DE102014101369A1

DE102014101369A1 - Antriebsanordnung und Betätigungsanordnung für eine Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE102014101369A1
Application number: DE102014101369.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Schmitz; Christof Höfer
Original assignee: Pinion GmbH
Current assignee: Pinion GmbH
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2014-02-04
Publication date: 2015-08-06

Abstract

Antriebsanordnung (40) für eine Schaltvorrichtung, insbesondere für eine Schaltvorrichtung eines mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs, mit einem Eingangsdrehglied (42), das mit einem Antriebselement (54) verbunden oder verbindbar ist und drehbar gelagert ist, einem Ausgangsdrehglied (46), das mit einem Eingangsdrehelement (48) der Schaltvorrichtung verbunden oder verbindbar ist, wobei das Ausgangsdrehglied (46) relativ zu dem Eingangsdrehglied (42) in beide Drehrichtungen drehbar gelagert ist, und wobei das Eingangsdrehglied (42) einen schaltbaren Rastmechanismus (68) aufweist, um das Eingangsdrehglied (42) in wenigstens einer Drehrichtung drehfest mit dem Ausgangsdrehglied (46) zu verbinden, wobei der schaltbare Rastmechanismus (68) durch eine Rotation des Eingangsdrehgliedes (42) betätigbar ist, um das Eingangsdrehglied (42) in der wenigstens einen Drehrichtung drehfest mit dem Ausgangsdrehglied (46) zu verbinden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für eine Schaltvorrichtung, insbesondere für eine Schaltvorrichtung eines mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs, mit einem Eingangsdrehglied, das mit einem Antriebselement verbunden oder verbindbar ist und drehbar gelagert ist, einem Ausgangsdrehglied, das mit einem Eingangsdrehelement der Schaltvorrichtung verbunden oder verbindbar ist, wobei das Ausgangsdrehglied relativ zu dem Eingangsdrehglied in beide Richtungen drehbar gelagert ist, und wobei das Eingangsdrehglied einen schaltbaren Rastmechanismus aufweist, um das Eingangsdrehglied in wenigstens einer Drehrichtung drehfest mit dem Ausgangsdrehglied zu verbinden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Betätigungsanordnung für eine Schaltvorrichtung, insbesondere für eine Schaltvorrichtung eines mit Muskelkraft angetriebenen Fahrzeugs, mit einem Grundkörper, der um einen Drehpunkt drehbar gelagert ist, einem Betätigungsabschnitt, der mit dem Grundkörper verbunden oder verbindbar ist, um den Grundkörper um den Drehpunkt zu drehen, und mit einem Zugseil, das mit dem Grundkörper und der Schaltvorrichtung verbunden ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich eine Betätigungsvorrichtung für eine Schaltvorrichtung, insbesondere für eine Schaltvorrichtung eines mit Muskelkraft angetriebenen Fahrzeugs.
Derartige Antriebsanordnungen und Betätigungsanordnungen dienen dazu, Schaltvorrichtungen zu betätigen und entsprechend einzelne Gänge der Schaltvorrichtung einzulegen zu wechseln.
Auf dem Gebiet der Schaltvorrichtungen für mit Muskelkraft angetriebenen Fahrzeug, insbesondere für Fahrräder ist es bekannt, die Schaltvorrichtungen mittels eines Schalthebels über einen oder mehrere Bowdenzüge zu betätigen, um die Gänge der Schaltvorrichtung zu wechseln. Dabei wird üblicherweise ein einzelner Bowdenzug verwendet, um eine Zugkraft auf die Schaltvorrichtung auszuüben und die Gänge der Schaltvorrichtung entsprechend hoch zu schalten. Durch eine Gegenkraft, die von der Schaltvorrichtung auf den Bowdenzug ausgeübt wird, kann durch schrittweises Lösen bzw. schrittweises Nachgeben des Bowdenzugs entsprechend wieder heruntergeschaltet werden. Nachteilig bei derartigen Schaltvorrichtungen ist es, dass bei großen Schaltwegen eine große Zuglänge des Bowdenzugs am Schalthebel aufgewickelt werden muss und der Schalthebel mit der Schaltvorrichtung synchronisiert werden muss, um ein präzises Schalten zu ermöglichen. Dadurch wird die gesamte Anordnung technisch aufwendig und anfällig für Fehlfunktionen.
Aus der DE 10 2009 060 484 A1 ist eine Schaltvorrichtung für eine Getriebeeinheit eines Fahrrades bekannt, bei der die unterschiedlichen Gänge der Getriebeeinheit mittels einer drehbaren Nockenwelle geschaltet bzw. ausgewählt werden und wobei die Nockenwelle über Antriebsmittel mittels eines Bowdenzuges über eine Zugscheibe rotiert wird. Um die Gänge der Getriebeeinheit vollständig durchschalten zu können, muss dabei die Nockenwelle um drei vollständige Umdrehungen rotiert werden, so dass der Bowdenzug mittels eines Schalthebels entsprechend um eine große Zuglänge gezogen werden muss. Dadurch muss in dem Schalthebel die gesamte Zuglänge des Bowdenzuges aufgewickelt werden, so dass der Schalthebel entsprechend technisch aufwendig wird.
Aus der DE 10 2008 005 627 A1 ist ein Schalthebel für eine Schaltvorrichtung eines Fahrrades bekannt, bei der eine Wickelrolle mittels eines Hebels schrittweise rotiert wird, um einen Bowdenzug aufzurollen und entsprechend die Schaltvorrichtung mittels des Bowdenzugs zu betätigen. Dabei wird durch schrittweise Betätigung des Hebels die Schaltvorrichtung hochgeschaltet und durch Lösen einer Rastverbindung zwischen dem Hebel und der Wickelrolle entsprechend heruntergeschaltet. Nachteilig dabei ist es, dass die Wickelrolle einen großen Zugweg des Bowdenzuges aufwickeln muss, um entsprechend die Schaltvorrichtung vollständig durchzuschalten und daher einen großen Bauraum benötigt. Ferner die auf den Hebel auszuübende Kraft nicht an die Anforderungen der Schaltvorrichtung angepasst ist, wodurch die Schaltvorgänge eine hohe Fingerkraft benötigen und dadurch insgesamt unkomfortabel erscheinen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Antriebsanordnung für eine Schaltvorrichtung und eine Betätigungsanordnung für eine Schaltvorrichtung bereitzustellen, bei der der Schaltkomfort mit technisch geringem Aufwand verbessert ist.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Antriebsanordnung dadurch gelöst, dass der schaltbare Rastmechanismus durch eine Rotation des Eingangsdrehgliedes betätigbar ist, um das Eingangsdrehglied in der wenigstens einen Drehrichtung drehfest mit dem Ausgangsdrehglied zu verbinden.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Betätigungsanordnung gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung, dadurch gelöst, dass an dem Grundkörper um den Drehpunkt herum ein Wickelabschnitt ausgebildet ist, um das Zugseil durch eine Drehung des Grundkörpers aufzuwickeln und die Schaltvorrichtung entsprechend zu betätigen, wobei der Wickelabschnitt an unterschiedlichen Winkelpositionen des Grundkörpers relativ zu dem Drehpunkt unterschiedliche Radien aufweist, um unterschiedliche Hebel beim Aufwickeln des Zugseiles zu bilden.
Diese Aufgabe wird gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Anzeigeelement, das drehbar gelagert ist und dazu ausgebildet ist, in unterschiedlichen Drehpositionen unterschiedliche Schaltzustände der Schaltvorrichtung anzuzeigen, und durch ein Stellglied, das drehbar gelagert ist und das mit dem Grundkörper drehfest verbindbar ist, um eine Drehbewegung des Grundkörpers auf das Stellglied zu übertragen, wobei das Stellglied kraftschlüssig mit dem Anzeigeelement verbunden ist.
Dadurch, dass bei der Antriebsanordnung der schaltbare Rastmechanismus durch eine Rotation des Eingangsdrehgliedes betätigbar ist, wird die Rotation des Eingangsdrehgliedes auf das Ausgangsdrehglied übertragen und entsprechend ein Schaltvorgang der Schaltvorrichtung durchgeführt. Dadurch kann der Schaltvorgang lediglich durch Rotation des Eingangsdrehgliedes eingeleitet werden, so dass das Schalten der Vorrichtung mit technisch geringem Aufwand komfortabel möglich ist.
Dadurch dass bei der Betätigungsanordnung der Wickelabschnitt an unterschiedlichen Winkelpositionen des Grundkörpers unterschiedliche Radien aufweist, werden in Abhängigkeit des Drehwinkels des Grundkörpers unterschiedliche Hebel für das Zugseil eingestellt, so dass unterschiedliche Kraft-Weg-Verhältnisse der Betätigungsanordnungen eingestellt werden können. Dadurch kann angepasst an die zu schaltende Schaltvorrichtung das Zugseil mit einem optimalen Kraft-Weg-Verlauf gezogen werden, so dass der Schaltvorgang besonders komfortabel wird. Insbesondere für Schaltvorrichtungen, bei denen beim Herunterschalten Schaltklinken unter Last betätigt werden müssen, können auf die Schaltklinken bedarfsorientiert zunächst eine hohe Kraft über das Zugseil übertragen werden und danach ein entsprechender Betätigungsmechanismus mit geringer Kraft und einem großen Zugweg entsprechend weiter betätigt werden. Dadurch kann ein komfortabler Schaltvorgang insbesondere für eine Schaltvorrichtung einer Getriebeeinheit eines mit Muskelkraft angetriebenen Fahrzeugs bereitgestellt werden.
Dadurch, dass die Betätigungsanordnung gemäß dem dritten Aspekt ein Anzeigeelement aufweist, das die Schaltzustände der Schaltvorrichtung anzeigt und mit dem Stellglied, das mit dem Grundkörper drehfest verbindbar ist, kraftschlüssig verbunden ist, kann zum einen die eingelegte Gangstufe angezeigt werden und die Anzeige mit geringem Aufwand mit der Schaltvorrichtung synchronisiert werden, da das Anzeigeelement durch Aufbringen einer Rotationskraft beispielsweise durch das Betätigungselement gegenüber dem Stellglied verstellt werden kann und so die die eingelegte Gangstufe eingestellt und angezeigt werden. Dadurch kann eine komfortable Betätigungsanordnung bereitgestellt werden, die mit geringem Aufwand mit der Schaltvorrichtung synchronisiert werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird somit vollständig gelöst.
Bei der Antriebsanordnung ist es besonders bevorzugt, wenn der Rastmechanismus einen schaltbaren Freilauf aufweist, um das Eingangsdrehglied mit dem Ausgangsdrehglied in der wenigstens einen Drehrichtung drehfest zu verbinden.
Dadurch kann das Ausgangsdrehglied schrittweise rotiert werden, wobei zwischen den Schaltvorgängen das Eingangsdrehglied zurückdrehen kann, so dass die Zuglänge des Zugseils zum vollständigen Durchschalten der Schaltvorrichtung gering ist.
Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn der schaltbare Freilauf ein Sperrglied aufweist, das mit einem Zahnabschnitt des Ausgangsdrehgliedes verbindbar ist.
Dadurch kann mit technisch geringem Aufwand ein robuster schaltbarer Freilauf bereitgestellt werden.
Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn das Sperrglied eine Mehrzahl von Zähnen aufweist, die mit Zähnen des Zahnabschnitts des Ausgangsdrehgliedes verbindbar sind.
Dadurch kann eine besonders stabile Schaltklinke bereitgestellt werden, so dass mit geringem Materialaufwand eine robuste Schaltklinke bereitgestellt werden kann.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn dem schaltbaren Rastmechanismus ein Betätigungselement zugeordnet ist, das dazu ausgebildet ist, den Rastmechanismus in einer vordefinierten Drehposition des Eingangsdrehgliedes von dem Ausgangsdrehglied zu entkoppeln.
Dadurch kann das Eingangsdrehglied in der vordefinierten Drehposition in eine Neutralstellung gebracht werden, in der das Ausgangsdrehglied in beiden Drehrichtungen drehbar ist, so dass auch eine Schaltbetätigung des Ausgangsdrehgliedes in entgegengesetzter Richtung möglich ist.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Eingangsdrehglied ein Rückstellelement aufweist, um das Eingangsdrehglied in die vordefinierte Drehposition zu bewegen.
Dadurch kann das Eingangsdrehglied mittels des Antriebselements in der wenigstens einen Drehrichtung rotiert werden und automatisch in die vordefinierte Drehposition als Neutralstellung zurückgedreht werden, so dass ein schrittweises Durchschalten der Gänge der Schaltvorrichtung möglich ist.
Es ist weiterhin besonders bevorzugt, wenn das Antriebselement ein Zugseil aufweist.
Dadurch ist mit technisch geringem Aufwand die Antriebsanordnung betätigbar und das Eingangsdrehglied drehbar, um die Drehbewegung auf das Ausgangsdrehglied zu übertragen.
Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn das Zugseil und das Sperrglied in einer radial zu einer Drehachse des Eingangsdrehgliedes verlaufenden Ebene angeordnet sind. Mit anderen Worten verläuft die Ebene, in der das Zugseil und das Sperrglied angeordnet sind, orthogonal zu der Drehachse des Eingangsdrehgliedes.
Dadurch können Querkräfte auf das Sperrglied vermieden werden.
Es ist weiterhin besonders bevorzugt, wenn das Antriebselement dazu ausgebildet ist, das Eingangsdrehglied in der wenigstens einen Drehrichtung entgegen der Rückstellkraft des Rückstellelements zu rotieren.
Dadurch kann das Eingangsdrehglied bei jeder Betätigung mittels des Antriebselements das Ausgangsdrehglied rotieren und entsprechend in die Neutralposition zurückgedreht werden, so dass ein schrittweises Schalten durch die Gänge der Schaltvorrichtungen möglich ist.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Antriebsanordnung ein zweites Eingangsdrehglied aufweist, das relativ zu dem ersten Eingangsdrehglied drehbar gelagert ist und mittels eines schaltbaren Rastmechanismus mit dem Ausgangsdrehglied verbindbar ist.
Dadurch können unterschiedliche Schaltoperationen durch die beiden Eingangsdrehglieder ausgeführt werden.
Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn die Eingangsdrehglieder in entgegengesetzten Drehrichtungen drehfest mit dem Ausgangsdrehglied verbindbar sind.
Dadurch kann das Ausgangsdrehglied durch das erste Eingangsdrehglied in der ersten Drehrichtung rotiert werden und durch das zweite Eingangsdrehglied in die entgegengesetzte zweite Drehrichtung rotiert werden, so dass durch Drehen des ersten Eingangsdrehgliedes in eine erste Richtung geschaltet werden kann und durch Drehen des zweiten Eingangsdrehgliedes in die entgegengesetzte Richtung geschaltet werden kann. Dadurch kann insgesamt eine besonders einfache und effektive Schaltoperation ermöglicht werden.
Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn die Eingangsdrehglieder jeweils mit einem Zugseil verbunden sind.
Dadurch ist ein Schalten in die erste Schaltrichtung durch Betätigen des ersten Zugseils möglich und ein Schalten in die entgegengesetzte Richtung durch Betätigung des zweiten Zugseils, wodurch ein Hoch- und Runterschalten besonders einfach und komfortabel möglich ist.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Rückstellelement mit dem ersten und dem zweiten Eingangsdrehglied verbunden ist und die Eingangsdrehglieder in Richtung der vordefinierten Drehposition vorspannt. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Rückstellelement als Federelement ausgebildet ist und entsprechend die Eingangsdrehglieder derart gegeneinander vorspannt, dass sie beide in die vordefinierte Drehposition bewegt werden.
Dadurch kann die Rückstellfunktion der Eingangsdrehglieder mit einem einzigen Rückstellelement erzielt werden, wodurch der technische Aufwand insgesamt reduziert werden kann.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Rückstellelement mit dem Rastmechanismus von wenigstens einem der Eingangsdrehglieder verbunden ist und dazu ausgebildet ist, den Rastmechanismus in einer Betätigungsrichtung vorzuspannen.
Dadurch kann auf ein separates Federelement für den Rastmechanismus verzichtet werden, wodurch die Antriebsanordnung im Allgemeinen mit technisch geringem Aufwand bereitgestellt werden kann.
In einer besonderen Ausführungsform sind die Rastmechanismen von beiden Eingangsdrehgliedern mit dem Rückstellelement verbunden, so dass sowohl die Rückstellfunktion der Eingangsdrehglieder, also das Zurückdrehen in die vordefinierte Drehposition als auch die Vorspannung der Rastmechanismen durch das Rückstellelement verwirklicht werden, so dass der technische Aufwand für die Antriebsanordnung weiter reduziert werden kann.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Eingangsdrehglied als Drehring ausgebildet ist, wobei der Drehring an dem Ausgangsdrehglied gelagert und koaxial zu dem Ausgangsdrehglied angeordnet ist.
Dadurch ist eine besonders kompakte Bauform und eine einfache Lagerung des Eingangsdrehgliedes an dem Ausgangsdrehglied möglich.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Ausgangsdrehglied als Drehring ausgebildet ist und eine Außenverzahnung aufweist.
Dadurch kann mit technisch einfachen Mitteln ein schaltbarer Freilauf bereitgestellt werden.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Eingangsdrehelement eine Innenverzahnung aufweist, die eine Laufverzahnung eines Planetengetriebes der Schaltvorrichtung bildet. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Ausgangsdrehglied einstückig mit der Innenverzahnung des Eingangsdrehelements ausgebildet ist.
Dadurch kann eine besonders kompakte Bauform verwirklicht werden, da das Ausgangsdrehglied und die Innenverzahnung des Planetengetriebes der Schaltvorrichtung miteinander verbunden sind und durch die einstückige Ausführungsform kann der technische Aufwand zur Herstellung des Ausgangsdrehglieds bzw. des Eingangsdrehgliedes reduziert werden.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn den Rastmechanismen Federelemente zugeordnet sind, um die Rastmechanismen in einer Betätigungsrichtung mit dem Zahnabschnitt des Ausgangsdrehgliedes zu verbinden. Die Kraft, die in der vordefinierten Drehposition auf den Rastmechanismus ausgeübt wird, um das Eingangsdrehglied von dem Ausgangsdrehglied zu entkoppeln, ist größer als die Federkraft des Federelements, das den Rastmechanismus in der Betätigungsrichtung mit dem Zahnabschnitt des Ausgangsdrehgliedes verbindet.
Bei der Betätigungsanordnung ist es besonders bevorzugt, wenn das Zugseil an einem Befestigungsabschnitt des Grundkörpers festgelegt ist.
Dadurch ist das Zugseil mit technisch geringem Aufwand an dem Grundkörper festlegbar und entsprechend über den Wickelabschnitt auf- bzw. abwickelbar.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Größe der Radien des Wickelabschnitts in einer Aufwickelrichtung des Zugseils zunimmt.
Dabei ist die Aufwickelrichtung eine Richtung, in der das Zugseil aufgewickelt wird, wobei die Aufwickelrichtung der Drehrichtung des Grundkörpers beim Aufwickeln des Zugseils entgegengesetzt ist. Dadurch kann das Kraft-Weg-Verhältnis der Bewegung des Zugseils vergrößert werden, so dass das Zugseil zu Beginn der Drehung des Grundkörpers mit einer großen Kraft bei geringem Zugweg gezogen wird und im Verlauf der Schaltbetätigung mit einer geringen Kraft und einem großen Zugweg betätigt wird. Dadurch kann beispielsweise zu Beginn des Schaltvorgangs eine Schaltklinke mit hoher Kraft außer Eingriff gebracht werden und danach der Schaltvorgang schnell abgeschlossen werden, wodurch der Schaltvorgang besonders komfortabel wird. Weiterhin kann dadurch zunächst mit großem Schaltweg eine Gangstufe geschaltet werden und demnach mehrere Gangstufen mit kleinem Schaltweg, wodurch ein komfortables Schalten eines oder mehrerer Gangstufen möglich ist.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Betätigungsanordnung ein Gehäuse aufweist, an dem der Grundkörper drehbar gelagert ist und wobei an dem Gehäuse ein Führungselement mit einer Führungsöffnung ausgebildet ist, durch die hindurch das Zugseil geführt ist.
Dadurch kann der Grundkörper stabil gelagert werden und das Zugseil zuverlässig auf den Wickelabschnitt geführt werden.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Führungselement um eine Drehachse senkrecht zu dem Zugseil drehbar gelagert ist.
Dadurch kann die Führung des Zugseils an die unterschiedlichen Radien des Wickelabschnitts angepasst werden, so dass das Zugseil zu jedem Zeitpunkt des Schaltvorgangs optimal geführt ist.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn dem Zugseil ein Mantel zugeordnet ist, der an dem Führungselement abgestützt ist.
Dadurch ist eine zuverlässige Führung des Zugseils eine damit verbundene zuverlässige Schaltung möglich, da das Zugseil äußerlich geschützt ist.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn dem Grundkörper ein Federelement zugeordnet ist, das den Grundkörper in einer Drehrichtung entgegen einer Betätigungsrichtung vorspannt.
Dadurch ist mit einfachen technischen Mitteln eine Rückstellung des Grundkörpers und des damit verbundenen Betätigungsabschnitts möglich, so dass die Betätigungsanordnung für einen nachfolgenden Schaltvorgang vorbereitet werden kann.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn dem Grundkörper ein Federelement zugeordnet ist, das den Grundkörper in einer Betätigungsrichtung vorspannt.
Dadurch kann das Zugseil stets unter Spannung gehalten werden.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Betätigungsanordnung einen zweiten Grundkörper aufweist, der um einen Drehpunkt drehbar gelagert ist und einen Wickelabschnitt aufweist, der um den Drehpunkt herum ausgebildet ist und wobei sich die Form des Wickelabschnitts des zweiten Grundkörpers von der Form des Wickelabschnitts des ersten Grundkörpers unterscheidet.
Dadurch können unterschiedlichen Schaltvorgänge, insbesondere das Hochschalten und das Runterschalten durch unterschiedliche Betätigungsabschnitte ausgeführt werden, wobei das Kraft-Weg-Verhältnis der Betätigung des jeweiligen Zugseils individuell an den jeweiligen Bedarf der Schaltoperation angepasst werden kann.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn der Radius des Wickelabschnitts des zweiten Grundkörpers relativ zu dem Drehpunkt konstant ist.
Dadurch kann für Schaltoperationen, die keinen erhöhten Kraftaufwand bedürfen, durch ein konstantes Kraft-Weg-Verhältnis der Zugseilbetätigung ausgeführt werden, wodurch die Schaltoperation individuell an die Schaltvorrichtung angepasst werden können.
Es ist besonders bevorzugt, wenn den Grundkörpern jeweils eine Drehwinkelbegrenzung zugeordnet ist, um eine Drehbewegung des jeweiligen Grundkörpers zu begrenzen. Dadurch kann eine Überdrehung oder eine Beschädigung der verbundenen Schaltvorrichtung oder der zwischengeschalteten Antriebsanordnung vermieden werden.
Bei der Betätigungsanordnung gemäß dem dritten Aspekt ist es bevorzugt, wenn dem Anzeigeelement eine Drehbegrenzung zugeordnet ist, um die Drehung des Anzeigeelements zu begrenzen.
Dadurch kann ein Anschlag für das Anzeigeelement bereitgestellt werden, so dass das Anzeigeelement mit der Schaltvorrichtung synchronisiert werden kann, indem das Anzeigeelement mittels des Betätigungsabschnitts an den Anschlag gedreht wird und die Schaltvorrichtung mittels des Betätigungsabschnitts entsprechend in den höchsten und den niedrigsten Gang geschaltet wird. Mit anderen Worten wird die Betätigungsanordnung jeweils bis zum Anschlag in den höchsten und in den niedrigsten Gang geschaltet, um die Schaltvorrichtung mit dem Anzeigeelement vollständig also in beider Richtungen zu synchronisieren. Dadurch ist eine Synchronisierung zwischen der Schaltvorrichtung und dem Anzeigeelement möglich.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Anzeigeelement ein Feststellelement aufweist, um das Anzeigeelement in den unterschiedlichen Drehpositionen festzulegen.
Dadurch kann eine präzise Anzeige der eingelegten Gangstufen bereitgestellt werden.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Stellglied bis zu einer vordefinierten Drehkraft kraftschlüssig mit dem Anzeigeelement verbunden ist und oberhalb der vordefinierten Drehkraft relativ zu dem Anzeigeelement drehbar ist.
Dadurch kann eine eingestellte Synchronisation mit den Gangstufen der Schaltvorrichtung beim Schalten beibehalten werden und durch bewusstes Überschreiten der vordefinierten Drehkraft die Anzeige bzw. die Synchronisation korrigiert werden.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die vordefinierte Drehkraft größer ist als eine Drehkraft zum Lösen des Feststellelements.
Dadurch können die einzelnen Drehpositionen eingestellt bzw. das Anzeigeelement zwischen den einzelnen Drehpositionen gedreht werden, ohne dass die eingestellte Synchronisation mit der Schaltvorrichtung verstellt wird.
Es ist bei der Betätigungsanordnung weiterhin allgemein bevorzugt, wenn der Grundkörper über ein Übersetzungselement mit dem Stellglied verbindbar ist, um eine Drehbewegung des Grundkörpers übersetzt auf das Stellglied zu übertragen.
Dadurch kann die Rotation des Anzeigeelements an unterschiedliche Schaltwege des Grundkörpers und der Schaltvorrichtung angepasst werden, so dass eine präzise Anzeige der eingelegten Gangstufe möglich ist.
Es ist dabei besonders bevorzugt, wenn das Übersetzungselement ein veränderliches Übersetzungsverhältnis zwischen dem Grundkörper und dem Stellglied bildet, wobei das Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit einer Drehposition des Grundkörpers variiert.
Dadurch kann die Drehung des Anzeigeelements an veränderliche Schaltwege der Schaltvorrichtung und des Grundkörpers angepasst werden.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der Grundkörper durch Betätigen des Betätigungsabschnitts mittels des Übersetzungselements mit dem Stellglied in wenigstens einer Drehrichtung verbindbar ist.
Dadurch wird der Grundkörper lediglich beim Betätigen des Betätigungsabschnitts mit dem Stellglied verbunden, wodurch bei einem entgegengesetzten Schaltvorgang eine Rotation des Anzeigeelements in entgegengesetzter Richtung möglich ist.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Übersetzungselement den Grundkörper in einer vordefinierten Drehposition in einer Betätigungsrichtung des Betätigungsabschnitts fest mit dem Stellglied verbindet.
Dadurch kann für vordefinierte Drehpositionen des Grundkörpers eine direkte Übertragung der Rotation des Grundkörpers auf das Anzeigeelement eingestellt werden, wodurch die Übertragung der Rotation einfach und robust wird.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Übersetzungselement ein Schiebeelement aufweist, das in einer gehäusefesten Nut verschieblich gelagert ist und in eine gebogene Nut des Grundkörpers eingreift, um das Schiebeelement durch eine Drehbewegung des Grundkörpers zu verschieben.
Dadurch kann mit geringem technischem Aufwand sowohl eine betätigungsabhängige Verbindung mit dem Stellglied als auch ein drehpositionsabhängiges Übersetzungsverhältnis bereitgestellt werden.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn das Schiebeelement einen Eingriffsabschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, in eine Außenverzahnung des Stellglieds einzugreifen, um das Stellglied zu drehen.
Dadurch kann mit technisch einfachen Mitteln eine mechanische Verbindung zwischen dem Schiebeelement und dem Stellglied bereitgestellt werden.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die Betätigungsanordnung einen zweiten Grundkörper mit einem Betätigungsabschnitt aufweist, der drehbar gelagert ist, wobei der zweite Grundkörper einen Eingriffsabschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, das Stellglied in eine Richtung entgegen der Betätigungsrichtung des ersten Grundkörpers zu drehen.
Dadurch kann die Schaltvorrichtung mit dem zweiten Grundkörper und dem zweiten Betätigungsabschnitt in entgegengesetzter Richtung geschaltet werden und das Anzeigeelement entsprechend entgegengesetzt rotiert werden, um den Gangwechsel anzuzeigen.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn der erste Grundkörper und der zweite Grundkörper in einem Gehäuse aufgenommen sind.
Dadurch kann der technische Aufwand für die Betätigungsanordnung reduziert werden und die Betätigung der Betätigungsabschnitte vereinfacht werden, da die Betätigungsabschnitte leichter mit einem Finger erreichbar sind.
Insgesamt können durch das Übersetzungselement unterschiedliche Schaltwege der Schaltvorrichtung und des Wickelabschnitts der Betätigungsanordnung kompensiert bzw. abgebildet werden, so dass auch bei individuellen Schaltwegen eine korrekte Anzeige der eingelegten Gangstufen möglich ist. Dies ist besonders dafür geeignet, wenn der Wickelabschnitt unterschiedliche Radien aufweist, um unterschiedlichen Zugkräfte auf das Zugseil auszuüben und entsprechend unterschiedliche Schaltwege zum Schalten einer oder mehrerer Gänge einzustellen.
Insgesamt ist es besonders bevorzugt, wenn die Antriebsanordnung mittels der Betätigungsanordnung betätigt wird, die zusammen eine Betätigungsvorrichtung als Gesamtsystem zum Schalten der Schaltvorrichtung bilden. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn ein Grundkörper mit einem Betätigungsabschnitt über ein Zugseil mit einem der Eingangsdrehglieder verbunden ist und ein zweiter Grundkörper mit einem Betätigungsabschnitt über ein zweites Zugseil mit dem zweiten Eingangsdrehglied der Antriebsanordnung verbunden ist, so dass durch Betätigen des ersten Betätigungsabschnitts das Ausgangsdrehglied in die erste Drehrichtung rotiert werden kann und durch Betätigen des Betätigungsabschnitts des zweiten Grundkörpers das Ausgangsdrehglied in die entgegengesetzte Richtung rotiert werden kann, so dass durch Betätigen der beiden Betätigungsabschnitte die Schaltvorrichtung hoch- bzw. heruntergeschaltet werden kann.
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.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Fahrrades mit einem Mehrganggetriebe;
2 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform eines Mehrganggetriebes mit einer Vorgelegewelle und einer drehbaren Nockenwelle zum Schalten der Losräder der Vorgelegewelle;
3 eine perspektivische Darstellung einer Antriebsanordnung zum Antreiben einer Schaltvorrichtung des Mehrganggetriebes;
4 eine Explosionsdarstellung der Antriebsanordnung aus 3;
5 eine Explosionsdarstellung eines Eingangsdrehgliedes der Antriebsanordnung aus 3;
6 eine schematische Durchsichtsdarstellung der Antriebsanordnung in axialer Blickrichtung;
7 eine weitere schematische Durchsichtsansicht der Antriebsanordnung zur Erläuterung der Funktionsweise der Antriebsanordnung;
8 eine perspektivische schematische Darstellung des Ausgangsdrehgliedes der Antriebsanordnung und eines Hohlrades der Schaltvorrichtung;
9 eine perspektivische Zusammenbauzeichnung der Antriebsanordnung sowie eines Gehäusedeckels der Getriebeeinheit mit einem Planetengetriebe der Schaltvorrichtung;
10 eine perspektivische Darstellung einer Betätigungsanordnung zum Betätigen einer Schaltvorrichtung;
11 eine schematische Draufsicht eines Grundkörpers der Betätigungsanordnung mit einem Wickelabschnitt mit unterschiedlichen Radien;
12 eine schematische Ansicht des Grundkörpers aus 11 in einer weiteren Drehposition;
13 eine perspektivische Explosionsdarstellung der Betätigungsanordnung aus 10;
14 eine schematische Ansicht eines Grundkörpers der Betätigungsanordnung mit einem Wickelabschnitt mit konstantem Radius;
15 eine schematische Durchsichtsdarstellung der unterschiedlichen Grundkörper der Betätigungsanordnung;
16 eine schematische perspektivische Darstellung der Betätigungsanordnung mit zwei unterschiedlichen Schalthebeln;
17 eine perspektivische Darstellung einer alternativen Ausführungsform mit zwei Schalthebeln in separaten Gehäusen;
18a, b schematische Explosionsdarstellungen einer alternativen Ausführungsform der Betätigungsanordnung mit einem Anzeigeelement zum Anzeigen der eingelegten Gangstufe;
19 eine schematische Draufsicht eines drehbaren Anzeigeelements mit Drehbegrenzung;
20a, b eine perspektivische Darstellung eines Übersetzungselementes zum Verbinden des Grundkörpers mit einem Stellglied des Anzeigeelements; und
21a, b eine schematische Darstellung eines Rückstellelements zum Zurückdrehen des Anzeigeelements beim Schalten der Schaltvorrichtung in entgegengesetzter Richtung.
In 1 ist eine Getriebeeinheit schematisch dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. 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 bei einem Zweirad beschrieben, wobei allerdings auch der Einsatz bei einem mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeug im Allgemeinen 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. Die Getriebeeinheit 10 und das Getriebegehäuse 14 bilden zusammen mit Tretkurbeln 16, 16' ein Mehrganggetriebe 18.
In 2 ist eine perspektivische Darstellung der Getriebeeinheit 10 gezeigt. Die Getriebeeinheit 10 weist eine Eingangswelle 20 und eine Ausgangswelle 22 auf, die koaxial zueinander angeordnet sind. Die Eingangswelle 20 ist als Durchgangswelle ausgebildet und weist an ihren Enden Verbindungsabschnitte 24, 24' auf, um die Tretkurbel 16, 16' mit der Eingangswelle 20 zu verbinden. An der Ausgangswelle 22 ist ein Kettenblatt 26 als Ausgangsglied der Getriebeeinheit 10 angeordnet, um die Getriebeeinheit mit einem angetriebenen Rad über eine Kette oder einen Zahnriemen zu verbinden. Die Getriebeeinheit 10 weist ferner eine Vorgelegewelle 28 auf, die parallel zu der Eingangswelle 20 angeordnet ist. An der Vorgelegewelle 28 ist eine Mehrzahl von Losrädern 30 gelagert, die mit einer entsprechenden Mehrzahl von Zahnrädern 32, die an der Eingangswelle 20 oder der Ausgangswelle 22 gelagert sind, Radpaare von zwei Teilgetrieben bilden. Die Losräder 30 sind mittels schaltbarer Freiläufe mit der Vorgelegewelle 28 verbindbar, um unterschiedliche Gangstufen der Getriebeeinheit 10 einzustellen. Die schaltbaren Freiläufe sind mittels einer der Vorgelegewelle 28 koaxial drehbar gelagerten Nockenwelle selektiv betätigbar. Die Nockenwelle wird mittels eines Planetengetriebes 34 synchron zu der Vorgelegewelle 28 rotiert, um die Schaltzustände beizubehalten und relativ zu der Nockenwelle 28 rotiert, um die Schaltzustände der Losräder 30 zu wechseln.
Auf das Planetengetriebe 34 muss demnach eine Rotationsbewegung übertragen werden, um die Gangstufen der Getriebeeinheit 10 zu schalten. Zur Übertragung der Drehbewegung auf das Planetengetriebe 34 ist eine Antriebsanordnung notwendig wie es im Weiteren näher erläutert ist.
In 3 ist eine Antriebsanordnung zum Antreiben des Planetengetriebes 34 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt und allgemein mit 40 bezeichnet. Die Antriebsanordnung 40 weist ein erstes Eingangsdrehglied 42 und ein zweites Eingangsdrehglied 44 auf, die jeweils drehbar an einem Ausgangsdrehglied 46 drehbar gelagert sind. Das erste und das zweite Eingangsdrehglied 42, 44 sind jeweils mit einem Zugseil verbindbar, um die Eingangsdrehglieder 42, 44 mittels des Zugseils entsprechend an dem Ausgangsdrehglied 46 in entgegengesetzten Richtungen zu drehen. Das Ausgangsdrehglied 46 ist mit einem Hohlrad 48 des Planetengetriebes 34 drehfest verbunden, um eine Drehbewegung auf das Planetengetriebe 34 zu übertragen und die Nockenwelle der Getriebeeinheit 10 entsprechend zu rotieren. Die Eingangsdrehglieder 42, 44 sind umfänglich an dem Ausgangsdrehglied 46 gelagert. Das Ausgangsdrehglied 46 weist einen Zahnring 50 auf, an dem die Eingangsdrehglieder 42, 44 gelagert sind und mit dem die Eingangsdrehglieder 42, 44 drehfest verbindbar sind, wie es im Weiteren näher erläutert ist. Die Antriebsanordnung 40 weist ferner einen Anschlagstift 52 auf, der gehäusefest gelagert ist und einen Anschlag für die Eingangsdrehglieder 42, 44 bildet, um die Eingangsdrehglieder 42, 44 in einer Neutralposition außer Eingriff des Zahnrings 50 zu bringen, wie es im Weiteren näher erläutert ist.
In 4 ist eine Explosionsdarstellung der Antriebsanordnung 40 perspektivisch dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
Die Eingangsdrehglieder 42, 44 sind jeweils mit einem Zugseil 54, 56 verbunden, die jeweils in einer Nut der Eingangsdrehglieder 42, 44 geführt sind und um die Eingangsdrehglieder 42, 44 wenigstens teilweise herumgewickelt sind, um das jeweilige Drehglied 42, 44 durch eine Zugkraft zu rotieren. Die Eingangsdrehglieder 42, 44 weisen jeweils einen Absatz 58, 60 auf, der jeweils mit dem Anschlagstift 52 einen Anschlag bildet und dadurch die Drehung der Eingangsdrehglieder 42, 44 begrenzt. Die Absätze 58, 60 sind an den Eingangsdrehgliedern 42, 44 jeweils so ausgebildet, dass sie eine Drehung der jeweiligen Eingangsdrehglieder 42, 44 entgegen einer Zugrichtung der Zugseile 54, 56 begrenzt. Die Antriebsanordnung 40 weist ferner eine Drehfeder 62 auf, die jeweils mit den beiden Eingangsdrehgliedern 42, 44 verbunden ist und eine Drehkraft bzw. Rückstellkraft auf die beiden Eingangsdrehglieder 42, 44 ausübt, die jeweils der Zugkraft der Zugseile 54, 56 entgegengesetzt ist. Mit anderen Worten rotieren die Zugkräfte der Zugseile 54, 56 die Eingangsdrehglieder 42, 44 in entgegengesetzten Richtungen jeweils in einer ersten Drehrichtung und die Drehfeder 62 bewirkt eine Rückstellkraft in jeweils einer entgegengesetzten Drehrichtung. Die Drehfeder 62 verdreht die Absätze 58, 60 jeweils in Richtung des Anschlagstiftes 52, so dass die Eingangsdrehglieder 42, 44 jeweils ohne eine Zugkraft der Zugseile 54, 56 in eine Neutralstellung an dem Anschlag bewegt werden.
In 5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des ersten Eingangsdrehglieds 42 dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
Das erste Eingangsdrehglied 42 ist als rundes Element mit einer umlaufenden Nut 64 ausgebildet. Das Zugseil 54 wird mittels Verbindungsschrauben bzw. Klemmschrauben 66 an dem ersten Eingangsdrehglied 42 festgelegt. Das Zugseil 54 ist in der Nut 64 aufgenommen, in der es teilweise aufgewickelt wird, um die Zugkraft des Zugseils 54 in eine Drehbewegung des ersten Eingangsglieds 42 bzw. in ein Drehmoment des ersten Eingangsdrehglieds 42 umzuwandeln. In der Nut 64 ist ferner eine Schaltklinke bzw. ein Sperrglied 68 aufgenommen, das mittels eines Drehlagers 70 an dem ersten Eingangsdrehglied 42 drehbar gelagert ist. Das Sperrglied 68 weist einen Zahnabschnitt 72 an einem Ende und einen Betätigungsabschnitt 74 an einem gegenüberliegenden Ende auf. Dem Sperrglied 68 ist ferner eine Sperrgliedfeder 76 zugeordnet, die das Sperrglied 68 mit dem Zahnring 50 in Eingriff bringt. In einem eingebauten Zustand wird der Betätigungsabschnitt 74 in einer Neutralstellung im Bereich des Absatzes 58 in Umfangsrichtung durch die Drehkraft der Drehfeder 62 gegen den Anschlagstift 52 gedrückt wird, so dass dadurch der Zahnabschnitt 72 außer Eingriff des Zahnrings 50 gebracht wird. Dabei wird der Betätigungsabschnitt 74 radial nach innen bewegt, so dass der Zahnabschnitt 72 radial nach außen bewegt wird. Die Sperrgliedfeder 76 wirkt dieser Bewegung des Sperrglieds 68 entsprechend entgegen.
Dadurch wird das erste Eingangsdrehglied 42 durch die Drehkraft der Drehfeder 62 ohne Ausübung einer Zugkraft durch das Zugseil 54 bis zu dem Anschlag gedreht, an dem der Absatz 58 an dem Anschlagstift 52 anliegt, so dass durch den Anschlagstift 52 der Zahnabschnitt 72 des Sperrglieds 68 außer Eingriff des Zahnrings 50 gebracht wird und entsprechend bei Ausübung einer Zugkraft durch das Zugseil 54 von dem Anschlag weggedreht, so dass der Zahnabschnitt 72 durch die Federkraft der Sperrgliedfeder 76 in Eingriff mit dem Zahnring gebracht wird. Dadurch kann der Zahnring 50 in der Neutralstellung des ersten Eingangsdrehglieds 42 beliebig gedreht werden und wird durch Ausüben einer Zugkraft auf das Zugseil 54 entsprechend durch das Zugseil 54 in der Betätigungsrichtung gedreht.
Das Sperrglied 68 ist in axialer Richtung in der Mitte des Eingangsdrehgliedes gelagert, so dass das Sperrglied 68 an beiden axialen Seiten abgestützt bzw. gelagert werden kann. Das Zugseil 54 und das Sperrglied 68 sind in einer Ebene angeordnet, die in radialer Richtung des Eingangsdrehgliedes 42 bzw. in radialer Richtung zu einer Drehachse des Eingangsdrehglieds 42 verläuft. Mit anderen Worten steht eine Drehachse des Eingangsdrehgliedes 42 senkrecht zu der Ebene, in der das Zugseil 54 und das Sperrglied 68 angeordnet sind. Durch diese besondere Anordnung des Zugseils 54 und des Sperrglieds 58 können Querkräfte vermieden werden.
In 6 ist die Antriebsanordnung 40 mit dem ersten Eingangsdrehglied 42 und dem zweiten Eingangsdrehglied 44 in einer Durchsichtzeichnung in axialer Blickrichtung schematisch dargestellt zur Erläuterung der Funktionsweise der Antriebsanordnung 40. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei entsprechende Elemente des zweiten Eingangsdrehglieds 44 jeweils mit einem Strich gekennzeichnet sind.
Das zweite Eingangsdrehglied 44 befindet sich in der Darstellung aus 6 in der Neutralstellung, in der der Absatz 60 an dem Anschlag 52 anliegt und der Anschlagstift 52 entsprechend dem Betätigungsabschnitt 74' betätigt, so dass der Zahnabschnitt 72' außer Eingriff des Zahnrings 50 gebracht ist. Das erste Eingangsdrehglied 42 ist durch Anlegen der Zugkraft an dem Zugseil 54 aus der Neutralstellung in einer Betätigungsrichtung 78 bewegt worden, so dass der Zahnabschnitt 72 durch die Federkraft der Sperrgliedfeder 76 nach innen geschwenkt wird und das Sperrglied 68 entsprechend das erste Eingangsdrehglied 42 in der Betätigungsrichtung 78 dreht.
Wenn keine Zugkraft an dem Zugseil 54 mehr anliegt, bewegt sich das erste Eingangsdrehglied 42 durch die Drehkraft der Drehfeder 62 in die Neutralstellung zurück. Diese Rückbewegung in einer Rückstellrichtung 80 erfolgt ohne dass das Ausgangsdrehglied 46 mitgedreht wird, da der Zahnabschnitt 72 als Freilauf ausgebildet ist. Für diese Freilaufeigenschaft weist der Zahnabschnitt 72 Zähne auf, die eine radial verlaufende Flanke und eine schräg verlaufende Flanke aufweisen, um entsprechend in der Betätigungsrichtung 78 drehfest mit dem Zahnring 50 verbunden zu werden und in der entgegengesetzten Rückstellrichtung 80 auf dem Zahnring 50 zu gleiten. Durch die Mehrzahl von Zähnen können die einzelnen Zähne geringer dimensioniert werden, da die mechanische Belastung jedes Einzelzahns entsprechend reduziert ist.
In 7 ist die Antriebsanordnung 40 in einer alternativen Stellung in einer Durchsichtsdarstellung in axialer Blickrichtung dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
In 7 ist das zweite Eingangsdrehglied 44 aus der Neutralstellung in der Betätigungsrichtung 78' verdreht, so dass der Zahnabschnitt 72' mit dem Zahnring 50 in Eingriff steht und entsprechend das Ausgangsdrehglied 46 in der Betätigungsrichtung 78' rotiert wird. Diese Betätigungsrichtung 78' des zweiten Eingangsdrehglieds 44 ist der Betätigungsrichtung 78 des ersten Eingangsdrehglieds 42 entgegengerichtet, wie es in 6 und 7 schematisch dargestellt ist. Diese Betätigungsrichtung 78' wird dadurch ermöglicht, dass der Zahnabschnitt 72 des Sperrglieds 68 des ersten Eingangsdrehglieds 42 in der Neutralstellung des ersten Eingangsdrehglieds 42 außer Eingriff des Zahnrings 50 gebracht ist. Entsprechend der Funktion des ersten Eingangsdrehglieds 42 wird auch das zweite Eingangsdrehglied 44 durch die Drehkraft der Drehfeder 62 in die Neutralstellung zurückgedreht, sofern keine Zugkraft an dem Zugseil 56 anliegt. In diesem Fall gleitet wiederum der Zahnabschnitt 72' auf dem Zahnring 50, so dass die Drehposition des Ausgangsglieds 46 beibehalten wird, sofern das zweite Eingangsdrehglied 44 in der Rückstellrichtung 80' gedreht wird.
Durch Anbringen einer Zugkraft an einem der Zugseile 54, 56 wird das entsprechende Eingangsdrehglied 42, 44 in der jeweiligen Betätigungsrichtung 78, 78' und das Ausgangsdrehglied 46 entsprechend gedreht. Die Sperrglieder 68, 68' mit den Zahnabschnitten 72, 72' dienen dabei als Mitnehmer und übertragen die Drehbewegung des jeweiligen Eingangsdrehglieds 42, 44 auf das Ausgangsdrehglied 46. Wenn keine Zugkraft an dem jeweiligen Zugseil 54, 56 mehr anliegt, wird das entsprechende Eingangsdrehglied 42, 44 durch die Drehkraft der Drehfeder 62 zurückgedreht, ohne dass das Ausgangsdrehglied 46 mitgedreht wird. Dadurch kann das Ausgangsdrehglied 46 schrittweise rotiert werden und zwar in beide Betätigungsrichtungen 78, 78', um entsprechend das Hohlrad des Planetengetriebes 34 und somit die Nockenwelle der Getriebeeinheit 10 zu rotieren und unterschiedliche Gangstufen der Getriebeeinheit 10 einzulegen bzw. auszuwählen. Durch dieses schrittweise Betätigen bzw. Rotieren des Ausgangsdrehglieds 46 wird der Zugweg des jeweiligen Zugseils 54, 56 auf ein Minimum reduziert, wodurch insgesamt die Zugseilkonstruktion und der Schalthebel mit technisch geringerem Aufwand und kompakter hergestellt werden können. Entsprechend der Funktionsweise der Getriebeeinheit 10 werden die Gangstufen der Getriebeeinheit 10 durch Rotieren des ersten Eingangsdrehglieds 42 in der Betätigungsrichtung 78 durch das erste Zugseil 54 hochgeschaltet und durch das Betätigen des zweiten Eingangsdrehglieds 54 in der Betätigungsrichtung 78' mittels des zweiten Zugseils 56 entsprechend heruntergeschaltet oder umgekehrt.
Die Drehfeder 62 ist jeweils mit beiden Eingangsdrehgliedern 42, 44 verbunden, um die Eingangsdrehglieder 42, 44 in der Rückstellrichtung 80, 80' in Richtung der Neutralstellung zu dem Anschlagstift 52 hin vorzuspannen bzw. zu bewegen. Dadurch kann die gesamte Antriebsanordnung 40 mit lediglich einer Drehfeder 62 bzw. einer Rückstellfeder 62 verwirklicht werden, wodurch der technische Aufwand insgesamt reduziert ist. Die Kraft, die durch die Rückstellfeder 62 an dem Anschlagstift 52 auf die Sperrglieder 68, 68' ausgeübt wird, um die Zahnabschnitte 72, 72' außer Eingriff des Zahnrings 50 zu bringen, ist jeweils größer als die Kraft, die von den Sperrgliedfedern 76, 76' auf die Sperrglieder 68, 68' in Richtung des Zahnrings 50 ausgeübt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass die Sperrglieder 68, 68' in der Neutralposition stets außer Eingriff des Zahnrings 50 gebracht werden.
In einer besonderes Ausführungsform kann die Drehfeder 52 an den Sperrgliedern 68, 68' festgelegt sein und gleichzeitig zu der Rückstellkraft in der Rückstellrichtung 80, 80' kann eine Drehkraft auf die Sperrglieder 68, 68' ausgeübt werden, die die Zahnabschnitte 72, 72' nach innen schwenkt und mit dem Zahnring 50 in Eingriff bringt. Dadurch kann insgesamt auf die separaten Sperrgliedfedern 76 verzichtet werden, wodurch der technische Aufwand weiter reduziert werden kann.
In 8 ist das Ausgangsdrehglied 46 in einer Explosionsdarstellung mit dem Hohlrad 48 des Planetengetriebes 34 perspektivisch dargestellt. Das Ausgangsdrehglied 46 ist drehfest mit dem Hohlrad 48 verbunden, so dass die Drehbewegung des Ausgangsdrehglieds 46 entsprechend auf das Planetengetriebe 34 übertragen wird. Das Ausgangsdrehglied 46 umgibt das Hohlrad 48 im zusammengebauten Zustand umfänglich, wobei der Zahnring 50 an einer äußeren Umfangsfläche des Ausgangsdrehglieds 46 ausgebildet ist. Es versteht sich, dass das Ausgangsdrehglied 46 auch mit anderen drehbaren Komponenten verbunden werden kann, um diese entsprechend in entgegengesetzten Richtungen schrittweise zu rotieren und zu betätigen. In einer besonderen Ausführungsform kann das Ausgangsdrehglied 76 einstückig mit dem Hohlrad 48 verbunden sein, wodurch der Montageaufwand reduziert werden kann.
In 9 sind die Antriebsanordnung 40, das Planetengetriebe 34 sowie ein Gehäusedeckel 82 des Gehäuses 14 der Getriebeeinheit 10 in einer Explosionsdarstellung dargestellt. Das Planetengetriebe 34 weist einen Planetenträger auf, an dem Planetenräder eines zweiten Planetengetriebes gelagert sind. Die Planetenräder des zweiten Planetengetriebes wälzen in einem zusammengebauten Zustand an einem zweiten Hohlrad 84 ab, das drehfest mit dem Gehäusedeckel 82 verbunden ist. Die Antriebsanordnung 40 wird an dem Gehäusedeckel 82 derart gelagert, dass das Ausgangsdrehglied 46 drehbar gelagert ist und das Hohlrad 48 in axialer Richtung versetzt zu dem zweiten Hohlrad 84 angeordnet ist. Dadurch können die Planetenräder der beiden Planetengetriebe an dem Hohlrad 48 bzw. dem zweiten Hohlrad 84 abwälzen, wodurch eine Bewegung der Eingangsdrehglieder 42, 44 auf die Nockenwelle übertragen werden kann.
In 10 ist eine Betätigungsanordnung für eine Schaltvorrichtung, insbesondere für die Antriebsanordnung 40 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt und allgemein mit 90 bezeichnet. Die Betätigungsanordnung 90 weist ein Gehäuse 92 auf, an dem ein Schalthebel 94 drehbar gelagert ist und an dem ein Außenzug 96 eines Bowdenzuges gelagert ist. Das Gehäuse 92 weist ein Montageelement 98 auf, mit dem die Betätigungsanordnung 90 im Allgemeinen an dem Fahrzeug wie z. B. dem Rahmen 12 oder einem Lenker des Fahrzeugs festgelegt werden kann. Der Schalthebel 94 weist im Allgemeinen einen Grundkörper 100 und einen Betätigungsabschnitt 102 auf, die mechanisch miteinander verbunden oder verbindbar sind und wobei der Grundkörper 100 drehbar gelagert ist, wie es im Weiteren näher erläutert ist. An dem Grundkörper 100 ist ein Innenzug bzw. ein Zugseil 104 des Bowdenzugs festgelegt, um eine Zugkraft auf das Zugseil 104 auszuüben und entsprechend die Schaltvorrichtung zu betätigen. Dem Grundkörper 100 ist eine Rückstellfeder 106 zugeordnet, um den Grundkörper 100 entgegen einer Betätigungsrichtung in eine Ausgangsposition zurückzuführen.
In 11 ist der Schalthebel 94 in einer Draufsicht schematisch dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind. Der Grundkörper 100 und der Betätigungsabschnitt 102 sind fest miteinander verbunden und um einen Drehpunkt bzw. ein Drehlager 108 drehbar gelagert. Dem Grundkörper 100 ist die Rückstellfeder 106 zugeordnet, um den Grundkörper 100 entsprechend in die in 11 dargestellte Grundstellung zu bewegen. Das Zugseil 104 ist an einem Lagerpunkt 110 an den Grundkörper 100 festgelegt.
Durch Ausüben einer Kraft 112 auf den Betätigungsabschnitt 102 wird der Grundkörper 100 in einer Betätigungsrichtung 114 um das Drehlager 108 herum gedreht. Die Federkraft der Rückstellfeder 106 wirkt entsprechend in die entgegengesetzte Richtung, um den Grundkörper in die Grundstellung zurückzubewegen. An einer Umfangsfläche des Grundkörpers 100 um den Drehpunkt 108 herum ist ein Wickelabschnitt 116 ausgebildet, der sich von dem Lagerpunkt 108 in einer Aufwickelrichtung 118 erstreckt. Die Aufwickelrichtung 118 ist entsprechend die Richtung, in der das Zugseil 104 durch Drehung des Grundkörpers 100 in der Betätigungsrichtung 114 an dem Wickelabschnitt 76 aufgewickelt wird und ist der Betätigungsrichtung 114 entgegengesetzt. Alternativ kann die Federkraft der Rückstellfeder 106 in die Betätigungsrichtung 114 wirken.
Der Wickelabschnitt 116 weist relativ zu dem Drehpunkt 108 unterschiedliche Radien bzw. Abstände 120, 122 auf. Der Außenzug 96 ist an einem Lagerpunkt 124 gelagert und mit dem Gehäuse 92 verbunden und dort an dem Gehäuse 92 abgestützt, um das Zugseil 104 in dem Außenzug 96 durch eine Bewegung des Lagerpunkts 110 relativ zu dem Lagerpunkt 124 zu bewegen. Ferner dient der Lagerpunkt 124 als Führungsöffnung, um das Zugseil 104 entsprechend zu führen.
Durch Drehung des Grundkörpers 100 in der Betätigungsrichtung 114 wird das Zugseil 104 an dem Wickelabschnitt 116 aufgewickelt, wobei ein Anlagepunkt 126 einen variablen bzw. beweglichen Punkt bildet, an dem das Zugseil 104 je nach Drehposition des Grundkörpers 100 kontaktiert ist bzw. anliegt. Der Anlagepunkt 126 wandert entsprechend bei Rotation des Grundkörpers 100 in der Betätigungsrichtung 114 entsprechend in der Wickelrichtung 118 um den Wickelabschnitt 116 herum.
Beim Betätigen des Betätigungsabschnitts 102 bilden die Radien 120, 122 entsprechend je nach Drehposition des Grundkörpers 100 bzw. je nach Position des Anlagepunkts 126 unterschiedliche Hebel um den Drehpunkt 108, so dass bei den unterschiedlichen Drehpositionen des Grundkörpers 100 unterschiedliche Kraft-Weg-Verhältnisse eingerichtet werden. Mit anderen Worten wird die Kraft 112, die auf den Betätigungsabschnitt 102 ausgeübt wird, unterschiedlich übersetzt, je nach Drehposition des Grundkörpers 100. Dadurch kann entweder mit geringem Kraftaufwand und größerem Verdrehweg am Betätigungsabschnitt 102 eine große Zugkraft auf das Zugseil 104 ausgeübt werden oder aber bei entsprechend größerer Betätigungskraft 112 und geringem Verdrehweg am Betätigungsabschnitt eine geringere Zugkraft auf das Zugseil 104 bei gleichzeitig größerem Zugweg erzielt werden.
Der Wickelabschnitt 116 aus 11 weist im Wesentlichen zwei Radien 120, 122 auf, die durch einen geraden Abschnitt miteinander verbunden sind, so dass je nach Definition zunächst ein kleiner Hebel auf das Zugseil 104 wirkt und bei weiterer Drehung in der Betätigungsrichtung 114 ein größerer Hebel auf das Zugseil 104 wirkt. Durch den geraden Abschnitt zwischen den beiden Radien 120, 122 schließt sich im Schaltablauf in der Aufwickelrichtung 118 nahezu unmittelbar an den kleinen Radius 120 der große Radius 122 an. Dadurch, dass zunächst der kleine Radius 120 und daraufhin der große Radius 122 in der Aufwickelrichtung 118 folgt, kann zunächst mit geringem Kraftaufwand das Zugseil 108 betätigt werden, um beispielsweise eine Haftreibung in der Getriebeeinheit 10 zu überwinden und danach kann ein großer Schaltweg bzw. Zugweg des Zugseils 104 einfach überwunden werden. Dadurch können nach einem ersten Schaltvorgang oder einer definierten Anzahl von Schaltvorgängen durch weiteres Drehen des Grundkörpers 100 mehrere Gangstufen mit geringerem Hebelweg gleichzeitig geschaltet werden.
In 12 ist der Schalthebel 94 in einer weiteren Drehposition dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind. Dadurch, dass der Grundkörper 100 in der Betätigungsrichtung 114 weitergedreht wurde, hat sich der Anlagepunkt 126 entsprechend in der Aufwickelrichtung 118 an dem Wickelabschnitt 116 verschoben, so dass in dieser Drehposition der Radius 122 den relevanten Hebel bildet und so eine andere Übersetzung der Betätigungskraft 112 bereitstellt. Durch diese andere Übersetzung kann durch eine geringere Winkelverdrehung des Grundkörpers 100 ein größerer Zugweg des Zugseils 104 erzielt werden, so dass beispielsweise mehrere Gangstufen der Getriebeeinheit 10 gleichzeitig geschaltet werden können.
In 13 ist eine Explosionsdarstellung der Betätigungsanordnung 90 perspektivisch dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind. Der Lagerpunkt 124, an dem der Außenzug 96 an dem Gehäuse 92 gelagert ist, ist mittels eines Drehelements 128 bzw. eines Führungselements 128 um eine Achse 130 parallel zu der Drehachse des Grundkörpers 100 und senkrecht zum Zugseil 104 drehbar gelagert. Dadurch kann die Zugkraft relativ zu dem Außenzug 96 stets in axialer Richtung ausgeübt werden, auch wenn der Anlagepunkt 126 und somit die Zugrichtung des Zugseils 104 entsprechend variiert. Dadurch kann eine erhöhte Reibung und gleichzeitig ein erhöhter Verschleiß vermieden werden.
In 14 ist ein weiterer Schalthebel 132 schematisch dargestellt. Der Schalthebel 132 ist ebenso Teil der Betätigungsanordnung 90 und dient dazu ein zweites Zugseil 134 zu betätigen bzw. eine Zugkraft auf das zweite Zugseil 134 auszuüben. Der Schalthebel 132 weist einen Betätigungsabschnitt 136 und einen Grundkörper 138 auf, um die Zugkraft auf das Zugseil 134 entsprechend auszuüben. Der Grundkörper 138 ist um einen Drehpunkt 140 drehbar gelagert und weist einen Wickelabschnitt 142 auf, der um den Drehpunkt 140 herum an einem umfänglichen Abschnitt des Grundkörpers 138 gebildet ist auf, um das Zugseil 134 entsprechend durch Rotation des Grundkörpers 138 aufzuwickeln und eine entsprechende Zugkraft auf das Zugseil 134 auszuüben. Der Wickelabschnitt 142 weist in unterschiedlichen Drehpositionen des Grundkörpers 138 einen konstanten bzw. identischen Radius relativ zu dem Drehpunkt 140 auf, so dass in den unterschiedlichen Drehpositionen des Grundkörpers 138 jeweils identische Hebel für die Zugkraft gebildet werden. Die Radien des Wickelabschnitts 142 sind in 14 mit 144, 146 bezeichnet.
Der Schalthebel 132 dient dazu, stets ein identisches Kraft-Weg-Verhältnis zwischen der Drehbewegung des Grundkörpers 138 und der ausgeübten Betätigungskraft auf den Betätigungsabschnitt 136 bereitzustellen. Der Schalthebel 132 kann demnach je nach Funktionsweise der Getriebeeinheit 10 entweder zum Hochschalten oder zum Herunterschalten der Gangstufen dienen.
In 15 ist eine Ausführungsform der Betätigungsanordnung 90 in einer Durchsichtsdarstellung schematisch dargestellt. Dabei sind die beiden Schalthebel 94, 132 mit den unterschiedlichen Verläufen der Radien 120, 122, 144, 146 in einem Gehäuse aufgenommen und entsprechend drehbar gelagert. Dadurch kann mit einem Finger wahlweise die Getriebeanordnung 10 hochgeschaltet oder heruntergeschaltet werden. In 15 wird ferner die unterschiedliche Form der Wickelabschnitte 116, 142 deutlich, um unterschiedliche Hebel für das Hochschalten und für das Herunterschalten mittels der beiden Schalthebel 94, 132 bereitzustellen.
In 16 ist eine perspektivische Ansicht der Betätigungsanordnung 90 aus 15 dargestellt, bei der die Schalthebel 94, 132 in dem einen Gehäuse 92 aufgenommen und drehbar gelagert sind.
In 17 ist eine alternative Ausführungsform der Betätigungsanordnung 90 gezeigt. Dabei sind die beiden Schalthebel 94, 132 in unterschiedlichen Gehäusen 92, 92' aufgenommen und separat an dem Fahrzeug bzw. an dem Rahmen 12 des Fahrzeugs mittels der Montageelemente 98, 98' festgelegt. Dadurch können die Schalthebel 94, 132 jeweils mit einer Hand betätigt werden, so dass entsprechend mit der einen Hand die Gangstufen der Getriebeeinheit 10 hochgeschaltet und mit der anderen Hand die Getriebestufen der Getriebeeinheit 10 heruntergeschaltet werden können.
Insgesamt kann somit durch unterschiedliche Hebel, die durch die Grundkörper 100, 138 bzw. die entsprechenden Wickelabschnitte 116, 142 gebildet sind, ein optimales Verhältnis zwischen der ausgeübten Kraft und der Drehbewegung des jeweiligen Schalthebels 94, 132 individuell für die Funktionsweise der Getriebeanordnung 10 bereitgestellt werden.
In 18a, b sind zwei Explosionsdarstellungen einer weiteren Ausführungsform der Betätigungsanordnung 90 mit einer Ganganzeige zum Anzeigen der eingelegten Gangstufe der Getriebeeinheit 10 gezeigt. Die Ganganzeige ist in 18a, b allgemein mit 150 bezeichnet. Die Betätigungsanordnung 90 weist die beiden Schalthebel 94, 132 auf, die um einen gemeinsamen Drehpunkt drehbar gelagert sind. Als Drehlager der Schalthebel 94, 132 dient ein Stellglied 152, das selbst um den gemeinsamen Drehpunkt drehbar gelagert ist und eine Außenverzahnung 154 aufweist, um das Stellglied 152 entsprechend zu drehen. Die Ganganzeige 150 weist ferner ein Anzeigeelement 156 auf, das drehbar gelagert ist und in unterschiedlichen Drehpositionen die eingelegte Gangstufe anzeigt. Zur Anzeige der jeweils eingelegten Gangstufe sind an dem Anzeigeelement 156 Ziffern ausgebildet, die entsprechend ein Zifferblatt bilden. Dem Anzeigeelement 156 ist eine Feststellscheibe 158 bzw. eine Feststellscheibe 158 zugeordnet, die unterschiedliche Rastierungspunkte 160 bzw. Feststellpunkte 160 aufweist, in die ein Feststellelement des Anzeigeelements 156 einrastet, um das Anzeigeelement 156 in den unterschiedlichen Drehpositionen festzulegen. Die Feststellscheibe 158 ist gehäusefest gelagert. Dazu ist die Feststellscheibe 158 mit dem Montageelement 98 fest verbunden. Dem Anzeigeelement 156 ist ferner ein Anschlagstift 162 zugeordnet, der für das Anzeigeelement 156 eine Drehbegrenzung bildet, wie es im Weiteren näher erläutert ist. Der Anschlagstift 162 ist in dieser Ausführungsform fest mit der Feststellscheibe 158 verbunden. Die Ganganzeige 150 weist ferner im Allgemeinen ein Übersetzungselement 164 auf, das den Grundkörper 100 des Schalthebels 94 mit der Außenverzahnung 154 des Stellglieds 152 verbindet, um die Drehbewegung des Grundkörpers 100 übersetzt auf das Stellglied 152 zu übertragen. Das Stellglied 152 ist kraftschlüssig mit dem Anzeigeelement 156 verbunden bzw. verbindbar, um die Drehbewegung, die von dem Grundkörper 100 über das Übersetzungselement 164 auf das Stellglied 152 übertragen wird, auf das Anzeigeelement 156 zu übertragen und in den unterschiedlichen Drehpositionen die eingelegte Gangstufe der Getriebeeinheit 10 entsprechend anzuzeigen.
Der Außenverzahnung 154 ist ferner ein Zahnrad 166 zugeordnet, das mit dem Grundkörper 138 des Schalthebels 132 verbindbar ist, um eine entgegengesetzte Drehbewegung auf Stellglied 152 zu übertragen. Dadurch können die Gangstufen durch Betätigen des Schalthebels 94 heruntergeschaltet werden und das Anzeigeelement 156 in eine entsprechende Richtung gedreht werden und durch das Betätigen des Schalthebels 132 das Anzeigeelement entsprechend in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden, um höhere Gänge anzuzeigen oder umgekehrt.
Die Außenverzahnung 154, das Übersetzungselement 164 und das Zahnrad 166 sind zwischen den beiden Grundkörpern 100, 138 angeordnet, so dass das Stellglied 152 entsprechend durch die Drehbewegungen der beiden Schalthebel 94, 132 in die beiden Richtungen gedreht werden kann, um entsprechend das Anzeigeelement an der Oberseite der Betätigungsanordnung zu rotieren.
Das Übersetzungselement 164 weist ein Schiebeelement 168 auf, das in einer gehäusefesten Nut 170 verschieblich gelagert ist. Die gehäusefeste Nut 170 ist in einem gehäusefesten Element 172 ausgebildet, das zwischen dem Grundkörper 100 und der Außenverzahnung 154 gelagert ist. Das Schiebeelement 168 weist einen Eingriffsabschnitt 174 auf, der dazu ausgebildet ist, in die Außenverzahnung 154 einzugreifen und das Stellglied 152 entsprechend zu drehen. Das Schiebeelement 168 weist ferner einen Stift 176 auf, der durch das gehäusefeste Element 172 hindurchragt und in eine Nut 178 des Grundkörpers 100 eingreift. Die Nut 178 ist gebogen ausgebildet und die gehäusefeste Nut 170 ist gerade ausgebildet, so dass die Drehbewegung des Grundkörpers 100 übersetzt auf das Stellglied 152 übertragen wird. Dabei ist die Nut 178 derart gebogen, dass die durch die verschiedenen Radien 120, 122 des Wickelabschnitts 116 bereitgestellten unterschiedlichen Schaltwege bzw. Zugwege des Zugseils 104 in eine gleichmäßige Drehbewegung des Anzeigeelements übersetzt werden. Dadurch kann das Anzeigeelement 156 unabhängig von dem jeweils eingestellten Schaltweg die angezeigte Gangstufe um die richtige Anzahl an Gängen reduzieren oder erhöhen. Dadurch kann mit geringem technischem Aufwand eine korrekte Ganganzeige bereitgestellt werden. Die Nut 178 ist derart ausgebildet, dass der Eingriffsabschnitt 174 in einer Grundstellung des Grundkörpers 100 außer Eingriff der Außenverzahnung 154 ist und durch die Drehbewegung des Grundkörpers 100 in Eingriff gebracht wird und die Drehbewegung des Grundkörpers 100 übersetzt auf das Stellglied 152 überträgt. Wenn der Stift 176 ein Ende der Nut 178 erreicht hat, wird die Drehbewegung des Grundkörpers 100 direkt in eine 1:1 Übersetzung auf das Stellglied 152 übertragen.
Das Stellglied 152 ist durch die Feststellscheibe 158, durch den Grundkörper 138, durch das gehäusefeste Element 172 und durch den Grundkörper 100 geführt und ist entsprechend drehbar gelagert und lagert ferner die Schalthebel 94, 132 drehbar um den gemeinsamen Drehpunkt.
In 18b ist die Betätigungsanordnung 90 aus 18a in einer Explosionsdarstellung dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
Dem Anzeigeelement 156 ist ein Rastelement 180 bzw. ein Feststellelement 180 zugeordnet, das in dieser Ausführungsform eine Feder 182 und eine Kugel 184 bzw. eine Rastkugel 184 aufweist. Die Feder 182 bewegt die Kugel 184 in Richtung der Feststellscheibe 158, so dass die Kugel 184 in den unterschiedlichen Drehpositionen in den Feststellpunkten 160, die als Ausnehmungen oder Vertiefungen gebildet sind, einrastet bzw. lösbar festgelegt wird. Das so gebildete Feststellelement 180 verbindet das Anzeigeelement 156 mit der gehäusefesten Feststellscheibe 158 drehfest bis zu einem bestimmten Drehmoment oder Drehwinkel, so dass das Anzeigeelement 156 entsprechend bei einem Gangwechsel gedreht werden kann und in den bestimmten Drehpositionen fixiert ist.
Das Anzeigeelement 156 weist eine Ringnut 186 auf, die an einer Unterseite des Anzeigeelements 156 über einen bestimmten und begrenzten Drehbereich des Anzeigeelements 156 ausgebildet ist. Der Anschlagstift 162, der gehäusefest gelagert ist, greift in die Ringnut 186 ein, so dass die Drehbewegung des Anzeigeelements 156 entsprechend auf den Bereich der Ringnut 186 begrenzt ist. Dadurch bildet die Ringnut 186 mit dem Anschlagstift 162 in beide Drehrichtungen für das Anzeigeelement 156 einen Anschlag. Dadurch kann das Anzeigeelement 156 lediglich in einem vordefinierten Drehbereich gedreht werden, der dem Bereich der Ziffern des Zifferblatts entspricht.
Das Stellglied 152 ist kraftschlüssig mit dem Anzeigeelement 156 verbunden, wobei das Stellglied 152 bis zu einem vordefinierten Drehmoment mit dem Anzeigeelement 156 drehfest verbunden ist und oberhalb des vordefinierten Drehmoments relativ zu dem Anzeigeelement 156 drehbar ist. Sofern das Anzeigeelement 156 den Anschlag bestehend aus Anschlagstift 162 und Ringnut 186 erreicht hat und entsprechend eine höchste oder niedrigste Gangstufe anzeigt, und in der Getriebeeinheit 10 noch nicht die höchste oder niedrigste Gangstufe eingelegt ist, kann entsprechend weitergeschaltet werden, bis die entsprechend höchste oder niedrigste Gangstufe der Getriebeeinheit 10 eingelegt ist. Bei diesen Schaltvorgängen wird das Stellglied 152 relativ zu dem Anzeigeelement 156 gedreht bis die höchste bzw. niedrigste Gangstufe der Getriebeeinheit 10 eingelegt ist. Bei einem folgenden entgegengesetzten Schaltvorgang wird das Anzeigeelement 156 wieder synchron zu den Schaltvorgängen der Getriebeeinheit 10 mitgenommen bzw. rotiert, so dass die jeweils eingelegte Gangstufe korrekt angezeigt wird. Durch die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Stellglied 152 und dem Anzeigeelement 156 und dem entsprechenden Drehanschlag des Anzeigeelements 156 kann eine komfortable und einfach zu bedienende Synchronisation der Getriebeeinheit 10 mit dem Anzeigeelement 156 erzielt werden. Es versteht sich, dass das vordefinierte Drehmoment bis zu dem das Stellglied 152 mit dem Anzeigeelement 156 drehfest verbunden ist, größer ist als das vordefinierte Drehmoment, das zum Lösen des Feststellelements 180 notwendig ist.
Alternativ kann das Anzeigeelement 156 und die Feststellscheibe 158 als ein Teil ausgebildet sein und das Feststellelement 180 bestehend aus der Feder 182 und der Kugel 184 gehäusefest angeordnet sein, um das Anzeigeelement 156 in unterschiedlichen Drehpositionen zu verrasten. Alternativ kann das Anzeigeelement 156 auch kontinuierlich drehbar sein und an kontinuierlichen Positionen relativ zu dem Gehäuse festgelegt werden, um eine kontinuierliche Anzeige zu verwirklichen. Die kontinuierliche Anzeige kann statt des Feststellelements 118 beispielsweise durch eine reibschlüssige Verbindung verwirklicht werden.
In 19 ist das Anzeigeelement 156 in einer axialen Blickrichtung von unten dargestellt. Die Ringnut 186 verläuft kreisförmig koaxial zu dem Drehpunkt bzw. Lagerpunkt des Anzeigeelements 156. Die Ringnut 186 ist durch einen Steg 188 unterbrochen, so dass an einem Anfang der Ringnut 186 und an einem Ende der Ringnut 186 jeweils mit dem Anschlagstift 162 jeweils ein Anschlag 190, 192 als Drehbegrenzung für das Anzeigeelement 156 gebildet ist. Die Feststellpunkte 160 sind äquidistant auf einer Kreisbahn ausgebildet, die koaxial zu dem Drehpunkt des Anzeigeelements 156 gebildet ist.
Durch die Anschläge 190, 192 kann das Anzeigeelement 156 jeweils nur bis zu den jeweiligen Endpositionen der Ringnut 186 entsprechend der Ziffern des Zifferblattes rotiert werden und durch die kraftschlüssige Verbindung des Stellglieds 152 mit dem Anzeigeelement 156 kann das Anzeigeelement 156 mit dem Schaltzustand der Getriebeeinheit 10 synchronisiert werden. Dadurch kann die Ganganzeige 150 im Allgemeinen mit geringem Aufwand und komfortabel eingestellt bzw. justiert werden. Zur vollständigen Synchronisation der Schaltvorrichtung mit dem Anzeigeelement 156 ist eine Betätigung der Schalthebel in beide Schaltrichtungen jeweils bis zur höchsten und bis zur niedrigsten Gangstufe notwendig.
In den 20a, b ist eine schematische Teilansicht des Schalthebels 94 und des Übersetzungselements 164 dargestellt. In 20a ist die Grundstellung des Schalthebels 94 dargestellt, wobei das Schiebeelement 168 in der Nut 170 derart angeordnet ist, dass der Eingriffsabschnitt 174 außer Eingriff der Außenverzahnung 154 steht. Sofern der Grundkörper 100 gedreht wird, wird das Schiebeelement 168 in der Nut 170 nach rechts verschoben, so dass der Eingriffsabschnitt 174 in die Außenverzahnung 154 eingreift. Sofern der Grundkörper 100 weiter gedreht wird, wird das Schiebeelement 168 in der Nut 170 weiter nach rechts verschoben, so dass das Stellglied 152 durch den Eingriffsabschnitt 174 entsprechend gedreht wird, wie es in 20b dargestellt ist. Durch die besondere Krümmung der Nut 178 in dem Grundkörper 100 wird die Drehbewegung des Grundkörpers 100 entsprechend übersetzt, so dass in Abhängigkeit der Drehposition des Grundkörpers 100 variierende Schaltweg bzw. Zugweg des Zugseils 104 kompensiert wird und das Anzeigeelement 156 bei jedem Schaltvorgang um einen gleichen Drehwinkel entsprechend der Positionen der Feststellpunkte 160 verdreht wird. Dadurch können die variierenden Radien 120, 122 des Wickelabschnitt 116 kompensiert werden. Ebenso kann über einen ersten Drehwinkel die Ganganzeige in Ruhe bleiben, bis z. B. die Sperrglieder 68 in die Verzahnung 50 des Ausgangsglieds eingreifen.
In den 21a, b ist eine schematische Durchsichtsansicht der Betätigungsanordnung 90 bzw. der Ganganzeige 150 dargestellt. Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei hier lediglich die Besonderheiten erläutert sind.
Der Grundkörper 138 des Schalthebels 132 weist dabei ein Eingriffselement 194 auf, das dem Zahnrad 166 zugeordnet ist. Das Eingriffselement 194 ist in einer in 21a dargestellten Grundstellung des Schalthebels 132 außer Eingriff des Zahnrades 166, so dass das Stellglied 152 mittels des Übersetzungselements 164 beliebig rotiert werden kann. Sofern der Schalthebel 132 und entsprechend der Grundkörper 138 gedreht wird, greift das Eingriffselement 194 in die Verzahnung des Zahnrades 166 ein, wie es in 21b gezeigt ist. Dadurch wird das Zahnrad 166 rotiert und dreht das Stellglied 152 entsprechend in eine entgegengesetzte Richtung der Betätigungsrichtung durch das Übersetzungselement 164. Dadurch wird das Anzeigeelement 156 durch Betätigen des Schalthebels 132 entsprechend entgegen der Drehrichtung durch den Schalthebel 94 gedreht, so dass eine entgegengesetzte Schaltrichtung angezeigt werden kann. Die Drehung des Zahnrads 166 ist in der Neutralstellung des Schalthebels 94 möglich, da in dieser Stellung der Eingriffsabschnitt 174 außer Eingriff der Außenverzahnung 154 ist, wie es in 21b gezeigt ist. Dadurch lässt sich durch jede Betätigung der Schalthebel 94, 132 das Anzeigeelement 156 entweder in die eine Richtung oder die andere Richtung drehen, um entsprechend ein Hochschalten bzw. Runterschalten anzuzeigen.
Insgesamt kann somit eine Betätigungsanordnung, die selbst keine Gangrastierung aufweist und eine Ganganzeige bereitgestellt werden, die lediglich über die beiden Zugseile mit der Schaltvorrichtung verbunden sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009060484 A1 [0006]
DE 102008005627 A1 [0007]

Claims

Antriebsanordnung (40) für eine Schaltvorrichtung, insbesondere für eine Schaltvorrichtung eines mit Muskelkraft betriebenen Fahrzeugs, mit: – einem Eingangsdrehglied (42), das mit einem Antriebselement (54) verbunden oder verbindbar ist und drehbar gelagert ist, – einem Ausgangsdrehglied (46), das mit einem Eingangsdrehelement (48) der Schaltvorrichtung verbunden oder verbindbar ist, wobei das Ausgangsdrehglied (46) relativ zu dem Eingangsdrehglied (42) in beide Drehrichtungen drehbar gelagert ist, und wobei das Eingangsdrehglied (42) einen schaltbaren Rastmechanismus (68) aufweist, um das Eingangsdrehglied (42) in wenigstens einer Drehrichtung drehfest mit dem Ausgangsdrehglied (46) zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass der schaltbare Rastmechanismus (68) durch eine Rotation des Eingangsdrehgliedes (42) betätigbar ist, um das Eingangsdrehglied (42) in der wenigstens einen Drehrichtung drehfest mit dem Ausgangsdrehglied (46) zu verbinden.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastmechanismus (68) einen schaltbaren Freilauf aufweist, um das Eingangsdrehglied (42) mit dem Ausgangsdrehglied (46) in der wenigstens einen Drehrichtung drehfest zu verbinden.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der schaltbare Freilauf ein Sperrglied (68) aufweist, das mit einem Zahnabschnitt (50) des Ausgangsdrehgliedes (46) verbindbar ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrglied (68) eine Mehrzahl von Zähnen (72) aufweist, die mit Zähnen des Zahnabschnitts (50) des Ausgangsdrehgliedes verbindbar (46) sind.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem schaltbaren Rastmechanismus (68) ein Betätigungselement (52) zugeordnet ist, das dazu ausgebildet ist den Rastmechanismus (68) in einer vordefinierten Drehposition des Eingangsdrehgliedes (42) von dem Ausgangsdrehglied (46) zu entkoppeln.
Antriebsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangsdrehglied (42) ein Rückstellelement (62) aufweist, um das Eingangsdrehglied (42) in die vordefinierte Drehposition zu bewegen.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement ein Zugseil (54) aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugseil (54) und das Sperrglied (68) in einer radial zu einer Drehachse des Eingangsdrehgliedes (42) verlaufenden Ebene angeordnet sind.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (54) dazu ausgebildet ist das Eingangsdrehglied (42) in der wenigstens einen Drehrichtung entgegen einer Rückstellkraft des Rückstellelements (62) zu rotieren.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung (40) ein zweites Eingangsdrehglied (44) aufweist, das relativ zu dem ersten Eingangsdrehglied (42) drehbar gelagert ist und mittels eines schaltbaren Rastmechanismus (68') mit dem Ausgangsdrehglied (46) verbindbar ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsdrehglieder (42, 44) in entgegengesetzten Drehrichtungen drehfest mit dem Ausgangsdrehglied (46) verbindbar sind.
Antriebsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsdrehglieder (42, 44) jeweils mit einem Zugseil (54, 56) verbunden sind.
Antriebsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement (62) mit dem ersten und dem zweiten Eingangsdrehglied (42, 44) verbunden ist und die Eingangsdrehglieder in Richtung der vordefinierten Drehposition vorspannt.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückstellelement mit dem Rastmechanismus (68) von wenigstens einem der Eingangsdrehglieder verbunden ist und dazu ausgebildet ist, den Rastmechanismus (68) in einer Betätigungsrichtung vorzuspannen.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangsdrehglied (42) als Drehring ausgebildet ist und koaxial zu dem Ausgangsdrehglied (46) angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsdrehglied (46) als Drehring ausgebildet ist und eine Außenverzahnung (50) aufweist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangsdrehelement (48) eine Innenverzahnung aufweist, die eine Laufverzahnung eines Planetengetriebes (34) der Schaltvorrichtung (10) bildet.
Betätigungsanordnung (90) für eine Schaltvorrichtung, insbesondere für eine Schaltvorrichtung eines mit Muskelkraft angetriebenen Fahrzeugs, mit: – einem Grundkörper (100), der um einen Drehpunkt (108) drehbar gelagert ist, – einem Betätigungsabschnitt (102), der mit dem Grundkörper (100) verbunden oder verbindbar ist, um der Grundkörper (100) um den Drehpunkt (108) zu drehen, – einem Zugseil (104), das mit dem Grundkörper (100) und der Schaltvorrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Grundkörper (100) um den Drehpunkt (108) herum ein Wickelabschnitt (116) ausgebildet ist, um das Zugseil (104) durch eine Drehung des Grundkörpers (100) aufzuwickeln und die Schaltvorrichtung entsprechend zu betätigen, wobei der Wickelabschnitt (116) an unterschiedlichen Winkelpositionen des Grundkörpers (100) relativ zu dem Drehpunkt (108) unterschiedliche Radien (120, 122) aufweist, um unterschiedliche Hebel beim Aufwickeln des Zugseils (104) zu bilden.
Betätigungsanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugseil (104) an einem Befestigungsabschnitt (110) des Grundkörpers (100) festgelegt ist.
Betätigungsanordnung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Radien (120, 122) des Wickelabschnitts (116) in einer Aufwickelrichtung (118) des Zugseils (104) zunehmen.
Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsanordnung (90) ein Gehäuse (92) aufweist, an dem der Grundkörper (100) drehbar gelagert ist und wobei an dem Gehäuse (92) ein Führungselement (128) mit einer Führungsöffnung (124) ausgebildet ist, durch die hindurch das Zugseil (104) geführt ist.
Betätigungsanordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (128) um eine Drehachse senkrecht zu dem Zugseil (104) drehbar gelagert ist.
Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grundkörper (100) ein Federelement (106) zugeordnet ist, das den Grundkörper (100) in einer Drehrichtung entgegen einer Betätigungsrichtung (114) vorspannt.
Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass dem Grundkörper (100) ein Federelement (106) zugeordnet ist, das den Grundkörper (100) in einer Betätigungsrichtung (114) vorspannt.
Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsanordnung (90) einen zweiten Grundkörper (138) aufweist, der um einen Drehpunkt (140) drehbar gelagert ist und einen Wickelabschnitt (142) aufweist, der um den Drehpunkt (140) herum ausgebildet ist und wobei sich der Wickelabschnitt (142) des zweiten Grundkörpers (138) von dem Wickelabschnitt (116) des ersten Grundkörpers (100) unterscheidet.
Betätigungsanordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (144, 146) des Wickelabschnitts (142) des zweiten Grundkörpers (138) relativ zu dem Drehpunkt (140) konstant ist.
Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 26 oder dem Oberbegriff von Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein Anzeigeelement (156), das drehbar gelagert ist und dazu ausgebildet ist, in unterschiedlichen Drehpositionen unterschiedliche Schaltzustände der Schaltvorrichtung anzuzeigen, und durch ein Stellglied, das drehbar gelagert ist und das mit dem Grundkörper (100) drehfest verbindbar ist, um eine Drehbewegung des Grundkörpers (100) auf das Stellglied (152) zu übertragen, wobei das Stellglied (152) kraftschlüssig mit dem Anzeigeelement (156) verbunden ist.
Betätigungsanordnung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass dem Anzeigeelement (156) eine Drehbegrenzung (162) zugeordnet ist, um die Drehung des Anzeigeelements (156) zu begrenzen.
Betätigungsanordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeelement (156) ein Feststellelement (180) aufweist, um das Anzeigeelement (152) in den unterschiedlichen Drehpositionen festzulegen.
Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (152) bis zu einer vordefinierten Drehkraft kraftschlüssig mit dem Anzeigeelement (156) verbunden ist und oberhalb der vordefinierten Drehkraft relativ zu dem Anzeigeelement (156) drehbar ist.
Betätigungsanordnung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die vordefinierte Drehkraft größer ist als eine Drehkraft zum Lösen des Feststellelements (100).
Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüche 18 bis 31, gekennzeichnet durch ein Anzeigeelement (156), das drehbar gelagert ist und dazu ausgebildet ist, in unterschiedlichen Drehpositionen unterschiedliche Schaltzustände der Schaltvorrichtung anzuzeigen und durch ein Stellglied (152), das drehbar gelagert ist und mit dem Grundkörper (100) drehfest verbindbar ist, um eine Drehbewegung des Grundkörpers (100) auf das Stellglied (152) zu übertragen, wobei der Grundkörper (100) über ein Übersetzungselement (164) mit dem Stellglied (152) verbindbar ist, um eine Drehbewegung des Grundkörpers (100) übersetzt auf das Stellglied (152) zu übertragen.
Betätigungsanordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungselement (164) ein veränderliches Übersetzungsverhältnis zwischen dem Grundkörper (100) und dem Stellglied (152) bildet, wobei das Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit einer Drehposition des Grundkörpers (100) variiert.
Betätigungsanordnung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (100) durch Betätigen des Betätigungsabschnitts (102) mittels des Übersetzungselements (164) mit dem Stellglied (152) in wenigstens einer Drehrichtung verbindbar ist.
Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüche 33 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungselement (164) den Grundkörper (100) in einer vordefinierten Drehposition in einer Betätigungsrichtung des Betätigungsabschnitts (102) in wenigstens einer Drehrichtung fest mit dem Stellglied (152) verbindet.
Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüche 33 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungselement (164) ein Schiebeelement (168) aufweist, das in einer gehäusefesten Nut (170) verschieblich gelagert ist und in eine gebogene Nut (178) des Grundkörpers (100) eingreift, um das Schiebeelement (168) durch eine Drehbewegung des Grundkörpers (100) zu verschieben.
Betätigungsanordnung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Schiebeelement (168) einen Eingriffsabschnitt (174) aufweist, der dazu ausgebildet ist, in eine Außenverzahnung (154) des Stellglieds (152) einzugreifen, um das Stellglied (152) zu drehen.
Betätigungsanordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsanordnung (90) einen zweiten Grundkörper (138) mit einem Betätigungsabschnitt (136) aufweist, der drehbar gelagert ist, wobei der zweite Grundkörper (138) einen Eingriffsabschnitt (194) aufweist, der dazu ausgebildet ist, das Stellglied (152) in eine Drehrichtung entgegen einer Betätigungsrichtung des ersten Grundkörpers (100) zu drehen.
Betätigungsanordnung nach Anspruch 25 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grundkörper (94) und der zweite Grundkörper (132) in einem Gehäuse (92) aufgenommen sind.
Betätigungsvorrichtung für eine Schaltvorrichtung, insbesondere für eine Schaltvorrichtung eines mit Muskelkraft angetriebenen Fahrzeugs, mit einer Antriebsanordnung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 17 zum Betätigen der Schaltvorrichtung und mit einer Betätigungsanordnung (90) nach einem der Ansprüche 18 bis 39 zum Betätigen der Antriebsanordnung.