Schaltsignalgeber für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs und Schaltvorrich tung für ein Schaltgetriebe

Bei Fahrzeugen mit einem Schaltgetriebe, insbesondere Motorrädern kommen - insbesondere um während des Fahrens den Einsatz der Kupplung auf einfache Weise unterlassen zu können - elektrische Signalgeber zum Einsatz, die dem Fahrzeugsteuergerät, insbesondere dem Motorsteuergerät, einen Wunsch zum Gangwechsel durch den Fahrzeugnutzer anzeigen. Das Fahrzeugsteuergerät ist dabei dazu eingerichtet, auf das entsprechende (Schalt-)Signal hin die Motordreh zahl an die Getriebedrehzahl anzugleichen, sodass der nächsthöhere oder nächstniedrigere Gang auch im eingekoppelten Zustand (d. h. bei geschlossener Kupplung) des Schaltgetriebes mit vergleichsweise niedrigem Kraftaufwand einge legt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere bei Motorrädern der Kraftaufwand zum Betätigen (insbesondere Öffnen) der Kupplung sowie zum Einlegen des jeweiligen Gangs verringert werden kann. Somit kann der Fahrkomfort gesteigert werden.

Häufig wird hierbei der zur Erzeugung des Schaltsignals dienende Geber in den Kraftübertragungsweg des Schaltgestänges - bei einem Motorrad also insbesondere zwischen den Fußschalthebel und den getriebeseitigen Schalthebel - eingefügt. Beispielsweise wird dabei das Schaltgestänge in Kraftübertragungsrichtung aufgetrennt, wodurch ein im Vergleich zum gesamten Schaltweg kleiner Leerhub gebildet wird, der beim Betätigen des Schaltgestänges zur Auslösung wenigstens eines Schaltelements, beispielsweise eines Tasters oder dergleichen, zur Generierung des Schaltsignals genutzt werden kann. Erkanntermaßen unterliegen insbesondere mechanische Schalter aufgrund des Kontakts mit dem auslösenden Element Verschleiß und Umwelteinflüssen wie beispielsweise der Temperatur. Des Weiteren wird für jede Schaltrichtung meist ein separater Schalter benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Schaltsignalgeber mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltvorrichtung mit einem Schaltsignalgeber gemäß Anspruch 10. Weitere vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.

Der erfindungsgemäße Schaltsignalgeber dient zum Einsatz mit einem Schaltgetriebe eines Fahrzeugs, insbesondere eines Motorrads. Der Schaltsignalgeber umfasst eine Schaltstange zur kraftübertragungstechnischen Kopplung - optional unter Zwischenschaltung einer Verlängerungsstange - mit einem Fußhebel. Außerdem umfasst der Schaltsignalgeber ein insbesondere hülsenartiges Gehäuse, in dem die Schaltstange entlang ihrer Längsachse zwischen zwei Axialanschlägen axial verschiebbar geführt ist. Des Weiteren umfasst der Schaltsignalgeber ein zur Kopplung mit einem Schalthebel dienendes Verbindungsstück, das gegenüberliegend zu einem innenliegenden - d. h. im Inneren des Gehäuses angeordneten - Axialende der Schaltstange starr mit dem Gehäuse verbunden ist. Des Weiteren umfasst der Schaltsignalgeber einen Abstandssensor zur berührungslosen Abstandsmessung, wobei der Abstandssensor innerhalb des Gehäuses in Gegenüberstellung zu dem innenliegenden Axialende der Schaltstange angeordnet und mit einer Sensorfläche radial zur Längsachse ausgerichtet ist. Außerdem weist der Abstandssensor eine Leiterplatte auf, die innerhalb des Gehäuses dem innenliegenden Axialende der Schaltstange gegenüberliegend und mit ihrer Flächenerstreckung radial zur Längsachse der Schaltstange ausgerichtet ist. Die Leiterplatte spannt somit die Sensorfläche auf. Die Leiterplatte trägt hierzu eine elektrisch leitfähige Leiterbahn, mittels derer vorzugsweise im bestimmungsgemäßen Betrieb ein induktives Messfeld erzeugt wird, dessen Feldlinien vorzugsweise zumindest in einem vorgegebenen Messbereich des Abstandssensors abschnittsweise parallel zur Längsachse der Schaltstange verlaufen. Außerdem trägt die Leiterplatte eine Auswerteschaltung zur Erzeugung eines Schaltsignals.

Vorzugsweise dient die Auswerteeinheit zur Messung des Abstands zu dem innenliegenden Axialende der Schaltstange. Vorzugsweise ist die Auswerteschaltung dabei eingerichtet, das Schaltsignal auf Grundlage der Abstandsmessung, d. h. in Abhängigkeit von dem detektierten Abstand des innenliegenden Axialendes zu der Spule zu erzeugen. Der Abstandssensor ist mithin als integrales Bauteil zur Messung und Auswertung des Abstands zu dem innenliegenden Axialende sowie vorzugsweise zur Ausgabe des Schaltsignals ausgebildet.

Vorzugsweise wird das von dem Schaltsignalgeber, konkret von der Auswerteschaltung erzeugte Schaltsignal im bestimmungsgemäßen Betrieb an eine übergeordnete Steuerung, bspw. das Motorsteuergerät des Fahrzeugs, insbesondere des Motorrads übermittelt. Von dieser bzw. diesem wird das Schaltsignal (insbesondere direkt oder indirekt) genutzt, um eine (Motor-)Drehzahl und eine Getriebedrehzahl aneinander anzugleichen. Je geringer die Drehzahldifferenz, desto geringer ist eine zum Gangwechsel erforderliche Schaltkraft insbesondere bei geschlossener Kupplung. Die induktive Messung ist dabei vorteilhafterweise vergleichsweise unanfällig für ansonsten meist störende Einflüsse wie z. B. Verunreinigungen, Flüssigkeiten und dergleichen. Ebenso werden vorteilhafterweise aufgrund der berührungslosen Messung mechanische Einflüsse, z. B. Abrieb und dergleichen vermieden.

In einer bevorzugten Ausführung trägt die Leiterplatte dabei als elektrisch leitfähige Leiterbahn eine insbesondere spiralförmig ausgebildete Spule, die vorzugsweise auf die Leiterplatte aufgedruckt ist, und die zur Erzeugung des induktiven Messfelds und somit zur induktiven Abstandsmessung gegen das innenliegende Axialende der Schaltstange dient. Des Weiteren ist die Auswerteschaltung in einer bevorzugten Ausführung dazu eingerichtet, ein erstes Schaltsignal auszugeben, wenn sich das innenliegende Axialende der Schaltstange näher als einen ersten Schaltwert an die Spule annähert und ein zweites Schaltsignal auszugeben, wenn sich das Axialende weiter als einen zweiten Schaltwert von der Spule entfernt. Mit anderen Worten ist die Auswerteschaltung des Abstandssensors dazu eingerichtet, bei Annäherung des innen liegenden Axialendes unterhalb eines vorgegebenen ersten Abstandwerts (dem der entsprechende erste Schaltwert zugeordnet ist) das erste Schaltsignal auszugeben und das zweite Schaltsignal auszugeben, wenn sich das innen liegenden Axialende um mehr als einen vorgegeben zweiten Abstandwert (dem der entsprechende zweite Schaltwert zugeordnet ist) von der Spule entfernt. Dadurch kann auf einfache Weise mit nur einem Sensor jeweils ein einem Gangwechsel in einen höheren oder einen niedrigeren Gang zugeordnetes Schaltsignal erzeugt werden. Optional wird zur Generierung des jeweiligen Schaltsignals eine Messwertkurve, üblicherweise eine Spannungswertekurve über der Zeit betrachtet und mit den entsprechenden Schalt- oder Grenzwerten verglichen. Die erfasste (Aus- gangs-)Spannung der Leiterbahn, insbesondere der Spule stellt dabei eine charakteristische Messgröße für den Abstand des Axialendes der Schaltstange zu der Spule dar. In diesem Fall dient die Auswerteschaltung mithin insbesondere dazu, die Abstandsmessung auch auf die Erfüllung von Auswertekriterien zu überprüfen, also die Überschreitung der jeweiligen vorgegebenen Schaltwerte zu erkennen und das jeweilige erste oder zweite Schaltsignal nur im zutreffenden Fall auszugeben. Bei dieser Variante kann die übergeordnete Steuerung das jeweilige Schaltsignal direkt zur Ansteuerung des Motors und/oder des Schaltgetriebes nutzen.

In einer alternativen Ausführungsvariante ist die Auswerteschaltung insbesondere zur Verstärkung der Ausgangsspannung der Leiterbahn, insbesondere der Spule und zur Weitergabe der aus dieser Ausgangsspannung resultierenden Messspannung als das Schaltsignal an die übergeordnete Steuerung, bspw. das Motorsteuergerät des Fahrzeugs, insbesondere des Motorrads eingerichtet. In diesem Fall wertet also vorzugsweise das Motorsteuergerät das empfangene Schaltsignal, mithin die Messspannung (oder eine aus dem zeitlichen Verlauf der Werte der Messspannung resultierende Messwertkurve) vorzugsweise selbst aus und triggert die Anpassung der (Motor-)Drehzahl entsprechend.

Vorzugsweise sind der erste und der zweite Schaltwert derart gewählt, dass sie um einen schaltsignalfreien Abstandswert auseinanderliegen. Dadurch wird ermöglicht, dass bei geringfügigen Verschiebungen der Schaltstange ausgehend von einer Neutralstellungeine unbeabsichtigte Erzeugung, mithin eine fehlerhafte Ausgabe des jeweiligen Schaltsignals unterbunden wird. Diese Neutralstellung liegt dabei zweckmäßigerweise zwischen zwei entsprechenden, den beiden Schaltwerten zugeordneten Schaltpositionen, d. h. insbesondere zwischen den den beiden Schaltwerten zugeordneten Abständen zum Abstandssensor.

In einer zweckmäßigen Ausführung sind die Leiterplatte und somit auch die Leiterbahn, insbesondere die Spule unbewegliche im Innenraum des Gehäuses an diesem befestigt. Mithin ist die Leiterplatte ortsfest relativ zu der Schaltstange angeordnet.

Die Schaltstange ist dabei weiter bevorzugt aus der neutralen Stellung (d. h. der Neutralstellung) um einen ersten Schalthub in Richtung auf den Abstandssensor und um einen zweiten Schalthub in Richtung von dem Abstandssensor weg verschiebbar. Vorzugsweise ist die Schaltstange dabei mittels eine Feder - im unbelasteten Zustand, d. h. ohne externe Krafteinwirkung durch einen Fahrer des Fahrzeugs - in der Neutralstellung verspannt.

Die zwei Axialanschläge dienen insbesondere bei einer Bewegung der Schaltstange, die insbesondere über den jeweiligen Schalthub hinaus erfolgt, als Mitnehmer zur Übertragung einer auf die Schaltstange aufgebrachten Schaltkraft in die jeweilige Axialrichtung. Eine solche, über den jeweiligen Schalthub hinausgehende Bewegung der Schaltstange ist dabei erforderlich, um den erforderlichen Schaltweg auf das Schaltgetriebe zu übertragen.

Vorzugsweise stellt der jeweilige Schalthub dabei nur einen Bruchteil des gesamten Schaltwegs, bspw. 5 bis 50 Prozent, dar. Insbesondere hängt dieser Bruchteil aber von dem jeweiligen Schaltgetriebe ab. Dadurch wird vorteilhafterweise ermöglicht, dass bei Betätigung des Fußhebels zunächst der jeweilige Schalthub überwunden wird oder alternativ aufgrund der ausgegebenen Messspannung als Schaltsignal die übergeordnete Steuerung des Fahrzeugs ein internes Schaltsignal erzeugt und daraufhin die übergeordnete Steuerung die Angleichung der Motordrehzahl und der Getriebedrehzahl triggert. Anschließend, d. h. bei weiterer Bewegung des Fußhebels wird der Schaltweg zum Gangwechsel überwunden, wobei aufgrund der Angleichung der Drehzahlen die erforderliche Schaltkraft abfällt, so dass das Schalten ohne Betätigung der Kupplung vereinfacht wird.

Vorzugsweise sind die Schaltstange und/oder eine bspw. zu deren Lagerung auf deren innenliegendes Axialende aufgesetzte Hülse aus einem unmagnetischen Material gebildet. Die Verwendung der Spule und somit die Abstandsmessung nach dem induktiven Messprinzip ermöglicht nämlich auch ein Sensieren (Detek- tieren) von unmagnetischen Objekten, sodass vorteilhafterweise der Einsatz eines üblicherweise vergleichsweise teuren magnetischen Materials entfallen kann.

Alternativ sind die Schaltstange und/oder die Hülse aus magnetischem Material gebildet.

Die Konjunktion„und/oder" ist hier und im Folgenden insbesondere derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhang einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Figur 1 in einer schematischen Darstellung eine Schaltvorrichtung für ein

Motorrad mit einem Schaltsignalgeber,

Figur 2 den Schaltsignalgeber in einem Längsschnitt, und

Figur 3 den Schaltsignalgeber in einem Querschnitt III - III gemäß Figur 2. In Figur 1 ist eine Schaltvorrichtung 1 für ein Schaltgetriebe eines Motorrads näher dargestellt. Die Schaltvorrichtung 1 umfasst einen Fußhebel 4, der über einen Schwenkpunkt 6 beweglich an einem Motorradrahmen befestigt werden kann. Die Schaltvorrichtung 1 umfasst des Weiteren eine Schub- und Zugstange 8, die gelenkig mit dem Fußhebel 4 verbunden ist. Die Schaltvorrichtung 1 umfasst ferner einen Schaltsignalgeber 10, der zur Ausgabe eines Schaltsignals an eine Motorsteuerung des Motorrads dient. Dieser Schaltsignalgeber 10 ist mit der Schub- und Zugstange 8 gekoppelt. Des Weiteren umfasst die Schaltvorrichtung 1 einen (Getriebe-)Schalthebel 12, der kraftabtriebsseitig zu der Schaltstange 8 angeordnet und mit dieser über ein Verbindungsstück 14 gelenkig verbunden ist. Der Schalthebel 12 dient dabei zur Kraftübertragung auf eine Getriebestellwelle des Schaltgetriebes.

In Figur 2 ist der Schaltsignalgeber 10 näher dargestellt. Der Schaltsignalgeber 10 umfasst dabei ein Gehäuse 20, in dem in Verlängerung zu der Schub- und Zugstange 8 eine mit dieser kraftübertragungstechnisch koppelbare Schaltstange 22 (in Figur 1 im gekoppelten Zustand dargestellt) in Axialrichtung 24 verschiebbar gelagert ist. Die Schub- und Zugstange 8 bildet somit eine Verlängerungsstange zur Kraftübertragung zwischen der Schaltstange 22 und dem Fußhebel 4. Die Schaltstange 22 ist außerdem mittels einer Feder, konkret einer Schraubenfeder 26 derart verspannt gelagert, dass die Schaltstange 22 ohne äußere Krafteinwirkung in einer in Figur 2 dargestellten Neutralstellung 28 positioniert ist. Ausgehend von dieser Neutralstellung 28 ist die Schaltstange 22 um einen ersten Schalthub Hi in das Gehäuse 20 hinein verschiebbar. Die Axialbewegung in das Gehäuse 20 hinein wird dabei durch einen ersten Axialanschlag 30 begrenzt. In Richtung auf den Fußhebel 4 ist die Schaltstange 22 begrenzt durch einen zweiten Axialanschlag 32 aus der Neutralstellung 28 um einen zweiten Schalthub H ₂ verschiebbar. Bei einer über den jeweiligen Schalthub Hi bzw. H ₂ hinausgehenden Bewegung fungieren die beiden mit den Axialanschlägen 30 bzw. 32 als Mitnehmer und übertragen somit über das Gehäuse 20 die auf die Schaltstange 22 ausgeübte Schaltkraft auf das Verbindungsstück 14 und somit auf den Schalthebel 12. Um eine Drehzahlangleichung zum vereinfachten Gangwechsel zu ermöglichen, umfasst der Schaltsignalgeber 10 einen Abstandssensor 34, der gegenüberliegend zu einem innenliegenden Axialende 36 der Schaltstange 22 ortsfest in dem Gehäuse 20 fixiert ist. Der Abstandssensor 34 umfasst dabei eine Leiterplatte 38, auf die eine ein induktives Messfeld erzeugende Leiterbahn, konkret eine vorzugsweise spiralförmige Spule 40 aufgedruckt ist. Diese Spule 40 dient zur induktiven Abstandmessung zwischen dem Abstandssensor 34 und dem innenliegenden Axialende 36. Der Abstandssensor 34 umfasst des Weiteren eine auf der Leiterplatte 38 angeordnete Auswerteschaltung (nicht näher dargestellt), die bei einer Annäherung des Axialendes 36 um den ersten Schalthub Η-ι ein erstes Schaltsignal über eine Sensorleitung 42 an die Motorsteuerung des Motorrads (vorzugsweise in Form eines Spannungswerts) ausgibt und die bei einer Entfernung des Axialendes 36 um den zweiten Schalthub H ₂ entsprechend ein zweites Schaltsignal über die Sensorleitung 42 ausgibt.

Zur vereinfachten Lagerung (und insbesondere zur Längs-Führung in dem Gehäuse 20) und gegebenenfalls zur Vergrößerung der zu sensierenden Fläche des Axialendes 36 der Schaltstange 22, trägt die Schaltstange 22 an ihrem Axialende 36 eine als Schuh 44 bezeichnete Hülse.

Die Verwendung des induktiven Abstandssensors 34 hat dabei den Vorteil, dass trotz eines möglichst einfachen Aufbaus der Sensorik auch bei Verwendung nur eines Sensors jeweils ein Schaltsignal bei entsprechender Annäherung oder Entfernung des Axialendes 36 ausgegeben werden kann. Des Weiteren erfordert ein induktives Sensorprinzip keinen Einsatz von vergleichsweise teuren Magneten zur Detektion der Abstandsänderung.

Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Bezugszeichenliste

1 Schaltvor chtung

4 Fußhebel

6 Schwenkpunkt

8 Schub- und Zugstange

10 Schaltsignalgeber

12 Schalthebel

14 Verbindungsstück

20 Gehäuse

22 Schaltstange

24 Axialrichtung

26 Schraubenfeder

28 Neutralstellung

30 Axialanschlag

32 Axialanschlag

34 Abstandssensor

36 Axialende

38 Leiterplatte

40 Spule

42 Sensorleitung

44 Schuh

Hi Schalthub

H ₂ Schalthub