DE10324196B4

DE10324196B4 - Verfahren zum Umschalten zwischen Drehmomentpfaden sowie Mechanismus zum Ausführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE10324196B4
Application number: DE10324196.5A
Authority: DE
Inventors: Dr. Neuer Andreas
Original assignee: SRAM Deutschland GmbH
Current assignee: SRAM Deutschland GmbH
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2016-09-08
Anticipated expiration: 2023-05-29
Also published as: DE10324196A1

Abstract

Verfahren zum Umschalten zwischen Drehmomentenpfaden mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen in einem Getriebe, insbesondere in einem Planetengetriebe in Getriebenaben für Fahrräder, zum Hindurchleiten eines Drehmomentes zwischen einem Antreiber (43) und einer Nabenhülse (72) auf verschiedenen Drehmomentenpfaden mit Einrichtungen zur Auswahl eines der Drehmomentenpfade durch Aus- und Einkoppeln von Eingriffselementen an den Komponenten in den Drehmomentenpfaden der Getriebenabe zwischen dem Antreiber (43) und der Nabenhülse (72), sowie in den Momentenpfaden zur Nabenachse (41), wobei ein wahlweiser Wechsel von einer Drehkopplung zwischen einer umzukoppelnden Komponente und einer auszukoppelnden Komponente hin zu einer Drehkopplung zwischen der umzukoppelnden Komponete und einer einzukoppelnden Getriebekomponente vorgenommen wird, wobei die auszukoppelnde Komponente und die umzukoppelnde Komponente zum auszukoppelnden Momentenpfad gehören und sich vor dem Umschalten mit ihren Eingriffselementen in Drehmitnahme befinden und ein Drehmoment zwischen diesen Komponenten übertragen wird und die einzukoppelnde Komponente eine Relativdrehgeschwindigkeit gegenüber der umzukoppelnden Komponente aufweist, wobei die einzukoppelnde Komponente und die umzukoppelnde Komponente zum einzukoppelnden Momentenpfad gehören und sich nach dem Umschalten mit ihren Eingriffselementen in Drehmitnahme befinden und ein Drehmoment zwischen diesen Komponenten übertragen wird und die auszukoppelnde Komponente eine Relativdrehgeschwindigkeit gegenüber der umzukoppelnden Komponente aufweist; mit der Nutzung eines Servomechanismus (1, 2, 5), der die Relativgeschwindigkeit von Komponenten des Getriebes und der Nabenachse (41) relativ zueinander nutzt, um einen Axialhub zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialhub nur dann erfolgt, wenn sich die Eingriffselemente im einzukoppelnden Momentenpfad in einer relativen Winkelposition zueinander befinden, in der sich diese Eingriffselemente axial aufeinander zu bewegen können.

Description

Die Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Umschalten zwischen Drehmomentpfaden gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und einen Mechanismus zum Ausführen des Verfahrens.
Getriebenaben für Fahrräder sind im allgemeinen mit Planetengetrieben ausgestattet. Verschiedene Ausführungen, wie sie in der DE 28 19 471 C2 , der DE 101 48 807 A1 , der DE 34 40 069 C2 oder der DE 697 03 135 T2 beschrieben werden, sind zur Anwendung gekommen, mit einer Vielzahl von selektiv auswählbaren Gangstufen, in denen jeweils für den Antrieb und möglicherweise für die Betätigung einer Rücktrittbremse unterschiedliche Momentenpfade für die Übertragung des Nutz-Drehmomentes wirksam gemacht werden. Die Momentenpfade werden durch das Ein- und Ausschalten entsprechender Kupplungseinrichtungen aktiviert oder deaktiviert.
In den Kupplungseinrichtungen kommen Kupplungsklauen sowie Klinken als Eingriffselemente zur Anwendung.
Die Kupplungsklauen an zwei gekoppelten Getriebekomponenten befinden sich für die Übertragung eines Drehmomentes in Eingriff, sie bilden zusammen eine Klauenkupplung. Diese Kupplungsklauen können im Fall der axial oder radial schaltbaren Klauenkupplungen durch eine axiale oder eine radiale Relativbewegung voneinander getrennt werden.
In einem Klinkenfreilauf wirken die Klinken an einer Getriebekomponente mit einer Klinkenverzahnung an einer anderen Getriebekomponente zusammen, wobei die Klinken in die Klinkenverzahnung eingreifen. Die Klinken sind in radialer Richtung zu einer Klinkenverzahnung hin verschwenkbar und vorgespannt. Mit entsprechenden Steuermitteln ist es möglich, die Klinken an einem Eingriff in der Klinkenverzahnung zu hindern sowie sie aus dem Eingriff in der Klinkenverzahnung zu bringen.
In einem Getriebe und ebenso in einer Getriebenabe für ein Fahrrad wird durch die Auswahl eines Drehmomentenpfades ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis zwischen Ein- und Ausgang des Getriebes eingestellt. Diese Gangauswahl ist mit Umkoppelvorgängen verbunden, bei denen die oben genannten Eingriffselemente außer Eingriff voneinander bzw. in Eingriff miteinander gebracht werden. Damit ist die Bedingung verknüpft, dass diese Vorgänge von in Eingriff bringen und außer Eingriff bringen zeitlich genau synchronisiert ablaufen müssen. Andernfalls kann es zu einem Leerlaufzustand kommen, bei dem keiner der Momentenpfade eingeschaltet ist, oder aber dass in mehreren Momentenpfaden ein Eingriff vorliegt. Während der erste Fall vor allem dann vermieden werden muß, wenn über den aktiven Momentenpfad auch gebremst werden soll, kann der zweite Fall zu einer Blockierung des Getriebes führen.
Weiterhin führt ein Moment im aktiven Getriebepfad mit den an den Eingriffselementen wirkenden Umfangskräften zu Reibungskräften, die behindern, dass die Eingriffselemente voneinander getrennt werden können. Es kommt dann zu einer Vergrößerung der Betätigungskräfte während des Umschaltvorganges, die unter Umständen nicht akzeptabel sind, wenn unter Last umgeschaltet werden soll.
Es sind Mechanismen bekannt geworden, die unter Ausnutzung der Drehbewegung im Getriebe zu einer leichten Gangumschaltung mit geringen Betätigungskräften ausgenutzt werden. Solche Mechanismen sollen im folgenden als Servomechanismen bezeichnet werden.
In DE 100 61 181 A1 ist ein solcher Servo-Mechanismus beschrieben, bei dem die für das Auskoppeln einer Klauenkupplung auftretenden Reibungskräfte in axialer Richtung unter Nutzung der Relativdrehung von Elementen in einer Getriebenabe überwunden werden. Mit diesem Servomechanismus ist es leicht möglich, Eingriffselemente außer Eingriff zu bringen. Es ist aber nicht sichergestellt, dass im Moment des Umschaltvorganges an den einzukoppelnden Eingriffselementen auch der Eingriff hergestellt werden kann. Es kann z. B. passieren, dass eine Kupplungsklaue nicht einem Zwischenraum an der anderen Kupplungshälfte, sondern einem Kupplungszahn axial gegenübersteht. Für diesen Fall sind Gegenmaßnahmen erforderlich.
Eine Lösung besteht darin, dass der Servomechanismus so lange wirksam bleiben und eine Speicherfeder unter Spannung halten muß, bis die Klaue an der einzukoppelnden Kupplung eingekoppelt hat. Daraus ergibt sich, dass in Anschluß an die Steigflächen an den Servohälften Plateauflächen auf einem gleichen axialen Niveau angeordnet sein müssen, um die Speicherfeder gespannt zu halten. Es kann passieren, dass es nicht zu einem Einkoppelvorgang an den nächsten Eingriffs-Lücken kommt, in die die Klauen eingekoppelt werden könnten.
Schon allein das Vorhandensein von Plateauflächen macht notwendig, dass die Servohälften vollständig gegeneinander umlaufen können müssen. Es ist erst frühestens an der nächsten Steigfläche möglich, die Servohälften wieder in den Ausgangszustand zu bringen, in dem die Steigflächen aufeinander liegen. Das kann nämlich nicht im Bereich der Plateauflächen erfolgen, weil dort unter dem Einfluß von axialen Kräften die Steigflächen nicht ineinander geschoben werden können.
Weiterhin beanspruchen die Komponenten eines solchen voll umlauffähigen Servomechanismus mit Plateauflächen einen in Umfangsrichtung längeren Bereich. Das reduziert die mögliche Anzahl der über einen Umlauf angeordneten Positionen, an denen ein Servomechanismus aktiviert werden kann. Das bedeutet, dass bei der Rotationsbewegung entsprechend lange gewartet werden muß, bis die Position erreicht wird, an der die Umschaltoperation beginnen kann.
Es ist somit die erfindungsgemäße Aufgabe, einen Umschaltmechanismus unter Einbeziehung eines Servomechanismus zu schaffen, bei dem der Auskoppelvorgang und der Einkoppelvorgang zeitlich synchronisiert ablaufen können, ohne dass es zu einem Blockieren des Getriebes kommen kann und auch keine Leerlaufstellung auftritt. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß dem Hauptanspruch 1 und einen Mechanismus gemäß Anspruch 2. Die Nutzung des angewandten Prinzips ist zwar besonders vorteilhaft bei axialen Klauenkupplungen, aber auch bei radialen Klauenkupplungen sowie Klinkenfreiläufen möglich.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Umschaltmechanismus wird am Beispiel einer axialen Klauenkupplung in Kombination mit einem Servomechanismus gezeigt, dessen Funktion im wesentlichen dem Patent DE 100 61 181 A1 entspricht. Dieser Axialservo verfügt über zwei Hälften (Steigscheibe und Hubelement), die zunächst mit derselben Geschwindigkeit gemeinsam rotieren und über axial wirkende Steigflächen verfügen. Kommt es zu einer relativen Rotationsbewegung zwischen diesen Steigflächen, spreizen sich die Servohälften axial zueinander auf. Diese Axialhubbewegung wird für den Auskoppelvorgang und damit für den Umkoppelvorgang genutzt.
Das Grundprinzip besteht darin, den Servomechanismus erst dann zu aktivieren, wenn die Eingriffselemente im einzukoppelnden Momentenpfad auch in Eingriff gebracht werden können, wenn also ein Eingriffselement an der einen Komponente einem Zwischenraum zwischen Eingriffselementen axial gegenübersteht.
Mit dem Abschluß des Einkoppelns wird auch der Auskoppelvorgang abgeschlossen. Die einzukoppelnde Komponente ist damit auf die Drehgeschwindigkeit der umzukoppelnden Komponente gebracht worden. Da die Relativdrehung zwischen der einzukoppelnden und der umzukoppelnden Komponente den Antrieb für den Servomechanismus darstellt, wird der Axialhub nach Aufheben dieses Antriebes beendet.
Die Auskoppel- und die Einkoppelvorgänge laufen eng verzahnt miteinander ab. Das wird möglich durch ein Verdrehspiel zwischen den Eingriffselementen im einzukoppelnden Momentenpfad, wodurch ein Blockieren des Getriebes vermieden wird.
Der Axialservo ist in einer ganz bestimmten Weise in die Struktur des Getriebes eingebunden. Die Servo-Hälften (Steigscheibe und Hubelement) sowie das die Umkoppelvorgänge einleitende Schaltteil sind an den Komponenten des einzukoppelnden Momentenpfades angeordnet.
Die Winkelposition von Eingriffselementen und Lücken an der einzukoppelnden Komponente relativ zu den Eingriffselementen an der umzukoppelnden Komponente gibt genau vor, wann eine Möglichkeit besteht, ein Eingriffselement durch eine axiale Verschiebung in eine Lücke zu schieben. In diesem Zeitpunkt wird der Axialservo aktiviert.
Diese Synchronisation ist günstig anzuwenden, wenn mit dem Auskoppeln automatisch auch ein Einkoppeln verknüpft werden soll. Es ist aber auch in anderen Fällen anwendbar, z. B. wenn nach einer Drehung in Rückwärtsdrehrichtung bei einer Drehrichtungsumkehr erst nach einer genau definierten Drehung nach vorn wieder eine Drehmitnahme erfolgen soll.
Während des laufenden Umkoppelvorgangs befinden sich die Eingriffselemente im einzukoppelnden Momentenpfad und die Eingriffselemente im auszukoppelnden Momentenpfad noch an Axialpositionen, in denen eine Eingriffsbereitschaft vorliegt. Ohne besondere Vorkehrungen würde es unter diesen Bedingungen zu einem Doppeleingriff kommen, der auch zwangsläufig zu einer Blockierung des Getriebes führen könnte. Das wird durch ein Verdrehspiel im einzukoppelnden Momentenpfad vermieden. Zum Zeitpunkt der Einleitung des Umschaltvorganges beginnen sich Eingriffselemente axial in die korrespondierenden Zwischenräume zu bewegen. Während des Umkoppelvorganges bewegen sich die Eingriffselemente infolge der unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten in Umfangsrichtung aufeinander zu, wobei sich das Verdrehspiel aufbraucht. Bevor sich die Eingriffselemente berühren, wird die Servowirkung und damit der Axialhub abgebrochen.
Weitere positive Nebeneffekte der Erfindung sind aus der nun folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele ersichtlich.
1: Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines doppelt wirkenden Axialservomechanismus in einer Getriebenabe. In der oberen Ansicht verläuft der Schnitt durch die Kupplungsklauen III (46), in der unteren Hälfte durch den Schaltvorsprung I (31).
2: Explosionsdarstellung der Bestandteile des axial wirkenden Servomechanismus nach 1.
3: Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform mit einem in eine Schaltrichtung wirkenden Axialservomechanismus in einer Getriebenabe, in Kombination mit zwei zusammenwirkenden Klauenkupplungen. In der oberen Hälfte verläuft der Schnitt durch die Kupplungsklauen V (88), in der unteren Hälfte durch die Kupplungsklauen VI (89) und den Schaltvorsprung III (37).
4: Explosionsdarstellung der hauptsächlichen Bestandteile des axial wirkenden Servomechanismus nach 3.
5: Längsschnitt durch weitere Bestandteile einer Getriebenabe für 3 Gangstufen. In der oberen Hälfte verläuft der Schnitt durch eine Bohrung (96) im Steg am Planetenradträger, in der unteren Hälfte verläuft der Schnitt durch die Schaltstangen I (91).
6: Explosionsdarstellung der Bestandteile nach 5.
7: Schnitt durch die Einrichtung zum Steuern der Klinken (73) am Hohlrad (6) entsprechend 5.
8: Details des Servomechanismus (2) aus 2
9: Servomechanismus (1) nach 2 im Zustand nach dem Abschluß der Axialhubbewegung.
Das Getriebe in der Getriebenabe in den 1 bis 6 verfügt über mehrere Drehmomentenpfade zwischen dem Antreiber (43) als Eingang, und der Nabenhülse (72) als Ausgang. Die Hauptbestandteile des Getriebes sind der Planetenradträger (53), das Hohlrad (6), die Planetenräder (70) und das Sonnenrad (71). Am Antreiber (43) erfolgt die Einleitung einer Antriebs-Drehbewegung, in der Regel durch ein nicht dargestelltes Kettenrad. Mit Hilfe der Umschalteinrichtung werden die verschiedenen Drehmomentenpfade zwischen Antreiber (43) und Nabenhülse (72) ausgewählt. Zur Einleitung des Umschaltvorganges wird das Schaltteil (3) axial relativ zum Kupplungsrad (42) bewegt. Die vom Getriebe abgegebene Drehbewegung wird über Freiläufe auf die Nabenhülse (72) übertragen: Es handelt sich dabei um die Hohlradklinken (73) und Verzahnung I (76) sowie um den Freilauf zwischen dem Planetenradträger (53) und der Nabenhülse (72) mit den Planetenradträgerklinken (74) und der Verzahnung II (77). Sämtliche Bestandteile der Getriebestruktur zur Weiterleitung des Drehmomentes, mit Ausnahme der Klauenscheibe I (12), der Klauenscheibe II (22), des Kupplungssterns I(80) und der Klauenscheibe III (81) sind axial nicht verschieblich.
Wird nur zwischen einem Momentenpfad vom Kupplungsrad (42) zum Planetenradträger (53) oder vom Kupplungsrad (42) zum Hohlrad (6) ausgewählt, sind 2 Gangstufen verfügbar, wie in 1 bis 4 gezeigt. Soll weiterhin noch ein Abtrieb von den Planetenradträgerklinken (74) zur Verfügung stehen, müssen die Planetenradträgerklinken (74) mit der Verzahnung II (77) an der Nabenhülse (72) zum Eingriff gebracht werden können, wie aus 5 und 6 ersichtlich ist. Die Hohlradklinken (73) und die Planetenradträgerklinken (74) sind in den Ausführungen nach 1 bis 4 in ständiger Eingriffsbereitschaft. Ohne das aktive Ausschalten von Hohlradklinken (73) kommt es infolge der größeren Drehgeschwindigkeit vom Hohlrad (6) gegenüber dem Planetenradträger (53) nur an den Hohlradklinken (73) zu einem Eingriff, während die Planetenradträgerklinken (74) überlaufen werden.
Der Umschaltmechanismus enthält axiale Servomechanismen, die die Klauen außer Eingriff bringen. Dazu werden in Eingriff befindliche Klauen mit einer Axialbewegung getrennt, und nicht in Eingriff befindliche Klauen werden durch dieselbe Axialbewegung in Eingriff gebracht. Die mit dem Eingriff der Klauen und der Übertragung eines Drehmomentes verbundenen Reibungskräfte werden durch die Wirkung des Servomechanismus I (1), des Servomechanismus II (2) oder des Servomechanismus III (5) überwunden.
In 2 ist der Servomechanismus I (1) im zusammengefahrenen Zustand, und der Servomechanismus II (2) im aufgespreizten Zustand dargestellt.
Nach einer weiteren kleinen Verdrehung von Kupplungsklauen III (46) im Verhältnis zu Kupplungsklauen II (45) ist am Servomechanismus II (2) die Umkopplung abgeschlossen. Das sind die Verhältnisse für das Umkoppeln zum Momentenpfad mit dem größeren Übersetzungsverhältnis.
In 9 ist der Servomechanismus I (1) im aufgespreizten Zustand dargestellt. Die Steigscheibe I (11) im Verhältnis zur Klauenscheibe I (12) ist für den Moment dargestellt, in dem der Axialhub abgeschlossen ist, aber die einzukoppelnden Klauen noch nicht in Umfangsrichtung in Eingriff gekommen sind.
Erst nach einer weiteren größeren Verdrehung von Steigscheibe I (11) zur Klauenscheibe I (12) und von den Kupplungsklauen III (46) zu den Kupplungsklauen I (44) in der Antriebsdrehrichtung ist der Zustand erreicht, in dem die Kupplungsklauen III (46) und Kupplungsklauen I (44) in Eingriff gekommen sind. Es erfolgt ein Wechsel von dem Zustand, in dem die Rückwärts-Steigflächen I (112) benachbart sind, hin zu einem Zustand, in dem die Vorwärts-Steigflächen I (111) benachbart sind. Ebenso ergibt sich ein Wechsel in Bezug auf die Annäherung der Flanken an den Kupplungsklauen III (46) und I (44). Erst dann wird in Antriebdrehrichtung ein Moment übertragen. Das sind die Verhältnisse für das Umkoppeln zum Momentenpfad mit dem kleineren Übersetzungsverhältnis.
Der Servomechanismus I (1) ist im Momentenpfad zwischen dem Kupplungsrad (42) und dem Hohlrad (6), der Servomechanismus II (2) ist im Momentenpfad zwischen dem Kupplungsrad (42) und dem Planetenradträger (53) eingeordnet. Der Momentenpfad verläuft in den verschiedenen Schaltstellungen vom Antreiber (43), über die Kupplungsklauen IV (49) zum Kupplungsrad (42). Die Klauenscheibe I (12) ist über das Mitnahmeprofil I (61) unverdrehbar, aber axial verschiebbar mit dem Hohlrad (6) verbunden. Die Klauenscheibe II (22) ist unverdrehbar, aber axial verschieblich mit dem Planetenradträger (53) verbunden. Die Wirkungsweise des Servomechanismus I (1) und des Servomechanismus II (2) ist im wesentlichen gleich. Die Richtungen der Axialhubbewegungen von Servomechanismus I (1) und Servomechanismus II (2) sind entgegengesetzt.
Der Servomechanismus I (1) in 1 und 2 bewirkt das Einkoppeln der Klauen im Momentenpfad zwischen Kupplungsrad (42) und dem Hohlrad (6), mit der Trennung der Klauen im Momentenpfad zwischen Kupplungsrad (42) und dem Planetenradträger (53). Der Servomechanismus II (2) koppelt die Klauen im Momentenpfad zwischen Kupplungsrad (42) und dem Planetenradträger (53), trennt aber die Klauen im Momentenpfad zwischen Kupplungsrad (42) und dem Hohlrad (6).
Die Wirkungsweise der Servomechanismen wird im folgenden am Beispiel von Servomechanismus I (1) beschrieben.
Zum Servomechanismus I (1) gehören die Steigscheibe I (11), die Klauenscheibe I (12) und das Hubelement I (13), wobei die Klauenscheibe I (12) und das Hubelement I (13) in der Ausführungsform nach 1 einstückig ausgebildet sind. Die Steigscheibe I (11) stützt sich axial am Kupplungsrad (42) ab und ist in einer axialen Richtung entgegen der Axialhubbewegung unverschieblich angeordnet. Die Steigscheibe I (11) und das Hubelement I (13) können sich relativ zueinander verdrehen. Während dieser Verdrehung laufen, je nach Richtung der relativen Verdrehung, die Vorwärts-Steigfläche I (111) oder die Rückwärts-Steigfläche I (112) aufeinander auf, wobei sich die Steigscheibe I (11), die Klauenscheibe (12) und Hubelement I (13) relativ zueinander axial aufspreizen.
Die Steigscheibe I (11) und die Klauenscheibe I (12) mit dem Hubelement I (13) drehen gemeinsam mit der Getriebekomponente, die noch nicht im Drehmomentenpfad liegt und eingekoppelt werden soll, hier mit dem Hohlrad (6). Soll die Umkoppelbewegung eingeleitet werden, dann wird der Steigscheibe I (11) im Verhältnis zum Hubelement I (13) eine Relativdrehung erteilt. Das geschieht hier durch den Schaltvorsprung (31) am Schaltteil (3). Wenn der Schaltvorsprung (31) in die Schaltklaue I (32) in die Steigscheibe I (11) eintritt, wird die Steigscheibe I (11) vom Servomechanismus I (1) auf die Drehgeschwindigkeit des Kupplungsrades (42) gebracht. Da das Schaltteil (3) gemeinsam mit dem Kupplungsrad (42) dreht, rotiert die Steigscheibe I (11) jetzt gemeinsam mit dem Kupplungsrad (42).
Mit dem einsetzenden Axialhub vom Hubelement I (13) relativ zur Steigscheibe I (11) werden die Klauenkupplungselemente am einzukoppelnden Momentenpfad gekoppelt. Hier werden die Kupplungsklauen I (44) an der Klauenscheibe I (12) in den Bereich der Kupplungsklauen III (46) geschoben. Vor der Einleitung des Umkoppelvorganges befinden sich Kupplungsklauen II (45) im Eingriff mit Kupplungsklauen III (46) und übertragen eine Drehbewegung und ein Moment auf die mit Kupplungsklauen II (45) verbundenen Getriebekomponenten. Die Kupplungsklauen II (45) übertragen die Drehbewegung auf den Planetenradträger (53). Da die Klauenscheibe I (12) mit dem Hohlrad (6) rotiert, besteht zum Beginn des Umkoppelvorganges zwischen Kupplungsklauen III (46) und Kupplungsklauen I (44) eine Relativdrehung. Es ist deshalb ein Verdrehspiel zwischen Kupplungsklauen I (44) und Kupplungsklauen III (46) vorgesehen, das bis zum Ende des Umschaltvorganges eine Relativverdrehung von Kupplungsklauen I (44) gegenüber Kupplungsklauen III (46) zuläßt. Beim Umkoppelvorgang schiebt sich die Klauenscheibe I (12) über (46), wobei die Klauenscheibe II (22) simultan mit verschoben wird, bis die Kupplungsklauen II (45) der Klauenscheibe II (22) außer Eingriff an den Kupplungsklauen III (46) gebracht werden. Ab diesem Zeitpunkt besteht nur noch eine Möglichkeit zum Eingriff zwischen den Kupplungsklauen I (44) und den Kupplungsklauen III (46). Die Kupplungsklauen I (44) und Kupplungsklauen III (46) kommen zum Eingriff, während Kupplungsklauen II (45) beginnen, relativ zu den Kupplungsklauen III (46) zu rotieren. Nach Abschluß des Umkoppelvorganges rotieren das Kupplungsrad (42), die Klauenscheibe I (12) und das Hohlrad (6) gemeinsam, während der Servomechanismus II (2) dazu eine Relativdrehzahl aufweist, infolge des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes.
Die Wirkungsweise des Servomechanismus II (2) ist mit der des Servomechanismus I (1) vergleichbar. Die Komponenten des Servomechanismus II (2) sind detaillierter in 8 dargestellt.
Vor der Aktivierung des Servomechanismus II (2) sind die Kupplungsklauen I (44) und die Kupplungsklauen III (46) gekoppelt. Das Kupplungsrad (42), die Steigscheibe I (11), die Klauenscheibe (12), und die Kupplungsklauen III (46) rotieren mit der Drehgeschwindigkeit des Hohlrades (6), der Servomechanismus II (2) rotiert langsamer mit der Drehzahl des Planetenradträgers (53).
Wenn der Schaltvorsprung II (33) in die Schaltklaue II (34) von Steigscheibe 11 (21) eintritt, wird die Steigscheibe II (21) vom Servomechanismus II (2) auf die Drehgeschwindigkeit des Kupplungsrades (42) gebracht, es beginnt eine Relativverdrehung zwischen Steigscheibe II (21) und Hubelement II (23). Die Kupplungsklauen II (45) befinden sich zu diesem Zeitpunkt, in Umfangsrichtung betrachtet, in der Mitte eines Zwischenraumes zwischen den Kupplungsklauen III (46). Die Klauenscheibe II (22) wird jetzt schraubenförmig im Verhältnis zur Steigscheibe II (21) bewegt, weil die Vorwärts-Steigflächen II (211) aufeinander abgleiten. Mit der Fortsetzung dieser Axialhubbewegung von Klauenscheibe II (22) im Verhältnis zur Steigscheibe II (21), die von einer Relativdrehung überlagert ist, wird auch Klauenscheibe I (12) in die Richtung auf die Steigscheibe I (11) zu bewegt, ebenso wie die Vorwärts-Steigfläche I (111) im Verhältnis zu der Rückwärts-Steigfläche I (112).
Am Ende des Axialhubs von Klauenscheibe II (22) zur Steigscheibe II (21) haben sich die Kupplungsklauen II (45) in denselben axialen Bereich wie die Kupplungsklauen III (46) verschoben, die Kupplungsklauen I (44) sind axial neben den Kupplungsklauen III (46) angekommen. Da jetzt die Kupplungsklauen II (44) nicht mehr im Eingriff mit den Kupplungsklauen III (46) sind, setzt eine Relativdrehung von Servomechanismus I (1) zu den Kupplungsklauen III (46) ein. Die Kupplungsklauen II (45) können sich relativ zu den Kupplungsklauen III (46) in Umfangsrichtung über einen begrenzten Winkel verdrehen, bis sie nach Aufbrauchen des kleinen Verdrehspieles zum Eingriff kommen. Damit ist der Umschaltvorgang abgeschlossen.
Das Zusammenwirken der Servomechanismen ist gut in 2 ersichtlich.
Bei der relativen Verdrehung von Klauenscheibe I (12) gegenüber Steigscheibe I (11) aus der Ausgangsposition heraus entsteht eine axiale Aufspreizbewegung von Klauenscheibe I (12) gegenüber der Steigscheibe I (11). Am Servomechanismus II (2) sind entgegengesetzte Verhältnisse anzutreffen. Dort wird Klauenscheibe II (22) axial auf Steigscheibe II (21) zu bewegt, und es erfolgt über den Kontakt an Vorwärts-Steigfläche II (211) bzw. Rückwärts-Steigfläche II (212) eine Relativverdrehung von Steigscheibe II (21) gegenüber Klauenscheibe II (22), wenn das nicht behindert ist. Wenn in der betrachteten Stellung von Schaltteil (3) relativ sowohl zu Servomechanismus I (1) als auch zu Servomechanismus II (2) die Verdrehung von Steigscheibe I (11) gegenüber dem Schaltvorsprung I (31) zwar behindert, die Verdrehung von Steigscheibe II (21) gegenüber dem Schaltvorsprung II (33) aber erlaubt ist, dann ist das gegeben. Deshalb ist das Aufspreizen von Servomechanismus I (1) mit dem Einkoppeln von Kupplungsklauen I (44) an Kupplungsklauen III (46) auf der einen Seite mit einem Zusammenfahren des Servomechanismus II (2) auf der anderen Seite mit dem Auskoppeln von Kupplungsklauen II (45) an Kupplungsklauen III (46) verbunden. Damit nicht gleichzeitig Servomechanismus I (1) und Servomechanismus II (2) aktiviert werden, muß zwischen der Stellung von Schaltteil (3) mit dem Eingriff von Schaltvorsprung I (31) an Schaltklaue I (32) und der Stellung mit dem Eingriff von Schaltvorsprung II (33) an Schaltklaue II (34) eine Stellung von Schaltteil (3) existieren, bei der weder Servomechanismus I (1) noch Servomechanismus II (2) aktiviert ist. Dabei handelt es sich allerdings nicht um eine Leerlaufstellung an einer Kupplung im Momentenpfad, die zu vermeiden ist, sondern um eine Zwischenstellung eines als „Schaltgestänge” aufzufassenden Schaltteiles (3), in der keine servounterstützte Umschaltung stattfindet.
Eine weitere Ausführungsform des Umschaltmechanismus ist in den 3 und 4 zu sehen. Hier wird nur zum Momentenpfad mit dem kleineren Übersetzungsverhältnis mittels eines Servomechanismus umgeschaltet.
Der Momentenpfad mit dem kleinen Übersetzungsverhältnis verläuft vom Kupplungsrad (42), über Kupplungsstern I (80) hin zum Hohlrad (6). Dabei stellen die Kupplungsklauen V (88) am Kupplungsstern I (80) eine Drehkopplung von Kupplungsrad (42) und Hohlrad (6) her.
Der Momentenpfad mit dem größeren Übersetzungsverhältnis verläuft von Kupplungsrad (42) über Klauenscheibe III (81) hin zum Planetenradträger (53), wobei die Kupplungsklauen VI (89) an Klauenscheibe III (81) eine Drehkopplung von Kupplungsrad (42) und Planetenradträger (53) herstellen.
Das Schaltteil (3) wirkt in vergleichbarer Weise wie im Servomechanismus I (1), ausgehend von einem Zustand, in dem das Kupplungsrad (42) und der Planetenradträger (53) gekoppelt sind. Die Schaltvorsprünge III (37) am Schaltteil (3) greifen in die Schaltklauen III (35) an der Steigscheibe III (51) ein und bringen die vor dem mit der Drehgeschwindigkeit des Hohlrades (6) rotierenden Steigscheibe III (51) auf die Drehgeschwindigkeit des Kupplungsrades (42). Die Vorwärts-Steigflächen III (511) gleiten aufeinander auf, wodurch das Hubelement III (52) eine schraubenförmige Bewegung im Verhältnis zur Steigscheibe III (51) ausführt. Mit dieser Bewegung nimmt das Hubelement III (52) die Kupplungsklauen VI (89) und die Kupplungsklauen V (88) in axialer Richtung mit, verbunden mit einem Eintauchen der Kupplungsklauen V (88) in die Zwischenräume zwischen den Klauen am Hohlrad (6). Damit ist verbunden, dass die Kupplungsklauen VI (89) von den Klauen des Planetenradträgers (53) ausgekoppelt werden.
In der entgegengesetzten Schaltrichtung wird das Schaltteil (3) nach links bewegt. Der Schaltvorsprung III (37) am Schaltteil (3) wird zunächst von Schaltklaue II (35) ausgekoppelt, bevor die Planfläche I (36) auf die Planfläche II (515) stößt und die nicht im Drehmomentenfluß liegende Klauenscheibe III (81) in Richtung auf die Klauen am Planetenradträger (53) zu bewegt, bis die Kupplungsklauen VI (89) eingreifen können. Jetzt liegt ein Doppeleingriff von Kupplungsklauen VI (89) am Planetenradträger (53) und von Kupplungsklauen V (88) am Hohlrad (6) vor. Ein Drehmoment wird ab diesem Zeitpunkt nur noch von Kupplungsklauen VI (89) auf das Planetenrad übertragen. Da jetzt das Hohlrad (6) schneller als die Kupplungsklauen V (88) rotiert, bewegen sich die Klauen am Hohlrad (6) auf die Schrägen (516) zu und drücken die Kupplungsklauen V (88) nach links. Dadurch kommen die Kupplungsklauen V (88) außer Eingriff am Hohlrad (6).
Im Folgenden werden am Beispiel von Servomechanismus I (1) einige Funktionsmerkmale des Servomechanismus erläutert, die auch auf die anderen gezeigten Axialservos zutreffend sind.
Die relative Verdrehung von Steigscheibe I (11) gegenüber der Klauenscheibe I (12) ist bis zum Drehanschlag I (14) möglich, wobei ein axialer Hub zwischen Steigscheibe I (11) und Klauenscheibe I (12) entsteht, der zum Auskoppeln der Kupplungsklauen II (45) von den Kupplungsklauen III (46) ausreichend ist. Bis zu diesen Anschlägen ist aber ausgeschlossen, dass die Vorwärts-Steigfläche I (111) bzw. Rückwärts-Steigfläche I (112) so weit aufgleiten, dass sie die Plateaufläche I (113) erreichen. Würde nämlich diese Plateaufläche I (113) erreicht, wäre anschließend unmöglich, den Servo wieder in die Ausgangsposition zusammenzudrücken. Es ist also immer abgesichert, dass durch eine axiale Kraft die Steigscheibe I (11) und die Klauenscheibe I (12) wieder aufeinander zu bewegt werden können, um den Ausgangszustand des Servos zu erreichen.
Da nach Abschluß des Umschaltvorganges das Schaltteil (3) weiterhin in Eingriff mit der Schaltklaue I (32) ist, wird die Klauenscheibe I (12) weiterhin in der zur Steigscheibe I (11) aufgespreizten Position gehalten, wodurch sich die Klauenscheibe I (12) nicht ohne weiteres von der eingenommenen Position entfernen kann. Der Servomechanismus sichert auf diese Weise die Position der verschobenen Klauenkupplungselemente und verhindert ein schleichendes axiales Abdriften von Klauenscheibe I (12). Es sind damit keine weiteren Maßnahmen zur Sicherung der Position dieser Klauenkupplungselemente erforderlich, wie etwa durch Federkräfte, unter deren Einfluß eine Relativdrehung von Getriebekomponenten immer mit Reibungsverlusten verbunden ist.
Die Vorwärts-Steigfläche I (111) und Rückwärts-Steigfläche I (112) in Servomechanismus I (1) sowie die Vorwärts-Steigfläche II (211) und Rückwärts-Steigfläche II (212) in Servomechanismus II (2) sind in Umfangsrichtung symmetrisch ausgebildet, damit der Servomechanismus auch bei einer nach rückwärts gerichteten Drehbewegung der Getriebekomponenten wirksam wird. Das ermöglicht, eine Umschaltoperation auch dann noch abzuschließen, wenn sich die Drehrichtung umkehrt, z. B. beim Rückwärtsrollen bei einer Berg-auf-Fahrt, die infolge eines zu groß gewählten Übersetzungsverhältnisses nicht fortgesetzt werden konnte.
Weil sich die Steigscheibe I (11) und die Klauenscheibe I (12) durch axiale Druckkräfte wieder in die Ausgangsposition bringen lassen, müssen sie nicht voll umlauffähig zueinander sein. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass wesentliche Teile von Servomechanismus I (1) und Servomechanismus II (2) auch so ausgebildet sein können, dass sie nur einen begrenzten Bauraum-Bereich bzw. begrenzte Bereiche am Umfang einnehmen. Damit können Bauräume erschlossen werden, die bei einem voll umlauffähigen Servomechanismus nicht genutzt werden könnten.
Wie schon erwähnt, ist mit dem beschriebenen Servomechanismus I (1) auch möglich, nicht nur axial verschiebliche Klauen, sondern auch radial verschwenkbare Klauen und Klinken zu steuern. Das ist z. B. mit einer axial beweglichen Steuerhülse möglich, die axial über die Klinken geschoben wird, um sie außer Eingriff zu bringen. In der beschriebenen Weise läßt sich das Verdrehspiel beim Umkoppelvorgang auf einen immer wieder reproduzierbaren Wert einstellen, gemessen ab dem Zeitpunkt der Einleitung der Aktivierung des Servomechanismus, d. h. dem Beginn des Axialhubs. Das kann erwünscht sein, wenn z. B. die Teilung an der einzukoppelnden Klinkenverzahnung aus anderen Gründen zu groß gewählt werden mußte und negativ nach einem Auskoppeln der unter Last stehenden auszukoppelnden Klinken in Erscheinung tritt.
Die beschriebene Lösung kann auch auf andere Getriebeelemente angewandt werden, die eine Relativdrehung aufweisen, z. B. auf Sonnenräder, die an der Nabenachse angeordnet sind und gegenüber dieser drehen oder drehfest zu machen sind.
Auch für Sonnenräder, die an einer gegenüber der Nabenachse drehbaren Hülse angeordnet sind und gegenüber dieser zwischen dem Zustand mit einer Relativdrehung und einem drehfesten Zustand gesteuert werden müssen, ist das Prinzip nutzbar.
Da nur wenige Komponenten des Momentenpfades bei der Schaltoperation aktiv durch das „Schaltgestänge” verschoben werden, wird relativ wenig Bauraum benötigt. Auch ist es unproblematisch, auf dem Schaltgestänge wahlfrei mehrere Abschnitte zum Aktivieren und zum Ausschalten des Servos aufzureihen. Es können mehrere Schaltvorsprünge (31) am Schaltteil (3) angeordnet werden. Günstig ist, dass das Schaltgestänge nur während der Umschaltoperation eine Kraft auf die Steigscheibe ausüben muß, sonst unterliegt das Schaltgestänge nur geringen Kräften und ist leicht verschiebbar.
Bei doppeltem, gegenläufigem Servomechanismus I (1) und Servomechanismus II (2) ist die Richtung Umkoppelbewegung der Komponenten des Drehmomentenpfades vollkommen unabhängig von der Schaltbewegung des Schaltgestänges festlegbar. Damit ergeben sich zusätzliche Spielräume, auch wenn dieser Mechanismus in einer komplexeren Getriebenabe einzusetzen wäre.
Gegenüber Lösungen, bei denen Klinkenfreiläufe beim Zuschalten eines weiteren Klinkenfreilaufes im Momentenpfad mit dem höheren Übersetzungsverhältnis nicht aktiv ausgeschaltet, sondern dann überlaufen werden, zeichnet sich die vorgeschlagene Lösung dadurch aus, dass die Klauenkupplungen wirklich ausgekoppelt werden. Damit müssen keine Klinken überlaufen werden, was mit Reibungsverlusten verbunden wäre. Auch bestehen nicht die bekannten Probleme von ungesteuerten Klinken im Fall einer Rückwärtsdrehung infolge des Rückwärtsschiebens des Fahrrades oder bei der Betätigung der Rücktrittbremse, die nur mit zusätzlichem Steuerungsaufwand beseitigt werden können.
Die 5 und 6 zeigen weitere Merkmale des Schaltgestänges zur Steuerung der Hohlradklinken (73).
Die Planetenradträgerklinken (74) sind notwendig, um die Drehbewegung des Planetenradträgers (53) auf die Nabenhülse (72) zu übertragen, z. B. im Gang mit dem kleinsten der 3 Übersetzungsverhältnisse. Dann verläuft der Drehmomentenpfad vom Kupplungsrad (42) über das Hohlrad (6), durch das Planetengetriebe auf den Planetenradträger (53) und die Planetenradträgerklinken (74). Die Hohlradklinken (73) müssen ausgeschaltet werden. Für diese Umschaltoperation wird die Schalthülse (93) eingesetzt, die zu diesem Zweck gemeinsam mit den Schaltstangen I (91) axial verschoben wird.
Die Schaltstangen I (91) sind verschieblich, aber nicht verdrehbar auf dem Kupplungsrad (42) angeordnet. Bei einer Bewegung von Schaltstangen I (91) nach links liegen der Ring (98), die Verlängerung (97), die Druckstange (95) sowie die Schalthülse (93) im Kräftefluß, so dass auch die Schalthülse (93) gegen die Kraft der Druckfeder (99) nach links bewegt wird. Da die Schalthülse (93) mit ihrer Druckstange (95) in die Bohrung (96) eingreift, rotiert die Schalthülse (93) mit der Drehzahl des Planetenradträgers (53). Die Hohlradklinken (73) drehen sich aber gemeinsam mit dem Hohlrad (6) schneller als die Schalthülse (93), so dass sie in die Zwischenräume der Vorsprünge (94) an der Schalthülse (93) eintauchen und bei einer weiteren Drehung der Schalthülse (93) aus ihrem Eingriff an der Verzahnung an der Nabenhülse (72) gebracht werden. Die Hohlradklinken (73) weisen eine zusätzliche Klinkensteuerschräge (82) auf. Die Vorsprünge (94) gleiten auf die Klinkensteuerschräge (82) auf und verschwenken die Hohlradklinken (73) nach radial innen und bringen diese außer Eingriff.
Bezugszeichenliste

1: Servomechanismus I
11: Steigscheibe I
111: Vorwärts-Steigfläche I
112: Rückwärts-Steigfläche I
113: Plateaufläche I
12: Klauenscheibe I
13: Hubelement I
14: Drehanschlag I
2: Servomechanismus II
21: Steigscheibe II
211: Vorwärts-Steigfläche II
212: Rückwärts-Steigfläche II
22: Klauenscheibe II
23: Hubelement II
24: Drehanschlag II
3: Schaltteil
31: Schaltvorsprung I
32: Schaltklaue I
33: Schaltvorsprung II
34: Schaltklaue II
35: Schaltklaue III
36: Planfläche I
37: Schaltvorsprung III
41: Nabenachse
42: Kupplungsrad
43: Antreiber
44: Kupplungsklauen I
45: Kupplungsklauen II
46: Kupplungsklauen III
49: Kupplungsklauen IV
5: Servomechanismus III
51: Steigscheibe III
511: Vorwärts-Steigfläche III
512: Rückwärts-Steigfläche III
513: Mitnahmevorsprung
514: Mitnahmenut
515: Planfläche II
516: Schräge
52: Hubelement III
53: Planetenradträger
6: Hohlrad
61: Mitnahmeprofil I
62: Mitnahmeprofil II
70: Planetenrad
71: Sonnenrad
72: Nabenhülse
73: Hohlradklinken
74: Planetenradträgerklinken
75: Hohlradverzahnung
76: Verzahnung I
77: Verzahnung II
80: Kupplungsstern I
81: Klauenscheibe III
82: Klinkensteuerschräge
86: Mitnahmeprofil III
87: Mitnahmeprofil IV
88: Kupplungsklauen V
89: Kupplungsklauen VI
91: Schaltstangen I
92: Schaltgestänge II
93: Schalthülse
94: Vorsprünge
95: Druckstange
96: Bohrung
97: Verlängerung
98: Ring
99: Druckfeder

Claims

Verfahren zum Umschalten zwischen Drehmomentenpfaden mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen in einem Getriebe, insbesondere in einem Planetengetriebe in Getriebenaben für Fahrräder, zum Hindurchleiten eines Drehmomentes zwischen einem Antreiber (43) und einer Nabenhülse (72) auf verschiedenen Drehmomentenpfaden mit Einrichtungen zur Auswahl eines der Drehmomentenpfade durch Aus- und Einkoppeln von Eingriffselementen an den Komponenten in den Drehmomentenpfaden der Getriebenabe zwischen dem Antreiber (43) und der Nabenhülse (72), sowie in den Momentenpfaden zur Nabenachse (41), wobei ein wahlweiser Wechsel von einer Drehkopplung zwischen einer umzukoppelnden Komponente und einer auszukoppelnden Komponente hin zu einer Drehkopplung zwischen der umzukoppelnden Komponete und einer einzukoppelnden Getriebekomponente vorgenommen wird, wobei die auszukoppelnde Komponente und die umzukoppelnde Komponente zum auszukoppelnden Momentenpfad gehören und sich vor dem Umschalten mit ihren Eingriffselementen in Drehmitnahme befinden und ein Drehmoment zwischen diesen Komponenten übertragen wird und die einzukoppelnde Komponente eine Relativdrehgeschwindigkeit gegenüber der umzukoppelnden Komponente aufweist, wobei die einzukoppelnde Komponente und die umzukoppelnde Komponente zum einzukoppelnden Momentenpfad gehören und sich nach dem Umschalten mit ihren Eingriffselementen in Drehmitnahme befinden und ein Drehmoment zwischen diesen Komponenten übertragen wird und die auszukoppelnde Komponente eine Relativdrehgeschwindigkeit gegenüber der umzukoppelnden Komponente aufweist; mit der Nutzung eines Servomechanismus (1, 2, 5), der die Relativgeschwindigkeit von Komponenten des Getriebes und der Nabenachse (41) relativ zueinander nutzt, um einen Axialhub zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialhub nur dann erfolgt, wenn sich die Eingriffselemente im einzukoppelnden Momentenpfad in einer relativen Winkelposition zueinander befinden, in der sich diese Eingriffselemente axial aufeinander zu bewegen können.
Mechanismus zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Servomechanismus (1, 2, 5) eine Steigscheibe (11, 21, 51) und ein Hubelement (13, 23, 52) aufweist und die Steigscheibe (11, 21, 51) und das Hubelement (13, 23, 52) Steigflächen (111, 112, 211, 212, 511, 512) aufweisen, die bei der relativen Drehbewegung in Umfangsrichtung zueinander aufgleiten und die Steigscheibe (11, 21, 51) und die Hubscheibe sich relativ zueinander axial entfernen, wobei dieser Servomechanismus die Relativgeschwindigkeit der einzukoppelnden Komponente gegenüber der umzukoppelnden Komponente nutzt, um den Axialhub zu erzeugen und dass vor dem Umschalten die Steigscheibe (11, 21, 51) und das Hubelement (13, 23, 52) gemeinsam rotieren und zur Einleitung des Umschaltvorganges die Steigscheibe (11, 21, 51) durch ein Schaltteil (3) in eine Relativdrehung zur Hubscheibe versetzt wird und wobei der Axialhub dazu genutzt wird, um die Eingriffselemente im einzukoppelnden Momentenpfad in Achsrichtung relativ aufeinander zu bewegen.
Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaltvorsprung (31, 33, 37) am Schaltteil (3) in eine Schaltklaue (32, 34, 35) an der Steigscheibe (11, 21, 51) zur Einleitung der Axialbewegung eingreift und die Steigscheibe (11, 21, 51) drehfest mit dem Schaltteil verbindet.
Mechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubelement (13, 23, 52) drehfest mit der einzukoppelnden Komponente, und dass das Schaltteil (3) drehfest mit der umzukoppelnden Komponente verbunden sind und die Steigscheibe (11, 21, 51) während des Umschaltvorganges drehfest mit der umzukoppelnden schaltenden Komponente verbunden wird.
Mechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubelement (13, 23, 52) drehfest mit der umzukoppelnden Komponente und das Schaltteil (3) drehfest mit der einzukoppelnden Komponente verbunden sind und die Steigscheibe (11, 21, 51) während des Umschaltvorganges drehfest mit der einzukoppelnden Komponente verbunden wird.
Mechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltteil (3) an den Schaltklauen (32, 34, 35) eine Drehkopplung mit der Steigscheibe (11, 21, 51) in einer solchen Phasenbeziehung vornimmt, in der im einzukoppelnden Momentenpfad die Eingriffselemente und die Lücken zwischen Eingriffselementen in axialer Richtung einander gegenüberstehen.
Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffselemente im auszukoppelnden Momentenpfad infolge des Axialhubs bis zum Abschluß des Umschaltvorganges außer Eingriff gebracht werden.
Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffselemente im einzukoppelnden Momentenpfad bis zum Abschluß der Bewegung durch den Axialhub ein Drehspiel zueinander aufweisen.
Mechanismus nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Eingriffselemente im einzukoppelnden Momentenpfad bis zum Ende des Axialhubs infolge der Relativdrehung der einzukoppelnden Komponente zur umzuschaltenden Komponente in Umfangsrichtung aufeinander zu bewegen und das vorhandene Drehspiel reduzieren.
Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffselemente Klauen (44, 45, 46, 49, 88, 89) sind.
Mechanismus nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klauenscheibe (12, 22, 81) axial verschieblich, aber unverdrehbar zu einer Komponente des Getriebes ist und Klauen (44, 89) aufweist, über die im auszukoppelnden Momentenpfad ein Drehmoment übertragen wird.
Mechanismus nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenscheibe (12, 22) mit dem Hubelement (13, 23) gemeinsam ein Teil bildet.
Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steigflächen (111, 112, 211, 212, 511, 512) an der Steigscheibe (11, 21, 51) für die Vorwärts- und Rückwärts-Drehrichtung in Drehrichtung symmetrisch angeordnet sind.
Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der einzukoppelnde Momentenpfad ein kleineres Übersetzungsverhältnis aufweist als der auszukoppelnde Momentenpfad.
Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der einzukoppelnde Momentenpfad ein größeres Übersetzungsverhältnis aufweist als der auszukoppelnde Momentenpfad.
Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl ein Servomechanismus (2) zum Umschalten in den Momentenpfad mit dem größeren als auch ein Servomechanismus (1) zum Umschalten in den Momentenpfad mit dem kleineren Übersetzungsverhältnis vorgesehen sind.
Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein axial verschieblicher Kupplungsstern I (80) an der Übertragung eines Drehmomentes im auszukoppelnden Momentenpfad beteiligt ist, während eine Klauenscheibe III (81) in den einzukoppelnden Momentenpfad eingekoppelt wird, wobei der einzukoppelnde Momentenpfad ein größeres Übersetzungsverhältnis als der auszukoppelnde Momentenpfad aufweist.
Mechanismus nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsklauen V (88) des Kupplungssternes I (80) an ihren nicht an der Momentenübertragung in Antriebsdrehrichtung beteiligten Flanken Abweisschrägen (516) aufweisen, so dass die an diesen Flanken angreifenden Klauen eine in Axialrichtung wirkende Kraft erzeugen und auf den Kupplungsstern I (80) übertragen.
Mechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass entweder der Schaltvorsprung III (37) am Schaltteil (3) oder die Schaltklaue III (35) oder beide an der beim Axialhub nicht beteiligten Flanke eine Abweisschräge aufweisen, so dass in entgegengesetzter Relativ-Drehrichtung der Schaltvorsprung III (37) und die Schaltklaue III (35) außer Eingriff gebracht werden und der Servomechanismus III (5) nicht aktiviert wird.
Mechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe mit mindestens zwei Drehmomentenpfaden mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen einen Planetenradträger (53), Planetenräder (70), mindestens ein mit der Nabenachse drehfest verbundenes Sonnenrad (71) sowie ein Hohlrad (6) enthält.
Mechanismus nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradträger (53) die auszukoppelnde Getriebekomponente, das Hohlrad (6) die einzukoppelnde Getriebekomponente sowie ein Kupplungsrad (42) die umzukoppelnde Getriebekomponente ist.
Mechanismus nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (6) die auszukoppelnde Getriebekomponente, der Planetenradträger (53) die einzukoppelnde Getriebekomponente sowie ein Kupplungsrad (42) die umzukoppelnde Getriebekomponente ist.
Mechanismus nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steigscheibe (11, 51) zum Hohlrad (6) verdrehbar, aber entgegen der Richtung des Axialhubes nicht verschieblich angeordnet ist und dass ein Hubelement (12, 52) zum Hohlrad (6) verschieblich, aber nicht verdrehbar angeordnet ist.
Mechanismus nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steigscheibe (21) zum Planetenradträger (53) verdrehbar, aber entgegen der Richtung des Axialhubes nicht verschieblich angeordnet ist und dass ein Hubelement (23) zum Planetenradträger (53) verschieblich, aber nicht verdrehbar angeordnet ist.
Mechanismus nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungsstern I (80) ein Drehmoment im Momentenpfad zwischen dem Antreiber (43) und einem Hohlrad (6) überträgt.
Mechanismus nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Klauenscheibe (81) ein Drehmoment im Momentenpfad zwischen dem Antreiber (43) und dem Planetenradträger (53) überträgt.
Mechanismus nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rücktritt-Bremseinrichtung durch eine Drehbewegung entlang des Getriebepfades mit dem größeren Übersetzungsverhältnis eingesteuert wird und dass im Fall eines anderen eingeschalteten Getriebepfades für die Vorwärts-Drehbewegung eine Umsteuerung durch Abweisschrägen zwischen der Getriebekomponente im Getriebepfad mit dem kleineren Übersetzungsverhältnis hin zum Getriebepfad mit dem größeren Übersetzungsverhältnis erfolgt.