WO2015158710A1 - Schaltvorrichtung und schaltklinke für eine schaltvorrichtung - Google Patents

Schaltvorrichtung und schaltklinke für eine schaltvorrichtung Download PDF

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WO2015158710A1
WO2015158710A1 PCT/EP2015/058066 EP2015058066W WO2015158710A1 WO 2015158710 A1 WO2015158710 A1 WO 2015158710A1 EP 2015058066 W EP2015058066 W EP 2015058066W WO 2015158710 A1 WO2015158710 A1 WO 2015158710A1
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WO
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pawl
switching
section
engagement
rotation
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Application number
PCT/EP2015/058066
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Schmitz
Original Assignee
Pinion Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pinion Gmbh filed Critical Pinion Gmbh
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Priority to US15/293,196 priority Critical patent/US10526044B2/en

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62M—RIDER PROPULSION OF WHEELED VEHICLES OR SLEDGES; POWERED PROPULSION OF SLEDGES OR SINGLE-TRACK CYCLES; TRANSMISSIONS SPECIALLY ADAPTED FOR SUCH VEHICLES
    • B62M11/00—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels
    • B62M11/04—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio
    • B62M11/06—Transmissions characterised by the use of interengaging toothed wheels or frictionally-engaging wheels of changeable ratio with spur gear wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62K—CYCLES; CYCLE FRAMES; CYCLE STEERING DEVICES; RIDER-OPERATED TERMINAL CONTROLS SPECIALLY ADAPTED FOR CYCLES; CYCLE AXLE SUSPENSIONS; CYCLE SIDE-CARS, FORECARS, OR THE LIKE
    • B62K19/00—Cycle frames
    • B62K19/30—Frame parts shaped to receive other cycle parts or accessories
    • B62K19/34—Bottom brackets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/24—Freewheels or freewheel clutches specially adapted for cycles
    • F16D41/26—Freewheels or freewheel clutches specially adapted for cycles with provision for altering the action
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/24—Freewheels or freewheel clutches specially adapted for cycles
    • F16D41/30—Freewheels or freewheel clutches specially adapted for cycles with hinged pawl co-operating with teeth, cogs, or the like

Definitions

  • the invention relates to a switching device for a transmission unit, in particular for a powered by muscle power vehicle, with a shaft for supporting a plurality of idler gears, a plurality of pawls, which are associated with the idler gears and are movably mounted on the shaft to the Idler wheels in at least one direction of rotation with the shaft to connect rotationally fixed, and with a camshaft which is associated with the pawls and is adapted to set different gear ratios of the gear unit.
  • the present invention further relates to a pawl for a switching device of a transmission unit, in particular for a transmission unit of a muscle-powered vehicle, with a bearing portion which is adapted to store the pawl on a shaft movable, a first engagement portion, the Bearing portion is arranged opposite and is adapted to engage in an internal toothing of a shaft mounted on the idler gear to form a rotationally fixed connection in a first rotational direction between the shaft and the idler gear and with an actuating portion which is spaced from the bearing portion and formed thereto is to transmit a force to the pawl to move the pawl.
  • the present invention finally relates to a transmission unit with a switching device and with a pawl for the switching device.
  • Such switching devices and such pawls for switching devices of gear units are used to drive power, in particular muscle power, over or under, thereby facilitating the driving of vehicles.
  • such a transmission unit for a powered by muscle vehicle with an input shaft, an output shaft and a countershaft wherein on the countershaft a plurality of idler gears is mounted, which with gears of the input shaft or form the output shaft pairs of wheels of two partial transmissions and wherein the idler gears are rotatably connected by means of switchable freewheels with the countershaft in order to realize different gear ratios of the transmission unit.
  • the switchable freewheels are actuated by means of two separate camshafts, wherein the switchable freewheels are designed as pawls, which engage in an internal toothing of the idler gears in order to connect the idler gears correspondingly rotatably connected to the countershaft.
  • the pawls are pivotally mounted at respective opposite axial ends and actuated by a central projection through the camshaft to swing out the pawls accordingly and engage with the internal toothing.
  • the disadvantage here is that the pawls in the axial direction have a large design and thereby the transmission unit has a large overall design in the axial direction.
  • an overrunning clutch for a multi-speed gear hub for bicycles in which a chainring is connectable by means of the freewheel with a planetary gear of the gear hub and wherein the freewheel has a plurality of compact in the axial direction pawls to realize the non-rotatable connection.
  • the disadvantage here is that the thus designed freewheel pawls can only transmit a small load and can not be switched under load, so that such freewheel pawls are not usable for spur gear. It is therefore an object of the present invention to provide an improved switching device for a transmission unit in particular for a powered by muscle power vehicle and a pawl for a corresponding gear unit, which has a compact design and with the same time large loads are transferable.
  • pawls are each associated with an actuating element which is mounted relative to the camshaft and movable relative to the respective pawl to actuate the pawl for adjusting the gear ratios.
  • a second engagement portion is formed, which is spaced from the first engagement portion and is adapted to engage in the internal teeth of the idler gear.
  • the pawls are mounted on the shaft to rotatably connect the idler gears with the shaft, the pawls carry according to the driving force, which is transmitted via the idler gears on the shaft or vice versa. Due to the large driving force acting on the pawls, the pawls are moved radially inward, so that a correspondingly large frictional force between the pawls and the camshaft must be overcome in order to move the camshaft for a gear change relative to the pawls.
  • the pawl can according to two different teeth of the internal toothing of the shaft engaged idler gear, so that the force exerted by the internal teeth on the pawl force can be distributed more evenly. Due to this special shape, the pawls are generally more stable, so that either a greater force from the pawls on the idler gears are transferable or can be transferred with less material expenditure, the same force with the same reliability.
  • the actuating elements are rotatably mounted.
  • the actuating element are mounted on the camshaft.
  • actuating elements are each mounted on the pawls.
  • the pawls can be actuated particularly precisely, which in particular a synchronization of several partial transmissions and load changes between the partial transmissions is precisely possible.
  • the actuating elements each have a rolling body with a peripheral surface, which roll on the camshaft or on the pawl.
  • the actuating elements have at least one bearing portion on which they are rotatably mounted, wherein a radius of the bearing portion is smaller than a radius of the peripheral surface.
  • the frictional force on the at least one bearing section can be reduced, since the peripheral surface has a better lever ratio relative to the bearing section.
  • the actuating element is preferably designed as a roller element and the bearing portions as a bearing pin.
  • the roller element and the bearing journal are preferably formed in two parts, ie from separate components.
  • the actuating elements and the camshaft are adapted to each move an actuating portion of the pawl in a radial direction to the outside.
  • the pawls can be operated with little technical effort and the shaft to be connected in rotation with the loose wheels in one direction of rotation accordingly.
  • each of the pawls is associated with a spring element which is adapted to move the pawls in a radial direction inwardly.
  • the pawls each have at least one engagement portion which is adapted to rotatably connect the shaft in the one direction of rotation with the respective idler gear.
  • the pawls each have a plurality of engagement portions which are formed such that they can be brought into engagement with a respective tooth of the internal toothing of the respective idler gear simultaneously.
  • the pawls each have a plurality of engagement portions, between which a gap is formed, so that a tooth of an internal toothing of the respective idler gear can engage in the gap.
  • the pawls each have three or more engagement portions which are formed such that they can be brought into engagement with the internal teeth of the respective idler gear simultaneously. Thereby, the mechanical force acting on the pawl, be even more evenly distributed.
  • the pawls each have a bearing surface, wherein the bearing surfaces are each mounted on a bearing portion of the shaft about an axis of rotation around.
  • the spring elements are each mounted at a point of application to the respective pawl, wherein the engagement point is formed in each case in a circumferential direction of the shaft between the first axis of rotation and the actuating portion.
  • the engaging portions are each inclined such that the respective idler wheel in one direction of rotation exerts a force in a radial direction inwardly on the respective pawl.
  • the respective pawl is automatically pivoted without actuation by the respective actuating element by the force exerted by the internal toothing force inwardly and brought out of engagement of the internal toothing, so that a downshift without load interruption is possible.
  • the bearing portion is inclined so that in one direction of rotation a force in a radial direction inwardly on the bearing surface of the pawl is exercised.
  • the force exerted in the radial direction on the engagement portions force can be counteracted, so that the pawl remains swung.
  • the loose wheels are generally slidably mounted on the shaft, wherein the tooth heads of the internal toothing form the sliding bearing.
  • the gap between the engagement portions is designed to receive a tooth head of the internal teeth, so that a sliding surface of the sliding bearing of the respective idler gear is received in the gap.
  • the pawls each have at least one sliding portion which is adapted to move the engaging portion in a second rotational direction against the first rotational direction radially inwardly and to rotate the pawl about a second axis of rotation.
  • the spring element is designed in an actuated state, the pawl to pivot about a second axis of rotation to the outside.
  • the engagement portions are pivoted radially outward.
  • the pawl can be reliably switched from the freewheel state to an engaged state.
  • the pawl can be operated with little technical effort and rotated about the engagement portion in a freewheeling state. It is further preferred if the camshaft has circumferential grooves in which the actuating elements are guided in the axial direction.
  • the actuators can be mounted with little technical effort in the axial direction of the camshaft, so that a simple assembly of the actuators is possible.
  • a gap is formed between the engagement portions, so that a tooth of the internal toothing can engage in the gap.
  • engagement portions are spaced such that they are engageable with a respective tooth of the internal toothing.
  • the engagement portions are formed on the pawl such that the engagement portions at the same time in each case with a tooth of the internal toothing can be brought into engagement during pivoting of the pawl.
  • the first engagement portion is formed at an end portion of the pawl.
  • the pawl can be manufactured in a particularly compact design.
  • the second engagement portion is formed at a portion between the first engagement portion and the bearing portion.
  • the engagement portions engage in the internal toothing of the gear and transmitted according to the load in the direction of rotation of the idler gear.
  • the engaging portions form surfaces on the pawl, each having different inclinations.
  • one of the engagement portions for load transfer of the idler gear can be used and the other engagement portion to initiate a movement of the pawl, so that the pawl can be pivoted under greater load.
  • the pawl is rotatably mounted on the shaft about an axis of rotation.
  • the engagement portions form surfaces on the pawl, each having relative to a connection plane between the respective engagement portion and the rotation axis different inclination angles.
  • the connection plane is a virtual connection between a center of the respective engagement section or a contact point of the respective engagement section with an internal toothing of the respective idler gear.
  • the engagement portions are formed bent, in which case the respective contact point with the internal toothing has a corresponding inclination angle.
  • first engagement portion has a smaller inclination angle than the second engagement portion.
  • the engagement portions have an inclination angle which is smaller than 90 °.
  • a force can be exerted on the engaging portions in a radially inward direction so that the pawl can be more easily swung in under load.
  • the pawl has at least one sliding portion which is formed on a rear portion of at least one of the engagement portions, wherein the sliding portion is formed such that the pawl through the internal teeth of the respective idler gear in a second rotational direction of the shaft is moved inward in a radial direction against the first direction of rotation.
  • the at least one sliding portion relative to a connection plane between the respective engagement portion and the rotation axis has an inclination angle greater than 60 °.
  • the pawl is so biased radially outward and the at least one sliding portion is inclined so that the pawl pivots inwardly from a force exerted by the idler gear predefined torque.
  • a torque threshold is set, which must be overcome by the idler gear to exert the freewheeling function.
  • Fig. 1 is a side view of a bicycle frame with a gear unit
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of a switching device in the axial
  • Fig. 3a, b is a schematic sectional view in the axial direction of the switching device of Figure 2 in different switching positions.
  • Fig. 5 is a schematic representation of an alternative embodiment of
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the switching device from FIG. 5 in a different switching position
  • Fig. 7 is an exploded view of the switching device of Fig. 5;
  • FIG. 8 shows a perspective detail view of the switching device from FIG. 5;
  • Fig. 9 is a schematic perspective view of a pawl with two
  • Fig. 10 is a schematic sectional view of a switching device in the axial
  • FIG. 1 1 is a schematic sectional view of the switching device of Figure 10 in the axial direction in another switching position ..;
  • FIG. 12 shows a schematic side view of the pawl of FIG. 9 with differently inclined engagement sections
  • Fig. 13 is a schematic sectional view of the switching device of Fig. 10 in an axial direction of view in a further switching position.
  • a transmission unit is shown schematically and generally designated 10.
  • Fig. 1 shows a side view of a bicycle frame 12 having a transmission housing 14 in which the transmission unit 10 is received.
  • the gear unit 10 is indicated only schematically in this illustration and is formed as a compact unit, which is preferably arranged in a gear cage, not shown here.
  • the gear unit is described herein by way of example for use in two-wheeler, although the use is also possible in other powered by muscle power vehicles. It is understood that the transmission unit 10 can also be used for vehicles in which muscle power is used in combination with an engine for driving the vehicle.
  • the transmission unit 10 has an input shaft and an output shaft.
  • the input shaft is preferably formed as a through shaft and connected at its ends with the cranks 16, 16 'for driving the input shaft or connectable.
  • the output shaft is preferably formed as a hollow shaft and arranged coaxially with the input shaft, wherein the output shaft rotatably connected to a chainring or is connectable, wherein the chainring forms an output member of the transmission unit.
  • the transmission unit 10 further includes a countershaft on which a plurality of idler gears is mounted, which form with gear wheels of the input shaft and / or the output shaft pairs of wheels in the form of a spur gear.
  • a plurality of idler gears of the countershaft with a plurality of gears of the input shaft, a first partial transmission and a plurality of idler gears of the countershaft with a plurality of gears of the output shaft, a second partial transmission of the transmission unit 10 form.
  • the idler gears of the countershaft are rotatably connected by means of switchable freewheels in a direction of rotation of the countershaft with the countershaft, the switchable clutches are actuated by means disposed in the countershaft camshaft to selectively rotatably connect the idler gears of the countershaft with the countershaft and so set different gear ratios of the transmission unit 10.
  • the camshaft is rotatably supported in the countershaft, wherein the camshaft rotates synchronously with the countershaft to maintain switching states of the gear unit and is rotated relative to the camshaft to change the switching state, as explained in more detail below.
  • a switching device for switching loose wheels is shown schematically and generally designated 20.
  • the switching device 20 has a shaft 22, which preferably corresponds to the countershaft of the transmission unit 10.
  • a plurality of idler gears is mounted, of which a idler gear 24 is shown in the axial direction of view of FIG.
  • the idler gear 24 has an external toothing 26, which forms a pair of wheels and correspondingly a gear stage of the gear unit 10 with another gear of the gear unit 10.
  • the idler gear 24 also has an internal toothing 28, in which a pawl 30 of the switching device 20 can engage to connect the idler gear 24 rotatably connected to the shaft 22, as explained in more detail below.
  • a camshaft 32 is rotatably mounted, which actuates the pawls 30 to rotatably connect the respective idler gear 24 with the shaft 22.
  • the camshaft 32 is rotatably mounted coaxially in the shaft 22 and is connected to drive means, not shown here.
  • the camshaft 32 is rotated synchronously with the shaft 22 to maintain a set shift state of the transmission unit 10 and rotated relative to the shaft 22 to change a shift state, as explained in more detail below.
  • the pawl 30 is movably mounted on the shaft 22 to be moved radially outwardly by the camshaft 32 and the idler gear 24 rotatably connected to the shaft 22 in a rotational direction 34 of the shaft 22.
  • the pawl 30 has an operating portion 36 which is formed in a radially inward direction.
  • the pawl 30 further includes engagement portions 38, 40 which are adapted to engage in a swung-out state in the internal teeth 28 and to form a rotationally fixed connection with the idler gear 24 accordingly.
  • the pawl 30 has on a side opposite the engagement portions 38, 40 a bearing surface 42 to support the pawl 30 on the shaft 22 and support.
  • a bearing portion 44 is formed, on which the bearing surface 42 abuts and is mounted such that the pawl 30 is rotatably mounted about a first axis of rotation 46.
  • the camshaft 32 includes a cam member 48 and an actuator 48, respectively, which is rotatably supported on the camshaft 32 and adapted to move the pawl 30 on the operating portion 36 radially outward to the engaging portions 38th , 40 to engage with the internal teeth 28.
  • the actuating element 48 is designed as a roller element 48 and has a round bearing portion 49, on which the actuating element 48 is rotatably mounted.
  • the bearing portion 49 and the actuator 48 are preferably formed separately or in two parts, wherein the bearing portion 49 is formed as a journal.
  • the actuating element 48 has a peripheral surface 50, which is arranged at a portion raised relative to the camshaft 32 and is adapted to move the actuating portion 36 radially outwardly and thereby actuate the pawl 30 accordingly.
  • the cam element or the actuating element 48 is rotatably supported by means of the bearing portion 49 in a groove 51 of the camshaft 32.
  • the bearing portion 49 has a radius that is smaller than a radius of the circumferential surface 50. As a result, the circumferential surface 50 has a larger lever arm than the bearing portion, so that frictional force on the bearing portion 49 can be more easily overcome.
  • the engagement portions 38, 40 are formed or arranged in the radial direction such that the engagement portions 38, 40 can be brought into engagement with a tooth of the internal teeth 28 at the same time.
  • the engagement portions 38, 40 have the same tooth pitch as the internal toothing 28.
  • the actuating element 48 is not disposed on the actuating portion 36 of the pawl 30, so that the pawl 30 is rotated about the axis of rotation 46 radially inwards and the engaging portions 38, 40 are not in engagement with the internal teeth 28.
  • the pawl 30 are further associated with spring elements which move the pawl 30 radially inward, so that the pawl 30 in the state shown here, ie without actuation by the actuator 48, out of engagement of the internal teeth 28 and the idler gear 24 in both directions of rotation relative is rotatable to the shaft 22.
  • the camshaft 32 is rotated relative to the shaft 22 so that the actuator 48 is disposed on the actuating portion 36, as shown in FIG Further explained in detail.
  • the pawl 30 may also have three or more engagement portions 38, 40 in a particular embodiment. As a result, the force on the ratchet 30 can be evenly distributed.
  • Fig. 3a the switching device of Fig. 2 is shown in a different switching position. The same elements are designated by the same reference numerals, in which case only the special features are explained.
  • the movably mounted or rotatably mounted cam member 48 and actuator 48 is disposed on the actuating portion 36, so that the peripheral surface 50, the actuating portion 36 radially outward moves and accordingly the pawl 30 is actuated.
  • the pawl 30 is rotated about the first axis of rotation 46 so that the engaging portions 38, 40 are brought into engagement with the internal teeth 28 and correspondingly the shaft 22 rotatably connected to the idler gear 24.
  • the bearing surface 42 and the engagement portions 38, 40 can be transmitted in this engaged position according to force in the direction of rotation 34 of the shaft 22 to the idler gear 24 and vice versa.
  • the engagement portions 38, 40 are formed inclined relative to a plane between the respective engagement portion 38, 40 and the first rotation axis 46, so that on the engagement portions 38, 40 a normal force and a radial force is applied, in a radial direction is directed inside. As a result, a force is always exerted on the engagement portions 38, 40 in this engaged state, which moves the engagement portions 38, 40 radially inward. Accordingly, the bearing portion 44 is formed inclined, so that a bearing force of the bearing surface 42 on the bearing portion 44 exerts a normal force on the bearing surface 42 and at the same time a radial force that moves the bearing surface 42 radially inward.
  • the bearing portion 44 and the engaging portions 38, 40 are inclined such that, corresponding to the lever ratios relative to the operating portion 36, the radial forces cancel each other accordingly.
  • the pawl 30 is swung out and the engagement sections 38, 40 are in engagement with the internal toothing 28.
  • the pawl 30 Due to the inclination of the engagement portions 38, 40 and the resulting radial force which moves the engagement portions 38, 40 radially inwardly, the pawl 30 is swung out or disengaged from the internal teeth 28, provided that the cam member 48 and the actuator 48, the actuating portion 36 releases. As a result, the transmission unit 10 can also be downshifted under load, without the need for loosening the pawl 30, a load reduction or load interruption must be made.
  • the operating portion 36 is pressed onto the cam member 48 and the actuator 48 with a large radial force. Due to the rotatable mounting or by the movable mounting of the cam member 48 and the actuator 48, the camshaft 32 can be rotated despite the large radial force resulting large frictional force between the actuating portion 36 and the peripheral surface 50 with little effort and switched accordingly under load become. Due to the different radii or diameter of the bearing portion 49 and the peripheral surface 50, the camshaft can be easily rotated despite large radial forces.
  • a freewheeling function of the switching device 20 of Fig. 2 is shown schematically.
  • the same elements are designated by the same reference numerals, in which case only the special features are explained.
  • the pawl 30 has for this purpose two sliding portions 54, 56 which are each associated with one of the engagement portions 38, 40 and are formed correspondingly at a rear portion.
  • the sliding portions 54, 56 are formed such that the internal teeth 28 slide in a swung-out state of the pawl 30 via the sliding portions 54, 56 and a force radially inwardly on the sliding portions 54, 56 exerts, so that the sliding portions 54, 56 radially to be moved inside.
  • the bearing surface 42 is movably mounted on the bearing portion 44 for this freewheeling function, so that the bearing surface 42 is moved overall radially outward.
  • the entire pawl 30 is rotated about the actuating portion 36, which forms a second axis of rotation 58 of the pawl 30 in this freewheeling function.
  • the rotational movement is a lateral movement in the circumferential direction of the shaft 22 superimposed.
  • the pawl 30 performs an alternating rocking motion about the second axis of rotation 58, wherein a portion of the bearing surface 42 pivots into the internal teeth 28 and is pivoted on further rotation of the internal teeth 28 radially inward, so that the two engagement portions 38th , 40 and the two sliding portions 54, 56 are pivoted into the internal toothing.
  • the sliding portions 54, 56 and the bearing surface 42 are spaced apart such that either the bearing surface 42 or the sliding portions 54, 56 can pivot into the respective internal toothing 28.
  • the bearing surface 42 is associated with a further sliding portion 59 which is formed on a rear portion of the bearing surface 42, so that the sliding portion 59 and the bearing surface 42 is pressed in the direction of rotation 34 radially inward and accordingly the engagement portions 38, 40 in the direction of rotation 34th can engage in the internal teeth 28 and accordingly form a rotationally fixed connection between the shaft 22 and the idler gear 24.
  • a fast switching between freewheel and drive with a small free travel is possible.
  • the pawl 30 thus generally forms a freewheel body of a switchable freewheel.
  • Fig. 4 is an exploded view of the switching device 20 is shown.
  • the shaft 22 has a plurality of recesses 60, in each of which a pawl 30 is mounted.
  • the pawls 30 each have in the axial direction of the shaft 22 two journals 62, 64 on which spring elements not shown here are mounted, which move the pawls 30 in a direction radially inward to the pawls 30 out of engagement of the internal teeth 28 move.
  • the camshaft 32 has axial bearings 66 formed in the circumferential direction, between which the cam elements 48 and the actuating elements 48 are arranged and are rotatably mounted in the radial grooves 51.
  • the camshaft 32 is to be produced with the axial bearings 66 with little technical effort by means of a corresponding disc milling cutter.
  • each of the pawls 30 is assigned an actuating element 48, so that correspondingly the idler gear assigned to the respective pawl 30 can be connected in a rotationally fixed manner to the shaft 22. Since the actuators 48 are mounted on the camshaft 32 at different circumferential positions and rotational positions, respectively, selectively one of the idler gears 24 can be rotatably connected to the shaft 22.
  • FIG. 5 shows an alternative embodiment of the mounting of the actuating element 48.
  • the same elements are designated by the same reference numerals, in which case only the special features are explained.
  • the actuating element 48 is rotatably mounted on the pawl 30 in this embodiment, wherein the peripheral surface 50 of the actuating element 48 rolls on the camshaft 32.
  • the actuating portion 36 is associated with a receptacle 68 on which the actuating element 48 is rotatably mounted.
  • the receptacle 68 is formed by two extensions of the pawl 30 extending in the radial direction. Between the extensions a round bearing portion is formed to the Receive bearing pin 49 of the actuator 48 and the actuator 48 to store correspondingly rotatable.
  • the circumferential surface 50 rolls on the camshaft 32, which has a raised cam 70 for actuating the actuating portion 36 and for actuating the actuating element 48.
  • the cam 70 By the cam 70, the pawl 30 is moved radially outwardly to engage the engagement portions 38, 40 with the internal teeth 28, as explained above.
  • the second axis of rotation 58 is identical in this embodiment with the axis of rotation of the actuating element 48, wherein the pawl 30 is rotated in the freewheel about the second axis of rotation 58.
  • Fig. 6 the switching device 20 of FIG. 5 is shown in an operating position of the camshaft 32.
  • the same elements are designated by the same reference numerals, in which case only the special features are explained.
  • the cam 70 of the camshaft 32 is in the illustrated operating position of the camshaft 32 on the peripheral surface 50 of the actuating element 48, so that the actuating element 48 and thus the actuating portion 36 is moved radially outwardly and the pawl 30 about the first axis of rotation 46 is rotated and, accordingly, the engaging portions 38, 40 are brought into engagement with the internal teeth 28.
  • the pawl 30 can, if the shaft 22 is rotated in the direction of rotation 52 relative to the idler gear 24, be brought into the free-running function in which the pawl 30 is rotated about the second axis of rotation 58 and rocking back and forth.
  • actuating element 48 is rotatably mounted on the pawl 30
  • actuating element 48 has the advantage that the pivoting of the pawl 30 can be precisely controlled by certain contours of the cam 70, so that the switching of the switching device 20 can be precisely adjusted can and more gearboxes can be more precisely matched.
  • Fig. 7 is an exploded view of the switching device 20 of FIG. 5 is shown. The same elements are designated by the same reference numerals, in which case only the special features are explained.
  • the recesses 60 are formed, in each of which one of the pawls 30 is mounted.
  • the pawls 30 each have the receptacle 68, in which the bearing journals of the actuating element 48 are mounted to rotatably support the actuating element 48 on the pawl 30.
  • the camshaft 32 has the thrust bearings 66, between which the cams 70 are designed to actuate the actuators 48.
  • the thrust bearings 66 store according to the actuators 48 in the axial direction.
  • FIG. 8 shows a perspective sectional view of the switching device 20.
  • the same elements are designated by the same reference numerals, in which case only the special features are explained.
  • the pawls 30, on each of which one of the actuating elements 48 is rotatably mounted, are received in the receptacles 60 of the shaft 22.
  • On the bearing pins 62, 64 each have a spring element 72 is mounted, which is supported on an inner peripheral surface 74 of the shaft 22 and the switching pawls 30 moves radially inward accordingly.
  • the bearing pins 62, 64 are arranged in the circumferential direction of the shaft 22 or in the direction of rotation of the shaft 22 between the actuator 48 and the operating portion 36 and the axis of rotation 46 so that the pawl 30 can swing out and can be sunk in the shaft.
  • a pawl for a switching device of a gear unit is shown in a perspective view and generally designated 80.
  • the pawl 80 has a first engagement portion 82 and a second engagement portion 84 which are spaced from each other and are formed with a Internal teeth of a loose wheel to be engaged.
  • the engagement portions 82, 84 are spaced from each other so that they can be engaged with different teeth of an internal gear and that in the gap between the engagement portions, a tooth tip of the internal teeth 28 can be arranged and in the second direction of rotation 52 a sliding surface on the tooth tip of the internal teeth 28, the pawls 30 can move into the freewheeling function.
  • the pawl 80 further includes a bearing portion 86 which is formed opposite the engagement portions 82, 84 and serves to rotatably support the pawl 80 about an axis of rotation 88.
  • the pawl 80 further includes an actuating portion 90 spaced from the bearing portion 86 and spaced apart from the engagement portions 82, 84 for correspondingly actuating the pawl 80 and rotating about the pivot axis 88.
  • the pawl 80 generally serves as a freewheel body for a switchable freewheel of a switching device for a muscle-powered vehicle, as shown in Fig. 1.
  • the engagement portions 82, 84 are arranged on the pawl 80 in the radial direction such that they are simultaneously engageable with a respective tooth of the internal teeth 1 10. As a result, the force can be distributed particularly at the same time on the pawl 80, whereby load peaks are avoided.
  • a switching device with the pawl 80 is shown schematically and generally designated 100.
  • the switching device 100 has a similar construction to the switching device 20 and accordingly has a shaft 102 on which a loose wheel 104 is mounted.
  • a camshaft 106 is rotatable and supported coaxially with the shaft 102.
  • the pawl 90 is rotatably or pivotably mounted in a recess 108 by means of the bearing portion 86.
  • the idler gear 104 has the internal teeth 1 10, wherein the engagement portions 82, 84 in the switching position shown here with the internal teeth 1 10 are engaged.
  • the pawl 80 forms in this switching position a rotationally fixed connection in a rotational direction 1 1 1 of the shaft 102 with the idler gear 104.
  • the camshaft 106 has a cam 1 12, which is formed as a recess relative to a peripheral surface of the camshaft 106, in which the actuating portion 90 can pivot in order to swing out the actuating portions 82, 84.
  • the pawl 80 is associated with a spring member for pivoting the pawl 80 radially outward, provided that the cam 1 12 is arranged on the actuating portion 90 and to engage the engaging portions 82, 84 with the internal teeth 1 10 reliably.
  • the pawl 80 has three or more engagement portions 82, 84 so that the force on the pawl 80 and the engagement portions, respectively, can be more evenly distributed.
  • the engagement portions 82, 84 have the same tooth pitch as the internal teeth 1 10, to ensure a uniform distribution of the force.
  • the available contact surface with the internal teeth 1 10 can be increased, whereby the wear and the material load of the pawl 80 is reduced. Furthermore, the engagement portions 82, 84 can be made smaller, whereby a larger number of teeth of the internal teeth 1 10 are possible, so that a free rotation angle of the idler gear 104 is reduced relative to the shaft 106.
  • Fig. 1 a further switching position of the switching device 100 is shown.
  • the same elements are designated by the same reference numerals, in which case only the special features are explained.
  • the camshaft 106 is rotated relative to the position of FIG. 10 so that the operating portion 90 is moved radially outward and the engaging portions 82, 84 are pivoted by rotation of the pawl 80 about the rotation axis 88 accordingly.
  • the idler gear 104 slides in both directions of rotation on the shaft 102.
  • the pawl 80 is pivoted, provided that the actuating portion 90 is moved radially outward.
  • a tooth of the inner toothing 104 with a sliding surface on the tooth head protrudes into the gap between the engagement portions 82, 84 to move the pawl 80 in the freewheeling direction radially inward and can initiate the freewheeling function.
  • pawl 80 is shown in a schematic detail view.
  • the same elements are designated by the same reference numerals, in which case only the special features are explained.
  • the engagement portions 82, 84 are formed as surfaces and relative to a virtual connection plane 122, 124 between a center of the respective engagement portion 82, 84 and between a contact point of the respective engagement portion 82, 84 and the rotation axis 88 by an angle 1 14, 1 16 formed smaller than 90 ° inclined.
  • the pawl 80 can be more easily pivoted inward under load because a slight force is exerted radially inward on the engagement portions 82, 84.
  • the angle 1 16 of the second engagement portion 84 is greater than the angle 1 14 of the first engagement portion 82.
  • the angle 1 16 is 80 ° and the angle 1 14 70 °.
  • the first engaging portion 82 is relieved during pivoting of the pawl 80 to the outside and the second Engaging portion 84 with the better leverage carries the main load.
  • the first engaging portion 82 carries the load, since when switching, it is usual to load less loads than when driving in a gear ratio.
  • the pawl 80 further includes two sliding portions 1 18, 120, which are respectively formed on a rear portions of the engagement portions 82, 84.
  • the sliding portions 1 18, 120 serve to pivot the pawl 80, provided that the idler gear 104 is rotated in the freewheeling direction against the direction of rotation 1 1 1 relative to the shaft 102.
  • the sliding portions 18, 20 are inclined so that a predefined torque must be exceeded in order to pivot the pawl 80, which is biased by the spring element outwardly inwardly.
  • This predefined torque is preferably set so high that it is greater than a torque that is required to turn the output of the transmission unit 10 in the drive direction.
  • the pawl 80 remains in engagement with the internal teeth 1 10, unless there is a gear change, so that when a resumption of the load transfer no idle rotation angle.
  • An inclination angle 126 of at least one of the sliding sections 1 18, 120 has an angle greater than 60 ° relative to the connecting plane 122 between the corresponding engagement section 82 and the axis of rotation 88. In other words, at least one of the sliding sections 1 18, 120 has an angle smaller than 30 ° relative to the respective associated engagement section 82, 84.
  • the pawl 80 remains swung longer and is pivoted only in a switching operation or at a correspondingly high torque in the freewheeling direction. As a result, an idle travel can be reduced or prevented when the drive force is withdrawn.
  • FIG. 13 another switching position of the switching device 100 is shown.
  • the same elements are designated by the same reference numerals, in which case only the special features are explained.
  • the rotational position of the pawl 80 shown here the situation is shown in which the engagement portions 82, 84 are just brought into engagement with a respective tooth of the internal teeth 1 10.
  • the tips of the engagement portions 82, 84 are in this situation or in this rotational position on a circular path, which is formed by the tooth tips of the internal teeth 1 10.
  • the engagement portions 82, 84 are arranged offset in the radial direction of the pawl 80 such that attack simultaneously at the respective teeth of the internal teeth during pivoting.
  • the engagement portions 82, 84 are simultaneously brought into contact with one tooth of the internal toothing 110, so that the force from the idler gear 104 can be transmitted to the pawl 80 particularly evenly and simultaneously.
  • the axis of rotation 88 corresponds to the first axis of rotation 46th

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung (20) für eine Getriebeeinheit (10), insbesondere für ein mit Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug, mit einer Welle (22) zum Lagern einer Mehrzahl von Losrädern (24), einer Mehrzahl von Schaltklinken (30), die den Losrädern (24) zugeordnet sind und an der Welle (22) beweglich gelagert sind, um die Losräder (24) in wenigstens einer Drehrichtung (34) mit der Welle drehfest zu verbinden, einer Nockenwelle (32), die den Schaltklinken (30) zugeordnet ist und dazu ausgebildet ist, unterschiedliche Gangstufen der Getriebeeinheit (10) einzustellen, wobei den Schaltklinken (30) jeweils ein Betätigungselement (48) zugeordnet ist, das relativ zu der Nockenwelle (32) und relativ zu der jeweiligen Schaltklinke (30) beweglich gelagert ist, und dazu ausgebildet ist, die Schaltklinke(30) zum Einstellen der Gangstufen zu betätigen.

Description

Schaltvorrichtung und Schaltklinke für eine Schaltvorrichtung
[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für eine Getriebeeinheit, insbesondere für ein mit Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug, mit einer Welle zum Lagern einer Mehrzahl von Losrädern, einer Mehrzahl von Schaltklinken, die den Losrädern zugeordnet sind und an der Welle beweglich gelagert sind, um die Losräder in wenigstens einer Drehrichtung mit der Welle drehfest zu verbinden, und mit einer Nockenwelle, die den Schaltklinken zugeordnet ist und dazu ausgebildet ist, unterschiedliche Gangstufen der Getriebeeinheit einzustellen.
[0002] Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einer Schaltklinke für eine Schaltvorrichtung einer Getriebeeinheit, insbesondere für eine Getriebeeinheit eines mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs, mit einem Lagerabschnitt, der dazu ausgebildet ist, die Schaltklinke an einer Welle beweglich zu lagern, einem ersten Eingriffsabschnitt, der dem Lagerabschnitt gegenüberliegend angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, in eine Innenverzahnung eines an der Welle gelagerten Losrades einzugreifen, um zwischen der Welle und dem Losrad eine drehfeste Verbindung in einer ersten Drehrichtung zu bilden und mit einem Betätigungsabschnitt, der von dem Lagerabschnitt beabstandet ist und dazu ausgebildet ist, eine Kraft auf die Schaltklinke zu übertragen, um die Schaltklinke zu bewegen. [0003] Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich eine Getriebeeinheit mit einer Schaltvorrichtung und mit einer Schaltklinke für die Schaltvorrichtung.
[0004] Derartige Schaltvorrichtungen und derartige Schaltklinken für Schaltvorrichtungen von Getriebeeinheiten dienen dazu, Antriebskraft, insbesondere Muskelkraft, zu über- bzw. zu untersetzen und dadurch das Antreiben von Fahrzeugen zu erleichtern.
[0005] Aus der DE 10 2008 064 514 A1 ist eine derartige Getriebeeinheit für ein mit Muskelkraft betriebenes Fahrzeug mit einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle und einer Vorgelegewelle bekannt, wobei an der Vorgelegewelle eine Mehrzahl von Losrädern gelagert ist, die mit Zahnrädern der Eingangswelle bzw. der Ausgangswelle Radpaare von zwei Teilgetrieben bilden und wobei die Losräder mittels schaltbarer Freiläufe mit der Vorgelegewelle drehfest verbindbar sind, um unterschiedliche Gangstufen der Getriebeeinheit zu realisieren. Die schaltbaren Freiläufe sind mittels zwei separaten Nockenwellen betätigbar, wobei die schaltbaren Freiläufe als Schaltklinken ausgebildet sind, die in eine Innenverzahnung der Losräder eingreifen, um die Losräder entsprechend mit der Vorgelegewelle drehfest zu verbinden. Die Schaltklinken sind an jeweils gegenüberliegenden axialen Enden schwenkbar gelagert und mittels eines zentralen Vorsprungs durch die Nockenwelle betätigbar, um die Schaltklinken entsprechend auszuschwenken und mit der Innenverzahnung in Eingriff zu bringen. Nachteilig dabei ist es, dass die Schaltklinken in axialer Richtung eine große Bauform aufweisen und dadurch die Getriebeeinheit insgesamt in axialer Richtung eine große Bauform aufweist.
[0006] Aus der DE 10 2012 200 829 A1 ist eine Freilaufkupplung für eine Mehrgang-Getriebenabe für Fahrräder bekannt, bei der ein Kettenblatt mittels des Freilaufs mit einem Planetengetriebe der Getriebenabe verbindbar ist und wobei der Freilauf eine Mehrzahl von in axialer Richtung kompakten Schaltklinken aufweist, um die drehfeste Verbindung zu realisieren. Nachteilig dabei ist es, dass die so gestalteten Freilaufklinken lediglich eine geringe Last übertragen können und unter Last nicht geschaltet werden können, so dass derartige Freilaufklinken für Stirnradgetriebe nicht verwendbar sind. [0007] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Schaltvorrichtung für eine Getriebeeinheit insbesondere für ein mit Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug und eine Schaltklinke für eine entsprechende Getriebeeinheit bereitzustellen, die eine kompakte Bauform aufweist und mit der gleichzeitig große Lasten übertragbar sind.
[0008] Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Schaltvorrichtung dadurch gelöst, dass den Schaltklinken jeweils ein Betätigungselement zugeordnet ist, das relativ zu der Nockenwelle und relativ zu der jeweiligen Schaltklinke beweglich gelagert ist, um die Schaltklinke zum Einstellen der Gangstufen zu betätigen.
[0009] Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Schaltklinke dadurch gelöst, dass an der Schaltklinke ein zweiter Eingriffsabschnitt ausgebildet ist, der von dem ersten Eingriffsabschnitt beabstandet ist und dazu ausgebildet ist, in die Innenverzahnung des Losrades einzugreifen.
[0010] Dadurch, dass die Schaltklinken an der Welle gelagert sind, um die Losräder drehfest mit der Welle zu verbinden, tragen die Schaltklinken entsprechend die Antriebskraft, die über die Losräder auf die Welle oder umgekehrt übertragen wird. Durch die große Antriebskraft, die auf die Schaltklinken wirkt, werden die Schaltklinken radial nach innen bewegt, so dass eine entsprechend große Reibkraft zwischen den Schaltklinken und der Nockenwelle überwunden werden muss, um die Nockenwelle für einen Gangwechsel relativ zu den Schaltklinken zu bewegen. Dadurch, dass den Schaltklinken jeweils das beweglich gelagerte Betätigungselement zugeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, die Schaltklinken zum Einstellen der Gangstufen zu betätigen, kann die Reibkraft zwischen den Schaltklinken und der Nockenwelle entsprechend reduziert werden, so dass ein Schaltvorgang mit geringem Kraftaufwand und entsprechend geringem technischen Aufwand möglich ist.
[0011] Dadurch, dass an der Schaltklinke ein zweiter Eingriffsabschnitt ausgebildet ist, der von dem ersten Eingriffsabschnitt beabstandet ist, kann die Schaltklinke entsprechend an zwei unterschiedlichen Zähnen der Innenverzahnung des an der Welle gelagerten Losrades eingreifen, so dass die von der Innenverzahnung auf die Schaltklinke ausgeübte Kraft gleichmäßiger verteilt werden kann. Durch diese besondere Form sind die Schaltklinken im Allgemeinen stabiler, so dass entweder eine größere Kraft von den Schaltklinken auf die Losräder übertragbar sind oder aber mit geringerem Materialaufwand die gleiche Kraft bei gleicher Zuverlässigkeit übertragen werden kann.
[0012] Insgesamt ist durch die Schaltvorrichtung und die Schaltklinke mit technisch geringem Aufwand eine kompaktere Bauform bei gleicher Stabilität und gleicher übertragbarer Last realisierbar.
[0013] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird somit vollständig gelöst.
[0014] In einer bevorzugten Ausführungsform der Schaltvorrichtung sind die Betätigungselemente drehbar gelagert.
[0015] Dadurch kann mit technisch geringem Aufwand eine geringe Reibkraft zwischen den Schaltklinken und der Nockenwelle erzielt werden.
[0016] In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Betätigungselement an der Nockenwelle gelagert.
[0017] Dadurch kann ein auf die Nockenwelle aufgebrachtes Drehmoment zum Wechseln der Gangstufen in eine große Kraft auf die Schaltklinke umgesetzt werden, da der Abstand zwischen dem Betätigungselement und einer Drehachse der Nockenwelle gering ist.
[0018] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Betätigungselemente jeweils an den Schaltklinken gelagert sind.
[0019] Dadurch können die Schaltklinken besonders präzise betätigt werden, wodurch insbesondere eine Synchronisation von mehreren Teilgetrieben und Lastwechsel zwischen den Teilgetrieben präzise möglich ist. [0020] In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Betätigungselemente jeweils einen Wälzkörper mit einer Umfangsfläche auf, die an der Nockenwelle oder an der Schaltklinke abwälzen.
[0021] Dadurch ist mit technisch geringem Aufwand eine geringe Reibung zwischen der Schaltklinke und dem Betätigungselement möglich, so dass die Nockenwelle mit geringem Kraftaufwand zum Wechseln der Gangstufen gedreht werden kann.
[0022] In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Betätigungselemente wenigstens einen Lagerabschnitt auf, an dem sie drehbar gelagert sind, wobei ein Radius des Lagerabschnitts kleiner ist als ein Radius der Umfangsfläche.
[0023] Dadurch kann die Reibkraft an dem wenigstens einen Lagerabschnitt reduziert werden, da die Umfangsfläche gegenüber dem Lagerabschnitt ein besseres Hebelverhältnis aufweist.
[0024] Dabei ist das Betätigungselement vorzugsweise als Rollenelement und die Lagerabschnitte als ein Lagerzapfen ausgebildet. Das Rollenelement und der Lagerzapfen sind vorzugsweise zweiteilig also aus separaten Bauelementen gebildet.
[0025] In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Betätigungselemente und die Nockenwelle dazu ausgebildet, jeweils einen Betätigungsabschnitt der Schaltklinke in einer radialen Richtung nach außen zu bewegen.
[0026] Dadurch können die Schaltklinken mit technisch geringem Aufwand betätigt werden und die Welle entsprechend mit den Losrädern in der einen Drehrichtung drehfest verbunden werden.
[0027] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn den Schaltklinken jeweils ein Federelement zugeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, die Schaltklinken in einer radialen Richtung nach innen zu bewegen. [0028] Dadurch können die Schaltklinken zuverlässig von den Losrädern gelöst werden, um die drehfeste Verbindung mit den Losrädern zu lösen.
[0029] In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Schaltklinken jeweils wenigstens einen Eingriffsabschnitt auf, der dazu ausgebildet ist, die Welle in der einen Drehrichtung drehfest mit dem jeweiligen Losrad zu verbinden.
[0030] Dadurch können mit technisch geringem Aufwand und in kompakter Bauform unterschiedliche Gangstufen durch Betätigen der jeweiligen Schaltklinke eingestellt werden.
[0031] In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Schaltklinken jeweils eine Mehrzahl von Eingriffsabschnitten auf, die derart ausgebildet sind, dass sie gleichzeitig mit jeweils einem Zahn der Innenverzahnung des jeweiligen Losrades in Eingriff bringbar sind.
[0032] Dadurch kann die mechanische Kraft, die zwischen der Innenverzahnung und der Schaltklinke ausgetauscht wird, besser verteilt werden und Lastspitzen vermieden werden, da mehrere Eingriffsabschnitte jeweils gleichzeitig mit der Innenverzahnung in Eingriff stehen.
[0033] In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Schaltklinken jeweils eine Mehrzahl von Eingriffsabschnitten auf, zwischen denen eine Lücke ausgebildet ist, so dass ein Zahn einer Innenverzahnung des jeweiligen Losrades in die Lücke eingreifen kann.
[0034] Dadurch kann die mechanische Kraft, die auf die Schaltklinke wirkt, gleichmäßiger verteilt werden.
[0035] In einer besonderen Ausführungsform weisen die Schaltklinken jeweils drei oder mehr Eingriffsabschnitte auf, die derart ausgebildet sind, dass sie gleichzeitig mit der Innenverzahnung des jeweiligen Losrades in Eingriff gebracht werden können. [0036] Dadurch kann die mechanische Kraft, die auf die Schaltklinke wirkt, noch gleichmäßiger verteilt werden.
[0037] Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Schaltklinken jeweils eine Lagerfläche aufweisen, wobei die Lagerflächen jeweils an einem Lagerabschnitt der Welle um eine Drehachse herum gelagert sind.
[0038] Dadurch kann die zwischen der Welle und den Losrädern ausgetauschte Drehkraft durch die Schaltklinken übertragen werden und die Schaltklinken in besonders kompakter Bauform bereitgestellt werden.
[0039] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Federelemente jeweils an einem Angriffspunkt an der jeweiligen Schaltklinke gelagert sind, wobei der Angriffspunkt jeweils in einer Umfangsrichtung der Welle zwischen der ersten Drehachse und dem Betätigungsabschnitt ausgebildet ist.
[0040] Dadurch kann die Schaltklinke mit geringer Federkraft nach außen geschwenkt werden.
[0041] Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn die Eingriffsabschnitte jeweils derart geneigt sind, dass das jeweilige Losrad in der einen Drehrichtung eine Kraft in einer radialen Richtung nach innen auf die jeweilige Schaltklinke ausübt.
[0042] Dadurch wird die jeweilige Schaltklinke ohne eine Betätigung durch das jeweilige Betätigungselement automatisch durch die von der Innenverzahnung ausgeübte Kraft nach innen geschwenkt und außer Eingriff der Innenverzahnung gebracht, so dass ein Herunterschalten ohne Lastunterbrechung möglich ist.
[0043] Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der Lagerabschnitt derart geneigt ist, dass in der einen Drehrichtung eine Kraft in einer radialen Richtung nach innen auf die Lagerfläche der Schaltklinke ausgeübt wird. [0044] Dadurch kann der in radialer Richtung Kraft auf die Eingriffsabschnitte ausgeübten Kraft entgegengewirkt werden, so dass die Schaltklinke ausgeschwenkt bleibt.
[0045] Die Losräder sind im Allgemeinen an der Welle gleitend gelagert, wobei die Zahnköpfe der Innenverzahnung die Gleitlagerung bilden. Die Lücke zwischen den Eingriffsabschnitten ist dabei dazu ausgebildet, einen Zahnkopf der Innenverzahnung aufzunehmen, so dass eine Gleitfläche der Gleitlagerung des jeweiligen Losrades in der Lücke aufgenommen wird.
[0046] In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Schaltklinken jeweils wenigstens einen Gleitabschnitt auf, der dazu ausgebildet ist, den Eingriffsabschnitt in einer zweiten Drehrichtung entgegen der ersten Drehrichtung nach radial innen zu bewegen und die Schaltklinke um eine zweite Drehachse zu drehen.
[0047] Dadurch lässt sich im ausgeschwenkten Zustand der Schaltklinke mit technisch geringem Aufwand ein Freilauf der Losräder realisieren.
[0048] In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Federelement dazu ausgebildet in einem betätigten Zustand die Schaltklinke um eine zweite Drehachse nach außen zu schwenken. Dabei werden die Eingriffsabschnitte nach radial außen geschwenkt.
[0049] Dadurch kann die Schaltklinke zuverlässig vom Freilaufzustand in einen Eingriffszustand umgeschaltet werden.
[0050] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der Betätigungsabschnitt zwischen dem Eingriffsabschnitt und der Lagerfläche ausgebildet ist.
[0051] Dadurch kann die Schaltklinke mit technisch geringem Aufwand betätigt werden und um den Eingriffsabschnitt in einem Freilaufzustand gedreht werden. [0052] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Nockenwelle umfängliche Nuten aufweist, in denen die Betätigungselemente in der axialen Richtung geführt sind.
[0053] Dadurch können die Betätigungselemente mit technisch geringem Aufwand in der axialen Richtung der Nockenwelle gelagert werden, so dass eine einfache Montage der Betätigungselemente möglich ist.
[0054] In einer bevorzugten Ausführungsform der Schaltklinke ist zwischen den Eingriffsabschnitten jeweils eine Lücke ausgebildet, so dass ein Zahn der Innenverzahnung in die Lücke eingreifen kann.
[0055] Dadurch lässt sich ein doppelter Eingriff der Schaltklinke in die Innenverzahnung realisieren, wodurch eine besonders gleichmäßige Lastverteilung in der Schaltklinke möglich wird.
[0056] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Eingriffsabschnitte derart beabstandet sind, dass sie mit jeweils einem Zahn der Innenverzahnung in Eingriff bringbar sind.
[0057] Dadurch kann die Last gleichmäßig auf die Eingriffsabschnitte verteilt werden.
[0058] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Eingriffsabschnitte an der Schaltklinke derart ausgebildet sind, dass die Eingriffsabschnitte beim Ausschwenken der Schaltklinke gleichzeitig jeweils mit einem Zahn der Innenverzahnung in Eingriff bringbar sind.
[0059] Dadurch können Lastspitzen an einem der Eingriffsabschnitte vermieden werden, da die Last gleichzeitig auf mehrere Eingriffsabschnitte verteilt wird.
[0060] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der erste Eingriffsabschnitt an einem Endabschnitt der Schaltklinke ausgebildet ist. [0061] Dadurch kann der Schaltklinke in besonders kompakter Bauform gefertigt werden.
[0062] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der zweite Eingriffsabschnitt an einem Abschnitt zwischen dem ersten Eingriffsabschnitt und dem Lagerabschnitt ausgebildet ist.
[0063] Dadurch können die Eingriffsabschnitte in die Innenverzahnung des Zahnrades eingreifen und entsprechend die Last in der Drehrichtung des Losrades übertragen.
[0064] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Eingriffsabschnitte Flächen an der Schaltklinke bilden, die jeweils unterschiedliche Neigungen aufweisen.
[0065] Dadurch kann einer der Eingriffsabschnitte zur Lastübertragung des Losrades verwendet werden und der andere Eingriffsabschnitt eine Bewegung der Schaltklinke einleiten, so dass die Schaltklinke unter größerer Last eingeschwenkt werden kann.
[0066] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der Schaltklinke an der Welle um eine Drehachse drehbar gelagert ist.
[0067] Dadurch sind ein einfaches Betätigen der Schaltklinke und ein einfaches Ausschwenken der Schaltklinke möglich.
[0068] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Eingriffsabschnitte Flächen an der Schaltklinke bilden, die jeweils relativ zu einer Verbindungsebene zwischen dem jeweiligen Eingriffsabschnitt und der Drehachse unterschiedliche Neigungswinkel aufweisen. Insbesondere ist die Verbindungsebene eine virtuelle Verbindung zwischen einem Mittelpunkt des jeweiligen Eingriffsabschnitts oder einem Kontaktpunkt des jeweiligen Eingriffsabschnitts mit einer Innenverzahnung des jeweiligen Losrades. Vorzugsweise sind die Eingriffsabschnitte gebogen ausgebildet, wobei dabei der jeweilige Kontaktpunkt mit der Innenverzahnung einen entsprechenden Neigungswinkel aufweist. [0069] Dadurch kann von einem der Eingriffsabschnitte eine größere Last übertragen werden und der andere der Eingriffsabschnitte zum Einschwenken der Schaltklinke unter Last genutzt werden.
[0070] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der erste Eingriffsabschnitt einen kleineren Neigungswinkel aufweist als der zweite Eingriffsabschnitt.
[0071] Dadurch kann von dem zweiten Eingriffsabschnitt ein größeres Drehmoment auf die Schaltklinke ausgeübt werden, so dass unter größerer Last die Schaltklinke eingeschwenkt und entsprechend geschaltet werden kann.
[0072] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Eingriffsabschnitte einen Neigungswinkel aufweisen, der kleiner als 90° ist.
[0073] Dadurch kann im Allgemeinen eine Kraft auf die Eingriffsabschnitte in einer Richtung radial nach innen ausgeübt werden, so dass die Schaltklinke unter Last leichter eingeschwenkt werden kann.
[0074] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der Schaltklinke wenigstens einen Gleitabschnitt aufweist, der an einem rückseitigen Abschnitt wenigstens eines der Eingriffsabschnitte ausgebildet ist, wobei der Gleitabschnitt derart ausgebildet ist, dass die Schaltklinke durch die Innenverzahnung des jeweiligen Losrades in einer zweiten Drehrichtung der Welle entgegen der ersten Drehrichtung in einer radialen Richtung nach innen bewegt wird.
[0075] Dadurch kann die Schaltklinke in einer Drehrichtung, die der einen Drehrichtung entgegengesetzt ist, leicht eingeschwenkt werden, so dass einfach in eine Freilauffunktion umgeschaltet werden kann.
[0076] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der wenigstens eine Gleitabschnitt relativ zu einer Verbindungsebene zwischen dem jeweiligen Eingriffsabschnitt und der Drehachse einen Neigungswinkel größer als 60° aufweist. [0077] Dadurch wird die Schaltklinke erst ab einem höheren Drehmoment des Losrades in der zweiten Richtung nach innen geschwenkt, so dass die Schaltklinke erst bei einem Gangwechsel und nicht bei einer einfachen Antriebskraftrücknahme einschwenkt.
[0078] Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Schaltklinke derart nach radial außen vorgespannt ist und der wenigstens eine Gleitabschnitt derart geneigt ist, dass die Schaltklinke ab einem von dem Losrad ausgeübten vordefinierten Drehmoment nach innen einschwenkt.
[0079] Dadurch kann ein Einschwenken der Schaltklinke bei einfacher Lastrücknahme ohne Gangwechsel verhindert werden, so dass bei einer erneuten Lastaufnahme ein Leerdrehwinkel des Losrades an der Welle reduziert werden kann.
[0080] Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Schaltklinke nach außen mittels eines Federelements vorgespannt ist und durch die Neigung des Gleitabschnitts ein Drehmomentschwellenwert eingestellt wird, der von dem Losrad überwunden werden muss, um die Freilauffunktion auszuüben. Dadurch kann mit technisch geringem Aufwand der Leerdrehwinkel bei Lastaufnahme ohne Gangwechsel reduziert werden.
[0081] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
[0082] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Fahrradrahmens mit einer Getriebeeinheit;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer Schaltvorrichtung in axialer
Blickrichtung; Fig. 3a, b eine schematische Schnittansicht in axialer Blickrichtung der Schaltvorrichtung aus Fig. 2 in unterschiedlichen Schaltpositionen;
Fig. 4 eine Explosionsdarstellung der Schaltvorrichtung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der
Schaltvorrichtung in axialer Blickrichtung mit einem an einer Schaltklinke gelagerten Betätigungselement;
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Schaltvorrichtung aus Fig. 5 in einer anderen Schaltposition;
Fig. 7 eine Explosionsdarstellung der Schaltvorrichtung aus Fig. 5;
Fig. 8 eine perspektivische Detailansicht der Schaltvorrichtung aus Fig. 5;
Fig. 9 eine schematische perspektivische Ansicht einer Schaltklinke mit zwei
Eingriffsabschnitten;
Fig. 10 eine schematische Schnittansicht einer Schaltvorrichtung in axialer
Blickrichtung mit der Schaltklinke aus Fig. 9;
Fig. 1 1 eine schematische Schnittansicht der Schaltvorrichtung aus Fig. 10 in axialer Blickrichtung in einer anderen Schaltposition;
Fig. 12 eine schematische Seitenansicht der Schaltklinke aus Fig. 9 mit unterschiedlich geneigten Eingriffsabschnitten; und
Fig. 13 eine schematische Schnittansicht der Schaltvorrichtung aus Fig. 10 in einer axialen Blickrichtung in einer weiteren Schaltposition. [0083] In Fig. 1 ist eine Getriebeeinheit schematisch dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet.
[0084] Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Fahrradrahmens 12, der ein Getriebegehäuse 14 aufweist, in dem die Getriebeeinheit 10 aufgenommen ist. Die Getriebeeinheit 10 ist in dieser Darstellung nur schematisch angedeutet und ist als kompakte Einheit ausgebildet, die vorzugsweise in einem hier nicht dargestellten Getriebekäfig angeordnet ist. Die Getriebeeinheit wird hierin beispielhaft für den Einsatz beim Zweirad beschrieben, wobei allerdings auch der Einsatz bei anderen mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugen möglich ist. Es versteht sich, dass die Getriebeeinheit 10 auch für Fahrzeuge verwendet werden kann, bei denen Muskelkraft in Kombination mit einer Antriebsmaschine zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird.
[0085] Die Getriebeeinheit 10 und das Getriebegehäuse 14 bilden zusammen mit Tretkurbeln 16, 16' ein Mehrganggetriebe 18.
[0086] Die Getriebeeinheit 10 weist eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle auf. Die Eingangswelle ist vorzugsweise als Durchgangswelle ausgebildet und an ihren Enden mit den Tretkurbeln 16, 16' zum Antreiben der Eingangswelle verbunden bzw. verbindbar. Die Ausgangswelle ist vorzugsweise als Hohlwelle ausgebildet und koaxial zu der Eingangswelle angeordnet, wobei die Ausgangswelle mit einem Kettenblatt drehfest verbunden oder verbindbar ist, wobei das Kettenblatt ein Ausgangsglied der Getriebeeinheit bildet.
[0087] Die Getriebeeinheit 10 weist ferner eine Vorgelegewelle auf, an der eine Mehrzahl von Losrädern gelagert ist, die mit Zahnrädern der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle Radpaare in Form eines Stirnradgetriebes bilden. Dabei können eine Mehrzahl von Losrädern der Vorgelegewelle mit einer Mehrzahl von Zahnrädern der Eingangswelle ein erstes Teilgetriebe und eine Mehrzahl von Losrädern der Vorgelegewelle mit einer Mehrzahl von Zahnrädern der Ausgangswelle ein zweites Teilgetriebe der Getriebeeinheit 10 bilden. [0088] Die Losräder der Vorgelegewelle sind mittels schaltbarer Freiläufe in einer Drehrichtung der Vorgelegewelle mit der Vorgelegewelle drehfest verbindbar, wobei die schaltbaren Freiläufe mittels einer in der Vorgelegewelle angeordneten Nockenwelle betätigbar sind, um selektiv die Losräder der Vorgelegewelle drehfest mit der Vorgelegewelle zu verbinden und so unterschiedliche Gangstufen der Getriebeeinheit 10 einzustellen.
[0089] Die Nockenwelle ist in der Vorgelegewelle drehbar gelagert, wobei die Nockenwelle mit der Vorgelegewelle synchron rotiert, um Schaltzustände der Getriebeeinheit beizubehalten und relativ zu der Nockenwelle rotiert wird, um den Schaltzustand zu wechseln, wie es im Weiteren näher erläutert ist.
[0090] Üblicherweise werden beim Schaltvorgang zwei Freiläufe gleichzeitig betätigt, so dass beim Hochschalten der Lastwechsel durch die geringere Drehzahl der höheren Gangstufe ein Lastwechsel unmittelbar beim Einleiten des Schaltvorgangs erfolgt und unter Last hochgeschaltet werden kann. Beim Herunterschalten ist für den Lastwechsel üblicherweise eine Rücknahme der Antriebskraft notwendig, um die entsprechende Schaltklinke einzuschwenken.
[0091] In Fig. 2 ist eine Schaltvorrichtung zum Schalten von Losrädern schematisch dargestellt und allgemein mit 20 bezeichnet. Die Schaltvorrichtung 20 weist eine Welle 22 auf, die vorzugsweise der Vorgelegewelle der Getriebeeinheit 10 entspricht. An der Welle 22 ist eine Mehrzahl von Losrädern gelagert, von denen ein Losrad 24 in der axialen Blickrichtung der Fig. 2 dargestellt ist. Das Losrad 24 weist eine Außenverzahnung 26 auf, die mit einem weiteren Zahnrad der Getriebeeinheit 10 ein Radpaar und entsprechend eine Gangstufe der Getriebeeinheit 10 bildet. Das Losrad 24 weist ferner eine Innenverzahnung 28 auf, in die eine Schaltklinke 30 der Schaltvorrichtung 20 eingreifen kann, um das Losrad 24 drehfest mit der Welle 22 zu verbinden, wie es im Weiteren näher erläutert ist.
[0092] In der Welle 22 ist eine Nockenwelle 32 drehbar gelagert, die die Schaltklinken 30 betätigt, um das jeweilige Losrad 24 drehfest mit der Welle 22 zu verbinden. Die Nockenwelle 32 ist dabei koaxial in der Welle 22 drehbar gelagert und ist mit hier nicht dargestellten Antriebsmitteln verbunden. Die Nockenwelle 32 wird synchron zu der Welle 22 rotiert, um einen eingestellten Schaltzustand der Getriebeeinheit 10 beizubehalten und relativ zu der Welle 22 rotiert, um einen Schaltzustand zu wechseln, wie es im Weiteren näher erläutert ist.
[0093] Die Schaltklinke 30 ist an der Welle 22 beweglich gelagert, um durch die Nockenwelle 32 nach radial außen bewegt zu werden und in einer Drehrichtung 34 der Welle 22 das Losrad 24 mit der Welle 22 drehfest zu verbinden. Die Schaltklinke 30 weist einen Betätigungsabschnitt 36 auf, der in eine Richtung radial nach innen erhaben ausgebildet ist. Die Schaltklinke 30 weist ferner Eingriffsabschnitte 38, 40 auf, die dazu ausgebildet sind, in einem ausgeschwenkten Zustand in die Innenverzahnung 28 einzugreifen und entsprechend eine drehfeste Verbindung mit dem Losrad 24 zu bilden. Die Schaltklinke 30 weist an einer den Eingriffsabschnitten 38, 40 gegenüberliegenden Seite eine Lagerfläche 42 auf, um die Schaltklinke 30 an der Welle 22 zu lagern bzw. abzustützen. An der Welle 22 ist ein Lagerabschnitt 44 ausgebildet, an dem die Lagerfläche 42 anliegt und derart gelagert ist, dass die Schaltklinke 30 um eine erste Drehachse 46 drehbar gelagert ist.
[0094] Die Nockenwelle 32 weist ein Nockenelement 48 bzw. ein Betätigungselement 48 auf, das an der Nockenwelle 32 beweglich bzw. drehbar gelagert ist und dazu ausgebildet ist, die Schaltklinke 30 an dem Betätigungsabschnitt 36 nach radial außen zu bewegen, um die Eingriffsabschnitte 38, 40 mit der Innenverzahnung 28 in Eingriff zu bringen. Das Betätigungselement 48 ist als Rollenelement 48 ausgebildet und weist einen runden Lagerabschnitt 49 auf, an dem das Betätigungselement 48 drehbar gelagert ist. Der Lagerabschnitt 49 und das Betätigungselement 48 sind vorzugsweise separat bzw. zweiteilig ausgebildet, wobei der Lagerabschnitt 49 als Lagerzapfen ausgebildet ist. Das Betätigungselement 48 weist eine Umfangsfläche 50 auf, die an einem Abschnitt erhaben gegenüber der Nockenwelle 32 angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, den Betätigungsabschnitt 36 nach radial außen zu bewegen und dadurch die Schaltklinke 30 entsprechend zu betätigen. Das Nockenelement bzw. das Betätigungselement 48 ist mittels des Lagerabschnitts 49 in einer Nut 51 der Nockenwelle 32 drehbar gelagert. Der Lagerabschnitt 49 weist einen Radius auf, der kleiner ist als ein Radius der Umfangsfläche 50. Dadurch weist die Umfangsfläche 50 einen größeren Hebelarm als der Lagerabschnitt auf, so dass eine Reibkraft an dem Lagerabschnitt 49 leichter überwunden werden kann.
[0095] Die Eingriffsabschnitte 38, 40 sind derart ausgebildet bzw. in radialer Richtung derart angeordnet, dass die Eingriffsabschnitte 38, 40 gleichzeitig jeweils mit einem Zahn der Innenverzahnung 28 in Eingriff gebracht werden können. Die Eingriffsabschnitte 38, 40 weisen dieselbe Zahnteilung auf wie die Innenverzahnung 28. Dadurch kann die Kraft, die auf die Schaltklinke 30 wirkt, besonders gut und gleichmäßig verteilt werden und Lastspitzen vermieden werden, da die Eingriffsabschnitte 38, 40 gleichzeitig mit jeweils einem Zahn der Innenverzahnung 28 in Eingriff gebracht werden.
[0096] In der in Fig. 2 dargestellten Drehposition der Nockenwelle 32 ist das Betätigungselement 48 nicht an dem Betätigungsabschnitt 36 der Schaltklinke 30 angeordnet, so dass die Schaltklinke 30 um die Drehachse 46 nach radial innen gedreht bzw. geschwenkt ist und die Eingriffsabschnitte 38, 40 nicht in Eingriff mit der Innenverzahnung 28 stehen. Der Schaltklinke 30 sind ferner Federelemente zugeordnet, die die Schaltklinke 30 nach radial innen bewegen, so dass die Schaltklinke 30 in dem hier dargestellten Zustand, also ohne Betätigung durch das Betätigungselement 48, außer Eingriff der Innenverzahnung 28 ist und das Losrad 24 in beide Drehrichtungen relativ zu der Welle 22 drehbar ist.
[0097] Um die Schaltklinke 30 zu betätigen und entsprechend den Betätigungsabschnitt 36 mittels des Betätigungselements 48 nach radial außen zu bewegen, wird die Nockenwelle 32 relativ zu der Welle 22 rotiert, so dass das Betätigungselement 48 an dem Betätigungsabschnitt 36 angeordnet ist, wie es im Weiteren näher erläutert ist.
[0098] Insgesamt kann die Schaltklinke 30 in einer besonderen Ausführungsform auch drei oder mehr Eingriffsabschnitte 38, 40 aufweisen. Dadurch kann die Kraft auf die Schaltklinke 30 noch gleichmäßiger verteilt werden. [0099] In Fig. 3a ist die Schaltvorrichtung aus Fig. 2 in einer anderen Schaltstellung dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
[00100] In der in Fig. 3a dargestellten Rotationsposition der Nockenwelle 32 relativ zu der Welle 22 ist das beweglich gelagerte bzw. drehbar gelagerte Nockenelement 48 bzw. Betätigungselement 48 an dem Betätigungsabschnitt 36 angeordnet, so dass die Umfangsfläche 50 den Betätigungsabschnitt 36 nach radial außen bewegt und entsprechend die Schaltklinke 30 betätigt. Dadurch wird die Schaltklinke 30 um die erste Drehachse 46 gedreht, so dass die Eingriffsabschnitte 38, 40 mit der Innenverzahnung 28 in Eingriff gebracht werden und entsprechend die Welle 22 drehfest mit dem Losrad 24 verbunden wird. Durch die Lagerfläche 42 und die Eingriffsabschnitte 38, 40 kann in dieser Eingriffsposition entsprechend Kraft in der Drehrichtung 34 von der Welle 22 auf das Losrad 24 und umgekehrt übertragen werden.
[00101] Die Eingriffsabschnitte 38, 40 sind relativ zu einer Ebene zwischen dem jeweiligen Eingriffsabschnitt 38, 40 und der ersten Drehachse 46 geneigt ausgebildet, so dass auf die Eingriffsabschnitte 38, 40 eine Normalkraft und eine Radialkraft ausgeübt wird, die in einer Richtung radial nach innen gerichtet ist. Dadurch wird in diesem Eingriffszustand stets eine Kraft auf die Eingriffsabschnitte 38, 40 ausgeübt, die die Eingriffsabschnitte 38, 40 nach radial innen bewegt. Entsprechend ist der Lagerabschnitt 44 geneigt ausgebildet, so dass eine Lagerkraft der Lagerfläche 42 auf den Lagerabschnitt 44 eine Normalkraft auf die Lagerfläche 42 ausübt und gleichzeitig eine Radialkraft, die die Lagerfläche 42 radial nach innen bewegt. Der Lagerabschnitt 44 und die Eingriffsabschnitte 38, 40 sind derart geneigt, dass entsprechend der Hebelverhältnisse relativ zu dem Betätigungsabschnitt 36 die Radialkräfte sich entsprechend aufheben. Dadurch bleibt in diesem Betätigungszustand bzw. dieser Drehposition der Nockenwelle 32 die Schaltklinke 30 ausgeschwenkt und die Eingriffsabschnitte 38, 40 in Eingriff mit der Innenverzahnung 28.
[00102] Durch die Neigung der Eingriffsabschnitte 38, 40 und die dadurch resultierende Radialkraft, die die Eingriffsabschnitte 38, 40 radial nach innen bewegt, wird die Schaltklinke 30 ausgeschwenkt bzw. außer Eingriff der Innenverzahnung 28 gebracht, sofern das Nockenelement 48 bzw. das Betätigungselement 48 den Betätigungsabschnitt 36 freigibt. Dadurch kann die Getriebeeinheit 10 auch unter Last heruntergeschaltet werden, ohne dass zum Lösen der Schaltklinke 30 eine Lastrücknahme bzw. Lastunterbrechung erfolgen muss.
[00103] Durch die Radialkräfte, die auf die Eingriffsabschnitte 38, 40 und die Lagerfläche 42 jeweils nach radial innen ausgeübt werden, wird der Betätigungsabschnitt 36 auf das Nockenelement 48 bzw. das Betätigungselement 48 mit einer großen Radialkraft gepresst. Durch die drehbare Lagerung bzw. durch die bewegliche Lagerung des Nockenelements 48 bzw. des Betätigungselements 48 kann die Nockenwelle 32 trotz der durch die große Radialkraft entstehenden großen Reibkraft zwischen dem Betätigungsabschnitt 36 und der Umfangsfläche 50 mit geringem Kraftaufwand gedreht werden und entsprechend auch unter Last geschaltet werden. Durch die unterschiedlichen Radien bzw. Durchmesser des Lagerabschnitts 49 und der Umfangsfläche 50 kann die Nockenwelle trotz großer Radialkräfte leicht gedreht werden.
[00104] In Fig. 3b ist eine Freilauffunktion der Schaltvorrichtung 20 aus Fig. 2 schematisch dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
[00105] Sofern die Welle 22 in einer Drehrichtung 52 entgegen der Drehrichtung 34 rotiert wird, wird die Schaltklinke 30 in eine Freilauffunktion bewegt, so dass in dieser Drehrichtung 52 das Losrad 24 auf der Welle 22 gleitet. Die Schaltklinke 30 weist dazu zwei Gleitabschnitte 54, 56 auf, die jeweils einem der Eingriffsabschnitte 38, 40 zugeordnet sind und entsprechend an einem rückwärtigen Abschnitt ausgebildet sind. Die Gleitabschnitte 54, 56 sind derart ausgebildet, dass die Innenverzahnung 28 in einem ausgeschwenkten Zustand der Schaltklinke 30 über die Gleitabschnitte 54, 56 gleiten und eine Kraft radial nach innen auf die Gleitabschnitte 54, 56 ausübt, so dass die Gleitabschnitte 54, 56 nach radial innen bewegt werden. Die Lagerfläche 42 ist für diese Freilauffunktion an dem Lagerabschnitt 44 beweglich gelagert, so dass die Lagerfläche 42 insgesamt nach radial außen bewegt wird. In dieser Freilauffunktion bzw. dieser Freilaufbewegung wird die gesamte Schaltklinke 30 um den Betätigungsabschnitt 36 gedreht, der in dieser Freilauffunktion eine zweite Drehachse 58 der Schaltklinke 30 bildet. Der Drehbewegung ist eine laterale Bewegung in Umfangsrichtung der Welle 22 überlagert. In dieser Situation, wenn die Welle 22 relativ zu dem Losrad 24 in der entgegengesetzten Drehrichtung 52 rotiert wird, kann die Lagerfläche 42 relativ zu dem Lagerabschnitt 44 in radialer Richtung nach außen bewegt werden, da in dieser Situation keine Normalkraft von den Eingriffsabschnitten 38, 40 ausgeübt wird und die Lagerfläche 42 entsprechend nicht auf den Lagerabschnitt 44 gedrückt wird. Dies ermöglicht die Drehung der Schaltklinke 30 um die zweite Drehachse 58 und eine Verschiebung bzw. ein Abwälzen des Betätigungsab- schitts 36 auf der Umfangsfläche des Betätigungselements 48, so dass die Schaltklinke 30 entsprechend in der Drehrichtung 52 die Freilauffunktion aufweist. Das Federelement ist in dieser Situation an der inneren Umfangsfläche der Welle derart abgestützt, dass die Schaltkline 30 um die zweite Drehachse 46 gedreht wird und die Eingriffsabschnitte 38, 40 nach radial außen bewegt werden.
[00106] In der Freilaufposition führt die Schaltklinke 30 eine abwechselnde Wippbewegung um die zweite Drehachse 58 aus, wobei ein Teil der Lagerfläche 42 in die Innenverzahnung 28 einschwenkt und beim Weiterdrehen von der Innenverzahnung 28 nach radial innen geschwenkt wird, so dass die beiden Eingriffsabschnitte 38, 40 bzw. die beiden Gleitabschnitte 54, 56 in die Innenverzahnung eingeschwenkt werden. Die Gleitabschnitte 54, 56 und die Lagerfläche 42 sind derart voneinander beabstandet, dass entweder die Lagerfläche 42 oder die Gleitabschnitte 54, 56 in die jeweilige Innenverzahnung 28 einschwenken können. Der Lagerfläche 42 ist ein weiterer Gleitabschnitt 59 zugeordnet, der an einem rückseitigen Abschnitt der Lagerfläche 42 ausgebildet ist, so dass der Gleitabschnitt 59 und die Lagerfläche 42 in der Drehrichtung 34 nach radial innen gedrückt wird und entsprechend die Eingriffsabschnitte 38, 40 in der Drehrichtung 34 in die Innenverzahnung 28 eingreifen können und entsprechend eine drehfeste Verbindung zwischen der Welle 22 und dem Losrad 24 bilden. Dadurch ist ein schnelles Umschalten zwischen Freilauf und Antrieb mit einem geringen Leerweg möglich.
[00107] Die Schaltklinke 30 bildet somit im Allgemeinen einen Freilaufkörper eines schaltbaren Freilaufs.
[00108] Insgesamt kann durch die Schaltvorrichtung 20 mit den derart ausgebildeten schaltbaren Freiläufen ein Lastschaltgetriebe bereitgestellt werden, das unter Last hochgeschaltet werden kann und unter Last heruntergeschaltet werden kann, wobei der Schaltvorgang über die Rotation der Nockenwelle 32 mit geringem Kraftaufwand möglich ist.
[00109] In Fig. 4 ist eine Explosionsdarstellung der Schaltvorrichtung 20 dargestellt. Die Welle 22 weist eine Mehrzahl von Ausnehmungen 60 auf, in denen jeweils eine Schaltklinke 30 gelagert ist. Die Schaltklinken 30 weisen jeweils in axialer Richtung der Welle 22 zwei Lagerzapfen 62, 64 auf, an denen hier nicht näher dargestellt Federelemente gelagert sind, die die Schaltklinken 30 in einer Richtung radial nach innen bewegen, um die Schaltklinken 30 außer Eingriff der Innenverzahnung 28 zu bewegen. Die Nockenwelle 32 weist in Umfangsrichtung ausgebildete Axiallager 66 auf, zwischen denen die Nockenelemente 48 bzw. die Betätigungselemente 48 angeordnet sind und in den Radialnuten 51 drehbar gelagert sind. Die Nockenwelle 32 ist mit den Axiallagern 66 mit technisch geringem Aufwand mittels eines entsprechenden Scheibenfräsers herzustellen. Wie in Fig. 4 dargestellt ist jeder der Schaltklinken 30 ein Betätigungselement 48 zugeordnet, so dass entsprechend das der jeweiligen Schaltklinke 30 zugeordnete Losrad drehfest mit der Welle 22 verbindbar ist. Da die Betätigungselemente 48 an unterschiedlichen Umfangspositionen bzw. Drehpositionen an der Nockenwelle 32 gelagert sind, können selektiv einzelne der Losräder 24 drehfest mit der Welle 22 verbunden werden.
[00110] In Fig. 5 ist eine alternative Ausführungsform der Lagerung des Betätigungselements 48 dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
[00111] Das Betätigungselement 48 ist in dieser Ausführungsform drehbar an der Schaltklinke 30 gelagert, wobei die Umfangsfläche 50 des Betätigungselements 48 an der Nockenwelle 32 abwälzt.
[00112] Dem Betätigungsabschnitt 36 ist eine Aufnahme 68 zugeordnet, an der das Betätigungselement 48 drehbar gelagert ist. In dieser speziellen Ausführungsform ist die Aufnahme 68 durch zwei in radialer Richtung verlaufende Fortsätze der Schaltklinke 30 gebildet. Zwischen den Fortsätzen ist ein runder Lagerabschnitt ausgebildet, um die Lagerzapfen 49 des Betätigungselements 48 aufzunehmen und das Betätigungselement 48 entsprechend drehbar zu lagern.
[00113] Die Umfangsfläche 50 wälzt an der Nockenwelle 32 ab, die zum Betätigen des Betätigungsabschnitts 36 bzw. zum Betätigen des Betätigungselements 48 eine erhabene Nocke 70 aufweist. Durch die Nocke 70 wird die Schaltklinke 30 in radialer Richtung nach außen bewegt, um die Eingriffsabschnitte 38, 40 mit der Innenverzahnung 28 in Eingriff zu bringen, wie es oben erläutert ist.
[00114] Die zweite Drehachse 58 ist in dieser Ausführungsform identisch mit der Drehachse des Betätigungselements 48, wobei die Schaltklinke 30 im Freilauf um die zweite Drehachse 58 gedreht wird.
In Fig. 6 ist die Schaltvorrichtung 20 aus Fig. 5 in einer Betätigungsposition der Nockenwelle 32 dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
[00115] Die Nocke 70 der Nockenwelle 32 liegt in der hier dargestellten Betätigungsposition der Nockenwelle 32 an der Umfangsfläche 50 des Betätigungselements 48 an, so dass das Betätigungselement 48 und damit der Betätigungsabschnitt 36 nach radial außen bewegt wird und die Schaltklinke 30 um die erste Drehachse 46 gedreht wird und entsprechend die Eingriffsabschnitte 38, 40 in Eingriff mit der Innenverzahnung 28 gebracht werden. In dieser Position kann die Schaltklinke 30, sofern die Welle 22 in der Drehrichtung 52 relativ zu dem Losrad 24 gedreht wird, in die Freilauffunktion gebracht werden, in der die Schaltklinke 30 um die zweite Drehachse 58 gedreht wird bzw. hin und her wippt.
[00116] Diese Ausführungsform, bei der das Betätigungselement 48 an der Schaltklinke 30 drehbar gelagert ist, hat den Vorteil, dass das Ausschwenken der Schaltklinke 30 durch bestimmte Konturen der Nocke 70 präzise gesteuert werden kann, so dass das Schalten der Schaltvorrichtung 20 präzise eingestellt werden kann und mehrere Teilgetriebe präziser aufeinander abgestimmt werden können. [00117] In Fig. 7 ist eine Explosionsdarstellung der Schaltvorrichtung 20 aus Fig. 5 dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
[00118] In der Welle 22 sind die Ausnehmungen 60 ausgebildet, in denen jeweils eine der Schaltklinken 30 gelagert ist. Die Schaltklinken 30 weisen jeweils die Aufnahme 68 auf, in der die Lagerzapfen des Betätigungselements 48 gelagert werden, um das Betätigungselement 48 drehbar an der Schaltklinke 30 zu lagern. Die Nockenwelle 32 weist die Axiallager 66 auf, zwischen denen die Nocken 70 zum Betätigen der Betätigungselemente 48 ausgebildet sind. Die Axiallager 66 lagern entsprechend die Betätigungselemente 48 in axialer Richtung.
[00119] In Fig. 8 ist eine perspektivische Schnittansicht der Schaltvorrichtung 20 dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
[00120] Die Schaltklinken 30, an denen jeweils eines der Betätigungselemente 48 drehbar gelagert ist, sind in den Aufnahmen 60 der Welle 22 aufgenommen. An den Lagerzapfen 62, 64 ist jeweils ein Federelement 72 gelagert, das sich an einer inneren Umfangsfläche 74 der Welle 22 abstützt und die Schaltklinken 30 entsprechend nach radial innen bewegt. Dadurch ist ein zuverlässiges Ausschwenken der Eingriffsabschnitte 38, 40 aus der Innenverzahnung 28 gewährleistet, so dass die Schaltvorrichtung 20 im Allgemeinen zuverlässige Gangwechsel ausführen kann. Die Lagerzapfen 62, 64 sind dabei in Umfangsrichtung der Welle 22 bzw in Drehrichtung der Welle 22 zwischen dem Betätigungselement 48 bzw. dem Betätigungsabschnitt 36 und der Drehachse 46 angeordnet, damit die Schaltklinke 30 ausschwenken kann und in der Welle versenkt werden kann.
[00121] In Fig. 9 ist eine Schaltklinke für eine Schaltvorrichtung einer Getriebeeinheit in einer perspektivischen Ansicht dargestellt und allgemein mit 80 bezeichnet. Die Schaltklinke 80 weist einen ersten Eingriffsabschnitt 82 und einen zweiten Eingriffsabschnitt 84 auf, die voneinander beabstandet sind und dazu ausgebildet sind, mit einer Innenverzahnung eines Losrades in Eingriff gebracht zu werden. Die Eingriffsabschnitte 82, 84 sind voneinander beabstandet, so dass sie mit unterschiedlichen Zähnen einer Innenverzahnung in Eingriff gebracht werden können und dass in dem Zwischenraum bzw. der Lücke zwischen den Eingriffsabschnitten ein Zahnkopf der Innenverzahnung 28 angeordnet werden kann und in der zweiten Drehrichtung 52 eine Gleitfläche an dem Zahnkopf der Innenverzahnung 28 die Schaltklinken 30 in die Freilauffunktion bewegen kann. Die Schaltklinke 80 weist ferner einen Lagerabschnitt 86 auf, der den Eingriffsabschnitten 82, 84 gegenüberliegend ausgebildet ist und dazu dient, die Schaltklinke 80 drehbar um eine Drehachse 88 zu lagern. Die Schaltklinke 80 weist ferner einen Betätigungsabschnitt 90 auf, der von dem Lagerabschnitt 86 und von den Eingriffsabschnitten 82, 84 beabstandet ausgebildet ist, um die Schaltklinke 80 entsprechend zu betätigen und um die Drehachse 88 zu drehen. Die Schaltklinke 80 dient im Allgemeinen als Freilaufkörper für einen schaltbaren Freilauf einer Schaltvorrichtung für ein mit Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist.
[00122] Die Eingriffsabschnitte 82, 84 sind an der Schaltklinke 80 in radialer Richtung derart angeordnet, dass sie gleichzeitig mit jeweils einem Zahn der Innenverzahnung 1 10 in Eingriff bringbar sind. Dadurch kann die Kraft besonders zeitgleich auf die Schaltklinke 80 verteilt werden, wodurch Lastspitzen vermieden werden.
[00123] In Fig. 10 ist eine Schaltvorrichtung mit der Schaltklinke 80 schematisch dargestellt und allgemein mit 100 bezeichnet. Die Schaltvorrichtung 100 ist ähnlich aufgebaut wie die Schaltvorrichtung 20 und weist entsprechend eine Welle 102 auf, an der ein Losrad 104 gelagert ist. In der Welle 102 ist eine Nockenwelle 106 drehbar und koaxial zu der Welle 102 gelagert. An der Welle 102 ist die Schaltklinke 90 in einer Ausnehmung 108 mittels des Lagerabschnitts 86 drehbar bzw. schwenkbar gelagert. Das Losrad 104 weist die Innenverzahnung 1 10 auf, wobei die Eingriffsabschnitte 82, 84 in der hier dargestellten Schaltposition mit der Innenverzahnung 1 10 in Eingriff stehen. Die Schaltklinke 80 bildet in dieser Schaltposition eine drehfeste Verbindung in einer Drehrichtung 1 1 1 der Welle 102 mit dem Losrad 104. Dadurch, dass die Schaltklinke 80 zwei Eingriffsabschnitte 82, 84 aufweist, kann die Kraft, die von der Innenverzahnung 1 10 auf die Schaltklinke 80 und umgekehrt übertragen wird, besser verteilt werden, so dass eine kompaktere Bauform und/oder ein geringerer Verschleiß der einzelnen Bauteile möglich ist.
[00124] Die Nockenwelle 106 weist eine Nocke 1 12 auf, die als Ausnehmung gegenüber einer Umfangsfläche der Nockenwelle 106 ausgebildet ist, in die der Betätigungsabschnitt 90 einschwenken kann, um die Betätigungsabschnitte 82, 84 auszuschwenken.
[00125] Der Schaltklinke 80 ist ein Federelement zugeordnet, um die Schaltklinke 80 nach radial außen zu schwenken, sofern die Nocke 1 12 an dem Betätigungsabschnitt 90 angeordnet ist und um die Eingriffsabschnitte 82, 84 zuverlässig mit der Innenverzahnung 1 10 in Eingriff zu bringen.
[00126] In einer besonderen Ausführungsform weist die Schaltklinke 80 drei oder mehr Eingriffsabschnitte 82, 84 auf, so dass die Kraft auf die Schaltklinke 80 bzw. die Eingriffsabschnitte noch gleichmäßiger verteilt werden kann. Die Eingriffsabschnitte 82, 84 weisen dabei dieselbe Zahnteilung auf wie die Innenverzahnung 1 10, um eine gleichmäßige Verteilung der Kraft zu gewährleisten.
[00127] Dadurch, dass die Schaltklinke 80 die beiden Eingriffsabschnitte 82, 84 aufweist, kann die zur Verfügung stehende Kontaktfläche mit der Innenverzahnung 1 10 vergrößert werden, wodurch der Verschleiß und die Materialbelastung der Schaltklinke 80 reduziert ist. Weiterhin können die Eingriffsabschnitte 82, 84 kleiner dimensioniert werden, wodurch eine größere Anzahl von Zähnen der Innenverzahnung 1 10 möglich sind, so dass ein Leerdrehwinkel des Losrades 104 relativ zu der Welle 106 reduziert ist.
[00128] In Fig. 1 1 ist ein weitere Schaltposition der Schaltvorrichtung 100 dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
[00129] Die Nockenwelle 106 ist gegenüber der Position aus Fig. 10 verdreht, so dass der Betätigungsabschnitt 90 nach radial außen bewegt ist und die Eingriffsabschnitte 82, 84 durch Rotation der Schaltklinke 80 um die Drehachse 88 entsprechend eingeschwenkt sind. In dieser Schaltposition gleitet das Losrad 104 in beiden Drehrichtungen auf der Welle 102. Im Gegensatz zu der Schaltklinke 30 aus den Fig. 2 bis 8 wird die Schaltklinke 80 eingeschwenkt, sofern der Betätigungsabschnitt 90 nach radial außen bewegt wird.
[00130] Ein Zahn der Innenverzahnung 104 mit einer Gleitfläche am Zahnkopf ragt dabei in die Lücke zwischen den Eingriffsabschnitten 82, 84, um die Schaltklinke 80 in der Freilaufrichtung nach radial innen bewegen kann und die Freilauffunktion einleiten kann.
[00131] In Fig. 12 ist die Schaltklinke 80 in einer schematischen Detailansicht dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
[00132] Die Eingriffsabschnitte 82, 84 sind als Flächen ausgebildet und relativ einer virtuellen Verbindungsebene 122, 124 zwischen einem Mittelpunkt des jeweiligen Eingriffsabschnitts 82, 84 bzw. zwischen einem Kontaktpunkt des jeweiligen Eingriffsabschnitts 82, 84 und der Drehachse 88 um einen Winkel 1 14, 1 16 kleiner als 90° geneigt ausgebildet. Dadurch kann im Allgemeinen die Schaltklinke 80 unter Last leichter nach innen geschwenkt werden, da eine geringfügige Kraft in radialer Richtung nach innen auf die Eingriffsabschnitte 82, 84 ausgeübt wird.
[00133] In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel 1 16 des zweiten Eingriffsabschnitts 84 größer als der Winkel 1 14 des ersten Eingriffsabschnitts 82. Beispielsweise ist der Winkel 1 16 80° und der Winkel 1 14 70°. Dadurch kann der erste Eingriffsabschnitt 82 zur Lastübertragung verwendet werden und der zweite Eingriffsabschnitt 84 kann die Bewegung der Schaltklinke 80 beim Einschwenken unter Last unterstützen.
[00134] Durch die unterschiedlichen Winkel 1 14, 1 16 wird beim Schwenken der Schaltklinke 80 nach außen der erste Eingriffsabschnitt 82 entlastet und der zweite Eingriffsabschnitt 84 mit dem besseren Hebelverhältnis trägt die Hauptlast. Bei voll ausgeschwenkter Schaltklinke 30 trägt zusätzlich der erste Eingriffsabschnitt 82 die Last, da beim Schalten überlicherweise geringere Lasten anligen als beim Fahren in einer Gangstufe.
[00135] Die Schaltklinke 80 weist ferner zwei Gleitabschnitte 1 18, 120 auf, die jeweils an einem den Eingriffsabschnitten 82, 84 rückseitigen Abschnitt ausgebildet sind.
[00136] Die Gleitabschnitte 1 18, 120 dienen dazu, die Schaltklinke 80 einzuschwenken, sofern das Losrad 104 in der Freilaufrichtung entgegen der Drehrichtung 1 1 1 relativ zu der Welle 102 gedreht wird. Die Gleitabschnitte 18, 20 sind dabei so geneigt, dass ein vordefiniertes Drehmoment überschritten werden muss, um die Schaltklinke 80, die durch das Federelement nach außen vorgespannt ist, nach innen zu schwenken. Dieses vordefinierte Drehmoment ist vorzugsweise so hoch eingestellt, dass es größer ist als ein Drehmoment, das benötigt wird, um den Abtrieb der Getriebeeinheit 10 in die Antriebsrichtung mitzudrehen. Dadurch bleibt die Schaltklinke 80 in Eingriff mit der Innenverzahnung 1 10, sofern kein Gangwechsel erfolgt, so dass bei einer Wiederaufnahme der Lastübertragung kein Leerdrehwinkel entsteht.
[00137] Ein Neigungswinkel 126 von wenigstens einem der Gleitabschnitte 1 18, 120 weist dabei relativ zu der Verbindungsebene 122 zwischen dem entsprechenden Eingriffsabschnitt 82 und der Drehachse 88 einen Winkel größer als 60° auf. Mit anderen Worten weist wenigstens einer der Gleitabschnitte 1 18, 120 relativ zu dem jeweils zugeordneten Eingriffsabschnitt 82, 84 einen Winkel kleiner als 30° auf. Dadurch bleibt die Schaltklinke 80 länger ausgeschwenkt und wird lediglich bei einem Schaltvorgang oder bei einem entsprechend hohen Drehmoment in der Freilaufrichtung eingeschwenkt. Dadurch kann ein Leerweg bei Antriebskraftrücknahme reduziert bzw. verhindert werden.
[00138] In Fig. 13 ist eine weitere Schaltposition der Schaltvorrichtung 100 dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind. [00139] In der hier dargestellten Drehposition der Schaltklinke 80 ist die Situation dargestellt, in der die Eingriffsabschnitte 82, 84 gerade mit jeweils einem Zahn der Innenverzahnung 1 10 in Eingriff gebracht werden. Die Spitzen der Eingriffsabschnitte 82, 84 liegen in dieser Situation bzw. in dieser Drehposition auf einer Kreisbahn, die durch die Zahnköpfe der Innenverzahnung 1 10 gebildet ist. Mit anderen Worten sind die Eingriffsabschnitte 82, 84 in radialer Richtung an der Schaltklinke 80 derart versetzt angeordnet, dass die beim Ausschwenken gleichzeitig an den jeweiligen Zähnen der Innenverzahnung angreifen. Dadurch werden die Eingriffsabschnitte 82, 84 gleichzeitig mit jeweils einem Zahn der Innenverzahnung 1 10 in Kontakt gebracht, so dass die Kraft von dem Losrad 104 besonders gleichmäßig und zeitgleich auf die Schaltklinke 80 übertragen werden kann.
[00140] Es versteht sich, dass die geometrischen Eigenschaften der Eingriffsabschnitte 82, 84, insbesondere die Neigungswinkel der Eingriffsabschnitte 82, 84 der Schaltklinke 80 auch auf die Eingriffsabschnitte 38, 40 der Schaltklinke 30 zutreffen oder auf diese anwendbar sind. Die Drehachse 88 entspricht dabei der ersten Drehachse 46.

Claims

Patentansprüche
1 . Schaltvorrichtung (20) für eine Getriebeeinheit (10), insbesondere für ein mit Muskelkraft angetriebenes Fahrzeug, mit:
- einer Welle (22) zum Lagern einer Mehrzahl von Losrädern (24),
- einer Mehrzahl von Schaltklinken (30), die den Losrädern (24) zugeordnet sind und an der Welle (22) beweglich gelagert sind, um die Losräder (24) in wenigstens einer Drehrichtung (34) mit der Welle drehfest zu verbinden,
- einer Nockenwelle (32), die den Schaltklinken (30) zugeordnet ist und dazu ausgebildet ist, unterschiedliche Gangstufen der Getriebeeinheit (10) einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass den Schaltklinken (30) jeweils ein Betätigungselement (48) zugeordnet ist, das relativ zu der Nockenwelle (32) und relativ zu der jeweiligen Schaltklinke (30) beweglich gelagert ist, und dazu ausgebildet ist, die Schaltklinke (30) zum Einstellen der Gangstufen zu betätigen.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungselemente (48) drehbar gelagert sind.
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungselemente (48) an der Nockenwelle (32) gelagert sind.
4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungselemente (48) jeweils an einer der Schaltklinken (30) gelagert sind.
5. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungselemente (48) jeweils einen Wälzkörper mit einer Umfangs- fläche (50) aufweisen, die an der Nockenwelle (32) oder der jeweiligen Schaltklinke (30) abwälzen.
6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungselemente (48) wenigstens einen Lagerabschnitt (49) aufweisen, an dem sie drehbar gelagert sind, wobei ein Radius des Lagerabschnitts kleiner ist als ein Radius der Umfangsfläche (50).
7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungselemente (48) als Rollenelement (48) ausgebildet sind, die mittel eines Lagerzapfens (49) drehbar gelagert sind, wobei die Rollenelement und der jeweils zugeoardnete Lagerzapfen separat ausgebildet sind.
8. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungselemente (48) und die Nockenwelle (32) dazu ausgebildet sind, jeweils einen Betätigungsabschnitt (36) der Schaltklinke (30) in einer radialen Richtung nach außen zu bewegen.
9. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Schaltklinken (30) ein Federelement (72) zugeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, die Schaltklinken (30) in einer radialen Richtung nach innen zu bewegen.
10. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltklinken (30) jeweils wenigstens einen Eingriffsabschnitt (38, 40) aufweisen, der dazu ausgebildet ist, die Welle (22) in der einen Drehrichtung (34) drehfest mit dem jeweiligen Losrad (24) zu verbinden.
1 1 . Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltklinken (30) jeweils eine Mehrzahl von Eingriffsabschnitten (38, 40) aufweisen, die derart ausgebildet sind, dass sie gleichzeitig mit jeweils einem Zahn der Innenverzahnung (28) des jeweiligen Losrades (24) in Eingriff bringbar sind.
12. Schaltvorrichtung nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltklinken (30) jeweils eine Mehrzahl von Eingriffsabschnitten (38, 40) aufweisen, zwischen denen eine Lücke ausgebildet ist, so dass eine Gleitfläche eines Kopfes einer Innenverzahnung des jeweiligen Losrades (24, 104) in die Lücke eingreifen kann.
13. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltklinken (30) jeweils eine Lagerfläche (42) aufweisen, wobei die Lagerflächen (42) jeweils an einem Lagerabschnitt (44) der Welle (22) um eine Drehachse (46) herum drehbar gelagert sind.
14. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (72) an einem Angriffspunkt (62) an der jeweiligen Schaltklinke (30) gelagert sind, wobei der Angriffspunkt jeweils in einer Umfangsrichtung der Welle (22) zwischen der ersten Drehachse (46) und dem Betätigungsabschnitt (36) ausgebildet ist.
15. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsabschnitte (38, 40) jeweils derart geneigt ausgebildet ist, dass das jeweilige Losrad (24) in der einen Drehrichtung (34) eine Kraft in einer radialen Richtung nach innen auf die jeweilige Schaltklinke (30) ausübt.
16. Schaltvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerabschnitt (44) derart geneigt ist, dass in der einen Drehrichtung (34) eine Kraft in einer radialen Richtung nach innen auf die Lagerfläche (42) der Schaltklinke (30) ausgeübt wird.
17. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltklinken (30) wenigstens einen Gleitabschnitt (54, 56) aufweisen, der dazu ausgebildet ist, den Eingriffsabschnitt (38, 40) in einer zweiten Drehrichtung (52) entgegen der ersten Drehrichtung (34) nach radial innen zu bewegen und die Schaltklinke (30) um eine zweite Drehachse (58) zu drehen.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (72) dazu ausgebildet ist in einem betätigten Zustand die Schaltklinke (30) um eine zweite Drehachse (58) nach außen zu schwenken.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsabschnitt (36) jeweils zwischen dem Eingriffsabschnitt (38, 40) und der Lagerfläche (42) ausgebildet ist.
Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (32) umfängliche Nuten aufweist, in denen die Betätigungselemente (48) in axialer Richtung geführt sind.
Schaltklinke (30; 80) für eine Schaltvorrichtung (20; 100) einer Getriebeeinheit (10), insbesondere für eine Getriebeeinheit eines mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs, mit:
- einem Lagerabschnitt (44; 86), der dazu ausgebildet ist, die Schaltklinke (30; 80) an einer Welle (22; 102) beweglich zu lagern,
- einem ersten Eingriffsabschnitt (38; 82), der dem Lagerabschnitt (44; 86) gegenüberliegend angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, in eine Innenverzahnung (28; 100) eines an der Welle gelagerten Losrades (24; 104) einzugreifen, um zwischen der Welle und dem Losrad eine drehfeste Verbindung in einer ersten Drehrichtung (34) zu bilden,
- einem Betätigungsabschnitt (36; 90), der von dem Lagerabschnitt beabstandet ist und dazu ausgebildet ist, eine Kraft auf die Schaltklinke zu übertragen, um die Schaltklinke zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schaltklinke ein zweiter Eingriffsabschnitt (40; 84) ausgebildet ist, der von dem ersten Eingriffsabschnitt (38; 82) beabstandet ist und dazu ausgebildet ist, in die Innenverzahnung (28; 1 10) des Losrades (38; 82) einzugreifen.
22. Schaltklinke nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den
Eingangsabschnitten eine Lücke ausgebildet ist, so dass ein Zahn der Innenverzahnung in die Lücke eingreifen kann.
23. Schaltklinke nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriff sabschnitte derart beabstandet sind, dass sie mit jeweils einem Zahn der Innenverzahnung in Eingriff bringbar sind.
24. Schaltklinke nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsabschnitte an der Schaltklinke derart ausgebildet sind, dass die Eingriffsabschnitte gleichzeitig jeweils mit einem Zahn der Innenverzahnung in Eingriff bringbar sind.
25. Schaltklinke nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingangsabschnitt (38; 82) an einem Endabschnitt der Schaltklinke ausgebildet ist.
26. Schaltklinke nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Eingriffsabschnitt (40; 84) an einem Abschnitt zwischen dem ersten Eingangsabschnitt (38; 82) und dem Lagerabschnitt (42; 86) ausgebildet ist.
27. Schaltklinke nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsabschnitte Flächen an der Schaltklinke (30; 80) bilden, die jeweils unterschiedliche Neigungen aufweisen.
28. Schaltklinke nach einem der Ansprüche 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltklinke an der Welle um eine Drehachse (46; 88) drehbar gelagert ist.
29. Schaltklinke nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsabschnitte Flächen an der Schaltklinke bilden, die jeweils relativ zu einer Verbindungsebene (122, 124) zwischen dem jeweiligen Eingriffsabschnitt (82, 84) und der Drehachse (88) unterschiedliche Neigungswinkel (1 14, 1 16) aufweisen.
30. Schaltklinke nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingriffsabschnitt (38; 82) einen kleineren Neigungswinkel (1 14, 1 16) aufweist als der zweite Eingriffsabschnitt (40; 84).
31 . Schaltklinke nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriff sabschnitte einen Neigungswinkel (1 14, 1 16) aufweisen, der kleiner ist als 90°.
32. Schaltklinke nach einem der Ansprüche 21 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltklinke wenigstens einen Gleitabschnitt (54, 56; 1 18, 120) aufweist, der an einem rückseitigen Abschnitt wenigstens eines der Eingriffsabschnitte ausgebildet ist, wobei der Gleitabschnitt (54, 56; 1 18, 120) derart ausgebildet ist, dass die Schaltklinke (30; 80) durch die Innenverzahnung des jeweiligen Losrades in einer zweiten Drehrichtung der Welle in einer radialen Richtung nach innen bewegt wird.
33. Schaltklinke nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Gleitabschnitt (54, 56; 1 18, 120) relativ zu einer Verbindungsebene (122, 124) zwischen dem jeweiligen Eingriffsabschnitt (82, 84) und der Drehachse (88) einen Neigungswinkel größer als 60° aufweist.
34. Schaltklinke nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltklinke derart vorgespannt ist und der wenigstens eine Gleitabschnitt derart geneigt ist, dass die Schaltklinke ab einem von dem Losrad in der zweiten Drehrichtung ausgeübten vordefinierten Drehmoment nach innen eingeschwenkt wird.
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