DE102016225169A1

DE102016225169A1 - Getriebe für ein Fahrrad

Info

Publication number: DE102016225169A1
Application number: DE102016225169.4A
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
Also published as: CN110072766A; EP3554934A1; US11649009B2; WO2018108496A1; US20190351972A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Fahrrad, mit wenigstens vier Schaltelementen, einer Antriebswelle (1), einem ersten Planetensatz (PS1), der mit der Antriebswelle (1) wirkverbunden ist, und einem zweiten Planetensatz (PS2). Das Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg des ersten Planetensatzes mit einem Steg des zweiten Planetensatzes (PS2) drehfest verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Fahrrad, mit wenigstens vier Schaltelementen, einer Antriebswelle, einem ersten Planetensatz, der mit der Antriebswelle wirkverbunden ist, und einem zweiten Planetensatz.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Tretlager mit einem solchen Getriebe. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrrad mit dem Getriebe oder dem Tretlager.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Getrieben bekannt. So ist beispielsweise aus der US 2011 177 911 A1 ein Getriebe bekannt, das 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 Aufwand für den Zusammenbau des Getriebes sehr hoch ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Getriebe anzugeben, das einfach aufgebaut ist und leicht zusammengebaut werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Getriebe der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Steg 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. Darüber hinaus weist das Getriebe einen guten Wirkungsgrad auf. 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.
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.
Bei einer besonderen Ausführung können der Steg des ersten Planetensatzes und der Steg des zweiten Planetensatzes einstückig ausgeführt sein. Die einstückige Ausführung bietet den Vorteil, dass ein gemeinsames Bauteil für beide Planetensätze verwendet werden kann, wodurch sich die Kosten des Getriebes reduzieren und der Zusammenbau vereinfacht wird. Darüber hinaus wird das Getriebe durch das gemeinsame Bauteil kompakter.
Der erste Planetensatz kann ein Plus-Planetensatz sein und/oder der zweite Planetensatz kann ein Minus-Planetensatz sein. 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.
Im Gegensatz dazu unterscheidet sich ein Plus-Planetensatz von dem Minus-Planetensatz dahingehend, dass der Plus-Planetensatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Steg gelagert sind. Die Verzahnung der inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrads. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Steg das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren.
Die Antriebswelle kann mit einem Hohlrad des ersten Planetensatzes drehfest verbunden ist. Darüber hinaus kann die Antriebswelle mit dem zweiten Planetensatz wirkverbunden und wirkverbindbar sein. Insbesondere kann die Antriebswelle mittels des ersten Planetensatzes mittelbar mit dem Steg des zweiten Planetensatzes wirkverbunden sein.
Außerdem kann ein Hohlrad des zweiten Planetensatzes mittels eines ersten Schaltelements der wenigstens vier Schaltelemente mit der Antriebswelle drehfest verbindbar sein und/oder mittels eines zweiten Schaltelements der wenigstens vier Schaltelemente mit einem Getriebegehäuse drehfest verbindbar sein. Ein Sonnenrad des zweiten Planetensatzes kann mittels eines dritten Schaltelements der wenigstens vier Schaltelemente mit dem Getriebegehäuse drehfest verbindbar 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, das es sich beim Betrieb des Getriebes nicht dreht, sondern ortsfest ist.
Eine Abtriebswelle des Getriebes kann mit dem ersten Planetensatz wirkverbunden sein. Insbesondere kann die Abtriebswelle mit einem Sonnenrad des ersten Planetensatzes drehfest verbunden sein. Darüber hinaus kann die Abtriebswelle mit dem zweiten Planetensatz wirkverbunden und wirkverbindbar sein. Insbesondere kann die Abtriebswelle mittels eines vierten Schaltelements der wenigstens vier Schaltelemente mit einem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes drehfest verbindbar sein. Darüber hinaus kann ein Steg des zweiten Planetensatzes mittels des ersten Planetensatzes mittelbar mit der Abtriebswelle wirkverbunden sein.
Das erfindungsgemäße Getriebe weist den Vorteil auf, dass die Schaltelemente für eine Aktuatorik gut zugänglich sind. Dabei können das zweite und dritte Schaltelement als Bremse ausgeführt und/oder in einem radial äußeren Bereich des Getriebes angeordnet sein, was die Zugänglichkeit vereinfacht. Das erste und vierte Schaltelement können jeweils als Kupplung oder Freilauf ausgeführt sein. Bei einer Ausführung des ersten und vierten Schaltelements jeweils als Kupplung ist keine Schaltbetätigung beziehungsweise Aktuatorik notwendig. Darüber hinaus weisen das erste und vierte Schaltelement geringe Stützmomente auf, so dass das erste und vierte Schaltelement klein gebaut werden können.
Die Antriebswelle kann mit der 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 realisiert, bei dem genau vier Gänge durch genau zwei Planetensätze und/oder genau vier Schaltelemente bereitgestellt werden können. Ein erster Gang kann ein Direktgang sein, also eine Übersetzung von 1 aufweisen. Die restlichen Gänge können eine Übersetzung ins Schnelle, also eine Übersetzung von kleiner 1 aufweisen.
Bei einer besonderen Ausführung kann das Getriebe einen dritten Planetensatz aufweisen, der mit dem ersten Planetensatz und/oder dem zweiten Planetensatz wirkverbunden ist. Der dritte Planetensatz kann dem ersten und zweiten Planetensatz triebtechnisch vorgeschaltet oder nachgeschaltet sein. Dabei kann der dritte Planetensatz ein Minus-Planetensatz sein.
Ein Hohlrad des dritten Planetensatzes kann mittels eines fünften Schaltelements mit dem Getriebegehäuse drehfest verbindbar sein. Dabei kann ein Element des dritten Planetensatzes mittels eines sechsten Schaltelements mit einem anderen Element des dritten Planetensatzes drehfest verbindbar sein. Bei einem geschlossenen sechsten Schaltelement ist der dritte Planetensatz verblockt, weist also eine Übersetzung von 1 auf.
Das sechste Schaltelement kann derart angeordnet sein, dass das Hohlrad des dritten Planetensatzes mit einem Sonnenrad des dritten Planetensatzes drehfest verbindbar ist. Eine derartige Anordnung weist den Vorteil auf, dass das sechste Schaltelement ein kleines Stützmoment aufzubringen hat. Natürlich ist es alternativ möglich, das sechste Schaltelement derart anzuordnen, dass ein Steg des dritten Planetensatzes mittels des sechsten Schaltelements mit dem Hohlrad des dritten Planetensatzes oder mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes drehfest verbindbar ist. Das fünfte Schaltelement kann als Bremse ausgeführt sein. Das sechste Schaltelement kann als Kupplung oder Freilauf ausgeführt sein.
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. Zudem kann das Sonnenrad des dritten Planetensatzes mit der Antriebswelle drehfest verbunden sein. Bei dieser Ausführung kann die Abtriebswelle mit dem 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. Die Abtriebswelle kann mit einem Steg des dritten Planetensatzes drehfest verbunden sein und/oder ein Sonnenrad des dritten Planetensatzes kann mit einer weiteren Abtriebswelle drehfest verbunden sein. Die weitere Abtriebswelle kann mit dem Zugmittelträger 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. Darüber hinaus weist der dritte Planetensatz keinen Stufenplaneten 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 allen 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 Schaltelemente jeweils 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 fünfte Schaltelement der Vorschalt- oder Nachschaltgruppe und/oder das zweite und dritte 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 bereitstellt, 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. Die restlichen Schaltelemente können als Freiläufe ausgeführt sein. Dies ist vorteilhaft, da wenigstens einer, insbesondere genau drei, Aktuatoren zum Betätigen der drei als Bremse ausgeführten Schaltelemente 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 und/oder des Tretlagergehäuses 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 erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2: eine Schaltmatrix des in 1 dargestellten Getriebes,
3: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen 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 drei Planetensätze,
6: eine Schaltmatrix für die in den 3 und 4 dargestellten Getriebe.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Getriebe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das bezüglich einer Tretlagerkurbelwelle 2 rotationssymmetrisch ist. In 1 ist nur die obere Hälfte des Getriebes dargestellt.

Das Getriebe weist eine Antriebswelle 1 auf, die mit der Tretlagerkurbelwelle 2 drehfest verbunden ist. Zusätzlich weist das Getriebe einen ersten Planetensatz PS1, der mit der Antriebswelle 1 wirkverbunden ist, und einen zweiten Planetensatz PS2 auf. Ein Steg des ersten Planetensatzes PS1 ist mit einem Steg des zweiten Planetensatzes PS2 drehfest verbunden. Insbesondere sind der Steg des ersten Planetensatzes PS1 und der Steg des zweiten Planetensatzes PS2 einstückig, also als gemeinsames Bauteil, ausgeführt.
Dabei ist der erste Planetensatz PS1 als Plus-Planetensatz und der zweite Planetensatz PS2 als Minus-Planetensatz ausgeführt. Die Antriebswelle 1 ist mit einem Hohlrad des ersten Planetensatzes PS1 drehfest verbunden. Ein Sonnenrad des ersten Planetensatzes PS1 ist mit einer Abtriebswelle 3 drehfest verbunden.
Ein Hohlrad des zweiten Planetensatzes PS2 ist mittels eines ersten Schaltelements S3 mit der Antriebswelle 1 drehfest verbindbar. Darüber hinaus ist das Hohlrad des zweiten Planetensatzes PS2 mittels eines zweiten Schaltelements S2 mit einem Getriebegehäuse 4 drehfest verbindbar. Ein Sonnenrad des zweiten Planetensatzes PS2 ist mittels eines dritten Schaltelements S1 mit dem Getriebegehäuse 4 drehfest verbindbar und mittels eines vierten Schaltelements S4 mit der Abtriebswelle 3 drehfest verbindbar. Die Abtriebswelle 3 ist mit einem in 1 nicht dargestellten Zugmittelträger drehfest verbunden.
Der erste Planetensatz PS1 und der zweite Planetensatz PS2 sind koaxial zueinander angeordnet. Darüber hinaus ist die Abtriebswelle 3 koaxial zu der Tretlagerkurbelwelle 2 angeordnet. Das zweite Schaltelement S2 und das dritte Schaltelement S1 sind jeweils als Bremsen ausgeführt. Das erste Schaltelement S3 und das vierte Schaltelement S4 sind jeweils als Kupplungen 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.
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. Die Schaltelemente werden durch eine geeignete Aktuatorik betätigt. Darüber hinaus ist in 2 für jeden Gang die Übersetzung „i“ zwischen der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 3 genannt. 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.
Bei dem in 1 dargestellten Getriebe kann der erste Planetensatz PS1 eine Standübersetzung von 2 und der zweite Planetensatz kann eine Standübersetzung von -2,6 aufweisen. Die Standübersetzung entspricht bei einem Minus-Planetensatz dem negativen Zähnezahlverhältnis von Hohlrad und Sonne. Bei einem Plus-Planetensatz entspricht die Standübersetzung dem positiven Zähnezahlverhältnis von Hohlrad und Sonne.
3 zeigt das erfindungsgemäße Getriebe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Getriebe darin, dass das Getriebe einen dritten Planetensatz PS3 aufweist, der eine Vorschaltgruppe VG bildet, die der Hauptgruppe HG triebtechnisch vorgeschaltet ist. Insbesondere ist der dritte Planetensatz PS3 dem ersten Planetensatz PS1 und dem zweiten Planetensatz PS2 triebtechnisch vorgeschaltet, bei Betrachtung eines Kraftflusses von der Tretlagerkurbelwelle 2 zur Abtriebswelle 3 bei einem Zugbetrieb.
Ein Steg des dritten Planetensatzes PS3 ist mittels einer weiteren Antriebswelle 5 mit der Tretlagerkurbelwelle 2 drehfest verbunden. Die Antriebswelle 1 ist mit einem Sonnenrad des dritten Planetensatzes PS3 drehfest verbunden. Ein Hohlrad des dritten Planetensatzes PS3 ist mittels eines fünften Schaltelements S5 mit dem Getriebegehäuse 4 drehfest verbindbar. Darüber hinaus ist das Hohlrad mittels eines sechsten Schaltelements S6 mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes PS3 drehfest verbindbar. Der dritte Planetensatz PS3 ist koaxial zu dem ersten Planetensatz PS1 und/oder dem zweiten Planetensatz PS2 angeordnet.
Das fünfte Schaltelement S5 ist als Bremse und das sechste Schaltelement S6 ist als Freilauf ausgeführt. Ein weiterer Unterschied zu dem in 1 dargestellten Getriebe besteht darin, dass das erste Schaltelement S3 und vierte Schaltelement S4 jeweils als Freilauf ausgeführt sind.
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 Vorschaltgruppe VG, sondern eine Nachschaltgruppe NG bildet. Dies bedeutet, dass der dritte Planetensatz PS3 der Hauptgruppe HG triebtechnisch nachgeschaltet ist, bei Betrachtung des Kraftflusses von der Tretlagerkurbelwelle 2 zu einer weiteren Abtriebswelle 6 bei einem Zugbetrieb.
Der Steg des dritten Planetensatzes PS3 ist mit der Abtriebswelle 3 drehfest verbunden. Das Sonnenrad des dritten Planetensatzes PS3 ist mit der weiteren Abtriebswelle 6 drehfest verbunden. Die weitere Abtriebswelle 6 ist mit einem nicht dargestellten Zugmittelträger drehfest verbunden. Zudem ist die weitere Abtriebswelle 6 koaxial zu Tretlagerkurbelwelle 2 angeordnet. Das Hohlrad des dritten Planetensatzes PS3 ist mittels des fünften Schaltelements S5 mit dem Getriebegehäuse 4 und mittels des sechsten Schaltelements S6 mit dem Sonnenrad drehfest verbindbar.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass das Getriebe eine elektrische Maschine 7 aufweist, die mit der weiteren Abtriebswelle 6 wirkverbunden ist, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Die Anbindung der elektrischen Maschine 7 an die weitere Abtriebswelle 6 kann über ein Überlagerungsgetriebe, ein Stirnradgetriebe, einen Kettenantrieb und/oder einen Riementrieb erfolgen, wobei die Anbindung in 4 nicht dargestellt ist. Dabei erfolgt die Anbindung der elektrischen Maschine 7 in einem der Nachschaltgruppe NG triebtechnisch nachgeschalteten Bereich.
Die elektrische Maschine 7 ist nicht rotationssymmetrisch zu der Tretlagerkurbelwelle 2 ausgeführt. Insbesondere ist die elektrische Maschine 7 in radialer Richtung versetzt zu der Tretlagerkurbelwelle 2 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 Standübersetzung der in den 3 und 4 dargestellten Planetensätze. Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, weist der erste Planetensatz PS1 eine Standübersetzung von 2,0, der zweite Planetensatz PS2 eine Standübersetzung von -2,6 und der dritte Planetensatz PS3 eine Standübersetzung von -1,6 auf.
6 zeigt eine Schaltmatrix für die in den 3 und 4 dargestellten Getriebe. Dabei sind mit dem Zeichen „X“ die Schaltelemente gekennzeichnet, die in dem jeweiligen Gang geschlossen sind. Sofern das Schaltelement als Freilauf ausgeführt ist, bedeutet „X“, dass der Freilauf sperrt. Dies erfolgt selbsttätig ohne äußere Betätigung. Die als Bremse ausgeführten Schaltelemente werden durch wenigstens einen Aktuator geschlossen.
Aus der Schaltmatrix ist außerdem zu entnehmen, dass die in den 3 und 4 dargestellten Getriebe acht Gänge aufweisen. Darüber hinaus ist in der Schaltmatrix für jeden Gang die Übersetzung „i“ zwischen der Tretlagerkurbelwelle 2 und dem Zugmittelträger genannt.
Bezugszeichenliste

1: Antriebswelle
2: Tretlagerkurbelwelle
3: Abtriebswelle
4: Getriebegehäuse
5: weitere Antriebswelle
6: weitere Abtriebswelle
7: elektrische Maschine
8: Tretlagergehäuse
9: Drehmomentsensor
S1: drittes Schaltelement
S2: zweites Schaltelement
S3: erstes 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
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Zitierte Patentliteratur

US 2011177911 A1 [0003]

Claims

Getriebe für ein Fahrrad, mit wenigstens vier Schaltelementen, einer Antriebswelle (1), einem ersten Planetensatz (PS1), der mit der Antriebswelle (1) wirkverbunden ist, und einem zweiten Planetensatz (PS2), dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg des ersten Planetensatzes (PS1) mit einem Steg des zweiten Planetensatzes (PS2) drehfest verbunden ist.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg des ersten Planetensatzes (PS1) und der Steg des zweiten Planetensatzes (PS2) einstückig ausgeführt sind.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a. der erste Planetensatz (PS1) ein Plus-Planetensatz ist und/oder dass b. der zweite Planetensatz (PS2) ein Minus-Planetensatz ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Antriebswelle (1), die mit einem Hohlrad des ersten Planetensatzes (PS1) drehfest verbunden ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass a. ein Hohlrad des zweiten Planetensatzes (PS2) mittels eines ersten Schaltelements (S3) mit der Antriebswelle (1) drehfest verbindbar ist und/oder dass b. mittels eines zweiten Schaltelements (S2) mit einem Getriebegehäuse (4) drehfest verbindbar ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (PS2) mittels eines dritten Schaltelements (S1) mit einem Getriebegehäuse (4) drehfest verbindbar ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet, durch eine Abtriebswelle (3), die a. mit einem Sonnenrad des ersten Planetensatzes (PS1) drehfest verbunden ist und/oder die b. mittels eines vierten Schaltelements (S4) mit einem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (PS2) drehfest verbindbar ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) mit der Tretlagerkurbelwelle (2) drehfest verbindbar ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen dritten Planetensatz (PS3), der mit dem ersten Planetensatz (PS1) und/oder mit dem zweiten Planetensatz (PS2) wirkverbunden ist.
Getriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass a. ein Hohlrad des dritten Planetensatzes (PS3) mittels eines fünften Schaltelements (S5) mit einem Getriebegehäuse (4) drehfest verbindbar ist und/oder dass b. ein Element des dritten Planetensatzes (PS3) mittels eines sechsten Schaltelements (S6) mit einem anderen Element des dritten Planetensatzes (PS3) drehfest verbindbar ist.
Getriebe nach Anspruch 9 oder 10, soweit der Anspruch auf die Ansprüche 1 bis 7 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass a. ein Steg des dritten Planetensatzes (PS3) mittels einer weiteren Antriebswelle (5) mit der Tretlagerkurbelwelle (2) drehfest verbindbar ist und/oder dass b. ein Sonnenrad des dritten Planetensatzes (PS3) mit der Antriebswelle (1) drehfest verbindbar ist.
Getriebe nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass a. die Abtriebswelle (3) mit einem Steg des dritten Planetensatzes (PS3) drehfest verbunden ist und/oder dass b. ein Sonnenrad des dritten Planetensatzes (PS3) mit einer weiteren Abtriebswelle (6) drehfest verbunden ist.
Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 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 13, wobei die Antriebswelle (1) oder die weitere Antriebswelle (5) mit der Tretlagerkurbelwelle (2) drehfest verbunden ist.
Fahrrad mit einem Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder einem Tretlager nach Anspruch 14.