DE102015225583A1

DE102015225583A1 - Getriebe, insbesondere für den Achsantrieb eines Fahrrades oder eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Elektrofahrrades oder eines Hybrid-Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102015225583A1
Application number: DE102015225583.2A
Authority: DE
Inventors: Dirk Zeise; Dirk Leuders
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2017-06-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (1), insbesondere für den Achsantrieb eines Fahrrades oder eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Elektrofahrrades oder eines Hybrid-Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse (1a), mit mindestens einer Antriebswelle (2) und mit mindestens einer Abtriebswelle (3) und mit mindestens einer – ersten – Planetengetriebestufe (I), wobei die – erste – Planetengetriebestufe (I) mindestens ein erstes Sonnenrad (4a), mindestens ein erstes Planetenrad (4b) und mindestens einen ersten Planetenradträgersteg (4c) und mindestens ein erstes Hohlrad (4d) aufweist, wobei die Antriebswelle (2) mit dem – ersten – Sonnenrad (4a) und die Abtriebswelle (3) mit dem ersten Planetenrad (4b) bzw. dem ersten Planetenradträgersteg (4c) wirksam verbunden ist, wobei das erste Hohlrad (4d) über eine vorgesehene – erste – Kopplungsvorrichtung (K1) mit dem Gehäuse (1a) drehfest koppelbar ist, und wobei eine – zweite – Kopplungsvorrichtung (K2) vorgesehen ist. Eine kompakte Getriebestruktur ist dadurch ermöglicht, dass eine zweite und eine dritte Planetengetriebestufe (II, III) vorgesehen sind, wobei die zweite Planetengetriebestufe (II) mindestens ein zweites Sonnenrad (5a), mindestens ein zweites Planetenrad (5b) und mindestens einen zweiten Planetenträgersteg (5c) und mindestens ein zweites Hohlrad (5d) aufweist, wobei die dritte Planetengetriebestufe (III) mindestens ein drittes Sonnenrad (6a), mindestens ein drittes Planetenrad (6b) und mindestens einen dritten Planetenradträgersteg (6c) und mindestens ein drittes Hohlrad (6d) aufweist, wobei das erste Hohlrad (4d) mit dem zweiten Sonnenrad (5a) drehfest verbunden ist und das zweite Hohlrad (5d) über die zweite Kopplungsvorrichtung (K2) mit dem Gehäuse (1a) drehfest koppelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere für den Achsantrieb eines Fahrrades oder eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Getrieben, insbesondere von schaltbaren Planetenradgetrieben bekannt, die insbesondere für den Achsantrieb eines Fahrrades oder auch eines Kraftfahrzeuges geeignet sind beziehungsweise hierfür verwendet werden. Derartige Getriebe werden insbesondere daher bei einem Elektrofahrrad oder bei einem Hybrid-Kraftfahrzeug entsprechend eingesetzt. So ist im Stand der Technik insbesondere ein entsprechendes Getriebe bekannt, das eine – erste – Planetengetriebestufe aufweist und das im Folgenden anhand der 1a, 1b und 1c zunächst näher beschrieben werden darf:
Die 1a, 1b und 1c zeigen ein Getriebe 1, insbesondere für den Achsantrieb eines Elektrofahrrades, mit einem Gehäuse 1a. Das Getriebe 1 weist eine Antriebswelle 2 und eine Abtriebswelle 3 auf. Weiterhin weist das Getriebe 1 eine – erste – Planetengetriebestufe I auf. Die erste Planetengetriebestufe I weist nun ein erstes Sonnenrad 4a, ein erstes Planetenrad 4b und/oder einen entsprechenden Planetensatz von mehreren Planetenrädern 4b sowie einen ersten Planetenradträgersteg 4c auf. Das Planetenrad 4b bzw. der entsprechende Planetensatz ist zwischen dem ersten Sonnenrad 4a und einem ersten Hohlrad 4d angeordnet. Die Antriebswelle 2 ist mit dem ersten Sonnenrad 4a drehwirksam verbunden, wobei die Abtriebswelle 3 mit dem ersten Planetenrad 4b bzw. dem ersten Planetenradträgersteg 4c wirksam verbunden ist, wie insbesondere aus 1a gut ersichtlich ist. Das erste Hohlrad 4d ist über eine vorgesehene erste Kopplungsvorrichtung K₁ mit dem Gehäuse 1a drehfest koppelbar. Im geschlossenen Zustand der ersten Kopplungsvorrichtung K₁ ist daher das erste Hohlrad 4a drehfest mit dem Gehäuse 1a verbunden, wobei im geöffneten Zustand der ersten Kopplungsvorrichtung K₁ das erste Hohlrad 4a frei drehen kann. Schließlich ist eine zweite Kopplungsvorrichtung K₂ vorgesehen.
Die zweite Kopplungsvorrichtung K₂ wird durch einen Aktuator A betätigt und ist im Wesentlichen axial verschieblich innerhalb des Gehäuses 1a gelagert. Die hier im Stand der Technik bekannte zweite Kopplungsvorrichtung K₂ dient hier zur drehwirksamen Verbindung des ersten Hohlrades 4d mit dem ersten Sonnenrad 4a. Dies bedeutet im geschlossenen Zustand der zweiten Kopplungsvorrichtung K₂ sind das erste Hohlrad 4d und das erste Sonnenrad 4a drehwirksam fest miteinander gekoppelt, so wie in 1c dargestellt, wobei die 1b den entkoppelten Zustand zeigt.
1a zeigt die erste Kopplungsvorrichtung K₁ im geöffneten Zustand, das erste Hohlrad 4d kann frei drehen. Die zweite Kopplungsvorrichtung K₂ ist ebenfalls geöffnet, also ist das erste Hohlrad 4d nicht mit dem ersten Sonnenrad 4a drehwirksam verbunden. Das erste Planetenrad 4b bzw. ein entsprechender Planetensatz und/oder der Planetenradträgersteg 4c überträgt in dem in 1a dargestellten Zustand kein Drehmoment von der Antriebswelle 2 auf die Abtriebswelle 3.
1b zeigt die erste Kopplungsvorrichtung K₁ im geschlossenen Zustand. Das erste Hohlrad 4d ist blockiert, nämlich mit dem Gehäuse 1a drehfest verbunden. Die zweite Kopplungsvorrichtung K₂ ist geöffnet. Bei einem Antrieb der Antriebswelle 2 wird das Drehmoment über die Antriebswelle 2 auf das erste Sonnenrad 4a und von hier aus auf das erste Planetenrad 4b bzw. den entsprechenden Planetensatz, in der hier entsprechenden Ausführungsform auf mehrere erste Planetenräder 4b übertragen. Über die entsprechenden Planetenradträgerstege 4c wird dann die Drehzahl bzw. das jeweilige Drehmoment auf die Abtriebswelle 3 übertragen. Das hier durch diese Planetengetriebestufe I übertragene Übersetzungsverhältnis ist i > 1.
1c zeigt nun das Getriebe 1 mit der ersten Kopplungsvorrichtung K₁ im geöffneten Zustand. Hingegen ist die zweite Kopplungsvorrichtung K₂ entsprechend geschlossen, so dass das erste Hohlrad 4d mit dem ersten Sonnenrad 4a drehwirksam fest gekoppelt ist, so wie in 1c dargestellt. Zu 1c kann das erste Hohlrad 4d frei drehen. Wird nun die Antriebswelle 2 angetrieben, so wird das entsprechende Drehmoment von dem ersten Sonnenrad 4a und dem ersten Hohlrad 4d auf die Planetenräder 4b bzw. auf den entsprechenden Planetensatz so übertragen, dass die Abtriebswelle 3 entsprechend angetrieben wird. Das hier in der 1c realisierte Übersetzungsverhältnis der Planetengetriebestufe I ist i = 1.
Das im Stand der Technik bekannte Getriebe ist aber noch nicht optimal ausgebildet. Sollen die Planetenräder bzw. der Planetensatz „als Block“ umlaufen, muss der Planetensatz „kurzgeschlossen“ werden. Dies wird erzielt, indem man beispielsweise das Hohlrad mit dem Sonnenrad koppelt, so wie in der 1c dargestellt. Für den „Kurzschluss“ des Planetensatzes müssen zwei relativ zum Gehäuse drehbare Räder der Planetengetriebestufe miteinander drehfest verbunden werden. Hierzu ist die zweite Kopplungsvorrichtung vorgesehen, die axial verschieblich im Gehäuse angeordnet ist. Dies erfordert einen erhöhten Bauraumbedarf, da die entsprechenden Komponenten der zweiten Kopplungsvorrichtung in axialer Richtung den entsprechenden Bauraum bei einer axialen Verschiebung benötigen. Zudem müssen bei einer entsprechenden Kopplung des Hohlrades mit dem Sonnenrad insbesondere auch die stehenden, sich noch nicht drehenden Komponenten der Kopplungsvorrichtung in ein „drehendes System“ überführt werden. Das zweite Kopplungssystem bzw. die zweite Kopplungsvorrichtung benötigt daher entsprechende Komponenten für die entsprechende Synchronisierung der Komponenten der Planetengetriebestufe, hier zur drehfesten Ankopplung des Sonnenrades an das Hohlrad. Damit ist einerseits der konstruktive Aufwand für die zweite Kopplungsvorrichtung sowie der damit verbundenen notwendige Bauraumbedarf noch nicht optimal ausgebildet.
So ist im Stand der Technik ein Getriebe mit mehreren Planetengetriebestufen für den Achsantrieb eines Kraftfahrzeuges bekannt, wo das erste Hohlrad der ersten Planetengetriebestufe drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist und die Hohlräder von zwei weiteren Planetengetriebestufen über Kopplungsvorrichtungen mit dem Gehäuse koppelbar bzw. von dem Gehäuse entkoppelbar sind. Weiterhin sind die Planetenräder bzw. die Planetensätze der jeweiligen Planetengetriebestufen zueinander unabhängig angeordnet bzw. bildet die vom Achsantrieb am weitesten entfernte Planetengetriebestufe bzw. deren Planetenträgersteg das Sonnenrad der mittleren Planentengetriebestufe. Der Aufbau ist entsprechend konstruktiv sehr aufwändig und komplex.
So ist aus der DE 10 2005 053 506 A1 ein Getriebe bekannt, das im Wesentlichen mehrere Planetengetriebestufen aufweist, wobei insbesondere zwei Planetengetriebestufen ein gemeinsames Sonnenrad aufweisen und nahezu alle Komponenten, insbesondere die Hohlräder über Kopplungsvorrichtungen bzw. auch ein Sonnenrad über eine separate Kopplungsvorrichtung mit anderen Komponenten koppelbar bzw. entsprechend schaltbar sind.
Weiterhin ist aus der DE 10 2008 059 221 A1 ein Getriebe mit mehreren Planetengetriebestufen bekannt, wobei die Planetengetriebestufen jeweils ein zugeordnetes Sonnenrad aufweisen. Es sind Kopplungsvorrichtungen vorgesehen, die teils Hohlräder, teils Planetenräder, teils Sonnenräder entsprechend wirksam mit jeweils anderen Komponenten koppeln. Der Konstruktionsaufwand und der erforderliche Bauraum ist entsprechend groß.
Schließlich ist aus der DE 10 2008 041 202 A1 ein Getriebe bekannt, das mehrere Planetengetriebestufen aufweist und bei dem die Planetensätze unterschiedliche, Planetengetriebestufen miteinander gekoppelt sind. Zwei der vorgesehenen Planetengetriebestufen weisen ein gemeinsames Sonnenrad auf, das wiederum mit einer Kopplungsvorrichtung ansteuerbar ist.
Die im Stand der Technik bekannten Getriebe sind im Endeffekt aber noch nicht optimal ausgebildet, insbesondere ist der konstruktive Aufwand sehr hoch sowie der notwendige Bauraumbedarf entsprechend groß.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Getriebe, von dem die Erfindung ausgeht, nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der konstruktive Aufwand und/oder der Bauraumbedarf verringert ist, insbesondere eine axial verschiebliche Kopplungsvorrichtung, die einen großen Bauraum sowie entsprechende Synchronisierelemente erfordert, entfallen kann.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun für das eingangs genannte Getriebe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Zunächst sind eine zweite und eine dritte Planetengetriebestufe vorgesehen. Die zweite und die dritte Planetengetriebestufe weisen jeweils mindestens ein entsprechendes Sonnenrad, mindestens ein jeweiliges Planetenrad und mindestens einen entsprechenden Planetenradträgersteg sowie mindestens ein jeweiliges Hohlrad auf. Das erste Hohlrad der ersten Planetengetriebestufe ist nun mit dem zweiten Sonnenrad der zweiten Planetengetriebestufe drehfest verbunden, wobei das zweite Hohlrad über die zweite Kopplungsvorrichtung mit dem Gehäuse drehfest koppelbar ist. Die zweite Kopplungsvorrichtung ist nun zur Kopplung des zweiten Hohlrades mit dem Gehäuse vorgesehen. Daher muss die zweite Kopplungsvorrichtung nicht mehr sehr bauraumfordernd ausgestaltet werden, sondern kann insbesondere radial zum zweiten Hohlrad angeordnet werden und im Wesentlichen parallel zur ersten Kopplungsvorrichtung liegen bzw. angeordnet sind. Der große Bauraumbedarf ist vermieden sowie die Anordnung von komplizierten Synchronisierelementen entfällt, so dass auch die hieraus resultierenden Kosten entsprechend verringert sind.
Das zweite Sonnenrad ist insbesondere als Losrad ausgeführt und auf der Antriebswelle gelagert. Hierdurch ist eine kompakte Bauform bzw. eine kompakte Getriebestruktur ermöglicht. Insbesondere können daher die erste, die zweite und die dritte Planetengetriebestufe im Wesentlichen sequentiell hintereinanderliegend angeordnet werden, so dass dann die zuvor erwähnte kompakte Getriebestruktur realisierbar ist.
Weiterhin ist nun das dritte Hohlrad der dritten Planetengetriebestufe mit dem Gehäuse drehfest verbunden, wobei der zweite und der dritte Planetenradträgersteg der jeweiligen zweiten und dritten Planetengetriebestufe drehfest miteinander verbunden sind bzw. die jeweiligen Planetensätze daher mit einem gemeinsamen Planetenradträgersteg verbunden sind. Die zweite und dritte Planetengetriebestufe bilden ein sogenanntes „Summiergetriebe“, das nun überlagert zur ersten Planetengetriebestufe angeordnet ist.
Sind nun die erste und zweite Kopplungsvorrichtung geöffnet, so sind das erste und zweite Hohlrad frei drehbar. Hierbei übertragen nun das erste Planetenrad bzw. ein zugehöriger erster Planetensatz auf die Abtriebswelle kein Drehmoment, auch wenn die Antriebswelle angetrieben wird.
Anders ist der Fall, wenn die erste Kopplungsvorrichtung geschlossen und die zweite Kopplungsvorrichtung geöffnet ist. In diesem Fall ist das erste Hohlrad blockiert und das zweite Hohlrad frei drehbar. Der erste Planetenradträgersteg bzw. ein zugehöriger erster Planetensatz überträgt ein entsprechendes Drehmoment von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle. Hierdurch ist dann insbesondere eine erste Gangstufe mit einem bestimmten ersten Übersetzungsverhältnis, insbesondere von i > 1 realisiert.
In einem weiteren Fall, nämlich wenn die erste Kopplungsvorrichtung geöffnet und die zweite Kopplungsvorrichtung geschlossen ist, ist das erste Hohlrad frei drehbar und das zweite Hohlrad blockiert. Hierbei wird dann ein Drehmoment von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle übertragen, insbesondere ist dadurch eine zweite Gangstufe mit einem bestimmten zweiten Übersetzungsverhältnis realisiert, insbesondere mit einem Übersetzungsverhältnis i = 1, was im Folgenden noch näher erläutert wird.
Insbesondere sind die jeweiligen Übersetzungen der zweiten und der dritten Planetengetriebestufe gleich ausgebildet, weisen also die dazugehörigen Sonnen-, Planeten- und Hohlräder die entsprechenden gleichen Dimensionen bzw. Zähnezahlen und/oder entsprechende parallele Anordnungen auf.
Denkbar ist aber auch, dass die jeweiligen Übersetzungen der zweiten und dritten Planetengetriebestufe unterschiedlich ausgebildet sind. Hierfür sind dann insbesondere die zweiten bzw. dritten Planetenräder bzw. die entsprechenden zweiten und dritten Planetensätze unterschiedlich dimensioniert, und in Abhängigkeit davon insbesondere auch die zugeordneten Sonnen- und Hohlräder. Von Vorteil ist aber, dass die Dimensionierung so gewählt werden kann, dass eine erste und/oder zweite Gangstufe mit einem jeweiligen spezifisch angepassten Übersetzungsverhältnis realisierbar ist, das für das jeweilige Fahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrrad oder auch für ein Hybrid-Kraftfahrzeug spezifisch dann gewünscht ist.
Von weiterem Vorteil ist, dass zur Realisierung mehrerer weiterer zusätzlicher Gangstufen des Getriebes eine entsprechende weitere zusätzliche Anzahl von Planetengetriebestufen vorgesehen werden kann, die insbesondere den anderen Planetengetriebestufen sequentiell nachgeschaltet und/oder dazwischengeschaltet werden. Damit ist für jede Gangstufe auch grundsätzlich ein spezifisches Übersetzungsverhältnis realisierbar, so für den jeweiligen Anwendungsfall gewünscht, wobei zugleich eine Vielzahl von Gangstufen realisierbar sind.
Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Getriebe in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden dürfen nun mehrere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der folgenden Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher beschrieben werden. In der Zeichnung zeigt:
1a, 1b und 1c ein im Stand der Technik bereits bekanntes Getriebe, insbesondere gemäß dem „Rohloff-Getriebeprinzip“ in jeweiliger schematischer Darstellung, bei unterschiedlichen Schaltzuständen,
2 ein erfindungsgemäßes Getriebe in schematischer Darstellung, wobei die beiden Kopplungsvorrichtungen im geöffneten Zustand sind,
3 das in 2 dargestellte erfindungsgemäße Getriebe, wobei die erste Kopplungsvorrichtung geschlossen und die zweite Kopplungsvorrichtung geöffnet ist bzw. der Kraftübertragungsweg zur Übertragung des Drehmomentes dargestellt ist,
4 das in den 2 und 3 dargestellte erfindungsgemäße Getriebe in schematischer Darstellung mit der ersten Kopplungsvorrichtung in geöffnetem und der zweiten Kopplungsvorrichtung im geschlossenen Zustand, wobei der Kraftübertragungsweg zur Übertragung des entsprechenden Drehmomentes ebenfalls dargestellt ist,
5 in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes, sowie
6 noch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes in schematischer Darstellung.
Die 1a, 1b und 1c zeigen das im Stand der Technik bereits bekannte Getriebe 1, insbesondere gemäß dem bekannten „Rohloff-Getriebekonzept“. Die dortigen Komponenten/Bezugszeichen werden auch bei der Beschreibung der erfindungsgemäßen Getriebe (Getriebe 1), die nun in den 2 bis 6 näher beschrieben werden, korrespondierend beibehalten, hierauf darf diesseits hingewiesen werden:
Die 2 bis 6 zeigen nun – zumindest teilweise – ein erfindungsgemäßes Getriebe 1, insbesondere für den Achsantrieb eines Fahrrades oder eines Kraftfahrzeuges. Das Fahrrad und das Kraftfahrzeug ist hier nicht im Einzelnen näher dargestellt. Insbesondere eignet sich das in den 2 bis 6 dargestellte Getriebe 1 für ein Elektrofahrrad oder ein Hybrid-Kraftfahrzeug.
Das in den 2 bis 6 dargestellte Getriebe 1 weist zunächst ein Gehäuse 1a sowie mindestens eine Antriebswelle 2 und mindestens eine Abtriebswelle 3 auf. Weiterhin weist das Getriebe 1 mindestens eine – erste – Planetengetriebestufe I auf. Die erste Planetengetriebestufe I weist mindestens ein erstes Sonnenrad 4a, mindestens ein erstes Planetenrad 4b und mindestens einen ersten Planetenradträgersteg 4c und mindestens ein erstes Hohlrad 4d auf. Wie insbesondere die 2 in schematischer Darstellung erkennen lässt, ist nun die Antriebswelle 2 mit dem ersten Sonnenrad 4a und die Abtriebswelle 3 mit dem ersten Planetenrad 4b bzw. dem ersten Planetenradträgersteg 4c wirksam verbunden. Weiterhin ist das erste Hohlrad 4d über eine vorgesehene – erste – Kopplungsvorrichtung K₁ mit dem Gehäuse drehfest koppelbar. Weiterhin ist eine zweite Kopplungsvorrichtung K₂ vorgesehen.
Die eingangs genannten Nachteile sind nun zunächst dadurch vermieden, dass eine zweite Planetengetriebestufe II und eine dritte Planetengetriebestufe III vorgesehen sind, wobei die zweite Planetengetriebestufe II mindestens ein zweites Sonnenrad 5a, mindestens ein zweites Planetenrad 5b und mindestens einen zweiten Planetenradträgersteg 5c und mindestens ein zweites Hohlrad 5d aufweist, wobei die dritte Planetengetriebestufe III mindestens ein drittes Sonnenrad 6a, mindestens ein drittes Planetenrad 6b und mindestens einen dritten Planetenradträgersteg 6c und mindestens ein drittes Hohlrad 6d aufweist, wobei das erste Hohlrad 4d mit dem zweiten Sonnenrad 5a drehfest verbunden ist und das zweite Hohlrad 5d über die zweite Kopplungsvorrichtung K₂ mit dem Gehäuse 1a drehfest koppelbar ist.
Die erste Kopplungsvorrichtung K₁ koppelt das erste Hohlrad 4d drehfest mit dem Gehäuse 1a, wenn die erste Kopplungsvorrichtung K₁ geschlossen ist. Ist die erste Kopplungsvorrichtung K₁ geöffnet, kann das erste Hohlrad 4d frei drehen. Die zweite Kopplungsvorrichtung K₂ koppelt das zweite Hohlrad 5d drehfest mit dem Gehäuse 1a, wenn die zweite Kopplungsvorrichtung K₂ geschlossen ist. Ist die zweite Kopplungsvorrichtung K₂ geöffnet, kann das zweite Hohlrad 5d frei drehen. Insbesondere sind nun zwei Kopplungsvorrichtungen, nämlich die erste und zweite Kopplungsvorrichtung K₁ und K₂ vorgesehen, die im Wesentlichen radial außen zum ersten bzw. zweiten Hohlrad 4d und 5d angeordnet sind. Eine sehr großen Bauraum fordernde, separate axial verschiebliche Kopplungsvorrichtung, wie bisher im Stand der Technik üblich, ist daher vermieden. Auch komplizierte bzw. komplexe Synchronisierelemente entfallen, entsprechende Kosten sind daher ebenfalls verringert. Die eingangs genannten Nachteile sind vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.
Wie die 2 bis 6 im Wesentlichen ebenfalls zeigen ist nun das zweite Sonnenrad 5a als Losrad ausgeführt und auf der Antriebswelle 2 gelagert. Hierdurch kann eine sehr kompakte Bauweise der Planetengetriebestufen I, II und III realisiert werden. Das zweite Sonnenrad 5b ist mit dem ersten Hohlrad 4d über einen Verbindungssteg 7 drehfest verbunden und zwar gilt dies im Wesentlichen bei allen in den 2 bis 6 dargestellten Ausführungsformen.
Weiterhin ist bei allen in den 2 bis 5 dargestellten Ausführungsformen des hier dargestellten Getriebes 1 das dritte Hohlrad 6d mit dem Gehäuse 1a drehfest verbunden, ohne dass eine separate weitere Kopplungsvorrichtung hier angeordnet ist. Weiterhin, was ebenfalls die 2 bis 5 im Wesentlichen zeigen sind nun die erste, die zweite und die dritte Planetengetriebestufe I, II und III im Wesentlichen sequentiell hintereinanderliegend angeordnet, wodurch eine kompakte Getriebestruktur realisiert ist. Insbesondere sind hierbei der zweite und dritte Planetenradträgersteg 5c bzw. 6c drehfest miteinander verbunden, können bzw. sind auch als ein gemeinsamer Planetenradträgersteg 8 ausgebildet bzw. ausbildbar.
Allgemein gilt für die in den 2 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiele, dass die Planetensätze der ersten, zweiten und dritten Planetengetriebestufen I, II und III jeweilige Planetensätze mehrere Planetenrädern 4b, 5b und 6b aufweisen, wie dies aus den jeweiligen Fig. gut ersichtlich ist. Insbesondere sind die Planetenradsätze, also die jeweiligen Planetenräder 5b und 6b der zweiten und dritten Planetengetriebestufe II und III über einen gemeinsamen Planetenträgersteg 8 miteinander verbunden (bzw. sind die jeweiligen einzelnen Planetenradträgerstege 5c/6c miteinander drehfest verbunden, je nach gewünschter Ausführungsform).
Zunächst darf nun die bevorzugte erste Ausführungsform des Getriebes 1, die in den 2 bis 4 dargestellt ist näher beschrieben werden:
Gut erkennbar sind die erste und zweite Kopplungsvorrichtung K₁ und K₂, die das jeweilige Hohlrad 4d bzw. 5d drehfest mit dem Gehäuse 1a koppeln kann, nämlich wenn die jeweilige Kopplungsvorrichtung K₁ bzw. K₂ geschlossen ist. Ist die jeweilige Kopplungsvorrichtung K₁ bzw. K₂ geöffnet, kann das jeweilige Hohlrad 4d bzw. 5d frei drehen. Insbesondere weisen die Kopplungsvorrichtungen K₁ und K₂ als Kopplungselement jeweils eine nicht näher bezeichnete Klinke auf.
Wenn nun, wie in 2 dargestellt, die erste und zweite Kopplungsvorrichtung K₁ und K₂ geöffnet sind, ist das erste und zweite Hohlrad 4d und 5d frei drehbar, wobei der erste Planetenradträgersteg 4c bzw. das zugehörige erste Planetenrad 4b und/oder ein zugehöriger erster Planetensatz (bei der bevorzugten Ausführung weist der erste Planetensatz mehrere Planetenräder 4b auf) bei einem an der Antriebswelle 2 anliegenden Drehmoment dann kein Drehmoment auf die Abtriebswelle 3 überträgt, die Abtriebswelle 3 also drehmomentenfrei ist. Die Drehzahlen der zweiten Planetenräder 5b und der dritten Planetenräder 5c sind nun gleich, das dritte Sonnenrad 6a sitzt auch drehfest auf der Antriebswelle 2, wie aus den 2 bis 5 ersichtlich, wobei 5 aber eine weitere Ausführungsform zeigt.
In 2 ist, wenn beide Kopplungsvorrichtungen K₁ und K₂ geöffnet sind in der hier in 2 dargestellten Schaltstellung kein Drehmoment von der Antriebswelle 2 auf die Abtriebswelle 3 übertragbar, das Übersetzungsverhältnis hier ist insbesondere dann i = 0.
Anders ist der Fall, der in 3 dargestellt ist: Hier ist die erste Kopplungsvorrichtung K₁ geschlossen und verbindet das erste Hohlrad 4d drehfest mit dem Gehäuse 1a, das erste Hohlrad 4d ist also drehfest mit dem Gehäuse 1a verbunden und damit blockiert. Hingegen ist das zweite Hohlrad 5d frei drehbar, nämlich weil die zweite Kopplungsvorrichtung K₂ geöffnet ist. Liegt nun ein Drehmoment an der Antriebswelle 2 an, so wird ein Drehmoment auf die Abtriebswelle 3 übertragen. Der erste Planetenradträgersteg 4c bzw. das dazugehörige erste Planetenrad 4b und/oder ein zugehöriger erster Planetensatz überträgt bei einem an der Antriebswelle 2 anliegenden Drehmoment dann ein Drehmoment auf die Abtriebswelle 3. Die Abtriebswelle 3 ist also entsprechend antreibbar, was in 3 durch die „dicker markierten Pfeile“ dargestellt sein soll, wobei die „dicker markierten Pfeile“ hier den Kraftfluss symbolisieren sollen. 3 zeigt daher insbesondere eine erste Gangstufe des Getriebes 1 mit einem bestimmten ersten Übersetzungsverhältnis. Insbesondere ist das hier in 3 dargestellte Übersetzungsverhältnis i > 1.
4 zeigt nun einen anderen Zustand des Getriebes 1. Hier ist die erste Kopplungsvorrichtung K₁ geöffnet und die zweite Kopplungsvorrichtung K₂ geschlossen. Das erste Hohlrad 4d ist frei drehbar und das zweite Hohlrad 5d blockiert, nämlich über die geschlossene zweite Kopplungsvorrichtung K₂ drehfest mit dem Gehäuse 1a verbunden. Der erste Planetenradträgersteg 4c bzw. das zugehörige erste Planetenrad 4b (und/oder ein zugehöriger erster Planetensatz) überträgt bei einem an der Antriebswelle 2 anliegendem Drehmoment dann ein Drehmoment auf die Abtriebswelle 3, die Abtriebswelle 3 ist also entsprechend antreibbar. 4 zeigt die Realisierung einer zweiten Gangstufe im Getriebe 1 mit einem bestimmten zweiten Übersetzungsverhältnis, insbesondere mit einem Übersetzungsverhältnis von i = 1. Die „dick markierten Pfeile“ symbolisieren hier den entsprechenden von der Antriebswelle 2 auf die Abtriebswelle 3 realisierten Kraftfluss. Der Planetensatz der ersten Planetengetriebestufe I ist geblockt bzw. läuft als Block um.
Bei dem in den 2 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Getriebes 1 sind die jeweiligen Übersetzungen der zweiten und der dritten Planetenradgetriebestufe II und III gleich, insbesondere sind die jeweiligen dazugehörenden Sonnen-, Planeten- und Hohlräder 5a, 6a, 5b, 6b, 5d, 6d gleich dimensioniert, was aus den 2 bis 4 gut ersichtlich ist.
Bei dem in den 2 und 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel des Getriebes 1 bilden die zweite und dritte Planetengetriebestufe II und III ein sogenanntes „Summiergetriebe“, das der ersten Planetengetriebestufe I überlagert ist.
Mit der in den 2 bis 4 dargestellten Anordnung, insbesondere der Ausbildung des zweiten Sonnenrades 5a als Losrad, das auf der Antriebswelle 2 angeordnet ist, wobei das erste Sonnenrad 4a und das dritte Sonnenrad 6a mit der Antriebswelle 2 drehfest verbunden sind, kann eine sehr kompakte Getriebestruktur realisiert werden, wobei die unterschiedlichen Gangstufen bzw. Kraftflüsse gemäß den 3 und 4 realisierbar ist, wie oben bereits erläutert. Insbesondere gilt für 4, dass die Drehzahl des ersten Hohlrades 4d gleich der Drehzahl des ersten Sonnenrades 4a bzw. gleich der Drehzahl der Antriebswelle 2 ist.
5 zeigt nun ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Getriebe 1, der Aufbau ist im Wesentlichen der gleiche wie der Aufbau der in den 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiels. Der existierende Unterschied ist jedoch, dass hier bei der in 5 dargestellten Ausführungsform die jeweiligen Übersetzungen der zweiten und dritten Planetengetriebestufe II und III unterschiedlich ausgebildet sind. Insbesondere ist das zweite und dritte Planetenrad 5b bzw. 6b bzw. ein entsprechender Planetensatz unterschiedlich dimensioniert. Dies ist gut aus der 5 ersichtlich, insbesondere sind auch die jeweiligen Sonnenräder 5a und 6a bzw. Hohlräder 5d und 6d unterschiedlich dimensioniert bzw. entsprechend zu den unterschiedlich dimensionierten Planentenräder 5b/6b dimensioniert worden. Der Vorteil der in 5 dargestellten Ausführungsform ist, dass aufgrund einer unterschiedlichen Dimensionierung der Übersetzungen der jeweiligen Planetengetriebestufen I, II und/oder III eine erste und/oder zweite Gangstufe mit einem jeweiligen spezifisch angepassten Übersetzungsverhältnis realisierbar ist. Anders ausgedrückt, durch die Dimensionierung der jeweiligen Übersetzungen der einzelnen Planetengetriebestufen, insbesondere der zweiten und dritten Planetengetriebestufen II und III kann ein spezifisches Übersetzungsverhältnis auf ein jeweiliges spezifisches Fahrzeug, insbesondere für ein Elektrofahrrad oder für ein Hybrid-Kraftfahrzeug entsprechend angepasst und/oder realisiert werden. In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, dass die Bezeichnungen „erster/erstes“, „zweiter/zweites“, „dritter/drittes“ usw. nicht einschränkend gemeint sind, sondern zur Unterscheidung der jeweiligen Komponenten/Zugehörigkeiten so verwendet werden.
Schließlich zeigt die 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Getriebes 1. Gleiche Komponenten sind wie auch die Komponenten des Getriebes 1 in den 2 bis 4 bzw. 5 entsprechend bezeichnet. Der Unterschied ist hier, dass zur Realisierung mehrerer weiterer zusätzlicher Gangstufen eine entsprechende weitere vierte Planetengetriebestufe IV und eine weitere Kopplungsvorrichtung, nämlich eine dritte Kopplungsvorrichtung K₃ vorgesehen ist. Die vierte Planetengetriebestufe IV ist – im Vergleich zu 5 – nun zwischen der zweiten und der dritten Planetengetriebestufe II und III sequentiell dazwischen angeordnet bzw. dazwischen angeordnet/geschaltet. Die vierte Planetengetriebestufe IV weist mindestens ein Sonnenrad 9a, insbesondere mehrere Planetenräder 9b bzw. mindestens einen Planetenträgersteg 9c und mindestens ein Hohlrad 9d auf. Das Sonnenrad 9a ist als Losrad ausgebildet, auf der Antriebswelle 2 drehbar gelagert, aber mit dem ersten Hohlrad 4d bzw. mit dem zweiten Sonnenrad 5a drehwirksam fest verbunden, so wie aus 6 ersichtlich. Die dritte Kopplungsvorrichtung K₃ kann das Hohlrad 9d mit dem Gehäuse 1a drehfest koppeln bzw. vom Gehäuse 1a entkoppeln. Mit der in 6 gezeigten Ausführungsform ist im Unterschied zu den in den 2 bis 5 dargestellten Ausführungsformen eine weitere Getriebegangstufe, nämlich eine weitere spezifizierte Getriebegangstufe realisierbar. Die Planetensätze der zweiten, dritten und vierten Planetengetriebestufe II, III und IV sind über einen gemeinsamen Planetenradträgersteg 8 gekoppelt.
Bezugszeichenliste

1: Getriebe
1a: Gehäuse
2: Antriebswelle
3: Abtriebswelle
4a: erstes Sonnenrad
4b: erstes Planetenrad
4c: erster Planetenradträgersteg
4d: erstes Hohlrad
5a: zweites Sonnenrad
5b: zweites Planetenrad
5c: zweiter Planetenradträgersteg
5d: zweites Hohlrad
6a: drittes Sonnenrad
6b: drittes Planetenrad
6c: dritter Planetenradträger
6d: drittes Hohlrad
7: Verbindungssteg
8: gemeinsamer Planetenradträger
9a: viertes Sonnenrad
9b: viertes Planetenrad
9c: vierter Planetenradträgersteg
9d: viertes Hohlrad
K₁: erste Kopplungsvorrichtung
K₂: zweite Kopplungsvorrichtung
K₃: dritte Kopplungsvorrichtung
A: Aktuator
I: erste Planetengetriebestufe
II: zweite Planetengetriebestufe
III: dritte Planetengetriebestufe
IV: vierte Planetengetriebestufe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005053506 A1 [0009]
DE 102008059221 A1 [0010]
DE 102008041202 A1 [0011]

Claims

Getriebe (1), insbesondere für den Achsantrieb eines Fahrrades oder eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Elektrofahrrades oder eines Hybrid-Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse (1a), mit mindestens einer Antriebswelle (2) und mit mindestens einer Abtriebswelle (3) und mit mindestens einer – ersten – Planetengetriebestufe (I), wobei die – erste – Planetengetriebestufe (I) mindestens ein erstes Sonnenrad (4a), mindestens ein erstes Planetenrad (4b) und mindestens einen ersten Planetenradträgersteg (4c) und mindestens ein erstes Hohlrad (4d) aufweist, wobei die Antriebswelle (2) mit dem – ersten – Sonnenrad (4a) und die Abtriebswelle (3) mit dem ersten Planetenrad (4b) bzw. dem ersten Planetenradträgersteg (4c) wirksam verbunden ist, wobei das erste Hohlrad (4d) über eine vorgesehene – erste – Kopplungsvorrichtung (K₁) mit dem Gehäuse (1a) drehfest koppelbar ist, und wobei eine – zweite – Kopplungsvorrichtung (K₂) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite und eine dritte Planetengetriebestufe (II, III) vorgesehen sind, wobei die zweite Planetengetriebestufe (II) mindestens ein zweites Sonnenrad (5a), mindestens ein zweites Planetenrad (5b) und mindestens einen zweiten Planetenträgersteg (5c) und mindestens ein zweites Hohlrad (5d) aufweist, wobei die dritte Planetengetriebestufe (III) mindestens ein drittes Sonnenrad (6a), mindestens ein drittes Planetenrad (6b) und mindestens einen dritten Planetenradträgersteg (6c) und mindestens ein drittes Hohlrad (6d) aufweist, wobei das erste Hohlrad (4d) mit dem zweiten Sonnenrad (5a) drehfest verbunden ist und das zweite Hohlrad (5d) über die zweite Kopplungsvorrichtung (K₂) mit dem Gehäuse (1a) drehfest koppelbar ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sonnenrad (5a) als Losrad ausgeführt und auf der Antriebswelle (2) gelagert ist.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Hohlrad (6d) mit dem Gehäuse (1a) drehfest verbunden ist und/oder dass der zweite und dritte Planetenradträgersteg (5c, 6c) drehfest miteinander verbunden sind und/oder der zweite und dritte Planetenradträgersteg (5c, 6c) als ein gemeinsamer Planetenradträgersteg (8) ausgebildet ist.
Getriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, die zweite und die dritte Planetengetriebestufe (I, II, III) im Wesentlichen sequentiell hintereinander liegend angeordnet sind, so dass eine kompakte Getriebestruktur realisiert ist.
Getriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die erste und die zweite Kopplungsvorrichtung (K₁, K₂) geöffnet sind das erste und zweite Hohlrad (4d, 5d) frei drehbar ist, wobei der erste Planetenradträgersteg (4c) bzw. das zugehörige erste Planetenrad (4b) und/oder ein zugehöriger erster Plantensatz bei einem an der Antriebswelle (2) anliegendem Drehmoment dann kein Drehmoment auf die Abtriebswelle (3) überträgt, die Abtriebswelle (3) also drehmomentenfrei ist.
Getriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die erste Kopplungsvorrichtung (K₁) geschlossen und die zweite Kopplungsvorrichtung (K₂) geöffnet sind, das erste Hohlrad (4d) blockiert und das zweite Hohlrad (5d) frei drehbar ist, wobei der erste Planetenradträgersteg (4c) bzw. das zugehörige erste Planetenrad (4b) und/oder ein zugehöriger erster Plantensatz bei einem an der Antriebswelle (2) anliegendem Drehmoment dann ein Drehmoment auf die Abtriebswelle (3) überträgt, die Abtriebswelle (3) also antreibbar ist, insbesondere dadurch dann eine erste Gangstufe mit einem bestimmten ersten Übersetzungsverhältnis realisiert ist.
Getriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die erste Kopplungsvorrichtung (K₁) geöffnet und die zweite Kopplungsvorrichtung (K₂) geschlossen sind, das erste Hohlrad (4d) frei drehbar und das zweite Hohlrad (5d) blockiert ist, wobei der erste Planetenradträgersteg (4c) bzw. das zugehörige erste Planetenrad (4b) und/oder ein zugehöriger erster Planetensatz bei einem an der Antriebswelle (2) anliegendem Drehmoment dann ein Drehmoment auf die Abtriebswelle (3) überträgt, die Abtriebswelle (3) also antreibbar ist, insbesondere dadurch dann eine zweite Gangstufe mit einem bestimmten zweiten Übersetzungsverhältnis realisiert ist.
Getriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Übersetzungen der zweiten und der dritten Planetengetriebestufe (II, III) gleich sind, insbesondere die jeweiligen dazugehörenden Sonnen- (5a, 6a), Planeten- (5b, 6b) und Hohlräder (5d, 6d) gleich dimensioniert sind.
Getriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Übersetzungen der zweiten und dritten Planetengetriebestufe (II, III) unterschiedlich ausgebildet sind, insbesondere das zweite und dritte Planetenrad (5b, 6b) bzw. ein entsprechender Planetensatz unterschiedlich dimensioniert sind, insbesondere so dass eine erste und/oder zweite Gangstufe mit einem jeweiligen spezifisch angepasstem Übersetzungsverhältnis realisierbar sind.
Getriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Realisierung mehrerer weiterer zusätzlicher Gangstufen eine entsprechende weitere zusätzlich Anzahl von Planetengetriebestufen (IV) vorgesehen, insbesondere den anderen Planetengetriebestufen (IV) sequentiell nachgeschaltet und/oder zwischen den anderen Planetengetriebestufen (II, III) zwischengeschaltet sind.