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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung für ein Tretrad, umfassend eine Mehrzahl von axial zueinander benachbarten Planetensätzen, jeweils wenigstens drei Planetensatzelemente umfassend, nämlich je eine Sonne, ein Hohlrad und einen Steg mit drehbar darauf gelagerten Planeten,
wobei einige der Planetensatzelemente als schaltbare Elemente ausgebildet sind, die rotierbar um eine als Hohlachse ausgebildete Zentralachse gelagert und mittels an der Zentralachse gelagerter, deren Wandung bewegbar durchsetzender Kupplungselemente drehfest mit der Zentralachse koppelbar sind,
wobei innerhalb der Zentralachse eine relativ zu dieser drehbare Schaltwelle gelagert ist, die eine Mehrzahl von sie ringförmig umlaufenden und drehwinkelabhängig mit den Kupplungselementen wechselwirkenden Nocken- und/oder Nutprofilen aufweist.
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Derartige Schaltvorrichtungen für Treträder sind bekannt aus der
DE 197 20 794 A1 .
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Bei der dort offenbarten, im Jargon oft als „Rohloff-Nabe“ bezeichneten Schaltvorrichtung handelt es sich um eine mechanische Nabenschaltung, die innerhalb der Nabenhülse eines Antriebrades (typischerweise des Hinterrades) eines Tretrades eingesetzt wird. Die gehäuseartig ausgearbeitete Nabenhülse ist um eine rahmenfeste Zentralachse drehbar gelagert. An ihr sind zwei Lochflansche ausgebildet, die der Aufnahme von Speichenhälsen von Speichen dienen, die anderenends mit ihren Speichennippeln an einer Felge befestigt sind. Innerhalb der gehäuseartigen Nabenhülse sind mehrere Planetensätze, jeweils umfassend eine Sonne, ein Hohlrad und einen Steg mit drehbar darauf gelagerten Planeten, angeordnet. Die einzelnen Planetensätze sind axial benachbart zueinander positioniert und miteinander gekoppelt. Sie dienen der schaltbaren Übersetzung zwischen einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle der Schaltvorrichtung. Die Eingangswelle ist zwischen der Nabenhülse und der Zentralachse drehbar gelagert und trägt außerhalb der Nabenhülse ein Ritzel, welches über eine Kette mit einem auf einer Tretlagerwelle angeordneten Kettenblatt des Tretrades in Verbindung steht. Die Ausgangswelle ist drehfest mit der Nabenhülse verbunden. Um eine Schaltbarkeit der Übersetzung zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle zu erreichen, können einzelne Planetensatzelemente bedarfsweise drehfest mit der Zentralachse gekoppelt werden bzw. frei um diese rotieren. Dies betrifft in erster Linie die Sonnen der Planetensätze. Hierzu sind in der Wandung der Zentralachse diese durchsetzende Schaltklinken angeordnet, die im ausgefahrenen Zustand in korrespondierende Ausnehmungen der Sonnen eingreifen, sodass sich eine drehfeste Kopplung zwischen der Zentralachse und der entsprechenden Sonne ergibt. Im eingeklappten Zustand der Schaltklinken können die Sonnen jedoch frei um die Zentralachse rotieren. Zur Ansteuerung der Schaltklinken ist eine Schaltwelle vorgesehen, die die als Hohlachse ausgebildete Zentralachse koaxial durchsetzt. Korrespondierend zu den Schaltklinken weist die Schaltwelle ein Nut- und Nockenprofil auf, welches sie ringförmig umläuft. Je nach Drehwinkel der Schaltwelle relativ zur Zentralachse wechselwirken die Schaltklinken mit ihrem nach innerhalb der Zentralachse ragenden Abschnitt mit Schaltwellenbereichen größeren oder kleineren Abstandes von der geometrischen Drehachse der Schaltwelle. D.h. sie werden in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Schaltwelle stärker oder weniger stark durch die Zentralachsenwandung nach außen verschoben, um dort im vollständig ausgefahrenen Zustand die zugeordnete Sonne zu fixieren. Mit anderen Worten wechselwirken die inneren Bereiche der Schaltklinken mit je einem die Schaltwelle ringförmig umlaufenden Nockenprofil. Soweit andere Planetensatzelemente als die Sonnen an der Zentralachse fixiert werden sollen, offenbart die genannte Druckschrift axialbewegliche Kupplungen mit Betätigungsstiften, die die Zentralachsenwandung durchsetzen und in einem helikalen Nutprofil in der Schaltwelle geführt sind. Die Axialposition der Kupplungen und somit der Kupplungszustand sind also abhängig vom Drehwinkel der Schaltwelle einstellbar.
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Zur Ansteuerung der bekannten Schaltvorrichtung ist die Schaltwelle an einem Ende mit einem außerhalb der Nabenhülse gelegenen Schaltrad verbunden, dessen Drehlage über einen Bowdenzug mit einem Drehgriff am Lenker des Tretrades verbunden ist. Der Drehgriff weist eine Rastierung auf, sodass eingelegte Gänge auch unter Last gehalten werden.
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Im Hinblick auf eine Komfortsteigerung der Schaltung kann die bekannte Schaltvorrichtung als Basis einer Schaltautomatik verwendet werden. Hier wäre im Wesentlichen der Drehgriff durch einen motorischen Antrieb zu ersetzen, der von einer Steuereinheit angesteuert wird, wobei die Steuerung auf Basis von sensorisch erfassten Lastzuständen, wie bspw. einem an der Tretlagerwelle anliegenden Drehmoment und/oder einer Drehzahl und/oder einer Geschwindigkeit, erfolgen könnte. Eine derartige Automatik wäre insbesondere im Zusammenhang mit Treträdern mit elektromotorischen Hilfsantrieb, sogenannten Pedelecs, wünschenswert.
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Nachteilig dabei ist, dass der Austausch des manuellen Drehgriffs durch einen elektrischen Stellmotor mit dem Verlust der Rastierung einhergeht, sodass es zum dauerhaften Halten eingelegter Gänge auch unter Last erforderlich wäre, den Stellmotor dauerhaft bestromt zu halten, was im Hinblick auf den damit verbundenen Energieverbrauch ungünstig ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Schaltvorrichtung derart weiterzubilden, dass ein die Schaltwelle betätigender elektrischer Stellmotor zwischen den einzelnen Schaltvorgängen stromlos geschaltet werden kann.
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Schaltwelle in einem Rastierungsabschnitt eine Mehrzahl von über ihren Umfang verteilten Axialnuten aufweist, in denen über den Nutrand der Axialnuten hinausragende Rastierungskugeln axial bewegbar und tangential gesichert gelagert sind, und
dass der Rastierungsabschnitt von einer drehfest mit der Zentralachse verbundenen Rastierungshülse umgriffen ist, die eine Mehrzahl von Rastierungsausnehmungen aufweist, die als nach radial außen und einseitig axial geschlossene, an den Durchmesser der Rastierungskugeln angepasste Halbkalotten ausgebildet sind, deren axial offener Seite jeweils ein gegen sie federvorgespannter Rastierungsschieber gegenüber liegt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die grundlegende Idee der Erfindung besteht darin, auch für den Fall der elektromotorisch betätigten Schaltwelle eine Rastierung vorzusehen, diese jedoch nicht extern, sondern innerhalb der Schaltvorrichtung selbst anzuordnen. Die damit verbundenen Bauraumprobleme löst die Erfindung mit einer speziellen Ausgestaltung der Rastierung. Hierzu sieht die Erfindung eine ringförmige Rastierungshülse vor, die einen als Rastierungsabschnitt bezeichneten Axialbereich der Schaltwelle umgreift. Die Rastierungshülle ist drehfest mit der Zentralachse verbunden, d.h. die Schaltwelle ist relativ zur Rastierungshülse drehbar gelagert. Im Bereich des Rastierungsabschnittes weist die Schaltwelle Axialnuten auf, die vorzugsweise gleichmäßig über ihren Umfang verteilt sind. In wenigstens zwei, vorzugsweise mindestens drei, besonders bevorzugt genau drei der Axialnuten ist jeweils eine Rastierungskugel gelagert, die in axialer Richtung in der Axialnut rollen kann und durch die Nutwände gegen eine tangentiale Bewegung gesichert ist. Insofern sind Kugeldurchmesser und Nutbreite aufeinander abgestimmt. Die Nuttiefe der Axialnuten ist so gestaltet, dass die Rastierungskugeln über den Nutrand hinausragen, vorzugsweise mit mehr als ihrer oberen Hälfte.
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Korrespondierend zu den Axialnuten weist die Rastierungshülse Rastierungsausnehmungen auf, die zur Aufnahme des über die Axialnuten hinausragenden Teils der Rastierungskugeln geeignet ausgelegt sind. Hierzu sind die Rastierungsausnehmungen in Form von Halbkalotten, d.h. etwa halber Kugelschnitte ausgebildet und so angeordnet, dass die geschlossene Wölbung nach radial außen und axial nach einer Seite weist. Entsprechend sind die Rastierungsausnehmungen in die andere axiale Richtung sowie nach radial innen offen ausgebildet. Der Durchmesser der den Halbkalotten zugrunde liegenden Kugeln entspricht dem Kugeldurchmesser der Rastierungskugeln. Eine sowohl in einer Axialnut als auch in einer Rastierungsausnehmung liegende Kugel stellt ein Koppelelement dar, welches die Schaltwelle drehfest mit der Rastierungshülse und damit drehfest mit der Zentralachse verbindet.
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Wird an die Schaltwelle ein Drehmoment angelegt führt dies über die Wölbung der Rastierungsausnehmungen zu einer Axialkraft auf die Rastierungskugeln in Richtung der offenen Seite der Rastierungsausnehmungen. Die Rastierungskugeln können dieser Kraft folgen, wobei sie tangential geführt entlang ihrer jeweiligen Axialnut rollen. Allerdings wirkt erfindungsgemäß dieser Bewegung eine Federkraft entgegen, die über einen Rastierungsschieber auf die Kugeln aufgebracht wird. Hierzu ist gegenüber der axial offenen Seite jeder Rastierungsausnehmung ein entsprechender Rastierungsschieber federvorgespannt angeordnet. Das an die Schaltwelle angelegte Drehmoment muss also hinreichend groß sein, dass die Rastierungskugeln die Rastierungsschieber entgegen ihrer Federvorspannung axial verschieben können, bis sie (die Kugeln) aus ihren Rastierungsausnehmungen frei kommen, sodass die Schaltwelle solange frei drehbar ist, bis die Rastierungskugeln, getrieben von der Rückstellkraft der Rastierungsschieber, in die nächste Rastierungsausnehmung einschnappen.
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Bei jedem Schaltvorgang ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung daher nur erforderlich, kurzfristig ein die Federkraft der Rastierungsschieber übersteigendes Drehmoment auf die Schaltwelle auszuüben. Nach Einschnappen in den gewünschten Gang kann eine weitere Momentenbeaufschlagung zum Halten des Ganges ausbleiben. Das Halten des Ganges erfolgt über die mechanische Kopplung der eingerasteten Rastierungskugeln. Im Fall einer Momentenbeaufschlagung der Schaltwelle mittels eines elektrischen Stellantriebs bedeutet das, dass dieser zwischen den einzelnen Schaltvorgängen stromlos geschaltet werden kann.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die der zugeordneten Rastierungsausnehmung zugewandte Seite jedes Rastierungsschiebers eine dem Durchmesser der Rastierungskugeln angepasste Wölbung aufweist. Hierdurch wird eine zusätzliche Tangential- und/oder Radialführung der Rastierungskugeln gewährleistet, sodass sie auch während der Schaltvorgänge, d.h. räumlich zwischen den einzelnen Rastierungsausnehmungen, allseits sauber geführt sind.
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Bislang war stets von einer Mehrzahl von Rastierungsschiebern die Rede. So ist es in der Tat möglich, jeder Rastierungsausnehmung gegenüber einen separaten Rastierungsschieber mit separater Federvorspannung anzuordnen. Als günstiger wird jedoch angesehen, die Rastierungsschieber gemeinsam als einen zusammenhängenden, die Schaltwelle umgreifenden Rastierungsschieberring auszubilden. Dies reduziert die Anzahl der Einzelelemente deutlich und vereinfacht die Montage erheblich.
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Im Fall, dass die Rastierungsschieber als ein zusammenhängender Rastierungsschieberring ausgebildet sind, kann bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass dieser Rastierungsschieberring von einer gegen einen inneren Ringanschlag der Zentralachse abgestützten, axial auf die Schaltwelle aufgeschobenen Spiralfeder gegen die Rastierungshülse federvorgespannt ist. Hierdurch wird nochmals die Anzahl der zu montierenden Teile reduziert. Zudem kann eine einheitliche Spiralfeder kräftiger und damit gegen mechanische Beschädigung unanfälliger ausgebildet werden, als eine Mehrzahl kleiner Einzelfedern. Neben einer Montageerleichterung birgt diese Variante der Erfindung auch einen gewissen Bauraumvorteil.
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Bevorzugt sind die Rastierungshülse und die Zentralachse mittels eines axial erstreckten, wechselwirkenden Nut- und Feder-Paares drehfest miteinander verbunden. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, wie bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, die Rastierungshülse axial in die Zentralachse einzuschieben und mittels eines Sicherungsrings gegen einen inneren Anschlag der Zentralachse zu fixieren. Dies stellt eine besonders günstige, weil einfache Art der Montage dar.
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Grundsätzlich kann der Rastierungsabschnitt nahezu beliebig auf der Schaltwelle positioniert werden. Besonders günstig ist es jedoch, wenn der Rastierungsabschnitt einerseits endständig auf der Schaltwelle angeordnet ist. Der Zentralbereich der Schaltwelle steht dann für die Wechselwirkung mit den kompakt gebauten Planetensätzen zur Verfügung. Das andere Ende der Schaltwelle bleibt frei und steht somit für weitere Funktionalitäten zur Verfügung. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Schaltwelle anderenends eine Steckverzahnung zur drehfesten Ankopplung eines Stellmotors aufweist. Damit sind alle Abschnitte der Schaltwelle unterschiedlichen Funktionalitäten zugeordnet, was eine besonders kompakte Bauweise der gesamten Vorrichtung ermöglicht.
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Bislang wurde die vorliegende Erfindung unter dem Aspekt ihrer Ausgestaltung als Nabenschaltung eines Tretrades diskutiert. Andere Anwendungen sind jedoch ebenso denkbar und insbesondere im Zusammenhang mit einem elektrifizierten Antrieb sogar wünschenswert. So kann bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Zentralachse gehäusefest in einem Tretlagergehäuse des Tretrades angeordnet ist. Die gesamte Schaltvorrichtung ist damit zentral im Bereich des Tretlagers angeordnet, wobei, wie bevorzugt vorgesehen, eine Eingangswelle und/oder eine Ausgangswelle der Schaltvorrichtung mit einem Moment eines ebenfalls in dem Tretlagergehäuse angeordneten Antriebsmotors beaufschlagbar ist. Mit anderen Worten werden Antrieb und Schaltung gemeinsam in den Bereich des Tretlagers verlegt, was nicht nur zu einer sehr kompakten Bauweise, sondern auch zu einer besonders vorteilhaften Gewichtsverteilung innerhalb des Tretrades führt. Bei dieser Ausgestaltung ist es auch möglich, ohne anfällige, äußere Kabellage eine umfassende Sensorik zu anliegenden Drehmomenten und/oder Drehzahlen vorzusehen, die eine zentrale Steuereinheit mit entsprechenden Werten speisen, sodass diese daraus nach Art eines Automatikgetriebes günstige Übersetzungen errechnen und die Einlegung entsprechender Gänge über eine Ansteuerung des Stellmotors ansteuern kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, den Stellmotor manuell zu betätigen, was dann nach Art einer „Shift-by-wire“-Handhabe ohne mechanische Kopplung zwischen Handhabe und Schaltwelle erfolgen kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung,
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2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des in 1 rechten Bereichs der Schaltwelle (Rastierungsabschnitt),
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3 eine Draufsicht auf den Rastierungsabschnitt von 2,
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4 eine vergrößerte Schnittdarstellung des in 1 linken Bereichs der Schaltwelle (Kopplungsbereich). Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung 10. Die Schaltvorrichtung 10 weist eine als Hohlachse ausgebildete Zentralachse 12 auf, die an einer in 1 nicht näher dargestellten Basis festgelegt ist. Diese Basis ist bevorzugt als ein Tretlagergehäuse eines Tretrades ausgebildet. Denkbar ist jedoch auch die Festlegung der Zentralachse zwischen den Ausfallenden eines Tretradrahmens. Der erstgenannte Fall bezieht sich auf den Einsatz der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung. Im Kontext eines elektrifiziert angetriebenen Tretrades (Pedelec), bei dem der nicht dargestellte Antriebsmotor und ein nicht dargestelltes Schaltgetriebe innerhalb des Tretlagergehäuses angeordnet sind. Die zweite Variante bezieht sich auf die Anordnung der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung im Kontext einer Nabenschaltung.
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Innerhalb der Zentralachse 12 ist eine Schaltwelle 14 gelagert. Bei der gezeigten Ausführungsform erfolgt die Lagerung über Gleitlager 17, über die die Schaltwelle 14 reibungsarm gegenüber der Zentralachse 12 rotierbar ist.
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Zur Ansteuerung einer Rotation der Schaltwelle 14 gegenüber der Zentralachse 12 weist die Schaltwelle 14 in ihrem in 1 linken Bereich einen Kopplungsabschnitt 141 auf, in 4 vergrößert dargestellt ist. Er kann beispielsweise eine Innensteckverzahnung tragen. Mit diesem Kopplungsbereich 141 ist die Rotorwelle 151 eines drehfest mit der Zentralachse 12 angeflanschten elektrischen Stellmotors 15 verbunden. Die Rotorachse 151 kann hierzu eine mit der Innensteckverzahnung des Kopplungsabschnittes 141 korrespondierende Außensteckverzahnung aufweisen. Durch geeignete Ansteuerung des Stellmotors 15 kann die Schaltwelle 14 in definierte Winkellagen gegenüber der Zentralachse 12 verdreht werden.
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In ihrem axial mittleren Bereich weist die Zentralachse 12 eine Mehrzahl (im gezeigten Ausführungsbeispiel vier) Schaltklinken 16 auf, die in Durchbrüchen in der Zentralachsenwandung bewegbar gelagert sind. Typischerweise sind die Schaltklinken 16, in in 1 nicht dargestellter Weise nach innen gegen die Schaltwelle 14 federvorgespannt. Korrespondierend zu jeder Schaltklinke weist die Schaltwelle 14 ein sie ringförmig umgebendes, in 1 nicht dargestelltes Nut- und/oder Nockenprofil auf, welches von den radial innen liegenden Abschnitten der Schaltklinken 16 bei Rotation der Schaltwelle 14 abgetastet wird. Im Bereich eines Nockens werden die Schaltklinken 16 nach außen verschoben, wo sie über ihren Durchbruch in der Zentralachsenwandung hinausragen und mit Ausnehmungen in auf der Zentralachse 12 gelagerten Schaltelementen eines Getriebes wechselwirken können. Das Getriebe ist in 1 nicht dargestellt. Dem Fachmann ist die hier beschriebene Wechselwirkung der Schaltklinken mit als Schalträdern ausgebildeten Sonnen von Planetensätzen jedoch aus dem Stand der Technik bekannt.
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Bei der gezeigten Ausführungsform sind beidseitig des die Schaltklinken tragenden Abschnittes der Zentralachse 12 noch zwei axial bewegliche Kupplungen 18 angeordnet. Diese durchsetzen axial erstreckte Durchbrüche der Zentralachsenwandung mit nach innen ragenden Führungsstiften, die in in 1 nicht dargestellten, helikalen Nutprofilen der Schaltwelle 14 geführt sind. Rotation der Schaltwelle 14 führt somit zu einer Axialbewegung der Kupplungen 18. Die Kupplungen 18 sind in einer besonderen Ausführungsform auch als Freiläufe darstellbar. Grundsätzlich ist die spezielle Gestaltung der Kupplungen 18 und der Schaltklinken 16 unabhängig von der übrigen Gestaltung der Schaltvorrichtung 10.
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Rechts in 1 ist ein Rastierungsabschnitt 142 der Schaltwelle 14 gezeigt, der nachfolgend näher beschrieben werden soll, wobei auf die vergrößerten Darstellungen der 2 und 3 verwiesen wird. In ihrem endständigen Rastierungsabschnitt weist die Schaltwelle 14 Axialnuten 143 auf, die, vorzugsweise äquidistant, über ihren Umfang verteilt angeordnet sind. Bei der gezeigten Ausführungsform trägt die Schaltwelle 14 sieben äquidistant verteilte Axialnuten 143. In dreien der Axialnuten 143 liegen Rastierungskugeln 20, die durch die Nutwände der Axialnuten 143 tangential geführt sind und in radialer Richtung deutlich über die Nutränder der Axialnuten 143 hinausragen. Eine axiale Rollbewegung bleibt zugelassen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Axialnuten 143 mindestens der Anzahl an Rastierungskugeln 20 entsprechen muss. Eine größere Anzahl von Axialnuten 143 ist jedoch, wie beim gezeigten Ausführungsbeispiel, unschädlich. Im Hinblick auf eine verkippungsfreie Rastierung ist die gezeigte Anzahl von drei Rastierungskugeln 20 optimal.
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Der Rastierungsabschnitt 142 der Schaltwelle 14 ist von einer ringförmigen Rastierungshülse 22 umgriffen. Die Rastierungshülse 22 ist mittels einer in eine innere Axialnut 121 der Zentralachse 12 eingreifende Feder 222 drehfest mit der Zentralachse 12 verbunden. Zur Montage kann die Rastierungshülse also einfach bis zu einem Ringanschlag in die Zentralachse eingeschoben und mittels eines Sicherungsrings 28 axial fixiert werden. Eine andere Art der drehfesten Fixierung ist selbstverständlich auch denkbar. Die Rastierungshülse 22 weist äquidistant über ihren Umfang verteilt halbkalottenartige Rastierungsausnehmungen 221 auf. Die Halbkalotten der Rastierungsausnehmungen 221 sind nach radial innen und einseitig axial, in 2 nach links, offen und in die andere axiale Richtung, in 2 nach rechts, und nach radial außen geschlossen. Der Kugeldurchmesser ist dem Durchmesser der Rastierungskugeln 20 angepasst, wie insbesondere in 3 gut erkennbar.
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Den axial offenen Seiten der Rastierungsausnehmungen 221 axial gegenüber liegt ein den Rastierungsabschnitt 142 der Schaltwelle 14 umgreifender Rastierungsschieberring 24. Dieser ist mittels einer die Schaltwelle 14 helikal umlaufenden Druckfeder 26, die sich an einem inneren Ringanschlag der Zentralwelle 12 abstützt, gegen die Rastierungshülse 22 vorgespannt. Wie insbesondere in 2 gut erkennbar, sind auf diese Weise die Rastierungskugeln 20 zwischen der Rastierungshülse 22 und dem Rastierungsschieberring 24 eingeklemmt, wobei die gewölbte Oberfläche des Rastierungsschiebers 24 und der Rastierungsausnehmungen 221 die Rastierungskugeln 20 axial, radial und bedingt tangential führen und wobei zugleich die Nutwände der Axialnuten 143 eine zusätzliche tangentiale Führung bieten.
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Bei Beaufschlagung der Schaltwelle mit einem Drehmoment, insbesondere mittels des Stellmotors 15 werden die Rastierungskugeln 20 aufgrund ihrer Tangentialführung in den Axialnuten 143 gegen die gewölbten, seitlichen Wandungen der Rastierungsausnehmungen 221 gepresst, wobei eine Kraftumlenkung in Axialrichtung erfolgt, der die Rastierungskugeln 20 entgegen der Federkraft der Druckfeder 26 entlang der Längserstreckung der Axialnuten 143 folgen können. Sie tun dies solange, bis sie aus ihrer jeweiligen Rastierungsausnehmung 221 freikommen und einer Rotation der Schaltwelle 14 nicht mehr im Wege stehen. Mit der Rotation der Schaltwelle 14 wandern auch die Rastierungskugeln 20 auf einer Kreisbahn, bis sie in den Bereich der benachbarten Rastierungsausnehmung 221 geraten, in welche sie durch die Kraft der Druckfeder 26 hineingepresst werden und in die neue Rastierungslage einschnappen. Bleibt das auf die Schaltwelle 14 wirkende Drehmoment weiter wirksam, wiederholt sich der beschriebene Vorgang. Lässt das Drehmoment hingegen nach, verbleiben die Rastierungskugeln 20 in ihren neuen Positionen und fixieren die Schaltwelle auch bei vollständig erliegendem Drehmoment in der neuen Drehlage. Diese neue Drehlage hat, wie weiter oben beschrieben, eine veränderte Wechselwirkung den Schaltklinken 16 und den Kupplungen 18 zur Folge, sodass ein veränderter Schaltzustand des Schaltgetriebes eingestellt und auch bei abgeschaltetem Stellmotor 15 erhalten bleibt.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schaltvorrichtung
- 12
- Zentralachse
- 121
- Axialnut in 12
- 14
- Schaltwelle
- 141
- Kopplungsabschnitt von 14
- 142
- Rastierungsabschnitt von 14
- 143
- Axialnut in 142
- 15
- Stellmotor
- 151
- Rotorwelle von 15
- 16
- Sperrklinke
- 17
- Gleitlager
- 18
- Kupplung
- 20
- Fixierungskugel
- 22
- Rastierungshülse
- 221
- Rastierungsausnehmung
- 222
- Feder auf 22
- 24
- Rastierungsschieber(ring)
- 26
- Druckfeder
- 28
- Sicherungsring
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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