DE102016225144A1

DE102016225144A1 - Getriebe für ein Fahrrad

Info

Publication number: DE102016225144A1
Application number: DE102016225144.9A
Authority: DE
Inventors: Johannes Kaltenbach; Valerie Engel; Uwe Griesmeier; Matthias NITSCH; Michael Wechs; Jens Moraw; Gerhard Niederbrucker
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2018-06-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Fahrrad, mit wenigstens vier Schaltelementen, einem ersten Planetensatz und einem zweiten Planetensatz. Das Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg des ersten Planetensatzes (PS1) mit einem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (PS2) drehfest verbunden ist und dass ein Hohlrad des ersten Planetensatzes (PS1) mit einem Steg des zweiten Planetensatzes (PS2) drehfest verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Fahrrad, mit wenigstens vier Schaltelementen, einem ersten Planetensatz und einem zweiten Planetensatz.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Tretlager mit einem solchen Getriebe. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrrad mit dem Tretlager oder dem Getriebe.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Getrieben bekannt. So ist beispielsweise aus der US 2011 177 911 A1 ein Getriebe bekannt, dass drei hintereinander geschaltete Planetengetriebe mit einer Übersetzung ins Schnelle aufweist. Das Getriebe weist insgesamt sieben Radebenen auf, darunter zahlreiche Stufenplaneten, so dass das Getriebe komplex aufgebaut ist und somit der Bauaufwand für den Zusammenbau des Getriebes sehr hoch ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Getriebe anzugeben, das einen geringen Bauaufwand aufweist.
Die Aufgabe wird durch ein Getriebe der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Steg des ersten Planetensatzes mit einem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes drehfest verbunden ist und dass ein Hohlrad des ersten Planetensatzes mit einem Steg des zweiten Planetensatzes drehfest verbunden ist.
Das erfindungsgemäße Getriebe weist den Vorteil auf, dass ein 4-Gang Getriebe bereitgestellt werden kann, das keine Stufenplaneten benötigt. Dabei weist das Getriebe einen einfachen Aufbau auf und der Zusammenbau des Getriebes kann schnell erfolgen. Das erfindungsgemäße Getriebe weist außerdem den Vorteil auf, dass es für eine Fahrradanwendung, insbesondere in Verbindung mit einer nachstehend näher beschriebenen Vorschalt- oder Nachschaltgruppe, geeignet ist
Bei einer besonderen Ausführung kann eine Antriebswelle des Getriebes mit dem ersten Planetensatz wirkverbindbar und/oder mit dem zweiten Planetensatz wirkverbindbar sein. Insbesondere kann die Antriebswelle mittels eines ersten Schaltelements der wenigstens vier Schaltelemente mit dem Steg des zweiten Planetensatzes drehfest verbindbar sein. Darüber hinaus kann die Antriebswelle mittels eines zweiten Schaltelements der wenigstens vier Schaltelemente mit dem Steg des ersten Planetensatzes und/oder dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes drehfest verbindbar sein.
Unter einer Welle ist nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Elemente drehfest miteinander verbinden.
Der erste Planetensatz und/oder der zweite Planetensatz können als Minus-Planetensätze ausgeführt sein. Dadurch weist das Getriebe einen guten Wirkungsgrad auf. Darüber hinaus können die Planetensätze die gleiche Standübersetzung aufweisen. Dies bietet den Vorteil, dass viele Gleichteile verwendet werden können, was die Kosten des Getriebes reduziert.
Ein Minus-Planetensatz entspricht einem Planetensatz mit einem Steg, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, einem Sonnenrad und einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades als auch mit der Verzahnung des Hohlrades kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzter Richtung rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Steg rotiert.
Das Sonnenrad des ersten Planetensatzes kann mittels eines dritten Schaltelements der wenigstens vier Schaltelemente mit einem Getriebegehäuse drehfest verbindbar sein. Der Steg des ersten Planetensatzes kann mittels eines vierten Schaltelements der wenigstens vier Schaltelemente mit dem Getriebegehäuse drehfest verbindbar sein. Das Hohlrad des zweiten Planetensatzes kann mit der Abtriebswelle des Getriebes drehfest verbunden sein.
Das Getriebegehäuse kann Bestandteil eines Tretlagergehäuses sein, also einstückig mit dem Tretlagergehäuse ausgeführt sein. Alternativ kann das Getriebegehäuse separat von dem Tretlagergehäuse ausgeführt sein und im zusammengebauten Zustand des Getriebes in einem Hohlraum des Tretlagergehäuses angeordnet sein. Das Getriebegehäuse kann derart ausgebildet und angeordnet sein, dass es sich im Betrieb des Getriebes nicht dreht, sondern ortsfest ist.
Das Getriebe kann genau vier Schaltelemente aufweisen. Dabei kann das erste Schaltelement als Kupplung oder Freilauf ausgeführt sein. Das zweite Schaltelement kann als Kupplung ausgeführt sein. Das Ausführen der Schaltelemente jeweils als Freilauf bietet den Vorteil, dass keine Schaltbetätigung vorgesehen werden muss. Das dritte und vierte Schaltelement können jeweils als Bremse ausgeführt sein.
Die Antriebswelle kann mit einer Tretlagerkurbelwelle drehfest verbindbar sein. Bei dieser Ausführung kann die Abtriebswelle mit einem Zugmittelträger, wie beispielsweise einem Kettenrad oder einem Riemenrad, drehfest verbunden sein. Dabei kann bei einem Einsatz des Getriebes in dem Fahrrad ein an dem Zugmittelträger anliegendes Drehmoment mittels eines Zugmittels, wie beispielsweise einer Kette oder eines Riemens, an ein Hinterrad übertragen werden.
Im Ergebnis wird ein Getriebe mit genau vier Gängen realisiert. Die vier Gänge können durch genau zwei Planetensätze und/oder genau vier Schaltelemente bereitgestellt werden. Dabei kann ein erster Gang ein Direktgang sein, also eine Übersetzung von 1 aufweisen. Die restlichen Gänge können eine Übersetzung ins Schnelle aufweisen, also eine Übersetzung kleiner 1 aufweisen.
Bei einer besonderen Ausführung kann das Getriebe einen dritten Planetensatz aufweisen, der mit dem ersten Planetensatz und/oder mit dem zweiten Planetensatz wirkverbunden oder wirkverbindbar ist. Der dritte Planetensatz kann dem ersten und zweiten Planetensatz triebtechnisch vorgeschaltet oder nachgeschaltet sein. Dabei kann der dritte Planetensatz ein Minus-Planetensatz sein.
Dabei kann ein Element des dritten Planetensatzes mittels eines fünften Schaltelements mit einem anderen Element des dritten Planetensatzes drehfest verbindbar sein. Bei einem geschlossenen fünften Schaltelement ist der dritte Planetensatz verblockt, weist also eine Übersetzung von 1 auf. Ein Hohlrad des dritten Planetensatzes kann mittels eines sechsten Schaltelements mit einem Getriebegehäuse drehfest verbindbar sein.
Ganz besonders vorteilhaft ist, wenn das fünfte Schaltelement derart angeordnet ist, dass ein Hohlrad des dritten Planetensatzes mittels des fünften Schaltelements mit einem Sonnenrad des dritten Planetensatzes drehfest verbindbar ist. Eine derartige Anordnung weist den Vorteil auf, dass vom fünften Schaltelement ein geringes Stützmoment aufzubringen ist. Alternativ ist es natürlich möglich, dass das fünfte Schaltelement derart angeordnet ist, dass der Steg des dritten Planetensatzes mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes oder mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes drehfest verbindbar ist.
Bei einer Ausführung kann der dritte Planetensatz bei einem Zugbetrieb dem ersten und zweiten Planetensatz triebtechnisch vorgeschaltet sein, also eine Vorschaltgruppe bilden. Der erste und zweite Planetensatz, die Antriebswelle, die Abtriebswelle und die vier Schaltelemente bilden bei dieser Ausführung eine Hauptgruppe. Ein Steg des dritten Planetensatzes kann mittels einer weiteren Antriebswelle mit der Tretlagerkurbelwelle drehfest verbindbar sein. Darüber hinaus kann ein Sonnenrad des dritten Planetensatzes mit der Antriebswelle drehfest verbunden sein. Bei dieser Ausführung kann die Abtriebswelle mit einem Zugmittelträger drehfest verbunden sein.
Alternativ ist eine Ausführung möglich, bei der der dritte Planetensatz bei einem Zugbetrieb dem ersten und zweiten Planetensatz triebtechnisch nachgeschaltet ist, also eine Nachschaltgruppe bildet. Der erste und zweite Planetensatz, die Antriebswelle, die Abtriebswelle und die vier Schaltelemente bilden bei dieser Ausführung eine Hauptgruppe. Der Steg des dritten Planetensatzes kann mit der Abtriebswelle drehfest verbunden sein und/oder das Sonnenrad des dritten Planetensatzes kann mit einer weiteren Abtriebswelle drehfest verbunden sein. Bei dieser Ausführung kann die Antriebswelle mit der Tretlagerkurbelwelle drehfest verbindbar sein.
Die Vorschaltgruppe oder Nachschaltgruppe kann genau zwei Gänge bereitstellen und/oder genau zwei Schaltelemente, nämlich das fünfte und sechste Schaltelement, aufweisen. Dabei kann ein erster Gang ein Direktgang sein und ein zweiter Gang kann eine Übersetzung ins Schnelle aufweisen. Die Vorschaltgruppe oder Nachschaltgruppe kann genau einen Planetensatz, nämlich den dritten Planetensatz aufweisen. Dabei weist der dritte Planetensatz keinen Stufenplaneten auf. Darüber hinaus stellt die Vorschalt- oder Nachschaltgruppe einen vierfachen Gangsprung bereit. Die Hauptgruppe weist ungefähr geometrisch gestufte Gangsprünge, beispielsweise im Bereich von 1,24 bis 1,31, auf.
Unabhängig davon, ob das Getriebe zusätzlich zu der Hauptgruppe die Vorschaltgruppe oder die Nachschaltgruppe aufweist, ergeben alle Varianten die gleiche Übersetzungsreihe, das heißt die Funktion des Getriebes ist insgesamt bei allen Varianten gleich. Unterschiede bestehen in den auftretenden Drehzahl- und Drehmomentverhältnissen an den einzelnen Planetensätzen. Da einerseits die Vorschalt- oder Nachschaltgruppe und andererseits die Hauptgruppe als ersten Gang den Direktgang aufweisen, ist die Drehmomentbelastung bei beiden Varianten ähnlich. Größere Unterschiede ergeben sich bei den Drehzahlen, da die im Kraftfluss weiter hinten gelegenen Planetensätze in einigen Gängen mit bereits höherer Eingangsdrehzahl betrieben werden.
Die im Getriebe eingesetzten Schaltelemente, wie Kupplungen oder Bremsen, können formschlüssig oder reibschlüssig ausgeführt werden. Falls die oben genannten Schaltelement als Freiläufe ausgeführt sind, ist es vorteilhaft, dass einerseits die Hauptgruppe und/oder andererseits die Vorschaltgruppe oder Nachschaltgruppe nicht blockiert, um ein Verblocken des Getriebes bei Drehrichtungsumkehr am Antrieb oder am Abtrieb zu verhindern. Dies lässt sich dadurch realisieren, dass das sechste Schaltelement der Vorschalt- oder Nachschaltgruppe und/oder das dritte und vierte Schaltelement der Hauptgruppe als einseitig wirkende Bremse, wie beispielsweise eine schaltbare Freilaufbremse, ausgeführt sind.
Im Ergebnis kann durch Ankoppeln der Hauptgruppe, die vier Gänge bereitstellt, mit einer Vorschalt- oder Nachschaltgruppe, die jeweils zwei Gänge bereitstellen, ein 8-Gang Getriebe realisiert werden. Das Getriebe ist vorteilhaft, da acht Gänge mit genau drei Planetensätzen realisiert werden können, so dass das Getriebe eine geringe Baulänge aufweist. Darüber hinaus weist das Getriebe geeignete Werte für die Standübersetzungen auf, so dass die Planetensätze einen kleinen Durchmesser aufweisen können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass genau drei Schaltelemente als Bremsen ausgeführt sein können. Ein weiteres Schaltelement kann als Kupplung sowie die restlichen Schaltelemente können als Freiläufe ausgeführt sein. Dies ist vorteilhaft, da wenigstens ein, insbesondere genau vier, Aktuatoren zum Betätigen der drei als Bremse ausgeführten Schaltelemente und der Kupplung vorhanden sein müssen.
Bei einer ganz besonderen Ausführung kann das Getriebe eine elektrische Maschine aufweisen, die mit der Abtriebswelle oder der weiteren Abtriebswelle wirkverbunden oder wirkverbindbar ist. Die elektrische Maschine kann dem ersten und/oder zweiten und/oder dritten Planetensatz triebtechnisch nachgeschaltet sein. Die triebtechnische Nachschaltung der elektrischen Maschine bietet den Vorteil, dass die Planetensätze nicht mit dem von der elektrischen Maschine bereitgestellten Drehmoment belastet werden. Die elektrische Maschine weist zudem den Vorteil auf, dass sie den Fahrradfahrer im Fahrbetrieb unterstützen kann. Dadurch ist eine feine Gangabstufung nicht notwendig, da aufgrund der elektrischen Maschine die Muskelkraft eine geringe Bedeutung für den Antrieb hat.
Die elektrische Maschine besteht zumindest aus einem drehfesten Stator und einem drehbar gelagerten Rotor und ist in einem motorischen Betrieb dazu eingerichtet, elektrische Energie in mechanische Energie in Form von Drehzahl und Drehmoment zu wandeln, sowie in einem generatorischen Betrieb mechanische Energie in elektrische Energie in Form von Strom und Spannung zu wandeln.
Die elektrische Maschine kann, insbesondere in radialer Richtung, versetzt zu einer Mittelachse des Getriebes und/oder der Tretlagerkurbelwelle angeordnet sein. Insbesondere kann eine Mittelachse der elektrischen Maschine parallel zu einer Mittelachse des Getriebes verlaufen. Dies bietet den Vorteil, dass die elektrische Maschine in einem Bereich des Getriebes angeordnet sein kann, bei dem ausreichend Platz zur Aufnahme der elektrischen Maschine zur Verfügung steht. Darüber hinaus kann ein Innendurchmesser der elektrischen Maschine frei gewählt werden, da die nicht zum Getriebe gehörende Tretlagerkurbelwelle nicht durch die elektrische Maschine hindurch verläuft.
Die Anbindung der elektrischen Maschine an die Abtriebswelle oder weitere Abtriebswelle kann mittels eines Kettentriebs und/oder Riementriebs und/oder eines Stirnradgetriebes und/oder eines Übersetzungsgetriebes erfolgen. Zudem kann in dem Kraftfluss zwischen der elektrischen Maschine und der Abtriebswelle oder der weiteren Abtriebswelle ein Freilauf angeordnet sein. Der Freilauf bietet den Vorteil, dass beim Betrieb ohne elektrische Maschine keine Verluste durch den mitdrehenden Rotor der elektrischen Maschine verursacht werden.
Ganz besonders vorteilhaft ist ein Tretlager mit dem erfindungsgemäßen Getriebe, wobei die Antriebswelle oder die weitere Antriebswelle mit der Tretlagerkurbelwelle drehfest verbunden ist. Dabei kann das Tretlager ein Tretlagergehäuse aufweisen, wobei das Getriebe in einem Hohlraum des Tretlagergehäuses angeordnet ist. Das Getriebe kann modular ausgeführt sein. Daher kann das Getriebe als Ganzes in den Hohlraum eingeführt oder aus diesem entnommen werden. Von ganz besonderem Vorteil ist ein Fahrrad mit dem Getriebe oder dem Tretlager.
In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt:

1: eine schematische Darstellung des Getriebes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2: eine Schaltmatrix des in 1 dargestellten Getriebes,
3: eine schematische Darstellung des Getriebes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
4: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
5: eine Tabelle mit Werten für die Standübersetzung der Planetensätze,
6: eine Schaltmatrix der in den 3 und 4 dargestellten erfindungsgemäßen Getriebe.

Das in 1 dargestellte Getriebe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist bezüglich einer Tretlagerkurbelwelle 4 rotationssymmetrisch ausgeführt, wobei nur die obere Hälfte des Getriebes dargestellt ist.
Das Getriebe weist vier Schaltelemente auf, nämlich ein erstes Schaltelement S1, ein zweites Schaltelement S2, ein drittes Schaltelement S3 und ein viertes Schaltelement S4. Darüber hinaus weist das Getriebe einen ersten Planetensatz PS1 und einen zweiten Planetensatz PS2 auf. Ein Steg des ersten Planetensatzes PS1 ist mit einem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes PS2 drehfest verbunden und ein Hohlrad des ersten Planetensatzes PS1 ist mit einem Steg des zweiten Planetensatzes PS2 drehfest verbunden. Darüber hinaus ist der Steg des ersten Planetensatzes PS3 mittels des vierten Schaltelements S4 mit einem Getriebegehäuse 2 drehfest verbindbar. Ein Sonnenrad des ersten Planetensatzes PS1 ist mittels eines des dritten Schaltelements S3 mit einem Getriebegehäuse 2 drehfest verbindbar.
Ein Sonnenrad des zweiten Planetensatzes PS2 ist mittels des zweiten Schaltelements S2 mit der Antriebswelle 1 drehfest verbindbar. Ein Steg des zweiten Planetensatzes PS2 ist mittels des ersten Schaltelements S1 mit der Antriebswelle 1 drehfest verbindbar. Ein Hohlrad des zweiten Planetensatzes PS2 ist mit der Abtriebswelle 3 drehfest verbunden.
Der erste Planetensatz PS1 und der zweite Planetensatz PS2 sind koaxial zueinander und/oder zur Tretlagerkurbelwelle 4 angeordnet. Darüber hinaus ist die Abtriebswelle 3 koaxial zu der Tretlagerkurbelwelle 4 angeordnet. Das erste und zweite Schaltelement S1, S2 sind jeweils als Kupplungen ausgeführt. Das dritte und vierte Schaltelement S3, S4 sind jeweils als Bremsen ausgeführt.
Das Getriebe ist in einem Hohlraum eines Tretlagergehäuses 8 angeordnet. Das in 1 gezeigte Getriebe bildet eine Hauptgruppe HG, die, wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist, mit weiteren Bereichsgruppen wirkverbunden wird.
Der erste Planetensatz PS1 kann eine Standübersetzung von -1,6 aufweisen. Der zweite Planetensatz PS2 kann ebenfalls eine Standübersetzung von -1,6 aufweisen. Die Standübersetzung entspricht bei dem Minus-Planetensatz dem negativen Zähnezahlverhältnis von Hohlrad zu Sonne.
2 zeigt eine Schaltmatrix für das in 1 dargestellte Getriebe. Dabei sind mit dem Zeichen „X“ die Schaltelemente gekennzeichnet, die bei dem jeweiligen Gang geschlossen sind. Darüber hinaus zeigt 2 die Werte für die Übersetzung „i“ zwischen der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 3. Wie aus 2 ersichtlich ist, weist das Getriebe vier Gänge auf, wobei der erste Gang ein Direktgang ist. Bei den weiteren Gängen erfolgt eine Übersetzung ins Schnelle. Die Schaltelemente werden durch eine geeignete Aktuatorik betätigt.
3 zeigt ein Getriebe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Getriebe darin, dass das Getriebe dritten Planetensatz PS3 aufweist, der eine Nachschaltgruppe bildet, die der Hauptgruppe HG triebtechnisch nachgeschaltet ist. Insbesondere ist der dritte Planetensatz PS3 dem ersten Planetensatz PS1 und dem zweiten Planetensatz PS2 triebtechnisch nachgeschaltet, bei Betrachtung eines Kraftflusses von der Tretlagerkurbelwelle 4 zur Abtriebswelle 3 bei einem Zugbetrieb.
Der dritte Planetensatz PS3 ist koaxial zu dem ersten Planetensatz PS1 und dem zweiten Planetensatz PS2 angeordnet. Dabei weist der dritte Planetensatz PS3 ein fünftes Schaltelement S5 auf, mittels dem ein Hohlrad des dritten Planetensatzes PS3 mit einem Sonnenrad des dritten Planetensatzes PS3 drehfest verbindbar ist. Darüber hinaus weist der dritte Planetensatz PS3 ein sechstes Schaltelement S6 auf, mittels dem das Hohlrad des dritten Planetensatzes PS3 mit dem Getriebegehäuse 2 drehfest verbindbar ist. Das fünfte Schaltelement S5 ist als Kupplung und das sechste Schaltelement S6 ist als Bremse ausgeführt.
Der Steg des dritten Planetensatzes PS3 ist mit der Abtriebswelle 3 drehfest verbunden. Das Sonnenrad des dritten Planetensatzes PS3 ist mit einer weiteren Abtriebswelle 6 drehfest verbunden. Ein in den Figuren nicht dargestellter Zugmittelträger ist mit der weiteren Abtriebswelle 6 drehfest verbunden.
4 zeigt ein Getriebe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das in 4 dargestellte Getriebe unterscheidet sich von dem in 3 dargestellten Getriebe darin, dass der dritte Planetensatz PS3 nicht eine Nachschaltgruppe NG, sondern eine Vorschaltgruppe VG bildet. Dies bedeutet, dass der dritte Planetensatz PS3 der Hauptgruppe HG triebtechnisch vorgeschaltet ist, bei Betrachtung des Kraftflusses von der Tretlagerkurbelwelle 4 zu der Abtriebswelle 3 bei einem Zugbetrieb.
Der Steg des dritten Planetensatzes PS3 ist mittels einer weiteren Antriebswelle 5 mit der Tretlagerkurbelwelle 4 drehfest verbunden. Das Sonnenrad des dritten Planetensatzes PS3 ist mit der Antriebswelle 1 drehfest verbunden. Die Abtriebswelle 3 des Getriebes ist mit einem nicht dargestellten Zugmittelträger verbunden.
Ein weiterer Unterschied des dargestellten Getriebes besteht darin, dass das Getriebe eine elektrische Maschine 7 aufweist, die mit der Abtriebswelle 3 wirkverbunden ist, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Die Anbindung der elektrischen Maschine 7 mit der Abtriebswelle 6 kann über ein Überlagerungsgetriebe, ein Stirnradgetriebe, einen Kettenantrieb und/oder einen Riementrieb erfolgen, wobei die Anbindung in 4 nicht dargestellt ist. Die Ankopplung der elektrischen Maschine 7 erfolgt an das Hohlrad des dritten Planetensatzes PS3.
Die elektrische Maschine 7 ist nicht rotationssymmetrisch zu der Tretlagerkurbelwelle 4 ausgeführt. Insbesondere ist die elektrischen Maschine 7 in radialer Richtung versetzt zu der Tretlagerkurbelwelle 4 angeordnet. Dabei sind die elektrische Maschine 7, das Hauptgetriebe HG und das Vorschaltgetriebe VG innerhalb des Tretlagergehäuses 8 angeordnet.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass das Getriebe einen Drehmomentsensor 9 aufweist, mittels dem das von der Tretlagerkurbelwelle 2 auf die Antriebswelle 1 übertragene Drehmoment gemessen werden kann. Der Drehmomentsensor 9 kann scheibenförmig ausgeführt sein. Natürlich ist auch eine andere Ausführung und/oder Anordnung des Drehmomentsensors 9 möglich.
5 zeigt eine Tabelle mit Werten für die Standübersetzungen der drei Planetensätze. Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, weisen alle drei Planetensätze die gleiche Standübersetzung in Höhe von -1,61 auf.
6 zeigt eine Schaltmatrix für die in 3 und 4 dargestellten Getriebe. Durch das Zeichen „x“ ist gekennzeichnet, dass das Schaltelement geschlossen ist. Für den Fall, dass das Schaltelement als Freilauf ausgeführt ist, bedeutet das Zeichen „x“, dass der Freilauf sperrt. Darüber hinaus zeigt 6 die Übersetzung „i“ der einzelnen Gänge zwischen der Tretlagerkurbelwelle 4 und dem Zugmittelträger. Auch zeigt die Tabelle den Gangsprung „phi“ zwischen zwei aufeinander folgenden Gängen.
Die in den Tabellen aufgeführten Standübersetzungen und Gangsprünge gelten für den Fall, dass alle Planetensätze die gleiche Standübersetzung haben. So können viele Gleichteile verwendet werden. Wählt man unterschiedliche Standübersetzungen lassen sich harmonischere Standübersetzungen erreichen.
Bezugszeichenliste

1: Antriebswelle
2: Getriebegehäuse
3: Abtriebswelle
4: Tretlagerkurbelwelle
5: weitere Antriebswelle
6: weitere Abtriebswelle
7: elektrische Maschine
8: Tretlagergehäuse
9: Drehmomentsensor
S1: erstes Schaltelement
S2: zweites Schaltelement
S3: drittes Schaltelement
S4: viertes Schaltelement
S5: fünftes Schaltelement
S6: sechstes Schaltelement
HG: Hauptgruppe
NG: Nachschaltgruppe
VG: Vorschaltgruppe
PS1: erster Planetensatz
PS2: zweiter Planetensatz
PS3: dritter Planetensatz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2011177911 A1 [0003]

Claims

Getriebe für ein Fahrrad, mit wenigstens vier Schaltelementen, einem ersten Planetensatz (PS1) und einem zweiten Planetensatz (PS2), dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg des ersten Planetensatzes (PS1) mit einem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (PS2) drehfest verbunden ist und dass ein Hohlrad des ersten Planetensatzes (PS1) mit einem Steg des zweiten Planetensatzes (PS2) drehfest verbunden ist.
Getriebe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Antriebswelle (1), die a. mit dem ersten Planetensatz (PS1) wirkverbindbar und/oder mit dem zweiten Planetensatz (PS2) wirkverbindbar ist und/oder die b. mittels eines ersten Schaltelements (S1) mit dem Steg des zweiten Planetensatzes (PS2) drehfest verbindbar ist und/oder die c. mittels eines zweiten Schaltelements (S2) mit dem Steg des ersten Planetensatzes (PS1) und/oder dem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (PS2) drehfest verbindbar ist.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a. das Sonnenrad des ersten Planetensatzes (PS1) mittels eines dritten Schaltelements (S3) mit einem Getriebegehäuse (2) drehfest verbindbar ist und/oder dass b. der Steg des ersten Planetensatzes (PS1) mittels eines vierten Schaltelements (S4) mit einem Getriebegehäuse (2) drehfest verbindbar ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad des zweiten Planetensatzes (PS2) mit einer Abtriebswelle (3) des Getriebes drehfest verbunden ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) mit der Tretlagerkurbelwelle (4) drehfest verbindbar ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen dritten Planetensatz (PS3), der mit dem ersten Planetensatz (PS1) und/oder mit dem zweiten Planetensatz (PS2) wirkverbunden oder wirkverbindbar ist.
Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, das ein Element des dritten Planetensatzes (PS3) mittels eines fünften Schaltelements (S5) mit einem anderen Element des dritten Planetensatzes (PS3) drehfest verbindbar ist.
Getriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlrad des dritten Planetensatzes (PS3) mittels eines sechsten Schaltelements (S6) mit einem Getriebegehäuse (2) drehfest verbindbar ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, soweit der Anspruch auf einen der Ansprüche 2 bis 4 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg des dritten Planetensatzes (PS3) mittels einer weiteren Antriebswelle (5) mit der Tretlagerkurbelwelle (4) drehfest verbindbar ist und ein Sonnenrad des dritten Planetensatzes (PS3) mit der Antriebswelle (1) drehfest verbunden ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg des dritten Planetensatzes (PS3) mit der Abtriebswelle (3) drehfest verbunden ist und ein Sonnenrad des dritten Planetensatzes (PS3) mit einer weiteren Abtriebswelle (6) drehfest verbunden ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine elektrische Maschine (7), die a. dem ersten Planetensatz (PS1) und/oder dem zweiten Planetensatz (PS2) und/oder dem dritten Planetensatz (PS3) triebtechnisch nachgeschaltet ist und/oder die b. mit der Abtriebswelle (3) oder der weiteren Abtriebswelle (6) wirkverbunden oder wirkverbindbar ist.
Tretlager mit einem Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Antriebswelle (1) oder weitere Antriebswelle (5) mit der Tretlagerkurbelwelle (4) drehfest verbunden ist.
Tretlager nach Anspruch 12, wobei das Tretlager ein Tretlagergehäuse (8) aufweist und das Getriebe in einem Hohlraum des Tretlagergehäuses (8) angeordnet ist.
Fahrrad mit einem Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder nach dem Tretlager nach Anspruch 12 oder 13.