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Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Fahrrad. Außerdem betrifft die Erfindung ein Tretlager mit einem Getriebe. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrrad mit einem Getriebe oder einem Tretlager.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Tretlagergetrieben bekannt, die mehrere Schaltelemente und Planetenradsätze aufweisen. Bei den bekannten Tretlagergetrieben ist die Betätigung der Schaltelemente oftmals nur unter hohem konstruktiven Aufbau realisierbar. Dabei erhöht sich die Größe des Tretlagergetriebes mit der Anzahl der Schaltelemente und/oder Planetenradsätze.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Getriebe anzugeben, bei dem eine Vielzahl von Schaltelementen betätigt werden können und das kompakt ausgebildet ist.
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Die Aufgabe wird durch ein Getriebe für ein Fahrrad gelöst, das gekennzeichnet ist durch wenigstens ein Schaltelement und eine Hülse, die das Schaltelement umschließt und derart mit dem Schaltelement triebtechnisch verbunden ist, dass bei einer Drehbewegung der Hülse eine Linearbewegung des Schaltelements erfolgt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe wurde erkannt, dass ein kompaktes Getriebe realisiert werden kann, wenn das wenigstens eine Schaltelement, insbesondere alle Schaltelemente, innerhalb der Hülse, insbesondere in einem durch die Hülse umschlossenen Hohlraum, angeordnet ist. Darüber hinaus wurde erkannt, dass eine Betätigung von einer Vielzahl von Schaltelementen auf einfache Weise erfolgen kann, wenn die Drehbewegung der Hülse in eine Linearbewegung des Schaltelements umgewandelt wird.
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Durch ein Schaltelement wird, je nach Betätigungszustand, eine Relativbewegung zwischen zwei Bauteilen zugelassen oder eine Verbindung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen den zwei Bauteilen hergestellt. Unter einer Relativbewegung ist beispielsweise eine Rotation zweier Bauteile zu verstehen, wobei die Drehzahl des ersten Bauteils und die Drehzahl des zweiten Bauteils voneinander abweichen. Darüber hinaus ist auch die Rotation nur eines der beiden Bauteile denkbar, während das andere Bauteil stillsteht oder in entgegengesetzter Richtung rotiert.
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Bei einer besonderen Ausführung kann das Getriebe einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz, einen dritten Planetenradsatz und einen vierten Planetenradsatz aufweisen, wobei eine Getriebeeingangswelle mit einem Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes und einem Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden ist. Eine erste Welle des Getriebes ist mit einem Radsatzelement des vierten Planetenradsatzes drehfest verbunden und eine zweite Welle des Getriebes ist mit einem weiteren Radsatzelement des dritten Planetenradsatzes und einem weiteren Radsatzelement des vierten Planetenradsatzes drehfest verbunden. Eine dritte Welle des Getriebes ist mit einem anderen Radsatzelement des dritten Planetenradsatzes drehfest verbunden. Eine vierte Welle des Getriebes ist mit einem Radsatzelement des dritten Planetenradsatzes und mit einem anderen Radsatzelement des vierten Planetenradsatzes drehfest verbunden. Im Ergebnis wird ein Getriebe bereitgestellt, das wenigstens vier, insbesondere genau vier, Planetenradsätze aufweist.
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Ein Planetenradsatz umfasst ein Sonnenrad, einen Steg und ein Hohlrad. An dem Steg sind Planetenräder drehbar gelagert, welche mit der Verzahnung des Sonnenrades und/oder mit der Verzahnung des Hohlrads kämmen.
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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 miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Bauteile drehfest miteinander verbinden.
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Das Schaltelement kann eine erste Schaltmuffe sein, die mittels eines ersten Betätigungsmittels wahlweise in eine erste Schaltstellung oder eine zweite Schaltstellung oder eine dritte Schaltstellung verschiebbar ist. In der ersten Schaltstellung ist die Getriebeeingangswelle mittels der ersten Schaltmuffe mit der ersten Welle drehfest verbindbar. In der zweiten Schaltstellung ist ein anderes Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes mittels der ersten Schaltmuffe mit der ersten Welle drehfest verbindbar. In der dritten Schaltstellung ist die erste Schaltmuffe weder mit der Getriebeeingangswelle noch mit dem anderen Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbindbar. Dies bedeutet, dass mittels der ersten Schaltmuffe kein Drehmoment auf die erste Welle übertragen wird. Im Ergebnis wird eine erste Schaltmuffe bereitgestellt, mittels der drei Schaltstellungen realisiert werden können.
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Das andere Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes kann ein Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes sein. Das Radsatzelement des zweiten Radsatzelements kann ein Steg und das weitere Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes kann ein Sonnenrad sein.
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Das Getriebe kann ein Rastierelement aufweisen, mittels dem eine selbsttätige Bewegung der ersten Schaltmuffe verhindert wird. Dabei kann das Rastierelement eine axiale Bewegung der ersten Schaltmuffe verhindern. Darüber hinaus kann mittels des Rastierelements verhindert werden, dass die in die erste oder zweite oder dritte Schaltstellung überführte Schaltmuffe sich selbsttätig in eine andere Schaltstellung bewegt. Das Rastierelement kann als ein Spannring ausgeführt sein.
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Die Richtungsangaben „axial“ und „radial“ beziehen sich auf eine Mittelachse des Getriebes, sofern nichts Gegenteiliges genannt ist.
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Das Getriebe kann einen ersten Freilauf aufweisen, mittels dem bei der ersten Schaltstellung der ersten Schaltmuffe und bei einer Drehrichtung der Getriebeeingangswelle die Getriebeeingangswelle mit der ersten Welle drehfest verbunden ist. Dies bedeutet, dass sich der erste Freilauf bei der Drehrichtung der Getriebeeingangswelle in einer Sperrstellung befindet. Darüber hinaus kann das Getriebe einen zweiten Freilauf aufweisen, mittels dem bei der zweiten Schaltstellung der ersten Schaltmuffe und bei einer Drehrichtung des anderen Radsatzelements des zweiten Planetenradsatzes das andere Radsatzelement mit der ersten Welle drehfest verbunden ist. Dies bedeutet, dass sich der zweite Freilauf bei derselben Drehrichtung des anderen Radsatzelements des zweiten Planetenradsatzes in der Sperrstellung befindet. Im Ergebnis kann mittels des ersten Freilaufs und des zweiten Freilaufs auf einfache Weise sichergestellt werden, dass eine Drehmomentübertragung mittels der ersten Schaltmuffe nur bei einer Drehrichtung der Getriebeeingangswelle bzw. des anderen Radsatzelements des zweiten Planetenradsatzes auf die erste Welle übertragen wird.
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Ein einfacher Aufbau des ersten Freilaufs kann dadurch realisiert werden, dass der erste Freilauf wenigstens eine erste Klinke aufweist, die mit der ersten Schaltmuffe fest verbunden ist. Als feste Verbindung wird eine Verbindung verstanden, bei der die Klinke derart mit der ersten Schaltmuffe verbunden ist, dass sich die erste Klinke gemeinsam mit der ersten Schaltmuffe in die jeweilige Schaltstellung der ersten Schaltmuffe bewegt. Die Verbindung ist außerdem derart ausgebildet, dass die erste Klinke in die Sperrstellung oder eine Freigabestellung, bei der kein Drehmoment mittels des Freilaufs übertragen wird, überführt werden kann. Der Freilauf kann mehrere erste Klinken aufweisen, insbesondere genau zwei erste Klinken, die entlang der Umfangsrichtung der ersten Schaltmuffe beabstandet zueinander angeordnet sind.
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Ein einfacher Aufbau des zweiten Freilaufs kann dadurch realisiert werden, dass der zweite Freilauf wenigstens eine andere erste Klinke aufweist, die mit der ersten Schaltmuffe fest verbunden ist. Die andere erste Klinke kann, insbesondere in axialer Richtung, zu der ersten Klinke beabstandet angeordnet sein. Der zweite Freilauf kann mehrere andere erste Klinken, insbesondere genau zwei, andere erste Klinken, aufweisen, die entlang der Umfangsrichtung der ersten Schaltmuffe beabstandet zueinander angeordnet sind.
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Das andere Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes kann eine Erhebung aufweisen. Die Erhebung ist derart ausgebildet und angeordnet, dass bei der ersten Schaltstellung der ersten Schaltmuffe die andere erste Klinke mittels der Erhebung in die Freigabestellung gedrückt wird. Die erste Klinke ist in Eingriff mit der ersten Welle. Darüber hinaus ist die Erhebung derart ausgebildet, dass bei der zweiten Schaltstellung der ersten Schaltmuffe die erste Klinke mittels der Erhebung in die Freigabestellung gedrückt wird. Die andere erste Klinke ist in Eingriff mit der ersten Welle. Zusätzlich ist die Erhebung derart ausgebildet und angeordnet, dass bei der dritten Schaltstellung der ersten Schaltmuffe die erste Klinke und die andere erste Klinke mittels der Erhebung jeweils in eine Freigabestellung gedrückt werden.
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Das erste Betätigungsmittel ist mit der ersten Schaltmuffe triebtechnisch verbunden. Insbesondere kann das erste Betätigungsmittel derart mit der ersten Schaltmuffe triebtechnisch verbunden sein, dass eine Linearbewegung des ersten Betätigungsmittels, insbesondere in axialer Richtung, auf die ersten Schaltmuffe übertragen wird. Die erste Schaltmuffe bewegt sich linear, wobei die Linearbewegung der ersten Schaltmuffe gleichgerichtet zur Linearbewegung des ersten Betätigungsmittels ist. Dabei kann die Verbindung des ersten Betätigungsmittels mit der ersten Schaltmuffe derart ausgebildet sein, dass die erste Schaltmuffe relativ zu dem Betätigungsmittel drehbar angeordnet ist. Dies ist insofern vorteilhaft, weil die erste Schaltmuffe eine andere Drehzahl aufweist als das erste Betätigungsmittel.
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Darüber hinaus kann sich das erste Betätigungsmittel wenigstens teilweise durch das Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes und/oder das Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes hindurch erstrecken. Insbesondere kann sich das erste Betätigungsmittel wenigstens teilweise durch den Steg des ersten Planetenradsatzes und/oder den Steg des zweiten Planetenradsatzes hindurch erstrecken. Dadurch wird eine Betätigung der ersten Schaltmuffe auf einfache Weise erreicht.
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Das erste Betätigungsmittel kann mit einem ersten Stift der Betätigungsvorrichtung triebtechnisch verbunden sein. Der erste Stift kann in einer ersten Ausnehmung der Hülse angeordnet sein, wobei die erste Ausnehmung der Hülse zum Führen des ersten Stifts dient. Der erste Stift kann derart in der ersten Ausnehmung angeordnet sein, dass sich die Hülse relativ zu dem ersten Stift drehen kann. Der erste Stift ist in einer Längsnut im Gehäuse, vorzugsweise über einen Gleitschuh, verdrehgesichert geführt. Dies bedeutet, dass sich der erste Stift bei einer Drehung der Hülse nicht mit der Hülse mit dreht. Die erste Ausnehmung ist jedoch derart ausgebildet, dass sich bei einer Drehung der Hülse der erste Stift, insbesondere ausschließlich, in axialer Richtung bewegt. Somit erfolgt bei der Drehbewegung der Hülse eine Linearbewegung des ersten Stifts und somit des ersten Betätigungsmittels. Im Ergebnis wird durch die erste Ausnehmung und den ersten Stift die Drehbewegung der Hülse auf einfache Weise in eine Linearbewegung des ersten Betätigungsmittels umgewandelt. Dabei ist der erste Stift derart mit dem ersten Betätigungsmittel triebtechnisch verbunden, das sich das erste Betätigungsmittel relativ zu dem Stift drehen kann.
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Bei einer besonderen Ausführung kann das Schaltelement eine zweite Schaltmuffe sein. Die zweite Schaltmuffe kann mittels des zweiten Betätigungsmittels wahlweise in eine erste Schaltstellung oder eine zweite Schaltstellung verschoben werden. Dabei ist in der ersten Schaltstellung und/oder in der zweiten Schaltstellung das andere Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes mittels der zweiten Schaltmuffe mit der zweiten Welle drehfest verbindbar. Die zweite Schaltmuffe bewegt sich linear beim Überführen in die jeweilige Schaltstellung. Dabei ist die Linearbewegung der zweiten Schaltmuffe gleichgerichtet zur Linearbewegung des zweiten Betätigungsmittels.
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Das Getriebe kann einen dritten Freilauf aufweisen, mittels dem bei der ersten Schaltstellung der zweiten Schaltmuffe und bei einer Drehrichtung des anderen Radsatzelementes des zweiten Planetenradsatzes das andere Radsatzelement mit der zweiten Welle drehfest verbunden ist. Darüber hinaus kann das Getriebe einen vierten Freilauf aufweisen, mittels dem bei der zweiten Schaltstellung der zweiten Schaltmuffe und bei einer anderen Drehrichtung der zweiten Welle das andere Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes mit der zweiten Welle drehfest verbunden ist. Die andere Drehrichtung ist entgegengesetzt gerichtet zu der Drehrichtung. Dies bedeutet, dass der dritte Freilauf und der vierte Freilauf bei entgegengesetzten Drehrichtungen der zweiten Welle sperren.
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Eine einfache Ausführung des dritten Freilaufs kann dadurch realisiert werden, dass der dritte Freilauf wenigstens eine, insbesondere wenigstens zwei, zweite Klinke aufweist, die mit der zweiten Welle fest verbunden ist. Insbesondere kann der dritte Freilauf mehrere zweite Klinken aufweisen, die entlang der Umfangsrichtung der zweiten Welle beabstandet zueinander angeordnet sind. Dabei ist die zweite Klinke mit der zweiten Welle fest verbunden, unabhängig davon ob die zweite Klinke in der Freigabestellung oder in der Sperrstellung angeordnet ist.
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Der vierte Freilauf kann wenigstens eine, insbesondere wenigstens zwei, andere zweite Klinke aufweisen, die mit der zweiten Welle fest verbunden ist. Insbesondere kann der vierte Freilauf mehrere andere zweite Klinken aufweisen, die entlang der Umfangsrichtung der zweiten Welle beabstandet zueinander angeordnet sind. Dabei ist die andere zweite Klinke mit der zweiten Welle fest verbunden, unabhängig davon ob die andere zweite Klinke in der Freigabestellung oder der Sperrstellung angeordnet ist. Die anderen zweiten Klinken sind in axialer Richtung beabstandet zu den zweiten Klinken angeordnet.
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Die feste Verbindung der zweiten und der anderen zweiten Klinken mit der zweiten Welle führt dazu, dass sich bei einer Verschiebung der zweiten Schaltmuffe mittels der Betätigungsvorrichtung in die erste Schaltstellung oder die zweite Schaltstellung die zweite Klinke und die andere zweite Klinke nicht gemeinsam mit der zweiten Schaltmuffe in axialer Richtung bewegen.
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Das zweite Betätigungsmittel ist mit der zweiten Schaltmuffe triebtechnisch verbunden. Dabei ist die zweite Schaltmuffe mit dem anderen Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden.
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Zudem kann das zweite Betätigungsmittel, insbesondere an einem von der zweiten Schaltmuffe entfernten Ende des zweiten Betätigungsmittels, mit einem zweiten Stift triebtechnisch verbunden sein. Der zweite Stift kann in einer zweiten Ausnehmung der Hülse angeordnet sein, wobei die zweite Ausnehmung der Hülse zum Führen des zweiten Stifts dient. Der zweite Stift kann derart in der zweiten Ausnehmung angeordnet sein, dass sich die Hülse relativ zu dem zweiten Stift drehen kann. Der zweite Stift ist wie der erste Stift, vorzugsweise in derselben Längsnut im Gehäuse, ebenfalls vorzugsweise über einen Gleitschuh, verdrehgesichert geführt. Dies bedeutet, dass sich der zweite Stift bei einer Drehung der Hülse nicht mit der Hülse mit dreht. Die zweite Ausnehmung und der zweite Stift sind derart ausgebildet, dass sich bei einer Drehung der Hülse der zweite Stift, insbesondere ausschließlich, in axialer Richtung bewegt. Somit erfolgt bei der Drehbewegung der Hülse eine Linearbewegung des zweiten Stifts und somit des zweiten Betätigungsmittels. Im Ergebnis wird durch die zweite Ausnehmung und den zweiten Stift die Drehbewegung der Hülse auf einfache Weise in eine Linearbewegung des zweiten Betätigungsmittels und damit der zweiten Schaltmuffe umgewandelt. Dabei ist der zweite Stift derart mit dem zweiten Betätigungsmittel triebtechnisch verbunden, dass sich das zweite Betätigungsmittel relativ zu dem Stift drehen kann.
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Bei einer besonderen Ausführung kann das Schaltelement eine dritte Schaltmuffe sein, die mittels eines dritten Betätigungsmittels wahlweise in eine erste Schaltstellung oder eine zweite Schaltstellung verschiebbar ist. Dabei ist in der ersten Schaltstellung und/oder in der zweiten Schaltstellung die Getriebeeingangswelle mittels der dritten Schaltmuffe mit der zweiten Welle drehfest verbindbar. Insbesondere kann die Getriebeeingangswelle mittelbar mittels des Radsatzelements des ersten und/oder zweiten Planetenradsatzes mit der dritten Schaltmuffe drehfest verbunden sein. Die dritte Schaltmuffe bewegt sich linear beim Überführen in die jeweilige Schaltstellung. Dabei ist die Linearbewegung der dritten Schaltmuffe gleichgerichtet zur Linearbewegung des dritten Betätigungsmittels.
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Das Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes kann ein Steg sein. Das andere Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes kann ein Hohlrad und das weitere Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes kann ein Sonnenrad sein.
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Das Getriebe kann einen fünften Freilauf aufweisen, mittels dem bei der ersten Schaltstellung der dritten Schaltmuffe und bei einer Drehrichtung des Radsatzelements des ersten und/oder zweiten Planetenradsatzes das Radsatzelement mit der zweiten Welle drehfest verbunden ist. Darüber hinaus kann das Getriebe einen sechsten Freilauf aufweisen, mittels dem bei der zweiten Schaltstellung der dritten Schaltmuffe und bei einer anderen Drehrichtung der zweiten Welle das Radsatzelement des zweiten Planetenradsatzes mit der zweiten Welle drehfest verbunden ist. Die andere Drehrichtung ist entgegengesetzt gerichtet zu der Drehrichtung. Dies bedeutet, dass der fünfte Freilauf und der sechste Freilauf bei entgegengesetzten Drehrichtungen der zweiten Welle sperren.
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Der fünfte Freilauf kann wenigstens eine, insbesondere mehrere, dritte Klinke aufweisen, die mit der zweiten Welle fest verbunden sind. Der sechste Freilauf kann wenigstens eine andere dritte Klinke, insbesondere mehrere andere dritte Klinken, aufweisen, die mit der zweiten Welle fest verbunden sind. Die dritte Klinke und die andere dritte Klinke sind analog zu der zweiten Klinke des dritten Freilaufs bzw. der anderen zweiten Klinke des vierten Freilaufs ausgebildet, so dass auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Darüber hinaus sind die dritte Klinke und die andere dritte Klinke in axialer Richtung beabstandet zu der zweiten Klinke und der anderen zweiten Klinke angeordnet.
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Das dritte Betätigungsmittel ist mit der dritten Schaltmuffe triebtechnisch verbunden. Dabei ist das dritte Betätigungsmittel mit dem Radsatzelement des ersten und/oder zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden. Das Radsatzelement des ersten und/oder zweiten Planetenradsatzes kann ein Steg des jeweiligen Planetenradsatzes sein.
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Das dritte Betätigungsmittel kann mit einem dritten Stift triebtechnisch verbunden sein. Der dritte Stift kann in einer dritten Ausnehmung der Hülse angeordnet sein, wobei die dritte Ausnehmung der Hülse zum Führen des dritten Stifts dient. Der dritte Stift kann derart in der dritten Ausnehmung angeordnet sein, dass sich die Hülse relativ zu dem dritten Stift drehen kann. Der dritte Stift ist wie der erste Stift, vorzugsweise in derselben Längsnut im Gehäuse, ebenfalls vorzugsweise über einen Gleitschuh, verdrehgesichert geführt. Dies bedeutet, dass sich der dritte Stift bei einer Drehung der Hülse nicht mit der Hülse mit dreht. Die dritte Ausnehmung und der dritte Stift sind derart ausgebildet, dass sich bei einer Drehung der Hülse der dritte Stift, insbesondere ausschließlich, in axialer Richtung bewegt. Somit erfolgt bei der Drehbewegung der Hülse eine Linearbewegung des dritten Stifts und somit des dritten Betätigungsmittels. Im Ergebnis wird durch die dritte Ausnehmung und den dritten Stift die Drehbewegung der Hülse auf einfache Weise in eine Linearbewegung des dritten Betätigungsmittels und damit der dritten Schaltmuffe umgewandelt. Dabei ist der dritte Stift derart mit dem dritten Betätigungsmittel triebtechnisch verbunden, dass sich das dritte Betätigungsmittel relativ zu dem dritten Stift drehen kann.
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Bei einer besonderen Ausführung kann das Schaltelement eine vierte Schaltmuffe sein, die mittels eines vierten Betätigungsmittels wahlweise in eine erste Schaltstellung oder eine zweite Schaltstellung verschiebbar ist. Dabei ist in der ersten Schaltstellung und/oder in der zweiten Schaltstellung das andere Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes mittels der vierten Schaltmuffe mit der zweiten Welle drehfest verbindbar. Die vierte Schaltmuffe bewegt sich linear beim Überführen in die jeweilige Schaltstellung. Dabei ist die Linearbewegung der vierten Schaltmuffe gleichgerichtet zur Linearbewegung des vierten Betätigungsmittels.
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Das Getriebe kann einen siebten Freilauf aufweisen, mittels dem bei der ersten Schaltstellung der vierten Schaltmuffe und bei einer Drehrichtung des anderen Radsatzelements des ersten Planetenradsatzes das andere Radsatzelement mit der zweiten Welle drehfest verbunden ist. Darüber hinaus kann das Getriebe einen achten Freilauf aufweisen, mittels dem bei der zweiten Schaltstellung der vierten Schaltmuffe und bei einer anderen Drehrichtung der zweiten Welle das andere Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes mit der zweiten Welle drehfest verbunden ist. Die andere Drehrichtung ist entgegengesetzt gerichtet zu der Drehrichtung. Dies bedeutet, dass der siebte Freilauf und der achte Freilauf bei entgegengesetzten Drehrichtungen der zweiten Welle sperren.
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Der siebte Freilauf kann wenigstens eine, insbesondere mehrere, vierte Klinke aufweisen, die mit der zweiten Welle fest verbunden ist. Der achte Freilauf kann wenigstens eine, insbesondere mehrere, andere vierte Klinken aufweisen, die mit der zweiten Welle fest verbunden ist. Die vierte Klinke und die andere vierte Klinke sind analog zur zweiten Klinke des dritten Freilaufs und zur anderen zweiten Klinke des vierten Freilaufs ausgebildet, so dass auf obige Ausführungen verwiesen wird. Darüber hinaus sind die vierte Klinke und die vierte andere Klinke in axialer Richtung beabstandet zu der dritten Klinke und der anderen dritten Klinke angeordnet.
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Das vierte Betätigungsmittel ist mit der vierten Schaltmuffe triebtechnisch verbunden. Dabei kann das vierte Betätigungsmittel mit der vierten Schaltmuffe drehfest verbunden sein. Zudem kann das vierte Betätigungsmittel mit dem anderen Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes drehfest verbunden sein.
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Das vierte Betätigungsmittel kann mit einem vierten Stift triebtechnisch verbunden sein. Der vierte Stift kann in einer vierten Ausnehmung der Hülse angeordnet sein, wobei die vierte Ausnehmung der Hülse zum Führen des vierten Stifts dient. Der vierte Stift kann derart in der vierten Ausnehmung angeordnet sein, dass sich die Hülse relativ zu dem vierten Stift drehen kann. Der vierte Stift ist wie der erste Stift, vorzugsweise in derselben Längsnut im Gehäuse, ebenfalls vorzugsweise über einen Gleitschuh, verdrehgesichert geführt. Dies bedeutet, dass sich der vierte Stift bei einer Drehung der Hülse nicht mit der Hülse mit dreht. Die vierte Ausnehmung und der vierte Stift sind derart ausgebildet, dass sich bei einer Drehung der Hülse der vierte Stift, insbesondere ausschließlich, in axialer Richtung bewegt. Somit erfolgt bei der Drehbewegung der Hülse eine Linearbewegung des vierten Stifts und somit des vierten Betätigungsmittels und damit der vierten Schaltmuffe. Im Ergebnis wird durch die vierte Ausnehmung und den vierten Stift die Drehbewegung der Hülse auf einfache Weise in eine Linearbewegung des vierten Betätigungsmittels umgewandelt. Dabei ist der vierte Stift derart mit dem vierten Betätigungsmittel triebtechnisch verbunden, dass sich das vierte Betätigungsmittel relativ zu dem vierten Stift drehen kann.
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Bei einer besonderen Ausführung kann das Schaltelement eine fünfte Schaltmuffe sein, die wahlweise in eine Neutralstellung oder in eine Schaltstellung verschiebbar ist, bei der das andere Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes mittels der fünften Schaltmuffe mit der dritten Welle drehfest verbindbar ist. In der Neutralstellung erfolgt mittels der fünften Schaltmuffe keine Drehmomentübertragung von dem Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes auf die dritte Welle. Die fünfte Schaltmuffe bewegt sich linear beim Überführen in die jeweilige Schaltstellung.
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Das Getriebe kann einen neunten Freilauf aufweisen, mittels dem bei der Schaltstellung der fünften Schaltmuffe und bei einer Drehrichtung des anderen Radsatzelements des ersten Planetenradsatzes das andere Radsatzelement mit der dritten Welle drehfest verbunden ist. Bei einer entgegengesetzten Richtung des anderen Radsatzelements läuft der neunte Freilauf frei. Der Freilauf kann wenigstens eine fünfte Klinke, insbesondere mehrere fünfte Klinken aufweisen, die mit der dritten Welle fest verbunden ist und/oder die entlang der Umfangsrichtung der dritten Welle betrachtet, zueinander beabstandet angeordnet sind.
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Die fünfte Schaltmuffe kann mit dem anderen Radsatzelement des ersten Planetenradsatzes drehfest verbunden sein. Insbesondere kann die fünfte Schaltmuffe, vorzugsweise unmittelbar, mit der vierten Schaltmuffe drehfest verbunden sein. Die fünfte Schaltmuffe kann außerdem mit einem fünften Stift triebtechnisch verbunden sein. Insbesondere kann die fünfte Schaltmuffe eine Aufnahme zum Aufnehmen des fünften Stifts aufweisen. Der fünfte Stift kann in einer fünften Ausnehmung der Hülse angeordnet sein, wobei die fünfte Ausnehmung der Hülse zum Führen des fünften Stifts dient. Der fünfte Stift kann derart in der fünften Ausnehmung angeordnet sein, dass sich die Hülse relativ zu dem fünften Stift drehen kann. Der fünfte Stift ist wie der erste Stift, vorzugsweise in derselben Längsnut im Gehäuse, ebenfalls vorzugsweise über einen Gleitschuh, verdrehgesichert geführt. Dies bedeutet, dass sich der fünfte Stift bei einer Drehung der Hülse nicht mit der Hülse mit dreht. Die fünfte Ausnehmung und der fünfte Stift sind derart ausgebildet, dass sich bei einer Drehung der Hülse der fünfte Stift, insbesondere ausschließlich, in axialer Richtung bewegt. Somit erfolgt bei der Drehbewegung der Hülse eine Linearbewegung des fünften Stifts und somit der fünften Schaltmuffe. Im Ergebnis wird durch die fünfte Ausnehmung und den fünften Stift die Drehbewegung der Hülse auf einfache Weise in eine Linearbewegung der fünften Schaltmuffe umgewandelt. Dabei ist der fünfte Stift derart mit der fünften Schaltmuffe triebtechnisch verbunden, dass sich die fünfte Schaltmuffe relativ zu dem fünften Stift drehen kann.
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Das Getriebe kann auch einen zehnten Freilauf aufweisen, mittels dem die dritte Welle, insbesondere bei einer Drehrichtung der dritten Welle, mit einem Gehäuse drehfest verbindbar ist. Bei einer entgegengesetzten Drehrichtung der dritten Welle läuft der zehnte Freilauf frei. Das Gehäuse kann ein Getriebegehäuse sein oder ein Tretlagergehäuse. Insbesondere dreht sich das Gehäuse beim Betrieb des Getriebes nicht. Das Getriebe kann in einem Hohlraum des Tretlagergehäuses angeordnet sein. Außerdem kann das Getriebe wenigstens 11, insbesondere genau 15, Gänge mit jeweils unterschiedlicher Übersetzung zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle aufweisen.
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Von besonderem Vorteil ist ein Tretlager mit einem Getriebe und einer Tretlagerkurbelwelle. Dabei kann die Getriebeeingangswelle mit der Tretlagerkurbelwelle drehfest verbunden sein. Darüber hinaus ist ein Fahrrad mit einem Getriebe oder einem Tretlager von Vorteil.
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In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente zumeist mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt:
- 1 ein Schaltschema eines erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes,
- 2 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes,
- 3 eine Schnittansicht entlang der Linie D-D aus 2,
- 4 eine Schnittansicht entlang der Linie E-E aus 2,
- 5a einen Getriebeausschnitt bei einer ersten Schaltstellung der ersten Schaltmuffe,
- 5b einen Getriebeausschnitt bei einer dritten Schaltstellung der ersten Schaltmuffe,
- 5c einen Getriebeausschnitt bei einer zweiten Schaltstellung der ersten Schaltmuffe,
- 6 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 2,
- 7 eine perspektivische Darstellung eines Getriebeschnitts,
- 8 eine perspektivische Darstellung eines Teils der Hülse mit mehreren Betätigungsmitteln,
- 9 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Getriebes bei einer Betätigung der zweiten Schaltmuffe,
- 10 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Getriebes bei einer Betätigung der dritten Schaltmuffe,
- 11 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Getriebes bei einer Betätigung der vierten Schaltmuffe
- 12 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B aus 11,
- 13 eine Schnittansicht entlang der Linie C-C aus 11,
- 14 eine Schnittansicht entlang der Linie M-M aus 11,
- 15 eine Seitenansicht der Hülse mit der Darstellung der zur Hülsenbetätigung notwendigen Bauteile.
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Das in 1 gezeigte Getriebe 1 weist einen ersten Planetenradsatz PS1, einen zweiten Planetenradsatz PS2, einen dritten Planetenradsatz PS3 und einen vierten Planetenradsatz PS4 auf. Dabei bilden der dritte Planetenradsatz PS3 und der vierte Planetenradsatz PS4 einen Hauptradsatz HR. Der Hauptradsatz HR weist eine erste Welle W1, eine zweite Welle W2, eine dritte Welle W3 und eine vierte Welle W4 auf.
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Darüber hinaus weist das Getriebe 1 fünf Schaltelemente in Form von nachfolgend noch näher beschriebenen und in 1 nicht dargestellten Schaltmuffen S1-S5 auf. Insbesondere weist das Getriebe 1 eine erste Schaltmuffe S1, die eine erste Schaltstellung D oder eine zweite Schaltstellung E oder eine nicht dargestellte dritte Schaltstellung einnehmen kann, eine zweite Schaltmuffe S2, die eine erste Schaltstellung Bz oder eine zweite Schaltstellung Bs einnehmen kann, eine dritte Schaltmuffe S3, die eine erste Schaltstellung Cz oder eine zweite Schaltstellung Cs einnehmen kann, eine vierte Schaltmuffe S4, die eine erste Schaltstellung Mz oder eine zweite Schaltstellung Ms einnehmen kann, und eine fünfte Schaltmuffe S5 auf, die eine Schaltstellung A oder eine nicht dargestellte Neutralstellung einnehmen kann.
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Außerdem weist das Getriebe 1 zehn Freiläufe auf, nämlich einen ersten Freilauf F1, einen zweiten Freilauf F2, einen dritten Freilauf F3, einen vierten Freilauf F4, einen fünften Freilauf F5, einen sechsten Freilauf F6, einen siebten Freilauf F7, einen achten Freilauf F8, einen neunten Freilauf 9 und einen zehnten Freilauf F10. Eine Getriebeeingangswelle 4 des Getriebes 1 ist mit einer Tretlagerkurbelwelle 25 drehfest verbunden. Die Tretlagerkurbelwelle 25 weist an ihren beiden Enden jeweils ein Pedal auf.
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Der erste Freilauf F1 weist wenigstens zwei erste Klinken 5 und der zweite Freilauf F2 weist wenigstens zwei andere erste Klinken 6 auf. Die ersten Klinken 5 und die anderen ersten Klinken 6 sind mit der ersten Schaltmuffe S1 fest verbunden. Der dritte Freilauf F3 weist wenigstens zwei zweite Klinken, der vierte Freilauf F4 weist wenigstens zwei andere zweite Klinken, der fünfte Freilauf F5 weist wenigstens zwei dritte Klinken, der sechste Freilauf F6 weist wenigstens zwei andere dritte Klinken, der siebte Freilauf F7 weist wenigstens zwei vierte Klinken 11 und der achte Freilauf weist wenigstens zwei andere vierte Klinken 12 auf. Die Klinken des dritten bis achten Freilaufs F3-F8 sind mit der zweiten Welle W2 jeweils fest verbunden und in 1 nicht dargestellt. Der neunte Freilauf F9 weist zwei fünfte Klinken auf, die fest mit der dritten Welle W3 verbunden sind und in 1 nicht dargestellt ist.
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In 1 ist nur der obere Teil des Getriebes 1 dargestellt. Die Planetenradsätze PS1, PS2, PS3, PS4 sind koaxial zu der Tretlagerkurbelwelle 25 angeordnet.
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Ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes PS1 ist mit einem Gehäuse G drehfest verbunden. Ein Steg des ersten Planetenradsatzes PS1 ist mit der Getriebeeingangswelle 4 drehfest verbunden. Ein Hohlrad des ersten Planetenradsatzes PS1 kann mittels der vierten Schaltmuffe S4 mit der zweiten Welle W2 drehfest verbunden werden. Bei der ersten Schaltstellung Mz der vierten Schaltmuffe S4 ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes PS1 mittels des siebten Freilaufs F7 mit der zweiten Welle W2 drehfest verbindbar. Bei der zweiten Schaltstellung Ms der vierten Schaltmuffe S4 ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes PS1 mittels des achten Freilaufs F8 mit der zweiten Welle W2 drehfest verbindbar. Der siebte Freilauf F7 und der achte Freilauf F8 sind derart ausgebildet, dass sie in unterschiedlichen Drehrichtungen der zweiten Welle W2 sperren. Darüber hinaus ist das Hohlrad des ersten Planetenradsatzes PS1 mittels der fünften Schaltmuffe S5 und des neunten Freilaufs F9 mit der dritten Welle W3 drehfest verbindbar.
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Die Getriebeeingangswelle 4 ist mittels des Stegs des ersten und des zweiten Planetenradsatzes PS1, PS2 und mittels der dritten Schaltmuffe S3 mit der zweiten Welle W2 drehfest verbindbar. Insbesondere ist die Getriebeeingangswelle 4 mittels des fünften Freilaufs F5 mit der zweiten Welle W2 drehfest verbindbar, wenn sich die dritte Schaltmuffe S3 in der ersten Schaltstellung Cz befindet. Die Getriebeeingangswelle 4 ist mittels des sechsten Freilaufs F6 mit der zweiten Welle W2 drehfest verbindbar, wenn sich die dritte Schaltmuffe S3 in der zweiten Schaltstellung Cs befindet. Der fünfte Freilauf F5 und der sechste Freilauf F6 sind derart ausgebildet, dass sie bei unterschiedlichen Drehrichtungen der der zweiten Welle W2 sperren.
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Das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes PS2 ist mit dem Gehäuse G drehfest verbunden. Das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes PS2 ist mittels der zweiten Schaltmuffe S2 mit der zweiten Welle W2 drehfest verbindbar. Insbesondere ist das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes PS2 mittels des dritten Freilaufs F3 mit der zweiten Welle W2 verbindbar, wenn sich die zweite Schaltmuffe S2 in der ersten Schaltstellung Bz befindet. Darüber hinaus ist das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes PS2 mittels des vierten Freilaufs F4 mit der zweiten Welle W2 verbindbar, wenn die zweite Schaltmuffe S2 in der zweiten Schaltstellung Bs angeordnet ist. Darüber hinaus ist das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes PS2 mittels der ersten Schaltmuffe S1 mit der ersten Welle W1 drehfest verbindbar. Insbesondere ist das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes PS2 mittels des zweiten Freilaufs F2 mit der ersten Welle W1 drehfest verbindbar, wenn die erste Schaltmuffe S1 in der zweiten Schaltstellung E angeordnet ist.
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Die Getriebeeingangswelle 4 ist mittels der ersten Schaltmuffe S1 mit der ersten Welle W1 drehfest verbindbar. Insbesondere ist die Getriebeeingangswelle 4 mittels des ersten Freilaufs F1 mit der ersten Welle W1 drehfest verbindbar, wenn die erste Schaltmuffe S1 in der ersten Schaltstellung D angeordnet ist.
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Der dritte Planetenradsatz PS3 und der vierte Planetenradsatz PS4 sind derart angeordnet und miteinander wirkverbunden, dass der Hauptradsatz HR als Simpson-Radsatz ausgeführt ist. Dabei ist ein Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes PS3 mit der zweiten Welle W2 drehfest verbunden. Ein Steg des dritten Planetenradsatzes PS3 ist mit der vierten Welle W4 drehfest verbunden. Ein Hohlrad des dritten Planetenradsatzes PS3 ist mit der dritten Welle W3 drehfest verbunden. Die dritte Welle W3 ist mittels eines zehnten Freilaufs F10 mit dem Gehäuse G drehfest verbindbar. Der Hauptradsatz HR ist jedoch nicht auf die Ausführung als Simpson-Radsatz begrenzt.
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Ein Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes PS4 ist mit der zweiten Welle W2 drehfest verbunden. Dabei ist das Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes PS4 mittels der zweiten Welle W2 mit dem Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes PS3 drehfest verbunden. Ein Steg des vierten Planetenradsatzes PS4 ist mit der ersten Welle W1 drehfest verbunden. Ein Hohlrad des vierten Planetenradsatzes PS4 ist mit der vierten Welle W4 drehfest verbunden. Dabei ist das Hohlrad des vierten Planetenradsatzes PS4 mittels der vierten Welle W4 mit dem Steg des dritten Planetenradsatzes PS3 drehfest verbunden. Die vierte Welle W4 kann eine Getriebeausgangswelle sein.
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2 zeigt eine Schnittansicht eines unteren Teils des erfindungsgemäßen Getriebes 1. Insbesondere zeigt 2 die konstruktive Umsetzung des in 1 dargestellten Getriebes 1. Das Getriebe 1 weist eine Hülse 3 auf, die die erste bis fünfte Schaltmuffe S1 bis S5 umschließt. Darüber hinaus weist das Getriebe 1 ein erstes Betätigungsmittel 8 auf, das mit der Hülse 3 und der ersten Schaltmuffe S1 triebtechnisch verbunden ist.
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Das erste Betätigungsmittel 8 ist derart ausgebildet, dass es eine Drehbewegung der Hülse 3 in eine Linearbewegung der ersten Schaltmuffe S1 umwandelt. Dabei ist das erste Betätigungsmittel 8 an einem Ende mit der ersten Schaltmuffe S1 triebtechnisch verbunden. Insbesondere erfolgt die Verbindung des ersten Betätigungsmittels 8 mit der ersten Schaltmuffe S1 derart, dass eine Relativdrehung der ersten Schaltmuffe S1 zu dem ersten Betätigungsmittel 8 möglich ist. Mittels des ersten Betätigungsmittels 8 wird die erste Schaltmuffe S1 in unterschiedliche Schaltstellungen verschoben.
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Die triebtechnische Verbindung des ersten Betätigungsmittels 8 mit der ersten Schaltmuffe S1 erfolgt dabei durch einen Kopf 26 des ersten Betätigungsmittels 8, der an dem der ersten Schaltmuffe S1 zugewandten Ende des ersten Betätigungsmittels 8 angeordnet ist. Bei einer Verschiebung der ersten Schaltmuffe S1 drückt der Kopf 26 gegen die erste Schaltmuffe S1. Darüber hinaus ist ein erster Ring 27 vorhanden, der mit dem Kopf 26 der ersten Schaltmuffe S1 in Kontakt gebracht werden kann. Außerdem ist eine erste Anlaufscheibe 28 vorhanden, die in axialer Richtung benachbart zu dem ersten Ring 27 und dem Kopf 26 des ersten Betätigungsmittels 8 angeordnet ist. Ein erster Sprengring 29 fixiert die erste Anlaufscheibe 28 und den ersten Ring 27 in axialer Richtung mit der ersten Schaltmuffe S1.
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Ein Teil des ersten Betätigungsmittels 8 erstreckt sich durch den Steg des ersten Planetenradsatzes PS1 und den Steg des zweiten Planetenradsatzes PS2 hindurch. Darüber hinaus ist das erste Betätigungsmittel 8 an einem von der ersten Schaltmuffe S1 entfernten Ende mit einem ersten Stift 9 triebtechnisch verbunden. Dabei weist das erste Betätigungsmittel 8 eine Aufnahme zum Aufnehmen des ersten Stifts 9 auf. Das erste Betätigungsmittel 8 ist dabei derart mit dem ersten Stift 9 verbunden, dass sich das erste Betätigungsmittel 8 relativ zu dem Stift 9 drehen kann. Der erste Stift 9 ist in einer ersten Ausnehmung 10 der Hülse 3 angeordnet.
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Das erste Betätigungsmittel 8 weist im Wesentlichen drei Abschnitte, nämlich einen Aufnahmeabschnitt 30 zum Aufnehmen des Stifts 9, einen mit dem Aufnahmeabschnitt 30 verbundenen Radialabschnitt 31 und einen Verschiebeabschnitt 32 auf, der sich durch den Steg des ersten Planetenradsatzes PS1 und des zweiten Planetenradsatzes PS2 erstreckt und mit der ersten Schaltmuffe S1, wie oben erläutert ist, triebtechnisch verbunden ist. Der Kopf 26 ist Bestandteil des Verschiebeabschnitts 32, wobei der Kopf 26 einen größeren Querschnitt aufweist als der restliche Teil des Verschiebeabschnitts 32.
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Der Radialabschnitt 31 ist mit dem Aufnahmeabschnitt 30 einstückig verbunden und erstreckt sich vom Aufnahmeabschnitt 30 in radialer Richtung zur Mittelachse M des Getriebes 1. Der Verschiebeabschnitt 32 und der Radialabschnitt 31 sind zweistückig ausgeführt, wobei der Verschiebeabschnitt 32 und der Radialabschnitt 31 derart miteinander verbunden sind, dass eine Relativbewegung der beiden Abschnitte in axialer Richtung zueinander nicht möglich ist. So kann ein zweiter Sprengring 33 vorhanden sein, der den Radialabschnitt 31 an dem Verschiebeabschnitt 32 in axialer Richtung festlegt. Der Verschiebeabschnitt 32 erstreckt sich durch den Steg des ersten und zweiten Planetenradsatzes PS1, PS2.
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Der Aufnahmeabschnitt 30 weist die Aufnahme zum Aufnehmen des ersten Stifts 9 auf. In der Aufnahme ist ein Aufnahmering 34 zum Aufnehmen des ersten Stifts 9 angeordnet. Darüber hinaus sind in der Aufnahme zwei Anlaufscheiben 35 angeordnet.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie D-D aus 2. Wie aus 3 ersichtlich ist, sind zwei erste Klinken 5 mit der ersten Schaltmuffe S1 fest verbunden. Die Verbindung der ersten Klinken 5 mit der ersten Schaltmuffe S1 erfolgt derart, dass sich die erste Klinke 5 relativ zu der ersten Schaltmuffe S1 drehen kann. Insbesondere können die ersten Klinke 5 in die in 3 dargestellte Sperrstellung gedreht werden. Die zwei ersten Klinken 5 bilden den ersten Freilauf F1.
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3 zeigt außerdem einen Zustand, bei dem sich die erste Schaltmuffe S1 in der ersten Schaltstellung D befindet. Bei diesem Zustand greift die erste Klinke 5 in eine Aussparung 37 der Getriebeeingangswelle 4 ein, so dass eine drehfeste Verbindung zwischen der Getriebeeingangswelle 4 und der ersten Schaltmuffe S1 bei einer Drehrichtung der Getriebeeingangswelle 4 realisiert ist. Darüber hinaus ist die erste Schaltmuffe S1 mittels einer Verzahnung 38 mit der ersten Welle W1 drehfest verbunden. Dies bedeutet, dass die Getriebeeingangswelle 4 mittels der ersten Schaltmuffe S1 mit der ersten Welle W1 drehfest verbunden ist.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie E-E aus 2. Wie aus 4 ersichtlich ist, sind zwei andere erste Klinken 6 mit der ersten Schaltmuffe S1 fest verbunden. Die Verbindung der anderen ersten Klinken 6 mit der ersten Schaltmuffe S1 erfolgt derart, dass sich die anderen ersten Klinken 6 relativ zu der ersten Schaltmuffe S1 drehen können. Insbesondere können die anderen ersten Klinken 6 in die in 4 dargestellte Freilaufstellung gedreht werden. Bei der Freilaufstellung besteht keine drehfeste Verbindung zwischen der ersten Schaltmuffe S1 und dem Hohlrad 41 des zweiten Planetenradsatzes PS2.
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Die anderen ersten Klinken 6 bilden den zweiten Freilauf F2 und sind entlang der Umfangsrichtung der ersten Schaltmuffe S1 beabstandet zueinander angeordnet. Darüber hinaus sind die anderen ersten Klinken 6, wie aus 2 ersichtlich ist, in axialer Richtung beabstandet zu den ersten Klinken 5 angeordnet. Außerdem sind die anderen ersten Klinken 6 entlang der Umfangsrichtung der ersten Schaltmuffe S1 versetzt zu den ersten Klinken 5 angeordnet.
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Die 5a bis c zeigen einen Getriebeausschnitt mit unterschiedliche Schaltstellungen der ersten Schaltmuffe S1. Dabei zeigen die 5a bis 5c bezogen auf eine Mittelachse M des Getriebes 1 sowohl einen oberen Abschnitt als auch einen unteren Abschnitt des Getriebes 1. Dabei zeigt 5a die erste Schaltmuffe S1, die sich in der ersten Schaltstellung D befindet. Bei der ersten Schaltstellung D ist die erste Schaltmuffe S1 mittels des ersten Freilaufs F1 mit der Getriebeeingangswelle 4 drehfest verbunden.
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Das Getriebe 1 weist ein Rastierelement 39 auf, mittels dem verhindert wird, dass sich die erste Schaltmuffe S1 selbsttätig in eine andere Schaltstellung bewegt. Somit dient das Rastierelement 39 zum Festlegen der ersten Schaltmuffe S1 in axialer Richtung. Die erste Welle W1 weist mehrere, insbesondere genau drei, Ausnehmungen 40 auf, in denen das Rastierelement 39 zum Festlegen der ersten Schaltmuffe S1 eingebracht werden kann. Das Rastierelement 39 kann als Sprengring ausgeführt sein. Die Ausnehmungen 40 sind in der Verzahnung der ersten Welle W1 angeordnet.
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Darüber hinaus weist das Hohlrad 41 des zweiten Planetenradsatzes RS2 eine Erhebung 7 auf. Die Erhebung 7 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass in der ersten Schaltstellung D der ersten Schaltmuffe S1 die anderen ersten Klinken 6 mittels der Erhebung 7 in die in 4 dargestellte Freigabestellung gedrückt werden.
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Ausgehend von der in 5a dargestellten ersten Schaltstellung D wird mittels des ersten Betätigungselements 8 die erste Schaltmuffe S1 in axialer Richtung in die in 5b dargestellte dritte Schaltstellung verschoben. Bei der dritten Schaltstellung werden sowohl die ersten Klinken 5 als auch die anderen ersten Klinken 6 mittels der Erhebung 7 in die Freigabestellung gedrückt, so dass mittels der ersten Schaltmuffe S1 kein Drehmoment auf die erste Welle W1 übertragen werden kann. Die Erhebung 7 ist in axialer Richtung so breit ausgebildet, dass sowohl die ersten Klinken 5 als auch die anderen ersten Klinken 6 mittels der Erhebung 7 in die Freigabestellung gedrückt werden.
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Bei einer weiteren Verschiebung der ersten Schaltmuffe S1 in axialer Richtung in die in 5c gezeigte zweite Schaltstellung E wird die erste Schaltmuffe S1 in axialer Richtung soweit verschoben, dass die anderen ersten Klinken 6 nicht mehr mittels der Erhebung 7 in die Freigabestellung gedrückt werden. Die anderen ersten Klinken 6 greifen zum Realisieren der drehfesten Verbindung in Ausnehmungen des Hohlrads 41 des zweiten Planetenradsatzes PS2 ein, während hingegen die ersten Klinken 5 immer noch durch die Erhebung 7 in der Freigabestellung gehalten werden.
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6 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 2. Wie aus 6 entnehmbar ist, ist die Hülse 3 vollständig geschlossen. Darüber hinaus ist aus 6 zu entnehmen, dass mehrere erste Stifte 9 vorhanden sind, die entlang der Umfangsrichtung der Hülse 3 beabstandet zueinander angeordnet sind. Dieses mehreren ersten Stifte 9 sind jeweils in einer Längsnut 49 im Gehäuse G über einen Gleitschuh 50 verdrehgesichert geführt. Die Hülse 3 ist vom Gehäuse G umschlossen. Dabei besteht in radialer Richtung ein kleiner Zwischenspalt zwischen der Hülse 3 und dem Gehäuse G.
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7 zeigt eine perspektivische Schnittansicht des Getriebes 1. Insbesondere ist aus 7 zu entnehmen, dass die Hülse 3 innerhalb des Gehäuses G angeordnet ist und mehrere zueinander in axialer Richtung beabstandete Ausnehmungen aufweist, in die die jeweiligen Stifte eingebracht sind. Die Hülse 3 dient dabei zum Führen der in den Ausnehmungen angeordneten Stifte und ist drehbar ausgebildet. Die Ausnehmungen sind derart ausgebildet, dass sich deren Verlauf in axialer Richtung entlang der Umfangsrichtung der Hülse 3 ändert. Dabei ist der Verlauf der Ausnehmungen so gewählt, dass abhängig vom Drehwinkel der Hülse 3 wenigstens ein Stift in axialer Richtung bewegt werden kann und somit wenigstens eine Schaltmuffe linear bewegt wird. Die Stifte drehen sich nicht mit der Hülse 3 mit, sondern sind lediglich in axialer Richtung bewegbar ausgebildet. Dies bedeutet, dass bei einer Drehung der Hülse 3 aufgrund des Ausnehmungsverlaufs beispielsweise der erste Stift 9 in axialer Richtung verschoben wird. Infolge der axialen Verschiebung des ersten Stifts 9 wird das erste Betätigungsmittel 8 ebenfalls in axialer Richtung verschoben. Dabei wird mittels des Kopfs 26 des ersten Betätigungsmittels 8 eine Kraft auf die erste Schaltmuffe S1 ausgeübt, die eine Verschiebung der ersten Schaltmuffe S1 in axialer Richtung bewirkt. Eine Betätigung der nachfolgend näher beschriebenen weiteren Schaltmuffen erfolgt in analoger Weise.
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8 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Teils der Hülse 3 und mehrerer Betätigungsmittel. Wie aus 8 ersichtlich ist, sind die einzelnen Betätigungsmittel in axialer Richtung beabstandet zueinander angeordnet. Darüber hinaus ist ersichtlich, dass die einzelnen Betätigungsmittel jeweils mehrere Radialabschnitte aufweisen, die in Umfangsrichtung der Hülse 3 zueinander beabstandet angeordnet sind. Jedes der Betätigungsmittel ist derart ausgebildet, eine Drehbewegung der Hülse in eine Linearbewegung der jeweils zugeordneten Schaltmuffen umzuwandeln.
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9 zeigt eine Schnittansicht des Getriebes 1 bei einer Betätigung der zweiten Schaltmuffe S2. Die zweite Schaltmuffe S2 ist in 9 in der ersten Schaltstellung Bz angeordnet und kann ausgehend von der ersten Schaltstellung Bz in eine in 9 gestrichelt dargestellte zweite Schaltstellung Bs linear bewegt werden. Dabei ist die zweite Schaltmuffe S2 mit einem zweiten Betätigungsmittel 13 direkt triebtechnisch verbunden. Das zweite Betätigungsmittel 13 ist an dem von der zweiten Schaltmuffe S2 entfernten Ende mit einem zweiten Stift 14 triebtechnisch verbunden. Das zweite Betätigungsmittel 13 weist analog zum ersten Betätigungsmittel 8 einen Aufnahmeabschnitt, einen Radialabschnitt und einen Verschiebeabschnitt auf. Die Aufnahme des zweiten Stifts 14 in einer Aufnahme des Aufnahmeabschnitts erfolgt analog zur Aufnahme des ersten Stifts 9 in der Aufnahme des Aufnahmeabschnitts des ersten Betätigungsmittels 8.
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Der zweite Stift 14 ist in einer in der Hülse 3 vorhandenen zweiten Ausnehmung 15 angeordnet. Die zweite Schaltmuffe S2 ist mit dem Hohlrad 41 des zweiten Planetenradsatzes PS2 drehfest verbunden. Bei einer Drehung der Hülse 3 kann sich der zweite Stift 14 aufgrund des Verlaufs der zweiten Ausnehmung 15 in axialer Richtung verschieben. Bei diesem Fall erfolgt eine Verschiebung des zweiten Betätigungsmittels 13 in axialer Richtung, was dazu führt, dass die zweite Schaltmuffe S2 in die gestrichelt dargestellte zweite Schaltstellung Bs überführt wird. Im Ergebnis wird mittels des zweiten Betätigungsmittels 13 eine Drehbewegung der Hülse 3 in eine Linearbewegung der zweiten Schaltmuffe S2 umgewandelt.
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10 zeigt eine Schnittansicht des Getriebes 1 bei einer Betätigung der dritten Schaltmuffe S3. Die dritte Schaltmuffe S3 ist in 10 in der ersten Schaltstellung Cz angeordnet und kann in die zweite Schaltstellung Cs, die in 10 gestrichelt dargestellt ist, linear bewegt werden. Dabei ist die dritte Schaltmuffe S3 mit dem dritten Betätigungsmittel 16 drehfest verbunden. Das dritte Betätigungsmittel 16 ist mittels des Stegs des ersten und zweiten Planetenradsatzes PS1, PS2 mit der Getriebeeingangswelle 4 drehfest verbunden. Darüber hinaus ist das dritte Betätigungsmittel 16 an dem von der dritten Schaltmuffe S3 entfernten Ende mit einem dritten Stift 17, der in einer dritten Ausnehmung 18 der Hülse 3 angeordnet ist, triebtechnisch verbunden. Das dritte Betätigungsmittel 16 weist analog zum ersten Betätigungsmittel 8 einen Aufnahmeabschnitt, einen Radialabschnitt und einen Verschiebeabschnitt auf. Die Aufnahme des dritten Stifts 17 in einer Aufnahme des Aufnahmeabschnitts erfolgt analog zur Aufnahme des ersten Stifts 9 in der Aufnahme des Aufnahmeabschnitts des ersten Betätigungsmittels 8.
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11 zeigt eine Schnittansicht des Getriebes 1 bei einer Betätigung der vierten Schaltmuffe S4. Die vierte Schaltmuffe S4 ist in 11 in der ersten Schaltstellung Mz angeordnet und kann in die zweite Schaltstellung Ms, die in 11 gestrichelt dargestellt ist, linear bewegt werden. Außerdem ist die vierte Schaltmuffe S4 mit dem vierten Betätigungsmittel 19 drehfest verbunden. Dabei ist das vierte Betätigungsmittel 19 mit einem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes PS1 drehfest verbunden. Zudem ist das vierte Betätigungsmittel 19 mit einem vierten Stift 20, der in einer vierten Ausnehmung 21 der Hülse 3 angeordnet ist, triebtechnisch verbunden. Das vierte Betätigungsmittel 19 ist mittels eines Passstiftes 46 mit der vierten Schaltmuffe S4 drehfest verbunden. Das vierte Betätigungsmittel 19 weist eine Aufnahme zum Aufnehmen des vierten Stifts 20 auf. Dabei erfolgt die Aufnahme des vierten Stifts 20 analog zur Aufnahme des ersten Stifts 9 in der Aufnahme des Aufnahmeabschnitts des ersten Betätigungsmittels 8.
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Die fünfte Schaltmuffe S5 befindet sich in einer Neutralstellung, bei der kein Drehmoment auf die dritte Welle W3 übertragen wird. Die fünfte Schaltmuffe S5 weist eine Aufnahme zur Aufnahme eines fünften Stifts 23, der in einer fünften Ausnehmung der Hülse 3 angeordnet ist. Darüber hinaus ist die fünfte Schaltmuffe S5 mit der vierten Schaltmuffe S4 drehfest verbunden. Bei einer Drehung der Hülse 3 wird die fünfte Schaltmuffe S5 ausgehend von der Neutralstellung in die gestrichelt dargestellte Schaltstellung A in axialer Richtung verschoben.
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12 zeigt einen Schnitt entlang der Linie B-B aus 11. Wie aus 12 ersichtlich ist, sind vierte Klinken 11 mit der zweiten Welle W2 fest verbunden. Die vierten Klinken 11 befinden sich in einer Sperrstellung und dringen jeweils in eine Ausnehmung 42 der vierten Schaltmuffe S4 ein. Im Ergebnis ist die zweite Welle W2 mittels der vierten Klinken 11 mit der vierten Schaltmuffe S4 drehfest verbunden. Die vierten Klinken 11 bilden den siebten Freilauf F7.
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13 zeigt einen Schnitt entlang der Linie C-C aus 11. Aus 13 ist ersichtlich, dass die zweite Welle W2 außerdem andere vierte Klinken 12 aufweist. Die anderen vierten Klinken 12 sind nicht in Eingriff mit der vierten Schaltmuffe S4, da diese in der ersten Schaltstellung Cz angeordnet ist. Erst bei einem Überführen der vieren Schaltmuffe S4 mittels des vierten Betätigungsmittels 19 in die zweite Schaltstellung Cs gelangen die anderen vierten Klinken 12 in Eingriff mit der vierten Schaltmuffe S4.
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14 zeigt einen Schnitt entlang der Linie M-M aus 11. Aus dieser ist ein Sprengring 43 zu entnehmen, der mit den vierten Klinken 11 und den anderen vierten Klinken 12 verbunden ist. Der Sprengring 43 dient dazu, eine Vorspannung auf die vierten Klinken 11 und die anderen vierten Klinken 12 auszuüben.
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15 zeigt eine Seitenansicht auf die Hülse 3. Aus 15 ist ersichtlich, dass die Hülse 3 mit einem Bowdenzug 44 triebtechnisch verbunden ist. Darüber hinaus ist eine vorzugsweise als Zugfeder 45 ausgeführte Feder mit der Hülse 3 verbunden, die die Hülse 3 nach einer Betätigung in eine Ausgangsstellung überführt. Die Hülse 3 weist mehrere Ausbrüche 47 auf, mittels denen die Zugfeder 45 an der Hülse 3 geführt wird. Die Zugfeder 45 ist an einem Ende 48 mit dem Gehäuse G und an einem anderen Ende 51 mit der Hülse 3 verbunden. Alternativ zu der Zugfeder 45 könnte die Feder auch als Spiralfeder ausgebildet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 3
- Hülse
- 4
- Getriebeeingangswelle
- 5
- erste Klinke
- 6
- andere erste Klinke
- 7
- Erhebung
- 8
- erstes Betätigungsmittel
- 9
- erster Stift
- 10
- erste Ausnehmung
- 11
- vierte Klinke
- 12
- andere vierte Klinke
- 13
- zweites Betätigungsmittel
- 14
- zweiter Stift
- 15
- zweite Ausnehmung
- 16
- drittes Betätigungsmittel
- 17
- dritter Stift
- 18
- dritte Ausnehmung
- 19
- viertes Betätigungsmittel
- 20
- vierter Stift
- 21
- vierte Ausnehmung
- 23
- fünfter Stift
- 24
- fünfte Ausnehmung
- 25
- Tretlagerkurbelwelle
- 26
- Kopf
- 27
- erster Ring
- 28
- erste Anlaufscheibe
- 29
- erster Sprengring
- 30
- Aufnahmeabschnitt
- 31
- Radialabschnitt
- 32
- Verschiebeabschnitt
- 33
- zweiter Sprengring
- 34
- Aufnahmering
- 35
- Anlaufscheibe
- 37
- Aussparung in der Getriebeeingangswelle
- 38
- Verzahnung der ersten Schaltmuffe
- 39
- Rastierelement
- 40
- Ausnehmung
- 41
- Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes
- 42
- Ausnehmung in der vierten Schaltmuffe
- 43
- Sprengring
- 44
- Bowdenzug
- 45
- Zugfeder
- 46
- Passstift
- 47
- Ausbruch
- 48
- Ende der Drehfeder
- 49
- Längsnut im Gehäuse
- 50
- Gleitschuh
- 51
- anderes Ende der Zugfeder
- A
- Schaltstellung der fünften Schaltmuffe
- D
- erste Schaltstellung der ersten Schaltmuffe
- E
- zweite Schaltstellung der ersten Schaltmuffe
- G
- Gehäuse
- M
- Mittelachse des Getriebes
- Bz
- erste Schaltstellung der zweiten Schaltmuffe
- Bs
- zweite Schaltstellung der zweiten Schaltmuffe
- Cz
- erste Schaltstellung der dritten Schaltmuffe
- Cs
- zweite Schaltstellung der dritten Schaltmuffe
- HR
- Hauptradsatz
- Mz
- erste Schaltstellung der vierten Schaltmuffe
- Ms
- zweite Schaltstellung der vierten Schaltmuffe
- F1
- erster Freilauf
- F2
- zweiter Freilauf
- F3
- dritter Freilauf
- F4
- vierter Freilauf
- F5
- fünfter Freilauf
- F6
- sechster Freilauf
- F7
- siebter Freilauf
- F8
- achter Freilauf
- F9
- neunter Freilauf
- F10
- zehnter Freilauf
- S1
- erste Schaltmuffe
- S2
- zweite Schaltmuffe
- S3
- dritte Schaltmuffe
- S4
- vierte Schaltmuffe
- S5
- fünfte Schaltmuffe
- W1
- erste Welle
- W2
- zweite Welle
- W3
- dritte Welle
- W4
- vierte Welle
- PS1
- erster Planetenradsatz
- PS2
- zweiter Planetenradsatz
- PS3
- dritter Planetenradsatz
- PS4
- vierter Planetenradsatz