WO2016193010A1 - Aktuator für getriebeeinrichtung - Google Patents

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WO2016193010A1
WO2016193010A1 PCT/EP2016/061240 EP2016061240W WO2016193010A1 WO 2016193010 A1 WO2016193010 A1 WO 2016193010A1 EP 2016061240 W EP2016061240 W EP 2016061240W WO 2016193010 A1 WO2016193010 A1 WO 2016193010A1
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WO
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drive
actuator
gear
transmission
output
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PCT/EP2016/061240
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English (en)
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David Thomas
Peter Wolff
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • F16H63/18—Multiple final output mechanisms being moved by a single common final actuating mechanism the final output mechanisms being successively actuated by progressive movement of the final actuating mechanism the final actuating mechanism comprising cams
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    • F16H2063/3066—Constructional features of the final output mechanisms the final output mechanisms comprising elements moved by electrical or magnetic force using worm gears

Definitions

  • the invention relates to an actuator for a motorcycle transmission according to the preamble of the first claim.
  • Such actuators are known from the prior art, in particular DE 10 2012 221 443 A1.
  • the invention will be described with reference to an automated motorized motorcycle transmission with a switching drive for providing a switching rotational movement.
  • single-track motor vehicles such as motorcycles
  • the change of the switching stages is achieved by an electric drive.
  • This drive puts a shift drum with Aktu réelles Kunststoffen in a rotary motion.
  • the actuation areas actuate shift forks or the like, which are set up to change the shift stages.
  • Different discrete angular divisions of the shift drum so the different gear ratios of the gearbox are assigned, turned differently, the shift drum is rotated in a predetermined angular position, a certain gear ratio of the gearbox is activated.
  • an actuator for a motorcycle transmission on an actuator which is supplied by means of a switching drive a shadow rotation.
  • the switching rotational movement is transmitted to a shift drum, by which the transmission ratio of the motorcycle transmission is variable in discrete stages.
  • the actuator gear has a drive member and an output member.
  • the switching rotational movement is caused by a switching drive and leads to automated switching of the motorcycle transmission.
  • the Schaitantrieb is to be understood in this sense as a motor drive, in particular an electric motor drive for the shift drum.
  • the switching rotational movement which can be provided by the switching drive can be transmitted to the drive member and the shift drum can be driven by the output member.
  • Aktu ists Kunststoffe on the shift drum these are designed in particular as a groove-like recesses, shift forks or the like movable, which activate different gear or shift stages of the motorcycle transmission depending on the rotational position of the shift drum.
  • the shift drum In a first operating state of the actuator, the shift drum, initiated by the shift rotational movement, moves (movement phase) and the motorcycle transmission device is thus transferred from a first to a further switching stage, for example, a circuit from the nth to the (n + 1) th Gear or vice versa.
  • the shift drum In a second operating state of the actuator, the shift drum remains in the rotational position (lock phase) in which it is currently located. By persisting the shift drum holds the currently engaged shift stage, for example, first gear, inserted. Preferably, the shift drum is held in this current position, without the switching actuators is operated.
  • the drive member blocks or prevents in the locking phase a rotational movement of the output member. Further preferably, in the locking phase, the drive and driven member contact each other in a blocking area and thereby movement of the driven member is prevented.
  • the arrangement of the movement area and the blocking area on the drive member it is possible to achieve a reliable drive of the output member and on the other hand in the blocking phase (Second operating state) to prevent rotation of the driven member, in particular without additional braking device or a braking torque from the switching drive.
  • the rotational position of the output member and thus the shift drum is so at least partially decoupled from the rotational position of the drive member, as in the lock phase, the drive member can continue to rotate while the output member is stationary and holds the shift drum.
  • a plurality of locking positions are provided for the output member, this can keep the shift drum in the second operating state in various discrete angular positions.
  • step gears Such transmissions are known in principle from the prior art as so-called step gears.
  • a stepper as an actuator, it is possible to provide a simpler motor control for the switching drive and easier measurement of the rotational position of the Schaitwalze, which is used to control the switching drive, and in particular to comply with the angular positions of the shift drum particularly precisely.
  • a motor vehicle transmission is to be provided with a transmission for a single-track vehicle having at least a first and a second gear ratio, wherein these gear ratios are selectively selectable by the driver of the vehicle or by a transmission control in dependence on driving parameters (automated transmission).
  • a motorcycle transmission has a plurality of gear ratios, preferably four or more, more preferably five or more, preferably six or more, most preferably seven or more.
  • a gear ratio is a gear ratio of the motorcycle transmission to understand.
  • a gear ratio or a switching stage is formed by a speed ratio of a transmission input shaft and a transmission output shaft.
  • a gear shift element rotatably mounted about a shift axis is to be understood as a gear element which is provided for changing the individual shift stages of the motorcycle transmission.
  • a switching drive means a motor drive which is intended to cause a change between at least one of these switching stages to a further one of these switching stages.
  • a switching drive is to be understood as an electric motor, preferably as a pneumatic motor, preferably as a hydraulic motor.
  • the switching drive provides a switching rotational movement.
  • an actuator transmission is to be understood as a device which is set up to transmit the switching rotational movement from the switching drive to the shift drum.
  • the actuator can be combined with other transmission means, preferably transmission means for transmitting motion from the switching drive to the shift drum.
  • the actuator gear is selected from a group of stepper gearing.
  • the group includes the step gear: Maltese cross gear, star gear, Räderkurven noirgetriebe, Kurven noirgetriebe, spatial step transmission.
  • Such stepping gear are characterized in particular by their movement characteristics.
  • step gears convert a continuous drive motion (continuous rotation) into one Step movement (movement phases alternate with Stiilstandsphasen) from.
  • a step movement is to be understood as a continuous movement that is periodically interrupted by stoppages (notches).
  • the actuator gear on at least one drive member and an output member.
  • the drive member is rotatably mounted about a drive axis and the output member about an output axis. Further preferably, these two axes are aligned axially parallel to each other and further preferably spaced in the radial direction to each other.
  • the drive member and the output member are formed such that in a first operating state, a movement of the drive member is transferable to the output member.
  • the drive member preferably has a drive region for this purpose.
  • the output member from the drive region in the first operating state in at least one touch point can be touched, further preferably, this point of contact changes its position on the output member during the first operating state.
  • the tangent of the movement of the drive region in this contact point and the tangent to the profile of the contour of the output member in this point of contact are not aligned parallel to each other. This preferably applies to a plurality of these contact points in the first operating state and preferably to all. In particular, by this deviation of the parallelism of the direction of movement of the contact point on the drive member and the profile of the surface of the driven member in this point, a movement of the drive member to the output member is transferable.
  • the shift drum By the movement of the output member, the shift drum is moved from a first angular position in which the first switching stage is engaged in a second angular position in which the further switching stage is engaged.
  • the actuator as the actuator gear on a Maltese cross gear.
  • Maltese cross gears are from the state of Technique known as such.
  • a Maltese cross gear in particular made of a crank, drive member, which is driven by the switching drive.
  • the output member is designed as a so-called Maltese cross.
  • the crank, or the drive member has a drive region.
  • the drive portion is formed as a cylindrical portion which is spaced from the drive axis in the radial direction and has an axis parallel to the drive axis cylinder axis.
  • this drive region is formed as a raised pin-like, preferably cylindrical pin, area.
  • the drive region is rotatably mounted about an axis axially parallel to the drive axis. Further preferably, this drive area is rolling or sliding.
  • the output member has at least one output region.
  • a deratiger output region as a recess (output recess) is formed this output recess or - recesses are in particular adapted to cooperate with the drive region during the rotational movement of the output member.
  • the driven member has areas which are adapted to cooperate with the blocking area of the drive member.
  • the blocking region is preferably designed as a cylinder segment on the drive member, wherein the axis of the cylinder segment preferably coincides with the drive mechanism.
  • the curvature of such a concave surface section preferably corresponds to the curvature of this blocking region. Further preferably, a curvature axis of this concave portion coincides with the drive axis.
  • the Maltese cross gear is designed as Maltese Cross internal gear.
  • a Maltese cross internal gear is designed such that the drive member is a drive crank has and that this drive crank engages in the first operating state of radially within the output member in a recess in this output member.
  • Maltese cross internal gears allow a co-movement of the drive and the driven member.
  • the Maltese cross gear is designed as Maltese cross outer gear.
  • the drive member has a crank. In the first operating state, this drive crank runs into a recess in the drive member from radially outside to the movement transmission.
  • Maltese cross external gearbox allow an opposite rotational movement of the drive and driven member.
  • the actuator is designed as a star gear.
  • a star gear for movement transmission on the drive member on a gear portion and the output member on a further gear portion.
  • these gear portions are adapted to mesh during the transmission of motion from the drive member to the output member with each other.
  • the drive member has a preferably cylindrical drive region, which is arranged radially spaced from the drive axis.
  • the drive region is rotatably mounted relative to an axis parallel to the axis of the drive axis.
  • this drive area is roller or sliding bearings.
  • the drive member has a plurality of drive regions.
  • the output member has at least two recesses, which are provided so that the drive region, in particular from radially outside, relative to the output axis, enters into these recesses. In particular by star gear a particularly reliable motion transmission is made possible by these gear portions of the drive member to the output member.
  • the blocking region based on the drive axis, at least in sections, designed as a circular segment, or has this has a circular segment-shaped cross-section.
  • the output member has at least three or more elements, which are arranged on a circular path with a constant radius about the drive axis and thus function as a blocking area.
  • the driven member has at least one, in particular concave, conjugate to this blocking portion, or the driven member has an area softer to a circular path, which is by these several elements which define the circular cross-section of the blocking area on the drive member, conjugated ,
  • circular segment-shaped cross sections as a blocking region have shown that these in particular have a low operating wear and that thus the reliability of such configured actuator is increased.
  • the drive region has a driver pin.
  • the driver pin is to be understood as an at least substantially cylindrical component, the cylinder axis of this driver pin being axially parallel to the drive axis and preferably being radially spaced therefrom.
  • the drive member has a plurality of driver pins, more preferably these are arranged offset by certain angular values about the drive axis, further preferably, the driver pin is rotatably mounted relative to the drive member.
  • the driver pin is rolling or sliding bearings.
  • the output member has at least two output recesses.
  • these output recesses extend in the radial direction with respect to the output axis.
  • one of these driven recesses extends at a Maltese cross internal gear from radially inward to outward on the Output member and on a Maltese cross external thread from radially outside to inside on the output member.
  • such a driven recess is open towards the edge radially outward or radially outward so that one of the driver pins can enter this open edge during the rotational movement of the drive member.
  • the output recess, or its surface can be contacted by at least one of the driver pins in this first operating state for transmitting movement.
  • at least one of the output recesses is configured as a groove-like portion in the drive member.
  • a reversal, in particular a kinematic reversal, of this principle is possible, especially in spatial step gears.
  • the drive member has at least one groove-like recess and the output member has a driver pin, which is adapted to engage in this groove-like recess.
  • the groove-like recess extends in a thread-like manner about the drive axis and has, at least in sections, a variable, preferably no, gradient in the direction of the drive axis. In particular, by such a variable pitch, the discontinuous movement of the driven member can be achieved with continuous movement of the drive member.
  • the drive member has a globoid shape and is particularly well adapted to the output member.
  • the drive member has a single stop area and a single drive area.
  • the output member has a plurality of output recesses and a Variety of restricted area on. Preferably, the number of
  • Locking areas of the number of drive areas and more preferably, a single driver pin is provided.
  • the actuator has a countershaft transmission.
  • this countershaft transmission is designed as a gear transmission.
  • this gear transmission has a translation to the slow.
  • this gear transmission is designed as a planetary gear and preferably as a spur gear.
  • this countershaft transmission is designed as a bevel gear or worm gear.
  • the countershaft transmission based on the torque flow from the switching drive (motor) to the Wegwaize between these two arranged for transmission of movement. In particular, by the countershaft adaptation of the rotational speed of the switching drive to the switching speed of the shift roller is possible.
  • the countershaft transmission between the drive member and the switching drive is arranged.
  • the speed of the switching drive before the actuator allows.
  • the countershaft transmission based on the torque flow from the switching drive to the switching roller, is arranged between the output member and the shift drum.
  • the output shaft and the shift axis, about which the shift drum is rotatably mounted are arranged concentrically with each other.
  • the output member is non-rotatably connected to the shift drum.
  • the output member is materially connected to the shift drum, preferably, the output member is positively and preferably frictionally connected to the shift drum. Further preferably with a combination of at least two of the aforementioned types of connection. In particular, by the connection of the output member to the shift drum a reduction of a drive game is possible and thus an improved actuator can be displayed.
  • the switching drive is designed as an electric motor, preferably with a rotary output.
  • electric motors are easy to control and thus is a particularly reliable actuator can be displayed.
  • the actuator has a torsion spring, which is arranged with respect to the torque transmission, between the motor drive mechanism and the shift drum.
  • This torsion spring is set up in such a way that the drive torque, which can be provided by the motorized drive drive, for the switching rotational movement can be transmitted at least partially or completely in the direction of the shift drum by the torsion spring.
  • the torsion spring is designed such that it can be limited with this transferable to the shift drum torque. The torsion spring makes it possible, in particular for cases in which the shift drum can not be moved beyond a certain angle of rotation through the switching drive, that the switching drive, quasi decoupled from the shift drum, executes its intended switching rotational movement.
  • the torsion spring rotates in its predetermined position (torsion spring relaxed), thereby initiating the gear change of the transmission device.
  • an improved actuator for a transmission device can be displayed.
  • the connection of the shift drum by means of a torsion spring is to be understood in this sense as a non-rotatable connection of the shift drum to the output member.
  • the torsion spring in particular the rigidity of this compound is changed in the direction of rotation.
  • a helical or preferably a helical spring is used as a torsion spring.
  • At least one such spring is arranged such that a spring axis is parallel to the axis or concentric with the switching axis.
  • the torsion spring based on the torque transmission from the motor drive to the shift drum, behind the actuator and arranged in front of the shift drum. Further preferably, the torsion spring is arranged in front of the actuator. In particular, by the positioning of the Torsionsfeder behind the actuator gear a particularly high reliability of the actuator can be achieved.
  • FIG. 1 is a plan view of a geared actuator
  • FIG. 2 a front view of such a gear actuator
  • FIG. 3 two different types of Maltese cross gears
  • FIG. 4 a starwheel gear
  • Figure 5 shows two variants of spatial step transmission.
  • FIG. 1 shows a transmission actuator according to the invention.
  • This gear actuator has a scarf roller 1, which is rotatably mounted about the shift axis 1 a.
  • the switching drive 4 is designed as an electric motor. A drive movement is from the electric motor 4 via the countershaft transmission 3 transmitted as the Maltese cross gear 2 trained actuator.
  • the actuator gear has a drive member configured as a crank 2b and a driven member 2a configured as a Maltese cross.
  • the output member 2a is rotatably mounted about the output shaft 2c, which coincides with the shift axis 1 a.
  • the output member 2a is rotatably connected to the shift drum 1.
  • the crank 2b is rotatably supported about the drive shaft 2d.
  • FIG. 2 shows a front view of the transmission actuator shown in FIG.
  • the crank 2b (not shown) is rotatably mounted about the drive axle 2d via the countershaft transmission 3.
  • the crank 2b is rotatably connected to one of the wheels of the countershaft transmission 3.
  • the output member 2a rotatably mounted about the drive shaft 2c has a series of output recesses 2j. These output recesses 2j are designed as grooves and extend in the radial direction.
  • the output member 2a has a concave Recesses 2f on. These recesses 2f are adapted to cooperate with the locking portion on the crank 2b (not shown) for fixing the rotational position of the driven member 2a.
  • FIG. 3 shows a more detailed illustration of different Maltese cross gears which can be used as actuator gears.
  • the drivable drive member 2b is formed as a crank with a driver pin 2h.
  • the drive member 2b is rotatable with the continuous angular velocity ⁇ about the drive axis 2d and has a blocking region 2i. It is common to the illustrated Maltese cross gears that they are shown in a transition position between a first operating state and a second operating state, so-called transitional phase.
  • the output member 2 a of the Maltese cross transmission which can be coupled to the shift drum, is rotatably mounted about the output shaft 2 c.
  • the driven recesses 2j extend in the radial direction and the concave portions 2f are adapted to cooperate with the locking portion 2t for fixing the angular position of the driven member 2a in the second operating state (lock).
  • the driver pin 2h is rotatably supported on the drive member 2b. At a first, selected by way of example, contact point 5a in this second operating state, it can be seen that this contact point 5a has the instantaneous direction of movement 6a on the blocking region.
  • the contact point 5b represents a further exemplary selected point of contact between the driver pin 2h and the output recess 2j.
  • 5b is a contact point during the first operating state (driving) and has the direction of movement 6b.
  • the tangent 7 to the surface 2j in the contact point 5b is oriented orthogonally to the direction of movement 6b and thus not parallel to it.
  • Maltese cross gear shown in Figure 3a is designed as Maltese cross outer gear.
  • Maltese cross transmission is characterized in that the driver pin 2h of the drive member 2b moves from radially outside into the output recess 2j.
  • a Maltese Cross internal gear is shown.
  • This has a drivable by the switching drive drive member, which is designed as a crank 2b, on.
  • the output member 2a which can be coupled to the shift drum, has a plurality of output recesses 2j.
  • the output member 2a has a plurality of regions 2f, which are set up to cooperate with the blocking region 2i of the drive member 2b.
  • the contact point 5a in the second operating state, the contact point 5a moves on the cooperating with the locking portion surface portion 2f of the output member 2a in the direction 6a.
  • the tangents to the surface to the region 2f and the movement direction of the contact point 5a on the stopper region 2i of the drive member 2b are parallel to each other and fall together.
  • the output recess 2j has a surface with the tangent 7.
  • the tangent 7 is aligned orthogonal to the direction of movement 6b in the first operating state, and thus not parallel to it, so that a movement transmission is made possible.
  • FIG. 4 shows an actuator gear designed as a star wheel gear.
  • the drive member 2b of this planetary gear is rotatably mounted about the drive shaft 2b and (not shown) via a countershaft transmission or the switching drive (not shown) drivable, further, the drive member 2b is formed in sections as a gear and has a toothed region 21.
  • Driver pins 2h are arranged on the drive member 2b.
  • the output member has gear portion 2k. These gear portions 2k are adapted to mesh with the gear portion 2I of the drive member for transmitting motion.
  • the output member 2a is rotatably mounted about the output shaft 2c. Furthermore, the output member 2a has a number of output recesses 2j.
  • FIGS. 5a and 5b show two variants of spatial step transmissions with which a particularly good spatial division of the actuator is made possible, since these step transmissions have crossed axes.
  • the drive member is continuously rotatable about the drive axis 2d, whereas the output member, due to the continuous drive movement ⁇ , performs a discontinuous output movement ⁇ around the output shaft 2c.
  • the spatial drive member 2b.1 has a grooving 20 for driving the driven member 2a.1, wherein in particular the course of this groove influences the movement ⁇ .
  • FIG. 5b shows a globoid form of a spatial step transmission.
  • the globoid drive member 2b.2 has a Groove 20, in which the output pins 2m engage and over which the motion transmission from the drive member 2b.2 (continuously ⁇ ) on the globoid driven member 2a.2 (discontinuous ⁇ ) can be reached.
  • Grooving 20 has a section which runs without an inclination in the direction of drive axle 2d, this area is to be regarded as a blocking area, despite rotational movement of drive track 2b.2, no rotational movement is transmitted to driven track 2a.2.
  • Groove 20 engage the output pins 2m, which executable with rolling or sliding bearing and are mounted on the output member.
  • a continuous drive movement ⁇ leads to a discontinuous output movement ⁇ .
  • Grooving 20 has a section which runs without an inclination in the direction of drive axle 2d, this area is to be understood as a blocking area, despite the rotational movement of drive track 2b.2, no rotational movement is transmitted to driven element 2a.2.
  • the two spatial step gears (5a, 5b) are also to be arranged between the switching drive and the shift drum, but then results in a crossed position of the axes of the switching drive and the shift drum.

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Abstract

Aktuator für ein Motorradgetriebe zum Wechseln einer ersten in wenigstens eine weitere Schaltstufe, mit einer drehbar um eine Schaltachse (1a) gefagerten Schaltwalze (1), auf welcher wenigstens ein Aktuierungsbereich (1b) angeordnet ist, einem motorischen Schaltantrieb (4), der zum Bereitstellen einer Schaltdrehbewegung für die Schaltwalze (1) eingerichtet ist, einem Aktuatorgetriebe (2) zum Antreiben der Schaltwalze (1) mit einem Antriebsglied (2b) und einem Abtriebsglied (2a), welche als Getriebeglieder (2a, 2b) um jeweils eine Getriebeachse (2c, 2d) drehbar gelagert sind, wobei der Aktuator einen ersten Betriebszustand aufweist, in weichem der Schaltantrieb (4) das Antriebsglied (2b) in Drehbewegung um die Antriebsachse (2d) versetzt und ein auf einem dem Antriebsglied (2b) angeordneter Antriebsbereich das Abtriebsglied (2a) derart kontaktiert, dass dieses in Drehbewegung um die Abtriebsachse (2c) versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Getriebeglieder (2a, 2b), einen Sperrbereich aufweist, dass in einem zweiten Betriebszustand der Schaltantrieb (4) das Antriebsglied (2b) in Drehbewegung um die Antriebsachse (2d) versetzt und sich die Getriebeglieder (2a, 2b) im Sperrbereich in wenigstens einem Berührpunkt (5a) kontaktieren, dass die Oberfläche des Abtriebsglieds (2a) in diesem Berührpunkt (5a) einen tagentialen Verlauf zur Bewegungsrichtung (6a) des Berührpunkts (5a) auf dem Antriebsglied (2b) aufweist, so dass im zweiten Betriebsmodus das Abtriebsglied (2a) vom Antriebsglied (2b) nicht in Drehbewegung versetzt wird.

Description

Aktuator für Getriebeeinrichtung
Die Erfindung betrifft einen Aktuator für ein Motorradgetriebe gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Derartige Aktuatoren sind aus dem Stand der Technik, insbesondere der DE 10 2012 221 443 A1 , bekannt.
Die Erfindung wird anhand eines automatisiert schaftenden Motorradgetriebes mit einem Schaltantrieb zum Bereitstellen einer Schaltdrehbewegung beschrieben. Bei einspurigen Kraftfahrzeugen, wie Motorrädern, werden in der Regel zum Verbessern des Fahrkomforts herkömmliche, also manuelle Schaltgetriebe, zu automatisiert schaltbaren Getrieben erweitert. Dabei wird der Wechsel der Schaltstufen durch einen elektrischen Antrieb erreicht. Dieser Antrieb versetzt dann eine Schaltwalze mit Aktuierungsbereichen in eine Drehbewegung. Durch diese Drehbewegung aktuieren die Aktuierungsbereiche Schaltgabeln oder dergleichen, diese sind zum Wechseln der Schaltstufen eingerichtet. Unterschiedlichen diskreten Winkelsteilungen der Schaltwalze sind also die unterschiedlichen Gangstufen des Schaltgetriebes zugeordnet, anders gewendet, wird die Schaltwalze in eine vorbestimmte Winkelposition verdreht, wird eine bestimmte Gangstufe des Schaltgetriebes aktiviert.
Bei der automatisierten Schaltung nach diesem Schema wird also einerseits die Drehwinkelstellung der Schaltwalze exakt erfasst und andererseits muss der elektrische Antrieb exakt angesteuert werden, da ein Winkelpositionsfehler der Schaltwalze zum Einlegen einer falschen Gangstufe führt oder dazu, dass keine Gang stufe eingelegt wird. Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen Aktuator zur Verfügung zu stellen, mit dem die Betriebssicherheit einer automatisiert schaltbaren Getriebeeinrichtung, insbesondere für ein Motorrad, verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß Anspruch 1 gelöst, zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß weist ein Aktuator für ein Motorradgetriebe ein Aktuatorgetriebe auf, welchem mittels eines Schaltantriebs eine Schattdrehbewegung zuführbar ist. Die Schaltdrehbewegung wird auf eine Schaltwalze übertragen, durch welche das Übersetzungsverhältnis des Motorradgetriebes in diskreten Stufen veränderbar ist. Das Aktuatorgetriebe weist ein Antriebsglied und ein Abtriebsglied auf. Die Schaltdrehbewegung wird durch einen Schaltantrieb hervorgerufen und führt zum automatisierten Schalten des Motorradgetriebes. Der Schaitantrieb ist in diesem Sinne als ein motorischer Antrieb, insbesondere ein elektromotorischer Antrieb, für die Schaltwalze zu verstehen.
Die vom Schaltantrieb bereitstellbare Schaltdrehbewegung ist auf das Antriebsglied übertragbar und vom Abtriebsglied ist die Schaltwalze antreibbar. Um eine Schaltung (Wechsel des Übersetzungsverhältnisses) im Motorradgetriebe hervorzurufen, sind über Aktuierungsbereiche auf der Schaltwalze, diese sind insbesondere als nutartige Ausnehmungen gestaltet, Schaltgabeln oder ähnliches bewegbar, welche in Abhängigkeit der Drehstellung der Schaltwalze unterschiedliche Gang- oder Schaltstufen des Motorradgetriebes aktivieren.
Zum Antrieb des Abtriebsgliedes ist dieses vom Antriebsglied durch einen Antriebsbereich kontaktiert. In einem ersten Betriebszustand des Aktuators wird die Schaltwalze, initiiert durch die Schaltdrehbewegung, bewegt (Bewegungsphase) und die Motorradgetriebeeinrichtung wird so von einer ersten in eine weitere Schaltstufe überführt, beispielsweise wird eine Schaltung vom n-ten in den (n+1 )-ten Gang oder umgekehrt ausgeführt.
In einem zweiten Betriebszustand des Aktuators verharrt die Schaltwalze in der Drehstellung (Sperrphase), in welcher sich diese momentan befindet. Durch das Verharren hält die Schaltwalze die im Moment eingelegte Schaltstufe, beispielsweise erster Gang, eingelegt. Vorzugsweise wird die Schaltwalze in dieser momentanen Position gehalten, ohne dass dazu der Schaltantriebe betätigt wird. Vorzugsweise sperrt beziehungsweise verhindert das Antriebsglied in der Sperrphase eine Drehbewegung des Abtriebsglieds. Weiter vorzugsweise kontaktieren sich in der Sperrphase das Antriebs- und Abtriebsglied in einem Sperrbereich und dadurch ist eine Bewegung des Abtriebsglieds verhindert.
Weiter ist in der Bewegungsphase der Sperrbereich außer Eingriff und in der Sperrphase ist der Bewegungsbereich außer Eingriff. In einer Übergangsphase (dritter Betriebszustand), zwischen der Sperrphase und der Bewegungsphase, ist es ermöglicht, dass sowohl der Sperrbereich, wie auch der Bewegungsbereich, insbesondere kurzzeitig, beziehungsweise für einen kurzen Drehweg miteinander in Eingriff stehen. Dabei ist im Sinne der Erfindung unter einem kurzen Drehweg ein Drehweg von weniger als 60°, vorzugsweise von weniger als 30°, bevorzugt von weniger als 20° und besonders bevorzugt von weniger als 10° und weiter von mehr als 0,5°, vorzugsweise von mehr als 2° bevorzugt von mehr als 5° und besonders bevorzugt von mehr als 8° zu verstehen.
Insbesondere durch die Anordnung des Bewegungsbereichs und des Sperrbereichs auf dem Antriebsglied ist es ermöglicht, einen betriebssicheren Antrieb des Abtriebsglieds zu erreichen und andererseits in der Sperrphase (zweiter Betriebszustand) eine Drehung des Abtriebsglieds, insbesondere ohne zusätzliche Bremseinrichtung oder ein Bremsdrehmoment aus dem Schaltantrieb, zu verhindern. Die Drehstellung des Abtriebsglieds und damit der Schaltwalze, wird so wenigstens teilweise von der Drehstellung des Antriebsglieds entkoppelt, da in der Sperrphase das Antriebsglied weiter rotieren kann, während das Abtriebsglied stillsteht und die Schaltwalze festhält. Insbesondere sind mehrere Sperrpositionen für das Abtriebsglied vorgesehen, dieses kann die Schaltwalze im zweiten Betriebszustand in verschiedene diskrete Winkelpositionen halten.
Derartige Getriebe sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik als sogenannte Schrittgetriebe bekannt. Insbesondere durch die Verwendung eines Schrittgetriebes als Aktuatorgetriebe ist es ermöglicht, eine einfachere Motorsteuerung für den Schaltantrieb und eine einfachere Messung der Drehstellung der Schaitwalze, welche zur Steuerung des Schaltantriebs herangezogen wird, vorzusehen und dabei insbesondere die Winkelpositionen der Schaltwalze besonders präzise einzuhalten.
Unter einem Motorradgetriebe ist im Sinne der Erfindung ein Getriebe für ein einspuriges Fahrzeug mit wenigstens einer ersten und einer zweiten Übersetzungsstufe zu versehen, wobei diese Übersetzungsstufen selektiv durch den Fahrer des Fahrzeugs oder von einer Getriebesteuerung in Abhängigkeit von Fahrparametern (automatisiertes Getriebe) wählbar sind. Vorzugsweise weist ein Motorradgetriebe mehrere Übersetzungsstufen auf, vorzugsweise vier oder mehr, weiter vorzugsweise fünf oder mehr, bevorzugt sechs oder mehr, besonders bevorzugt sieben oder mehr.
Im Sinne der Erfindung ist unter einer Schaltstufe ein Übersetzungsverhältnis des Motorradgetriebes zu verstehen. Vorzugsweise wird ein Übersetzungsverhältnis bzw. eine Schaltstufe durch ein Drehzahlverhältnis einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle gebildet. Im Sinne der Erfindung ist unter einer um eine Schaltachse drehbar gelagerten Schaitwalze ein Getriebeelement zu verstehen, welches zum Wechseln der einzelnen Schaltstufen des Motorradgetriebes vorgesehen ist. Weiter vorzugsweise weist die Schaltwalze Aktüierungsbereiche auf. Vorzugsweise sind diese Aktüierungsbereiche als wenigstens im Wesentlichen radiale Nuten auf dieser Schaltwalze ausgebildet. Weiter vorzugsweise sind die Aktüierungsbereiche als erhabene und wenigstens im Wesentlichen radial verlaufende Bereiche auf der Schaltwalze ausgebildet. Dabei weist vorzugsweise wenigstens einer der Aktüierungsbereiche, vorzugsweise mehrere, auch einen wenigstens anteilig in axialer Richtung verlaufenden Bereich auf, um die Schaltgabein in dieser Axialen Richtung zu bewegen.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem Schaltantrieb ein motorischer Antrieb zu verstehen, welcher dazu vorgesehen ist, einen Wechsel zwischen wenigstens einer dieser Schaltstufen zu einer weiteren dieser Schaltstufen hervorzurufen. Weiter vorzugsweise ist ein Schaltantrieb als Elektromotor, vorzugsweise als Pneumatikmotor, bevorzugt als Hydraulikmotor zu verstehen.
Vorzugsweise stellt der Schaltantrieb eine Schaltdrehbewegung zur Verfügung.
Im Sinne der Erfindung ist unter einem Aktuatorgetriebe eine Einrichtung zu verstehen, welche dazu eingerichtet ist, die Schaltdrehbewegung vom Schaltantrieb zur Schaltwalze zu übertragen. Vorzugsweise ist das Aktuatorgetriebe mit weiteren Übertragungsmitteln, vorzugsweise Getriebeeinrichtungen zur Bewegungsübertragung vom Schaltantrieb zur Schaltwalze kombinierbar. Vorzugsweise ist das Aktuatorgetriebe aus einer Gruppe der Schrittgetriebe ausgewählt. Weiter vorzugsweise umfasst die Gruppe der Schrittgetriebe: Malteserkreuzgetriebe, Sternradgetriebe, Räderkurvenschrittgetriebe, Kurvenschrittgetriebe, räumliche Schrittgetriebe. Derartige Schrittgetriebe zeichnen sich insbesondere durch ihre Bewegungscharakteristik aus. Vorzugsweise wandeln Schrittgetriebe eine fortlaufende Antriebsbewegung (kontinuierliche Drehbewegung) in eine Schrittbewegung (Bewegungsphasen wechseln sich mit Stiilstandsphasen ab) um. Dabei ist im Sinne der Erfindung unter einer Schrittbewegung eine fortlaufende, periodisch durch Stillstände (Rasten) unterbrochene Bewegung zu verstehen.
Vorzugsweise weist das Aktuatorgetriebe wenigstens ein Antriebsglied und ein Abtriebsglied auf. Weiter vorzugsweise ist das Antriebsglied um eine Antriebsachse und das Abtriebsglied um eine Abtriebsachse rotierbar gelagert. Weiter vorzugsweise sind diese beiden Achsen achsparallel zueinander ausgerichtet und weiter vorzugsweise in radialer Richtung zu einander beabstandet. Vorzugsweise sind das Antriebsglied und das Abtriebsglied derart ausgebildet, dass in einem ersten Betriebszustand eine Bewegung des Antriebsglieds auf das Abtriebsglied übertragbar ist. Vorzugsweise weist das Antriebsglied dazu einen Antriebsbereich auf. Vorzugsweise ist das Abtriebsglied vom Antriebsbereich im ersten Betriebszustand in wenigstens einem Berührpunkt berührbar, weiter vorzugsweise verändert dieser Berührpunkt seine Lage auf dem Abtriebsglied während des ersten Betriebszustands. Weiter vorzugsweise sind die Tangente der Bewegung des Antriebsbereichs in diesem Berührpunkt und die Tangente an den Verlauf der Kontur des Abtriebsglieds in diesem Berührpunkt nicht parallel zueinander ausgerichtet. Vorzugsweise gilt dies für mehrere dieser Berührpunkte im ersten Betriebszustand und bevorzugt für alle. Insbesondere durch diese Abweichung der Parallelität der Bewegungsrichtung des Berührpunkts auf dem Antriebsglied und dem Verlauf der Oberfläche des Abtriebsglieds in diesem Punkt, ist eine Bewegung vom Antriebsglied auf das Abtriebsglied übertragbar.
Durch die Bewegung des Abtriebsglieds wird die Schaltwalze von einer ersten Winkelposition, in welcher die erste Schaltstufe eingelegt ist, in eine zweite Winkelposition bewegt, in welcher die weitere Schaltstufe eingelegt ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Aktuator als Aktuatorgetriebe ein Malteserkreuzgetriebe auf. Malteserkreuzgetriebe sind aus dem Stand der Technik als solches bekannt. Vorzugsweise weist ein Malteserkreuzgetriebe ein, insbesondere aus Kurbel ausgebildetes, Antriebsglied auf, welches von dem Schaltantrieb antreibbar ist. Das Abtriebsglied ist als sogenanntes Malteserkreuz ausgebildet. Die Kurbel, beziehungsweise das Antriebsglied, weist einen Antriebsbereich auf. Vorzugsweise ist der Antriebsbereich als ein zylindrischer Abschnitt ausgebildet, welcher von der Antriebsachse in radialer Richtung beabstandet ist und eine zur Antriebsachse achsparallele Zylinderachse aufweist. Vorzugsweise ist dieser Antriebsbereich als erhabener stiftartiger, vorzugsweise zylinderstiftartiger, Bereich ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist der Antriebsbereich um eine zur Antriebsachse achsparallele Achse drehbar gelagert. Weiter vorzugsweise ist dieser Antriebsbereich wälz- oder gleitgelagert.
Vorzugsweise weist das Abtriebsglied wenigstens einen Abtriebsbereich auf. Vorzugsweise ist ein deratiger Abtriebsbereich als Ausnehmung (Abtriebsausnehmung) ausgebildet Diese Abtriebsausnehmung oder - ausnehmungen sind insbesondere dazu eingerichtet, mit dem Antriebsbereich bei der Drehbewegung des Abtriebsglieds zusammenzuwirken. Vorzugsweise weist das Abtriebsglied Bereiche auf die dazu eingerichtet sind mit dem Sperrbereich des Antriebsglieds zusammenzuwirken. Vorzugsweise ist der Sperrbereich als ein Zylindersegment auf dem Antriebsglied ausgebildet, wobei die Achse des Zylindersegments vorzugsweise mit der Antriebsache zusammenfällt. Bevorzugt sind die Bereiche des Abtriebsglieds, welche dazu vorgesehen sind mit diesem Sperrbereich zusammenzuwirken, als konkave Oberflächenabschnitte ausgebildet. Vorzugsweise entspricht die Krümmung eines derartigen konkaven Oberflächenabschnitts der Krümmung dieses Sperrbereichs. Weiter Vorzugsweise fällt eine Krümmungsachse dieses konkaven Bereichs mit der Antriebsachse zusammen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Malteserkreuzgetriebe als Malteserkreuz-Innengetriebe ausgebildet. Vorzugsweise ist ein Malteserkreuz- Innengetriebe derart gestaltet, dass das Antriebsglied eine Antriebskurbel aufweist und, dass diese Antriebskurbel im ersten Betriebszustand von radial innerhalb des Abtriebsglieds in eine Ausnehmung in diesem Abtriebsglied eingreift. Insbesondere Malteserkreuz-Innengetriebe ermöglichen eine gleichläufige Bewegung des Antriebs- und des Abtriebsglieds.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Malteserkreuzgetriebe als Malteserkreuz-Außengetriebe ausgebildet. Bei einem Malteserkreuz- Außengetriebe weist das Antriebsglied eine Kurbel auf. Im ersten Betriebszustand läuft diese Antriebskurbel in eine Ausnehmung in dem Antriebsglied von radial außerhalb zur Bewegungsübertragung ein. Insbesondere Malteserkreuz-Außengetriebe ermöglichen eine gegenläufige Drehbewegung des Antriebs- und Abtriebsglieds.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Aktuatorgetriebe als Sternradgetriebe ausgebildet. Derartige Getriebe sind aus dem Stand der Technik bekannt. Vorzugsweise weist ein Sternradgetriebe zur Bewegungsübertragung am Antriebsglied einen Zahnradabschnitt und am Abtriebsglied einen weiteren Zahnradabschnitt auf. Dabei sind diese Zahnradabschnitte dazu eingerichtet bei der Bewegungsübertragung vom Antriebsglied auf das Abtriebsglied miteinander zu kämmen. Vorzugsweise weist das Antriebsglied einen vorzugsweise zylindrischen Antriebsbereich auf, welcher radial von der Antriebsachse beabstandet angeordnet ist.
Weiter vorzugweise ist der Antriebsbereich gegenüber einer achsparallelen Achse zur Antriebsachse drehbar gelagert. Vorzugsweise ist dieser Antriebsbereich wälz- oder gleitgelagert. Weiter vorzugsweise weist das Antriebsglied mehrere Antriebsbereiche auf. Vorzugsweise weist das Abtriebsglied wenigstens zwei Ausnehmungen auf, die dazu vorgesehen sind, dass der Antriebsbereich, insbesondere von radial außerhalb, bezogen auf die Abtriebsachse, in diese Ausnehmungen einläuft. Insbesondere durch Sternradgetriebe ist eine besonders zuverlässige Bewegungsübertragung durch diese Zahnradabschnitte vom Antriebsglied auf das Abtriebsglied ermöglicht. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sperrbereich, bezogen auf die Antriebsachse, wenigstens abschnittsweise, als Kreissegment ausgeführt, bzw. weist dieser einen kreissegmentförmigen Querschnitt auf. Weiter vorzugsweise weist das Abtriebsglied wenigstens drei oder mehr Elemente auf, welche auf einer Kreisbahn mit einem konstanten Radius um die Antriebsachse angeordnet sind und somit als Sperrbereich funktionieren. Weiter vorzugsweise weist das Abtriebsglied wenigstens einen, zu diesem Sperrabschnitt konjugierten, insbesondere konkaven, Bereich auf beziehungsweise weist das Abtriebsglied einen Bereich auf, weicher zu einer Kreisbahn, die durch diese mehreren Elemente, welche dem kreisförmigen Querschnitt des Sperrbereichs auf den Antriebsglied definieren, konjungiert ist. Insbesondere kreissegmentförmige Querschnitte als Sperrbereich haben gezeigt, dass diese insbesondere einen geringen Betriebsverschleiß aufweisen und dass somit die Betriebssicherheit eines derart ausgestalten Aktuatorgetriebes erhöht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Antriebsbereich einen Treiberpin auf. Vorzugsweise ist als Treiberpin ein wenigstens im Wesentlichen zylindrisches Bauteil zu verstehen, wobei die Zylinderachse dieses Treiberpins achsparallel zur Antriebsachse verläuft und vorzugsweise von dieser radial beabstandet ist. Vorzugsweise weist das Antriebsglied mehrere Treiberpins auf, weiter vorzugsweise sind diese um bestimmte Winkelwerte um die Antriebsachse versetzt angeordnet, Weiter vorzugsweise ist der Treiberpin gegenüber dem Antriebsglied drehbar gelagert. Bevorzugt ist der Treiberpin wälz- oder gleitgelagert.
Weiter vorzugsweise weist das Abtriebsglied wenigstens zwei Abtriebsausnehmungen auf. Vorzugsweise erstrecken sich diese Abtriebsausnehmungen in radialer Richtung bezogen auf die Abtriebsachse. Beispielsweise erstreckt sich eine dieser Abtriebsausnehmungen bei einem Malteserkreuz-Innengetriebe von radial innen nach außen auf dem Abtriebsglied und auf einen Malteserkreuz-Außengewinde von radial außen nach innen auf dem Abtriebsglied.
Weiter vorzugsweise ist eine derartige Abtriebsausnehmung nach radial innen hin oder nach radial außen randoffen, sodass einer der Treiberpins in diesen offenen Rand, während der Drehbewegung des Antriebsglieds, einlaufen kann. Vorzugsweise ist die Abtriebsausnehmung, bzw. deren Oberfläche, durch wenigstens einen der Treiberpins in diesem ersten Betriebszustand zur Bewegungsübertragung kontaktierbar. Vorzugsweise ist wenigstes eine der Abtriebsausnehmungen als ein nutartiger Abschnitt in dem Antriebsglied gestaltet. Insbesondere durch das Zusammenwirken des Treiberpins mit der Abtriebsausnehmung ist eine besonders sichere Bewegungsübertragung vom Antriebsglied auf das Abtriebsglied ermöglicht.
Weiter vorzugsweise ist auch eine Umkehr, insbesondere eine kinematische Umkehr, dieses Prinzips möglich, insbesondere bei räumlichen Schrittgetrieben. Vorzugsweise bei einem räumlichen Schrittgetriebe mit vorzugsweise sich kreuzender Antriebs- und Abtriebsachse, weist das Antriebsglied wenigstens eine nutartige Ausnehmung auf und das Abtriebsglied weist einen Treiberpin auf, welcher zum Eingreifen in diese nutartige Ausnehmung eingerichtet ist. Vorzugsweise verläuft die nutartige Ausnehmung gewindeartig um die Antriebsachse herum und weist wenigstens abschnittsweise eine variable, bevorzugt keine, Steigung in Richtung der Antriebsachse auf. Insbesondere durch eine derartige variable Steigung ist die diskontinuierliche Bewegung des Abtriebsglieds bei kontinuierlicher Bewegung des Antriebsglieds erreichbar.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform weist das Antriebsglied eine globoidische Form auf und ist besonders gut an das Abtriebsglied angepasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Antriebsglied einen einzigen Sperrbereich und einen einzigen Antriebsbereich auf. Weiter vorzugsweise weist das Abtriebsglied eine Vielzahl von Abtriebsausnehmungen und eine Vielzahl von Sperrbereich auf. Vorzugsweise entspricht die Anzahl der
Sperrbereiche der Anzahl der Antriebsbereiche und weiter vorzugsweise ist ein einziger Treiberpin vorgesehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Aktuator ein Vorgelegegetriebe auf. Vorzugsweise ist dieses Vorgelegegetriebe als ein Zahnradgetriebe ausgebildet. Vorzugsweise weist dieses Zahnradgetriebe eine Übersetzung ins Langsame auf. Weiter vorzugsweise ist dieses Zahnradgetriebe als ein Umlaufgetriebe und bevorzugt als ein Stirnradgetriebe ausgebildet. Weiter vorzugsweise ist dieses Vorgelegegetriebe als ein Kegelrad- oder Schneckengetriebe ausgebildet. Vorzugsweise ist das Vorgelegegetriebe, bezogen auf den Drehmomentenfluss vom Schaltantrieb (Motor) zur Schaltwaize zwischen diesen beiden zur Bewegungsübertragung angeordnet. Insbesondere durch das Vorgelegegetriebe ist eine Anpassung der Drehgeschwindigkeit des Schaltantriebs an die Schaltgeschwindigkeit der Schaltwalz ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Vorgelegegetriebe zwischen dem Antriebsglied und dem Schaltantrieb angeordnet. Insbesondere durch eine Anordnung des Vorgelegegetriebes an der beschriebenen Stelle ist eine Reduzierung bzw. Anpassung, der Drehzahl des Schaltantriebs vor dem Aktuatorgetriebe ermöglicht.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Vorgelegegetriebe, bezogen auf den Drehmomentfluss vom Schaltantrieb zur Schalwalze, zwischen dem Abtriebsglied und der Schaltwalze angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abtriebsachse und die Schaltachse, um welche die Schaltwalze drehbar gelagert ist, konzentrisch zueinander angeordnet. Weiter vorzugsweise ist das Abtriebsglied drehfest mit der Schaltwalze verbunden. Vorzugsweise ist das Abtriebsglied stoffschlüssig mit der Schaltwalze verbunden, bevorzugt ist das Abtriebsglied formschlüssig und bevorzugt reibschlüssig mit der Schaltwalze verbunden. Weiter vorzugsweise mit einer Kombination aus wenigstens zwei der zuvor genannten Verbindungsarten. Insbesondere durch die Verbindung des Abtriebsglieds mit der Schaltwalze ist eine Reduzierung eines Antriebsspiels ermöglicht und somit ist ein verbesserter Aktuator darstellbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schaltantrieb als Elektromotor, vorzugsweise mit rotatorischem Abtrieb, ausgebildet. Insbesondere Elektromotoren sind einfach steuerbar und somit ist ein besonders betriebssicherer Aktuator darstellbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Aktuator eine Torsionsfeder auf, welche bezogen auf die Drehmomentübertragung, zwischen dem motorischen Schaltantrieb und der Schaltwalze angeordnet ist. Diese Torsionsfeder ist derart eingerichtet, dass das vom motorischen Schaltantrieb bereitstellbare Antriebsdrehmoment für die Schaltdrehbewegung wenigstens teilweise oder vollständig in Richtung zur Schaltwalze durch die Torsionsfeder übertragbar ist. Weiter vorzugsweise ist die Torsionsfeder derart ausgelegt, dass mit dieser das auf die Schaltwalze übertragbare Drehmoment begrenzbar ist. Durch die Torsionsfeder ist es damit, insbesondere für Fälle in welchen sich die Schaltwalze nicht über einen bestimmten Drehwinkel hinaus durch den Schaltantrieb bewegen lässt, ermöglicht, dass der Schaltantrieb, quasi entkoppelt von der Schaltwalze, seine vorgesehene Schaltdrehbewegung ausführt. Sobald die Blockade der Schaltwalze aufgelöst wird, dreht sich diese von der Torsionsfeder angetrieben in ihre vorbestimmte Position (Torsionsfeder entspannt) und initiiert damit den Gangwechsel der Getriebevorrichtung. Insbesondere mittels einer Torsionsfeder ist ein verbesserter Aktor für eine Getriebeeinrichtung darstellbar. Auch die Anbindung der Schaltwalze mittels einer Torsionsfeder ist in diesem Sinn als eine drehfeste Anbindung der Schaltwalze an das Abtriebsglied zu verstehen. Durch die Torsionsfeder wird insbesondere die Steifigkeit dieser Verbindung in Drehrichtung verändert. Vorzugsweise wird als Torsionsfeder eine Spiral- oder bevorzugt eine Schraubenfeder verwendet. Weiter vorzugsweise ist wenigstens eine solche Feder derart angeordnet, dass eine Federachse achsparallel oder konzentrisch zur Schaltachse liegt. Vorzugsweise wird eine einzelne Feder oder bevorzugt mehrere Federn, bevorzugt mit unterschiedlichen Federsteifigkeiten als Torsionsfeder verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Torsionsfeder, bezogen auf die Drehmomentübertragung vom motorischen Schaltantrieb zur Schaltwalze, hinter dem Aktuatorgetriebe und vor der Schaltwalze angeordnet. Weiter vorzugsweise ist die Torsionsfeder vor dem Aktuatorgetriebe angeordnet. Insbesondere durch die Positionierung der Trosionsfeder hinter dem Aktuatorgetriebe ist eine besonders hohe Betriebssicherheit des Aktors erreichbar.
Weitere Ausführungsformen und bevorzugte Merkmale der Erfindung sind in teilweise schematisierter Art in den Figuren dargestellt. Dabei zeigt:
Figur 1 : eine Draufsicht auf einen Getriebeaktor,
Figur 2: eine Frontansicht eines solchen Getriebeaktors,
Figur 3: zwei unterschiedliche Arten von Malteserkreuzgetrieben,
Figur 4: ein Sternradgetriebe,
Figur 5: zeigt zwei Varianten räumlicher Schrittgetriebe.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Getriebeaktor dargestellt. Dieser Getriebeaktor weist eine Schalwalze 1 auf, welche um die Schaltachse 1 a drehbar gelagert ist. Der Schaltantrieb 4 ist als Elektromotor ausgebildet. Eine Antriebsbewegung wird vom Elektromotor 4 über das Vorgelegegetriebe 3 auf das als Malteserkreuzgetriebe 2 ausgebildete Aktuatorgetriebe übertragen. Das Aktuatorgetriebe weist ein als Kurbel 2b ausgestaltetes Antriebsglied und ein als Malteserkreuz ausgestaltetes Abtriebsglied 2a auf. Das Abtriebsglied 2a ist um die Abtriebsachse 2c, welche mit der Schaltachse 1 a zusammenfällt, drehbar gelagert. Das Abtriebsglied 2a ist drehfest mit der Schaltwalze 1 verbunden. Durch eine Drehbewegung der Schaltwalz 1 um die Schaltachse 1 a werden die Aktuierungsausnehmungen 1 b verdreht und durch diese sind Schaltgabeln (nicht dargestellt) in ihrer Position, insbesondere in axialer Richtung zur Schaltachse 1 a, derart veränderbar, dass ein Gangwechsel in einer Motorradgetriebeeinrichtung (nicht dargestellt) ausführbar ist. In Drehmomentübertragungsrichtung vom Schaltantrieb zur Schaltwalze nach dem Aktuatorgetriebe ist die Torsionsfeder angeordnet, mit welcher eine Entkopplung des Schaltantriebs von der Schaltwalze erreichbar ist. Ist die Schaltwalze, weshalb auch immer in ihrer Beweglichkeit blockiert, wird die vom Schaltantrieb vorgegebene Schaltbewegung in der Torsionsfeder gespeichert. Sobald die Blockade der Schaltwalze aufgehoben ist, wird die Schaltwalze von der Torsionsfeder 0 in ihre vorbestimmte Schaltposition bewegt.
Die Kurbel 2b ist drehbar um die Antriebsachse 2d gelagert. Durch diese Anordnung ist es ermöglicht, dass der Schaltwalze 1 über das Malteserkreuz 2a (Abtriebsglied) diskrete Winkelpositionen zugeordnet sind. Diese Winkelpositionen sind so gewählt, dass jeder dieser Winkelposition ein bestimmter Gang bzw. eine bestimmte Schaltstufe des Motorradgetriebes zugeordnet ist.
Figur 2 zeigt eine Frontansicht des in Figur 1 dargestellten Getriebeaktuators. Dabei ist über das Vorgelegegetriebe 3 die Kurbel 2b (nicht dargestellt) um die Antriebsachse 2d drehbar gelagert. Die Kurbel 2b ist dabei drehfest mit einem der Räder des Vorgelegegetriebes 3 verbunden. Das um die Antriebsachse 2c drehbar gelagert Abtriebsglied 2a weist eine Reihe von Abtriebsausnehmungen 2j auf. Diese Abtriebsausnehmungen 2j sind als Nuten ausgeführt und erstrecken sich in radialer Richtung. Weiter weist das Abtriebsglied 2a konkave Ausnehmungen 2f auf. Diese Ausnehmungen 2f sind dazu ausgebildet mit dem Sperrbereich auf der Kurbel 2b (nicht dargestellt) zum Fixieren der Drehposition des Abtriebsglieds 2a zusammenzuwirken.
In Figur 3 ist eine detailliertere Darstellung von unterschiedlichen Malteserkreuzgetrieben gezeigt, welche als Aktuatorgetriebe einsetzbar sind. Die nachfolgend dargestellten Aktuatorgetriebevarianten sind jeweils über ein Vorgelegegetriebe (nicht dargestellt) beziehungsweise den Schaltantrieb (nicht dargestellt) antreibbar.
Dabei ist das antreibbare Antriebsglied 2b als Kurbel mit einem Treiberpin 2h ausgebildet. Das Antriebsglied 2b ist mit der kontinuierlichen Winkelgeschwindigkeit φ Um die Antriebsachse 2d rotierbar und weist einen Sperrbereich 2i auf. Den dargestellten Malteserkreuzgetrieben ist es gemein, dass diese in einer Übergangsposition zwischen einem ersten Betriebszustand und einem zweiten Betriebszustand dargestellt sind, sogenannte Übergangsphase.
In Figur 3a) ist das mit der Schaltwalze koppelbare Abtriebsglied 2a des Malteserkreuzgetriebes um die Abtriebsachse 2c rotierbar gelagert. Die Abtriebsausnehmungen 2j erstrecken sich in radialer Richtung und die konkaven Bereiche 2f sind dazu eingerichtet mit dem Sperrbereich 2t zum Fixieren der Winkelposition des Abtriebsglieds 2a im zweiten Betriebszustand (Sperre) zusammenzuwirken. Der Treiberpin 2h ist drehbar auf dem Antriebsglied 2b gelagert. An einem ersten, exemplarisch ausgewählten, Berührpunkt 5a in diesem zweiten Betriebszustand ist erkennbar, dass dieser Berührpunkt 5a auf dem Sperrbereich die momentane Bewegungsrichtung 6a aufweist.
Dabei stellt 6a ebenso die Tangente an die Oberfläche des Sperrbereichs, wie auch an den mit diesem zusammenwirkenden Oberflächenabschnitts 2f des Abthebsglieds 2b dar. Der Berührpunkt 5b stellt einen weiteren exemplarisch ausgewählten Berührpunkt zwischen dem Treiberpin 2h und der Abtriebsausnehmung 2j dar. Dabei ist 5b ein Berührpunkt während des ersten Betriebszustandes (Antreiben) und weist die Bewegungsrichtung 6b auf. Die Tangente 7 an die Oberfläche 2j im Berührpunkt 5b ist orthogonal zur Bewegungsrichtung 6b ausgerichtet und damit nicht parallel zu dieser. Durch diese von der Parallelität abweichende Ausrichtung ist eine Bewegungsrichtung vom Antriebsglied 2b auf das Abtriebsglied 2a ermöglicht, wenn sich diese im Berührpunkt 5b berühren.
Dabei ist das in der Figur 3a dargestellte Malteserkreuzgetriebe als Malteserkreuz-Außengetriebe ausgebildet. Ein derartiges
Malteserkreuzgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass der Treiberpin 2h des Antriebsglieds 2b von radial außerhalb in die Abtriebsausnehmung 2j einfährt.
In Figur 3b ist im Gegensatz zu Figur 3a ein Malteserkreuz-Innengetriebe dargestellt. Dieses weist ein vom Schaltantrieb antreibbares Antriebsglied, welches als Kurbel 2b ausgeführt ist, auf. Das mit der Schaltwalze koppelbare Abtriebsglied 2a, weist mehrere Abtriebsausnehmungen 2j auf. Weiter weist das Abtriebsglied 2a mehrere Bereiche 2f auf, welche dazu eingerichtet sind mit dem Sperrbereich 2i des Antriebsglieds 2b zusammenzuwirken. In einem exemplarisch ausgewählten ersten Berührpunkt 5a, im zweiten Betriebszustand, bewegt sich der Berührpunkt 5a auf dem mit dem Sperrabschnitt zusammenwirkenden Oberflächenabschnitt 2f des Abtriebsglieds 2a in Richtung 6a. Weiter weist der Oberflächenabschnitt 2f im Berührpunkt 5a eine Tangente in gleicher Richtung wie 6a auf. Damit sind die Tangente an die Oberfläche an den Bereich 2f und die Bewegu ngsrichtu ng des Berührpunkts 5a auf dem Sperrbereich 2i des Antriebsglieds 2b parallel zueinander bzw. fallen zusammen.
In einem exemplarisch ausgewählten zweiten Berührpunkt 5b, welcher in einem ersten Betriebszustand des Aktuatorgetriebes auftritt, weist der Berührpunkt 5b auf der Abtriebsausnehmung 2j die Bewegungsrichtung 6b auf. An diesem Berührpunkt 5b weist die Abtriebsausnehmung 2j eine Oberfläche mit der Tangente 7 auf. Dabei ist die Tangente 7 orthogonal zu der Bewegungsrichtung 6b im ersten Betriebszustand ausgerichtet, und damit nicht parallel zu dieser, so dass eine Bewegungsübertragung ermöglicht ist.
Im Gegensatz zum Malteserkreuz-Außengetriebe von Figur 3a weist das Malteserkreuz-Innengetriebe, welches in Figur 3b dargestellt ist, eine gleichläufige Bewegungsübertragung auf.
In Figur 4 ist ein als Sternradgefriebe ausgebildetes Aktuatorgetriebe dargestellt. Das Antriebsglied 2b dieses Sternradgetriebes ist um die Antriebsachse 2b drehbar gelagert und über ein Vorgelegegetriebe (nicht dargestellt) beziehungsweise den Schaltantrieb (nicht dargestellt) antreibbar, Weiter ist das Antriebsglied 2b abschnittsweise als ein Zahnrad ausgebildet und weist einen Verzahnungsbereich 21 auf. Auf dem Antriebsglied 2b sind Treiberpins 2h angeordnet. Das Abtriebsglied weist Zahnradabschnitt 2k auf. Diese Zahnradabschnitt 2k sind dazu eingerichtet mit dem Zahnradabschnitt 2I des Antriebsglieds zur Bewegungsübertragung zu kämmen. Das Abtriebsglied 2a ist um die Abtriebsachse 2c drehbar gelagert. Weiter weist das Abtriebsglied 2a eine Reihe von Abtriebsausnehmungen 2j auf. Dabei sind diese Abtriebsausnehmungen 2j dazu eingerichtet mit den Treiberpins 2h zur Bewegungsübertragung zusammenzuwirken. Der Sperrbereich 2i des Antriebsglieds 2a wirkt zum Verhindern einer Drehbewegung des Abtriebsglieds 2a mit den dortigen Oberflächenabschnitten 2f zusammen. tn Figur 5a und 5b sind zwei Varianten von räumlichen Schrittgetrieben dargestellt, mit welchen eine besonders gute räumliche Aufteilung des Aktuators ermöglicht ist, da diese Schrittgetriebe gekreuzte Achsen aufweisen.
In Figur 5a ist das Antriebsglied um die Antriebsachse 2d kontinuierlich drehbar, wohingegen das Abtriebsglied, aufgrund der kontinuierlichen Antriebsbewegung φ, eine diskontinuierliche Abtriebsbewegung Ψ um die Abtriebsachse 2c ausführt. Das räumliche Antriebsglied 2b.1 weist zum Antrieb des Abtriebsglieds 2a.1 eine Nutung 20 auf, wobei insbesondere der Verlauf dieser Nut die Bewegung Ψ beeinflusst.
In die Nutung 20 greifen die Abtriebsstifte 2m ein, welche mit Wälz- oder Gleitlagerung ausführbar und auf dem räumlichen Abtriebsglied 2a.1 befestigt sind.
In Figur 5b ist eine globoidische Form eines räumlichen Schrittgetriebes dargestellt. Dabei weist das globoidische Antriebsglied 2b.2 eine Nutung 20 auf, in welche die Abtriebsstifte 2m eingreifen und über welche die Bewegungsübertragung vom Antriebsglied 2b.2 (kontinuierlich φ) auf das globoidischen Abtriebsglied 2a.2 (diskontinuierlich Ψ) erreichbar ist. Die Nutung 20 weist einen Abschnitt auf, welcher ohne Steigung in Richtung der Antriebsachse 2d verläuft, dieser Bereich ist als Sperrbereich aufzufassen, trotz Drehbewegung des Antriebsgleids 2b.2 wird keine Drehbewegung auf das Abtriebsgleid 2a.2 übertragen.
In die Nutung 20 greifen die Abtriebsstifte 2m ein, welche mit Wälz- oder Gleitlagerung ausführbar und auf dem Abtriebsglied befestigt sind. Wie in Bezug auf das in Figur 5a dargestellte räumliche Schrittgetriebe, führt eine kontinuierliche Antriebsbewegung φ zu einer diskontinuierlichen Abtriebsbewegung Ψ. Die Nutung 20 weist einen Abschnitt auf, welcher ohne Steigung in Richtung der Antriebsachse 2d verläuft, dieser Bereich ist als Sperrbereich aufzufassen, trotz Drehbewegung des Antriebsgleids 2b.2 wird keine Drehbewegung auf das Abtriebsglied 2a.2 übertragen.
Die beiden räumlichen Schrittgetriebe (5a, 5b) sind ebenfalls zwischen dem Schaltantrieb und der Schaltwalze anzuordnen, jedoch ergibt sich dann eine gekreuzte Lage der Achsen des Schaltantriebs und der Schaltwalze.

Claims

Patentanspruch Aktuator für ein Motorradgetriebe zum Wechsein einer ersten in wenigstens eine weitere Schaltstufe, mit
einer drehbar um eine Schaltachse (1 a) gelagerten Schaltwalze (1 ), auf welcher wenigstens ein Aktuierungsbereich (1 b) angeordnet ist, einem motorischen Schaltantrieb (4), der zum Bereitstellen einer Schaltdrehbewegung für die Schaltwalze (1 ) eingerichtet ist,
einem Aktuatorgetriebe (2) zum Antreiben der Schaltwalze (1) mit einem Antriebsglied (2b) und einem Abtriebsglied (2a), welche als
Getriebeglieder (2a, 2b) um jeweils eine Getriebeachse (2c, 2d) drehbar gelagert sind,
wobei der Aktuator einen ersten Betriebszustand aufweist, in welchem der Schaltantrieb (4) das Antriebsglied (2b) in Drehbewegung um die Antriebsachse (2d) versetzt und ein auf einem dem Antriebsglied (2b) angeordneter Antriebsbereich das Abtriebsglied (2a) derart kontaktiert, dass dieses in Drehbewegung um die Abtriebsachse (2c) versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
eines der Getriebeglieder (2a, 2b), einen Sperrbereich aufweist, dass in einem zweiten Betriebszustand der Schaltantrieb (4) das Antriebsglied (2b) in Drehbewegung um die Antriebsachse (2d) versetzt und sich die Getriebeglieder (2a, 2b) im Sperrbereich in wenigstens einem Berührpunkt (5a) kontaktieren,
dass die Oberfläche des Abtriebsglieds (2a) in diesem Berührpunkt (5a) einen tagentialen Verlauf zur Bewegungsrichtung (6a) des Berührpunkts (5a) auf dem Antriebsglied (2b) aufweist,
so dass im zweiten Betriebsmodus das Abtriebsglied (2a) vom
Antriebsglied (2b) nicht in Drehbewegung versetzt wird.
2. Aktuator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Aktuatorgetriebe als ein Schrittgetriebe ausgebildet ist.
3. Aktuator nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass
das Aktuatorgetriebe als eine Malteserkreuzgetriebe ausgebildet ist.
4. Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
das Aktuatorgetriebe als ein Malteserkreuz-Innengetriebe ausgebildet ist.
5. Aktuator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
das Aktuatorgetriebe als ein Malteserkreuz-Außengetriebe ausgebildet ist.
6. Aktuator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
das Aktuatorgetriebe als Sternradgetriebe ausgebildet ist,
dass das Antriebsglied (2b) einen Zahnradabschnitt (2I) aufweist, dass das Abtriebsglied (2a) einen weiteren Zahnradabschnitt (2k) aufweist,
dass durch diese Zahnradabschnitte (21, 2k) eine Drehbewegung des Antriebsglieds (2b) um die Antriebsachse (2d) auf das Abtriebsglied (2a) übertragbar ist.
7. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
der Sperrbereich, bezogen auf die Antriebsachse (2d), wenigstens abschnittsweise, einen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweist dass das Abtriebsglied (2a), wenigstens einen, zu diesem Sperrabschnitt konjugierten, insbesondere konkaven, Bereich aufweist.
8. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu
gekennzeichnet, dass
der Antriebsbereich einen Treiberpin (2h) aufweist, dass das Abtriebsglied wenigstens zwei Abtriebsausnehmung aufweist, dass jeweils eine der Abtriebsausnehmung in dem ersten
Betriebszustand zur Bewegungsübertragung durch den Treiberpin (2h) kontaktierbar ist.
9. Aktuator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Abtriebsausnehmung, wenigstens im Wesentlichen, in einer radialen Richtung zur Abtriebsachse (2c) verläuft.
10. Aktuator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Antriebsachse (2d) und die Abtriebsachse (2c) gekreuzt zueinander angeordnet sind und,
dass das Aktuatorgetriebe als ein räumliches Schrittgetriebe ausgebildet ist.
1 1 . Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
das Aktuatorgetriebe (2) eine Vielzahl von Sperrbereichen und eine Vielzahl von Antriebsbereichen aufweist.
12. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
das Aktuatorgetriebe (2) ein Vorgelegegetriebe (3) aufweist und dass dieses Vorgelegegetriebe (3) als Zahnradgetriebe ausgebildet ist.
13. Aktuator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
das Vorgelegegetriebe (3), bezogen auf die Drehmomentübertragung, zwischen dem Antriebsglied (2b) und dem Schaltantrieb (4) angeordnet ist.
14. Aktuator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
das Vorgelegetriebe (3), bezogen auf die Drehmomentübertragung, zwischen dem Abtriebsglied (2a) und der Schaltwaize (1) angeordnet ist.
15. Aktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass
das Abtriebsachse und die Schaltachse konzentrisch zueinander angeordnet sind und
dass das Abtriebsglied (2a) drehfest mit dieser Schaltwalze (1 ) verbunden ist.
16. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
der Schaltantrieb (4) als Elektromotor ausgebildet ist.
17. Aktuator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
eine Torsionsfeder (10), bezogen auf die Drehmomentübertragung, zwischen dem Schaltantrieb (4) und der Schaltwalze (1 ) angeordnet ist, dass mit der Torsionsfeder (10) das vom Schaltantrieb (4) bereitstellbare Antriebsdrehmoment für die Schaltdrehbewegung wenigstens teilweise oder vollständig in Richtung zur Schaltwalze (1 ) übertragbar ist.
18. Aktuator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass
die Torsionsfeder (10), bezogen auf die Drehmomentübertragung vom Schaltantrieb (4) zur Schaltwalze (1), hinter dem Aktuatorgetriebe (2) und vor der Schaltwalze (1 ) angeordnet ist.
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