JP5824145B2 - 切り替え装置および変速機ユニット - Google Patents

Description

本発明は、特に、筋力で操作される車両用の変速機ユニット用の切り替え装置に関し、軸を有しており、この軸の上には複数の独立車輪が取り付けてあり、これらの独立車輪は対応する複数の歯車と一体になって、少なくとも１つの部分変速機の車輪対を形成しており、軸は中空軸として形成されており、独立車輪は選択手段を用いて軸と連結可能であり、部分変速機のギヤ段階を形成するために、中空軸内に取り付けた少なくとも１つのカム軸を用いて選択手段を選択的に作動させることができる、切り替え装置に関する。

さらに、本発明は、この種類の切り替え装置を有する、特に、筋力で駆動される車両用の変速機ユニットに関する。

最後に、本発明は、上述の切り替え装置を切り替える方法に関する。

このような切り替え装置および変速機ユニットは、駆動力、特に、筋力を高速ギヤにしたり、または低速ギヤにしたりすることにより、車両を走らせやすくするのに使用する。

特許文献１が、この種類の自転車変速機を開示している。この自転車変速機は入力軸および副軸を有しており、入力軸上には複数の駆動輪が取り付けてあり、副軸上には対応する個数の選択可能な従動輪が取り付けてある。副軸内に配置された複数の軸方向に可動な選択ピンおよび自走クラッチを用いて、副軸上の選択可能なギヤを選択して、副軸は遊星変速機を介して自転車変速機の出力部材としての小歯車に連結してある。小歯車はクラッチにより遊星変速機の太陽歯車に連結してあり、ボーデンケーブルを用いて遊星変速機の環にブレーキをかけたり、または固定したりすることができる。したがって、遊星変速機は２段変速機を形成しており、この２段変速機は副軸上の７段変速機と直列に連結してあるため、全体として自転車変速機により１４個のギヤを形成できる。システムが有する欠点は、構造の外形が軸方向に大きいこと、および形成できるギヤの個数が１４個と比較的少ないこととである。２つの部分変速機を別々に作動させなければならないため、動かすのにさらなる努力を要することがさらに不利である。これに関連して、２つの部分変速機が互いにぴったり一致しないため、すべてのギヤを通しての連続切り替え、特に、両方の部分変速機の同時切り替えが不便であることがさらに不利である。

特許文献２が、筋力で駆動される車両用の他の変速機ユニットを開示しており、入力軸、出力軸、および副軸を有しており、副軸上には複数の独立車輪が取り付けてあり、これらの独立車輪は入力軸または出力軸上の歯車と一体になって、２つの部分変速機の車輪対を形成しており、独立車輪は選択可能な自走クラッチを用いて副軸と連結して結合状態で回転することが可能であり、２つの別々のカム軸により自走クラッチを作動させることができる、他の変速機ユニットを開示している。この場合、２つの別々の遊星変速機で２つのカム軸を制御することにより、対応するスペース要件と、２つの部分変速機を同調させるための制御に関する追加費用とを伴うことになる。

米国特許第５，９２４，９５０Ａ号明細書 独国特許出願公開第１０ ２００８ ０６４ ５１４ Ａ１号明細書

したがって、本発明の目的は、筋力で駆動される車両用の改良された切り替え装置と、構造の外形がコンパクトであり、切り替えの利便性が向上しており、少ない技術的努力で実現できる改良された変速機ユニットとを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、この目的は、特に、筋力で操作される車両用の変速機ユニット用の切り替え装置により達成され、これは軸を有しており、この軸の上には複数の独立車輪が取り付けてあり、これらの独立車輪は対応する複数の歯車と一体になって、２つの部分変速機の車輪対を形成しており、軸は中空軸として設計されており、独立車輪は選択手段を用いて軸と連結可能であり、２つの部分変速機を、いずれの場合にも、中空軸内に取り付けた１つのカム軸に割り当てて、カム軸により選択手段を選択的に作動させることができ、カム軸を駆動手段と連結して、それにより軸に対してカム軸を回転させて選択手段を作動させるようになっており、カム軸は回転に関して互いに固定した状態で連結してあり、軸に対するカム軸の回転がカム軸のうちの１つの軸方向移動を引き起こす。

本発明の第２の態様によれば、この目的は、特に、筋力で操作される車両用の変速機ユニット用の切り替え装置により達成され、これは軸を有しており、この軸の上には複数の独立車輪が取り付けてあり、これらの独立車輪は対応する複数の歯車と一体になって、車輪対を形成しており、軸は中空軸として設計されており、独立車輪は選択手段を用いて軸と連結可能であり、選択手段を、中空軸内に取り付けたカム軸に割り当てて、カム軸を用いて選択手段を選択的に作動させることができ、カム軸を駆動手段と連結して、それにより軸に対してカム軸を回転させて選択手段を作動させるようになっており、軸に対するカム軸の回転がカム軸の軸方向移動を引き起こし、カム軸は少なくとも１つのカム部分を有しており、このカム部分は異なる独立車輪の選択手段をこのカム部分を用いて作動させることができるように設計してある。

本発明の第３の態様によれば、この目的は、特に、筋力で操作される車両用の変速機ユニット用の切り替え装置により達成され、これは軸を有しており、この軸の上には複数の独立車輪が取り付けてあり、これらの独立車輪は対応する複数の歯車と一体になって、２つの部分変速機の車輪対を形成しており、軸は中空軸として設計されており、独立車輪は選択手段を用いて軸と連結可能であり、２つの部分変速機を、いずれの場合にも、中空軸内に取り付けた１つのカム軸に割り当てて、カム軸により選択手段を選択的に作動させることができ、カム軸を駆動手段と連結して、それにより軸に対してカム軸を回転させて選択手段を作動させるようになっており、駆動軸を用いて、カム軸のうちの第２の物を介して、カム軸のうちの第１の物を駆動手段と連結する。

本発明の第４の態様によれば、この目的は、特に、筋力で操作される車両用の変速機ユニット用の切り替え装置により達成され、これは動力を伝達するために直列に連結された第１の部分変速機と、第２の部分変速機とを有しており、第１の部分変速機は軸を有し、この軸は中空軸として設計されており、この軸の上には複数の独立車輪が取り付けてあり、これらの独立車輪は対応する複数の歯車と一体になって、第１の部分変速機の車輪対を形成しており、これらの独立車輪は第１の部分変速機の異なるギヤ段階を形成するために選択手段を用いて軸と連結可能であり、軸内に配置されたカム軸により選択手段を作動させることができ、第１の部分変速機の選択手段は選択可能な自走クラッチとして設計してあり、第２の部分変速機は複数の選択可能なギヤ段階を有しており、第１の部分変速機のギヤ段階の最も高い段階から、第１の部分変速機のギヤ段階の最も低い段階への切り替え時に、２つのギヤ段階の自走クラッチを少なくとも一時的に作動させて、対応する自走クラッチの間の負荷変動がギヤ段階のより高い段階への第２の部分変速機の切り替え動作を可能にするようにカム軸が設計されている。

本発明の第５の態様によれば、この目的は、特に、筋力で操作される車両用の変速機ユニット用の切り替え装置により達成され、これは動力を伝達するために直列に連結された第１の部分変速機と、第２の部分変速機とを有しており、第２の部分変速機は軸を有し、この軸は中空軸として形成されており、この軸の上には複数の独立車輪が取り付けてあり、これらの独立車輪は対応する複数の歯車と一体になって、第２の部分変速機の車輪対を形成しており、これらの独立車輪は第２の部分変速機の異なるギヤ段階を形成するために選択手段を用いて軸と連結可能であり、軸内に配置されたカム軸により選択手段を作動させることができ、第２の部分変速機の選択手段は選択可能な自走クラッチとして設計してあり、第１の部分変速機は複数の選択可能なギヤ段階を有しており、第２の部分変速機のギヤ段階のより高い段階から、第２の部分変速機のギヤ段階のより低い段階への切り替え時に、２つのギヤ段階の自走クラッチを少なくとも一時的に作動させて、対応する自走クラッチの間の負荷変動が、第１の部分変速機のギヤ段階の最も高い段階から、第１の部分変速機のギヤ段階の最も低い段階への第１の部分変速機の切り替え動作を可能にするようにカム軸が設計されている。

本発明の第６の態様によれば、上述の目的は、特に、筋力で操作される車両用の変速機ユニット用の切り替え装置により達成され、これは軸を有しており、この軸は中空軸として形成されており、この軸の上には複数の独立車輪が取り付けてあり、これらの独立車輪は対応する複数の歯車と一体になって、異なるギヤ段階の車輪対を形成しており、これらの独立車輪は選択可能な自走クラッチを用いて軸と連結可能であり、これらの自走クラッチは中空軸内に回転可能に取り付けたカム軸により選択的に作動させることができ、自走クラッチを作動させて、自走クラッチを独立車輪との係合状態からはずすために、駆動手段を用いてカム軸を軸に対して両方の回転方向に回転させることができ、自走クラッチは軸上に回転可能にまたは旋回可能に取り付けられた選択爪を有し、より高いギヤ段階から、より低いギヤ段階へ変更するために、係合していない状態時の選択爪の回転方向とは逆の回転方向にカム軸を回転させるように駆動手段を設計してある、変速機ユニット用の切り替え装置により達成される。

本発明の第７の態様によれば、上述の目的は、特に、筋力で駆動される車両用の変速機ユニットにより達成され、連続した軸を有しており、この連続した軸は変速機ユニットの入力軸を形成し、この連続した軸の端部においてクランク、出力軸、および副軸と連結でき、この出力軸は入力軸と同軸となるように配置されており、副軸は上述の種類の切り替え装置を有している、変速機ユニットにより達成される。

本発明の第８の態様によれば、上述の目的は、本発明の切り替え装置を用いて変速機ユニットのギヤ段階を係合させたり、および／または変化させたりする、変速機ユニットを切り替える方法により達成される。

本発明の第１の態様の１つの利点が、カム軸を相互に連結することと、カム軸が結合した状態で回転することにより２つの部分変速機を互いに依存した形で切り替えることができることと、であり、その結果、２つの部分変速機を切り替えるための切り替え努力が減り、切り替えやすさが同時に向上する。言い換えれば、切り替え装置は単にカム軸が結合した状態で回転するだけで両方の部分変速機を切り替えることができるため、２つの部分変速機の別々の切り替えを排除する。

本発明の第２の態様の１つの利点は、カム軸上のカムが選択手段のうちの数個を作動させ、結果として、有用な軸方向の可動範囲が増加する点、軸方向の構造の外形をよりコンパクトにする点とを達成できるようになることである。

本発明の第３の態様の１つの利点が、一方の軸端部から２つのカム軸を回転させたり、または制御したりすることにより、軸方向の構造の外形がよりコンパクトにすることが可能になり、その結果、カム軸の制御に関連する技術的努力を低減することである。言い換えれば、カム軸を両側から制御する必要がなく、カム軸を一方の軸端部から駆動手段で回転させたり、または制御したりすることができるため、対応する軸を支持するための費用を低減できる。

本発明の第４の態様の１つの利点が、２つの部分変速機を同調させることと、両方の部分変速機の切り替え動作時、すなわち、部分変速機のうちの第１の物を最も高いギヤ段階から最も低いギヤ段階に切り替えるとき、および第２の部分変速機を低いギヤ段階から、より高いギヤ段階に同時に切り替えるときに、正確な同時切り替えが可能であることであり、その理由は、第１の部分変速機の実際の負荷変動時だけに第２の部分変速機を切り替えるためである。言い換えれば、それにより、２つの部分変速機のうちの一方を、２つの部分変速機のうちのもう一方より先に切り替えるのを防ぐことができるため、その結果、全体の変速機を非常に低いギヤまたは非常に高いギヤに一時的に切り替える。つまり、第１の部分変速機を低速ギヤに切り替えるとともに、同時に第２の部分変速機を高速ギヤに切り替えることができる。

本発明の第５の態様の１つの利点は、２つの部分変速機を同調させる点と、両方の部分変速機の切り替え動作時、すなわち、第２の部分変速機をより高いギヤ段階から低いギヤ段階に切り替えるとき、および第１の部分変速機を最も低いギヤ段階から、最も高いギヤ段階に同時に切り替えるときに、正確な同時切り替えが可能であるため、変速機ユニットの切り替えを全体としてより簡単にする点とである。

本発明の第６の態様の１つの利点が、より大きい力により、対応する選択爪を、対応する独立車輪との係合状態からはずすことができるおかげで、負荷の下でまたは部分負荷の下で低速ギヤに切り替えることができることである。選択可能な自走クラッチを用いて低速ギヤに切り替える場合には、大幅に駆動力を低減したり、または一時的に駆動力を完全に遮断したりして、対応する選択爪にかかる負荷がゼロにすることと、より低いギヤの対応する選択爪と独立車輪とを係合させることができるまで、対応する選択爪を小さい力で引っ込めることができることとを確実にすることが一般に必要である。本発明の第４の態様によれば、選択爪を引っ込めるためには選択爪に対して著しく大きな力を加える必要があるとの理由から、駆動力を遮断する必要はない。その結果、全体として、負荷の下での高速ギヤへの切り替えと、負荷の下での低速ギヤへの切り替えの両方が可能な動力シフトトランスミッションを得ることができる。

本発明の第１の態様において、カム軸が回転に関して互いに固定した状態で連結されており、連結軸を介して軸方向に可動である場合、好ましい。

その結果、２つのカム軸は、簡単な手段およびわずかな費用で、互いに連結して結合状態での回転および軸方向移動を行うことができる。

軸方向に可動な第２のカム軸が、斜め部分を有する少なくとも部分的に円周方向の溝部を有しており、この斜め部分内にピンが係合して、このピンは軸に連結されており、斜め部分がカム軸の所定の回転位置において軸方向移動を引き起こす場合、さらに好ましい。

それにより、技術的に簡単な手段で特定の回転位置において低摩擦で軸方向移動を確実に引き起こすことができる。

軸方向に可動なカム軸が、カム軸の回転により選択手段を作動させるための作動部分と、所定の回転角全体にわたって選択手段の切り替え状態を保持するための少なくとも部分的に円周方向の摺動部分とを有する、少なくとも１つのカム部分を有している場合、さらに好ましい。

それにより、特定の回転において、カム軸の回転により選択手段を作動させて、所定の回転角全体にわたって切り替え状態を保持できるため、第１および第２の部分変速機の切り替え順序を論理的な方法で結び付けることが可能になる。その結果、言い換えれば、第２の部分変速機内の切り替え状態を選択して、第１の部分変速機の多くの切り替え動作全体にわたって保持できる。

この場合、作動部分および摺動部分が互いに回転方向に隣接している場合、好ましい。

それにより、選択された切り替え状態を技術的に簡単な手段でカム軸の所定の回転角全体にわたって保持できる。

カム部分を用いて、異なるギヤ段階の選択手段を作動させることができるように、選択手段、カム部分、および斜め部分を配置してある場合、本明細書では好ましい。

それにより、選択手段間の間隔を増加させる必要なく、有用な軸方向の可動範囲を増やすことができるため、全体として、軸方向の構造の外形をよりコンパクトにすることを達成できるようになる。

カム軸を完全に取り巻いてカム軸の完全な回転の間、始めから終わりまで対応する切り替え状態を保持するように摺動部分を設計してある場合、さらに好ましい。

それにより、第１の部分変速機のすべてのギヤ段階の完全な切り替え順序全体にわたって、第２の部分変速機の切り替え状態を保持できるため、簡単な手段で変速機ユニットのすべてのギヤを通して切り替えることが可能になる。

本発明の第３の態様において、軸の一方の軸方向端部に、両方のカム軸の駆動手段を配置してある場合、好ましい。

それにより、半径方向全体にも同様にコンパクトな、切り替え装置の、または対応する変速機ユニットの構造の外形を達成できる。

駆動手段が速度重畳変速機を有する場合、特に好ましい。

それにより、技術的に簡単な手段を用いてカム軸と軸の間の相対的な回転を達成できる。

駆動手段が、互いに連結された、２つ、特に、３つ以上の遊星変速機を有する場合、本明細書では特に好ましい。

それにより、１つのカム軸、および、特に、２つのカム軸を軸に対して回転させるために、コンパクトで技術的に簡単な速度重畳変速機を達成できる。

遊星変速機の遊星キャリヤが互いに連結されている場合、本明細書では好ましい。

それにより、ほとんど技術的努力をすることなく、遊星変速機の環を通じてカム軸に回転速度を伝達できる。

駆動手段が、軸の回転をカム軸に伝達する変速段階を有するとともに、駆動手段が、相対的な回転をそれぞれのカム軸に個別に伝達する２つの制御段階を有する場合、本明細書では好ましい。

それにより、共通の変速段階により両方のカム軸を軸と同調して回転させることができるとともに、相対的な回転を互いに独立にカム軸に伝達でき、それにより、全体として、よりコンパクトに駆動手段を実現できるようになるため、設置スペースが小さくて済む。

本発明の第４および第５の態様において、負荷変動がカム軸の移動を可能にして、この移動が、その都度、部分変速機のもう一方の切り替え動作を開始させる場合、好ましい。

それにより、技術的に簡単な手段を用いて、もう一方の部分変速機の切り替え動作を、その都度、機械的に開始できる。

第１の部分変速機の、または第２の部分変速機の、２つのギヤ段階の自走クラッチを同時に作動させる中間状態では、カム軸に対して、対応する自走クラッチに接触するように前もって負荷を加えて、負荷変動時にはカム軸を解放する場合、本明細書では好ましい。

それにより、簡単な手段で、負荷変動の実際の時間を確実に判断して、その実際の時間を第２の部分変速機に確実に伝達できる。その結果、両方の部分変速機の同時切り替えを達成できるため、切り替え装置を非常に低いギヤに切り替えたり、または非常に高いギヤに切り替えたりすることを簡単に防ぐことができるようになる。

複数の独立車輪が第２の部分変速機を形成しており、これらの独立車輪は軸上に取り付けてあり、これらの独立車輪は対応する複数の歯車と一体になって、第２の部分変速機の車輪対を形成しており、第２の部分変速機はカム軸を有しており、このカム軸は軸内で回転させたり、および／または軸方向に動かしたりできるとともに、このカム軸は負荷変動時に第２の部分変速機内でギヤチェンジを行うように設計されており、特に、２つの連続したギヤ段階の自走クラッチを同時に作動させるように設計されている場合、本明細書では好ましい。

それにより、２つの部分変速機内の切り替え動作を結び付けるための複雑な手段を省略できるおかげで、切り替え装置の構造の外形をコンパクトにすることを達成できる。

自走クラッチが回転可能な爪を有し、これらの回転可能な爪が負荷変動の前の中間状態でカム軸の回転を阻止する場合、本明細書では好ましい。

それにより、構造の外形がコンパクトな切り替え装置を実現でき、ほとんど技術的努力をすることなく負荷変動を検出でき、その負荷変動を第２の部分変速機に伝達できる。

本発明のすべての態様について、１つまたは複数のカム軸を軸と同調して回転させて切り替え状態を保持するように駆動手段を設計してあるとともに、カム軸のうちの少なくとも１つを軸に対して回転させて切り替え状態を変更するように駆動手段を設計してある場合、全体として好ましい。

それにより、簡単でコンパクトな切り替え装置を達成できる。

本発明のすべての態様について、２つの連続したギヤ段階を、いずれの場合にも同時に作動させることができる場合、さらに好ましい。

それにより、動力シフトトランスミッションを得ることができて、その結果、同時にニュートラルペダルを防ぐことができる。

上述の特徴および後述されなければならない特徴は、個々に示した組み合わせにおいてだけでなく、他の組み合わせで、または単独でも、本発明の範囲を超えることなく使用できることは明らかである。

多段変速機を備えた自転車フレームの側面図を示している。 ２つの部分変速機と、１つの共通の副軸とを有する多段変速機の切り替え図を示している。 回転可能なカム軸と、軸方向に可動なカム軸とを有する切り替え装置に対する模式的な切り替え図を示している。 ２つの部分変速機と、１つの共通の副軸とを有する変速機ユニットの実施形態の斜視図を示している。 回転可能なカム軸と、軸方向に可動なカム軸とを有する切り替え装置の分解斜視図を示している。 図５のカム軸の組立斜視図を示している。 図７ａは、選択爪を作動させるための軸方向に可動なカム軸の異なる軸方向位置および回転位置を示している。 図７ｂは、選択爪を作動させるための軸方向に可動なカム軸の異なる軸方向位置および回転位置を示している。 図７ｃは、選択爪を作動させるための軸方向に可動なカム軸の異なる軸方向位置および回転位置を示している。 図７ｄは、選択爪を作動させるための軸方向に可動なカム軸の異なる軸方向位置および回転位置を示している。 図８ａは、２つの軸方向極限位置にある軸方向に可動なカム軸を示している。 図８ｂは、２つの軸方向極限位置にある軸方向に可動なカム軸を示している。 ２つの独立に回転可能なカム軸と、１つの三重遊星変速機とを有する切り替え装置を示している。 図１０ａは、２つの部分変速機の同期化を明らかにすることを目的として、切り替え順序を示している。 図１０ｂは、２つの部分変速機の同期化を明らかにすることを目的として、切り替え順序を示している。 図１０ｃは、２つの部分変速機の同期化を明らかにすることを目的として、切り替え順序を示している。 図１０ｄは、２つの部分変速機の同期化を明らかにすることを目的として、切り替え順序を示している。 図１１ａは、自走クラッチ爪の作動を説明することを目的として、軸方向から見た独立車輪を示している。 図１１ｂは、自走クラッチ爪の作動を説明することを目的として、軸方向から見た独立車輪を示している。 図１２（ａ）〜（ｆ）は、負荷の下での切り替えを明らかにすることを目的として、軸方向から見た、連続したギヤ段階の２つの独立車輪を示している。

本発明の例示的実施形態を図面で示して、下記の記述の中でさらに詳細に説明している。

図１では、変速機ユニット全体を１０で示している。

図１は、その中に変速機ユニット１０が取り付けてある変速機ハウジング１４を有する自転車フレーム１２の側面図を示している。この説明図では、変速機ユニット１０を模式的に示しているだけであり、変速機ユニット１０は、変速機ケージ（本明細書では図示せず）内に配置することが好ましいコンパクトなユニットとして設計されている。これに関連して、変速機ユニット１０を二輪車上で使用する実施例を通じて説明しているが、筋肉で駆動する他の車両上で使用することもまた同様に可能である。また、変速機ユニット１０が、車両を駆動するための駆動機と組み合わせて筋力を使用する車両にも使用できることは明らかである。

変速機ユニット１０および変速機ハウジング１４は、ペダル・クランク１６および１６′と一緒になって、多段変速機１８を形成している。

図２は、変速機ユニット１０の切り替え図を示している。

変速機ユニット１０は、入力軸２０および出力軸２２を有している。入力軸２０は、連続した軸として設計されている。出力軸２２は、中空軸として設計されている。入力軸２０および出力軸２２は、互いに同軸となるように配置されている。出力軸２２は、回転に関して固定した状態で鎖車２４に連結されており、この鎖車２４は変速機ユニット１０の出力部材を形成している。

変速機ユニット１０は、第１の部分変速機２６と、第２の部分変速機２８とを有している。入力軸２０上には複数の駆動輪３０，３１，３２，３３，３４，３５が取り付けてある。第１の部分変速機２６は副軸３６を有している。副軸３６上には従動輪３８，３９，４０，４１，４２，４３が取り付けてある。従動輪３８〜４３は独立車輪として設計されている。

従動輪３８〜４３は、選択手段（図示せず）を用いて副軸３６と連結できる。従動輪３８〜４３および駆動輪３０〜３５は、異なる変速比を有する車輪対を形成しており、従動輪３８〜４３と副軸３６との選択的な連結を通じて異なるギヤ段階を取得することを可能にする。

第２の部分変速機２８は入力軸４６を有している。入力軸４６上には駆動輪４８，４９，５０が取り付けてある。駆動輪４８〜５０は独立車輪として設計されている。駆動輪４８〜５０は、選択手段を用いて、回転に関して固定した状態で入力軸４６と連結できる。出力軸２２上には従動輪５２，５３，５４が取り付けてある。従動輪５２〜５４は駆動輪４８〜５０と係合している。

互いに係合している従動輪５２〜５４および駆動輪４８〜５０は、異なる変速比を有する車輪対を形成している。駆動輪４８〜５０は、選択手段（図示せず）を用いて、回転に関して固定した状態で入力軸４６と連結でき、それにより、第２の部分変速機２８の異なる選択可能なギヤ段階を形成している。

第１の部分変速機２６の副軸３６は、回転に関して固定した状態で第２の部分変速機２８の入力軸と連結されている。副軸３６は入力軸４６と完全に一体で形成することが好ましい。

駆動輪３０〜３５は、それぞれ、クラッチ（図示せず）を用いて不確実な方法で入力軸２０と連結することが好ましく、特に、摩擦クラッチを用いて摩擦的に入力軸２０と連結することが好ましい。クラッチは、変速機ユニット１０に伝わるトルクを抑制するように設計されている。クラッチは、所定のトルクまたは適応できるトルクを超えた場合、入力軸２０と対応する駆動輪３０〜３５との間の連結が空転するように設計されている。この種類のトルク制限機能を用いることで、変速機ユニットを、より低い最大トルク用に設計でき、その結果、変速機ユニットの外形寸法および全重量を抑えることができる。

第１の部分変速機２６が第２の部分変速機２８と連結されているという事実のおかげで、第１の部分変速機２６の起こり得る達成可能であろうギヤ段階に、第２の部分変速機２８のギヤ段階を乗じることができる。したがって、図２に示す変速機ユニット１０を用いて１８種類のギヤを獲得できる。

さらに、クラッチ（図示せず）を用いて回転に関して固定した状態で入力軸２０を出力軸２２と連結する可能性があるはずと考えられる。それにより、ダイレクト・ギヤとして、さらなるギヤを取得できるであろう。

図３は、軸方向に可動なカム軸を有する切り替え装置に対する切り替え図を模式的に示している。図３では、切り替え装置全体を６０で示している。大まかに言えば、２つの異なる部分変速機の、軸６２上に取り付けられた独立車輪（図示せず）を、選択手段（図示せず）を用いて、回転に関して固定した状態で選択的に軸６２と連結するのに切り替え装置６０を使用する。切り替え装置６０は第１のカム軸６４を有しており、この第１のカム軸６４は軸６２内に同軸に配置されており、軸６２に対して回転可能になるように取り付けられている。切り替え装置６０は第２のカム軸６６をさらに有しており、この第２のカム軸６６は軸６２内に同軸に配置されており、軸６２に対して回転可能で、軸方向に可動となるように取り付けられている。第１のカム軸６４および第２のカム軸６６は、連結軸６８を用いて、互いに回転に関して固定した状態であり、軸方向に可動なように連結されている。

軸６２の一方の軸方向端部に、軸６２とカム軸６４の両方に連結された速度重畳変速機７０を配置してある。速度重畳変速機７０は軸６２と同軸となるように配置してある。速度重畳変速機７０は変速段階７２と制御段階７４とで形成されている。制御段階７４は軸６２と連結してあり、変速段階７２はカム軸６４と連結されている。また、他の方法として、制御段階７４をカム軸６４と連結して、変速段階７２を軸６２と連結することもできる。変速段階７２は第１の遊星変速機７２により形成されている。制御段階７４は第２の遊星変速機７４により形成されている。第１の遊星変速機７２は太陽歯車７６を有しており、この太陽歯車７６は回転に関して固定した状態でカム軸６４と連結してある。遊星変速機７２は遊星歯車７８を有しており、この遊星歯車７８は遊星キャリヤ８０上に取り付けてある。遊星歯車７８は太陽歯車７６と係合している。第１の遊星変速機７２は環８２を有しており、この環８２と遊星歯車７８が、係合している。環８２は固定基準点８４に固定してあり、回転に関して固定した状態で固定基準点８４と連結してあり、固定基準点８４は変速機ケージまたは変速機ハウジング（図示せず）であることが好ましい。

第２の遊星変速機７４は太陽歯車８６を有しており、この太陽歯車８６は回転に関して固定した状態で軸６２と連結してある。第２の遊星変速機７４は遊星歯車８８を有しており、この遊星歯車８８は遊星キャリヤ８０上に取り付けてある。遊星歯車８８は太陽歯車８６と係合している。第２の遊星変速機７４は環９０を有しており、この環９０と遊星歯車８８が、係合している。環９０は回転に関して固定した状態で滑車９２と連結してあり、この滑車９２にボーデンケーブル（図示せず）を固定できる。

第１の遊星変速機７２および第２の遊星変速機７４は、環９０が動かないか、または固定されている場合には、軸６２からカム軸６４への変速比が正確に１となるような寸法となされており、その結果、この場合には軸６２とカム軸６４とが同調して回転することになる。第２の遊星変速機７４または制御段階７４は、軸６２の回転速度の上に付加的な回転速度を重ね合わせる働きをしている。この付加的な回転速度は環９０を介して遊星キャリヤ８０に伝達される。遊星キャリヤ８０が、第２の遊星変速機７４の遊星歯車８８と、第１の遊星変速機７２の遊星歯車７８とを互いに連結しているという事実のおかげで、軸６２の回転速度と環９０の回転速度の合計である全回転速度が、第１の遊星変速機７２に伝達される。第１の遊星変速機７２または変速段階７２は、全回転速度をカム軸６４に伝達する働きをしている。環９０は回転に関して固定した状態で滑車９２と連結してあり、ボーデンケーブル（図示せず）を用いて滑車９２を作動させることができるようになっている。この場合、軸６２の回転方向の特定の回転角の間中、または軸６２の回転とは反対方向の特定の回転角の間中、滑車９２を回転させて、この回転運動をカム軸６４に伝達するようになっている。その結果、ボーデンケーブルを作動させることにより、変速機ユニット１０のギヤを選択できる。太陽歯車８６は軸６２の一部として設計されるか、または軸６２と一体であることが好ましい。

カム軸６６は、連結軸６８を用いて、回転に関して固定した状態であり、軸方向に可動なようにカム軸６４と連結してある。カム軸６６は、カム軸６６の軸６２に対する回転が、カム軸６６の軸方向移動を引き起こすように、制御ピンまたはその種の他のものにより軸６２と連結してある。

その結果、カム軸６４および６６は、異なる部分変速機の独立車輪の選択手段を選択的に作動でき、カム軸６６の所定の軸方向移動を通じて２つの部分変速機の特定の切り替え順序を達成できる。

図４では、変速機ユニット１０の斜視図を示している。変速機ユニット１０は、図２に示す切り替え図に対応しており、同一要素は同じ参照番号で示しており、ここでは、違いだけを説明している。

ペダルクランク（図示せず）を回転に関して固定した状態で入力軸２０と連結するために、入力軸２０の軸方向端部には連結部分９４，９６がある。出力軸２２（図示せず）の一方の軸方向端部上には鎖車２４が取り付けてある。鎖車２４は、中央のねじ９４を用いて連結要素（図示せず）と連結してあるため、鎖車２４は回転に関して固定した状態で出力軸２２と連結してある。

副軸３６は入力軸２０と平行に配置されている。副軸３６上には独立車輪３８〜４３および４８〜５０が取り付けてあり、この副軸３６は第２の部分変速機２８の入力軸４６と一体で形成してある。副軸３６の一方の軸方向端部上には速度重畳変速機７０が取り付けてある。独立車輪３８〜４３および４８〜５０は、選択手段（図示せず）と連動してカム軸６４（図示せず）を用いて副軸３６と連結したり、または選択したりすることができ、速度重畳変速機７０を用いてカム軸６４を副軸３６に対して回転させることができる。

図５では、装置６０の分解斜視図を示している。同一要素には同じ参照番号を与えており、ここでは、違いだけを説明している。

軸６２は複数の凹部９８を有しており、これらの凹部９８内に選択爪１００が取り付けてある。選択爪１００は、それぞれ、作動部分１０１または作動タブ１０１を有している。独立車輪（図示せず）の内部の歯に係合して、回転に関して固定した状態で独立車輪を軸６２と連結するために、選択爪１００は凹部９８内に旋回可能にまたは回転可能に取り付けてある。選択爪１００は軸６２上に取り付けてあり、選択爪１００が引っ込んだ状態では作動部分１０１は各凹部９８内に配置され、選択爪１００が延びた状態では作動部分１０１は軸６２の中に突き出るようになっている。カム軸６４，６６は、軸６２内に回転可能に、かつ同軸に取り付けてある。第１のカム軸６４および第２のカム軸６６は、連結軸６８を用いて互いに連結してあり、軸方向移動および結合状態での回転を行うようになっている。この目的のために、連結軸６８は縦溝１０２を有しており、この縦溝内に第２のカム軸６６のピン１０４が係合する。第１のカム軸６４は、速度重畳変速機７０を用いて軸６２と連結してあり、軸６２に対する回転を達成するようになっている。第１のカム軸６４は複数のカム１０６を有しており、これらのカム１０６はそれぞれ作動部分１０８を有している。カム１０６と作動部分１０８とは、選択爪１００の作動部分１０１をカム軸６４の異なる回転位置内で選択的に作動させて、それにより、第１の部分変速機２６の異なるギヤ段階を獲得する働きをしている。

選択爪１００の設計は、各カム軸６４，６６が選択爪１００の各作動部分１０１に圧力を加えていないときには、選択爪１００が外方へ旋回して、回転に関して固定した状態で独立車輪のうちの対応する独立車輪を軸６２と連結するようになっている。この目的のために、選択爪１００はバネ仕掛けで負荷をかけてあることが適切である。言い換えれば、選択爪１００の真下にカム軸６４，６６の摺動部分１０６，１１６が配置されたときには選択爪１００が引っ込み、選択爪１００の真下に作動部分１０８，１１８が配置されたときには選択爪１００が延びる。

第２のカム軸６６は円周方向の溝部１１０を有しており、この溝部内にピン１１２が係合する。ピン１１２は、軸受けリング１１４を用いて回転に関して固定した状態で軸６２と連結してある。第２のカム軸６６内の円周方向の溝部１１０の設計は、より詳細に後述するように、第２のカム軸６６の軸６２に対する回転が、カム軸６６の軸方向移動を引き起こすようになっている。

第２のカム軸６６は２つのカム１１６を有しており、これらのカム１１６はそれぞれ２つの作動部分１１８と、１つの摺動部分１２０とを有している。作動部分１１８は、第２の部分変速機２８の選択爪１００を作動させる働きをしている。摺動部分１２０は、軸６６の所定の回転角全体にわたって選択爪１００の切り替え状態を保持する、すなわち、選択爪１００が引っ込んだ状態を保持する働きをしている。

第２のカム軸６６の摺動部分１２０は完全に取り巻くように設計されているため、対応する選択爪１００はカム軸６４，６６の完全な回転の間、始めから終わりまで引っ込んだままである。カム１１６の間には完全に取り巻いている部分１２１が形成してあるため、各選択爪１００がカム軸６４，６６の完全な回転の間、始めから終わりまで延びることができ、それにより、第２の部分変速機２８の対応するギヤ段階が得られる。カム１１６上の作動部分１１８の配置は、それらの作動部分１１８が、いずれの場合にも、取り巻いている部分１２１と摺動部分１２０の間にカム軸６６の回転方向に連絡用傾斜部を形成するようになっている。カム１１６の作動部分１１８は、それぞれ、互いに対して円周方向および軸方向にずらして配置してあることが好ましい。

図６では、軸６２のない状態の切り替え装置６０の組立図を斜視図で示している。同一要素は同じ参照番号で示しており、ここでは、特別の機能だけを説明している。

第１の部分変速機２６の選択爪１００は、第１のカム軸６４のカム１０６と一定の方法で関連している。第２の部分変速機２８の選択爪１００に対する、第２のカム軸６６の軸方向位置の配置は、ここに示す選択爪１００のうちの１つが摺動部分１２０のせいで引っ込むようになっている。第２のカム１１６は、ここに示す第２の選択爪１００に対して軸方向に隣接して配置してあり、その結果、この選択爪を作動させて、すなわち、この選択爪が延びて、回転に関して固定した状態で独立車輪のうちの対応する独立車輪を軸６２と連結することになる。第１および第２の選択爪１００の間の軸方向位置には、さらなる選択爪１００が配置してあり、このさらなる選択爪は、この説明図ではカム軸６６により隠されており、第２のギヤ段階に割り当てられる。

図７ａ〜図７ｄでは、軸方向に可動な第２のカム軸６６を異なる軸方向位置で示しており、その動作を説明している。同一要素は同じ参照番号で示しており、ここでは、違いおよび特別の機能だけを説明している。

ピン１１２は、斜め部分１２２を有している溝部１１０内に係合する。ピン１１２が溝部１１０内に係合することにより、カム軸６６が回転するとき、斜め部分１２２がカム軸６６の軸方向移動を引き起こす。図７ａに示すカム軸６６の軸方向位置では、図示の選択爪１００の作動部分１０１が内方に延びて、その結果、選択爪１００は、対応する独立車輪（図示せず）の内部の歯と係合することになる。

図７ｂでは、図７ａの説明図に対して、第２のカム軸６６がねじれたり、または回転したりしているとともに、ピン１１２が溝部１１０内に係合することにより、および斜め部分１２２により、図７ａの説明図に対して、第２のカム軸６６が軸方向に移動している。第２のカム軸６６がこのような軸方向移動および回転を行うことで、作動部分１１８または傾斜部１１８が作動部分１０１の真下で回転したり、または移動したりすると、その結果、それに応じて、選択爪１００は引っ込んで、関連する自由小歯車の内部の歯との係合状態からはずれることになる。

図７ｃでは、第２のカム軸６６をさらに回転させた位置を示している。この説明図では、図７ａの説明図に対して、第２のカム軸６６が約３６０°ねじれている。溝部１１０の他の斜めに延びている部分１２４により、第２のカム軸６６が他の軸方向位置に移動している。これは、３６０°にわたる回転の間に作動部分１０１を、傾斜部１１８を越えて再び通過させることはないという効果がある。第２のカム軸６６が軸方向移動を行うことで、作動部分１０１はカム１１６の摺動部分１２０の上を誘導され、その結果、選択爪１００は第２のカム軸６６の完全な回転の間、始めから終わりまで引っ込んだままになる。

図７ｄでは、第２のカム軸６６の他の回転位置を示している。この回転位置では、溝部１１０の他の斜め部分１２６により、図７ｃの位置に対して、第２のカム軸６６がさらに軸方向に移動している。第２のカム軸６６のこの位置では、選択爪１００は引っ込んだままであり、その結果、対応する独立車輪は軸６６上を摺動することになる。

このように軸方向に移動できるカム軸６６を用いて、選択爪１００を選択的に作動させたり、または延ばしたりすることができるとともに、対応する方法で係合状態からはずしたり、または引っ込めたりすることができ、第２のカム軸６６の任意の所望の回転角の間、始めから終わりまで対応する切り替え状態を保持することができる。

カム軸６６の円周上の斜め部分１２２，１２４，１２６の配置は、選択爪１００が選択爪１００の切り替え状態を保持している場合、軸方向移動が行われるようになっている。その結果、切り替え時の摩擦力を減らすことができ、妨害されずにカム軸６６の軸方向移動を行うことができる。

図７ａ〜図７ｄに示す選択爪１００を、対応する形で、第２の部分変速機２８の１つのギヤ段階に割り当てるとともに、第２のカム軸６６の３６０°の最初の完全な回転を利用して、選択爪１００を作動させたり、または延ばしたりして、第２のカム軸６６のその次の２回転を利用して、選択爪１００を引っ込めたり、または独立車輪との係合状態からはずしたりする。したがって、第１のカム軸６４の１回の完全な回転で第１の部分変速機２６のギヤ段階の全体を通して切り替えることができるが、第２の部分変速機２８の各ギヤ段階は、１回の完全な回転の後にだけ変化する。したがって、２つのカム軸１００を回転させることにより、変速機ユニット１０のすべて（この場合は１８個）のギヤを通して次々に切り替えることができる。

図８ａおよび図８ｂでは、３個の関連する選択爪１００とともに、第２のカム軸６６の２つの極限位置を模式的に示している。同一要素は同じ参照番号で示しており、ここでは、特別の機能だけを説明している。

図８ａは、第２のカム軸６６の最初の位置を示しており、この最初の位置は変速機ユニット１０の第１のギヤにほぼ対応している。この位置では、溝部１１０の軸方向の最も外側の部分内にピン１１２が係合している。３個の選択爪１００は、軸６２内の各凹部９８内のそれらの選択爪１００の位置に従って模式的に示してある。図８ａでは、３個の選択爪を、第２の部分変速機２８のギヤ段階との関連に基づいて、１００′，１００′′，および１００′′′と示している。選択爪１００は、軸６２内の各凹部９８内のそれらの選択爪１００の位置に従って設置してある。図８ａの軸方向位置では、カム１１６が選択爪１００′′，１００′′′の軸方向位置に配置してあり、その結果、対応する摺動部分１２０により、選択爪１００′′，１００′′′が引っ込んだり、または各独立車輪との係合状態からはずれたりすることになる。第２のカム軸６６のこの位置では、選択爪１００′を作動させたり、または延ばしたりして、それにより、軸６２を、対応する独立車輪と連結している。したがって、第２のカム軸６６のこの位置では、第２の部分変速機２８の第１のギヤ段階が係合している。

図８ｂでは、変速機ユニット１０の第１８のギヤにほぼ対応している、第２のカム軸６６の他の極限位置を示している。ピンが溝部１１０の軸方向の内側部分内に係合しており、その結果、第２のカム軸６６を最も左側に寄った位置内に配置することになる。この位置では、選択爪１００′および１００′′は摺動部分１２０により引っ込んでいるが、選択爪１００′′′は延びている。第２のカム軸６６のこの位置では、第２の部分変速機２８の第３のギヤ段階が係合している。

したがって、カム１１６のうちの少なくとも１つが、カム軸６６の軸方向位置に応じて、独立車輪４８〜５０のうちの異なる独立車輪の選択爪１００′′，１００′′′と関連しており、対応する方法で前記選択爪を作動させたり、または前記選択爪を独立車輪との係合状態からはずしたりするようになっている。

軸方向に可動な第２のカム軸６６は、第１のカム軸６４を回転させることにより、第１の部分変速機２６のすべてのギヤ段階を通して切り替えることを可能にして、カム軸６４，６６の１回の完全な回転の後に、第２の部分変速機の切り替えを引き起こすことを可能にする。

本発明の他の実施形態では、カム軸６６が軸６２内の単一のカム軸として取り付けてあり、カム軸６６の軸６２に対する回転が軸方向移動を引き起こして、それにより、選択手段１００を作動させる。

他の実施形態では、カム軸６４，６６の両方が軸方向に可動な設計であり、カム軸６４，６６の軸６２に対する回転運動が軸方向移動を引き起こす。

図９では、２つの独立したカム軸を有する切り替え装置を示しており、切り替え装置全体を１３０で示している。

切り替え装置１３０は軸６２を有しており、この軸６２の上には２つの部分変速機２６，２８の複数の独立車輪が取り付けてある。各カム軸１３２，１３４が部分変速機２６，２８に割り当てられており、回転に関して固定した状態で独立車輪を軸６２と選択的に連結して、それにより、変速機ユニット１０の異なるギヤ段階を獲得するために、各カム軸１３２，１３４は選択手段（ここでは図示せず）を作動させるように設計してある。速度重畳変速機１３６が軸６２の一方の軸方向端部に配置してあり、この速度重畳変速機１３６は軸６２とも連結されており、カム軸１３２，１３４のそれぞれとも連結されている。速度重畳変速機１３６は軸６２と同軸となるように配置してある。速度重畳変速機１３６は変速段階１３８と、２つの制御段階１４０，１４２とを有している。変速段階１３８は軸６２と連結してあり、制御段階１４０，１４２はそれぞれカム軸１３２，１３４のうちの一方と連結してある。変速段階１３８は第１の遊星変速機１３８により形成されている。制御段階１４０，１４２はそれぞれ遊星変速機１４０，１４２により形成されている。遊星変速機１３８，１４０，１４２は、図３の対応する遊星変速機と同一の設計である。個々の遊星変速機１３８，１４０，１４２の遊星歯車が、共通の遊星キャリヤ１４４を用いて互いに連結してある。変速段階１３８の遊星変速機は、軸６２と、変速機ハウジング（図示せず）とに連結してある。制御段階１４０，１４２はそれぞれ滑車１４６，１４８を有しており、これらの滑車はそれぞれの環と連結してある。

遊星変速機１３８，１４０，１４２の遊星歯車が連結してあることにより、滑車１４６，１４８が動かないとき、２つのカム軸１３２，１３４を軸６２と同調して回転させる。滑車１４６，１４８のうちの一方が回転する場合、回転または対応するねじれ角が、各カム軸１３２または１３４に伝達される。その結果、カム軸１３２，１３４は互いに無関係に軸６２に対して回転でき、対応する部分変速機２６，２８のギヤ段階は、互いに無関係に選択できる。さらに、遊星変速機１３８，１４０，１４２が一方の軸方向端部にだけ配置してあるので、それにより、軸方向の構造の外形をコンパクトにすることができる。

切り替え装置１３０は少なくとも２つの制御段階１４０，１４２を有している。特別な実施形態では、切り替え装置１３０は、別々の選択手段を作動させるために、３つ以上の制御段階１４０，１４２を有している。

２つの部分変速機２６，２８の本発明の同期化を明らかにするために、図１０ａ〜図１０ｄには、図３からの切り替え装置６０とともに、軸方向から見た第１および第２の部分変速機２６，２８の異なる独立車輪を模式的に示している。

基本的な事柄として、直列に機械的に連結した部分変速機では、第１の部分変速機２６の最も高いギヤを経由して切り替える場合、第１の部分変速機を最も低いギヤ段階に切り替えるとともに、同時に、第２の部分変速機２８内のギヤ段階を、より高いギヤ段階に切り替えるという問題がある。２つの部分変速機２６，２８の実際の負荷変動または切り替え時間が同時に起こらない場合、変速機ユニット全体のギヤ段階を非常に低いギヤまたは非常に高いギヤに一時的に切り替える。

本実施例では、第１の部分変速機２６は６個のギヤ段階を有しており、第２の部分変速機２８は３個のギヤ段階を有している。変速機ユニット１０の第６のギヤから第７のギヤに切り替える場合、第１の部分変速機２６内の第６のギヤ段階から第１のギヤ段階に切り替えるとともに、同時に、第２の部分変速機２８内の第１のギヤ段階から第２のギヤ段階に切り替える。同様に、第１２のギヤから第１３のギヤに切り替える場合、第２の部分変速機２８内で第２のギヤ段階から第３のギヤ段階に切り替える。２つの部分変速機２６，２８が完全に同時には切り替わらない場合には、第１の部分変速機２６を最初に切り替えるときは第６（もしくは第１２）のギヤから第１（もしくは第７）のギヤに一時的に切り替えるか、または第２の部分変速機２８を最初に切り替えるときは第６（もしくは第１２）のギヤから第１２（もしくは第８）のギヤに一時的に切り替える。

図１０ａ〜図１０ｄでは、第１の部分変速機２６の第６および第１のギヤ段階の独立車輪３８および４３と、第２の部分変速機２８の第１および第２のギヤ段階の独立車輪４８および４９とを、軸方向から見た図で示しており、変速機ユニット１０の第６のギヤから第７のギヤへの切り替え動作中の時間内の４点における状態を示している。

独立車輪はそれぞれ内部の歯１４９を有しており、回転に関して固定した状態で独立車輪を軸６２と連結するために、この内部の歯１４９の中に自走クラッチ爪１００のうちの１つが係合する。選択爪１００の作動部分１０１のうちの１つの真下に、カム軸６４，６６の作動部分１０８，１１８のうちの１つが配置されたときには、各選択爪１００が外方に旋回して独立車輪の内部の歯１４９の中に係合して、回転に関して固定した状態で独立車輪を軸６２と連結する。作動部分１０１の真下にカム軸６４、６６の摺動部分１０６，１２０が配置されたときには、各選択爪１００は引っ込み、対応する独立車輪は軸６２上を摺動する。図１０ａでは、変速機ユニットの第６のギヤが係合している。この場合、第１の部分変速機２６の第６のギヤ段階が係合しており、第２の部分変速機２８の第１のギヤ段階が係合している。この場合、回転に関して固定した状態で第６のギヤ段階に関連する独立車輪３８を軸６２と連結し、第１のギヤ段階と関連する独立車輪４３が軸６２上を摺動する。第２の部分変速機２８では、回転に関して固定した状態で第１のギヤ段階に関連する独立車輪４８を軸６２と連結し、第２のギヤ段階と関連する独立車輪４９が軸６２上を摺動する。

このようにして係合している変速機ユニット１０のギヤから第７のギヤに切り替えるために、結合状態で回転するように連結されているカム軸６４，６６は、図１０ｂに示す「中間状態」を達成するまで矢印１５０の方向に回転する。

中間状態では、第１の部分変速機２６の第１のギヤ段階の選択爪と第６のギヤ段階の選択爪の両方を作動させたり、または延ばしたりする。この状態では、バツ印１５２で示すように、第６のギヤ段階が係合している。この中間状態では、この場合、独立車輪３８の方が独立車輪４３よりも速く走るので、第６のギヤ段階は係合したままであり、その結果、独立車輪４３が選択爪１００を越えて摺動することになる。第１のカム軸６４が第６のギヤ段階の選択爪の作動部分１０１のところで止まり、選択爪１００に対して対応する力を及ぼすまで、第１のカム軸６４は矢印１５０の方向に回転する。カム軸６４，６６の、この回転位置では、第２の部分変速機２８の第１のギヤ段階の選択爪１００を作動させたり、または延ばしたりして、第２の部分変速機２８の第２のギヤ段階の選択爪１００を引っ込める。変速機ユニット１０の駆動力が低下するとともに、カム軸６４が作動部分１０１に及ぼす力が選択爪１００を独立車輪３８との係合状態からはずすのに十分であるときには、前記選択爪１００が引っ込み、同時に、独立車輪４３が回転に関して固定した状態で軸６２と連結され、その結果、第１の部分変速機２６の第１のギヤ段階が係合する。独立車輪３８の選択爪１００に対してカム軸６４に前もって負荷を加えるという事実のおかげで、選択爪１００が引っ込んでいる間にカム軸６４のさらなる回転を引き起こすため、図１０ｃに示すように、図１０ｂの中間状態を解消にする。この状態では、バツ印１５２で示すように、第１の部分変速機内の第１のギヤ段階が係合している。同時に、カム軸６４とともにカム軸６６が約３０°の回転角だけさらに回転して、その結果、独立車輪４９の選択爪１００が延びることになる。より高い第２のギヤ段階が、第２の部分変速機内に、より速く走るギヤ段階を形成するので、バツ印１５４で示すように、第２のギヤ段階が、選択爪１００の延長部分とすぐに係合する。したがって、この時、第１の部分変速機２６内の第１のギヤ段階が係合するとともに、第２の部分変速機２８内の第２のギヤ段階が係合して、その結果、変速機ユニット１０の第７のギヤが係合することになる。

独立車輪３８の選択爪１００が、初めに、カム軸がさらに回転するのを阻止して、カム軸６４，６６がさらに回転すると、より高い回転速度のために、独立車輪４９の選択爪１００が、回転に関して固定した状態で独立車輪４９を軸６２とすぐに連結して、同時に、独立車輪４３の選択爪１００が、回転に関して固定した状態で独立車輪４３を軸６２と連結するという事実により、部分変速機２６，２８の両方で同時に起こる切り替えがある。言い換えれば、第１の部分変速機内の負荷変動が、カム軸６４，６６の両方のさらなる回転を可能にして、第２の部分変速機のギヤ段階の即座の切り替えを引き起こす。その結果、変速機ユニット１０の第６のギヤから第７のギヤに切り替える間、２つの部分変速機２６，２８は完全に同期している。

図１０ｃからの、この切り替え状態では、第２の部分変速機２８は中間状態にあり、この中間状態では、両方の関連する選択爪は延びている。独立車輪４９が高速で走る車輪であるために、独立車輪４８は軸６２を越えて摺動する。

第７のギヤから第８のギヤに現在切り替え中である場合、その後、第１および第２のギヤ段階の選択爪１００を作動させることにより、最初は、第１の部分変速機の中間状態に切り替えて、その結果、第２の部分変速機２８の第１のギヤ段階の独立車輪４８の選択爪１００を引っ込める。

変速機ユニット１０の第７のギヤから第６のギヤへの切り替え動作の間、第１の部分変速機２６は、結果的に、第１のギヤ段階から第６のギヤ段階に切り替えられ、第２の部分変速機は、同時に、第２のギヤ段階から第１のギヤ段階に切り替えられる。逆に、高速ギヤに切り替えるには、第２の部分変速機２８は、この場合、対応する選択爪１００の両方を作動させたり、または延ばしたりすることにより、最初は、中間状態に切り替えられる。カム軸６６に対して、選択爪１００のうちの１つに接触するように、対応する形で、前もって負荷を加えて、負荷変動時にはカム軸６６を解放して、その結果、カム軸６６がさらに回転して、第１の部分変速機２６内に中間状態をもたらすことになる。この中間状態では、選択可能な自走クラッチ１００と対応する独立車輪３８，４３の回転速度とで、切り替えまたは負荷変動をすぐに実行する。その結果、変速機ユニット１０を低速ギヤに切り替えるときには、両方の部分変速機２６，２８において同調して、および同時に切り替えを行うことも同様に可能である。

２つの部分変速機２６，２８のこのような同期化が、図３の切り替え装置６０と回転だけができるカム軸、または軸方向移動だけができるカム軸などの他の切り替え装置との両方に適用できることは明らかである。さらに、第２の部分変速機は、切り替え可能な遊星変速機またはその種の他のものとしてもまた同様に設計できる。

図１１ａおよび図１１ｂでは、選択爪１００の動作をより詳細に説明している。選択爪１００は、軸１６０のまわりに回転可能なように凹部９８のうちの１つの中に取り付けてある。回転に関して固定した状態で独立車輪１６４を軸６２と連結するために、選択爪１００が独立車輪１６４の内部の歯１６２の中に係合する。カム軸６２は作動部分１０８を有しており、その結果、１６５で示すように軸１６０のまわりに回転しながら選択爪１００が引っ込むようになっている。カム軸６４は選択爪１００の延伸方向１６５とは反対の矢印１６６の方向に回転して、その結果、第１の接触点１６８において作動部分１０８が作動部分１０１に接触することになる。カム軸６４の回転により選択爪１００にトルクを作用させて、選択爪１００を引っ込める。トルクの大きさは、接触点１６８に作用する力と、接触点１６８と回転軸１６０の間の距離１７０により形成されるレバーアーム１７０とに対応している。

図１１ｂでは、カム軸６４の逆向きの回転方向を図示しており、矢印１７２で示している。この回転方向１７２は、選択爪１００の延伸方向１６５と同一である。この回転方向では、第２の接触点１７４において作動部分１０６が作動部分１０１に接触する。カム軸６４の回転により、第２の接触点１７４に作用する力と、第２の接触点と回転軸１６０の間の距離１７６により形成されるレバーアーム１７６とに対応するトルクを、選択爪１００に作用させる。

したがって、第１のレバーアーム１７０の方が第２のレバーアーム１７６よりも大きく、それにより、選択爪１００の縮小方向１６５とは反対方向にカム軸６４が回転する間には、より大きなトルクが選択爪１００に作用するようになっている。

より高いギヤ段階から、より低いギヤ段階に切り替える間は、伝達された負荷のために、および高速から低速への切り替えのために、選択爪１００が延びたままであるため、負荷が低減しなければ、一般に切り替えができない。カム軸６４の回転方向が縮小方向１６５とは反対の場合、より大きなトルクが選択爪１００に作用するという事実のために、この回転は、図１２（ａ）〜図１２（ｆ）で、より詳細に説明するように、負荷の下での低速ギヤへの切り替え、およびカム軸６４の回転方向が反対の場合よりも大きな負荷の下での低速ギヤへの切り替え、を可能にする。

図１２（ａ）〜図１２（ｆ）では、第２のギヤから第１のギヤへの切り替えを説明するために、軸方向から見た第１のギヤおよび第２のギヤの独立車輪４２，４３を模式的に示している。図１２（ａ）および図１２（ｂ）では、第２のギヤが係合しており、第２のギヤの選択爪１００が延びて、第１のギヤの選択爪１００が引っ込んでいる。カム軸６４を矢印の方向１６６にさらに回転させることにより、中間状態が達成され、この中間状態では２つのギヤ１および２の選択爪を作動させる。この中間状態では、より速く走る独立車輪４２、すなわち、第２のギヤの独立車輪４２を、回転に関して固定した状態で軸６２と連結し、他方、第１のギヤの独立車輪４３は軸６２上を摺動する。図１２（ｄ）の状態では、図１１ａで上述したように、選択爪１００を引っ込めるために選択爪１００に力を加えている。その結果、図１２（ｆ）に示すように、選択爪１００の縮小を引き起こす。その結果、第１のギヤの選択爪１００が独立車輪４２の内部の歯１６２の中に係合するため、第１のギヤが係合している。

より高いギヤ段階から、より低いギヤ段階に切り替える間の、選択爪１００の縮小方向１６５とは反対方向のカム軸６４の回転を利用して、このように、選択爪１００に、より大きなトルクを作用させることができるため、負荷の下または部分負荷の下でさえ、それぞれに、より高いギヤの選択爪１００を、内部の歯１６２との係合状態からはずすことを可能にする。その結果、負荷の下でさえ、低速ギヤに切り替えることができる。

Claims (23)

1. 動力を伝達するために直列に連結された第１の部分変速機（２６）と、第２の部分変速機（２８）とを有しており、
   前記第１の部分変速機（２６）は軸（６２）を有し、この軸（６２）は中空軸（６２）として形成されており、この軸（６２）の上には複数の独立車輪（３８〜４３）が取り付けてあり、これらの独立車輪（３８〜４３）は対応する複数の歯車（３０〜３５）と一体になって、前記第１の部分変速機（２６）の車輪対を形成しており、
   前記独立車輪（３８〜４３）は前記第１の部分変速機（２６）の異なるギヤ段階を形成するために選択手段（１００）を用いて前記軸（６２）と連結可能であり、
   前記軸（６２）内に配置されたカム軸（６４）により前記選択手段（１００）を作動させることができ、
   前記第１の部分変速機（２６）の前記選択手段（１００）は選択可能な自走クラッチ（１００）として設計してあり、前記第２の部分変速機（２８）は複数の選択可能なギヤ段階を有しており、
   前記第１の部分変速機（２６）の前記ギヤ段階の最も高い段階から前記第１の部分変速機（２６）の前記ギヤ段階の最も低い段階への切り替え時に、前記２つのギヤ段階の前記自走クラッチ（１００）を一時的に同時に作動させることにより発生する前記対応する自走クラッチ（１００）の間の負荷変動によって、前記第２の部分変速機（２８）がより高い段階のギヤ段階へ切り替わることができるように前記カム軸（６４）が設計されていることを特徴とする、変速機ユニット（１０）用の切り替え装置（６０）。
2. 動力を伝達するために直列に連結された第１の部分変速機（２６）と、第２の部分変速機（２８）とを有しており、
   前記第２の部分変速機（２８）は軸（６２）を有し、この軸（６２）は中空軸（６２）として形成されており、この軸（６２）の上には複数の独立車輪（４８〜５０）が取り付けてあり、これらの独立車輪（４８〜５０）は対応する複数の歯車（５２〜５４）と一体になって、前記第２の部分変速機（２８）の車輪対を形成しており、
   前記独立車輪（４８〜５０）は前記第２の部分変速機（２８）の異なるギヤ段階を形成するために選択手段（１００）を用いて前記軸（６２）と連結可能であり、
   前記軸（６２）内に配置されたカム軸（６６）により前記選択手段（１００）を作動させることができ、
   前記第２の部分変速機（２８）の前記選択手段（１００）は選択可能な自走クラッチ（１００）として設計してあり、前記第１の部分変速機（２６）は複数の選択可能なギヤ段階を有しており、
   前記第２の部分変速機（２８）の前記ギヤ段階のより高い段階から前記第２の部分変速機（２８）の前記ギヤ段階のより低い段階への切り替え時に、前記２つのギヤ段階の前記自走クラッチ（１００）を一時的に同時に作動させることにより発生する前記対応する自走クラッチ（１００）の間の負荷変動によって、前記第１の部分変速機（２６）がより高い段階の前記ギヤ段階へ切り替わることができるように前記カム軸（６６）が設計されていることを特徴とする、変速機ユニット（１０）用の切り替え装置（６０）。
3. 請求項１または請求項２に記載の切り替え装置であって、前記負荷変動が、その都度、前記部分変速機（２６，２８）のもう一方の前記切り替え動作を開始させることを特徴とする、切り替え装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の切り替え装置であって、前記第１の部分変速機（２６）または前記第２の部分変速機（２８）の前記２つのギヤ段階の前記自走クラッチ（１００）を同時に作動させる中間状態の前記カム軸（６４，６６）に対して、前記対応する自走クラッチ（１００）に接触するように前もって負荷を加えられ、前記負荷変動時には解放されることを特徴とする、切り替え装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の切り替え装置であって、複数の独立車輪（４８〜５０）が前記第２の部分変速機（２８）を形成しており、これらの独立車輪（４８〜５０）は前記軸（６２）上に取り付けてあり、これらの独立車輪（４８〜５０）は対応する複数の歯車（５２〜５４）と一体になって、前記第２の部分変速機（２８）の車輪対を形成しており、前記第２の部分変速機（２８）はカム軸（６６）を有しており、このカム軸（６６）は前記軸（６２）内で回転させたり、および／または軸方向に動かしたりできるとともに、このカム軸（６６）は前記負荷変動時に前記第２の部分変速機（２８）内でギヤの変更を行うように設計されており、２つの連続したギヤ段階の自走クラッチ（１００）を同時に作動させるように設計されていることを特徴とする、切り替え装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の切り替え装置であって、前記自走クラッチ（１００）が回転可能な爪（１００）を有し、これらの回転可能な爪（１００）は前記負荷変動の前の前記中間状態で前記カム軸（６４）の前記回転を阻止することを特徴とする、切り替え装置。
7. 軸（６２）を有しており、この軸（６２）は中空軸（６２）として形成されており、この軸（６２）の上には複数の独立車輪（３８〜４３，４８〜５０）が取り付けてあり、これらの独立車輪（３８〜４３，４８〜５０）は対応する複数の歯車（３０〜３５，５２〜５４）と一体になって、異なるギヤ段階の車輪対を形成しており、
   前記独立車輪（３８〜４３，４８〜５０）は選択可能な自走クラッチ（１００）を用いて前記軸（６２）と連結可能であり、
   前記自走クラッチ（１００）は前記中空軸（６２）内に回転可能に取り付けたカム軸（６４，６６）により選択的に作動させることができ、
   前記自走クラッチ（１００）を作動させて、前記自走クラッチ（１００）を前記独立車輪（３８〜４３，４８〜５０）との係合状態からはずすために、前記カム軸（６４，６６）は、駆動手段（７０；１３６）を用いて前記軸（６２）に対して両方の回転方向（１６６，１７２）に回転可能であり、
   前記自走クラッチ（１００）が、前記軸（６２）上に回転可能にまたは旋回可能に取り付けられた選択爪（１００）を有し、
   より高いギヤ段階から、より低いギヤ段階へ変更するために、非係合状態時の前記選択爪の前記回転方向とは逆の回転方向（１６６）に前記カム軸（６４，６６）を回転させるように前記駆動手段（７０；１３６）を設計してあることを特徴とする、変速機ユニット（１０）用の切り替え装置（６０；１３０）。
8. 軸（６２）を有しており、この軸（６２）の上には複数の独立車輪（３８〜４３，４８〜５０）が取り付けてあり、これらの独立車輪（３８〜４３，４８〜５０）は対応する複数の歯車（３０〜３５，５２〜５４）と一体になって、２つの部分変速機（２６，２８）の車輪対を形成しており、
   前記軸（６２）は中空軸（６２）として形成されており、前記独立車輪（３８〜４３，４８〜５０）は選択手段（１００）を用いて前記軸（６２）と連結可能であり、
   前記２つの部分変速機（２６，２８）を、いずれの場合にも、前記中空軸（６２）内に取り付けた１つのカム軸（６４，６６；１３２，１３４）に割り当てて、前記カム軸（６４，６６；１３２，１３４）を用いて前記選択手段（１００）を選択的に作動させることができ、
   前記カム軸（６４，６６；１３２，１３４）を駆動手段（７０；１３６）と連結して、それにより前記軸（６２）に対して前記カム軸（６４，６６：１３２，１３４）を回転させて前記選択手段（１００）を作動させるようになっており、前記カム軸（６４，６６）を互いに回転に関して固定した状態で連結しており、前記軸（６２）に対する前記カム軸（６４，６６）の回転が、前記カム軸（６４，６６）のうちの一方の軸方向移動を引き起こすことを特徴とする、変速機ユニット（１０）用の切り替え装置（６０；１３０）。
9. 請求項８に記載の切り替え装置であって、前記カム軸（６４，６６）が、連結軸（６８）を用いて、回転に関して固定した状態であり、軸方向に可動なように互いに連結されていることを特徴とする、切り替え装置。
10. 請求項８または請求項９に記載の切り替え装置であって、前記軸方向に可動な第２のカム軸（６６）が、斜め部分（１２２，１２４，１２６）を有する少なくとも部分的に円周方向の溝部（１１０）を有しており、この斜め部分（１２２，１２４，１２６）内にピン（１１２）が係合して、このピン（１１２）は前記軸（６２）に連結されており、前記斜め部分（１２２，１２４，１２６）が前記カム軸（６４，６６）の所定の回転位置において前記軸方向移動を引き起こすことを特徴とする、切り替え装置。
11. 請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載の切り替え装置であって、前記軸方向に可動なカム軸（６６）が、前記カム軸（６６）の回転により前記選択手段（１００）を作動させる作動部分（１１８）と、所定の回転角全体にわたって前記選択手段（１００）の前記切り替え状態を保持する少なくとも部分的に円周方向の摺動部分（１２０）とを有する、少なくとも１つのカム部分（１１６）を有することを特徴とする、切り替え装置。
12. 請求項１１に記載の切り替え装置であって、前記作動部分（１１８）および前記摺動部分（１２０）が互いに回転方向に隣接していることを特徴とする、切り替え装置。
13. 請求項１１または請求項１２に記載の切り替え装置であって、前記カム部分（１１６）を用いて、異なるギヤ段階の前記選択手段（１００）を作動させることができるように、前記選択手段（１００）、前記カム部分（１１６）、および前記溝部（１１０）を配置してあることを特徴とする、切り替え装置。
14. 請求項１１〜請求項１３のいずれか１項に記載の切り替え装置であって、前記カム軸（６６）を完全に取り巻いて、前記カム軸（６６）の完全な回転の間の始めから終わりまで、対応する切り替え状態を保持するように前記摺動部分（１２０）が設計されていることを特徴とする、切り替え装置。
15. 軸（６２）を有しており、この軸（６２）の上には複数の独立車輪（３８〜４３，４８〜５０）が取り付けてあり、これらの独立車輪（３８〜４３，４８〜５０）は対応する複数の歯車（３０〜３５，５２〜５４）と一体になって、２つの部分変速機（２６，２８）の車輪対を形成しており、
    前記軸（６２）は中空軸（６２）として形成されており、前記独立車輪（３８〜４３，４８〜５０）は選択手段（１００）を用いて前記軸（６２）と連結可能であり、
    前記２つの部分変速機（２６，２８）を、いずれの場合にも、前記中空軸（６２）内に取り付けた１つのカム軸（６４，６６；１３２，１３４）に割り当てて、前記カム軸（６４，６６；１３２，１３４）を用いて前記選択手段（１００）を選択的に作動させることができ、
    前記カム軸（６４，６６；１３２，１３４）を駆動手段（７０；１３６）と連結して、それにより前記軸（６２）に対して前記カム軸（６４，６６：１３２，１３４）を回転させて前記選択手段（１００）を作動させるようになっており、前記カム軸のうちの第１のカム軸（１３４）が、前記カム軸のうちの第２のカム軸（１３２）を介して、駆動軸によって前記カム軸の軸方向に移動可能に前記駆動手段（１３６）と連結されていることを特徴とする、変速機ユニット（１０）用の切り替え装置（６０；１３０）。
16. 請求項１５に記載の切り替え装置であって、前記軸（６２）の一方の軸方向端部に、両方のカム軸（１３２，１３４）の前記駆動手段（１３６）を配置してあることを特徴とする、切り替え装置。
17. 請求項８〜請求項１６のいずれか１項に記載の切り替え装置であって、前記駆動手段（７０；１３６）が速度重畳変速機（７２，７４；１３８，１４０，１４２）を有することを特徴とする、切り替え装置。
18. 請求項８〜請求項１７に記載の切り替え装置であって、前記駆動手段（１３６）が、互いに連結された、２つ以上の遊星変速機（１３８，１４０，１４２）を有することを特徴とする、切り替え装置。
19. 請求項１８に記載の切り替え装置であって、前記遊星変速機（７２，７４）の遊星キャリヤ（１４４）が互いに連結されていることを特徴とする、切り替え装置。
20. 請求項８〜請求項１９のいずれか１項に記載の切り替え装置であって、前記駆動手段（１３０）が、前記軸（６２）の前記回転を前記カム軸（１３２，１３４）に伝達する変速段階（１３８）を有するとともに、前記駆動手段（１３０）は、相対的な回転をそれぞれの前記カム軸（１３２，１３４）に個別に伝達する２つの制御段階（１４０，１４２）を有することを特徴とする、切り替え装置。
21. 請求項１〜請求項２０のいずれか１項に記載の切り替え装置であって、前記１つまたは複数のカム軸を前記軸と同調して回転させて切り替え状態を保持するように前記駆動手段を設計してあるとともに、前記カム軸のうちの少なくとも１つを前記軸に対して回転させて切り替え状態を変更するように前記駆動手段を設計してあることを特徴とする、切り替え装置。
22. 貫通軸（２０）を有しており、この貫通軸（２０）は前記変速機ユニット（１０）の入力軸を形成し、貫通軸（２０）の端部においてクランク、出力軸（２２）、および副軸（３６，４６）と連結でき、この副軸（３６，４６）は請求項１〜請求項２１のいずれか１項に記載の切り替え装置を有していることを特徴とする、変速機ユニット（１０）。
23. 請求項１〜請求項２１のいずれか１項に記載の切り替え装置（６０；１３０）を用いて前記変速機ユニット（１０）の前記ギヤ段階を係合させたり、および／または変化させたりすることを特徴とする、変速機ユニット（１０）を切り替える方法。

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