

Device (22) according to one of the preceding claims, wherein the switching unit (30) is designed to distinguish between a strong and a weak force based on a predefined force threshold value; and/or is designed to differentiate between a long and a short action of force based on a predefined time threshold value.

Device (22) according to one of the preceding claims, wherein the operating element (28) has two defined pressure points; and a first pressure point can be reached by applying a weak force and a second pressure point can be reached by applying a strong force.

Device (22) according to one of the preceding claims, wherein the operating element (28) comprises two pushbutton switches for upshifting and downshifting.

Device (22) after claim 9 , wherein the switching unit (30) is designed to generate a switching signal for engaging a starting gear when both pushbutton switches are activated simultaneously.

Device (22) according to one of the preceding claims, with a housing (25) for attachment to a bicycle or cargo bike, in particular a bicycle or cargo bike with an electric drive, and for accommodating the elements of the device, the housing preferably for attachment to a handlebar (24) of the vehicle (10) is formed.

Device (22) according to one of the preceding claims, wherein the interface (26) is designed to receive an operating signal with information on a current operating state of the electrified gearshift (12); the sensor unit (32) is designed to generate a counterforce on the operating element (28) against the force applied by the vehicle driver; and the device comprises a control unit (34) for controlling the sensor unit based on the operating signal.

Micromobility vehicle (10), in particular an electric bicycle or electric cargo bike, having: a device (22) according to one of the preceding claims; and an electrified shifter (12) for engaging a gear based on the shift signal.

Vehicle (10) after the micro-mobility Claim 13 wherein the device (22) is connected to the electrified transmission (12) via a radio link.

Vehicle (10) of micro mobility according to one of Claims 12 and 13 , wherein the electrified gear shift (12) is arranged in the area of a central engine; and/or is designed for shifting a gear arranged in a region of a central motor, in particular a planetary gear.