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Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe für ein Zweirad mit einem Eingangsorgan und mit einem Ausgangsorgan, mit einem Planetengetriebeabschnitt, wobei der Planetengetriebeabschnitt in einem Momentenweg zwischen dem Eingangsorgan und dem Ausgangsorgan angeordnet ist, wobei der Planetengetriebeabschnitt einen ersten Planetentrieb mit einem ersten Sonnenrad, mit einem ersten Planetenträger mit einem ersten Planetenradsatz und einem ersten Hohlrad aufweist, wobei das erste Sonnenrad mit ersten Planetenrädern des ersten Planetenradsatzes wirkverbunden ist und die ersten Planentenräder des ersten Planetenradsatzes mit dem ersten Hohlrad wirkverbunden sind, wobei das erste Sonnenrad und der erste Planetenträger jeweils eine Koppelwelle in dem Momentenweg bilden. Ferner betrifft die Erfindung ein Zweirad mit einem Schaltgetriebe.
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Fahrräder weisen bei den meisten Ausführungsformen Schalteinrichtungen auf, um das Übersetzungsverhältnis zwischen Pedalwelle und Hinterrad ändern zu können. Eine sehr gängige Bauform ist dabei die Verwendung eines Zahnkranzes sowie eines Umwerfers, wobei durch den Umwerfer eine Antriebskette auf unterschiedliche Kränze des Zahnkranzes geführt werden kann. Derartige Schalteinrichtungen sind jedoch meist offen ausgeführt, sodass diese verschmutzen können. Andere Ausführungsformen betreffen Nabenschaltungen, wobei die Schaltmechanik in einer Radnabe des Hinterrads untergebracht ist.
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Eine derartige Nabenschaltung wird beispielsweise in der Offenlegungsschrift
DE 199 27 698 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart. Die Druckschrift beschreibt eine Mehrgangnabe für Fahrräder, welche ein Planetengetriebe aufweist. Das Planetengetriebe kann mittels eines Steuerschiebers, welcher verschiebbar angeordnet ist, unterschiedliche Gangstufen in dem Planetengetriebe ansteuern.
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Die
GB 203511 A beschreibt ein Planetengetriebe, dessen Hohlrad mittels einer Feder gebremst wird.
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Die
FR 417830 A offenbart eine Gangwechseleinrichtung für Fahrräder und dergleichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgetriebe für ein Zweirad vorzuschlagen, welches verbesserte Betriebseigenschaften aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein Schaltgetriebe für ein Zweirad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Zweirad mit dem Schaltgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Im Rahmen der Erfindung wird somit ein Schaltgetriebe vorgeschlagen, welches für ein Zweirad geeignet und/oder ausgebildet ist. In der kleinsten Ausführungsform kann das Schaltgetriebe einen Gang - auch Übersetzungsstufe oder Übersetzungsverhältnis zu nennen - einkoppeln und diesen Gang auskoppeln. In bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung kann das Schaltgetriebe zwischen mindestens zwei Übersetzungsverhältnissen als Gänge wechseln und optional ergänzend einen Leerlaufgang bereitstellen.
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Das Schaltgetriebe weist ein Eingangsorgan und ein Ausgangsorgan auf. Besonders bevorzugt ist das Eingangsorgan mit einem Antrieb verbunden und/oder verbindbar. Besonders bevorzugt ist das Eingangsorgan als eine Antriebswelle ausgebildet. Insbesondere ist die Antriebswelle als eine Tretwelle ausgebildet, welche mit zwei Pedalarmen verbunden und/oder verbindbar ist. Das Ausgangsorgan ist dagegen bevorzugt als ein Abtriebsrad, insbesondere als ein Abtriebszahnrad oder Abtriebsritzel ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Ausgangsorgan koaxial zu dem Eingangsorgan angeordnet.
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Das Schaltgetriebe umfasst mindestens einen Planetengetriebeabschnitt, wobei der Planetengetriebeabschnitt in einem Momentenweg zwischen dem Eingangsorgan und dem Ausgangsorgan angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass im Betrieb das Antriebsmoment entlang des Momentenwegs als Momentenfluss von dem Eingangsorgan über den mindestens einen Planetengetriebeabschnitt zu dem Ausgangsorgan fließt.
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Der Planetengetriebeabschnitt ist bevorzugt als ein Stirnradplanetengetriebeabschnitt ausgebildet. Der Planetengetriebeabschnitt weist mindestens einen ersten Planetentrieb auf. Der erste Planetentrieb umfasst ein erstes Sonnenrad, einen ersten Planetenträger, auf dem ein erster Planetenradsatz mit ersten Planetenrädern drehbar angeordnet ist und ein erstes Hohlrad. Konstruktiv betrachtet sind das erste Sonnenrad und die ersten Planetenräder vorteilhaft jeweils als Stirnzahnräder ausgebildet. Das Hohlrad weist dagegen bevorzugt eine Innenverzahnung auf. Die Drehachse des ersten Sonnenrads definiert eine Hauptachse des Schaltgetriebes. Die Drehachsen der ersten Planetenräder sind in einem Teilkreis angeordnet, welcher koaxial und/oder konzentrisch zu der Drehachse des ersten Sonnenrads und damit zu der Hauptachse des Schaltgetriebes angeordnet ist. Das erste Sonnenrad steht mit den ersten Planetenrädern des ersten Planetenradsatzes in Eingriff oder kämmt mit diesen. Die ersten Planetenträger stehen mit dem ersten Hohlrad in Eingriff oder kämmen mit diesem.
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Das erste Sonnenrad und der erste Planetenträger bilden jeweils eine Koppelwelle in dem Momentenweg. Somit bilden das erste Sonnenrad und der erste Planetenträger wahlweise einen Eingang oder einen Ausgang des Planetengetriebeabschnitts.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Schaltgetriebe mindestens eine erste Schlingfedereinrichtung umfassend mindestens eine Schlingfeder zur reibschlüssigen Festlegung des ersten Hohlrads aufweist, um den ersten Planetentrieb in einem Zweiwellenbetrieb mit einem ersten Übersetzungsverhältnis zu betreiben, wobei die mindestens eine Schlingfeder mehrmals in Umfangsrichtung um das erste Hohlrad herum gewickelt ist. Insbesondere ermöglicht es die Schlingfedereinrichtung, das erste Hohlrad gestellfest zu setzen, sodass der erste Planetentrieb in einem Zweiwellenbetrieb mit einem ersten Übersetzungsverhältnis als Gang betrieben wird. Der Zweiwellenbetrieb des Planetentriebs unterscheidet sich von einem Dreiwellenbetrieb des Planetentriebs dadurch, dass eine der Wellen - in diesem Beispiel das Hohlrad - festgelegt oder festgehalten ist. Besonders bevorzugt wird das erste Hohlrad ausschließlich reibschlüssig gestellfest gesetzt.
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Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass zumindest das Einkuppeln des ersten Übersetzungsverhältnisses auch unter Last problemlos möglich ist, und zwar ohne dass störende Schaltgeräusche oder kurzzeitige Spitzenbelastungen oder sogar Überbelastungen an den Schaltgetriebekomponenten auftreten. Durch die Schlingfedereinrichtung wird es ermöglicht, durch eine stetige Erhöhung des Reibschlusses das erste Übersetzungsverhältnis zum Beispiel unter Volllast ohne Schaltruck einzulegen. Dadurch ist das Schaltgetriebe gegenüber konventionellen Schalteinrichtungen verbessert, welche sehr oft durch ein starkes Rucken das Einlegen eines Übersetzungsverhältnisses anzeigen.
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Die Schlingfedereinrichtung kann wahlweise als eine Schlingfederbremse oder als eine Schlingfederkupplung ausgebildet sein. Die Schlingfedereinrichtung umfasst mindestens eine Schlingfeder, welche in der Umfangsrichtung um die Hauptachse mehrmals um das Hohlrad herum gewickelt ist. Insbesondere beträgt ein Schlingwinkel mehr als 360 Grad, vorzugsweise mehr als 720 Grad. Ein Ende der Schlingfeder ist vorzugsweise gestellfest angeordnet. Ein anderes Ende der Schlingfeder kann mit einer Zugkraft beaufschlagt werden, sodass das umschlungene erste Hohlrad reibschlüssig mit der Schlingfeder verbunden wird und dadurch reibschlüssig mit dem Gestell verbunden ist.
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Prinzipiell könnte das Schaltgetriebe auf den ersten Planetentrieb beschränkt sein. In dieser Ausgestaltung wären ein Einkoppeln und ein Auskoppeln des ersten Übersetzungsverhältnisses möglich. Bei Zweirädern ist es jedoch meist von Vorteil, wenn zwischen verschiedenen Übersetzungsverhältnissen gewechselt werden kann. Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, dass der Planetengetriebeabschnitt mindestens ein weiteres Sonnenrad, mindestens einen weiteren Planetenradsatz und mindestens ein weiteres Hohlrad aufweist, wobei das weitere Sonnenrad, der weitere Planetenradsatz und das weitere Hohlrad zusammen mit dem ersten Planetenträger einen weiteren Planetentrieb bilden. Es ist dabei vorgesehen, dass das weitere Sonnenrad mit dem ersten Sonnenrad stets und/oder dauerhaft drehfest gekoppelt, insbesondere verbunden ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein dritter oder vierter Planetentrieb in gleicher Weise einen Teil des Planetengetriebeabschnitts bilden. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass alle Sonnenräder des Planetengetriebeabschnitts mit dem ersten Sonnenrad drehfest gekoppelt sind und/oder, dass alle Planetenradsätze des Planetengetriebeabschnitts auf dem ersten Planetenträger angeordnet sind. Bevorzugt weisen diese sogar jeweils die gleichen Drehachsen für die Planetenräder auf. Die verschiedenen Planetentriebe unterscheiden sich jedoch durch die Übersetzungsverhältnisse, welche im Zweiwellenbetrieb mit dem Sonnenrad und dem Planetenträger als Koppelwellen umgesetzt sind.
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Das weitere Hohlrad oder alle weiteren Hohlräder sind durch eine oder mehrere weitere Schlingfedereinrichtungen festlegbar, sodass der weitere Planetentrieb, die weiteren Planetentriebe und insbesondere alle Planetentriebe in einem Zweiwellenbetrieb mit dem jeweils konstruktiv vorgegebenen Übersetzungsverhältnis betreibbar ist beziehungsweise sind. Somit ist es möglich, dass der Planetengetriebeabschnitt als ein Zweigangplanetengetriebeabschnitt, als ein Dreigangplanetengetriebeabschnitt oder als ein n-Gangplanetengetriebeabschnitt ausgebildet ist.
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Konstruktiv betrachtet kann man zwei Varianten für den Planetengetriebeabschnitt unterscheiden:
- Zum einen kann es sein, dass der Planetengetriebeabschnitt in dem Momentenweg einen Sonnenradeingang und einen Planetenträgerausgang aufweist. Somit wird das Antriebsdrehmoment über das oder die Sonnenräder eingeleitet, welche drehfest miteinander und/oder mit dem Eingangsorgan verbunden sind. Der erste Planetenträger bildet dagegen einen Ausgang des Planetengetriebeabschnitts in Bezug auf den Momentenweg. Bei dieser Ausgestaltung ist es vorteilhaft, dass der Planetengetriebeabschnitt als ein Untersetzungsgetriebeabschnitt ausgebildet ist. Insbesondere wird eine an dem Sonnenradeingang anliegende Eingangsdrehzahl in eine niedrigere an dem ersten Planetenträger anliegende Ausgangsdrehzahl übersetzt.
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Bei einer Alternative ist der Planetengetriebeabschnitt in dem Momentenweg so angeordnet, dass dieser einen Planetenträgereingang und einen Sonnenradausgang aufweist, wobei der Momentenweg über den ersten Planetenträger eingeleitet ist. Dagegen bilden die vorzugsweise drehfest miteinander gekoppelten Sonnenräder den Ausgang aus dem Planetengetriebeabschnitt. Bei dieser Alternative ist es bevorzugt, dass der Planetengetriebeabschnitt als ein Übersetzungsgetriebeabschnitt ausgebildet ist, wobei eine Eingangsdrehzahl an dem ersten Planetenträger in eine höhere Ausgangsdrehzahl an dem Sonnenrad oder an den Sonnenrädern umgesetzt ist.
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Es ist besonders bevorzugt, dass das Eingangsorgan wahlweise mit dem Planetenträgereingang oder mit dem Sonnenradeingang drehfest gekoppelt ist.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Schaltgetriebe zwei, insbesondere genau oder mindestens zwei, der Planetengetriebeabschnitte auf. Insbesondere sind die Planetengetriebeabschnitte in dem Momentenweg seriell angeordnet, wobei eine Koppelwelle eines vorhergehenden Planetengetriebeabschnitts mit einer Koppelwelle eines nachfolgenden Planetengetriebeabschnitts drehfest gekoppelt ist.
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Es ist bevorzugt vorgesehen, dass eines der Planetengetriebeabschnitte einen Planetenträgereingang und der andere der Planetengetriebeabschnitte einen Sonnenradeingang aufweist. Betrachtet man wieder den Momentenweg, so ist es eine vorteilhafte Ausführungsform, wenn das Eingangsorgan mit dem Planetenträgereingang eines ersten Planetengetriebeabschnitts gekoppelt ist. Der erste Planetengetriebeabschnitt weist vorzugsweise mindestens zwei Planetentriebe auf. Ferner ist der Sonnenradausgang des ersten Planetengetriebeabschnitts mit dem Planetenträgereingang eines zweiten Planetengetriebeabschnitts und zugleich mit dem Planetenträgerausgang des zweiten Planetengetriebeabschnitts gekoppelt, wobei der zweite Planetengetriebeabschnitt bevorzugt ebenfalls mindestens zwei Planetentriebe aufweist. Ferner ist der Sonnenradeingang des zweiten Planetenträgerabschnitts mit dem Eingangsorgan drehfest gekoppelt. Somit kann zum einen ein Antriebsdrehmoment über den Planetenträgereingang zu dem Planetenträgerausgang unübersetzt durch geschleift werden und zum anderen ein Antriebsdrehmoment über den Sonnenradeingang in den zweiten Planetengetriebeabschnitt eingeleitet werden und über den Planetenträgerausgang zu dem Ausgangsorgan geleitet werden. Die Hohlräder der Planetentriebe der zwei Planetengetriebeabschnitte können selektiv festgelegt werden, sodass insgesamt mehrere, insbesondere mindestens vier Übersetzungsverhältnisse zur Verfügung gestellt werden. Es ist dabei bevorzugt vorgesehen, dass die Übersetzungsverhältnisse des ersten Planetengetriebeabschnitts eine Übersetzung in das Schnelle und die Übersetzungsverhältnisse des zweiten Planetengetriebeabschnitts eine Übersetzung in das Langsame umsetzen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Schaltgetriebe eine Schalteinrichtung zur Betätigung der Schlingfedereinrichtungen. Es ist dabei vorgesehen, dass die Schalteinrichtung so ausgebildet ist, dass maximal nur genau einer der Planetentriebe aktiviert ist. Aktiviert bedeutet in diesem technischen Zusammenhang, dass das Hohlrad des Planetentriebs durch eine der Schlingfedereinrichten festgelegt ist. Bei einem Schaltvorgang ist durch die Schalteinrichtung insbesondere vorgesehen, dass die Schlingfedereinrichtung eines Planetentriebs gelöst und zugleich die Schlingfedereinrichtung eines anderen Planetentriebs festgelegt wird. In Abhängigkeit der Übergangscharakteristik können die Vorgänge des Lösens und Festlegens voneinander zeitlich beabstandet voneinander oder zeitlich lückenlos zueinander durchgeführt werden.
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Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung weist die Schalteinrichtung mindestens einen Aktuator zur Betätigung von mindestens einer der Schlingfedereinrichtungen auf. Insbesondere ist der Aktuator als ein fremdenergiebetätigter Aktuator ausgebildet. Beispielsweise kann der Aktuator als ein elektromotorischer, hydraulischer oder pneumatischer elektromagnetischer Aktuator ausgebildet sein. In dieser Ausgestaltung kann das Schaltgetriebe wie eine Automatik geschaltet werden. Besonders bevorzugt ist jeder der Schlingfedereinrichtungen ein Aktuator zugeordnet, sodass in Abhängigkeit der Ansteuerung der Schalteinrichtung jeder beliebige Planetentrieb aktiviert oder deaktiviert werden kann. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Schalteinrichtung bei einem Ausfall des Aktuators oder Aktuatoren manuell geschaltet werden kann.
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Bei einer vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltgetriebe als ein Mittelgetriebe, insbesondere in einem Tretwellenbereich des Zweirads ausgebildet. Das Eingangsorgan wird bevorzugt durch die Eingangswelle gebildet, welche beispielsweise durch Pedale oder einen Motor angetrieben wird. Das Ausgangsorgan wird bevorzugt durch das Abtriebsrad dargestellt. Das Antriebsdrehmoment wird ausgehend von dem Ausgangsorgan, insbesondere von dem Abtriebsrad durch ein Kette oder einen Riemen an ein Hinterrad des Zweirads übertragen.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Zweirad mit dem Schaltgetriebe wie dies zuvor beschrieben wurde. Das Zweirad kann als ein motorbetriebenes Zweirad, insbesondere als ein Elektrofahrrad, realisiert sein. Alternativ hierzu ist das Zweirad als ein Fahrrad ausgebildet, welches mit Muskelkraft betrieben wird.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von drei Ausführungsbeispielen der Erfindung sowie der beigefügten Figuren.
Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Zweirads mit einem Schaltgetriebe als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 ein Schaltgetriebe als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung;
- 3 in gleicher Darstellung wie in der 2 ein zweites Ausführungsbeispiel des Schaltgetriebes;
- 4 in gleicher Darstellung wie die vorhergehenden 2 und 3 ein drittes Ausführungsbeispiel des Schaltgetriebes.
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In der 1 ist in einer stark schematisierten Darstellung ein Zweirad 1 dargestellt, welches als ein mit Beinkraft eines Benutzers angetriebenes Fahrrad ausgebildet ist. Das Zweirad 1 weist ein Schaltgetriebe 2 auf, welches als ein Mittelgetriebe in den Pedalbereich 7 koaxial zu einem Eingangsorgan 3 in Form einer Tretwelle des Zweirads 1 integriert ist.
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Auf dem Schaltgetriebe 2 ist koaxial zu dem Eingangsorgan 3 in Form der Tretwelle ein Ausgangsorgan 5 in Form eines Kettenblatts als Abtriebsrad aufgesetzt, welches über eine Kette 6 das Hinterrad 4 des Zweirads 1 mit einem Antriebsdrehmoment versorgt.
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In der 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des Schaltgetriebes 2 in einem schematischen Längsschnitt durch die Tretwelle dargestellt. In dem Längsschnitt ist nochmals die Tretwelle zu erkennen, welche das Eingangsorgan 3 in das Schaltgetriebe 2 bildet. Das Kettenblatt bildet dagegen das Ausgangsorgan 5 aus dem Schaltgetriebe 2. Die Tretwelle ist mit Pedalarmen 8 (1) verbunden und wird durch diese angetrieben.
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Das Schaltgetriebe 2 weist einen Planetengetriebeabschnitt 9 auf, welcher drei Planetentriebe 10a, b, c umfasst. Der Planetengetriebeabschnitt 9 weist einen gemeinsamen ersten Planetenträger 11 auf, welcher mit dem Kettenblatt als Ausgangsorgan 5 drehfest gekoppelt ist. Damit bildet der Planetenträger 11 einen Planetenträgerausgang des Planetengetriebeabschnitts 9.
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Der Planetenträger 11 weist eine erste Trägerscheibe 12a und eine zweite Trägerscheibe 12b auf, welche über eine Mehrzahl von Bolzen 13 miteinander verbunden sind. Auf den Bolzen 13 ist ferner das Kettenblatt aufgesetzt, sodass dieses ebenfalls mit den Trägerscheiben 12a, b und damit mit dem Planetenträger 11, drehfest gekoppelt ist. Die Trägerscheibe 12a und das Kettenblatt liegen axial stirnseitig unmittelbar aneinander und sind über eine erste Lagereinrichtung 23, welche als ein Kugellager ausgebildet ist, drehbar zu der Tretwelle gelagert. Die andere Trägerscheibe 12b kann über eine weitere Lagereinrichtung oder wie hier gezeigt über eine Gleitlagereinrichtung 14 relativ zu der Tretwelle gelagert sein. Jeder der Planetentriebe 10a, b, c weist einen Planetenradsatz 15a, b, c auf, welcher jeweils eine Mehrzahl von Planetenrädern umfassen, wobei die Planetenräder auf den Bolzen 13 drehbar gelagert sind. Damit weisen die Planetenradsätze 15a, b, c die gleichen Drehachsen auf. Die Drehachsen sind in einem Teilkreis um die Tretwelle, welche eine Hauptachse 16 definiert, angeordnet.
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Auf der Tretwelle ist für jeden Planetentrieb 10a, b, c ein Sonnenrad 17a, b, c mit Festsitz angeordnet, sodass diese drehfest zu der Tretwelle und zugleich drehfest zueinander angeordnet sind. Die Sonnenräder 17a, b, c bilden einen Sonnenradeingang für den Planetengetriebeabschnitt. Die Planetenräder der Planetenradsätze 15a, b, c kämmen jeweils mit dem Sonnenrad 17a, b, c des Planetentriebs 10a, b, c. Jeder der Planetentriebe 10a, b, c weist ein Hohlrad 18a, b, c auf, wobei jedes der Hohlräder 18a, b, c mit den Planetenrädern des Planetenradsatzes 15a, b, c des jeweiligen Planetentriebs 10a, b, c kämmt.
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Auf der radialen Außenseite der Hohlräder 18a, b, c liegt jeweils eine Schlingfeder 19a, b, c an, die sich mehrmals in Umfangrichtung um das zugeordnete Hohlrad 18a, b, c erstreckt. Insbesondere weisen die Schlingfedern 19a, b, c jeweils Schlingwinkel größer als 1.080 Grad oder mehrere Windungen auf. Die Schlingfedern 19a, b, c bilden jeweils einen Teil einer Schlingfedereinrichtung, welche ein reibschlüssiges Fixieren oder Festhalten des zugeordneten Hohlrads 18a, b, c ermöglicht.
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Beispielsweise umfasst das Schaltgetriebe 2 ein Gehäuse 20, wobei das Gehäuse 20 über Gehäuselagereinrichtungen 21a, b frei drehbar zu der Tretwelle und zu dem Planetenträger 11 angeordnet ist. Jedoch ist das Gehäuse 20 gestellfest zu dem Rahmen des Zweirads 1. zum Beispiel mittels einer Stützstrebe, fixiert. Die Schlingfedereinrichtungen mit den Schlingfedern 19a, b, c sind als Schlingfederkupplung oder Schlingfederbremse ausgebildet, wobei die Schlingfedereinrichtungen es über die Schlingfedern 19a, b, c ermöglichen, die Hohlräder 18a, b, c relativ zu dem Gehäuse 20 und damit relativ zu dem Rahmen des Zweirads 1 festzuhalten. Es ist jedoch vorgesehen, dass eine nicht dargestellte Schalteinrichtung so ausgebildet ist, dass jeweils nur genau ein Planetentrieb aktiviert ist und/oder nur ein Hohlrad 18a, b, c gestellfest zu dem Gehäuse 20 beziehungsweise zu dem Zweirad 1 gesetzt wird.
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Sobald das Hohlrad 18a, b, c eines Planetentriebs 10a, b, c gestellfest gesetzt ist, wird der zugehörige Planetentrieb 10a, b, c in einem Zweiwellenbetrieb betrieben, wobei der Planetenträger 11 einen Ausgang und das zugeordnete Sonnenrad 17a, b, c einen Eingang des Zweiwellenbetriebs bildet. Durch die Durchmesser und Anzahl der Zähne der Sonnenräder 17a, b, c, der Planetenräder der Planetenradsätze 15a, b, c sowie der Innenverzahnung der Hohlräder 18a, b, c kann konstruktiv ein Übersetzungsverhältnis vorgegeben werden. Wird beispielsweise das Hohlrad 18a mittels der Schlingfeder 19a gestellfest gesetzt, wird der Planetentrieb 10a in einen Zweiwellenbetrieb aktiviert, sodass sich ein Momentenweg 22 von der Tretwelle über das Sonnenrad 17a, die Planetenräder des Planetenradsatzes 15a, den Planetenträger 11, zu dem Kettenblatt erstreckt. Damit wird das Antriebsdrehmoment mit dem Übersetzungsverhältnis des ersten Planetentriebs 10a übersetzt.
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In einem weiteren Zustand des Schaltgetriebes 2 kann das Hohlrad 10a gelöst und stattdessen das Hohlrad 10b angehalten werden, sodass der Planetentrieb 10b in dem Zweiwellenbetrieb aktiviert wird und der Momentenweg 22 über das Sonnenrad 17b und den Planetenradsatz 15b geführt wird, wobei das Übersetzungsverhältnis dann durch den Planetentrieb 10b vorgegeben ist. In gleicher Weise kann auch der Planetentrieb 10c aktiviert werden.
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Damit bildet das Schaltgetriebe 2 ein dreistufiges Schaltgetriebe aus, wobei jedes der Planetentriebe 10 a, b, c einen Gang in dem Schaltgetriebe 2 repräsentiert. In dem Ausführungsbeispiel in der 2 erfolgt eine Übersetzung von einer höheren Eingangsdrehzahl an der Tretwelle zu einer niedrigeren Ausgangsdrehzahl am Kettenblatt.
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In der 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel weist der Planetengetriebeabschnitt 9 nur zwei Planetentriebe 10a, b auf, es wäre jedoch konstruktiv problemlos möglich, auch einen weiteren Planetentrieb hinzuzunehmen.
Auch weist der Planetengetriebeabschnitt 9 in dem Schaltgetriebe 2 in der 3 einen Planetenträger 11 auf, es ist jedoch vorgesehen, dass der Planetenträger 11 mit der Tretwelle drehfest verbunden ist und somit nicht wie zuvor mit dem Ausgangsorgan 5, sondern mit dem Eingangsorgan 3 drehfest verbunden ist. Der Planetenträger 11 weist wieder zwei Trägerscheiben 12a, b auf, zwischen denen sich Bolzen 13 erstrecken. Die Planetenträgersätze 15a, b der Planetentriebe 10a, b sind drehbar auf den Bolzen 13 gelagert. In gleicher Weise weisen die Planetentriebe 10a, b jeweils ein Hohlrad 18a, b auf, welches mittels einer Schlingfeder 19a, b gestellfest zu dem Gehäuse 20 beziehungsweise zu dem Zweirad 1 gesetzt werden kann. Als weiteren Unterschied zu der vorhergehenden Figur ist jedoch vorgesehen, dass die Sonnenräder 17a, b der Planetenträger 10a, b zwar drehfest zueinander angeordnet sind, jedoch gegenüber der Tretwelle frei drehbar gelagert sind und zudem mit dem Kettenblatt als Ausgangsorgan 5 drehfest gekoppelt sind. Somit weist das zweite Ausführungsbeispiel einen Planetenträgereingang und einen Sonnenradausgang auf.
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Die Sonnenräder 17a, b sind in einen Sonnenradring 24 integriert, welcher neben den Abschnitten für die Sonnenräder 17a, b einen Anlagebereich 25 für das Kettenblatt sowie einen Lagerbereich 26 zur Lagerung des Gehäuses 20 über die Gehäuselagereinrichtung 21a aufweist. Der Sonnenradring 24 ist über eine Lagereinrichtung 27, insbesondere eine Wälzlagereinrichtung, im Speziellen eine Rollenlagereinrichtung, gegenüber der Tretwelle 3 gelagert. Ferner ist der Sonnenradring 24 über eine zweite Lagereinrichtung 28 gegenüber der Tretwelle gelagert.
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Bei einem selektiven Festhalten des Hohlrads 18a oder 18b verläuft der Momentenweg 22 ausgehend von Tretwelle als Eingangsorgan 3 über den Planetenträger 11 als Planetenträgereingang, zu dem Planetentrieb 10a, b mit festgehaltenem Hohlrad 18a, b und dem Sonnenradring 24 als Sonnenradausgang.
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Das Schaltgetriebe 2 in der 3 ist mit dem Planetenträgereingang für eine Übersetzung ins Schnelle ausgebildet, sodass die Eingangsdrehzahl an der Tretwelle kleiner als die Ausgangsdrehzahl an dem Kettenblatt ist.
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Die 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Schaltgetriebe 2, wobei dieses Schaltgetriebe zwei Planetengetriebeabschnitte 9 a, b aufweist, wobei der antriebsseitige Planetengetriebeabschnitt 9a wie in der 3 und der abtriebsseitige Planetengetriebeabschnitt 9b wie in der 2 ausgebildet ist. Allerdings weisen bei diesem Ausführungsbeispiel jeder der Planetengetriebeabschnitte 9a, b nur zwei Planetentriebe 10a, b auf. Damit stellt sich das Schaltgetriebe 2 als ein Viergangschaltgetriebe dar, wobei die Planetentriebe 10a, b des antriebsseitigen Planetengetriebeabschnitts 9a für eine Übersetzung ins Schnelle und die Planetentriebe 10a, b des abtriebsseitigen Planetengetriebeabschnitts 9b für eine Übersetzung ins Langsame ausgebildet sind.
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Die Kopplung der beiden Planetengetriebeabschnitte 9a, 9b erfolgt dadurch, dass der Sonnenradring 24 und/oder die Sonnenräder 17 a, b des antriebsseitigen Planetengetriebeabschnitts 9a mit dem Planetenträger 11 des abtriebsseitigen Planetengetriebeabschnitts 9b drehfest gekoppelt ist. Insbesondere ist die Trägerscheibe 12b des Planetenträgers 11 des abtriebsseitigen Planetengetriebeabschnitts 9b als ein integraler Teil des Sonnenradrings 24 des antriebsseitigen Planetengetriebeabschnitts 9 a ausgebildet.
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Das Gehäuse 20 ist über die Gehäuselagereinrichtungen 21 a, b gelagert, wobei sich die Gehäuselagereinrichtung 21 a über den auf der Tretwelle über die Lagereinrichtung in Form von Bolzen 13 drehbar gelagerten Planetenträger 11 des abtriebsseitigen Planetengetriebeabschnitt 9b und die Gehäuselagereinrichtung 21 b über den wellenfesten Planetenträger 11 des antriebsseitigen Planetengetriebeabschnitt 9a abstützt. Die Sonnenräder 17a, b des abtriebsseitigen Planetengetriebeabschnitts 9b sind drehfest auf der Tretwelle angeordnet. Der Sonnenradring 24 mit den Sonnenrädern 17a, b ist dagegen über Lagereinrichtungen 27, 28 gegenüber der Tretwelle gelagert.
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Funktional betrachtet kann jedes Paar der Planetentriebe 10a, b der beiden Planetengetriebeabschnitte 9a,b selektiv mit Hilfe der Paare der Schlingfedern 19a, b aktiviert werden, sodass ein beliebiger Gang mit einer beliebigen Übersetzungsstufe gewählt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zweirad
- 2
- Schaltgetriebe
- 3
- Eingangsorgan (Tretwelle)
- 4
- Hinterrad
- 5
- Ausgangsorgan (Kettenblatt)
- 6
- Kette
- 7
- Pedalbereich
- 8
- Pedalarm
- 9,9a,9b
- Planetengetriebeabschnitt
- 10a, 10b, 10c
- Planetentrieb
- 11
- erster Planetenträger
- 12a,12b
- Trägerscheibe
- 13
- Bolzen
- 14
- Gleitlagereinrichtung
- 15a, 15b, 15c
- Planetenradsatz
- 16
- Hauptachse
- 17a, 17b, 17c
- Sonnenrad
- 18a, 18b, 18c
- Hohlrad
- 19a, 19b, 19c
- Schlingfedereinrichtung mit Schlingfeder
- 20
- Gehäuse
- 21a,21 b
- Gehäuselagereinrichtungen
- 22
- Momentenweg
- 23
- erste Lagereinrichtung
- 24
- Sonnenradring
- 25
- Anlagebereich
- 26
- Lagerbereich
- 27
- Lagereinrichtung
- 28
- Lagereinrichtung
