DE102017219606A1

DE102017219606A1 - Gear for a bike

Info

Publication number: DE102017219606A1
Application number: DE102017219606.8A
Authority: DE
Inventors: Johannes Kaltenbach; Uwe Griesmeier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-11-06
Filing date: 2017-11-06
Publication date: 2019-05-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Fahrrad, mit einer Eingangswelle, die mit einer Tretlagerkurbelwelle drehfest verbindbar ist, einer elektrischen Maschine und einer Ausgangswelle. Das Getriebe ist gekennzeichnet durch einen Planetenradsatz, wobei ein erstes Radsatzelement des Planetenradsatzes mit der elektrischen Maschine wirkverbunden ist, ein zweites Radsatzelement des Planetenradsatzes mit der Ausgangswelle drehfest verbunden ist und ein drittes Radsatzelement des Planetenradsatzes mit der Eingangswelle drehfest verbunden ist, und einen anderen Planetenradsatz und ein Schaltelement, wobei ein erstes anderes Radsatzelement des anderen Planetenradsatzes mit der Ausgangswelle drehfest verbunden ist, ein zweites anderes Radsatzelement des anderen Planetenradsatzes mit der Eingangswelle drehfest verbunden ist und ein drittes anderes Radsatzelement des anderen Planetenradsatzes mittels des Schaltelements mit einem Gehäuse drehfest verbindbar ist.

The invention relates to a transmission for a bicycle, with an input shaft which is rotatably connected to a bottom bracket crankshaft, an electric machine and an output shaft. The transmission is characterized by a planetary, wherein a first Radsatzelement of the planetary gear is operatively connected to the electric machine, a second Radsatzelement of the planetary gear is rotatably connected to the output shaft and a third Radsatzelement of the planetary gear is rotatably connected to the input shaft, and another planetary gear and a switching element, wherein a first other Radsatzelement of the other planetary gear is rotatably connected to the output shaft, a second other Radsatzelement of the other Planetenradsatzes rotatably connected to the input shaft and a third other Radsatzelement of the other Planetenradsatzes by means of the switching element with a housing rotatably connected.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Fahrrad, mit einer Eingangswelle, die mit einer Tretlagerkurbelwelle drehfest verbindbar ist, einer elektrischen Maschine und einer Ausgangswelle.The invention relates to a transmission for a bicycle, with an input shaft which is rotatably connected to a bottom bracket crankshaft, an electric machine and an output shaft.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Tretlager mit einem solchen Getriebe. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrrad mit dem Tretlager oder dem Getriebe.Moreover, the invention relates to a bottom bracket with such a transmission. Moreover, the invention relates to a bicycle with the bottom bracket or the transmission.

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Getrieben bekannt, die eine elektrische Maschine aufweisen und die in einem Fahrrad eingesetzt werden. Dabei werden Fahrräder, bei dem der Fahrer beim Pedalieren von einem Elektroantrieb unterstützt wird, üblicherweise als Pedelecs bezeichnet. So ist beispielsweise aus der DE 10 2015 100 676 B3 ein Pedelec bekannt, das ein Wellgetriebe und eine mit dem Wellgetriebe wirkverbundene elektrische Maschine aufweist, wobei das Wellgetriebe als Überlagerungsgetriebe dient. Die elektrische Maschine muss im Fahrbetrieb ein Tretmoment des Fahrradfahrers abstützen, damit der Fahrradfahrer einen Wiederstand am Pedal spürt.From the prior art, a variety of transmissions are known which have an electric machine and which are used in a bicycle. Here are bicycles in which the driver is supported when pedaling by an electric drive, commonly referred to as pedelecs. For example, from the DE 10 2015 100 676 B3 a pedelec is known which has a wave gear and an active connected to the wave gear electric machine, the wave gear serves as a superposition gear. The electric machine must support a pedaling moment of the cyclist while driving, so that the cyclist feels a resistance on the pedal.

Das zuvor beschriebene Getriebe weist den Nachteil auf, dass die elektrische Maschine den Fahrradfahrer nur bis zu einer Fahrgeschwindigkeit von 25 km/h unterstützt. Bei Erreichen von 25 km/h nimmt die elektrische Maschine die Unterstützung zurück, so dass der Fahrer ohne Widerstand ins Leere tritt, was nachteilig hinsichtlich des Fahrgefühls ist. Außerdem besteht ein weiterer Nachteil darin, dass bei höheren Geschwindigkeiten als 25 km/h nicht mit Muskelkraft gefahren werden kann.The transmission described above has the disadvantage that the electric machine supports the cyclist only up to a driving speed of 25 km / h. When reaching 25 km / h, the electric machine decreases the support, so that the driver steps into the void without resistance, which is detrimental to the driving feeling. In addition, another disadvantage is that at higher speeds than 25 km / h can not be driven with muscle power.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Getriebe bereitzustellen, bei dem ein muskelkraftbetriebener Fahrbetrieb auch bei Fahrgeschwindigkeiten oberhalb einer Abregelgeschwindigkeit möglich ist und bei dem oberhalb der Abregelgeschwindigkeit keine Verschlechterung des Fahrgefühls auftritt.The object of the invention is to provide a transmission in which a muscle-powered driving operation is possible even at speeds above a Abregelgeschwindigkeit and in which above the Abregelgeschwindigkeit no deterioration of the driving feel occurs.

Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe der eingangs genannten Art gelöst, das gekennzeichnet ist durch einen Planetenradsatz, wobei ein erstes Radsatzelement des Planetenradsatzes mit der elektrischen Maschine wirkverbunden ist, ein zweites Radsatzelement des Planetenradsatzes mit der Ausgangswelle drehfest verbunden ist und ein drittes Radsatzelement des Planetenradsatzes mit der Eingangswelle drehfest verbunden ist, und einen anderen Planetenradsatz und ein Schaltelement, wobei ein erstes anderes Radsatzelement des anderen Planetenradsatzes mit der Ausgangswelle drehfest verbunden ist, ein zweites anderes Radsatzelement des anderen Planetenradsatzes mit der Eingangswelle drehfest verbunden ist und ein drittes anderes Radsatzelement des anderen Planetenradsatzes mittels des Schaltelements mit einem Gehäuse drehfest verbindbar ist.This object is achieved by a transmission of the type mentioned above, which is characterized by a planetary gear, wherein a first gearset of the planetary gearset is operatively connected to the electric machine, a second set of wheels of the planetary gear is rotatably connected to the output shaft and a third set of wheels of the planetary with the input shaft is rotatably connected, and another planetary gear and a switching element, wherein a first other Radsatzelement of the other planetary gear is rotatably connected to the output shaft, a second other Radsatzelement of the other Planetenradsatzes rotatably connected to the input shaft and a third other Radsatzelement the other planetary gear set by means of the switching element with a housing rotatably connected.

Das erfindungsgemäße Getriebe weist den Vorteil auf, dass durch das Vorsehen des anderen Planetenradsatzes und des Schaltelements ein schaltbarer mechanischer Gang realisiert werden kann. Durch den Gang ist es möglich, ein Fahrverhalten wie bei einem konventionellen Pedelec mit paralleler Anordnung der elektrischen Maschine zu realisieren. Insbesondere kann ein Getriebe realisiert werden, bei dem bei einer Fahrgeschwindigkeit oberhalb einer Abregelgeschwindigkeit, ein rein muskelkraftbetriebener Fahrbetrieb möglich ist. Bei einer Fahrgeschwindigkeit unterhalb einer Abregelgeschwindigkeit kann die elektrische Maschine, insbesondere wenn das Schaltelement geschlossen und somit der Gang eingelegt ist, mit variablem Drehmoment den Fahrbetrieb unterstützen. Somit wird ein Getriebe realisiert, das den Fahrradfahrer bis Erreichen der Abregelgeschwindigkeit unterstützt und bei dem keine Verschlechterung des Fahrgefühls oberhalb der Abregelgeschwindigkeit auftritt.The transmission according to the invention has the advantage that a switchable mechanical gear can be realized by providing the other planetary gear and the switching element. Through the gear it is possible to realize a driving behavior as in a conventional pedelec with parallel arrangement of the electric machine. In particular, a transmission can be realized in which at a driving speed above a Abregelgeschwindigkeit, a purely muscle-powered driving operation is possible. At a driving speed below a Abregelgeschwindigkeit the electric machine, in particular when the switching element is closed and thus the gear is engaged, with variable torque support the driving. Thus, a transmission is realized which assists the cyclist until reaching the Abregelgeschwindigkeit and in which no deterioration of the driving feeling above the Abregelgeschwindigkeit occurs.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Planetenradsatz als Überlagerungsgetriebe ausgeführt ist. Dies bietet den Vorteil, dass eine Unterstützung des Fahrradfahrers durch die elektrische Maschine auf ganz besonders einfache Art realisiert werden kann.Another advantage of the invention is that the planetary gear set is designed as a superposition gear. This offers the advantage that a support of the cyclist by the electric machine can be realized in a very simple way.

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.The electric machine consists at least of a non-rotatable stator and a rotatably mounted rotor and is set up in a motor operation to convert electrical energy into mechanical energy in the form of speed and torque, and in a regenerative operation mechanical energy into electrical energy in the form of To transform electricity and voltage.

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.Under a shaft is not exclusive to understand, for example, a cylindrical, rotatably mounted machine element for transmitting torque, but these are also general connecting elements to understand that connect individual components or elements together, in particular connecting elements that connect a plurality of elements rotationally fixed to each other.

Als drehfeste Verbindung wird eine Verbindung zwischen zwei Bauteilen verstanden, die derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die beiden, miteinander verbundenen Bauteile stets die gleiche Drehzahl aufweisen. Dies ist nicht der Fall, wenn beispielsweise zwischen den beiden miteinander verbundenen Bauteilen ein Schaltelement angeordnet ist, dass sich im geöffneten Zustand befindet. Die drehfeste Verbindung kann beispielsweise durch eine Steckverzahnung realisiert werden. Als Wirkverbindung wird eine Verbindung zwischen zwei Elementen bezeichnet, die stets besteht. Derart ständig verbundene Elemente drehen stets mit der gleichen Abhängigkeit zwischen deren Drehzahlen. In einer Wirkverbindung zwischen zwei Elementen kann sich kein Schaltelement befinden. Eine Wirkverbindung ist daher von einer schaltbaren Verbindung zu unterscheiden.As a rotationally fixed connection, a connection between two components is understood, which is designed and arranged such that the two interconnected components always have the same speed. This is not the case if, for example, between the two interconnected components, a switching element is arranged that is in the open state. The rotationally fixed connection can, for example, by a spline can be realized. An active connection is a connection between two elements, which always exists. Such constantly connected elements always rotate with the same dependence between their speeds. In an operative connection between two elements, no switching element can be located. An active compound is therefore to be distinguished from a switchable compound.

Bei dem Gehäuse kann es sich um ein Getriebegehäuse handeln, das im Betrieb des Getriebes ortsfest ist. Alternativ kann das Gehäuse ein Teil des Tretlagergehäuses sein.The housing may be a transmission housing that is stationary during operation of the transmission. Alternatively, the housing may be part of the bottom bracket shell.

Bei einer besonderen Ausführung kann bei einer offenen Stellung des Schaltelements der andere Planetenradsatz leistungsfrei und bei einer geschlossenen Stellung des Schaltelements mittels des anderen Planetenradsatzes eine Leistungsübertragung an die Ausgangswelle erfolgt. Insbesondere kann die über das zweite andere Radsatzelement des anderen Planetenradsatzes zugeführte Leistung über das erste andere Radsatzelement des Planetenradsatzes abgeführt werden. Bei der geschlossenen Stellung des Schaltelements wird der Gang realisiert, bei dem ein muskelkraftbetriebener Fahrbetrieb oberhalb der Abregelgeschwindigkeit möglich ist. Dabei kann mittels des Gangs eine definierte Übersetzung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle realisiert werden. Bei dem Gang handelt es sich um einen mechanischen Gang, der ohne Einwirken der elektrischen Maschine realisierbar ist.In a particular embodiment, at an open position of the switching element, the other planetary gear set is power-free and at a closed position of the switching element by means of the other planetary gear, a power transmission to the output shaft. In particular, the power supplied via the second other wheel set element of the other planetary gear set can be dissipated via the first other wheel set element of the planetary gear set. In the closed position of the switching element of the gear is realized, in which a muscle-powered driving operation above the Abregelgeschwindigkeit is possible. In this case, by means of the gear, a defined ratio between the input shaft and the output shaft can be realized. The gear is a mechanical gear that can be realized without the intervention of the electric machine.

Bei geöffnetem Schaltelement sind die Drehmomentverhältnisse am Planetenradsatz konstant, weil die elektrische Maschine an dem ersten Radsatzelement immer das mit Muskelkraft aufgebrachte Trittmoment abstützen muss. Jedoch ist das Drehzahlverhältnis variabel, so dass es möglich ist, dass mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit die Trittfrequenz konstant bleibt. Dazu muss die Drehzahl der elektrischen Maschine entsprechend erhöht werden, so dass die motorische Unterstützung durch die elektrische Maschine mit steigender Drehzahl der elektrischen Maschine automatisch immer höher wird. Hingegen ist beim eingelegten Schaltelement das Drehzahlverhältnis am Planetenradsatz konstant, während hingegen die Drehmomente variabel sind. Der Planetenradsatz kann für den Fahrer momenterhöhend wirken.When the switching element is open, the torque ratios on the planetary gear set are constant, because the electric machine on the first wheel set element must always support the applied with muscle force treading moment. However, the speed ratio is variable, so that it is possible that the cadence remains constant with increasing driving speed. For this purpose, the speed of the electric machine must be increased accordingly, so that the motor support by the electric machine with increasing speed of the electric machine is automatically getting higher. On the other hand, when the switching element is engaged, the speed ratio at the planetary gear set is constant, whereas the torques are variable. The planetary gear set can act to increase the torque of the driver.

Der andere Planetenradsatz kann dabei derart ausgeführt sein, dass, insbesondere bei einem geschlossenen Schaltelement, eine Übersetzung ins Schnelle erfolgt. Somit kann erreicht werden, dass im Bereich der Abregelgeschwindigkeit eine angenehme Trittfrequenz für den Fahrer vorliegt. Bei einer Übersetzung ins Schnelle weist die Übersetzung einen Wert von kleiner als 1 auf.The other planetary gear set can be designed such that, in particular in a closed switching element, a translation is done quickly. Thus, it can be achieved that in the range of the Abregelgeschwindigkeit a comfortable cadence for the driver exists. For a translation into fast, the translation has a value of less than 1.

Bei einer besonderen Ausführung kann der Planetenradsatz leistungsfrei sein, wenn die elektrische Maschine kein an dem ersten Radsatzelement des Planetenradsatzes anliegendes Drehmoment bereitstellt. Dies bietet den Vorteil, dass der Kraftfluss vollständig am Planetenradsatz vorbei direkt zur Ausgangswelle geleitet wird. Daher ist der mechanische Gang als Umgehungsgang ausgeführt. Somit wird der Planetenradsatz auch bei sehr hohen an der Tretlagerkurbelwelle vorliegenden Drehmomenten nicht belastet.In a particular embodiment, the planetary gear set may be de-energized when the electric machine does not provide torque applied to the first gear set element of the planetary gear set. This offers the advantage that the power flow is passed completely past the planetary gear set directly to the output shaft. Therefore, the mechanical gear is designed as a bypass passage. Thus, the planetary gear is not loaded even at very high torque present on the bottom bracket crankshaft.

Alternativ oder zusätzlich kann mittels des Planetenradsatzes eine Leistungsübertragung an die Ausgangswelle erfolgen, wenn ein von der elektrischen Maschine bereitgestelltes Drehmoment an dem ersten Radsatzelement des Planetenradsatzes anliegt. In diesem Fall stützt die elektrische Maschine ein Trittmoment des Fahrers ab. Bei einer Ausführung, bei der das Schaltelement geschlossen ist und die Abregelgeschwindigkeit nicht erreicht wird, teilt sich der durch die Eingangswelle eingeleitete Kraftfluss auf den Planetenradsatz und den anderen Planetenradsatz auf, was insofern vorteilhaft ist, da es keine Blindleistung gibt.Alternatively or additionally, by means of the planetary gear set, power is transmitted to the output shaft when a torque provided by the electric machine is applied to the first gearset element of the planetary gearset. In this case, the electric machine supports a stepping moment of the driver. In an embodiment in which the switching element is closed and the Abregelgeschwindigkeit is not reached, the force flow introduced by the input shaft divides on the planetary gear set and the other planetary gear, which is advantageous in that there is no reactive power.

Das Schaltelement kann als Bremse ausgeführt sein. Dies bietet den Vorteil, dass eine ortsfeste Aktuatorik vorgesehen sein kann, die das Schaltelement betätigt. Dabei kann eine Betätigung des Schaltelements mittels einer manuellen Betätigung durch den Fahrer erfolgen. Die manuelle Betätigung kann durch einen Drehgriff am Lenker und über einen Seilzug realisiert werden. Wie bereits zuvor ausgeführt wurde, erfolgt bei Erreichen einer Abregelgeschwindigkeit keine Unterstützung des Fahrbetriebs mehr durch die elektrische Maschine. Dies bedeutet, dass der Trittwiderstand für den Fahrer geringer wird und dadurch die Trittfrequenz tendenziell höher ist. Dies ist für den Fahrer ein Signal, dass er die Schaltbetätigung für den mechanischen Gang auslöst. Es entspricht nämlich dem gewohnten Fahrverhalten bei einem Fahrrad mit konventioneller Schaltung, das bei zunehmender Trittfrequenz eine Schaltung zu einem höheren Gang erfolgt.The switching element can be designed as a brake. This offers the advantage that a stationary actuator can be provided which actuates the switching element. In this case, an actuation of the switching element by means of a manual operation by the driver. The manual operation can be realized by a handle on the handlebar and a cable. As has already been stated above, when a deceleration speed is reached, there is no longer any support for the driving operation by the electric machine. This means that the tread resistance for the driver is lower and thus the cadence tends to be higher. This is a signal to the driver that he triggers the shift action for the mechanical gear. It corresponds to the usual driving behavior in a bicycle with conventional circuit that takes place with increasing cadence a circuit to a higher gear.

Alternativ kann eine automatische Betätigung des Schaltelements mittels eines Aktuators, insbesondere eines elektromechanischen Aktuators, erfolgen. Das Schaltelement kann formschlüssig oder reibschlüssig sein. Bei einer automatischen Schaltbetätigung kann das Schaltelement in einem Synchronpunkt eingelegt werden, so dass ein Übergang des durch die elektrische Maschine unterstützten Fahrbetriebs in den mechanischen Gang für den Fahrer unmerklich erfolgt.Alternatively, an automatic actuation of the switching element by means of an actuator, in particular an electromechanical actuator, take place. The switching element may be positive or frictional. In an automatic shift operation, the switching element can be inserted in a synchronous point, so that a transition of the supported by the electric machine driving operation in the mechanical gear for the driver is imperceptible.

Bei einer besonderen Ausführung kann ein weiterer Planetenradsatz vorgesehen sein, der mit einer Rotorwelle der elektrischen Maschine und dem ersten Radsatzelement des Planetenradsatzes wirkverbunden ist. Insbesondere kann ein Hohlrad des weiteren Planetenradsatzes mit dem Gehäuse drehfest verbunden sein und ein Steg des weiteren Planetenradsatzes kann mit einem Zahnrad drehfest verbunden sein. Ein Sonnenrad des weiteren Planetenradsatzes kann mit der Rotorwelle drehfest verbunden sein. Der weitere Planetenradsatz wirkt als eine Vorübersetzung, um genügend Drehmoment am ersten Radsatzelement des Planetenradsatzes bereitstellen zu können.In a particular embodiment, a further planetary gear may be provided, which with a rotor shaft of the electric machine and the first gearset of the planetary gearset is operatively connected. In particular, a ring gear of the other planetary gear set may be rotatably connected to the housing and a web of the other planetary gear set may be rotatably connected to a gear. A sun gear of the further planetary gear set may be rotatably connected to the rotor shaft. The other planetary gear acts as a Vor translation in order to provide sufficient torque on the first gearset of the planetary gear set.

Das Zahnrad kann mittels eines Zugmittels mit einem mit dem ersten Radsatzelement des Planetenradsatzes drehfest verbundenen anderen Zahnrad wirkverbunden sein. Alternativ kann das Zahnrad mit einem mit dem ersten Radsatzelement des Planetenradsatzes drehfest verbundenen anderen Zahnrad in Eingriff sein. Bei einer alternativen Ausführung kann das Zahnrad mit einem Zwischenzahnrad in Eingriff sein, wobei das Zwischenzahnrad mit einem mit dem ersten Radsatzelement des Planetenradsatzes drehfest verbundenen anderen Zahnrad in Eingriff ist. Mittels des Zwischenzahnrads kann ein Achsabstand zwischen dem Zahnrad und dem anderen Zahnrad überbrückt werden. Bei dem Zugmittel kann es sich um einen Riemen oder eine Kette handeln.The gear can be operatively connected by means of a traction means with a non-rotatably connected to the first gearset of the planetary gear other gear. Alternatively, the gear may be engaged with a non-rotatably connected to the first gearset of the planetary gear other gear. In an alternative embodiment, the gear may be in engagement with an intermediate gear, wherein the intermediate gear is engaged with a non-rotatably connected to the first gearset of the planetary gear other gear. By means of the intermediate gear, an axial distance between the gear and the other gear can be bridged. The traction means may be a belt or a chain.

Die elektrische Maschine, insbesondere eine Mittelachse der elektrischen Maschine, kann achsparallel zur Tretlagerkurbelwelle und/oder zu einer Mittelachse des Planetenradsatzes und des anderen Planetenradsatzes angeordnet sein. Die Übersetzungsstufe, die das Zahnrad und/oder das Zwischenzahnrad und/oder das Zugmittel und/oder das andere Zahnrad aufweisen kann, kann an einem Ende des Tretlagergehäuses angeordnet sein. Insbesondere kann die Übersetzungsstufe an dem dem Kettenrad zugewandten Ende des Tretlagergehäuses angeordnet sein. Dies bietet den Vorteil, dass in axialer Richtung bezogen auf eine Getriebemittelachse für die elektrische Maschine genügend Bauraum vorhanden ist.The electric machine, in particular a central axis of the electric machine, may be arranged axially parallel to the bottom bracket crankshaft and / or to a central axis of the planetary gearset and the other planetary gearset. The translation stage, which may comprise the gear and / or the intermediate gear and / or the traction means and / or the other gear can be arranged at one end of the bottom bracket shell. In particular, the translation stage can be arranged on the sprocket end facing the bottom bracket shell. This offers the advantage that in the axial direction with respect to a transmission center axis for the electrical machine sufficient space is available.

Die Ausgangswelle kann mit einem Kettenrad oder Riemenrad drehfest verbunden sein. Dabei kann das Kettenrad oder das Riemenrad mittels des Zugmittels mit einem Hinterrad wirkverbunden sein. Dabei kann eine Endübersetzung zwischen dem Kettenrad oder Riemenrad und dem Hinterrad als Festübersetzung ohne Gangschaltung ausgeführt sein. Eine Gangschaltung ist nicht notwendig, weil die Trittfrequenz des Fahrers über die Fahrgeschwindigkeit mittels einer Änderung der Drehzahl der elektrischen Maschine angepasst werden kann. Die Endübersetzung ist so gewählt, dass ein ausreichendes Anfahrmoment vorgesehen wird. Dies kann dadurch realisiert werden, dass das Anfahrmoment einem ersten Gang einer konventionellen Ketten- oder Narbenschaltung entspricht.The output shaft may be rotatably connected to a sprocket or pulley. In this case, the sprocket or the pulley can be operatively connected by means of the traction means with a rear wheel. In this case, a final gear ratio between the sprocket or pulley and the rear wheel can be designed as a fixed gear ratio without gearshift. A gearshift is not necessary because the cadence of the driver can be adjusted by the vehicle speed by means of a change in the speed of the electric machine. The final ratio is chosen so that a sufficient starting torque is provided. This can be realized in that the starting torque corresponds to a first gear of a conventional chain or scar circuit.

Bei einer besonderen Ausführung kann ein erster Freilauf zwischen der Eingangswelle und der Tretlagerkurbelwelle angeordnet sein. Dadurch kann verhindert werden, dass bei einem Rückwärtstreten der Tretlagerkurbelwelle der Planetenradsatz und der andere Planetenradsatz und der weitere Planetenradsatz rückwärts angetrieben werden. Dementsprechend spürt der Fahrer bei einem Rückwärtstreten keinen Widerstand durch diese Bauteile gibt. Darüber hinaus kann mittels des ersten Freilaufs verhindert werden, dass der Fahrer aufgrund der Massenträgheit der anderen Bauteile eine Drehmomentnachwirkung auf der Tretlagerkurbelwelle spürt, wenn er plötzlich aufhört zu treten, oder einen Widerstand spürt, wenn er gar damit beginnt, rückwärts zu treten.In a particular embodiment, a first freewheel may be disposed between the input shaft and the bottom bracket crankshaft. As a result, it can be prevented that the planetary gear set and the other planetary gear set and the further planetary gear set are driven backwards in a rearward pedaling of the bottom bracket crankshaft. Accordingly, the driver feels during a backward step, no resistance through these components are. In addition, by means of the first free-wheeling, the driver can, due to the inertia of the other components, feel a torque after-effect on the bottom bracket crankshaft, if he suddenly stops pedaling, or feels a resistance, if he even starts to backward.

Ein zweiter Freilauf kann zwischen dem ersten Radsatzelement des Planetenradsatzes und dem Steg des weiteren Planetenradsatzes angeordnet sein. Mittels des zweiten Freilaufs ist es möglich, die elektrische Maschine abzukoppeln, um dessen Schleppverluste zu vermeiden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn ein Fahren im mechanischen Gang erfolgt, ohne dass eine elektrische Unterstützung möglich oder sinnvoll ist. Ganz besonders vorteilhaft ist, wenn der Freilauf im Zahnrad oder im anderen Zahnrad angeordnet ist.A second freewheel can be arranged between the first gearset element of the planetary gear set and the web of the further planetary gearset. By means of the second freewheel it is possible to decouple the electric machine in order to avoid its drag losses. This is particularly useful when driving in mechanical gear without any electrical support is possible or useful. It is particularly advantageous if the freewheel is arranged in the gear or in the other gear.

Darüber hinaus kann ein dritter Freilauf zwischen der elektrischen Maschine und dem ersten Radsatzelement des Planetenradsatzes angeordnet sein. Mittels des dritten Freilaufs kann bei einer momentfreien elektrischen Maschine rein mechanisch gefahren werden, da der Freilauf in einem Betriebszustand, insbesondere indirekt, das erste Radsatzelement des Planetenradsatzes abstützt. Der Freilauf wirkt somit als eine Freilaufbremse zum Anfahren oder bei einer langsamen Fahrt. Dabei kann der Freilauf derart angeordnet sein, dass er bei einer Drehrichtung des Stegs des weiteren Planetenradsatzes diesen an einem Gehäuse abstützt. Hingegen sperrt der dritte Freilauf nicht, wenn sich der Steg des weiteren Planetenradsatzes in die entgegengesetzte Drehrichtung dreht. Gleichermaßen kann der dritte Freilauf alternativ derart angeordnet sein, dass er bei einer Drehrichtung des Sonnenrads des weiteren Planetenradsatzes dieses an dem Gehäuse abstützt. Hingegen sperrt der dritte Freilauf nicht, wenn sich das Sonnenrad des weiteren Planetenradsatzes in die entgegengesetzte Drehrichtung dreht. Alternativ kann der dritte Freilauf derart angeordnet sein, dass er bei einer Drehrichtung des ersten Radsatzelements des Planetenradsatzes dieses an dem Gehäuse abstützt. Hingegen sperrt der dritte Freilauf nicht, wenn sich das erste Radsatzelement des weiteren Planetenradsatzes in die entgegengesetzte Drehrichtung dreht.In addition, a third freewheel between the electric machine and the first gearset of the planetary gear set may be arranged. By means of the third freewheel can be driven purely mechanically in a moment-free electric machine, since the freewheel in an operating condition, in particular indirectly, the first gearset of the planetary gear is supported. The freewheel thus acts as a freewheel brake for starting or on a slow ride. In this case, the freewheel can be arranged such that it is supported on a housing in a direction of rotation of the web of the further planetary gear set. On the other hand, the third freewheel does not lock when the web of the other planetary gear set rotates in the opposite direction of rotation. Likewise, the third freewheel may alternatively be arranged such that it supports it in a direction of rotation of the sun gear of the further planetary gear set on the housing. On the other hand, the third freewheel does not lock when the sun gear of the further planetary gear set rotates in the opposite direction of rotation. Alternatively, the third freewheel can be arranged such that it is supported on the housing in a direction of rotation of the first wheel set element of the planetary gear set. On the other hand, the third freewheel does not lock when the first gear set element of the further planetary gear set rotates in the opposite direction of rotation.

Ganz besonders vorteilhaft ist eine Ausführung, bei der das erste Radsatzelement ein Sonnenrad, das zweite Radsatzelement ein Steg und das dritte Radsatzelement ein Hohlrad ist. Alternativ kann das erste Radsatzelement ein Sonnenrad, das zweite Radsatzelement ein Hohlrad und das dritte Radsatzelement ein Steg sein. Especially advantageous is an embodiment in which the first gearset element is a sun gear, the second gearset element is a web and the third gearset element is a ring gear. Alternatively, the first gearset element may be a sun gear, the second gearset element may be a ring gear and the third gearset element may be a web.

Das erste andere Radsatzelement kann ein Sonnenrad, das zweite andere Radsatzelement kann ein Steg und das dritte andere Radsatzelement kann ein Hohlrad sein. Alternativ kann das erste andere Radsatzelement ein Hohlrad, das zweite andere Radsatzelement ein Steg und das dritte andere Radsatzelement ein Sonnenrad sein. Bei einer alternativen Ausführung kann das erste andere Radsatzelement ein Steg, das zweite andere Radsatzelement ein Hohlrad und das dritte andere Radsatzelement ein Sonnenrad sein. Alternativ kann das erste andere Radsatzelement ein Sonnenrad, das zweite andere Radsatzelement ein Hohlrad und das dritte andere Radsatzelement kann ein Steg sein.The first other wheel set element may be a sun gear, the second other wheel set element may be a web and the third other gear set element may be a ring gear. Alternatively, the first other Radsatzelement a ring gear, the second other Radsatzelement a web and the third other Radsatzelement be a sun gear. In an alternative embodiment, the first other Radsatzelement a web, the second other Radsatzelement a ring gear and the third other Radsatzelement be a sun gear. Alternatively, the first other Radsatzelement a sun gear, the second other Radsatzelement a ring gear and the third other Radsatzelement may be a web.

Der Planetenradsatz, der andere Planetenradsatz und der weitere Planetenradsatz können als Minus-Planetenradsatz ausgeführt sein. Alternativ kann der andere Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz ausgeführt sein. Natürlich ist auch nicht ausgeschlossen, dass alternativ der Planetenradsatz oder der weitere Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz ausgeführt sind.The planetary gear set, the other planetary gear set and the further planetary gear set can be designed as a minus planetary gear set. Alternatively, the other planetary gear set may be designed as a plus planetary gear set. Of course, it is not excluded that alternatively the planetary gear set or the further planetary gear set are designed as plus planetary gear set.

Ein Minus-Planetenradsatz entspricht einem Planetenradsatz mit einem Steg, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, einem Sonnenrad und einem Hohl-rad, 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.A minus planetary gear set corresponds to a planetary gear set with a web on which the planet gears are rotatably mounted, a sun gear and a hollow wheel, wherein the toothing meshes at least one of the planetary gears with both the teeth of the sun gear and with the teeth of the ring gear the ring gear and the sun gear rotate in the opposite direction when the sun gear is rotating with the web stationary.

Im Gegensatz dazu unterscheidet sich ein Plus-Planetenradsatz von dem Minus-Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Planetenradsatz 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.In contrast, a plus planetary gear set differs from the minus planetary gear set in that the plus planetary gear set has inner and outer planetary gears rotatably supported on the land. The toothing of the inner planet gears meshes on the one hand with the teeth of the sun gear and on the other hand with the teeth of the outer planetary gears. The toothing of the outer planetary gears also meshes with the teeth of the ring gear. This has the consequence that rotate at a fixed land, the ring gear and the sun gear in the same direction.

Von besonderem Vorteil ist ein Tretlager mit dem erfindungsgemäßen Getriebe. Bei dem Tretlager ist die Eingangswelle mit der Tretlagerkurbelwelle drehfest verbunden. Das Tretlagergehäuse kann einen Hohlraum aufweisen, in dem das Getriebe angeordnet ist. Dadurch lässt sich eine ganz besonders kompakte Ausführung realisieren. Auch ist von besonderem Vorteil ein Fahrrad mit dem Getriebe oder dem Tretlager.Of particular advantage is a bottom bracket with the transmission according to the invention. In the bottom bracket, the input shaft is rotatably connected to the bottom bracket crankshaft. The bottom bracket housing may have a cavity in which the transmission is arranged. This makes it possible to realize a particularly compact design. Also of particular advantage is a bicycle with the gear or the bottom bracket.

In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt:

1 ein Tretlager mit einem erfindungsgemäßen Getriebe gemäß einer ersten Ausführung,
2 ein Tretlager mit einem erfindungsgemäßen Getriebe gemäß einer zweiten Ausführung,
3 ein Tretlager mit einem erfindungsgemäßen Getriebe gemäß einer dritten Ausführung,
4 ein Tretlager mit einem erfindungsgemäßen Getriebe gemäß einer vierten Ausführung,
5 ein Tretlager mit einem erfindungsgemäßen Getriebe gemäß einer fünften Ausführung,
6 ein Tretlager mit einem erfindungsgemäßen Getriebe gemäß einer sechsten Ausführung,
7 eine Gegenüberstellung von getriebespezifischen Daten einiger erfindungsgemäßer Getriebe bei einer Fahrradgeschwindigkeit von 25 km/h,
8 eine Gegenüberstellung von getriebespezifischen Daten einiger erfindungsgemäßer Getriebe bei langsamer Bergfahrt.

In the figures, the subject invention is shown schematically, wherein the same or equivalent elements are usually provided with the same reference numerals. Showing:

1 a bottom bracket with a transmission according to the invention according to a first embodiment,
2 a bottom bracket with a transmission according to the invention according to a second embodiment,
3 a bottom bracket with a transmission according to the invention according to a third embodiment,
4 a bottom bracket with a transmission according to the invention according to a fourth embodiment,
5 a bottom bracket with a transmission according to the invention according to a fifth embodiment,
6 a bottom bracket with a transmission according to the invention according to a sixth embodiment,
7 a comparison of transmission-specific data of some transmissions according to the invention at a bicycle speed of 25 km / h,
8th a comparison of transmission-specific data of some inventive transmission in slow uphill.

Das in 1 dargestellte Tretlager weist ein Tretlagergehäuse 9 auf, das einen Hohlraum 8 besitzt. In dem Hohlraum 8 ist das Getriebe angeordnet. Das Getriebe weist eine Eingangswelle 1 auf, die mit einer Tretlagerkurbelwelle 2 des Tretlagers drehfest verbunden ist. Darüber hinaus weist das Getriebe eine elektrische Maschine 3 und eine Ausgangswelle 4 auf. Die Ausgangswelle 4 ist mit einem nicht dargestellten Kettenrad oder Riemenrad drehfest verbunden und verläuft koaxial zu der Tretlagerkurbelwelle 2.This in 1 illustrated bottom bracket has a bottom bracket shell 9 on, that's a cavity 8th has. In the cavity 8th the transmission is arranged. The transmission has an input shaft 1 on that with a bottom bracket crankshaft 2 the bottom bracket is rotatably connected. In addition, the gearbox has an electric machine 3 and an output shaft 4 on. The output shaft 4 is rotatably connected to a sprocket or pulley, not shown, and extends coaxially with the bottom bracket crankshaft 2 ,

Darüber hinaus weist das Getriebe einen ersten Planetenradsatz RS1, einen anderen Planetenradsatz RS2 und einen weiteren Planetenradsatz RS3 auf. Die elektrische Maschine 3 ist achsparallel zu der Tretlagerkurbelwelle 2 angeordnet. Der Planetenradsatz RS1 und der andere Planetenradsatz RS2 sind koaxial zueinander angeordnet. Insbesondere sind die beiden Planetenradsätze koaxial zur Tretlagerkurbelwelle 2 angeordnet. Der Planetenradsatz RS1, der andere Planetenradsatz RS2 und der weitere Planetenradsatz RS3 sind jeweils als Minus-Planetenradsatz ausgeführt.In addition, the transmission has a first planetary gear set RS1 , another planetary gear set RS2 and another planetary gear set RS3 on. The electric machine 3 is axially parallel to the bottom bracket crankshaft 2 arranged. The planetary gear set RS1 and the other planetary gear set RS2 are arranged coaxially with each other. In particular, the two planetary gear sets are coaxial with the bottom bracket crankshaft 2 arranged. The planetary gear set RS1 , the other planetary gear set RS2 and the other planetary gear set RS3 are each designed as minus planetary gear set.

Ein Sonnenrad des Planetenradsatzes RS1 ist mit der elektrischen Maschine 3 wirkverbunden. Ein Steg des ersten Planetenradsatzes RS1 ist mit der Ausgangswelle 4 drehfest verbunden. Ein Hohlrad des Planetenradsatzes RS1 ist mit der Eingangswelle 1 drehfest verbunden. Ein Sonnenrad des anderen Planetenradsatzes RS2 ist mit der Ausgangswelle 4 drehfest verbunden. Ein Steg des anderen Planetenradsatzes RS2 ist mit der Eingangswelle 1 drehfest verbunden. Ein Hohlrad des anderen Planetenradsatzes RS2 ist mittels eines Schaltelements B mit einem Gehäuse G drehfest verbindbar. Das Gehäuse G ist mit dem Tretlagergehäuse 9 drehfest verbunden. Die Eingangswelle 1 ist derart ausgeführt, dass sie sich durch den anderen Planetenradsatz RS2 hindurch erstreckt, um am von der Tretlagerkurbelwelle 2 entfernten Ende mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes RS1 drehfest verbunden zu werden. An den Enden der Tretlagerkurbelwelle 2 ist jeweils ein Pedal angeordnet. A sun gear of the planetary gear set RS1 is with the electric machine 3 operatively connected. A bridge of the first planetary gear set RS1 is with the output shaft 4 rotatably connected. A ring gear of the planetary gear set RS1 is with the input shaft 1 rotatably connected. A sun gear of the other planetary gear set RS2 is with the output shaft 4 rotatably connected. A bridge of the other planetary gear set RS2 is with the input shaft 1 rotatably connected. A ring gear of the other planetary gear set RS2 is by means of a switching element B with a housing G rotatably connected. The housing G is with the bottom bracket shell 9 rotatably connected. The input shaft 1 is designed such that it passes through the other planetary gear set RS2 extends through to the bottom of the crankshaft 2 distant end with the ring gear of the planetary gear set RS1 rotatably connected to be. At the ends of the bottom bracket crankshaft 2 each one pedal is arranged.

Ein Sonnenrad des weiteren Planetenradsatzes RS3 ist mit einer Rotorwelle 5 der elektrischen Maschine 3 drehfest verbunden. Ein Steg des weiteren Planetenradsatzes RS3 ist mit einem Zahnrad 6 drehfest verbunden. Ein Hohlrad des weiteren Planetenradsatzes RS3 ist mit dem Gehäuse G drehfest verbunden. Das Zahnrad 6 ist mit einem anderen Zahnrad 7 wirkverbunden. Das andere Zahnrad 7 ist mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes RS1 drehfest verbunden. Die Wirkverbindung des Zahnrads 6 mit dem anderen Zahnrad 7 kann beispielsweise durch einen Riementrieb oder ein nicht dargestelltes Zwischenzahnrad erfolgen. Die Wirkverbindung zwischen dem Zahnrad 6 und dem anderen Zahnrad 7 ist gestrichelt dargestellt.A sun gear of the further planetary gear set RS3 is with a rotor shaft 5 the electric machine 3 rotatably connected. A bridge of the other planetary gear set RS3 is with a gear 6 rotatably connected. A ring gear of the other planetary gear set RS3 is with the case G rotatably connected. The gear 6 is with another gear 7 operatively connected. The other gear 7 is with the sun gear of the planetary gear set RS1 rotatably connected. The operative connection of the gear 6 with the other gear 7 can be done for example by a belt drive or not shown intermediate gear. The operative connection between the gear 6 and the other gear 7 is shown in dashed lines.

Die Übersetzung des anderen Planetenradsatzes RS2 bei geschlossenem Schaltelement B kann in einem Bereich zwischen 0,29 bis 0,4 liegen. Da die Sonne aufgrund der Bauweise um die Tretkurbelwelle 1 herum einen Mindestdurchmesser aufweist, sind betragsgemäß eher kleinere Übersetzungen Standübersetzungen sinnvoll. So kann der andere Planetenradsatz eine Standübersetzung in einem Bereich zwischen -2,5 bis -1,5 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. Eine solche Übersetzung ins Schnelle ist vor allem dann sinnvoll, wenn das Getriebe für eine gute Steigfähigkeit ausgelegt ist und daher die Endübersetzung eher kurz ist.The translation of the other planetary gear set RS2 with closed switching element B may range between 0.29 to 0.4. Because the sun is due to the construction around the crankshaft 1 around a minimum diameter, are in terms of amount rather smaller translations stand translations useful. Thus, the other planetary gear set may have a stand ratio in a range between -2.5 to -1.5. The stand translation corresponds to a minus planetary gear set the negative gear ratio of ring gear and sun. With a plus planetary gear set, the gear ratio corresponds to the positive gear ratio of gear and sun. Such a translation into speed is especially useful if the transmission is designed for a good gradeability and therefore the final ratio is rather short.

2 zeigt ein Tretlager mit einem Getriebe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Getriebe in der Anbindung des anderen Planetenradsatzes wie im Folgenden ausgeführt wird. Das Sonnenrad des anderen Planetenradsatzes RS2 ist analog zu der in 1 dargestellten Ausführung mittels des Schaltelements B mit dem Gehäuse G drehfest verbindbar. Jedoch ist der Steg des anderen Planetenradsatzes RS2 mit der Eingangswelle 1 drehfest verbunden. Das Hohlrad des anderen Planetenradsatzes RS2 ist mit der Ausgangswelle 4 drehfest verbunden. Die Eingangswelle 1 erstreckt sich weiterhin durch den anderen Planetenradsatz RS2 hindurch und ist an von der Tretlagerkurbelwelle 2 entfernten Ende mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes RS1 drehfest verbunden. 2 shows a bottom bracket with a transmission according to a second embodiment. The transmission is different from the one in 1 shown gear in the connection of the other planetary gear set as follows. The sun gear of the other planetary gear set RS2 is analogous to the one in 1 illustrated embodiment by means of the switching element B with the housing G rotatably connected. However, the bridge is the other planetary gear set RS2 with the input shaft 1 rotatably connected. The ring gear of the other planetary gear set RS2 is with the output shaft 4 rotatably connected. The input shaft 1 continues to extend through the other planetary gear RS2 through and on from the bottom bracket crankshaft 2 distant end with the ring gear of the planetary gear set RS1 rotatably connected.

Diese Anordnung ist vorteilhaft, wenn eine längere Endübersetzung vom Kettenrad zum Hinterrad gewählt wird, damit bei 25 km/h im mechanischen Gang eine geeignete Trittfrequenz möglich ist. Vorteilhaft bei dieser Ausführung ist, dass die Drehzahl der elektrischen Maschine 3 bei 25km/h geringer ist als bei der in 1 dargestellten Ausführung. Die Steigfähigkeit ist im Vergleich zu der in 1 dargestellten Ausführung verringert, jedoch für einen Stadtbetrieb ausreichend.This arrangement is advantageous when a longer final gear ratio from the sprocket to the rear wheel is chosen so that at 25 km / h in mechanical gear a suitable cadence is possible. An advantage of this design is that the speed of the electric machine 3 at 25km / h is less than in the 1 illustrated embodiment. The climbing ability is compared to the in 1 reduced version, but sufficient for a city operation.

Die Übersetzung des anderen Planetenradsatzes RS2 bei geschlossenem Schaltelement B kann in einem Bereich zwischen 0,6 bis 0,71 liegen. Der andere Planetenradsatz kann eine Standübersetzung in einem Bereich zwischen -2,5 bis -1,5 aufweisen.The translation of the other planetary gear set RS2 with closed switching element B can range from 0.6 to 0.71. The other planetary gear set may have a stand ratio in a range between -2.5 to -1.5.

3 zeigt ein Tretlager mit einem Getriebe gemäß einer dritten Ausführung. Diese Ausführung unterscheidet sich von der in 1 dargestellten ersten Ausführung in der Anbindung des anderen Planetenradsatzes RS2 an den Planetenradsatz RS1. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass der andere Planetenradsatz RS2 als Plus-Planetenradsatz ausgeführt ist. 3 shows a bottom bracket with a transmission according to a third embodiment. This design is different from the one in 1 shown first embodiment in the connection of the other planetary gear set RS2 to the planetary gear set RS1 , Another difference is that the other planetary gear set RS2 is designed as a plus planetary gear set.

Insbesondere ist das Sonnenrad des anderen Planetenradsatzes RS2 mittels des Schaltelements B mit dem Gehäuse G drehfest verbindbar. Der Steg des anderen Planetenradsatzes RS2 ist mit der Ausgangswelle 4 drehfest verbunden. Das Hohlrad des anderen Planetenradsatzes RS2 ist mit der Eingangswelle 1 drehfest verbunden. Dabei erstreckt sich die Ausgangswelle 4 durch den Planetenradsatz RS1 hindurch. Dies bedeutet, dass der Abtrieb über den Steg von dem Planetenradsatz RS1 geleitet wird, jedoch liegt kein Drehmoment an dem Planetenradsatz RS1 an, so dass die Verzahnung der Bauteile des Planetenradsatzes RS1 nicht belastet wird.In particular, the sun gear of the other planetary gear set RS2 by means of the switching element B with the housing G rotatably connected. The bridge of the other planetary gear set RS2 is with the output shaft 4 rotatably connected. The ring gear of the other planetary gear set RS2 is with the input shaft 1 rotatably connected. In this case, the output shaft extends 4 through the planetary gear set RS1 therethrough. This means that the output is over the bridge from the planetary gear set RS1 is guided, but no torque is on the planetary gear RS1 so that the teeth of the components of the planetary gear set RS1 is not charged.

Die in 3 dargestellte Ausführung ist dann vorteilhaft, wenn eine mittlere Endübersetzung vom Kettenrad zum Hinterrad gewählt wird, damit bei 25 km/h im mechanischen Gang eine geeignete Trittfrequenz möglich ist.In the 3 The illustrated embodiment is advantageous when an average final ratio of the sprocket to the rear wheel is selected so that at 25 km / h in mechanical gear a suitable cadence is possible.

Die Übersetzung des anderen Planetenradsatzes RS2 bei geschlossenem Schaltelement B kann in einem Bereich zwischen 0,41 bis 0,6 liegen. Der andere Planetenradsatz kann eine Standübersetzung in einem Bereich zwischen 1,7 bis 2,5 aufweisen. The translation of the other planetary gear set RS2 with closed switching element B can range from 0.41 to 0.6. The other planetary gear set may have a stand ratio in a range between 1.7 to 2.5.

4 zeigt ein Tretlager mit einem Getriebe gemäß einer vierten Ausführung. Dieses unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Getriebe in der Anbindung des anderen Planetenradsatzes RS2 mit dem Planetenradsatz RS1. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass der andere Planetenradsatz RS2 als Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist. 4 shows a bottom bracket with a transmission according to a fourth embodiment. This is different from the one in 1 shown gear in the connection of the other planetary gear set RS2 with the planetary gear set RS1 , Another difference is that the other planetary gear set RS2 is designed as a plus planetary gear set.

Insbesondere ist das Sonnenrad des anderen Planetenradsatzes RS2 mit der Ausgangswelle 4 drehfest verbunden. Dabei erstreckt sich die Ausgangswelle 4 durch den Planetenradsatz RS1 hindurch um mit dem Sonnenrad des anderen Planetenradsatzes RS2 drehfest verbunden zu werden. Es liegt jedoch kein Drehmoment am Planetenradsatz RS1 vor, so dass die Verzahnungen der Bauteile des Planetenradsatzes RS1 nicht belastet werden. Der Steg des anderen Planetenradsatzes RS2 ist mittels des Schaltelements B mit dem Gehäuse G drehfest verbindbar. Das Hohlrad des anderen Planetenradsatzes RS2 ist mit einer weiteren Eingangswelle 10 drehfest verbunden. Das Hohlrad des Planetenradsatz RS1 ist weiterhin mit der Eingangswelle 1 drehfest verbunden.In particular, the sun gear of the other planetary gear set RS2 with the output shaft 4 rotatably connected. In this case, the output shaft extends 4 through the planetary gear set RS1 through to the sun gear of the other planetary gear set RS2 rotatably connected to be. However, there is no torque on the planetary gear RS1 before, so that the teeth of the components of the planetary gear set RS1 not be charged. The bridge of the other planetary gear set RS2 is by means of the switching element B with the housing G rotatably connected. The ring gear of the other planetary gear set RS2 is with another input shaft 10 rotatably connected. The ring gear of the planetary gear set RS1 is still with the input shaft 1 rotatably connected.

Dieses Getriebe ist dann vorteilhaft, wenn eine mittlere Endübersetzung gewählt wird, damit bei 25 km/h im mechanischen Gang eine geeignete Trittfrequenz möglich ist.This transmission is advantageous when a mean final ratio is selected so that at 25 km / h in mechanical gear a suitable cadence is possible.

Die Übersetzung des anderen Planetenradsatzes RS2 bei geschlossenem Schaltelement B kann in einem Bereich zwischen 0,4 bis 0,58 liegen. Der andere Planetenradsatz kann eine Standübersetzung in einem Bereich zwischen 1,7 bis 2,5 aufweisen.The translation of the other planetary gear set RS2 with closed switching element B can range from 0.4 to 0.58. The other planetary gear set may have a stand ratio in a range between 1.7 to 2.5.

5 zeigt ein Tretlager mit einem Getriebe gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Dieses unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Ausführung in der Anbindung des Planetenradsatzes RS1 mit dem anderen Planetenradsatz, dem weiteren Planetenradsatz und der Ausgangswelle. 5 shows a bottom bracket with a transmission according to a sixth embodiment. This is different from the one in 1 illustrated embodiment in the connection of the planetary gear set RS1 with the other planetary gear set, the other planetary gear set and the output shaft.

So ist das Sonnenrad des Planetenradsatzes RS1 mit der elektrischen Maschine 3 wirkverbunden. Der Steg des Planetenradsatzes RS1 ist mit der Eingangswelle 1 drehfest verbunden. Dabei erstreckt sich die Eingangswelle 1 ausgehend von der Tretlagerkurbelwelle 2 durch den anderen Planetenradsatz RS2 hindurch und ist an dem von der Tretlagerkurbelwelle 2 abgewandten Ende mit dem Steg des Planetenradsatzes RS1 drehfest verbunden. Das Hohlrad des Planetenradsatzes RS1 ist mit der Ausgangswelle 4 drehfest verbunden.Such is the sun gear of the planetary gear set RS1 with the electric machine 3 operatively connected. The bridge of the planetary gear set RS1 is with the input shaft 1 rotatably connected. In this case, the input shaft extends 1 starting from the bottom bracket crankshaft 2 through the other planetary gear set RS2 through and is at the of the bottom bracket crankshaft 2 opposite end to the bridge of the planetary gear set RS1 rotatably connected. The ring gear of the planetary gear set RS1 is with the output shaft 4 rotatably connected.

Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass an der Sonne weniger Drehmoment gestützt werden muss als bei der in 1 dargestellten Ausführung.This embodiment has the advantage that less torque must be supported in the sun than in the 1 illustrated embodiment.

6 zeigt ein Tretlager mit einem Getriebe gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. Das Getriebe entspricht im Wesentlichen dem in 1 dargestellten Getriebes. 6 shows a bottom bracket with a transmission according to a fifth embodiment. The transmission is essentially the same as in 1 illustrated transmission.

Es unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Getriebe dadurch, dass zwischen der Eingangswelle 1 und der Tretlagerkurbelwelle 2 ein erster Freilauf F1 angeordnet ist. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass zwischen dem Zahnrad 6 und dem Steg des weiteren Planetenradsatzes RS3 ein zweiter Freilauf F2 angeordnet ist. Darüber hinaus besteht ein Unterschied darin, dass ein dritter Freilauf F3 vorgesehen ist, der derart ausgeführt ist, dass bei einer Drehrichtung des Stegs eine Abstützung des Stegs des weiteren Planetenradsatzes RS3 und somit des Sonnenrads des Planetenradsatzes RS1 am Gehäuse G erfolgt. It is different from the one in 1 represented transmission in that between the input shaft 1 and the bottom bracket crankshaft 2 a first freewheel F1 is arranged. Another difference is that between the gear 6 and the bridge of the other planetary gear set RS3 a second freewheel F2 is arranged. In addition, there is a difference in that a third freewheel F3 is provided, which is designed such that in a direction of rotation of the web, a support of the web of the other planetary gear set RS3 and thus the sun gear of the planetary gear set RS1 on the housing G he follows.

7 zeigt eine Gegenüberstellung einiger getriebespezifischer Daten der in den 1, 2 und 5 gezeigten Getriebe gemäß dem ersten, zweiten und fünften Ausführungsbeispiel. Die in der Tabelle angegeben Werte beziehen sich auf eine Fahrradgeschwindigkeit von 25 km/h (Kilometer pro Stunde). Es bleibt festzustellen, dass die angenommenen Werte beispielhaft sind und lediglich die Unterschiede zwischen den Getrieben zeigen und somit keine einschränkende Wirkung haben sollen. 7 shows a comparison of some gearbox specific data in the 1 . 2 and 5 shown transmission according to the first, second and fifth embodiments. The values given in the table refer to a bicycle speed of 25 km / h (kilometers per hour). It remains to be noted that the assumed values are exemplary and merely show the differences between the transmissions and thus should have no restrictive effect.

Im Folgenden wird basierend auf der ersten Ausführung auf die Bedeutung der einzelnen in der Tabelle genannten Faktoren eingegangen. Für die restlichen Ausführungen können die Werte aus der in 7 gezeigten Tabelle entnommen werden. Der Radumfang eines Hinterrads des Fahrrads beträgt 2,1m (Meter). Somit weist das Hinterrad eine Drehzahl „n_Hinterrad“ in Höhe von 200 rpm (Umdrehung pro Minute) auf. Die Endübersetzung „i_end“ von dem Kettenrad oder Riemenrad auf das Hinterrad beträgt 0,75. Somit weist die Ausgangswelle 4 die Drehzahl „n_Ausgangswelle“ 150 rpm auf.In the following, based on the first embodiment, the meaning of each of the factors mentioned in the table will be discussed. For the remaining versions, the values from the in 7 shown in the table. The wheel circumference of a rear wheel of the bicycle is 2.1m (meters). Thus, the rear wheel has a rotational speed "n_Hinterrad" in the amount of 200 rpm (revolution per minute). The final ratio "i_end" from the sprocket or pulley to the rear wheel is 0.75. Thus, the output shaft has 4 the speed "n_Ausgangswelle" 150 rpm.

Die Standgetriebeübersetzung „i0_PS2“ für den anderen Planetenradsatz beträgt - 1,5. Die Übersetzung „i_mechanischer Gang“ des anderen Planetenradsatzes beträgt somit 0,4. Somit beträgt die Trittfrequenz „n_Trittfrequenz“ bei geschlossenem Schaltelement B und bei 25 km/h als Fahrradgeschwindigkeit 60 rpm.The stationary gear ratio "i0_PS2" for the other planetary gear set is -1.5. The translation "i_mechanical gear" of the other planetary gear set is thus 0.4. Thus, the cadence is "n_trid frequency" with the switching element closed B and at 25 km / h as bicycle speed 60 rpm.

Die Standgetriebeübersetzung „i0_PS1“ des Planetenradsatzes RS1 beträgt -2. Bei geschlossenem Schaltelement B weist der Steg des Planetenradsatzes RS1 eine Drehzahl „n_Steg1“ von 150 rpm auf und das Hohlrad des Planetenradsatzes RS1 weist eine Drehzahl „n_Hohlrad1“ von 60 rpm auf. Das Sonnenrad des Planetenradsatzes RS1 weist eine Drehzahl „n_Sonne 1“ von 330 rpm auf. The stationary gear ratio "i0_PS1" of the planetary gear set RS1 is -2. With closed switching element B indicates the bridge of the planetary gear set RS1 a speed "n_Steg1" of 150 rpm and the ring gear of the planetary gear set RS1 has a speed "n_Hohlrad1" of 60 rpm. The sun gear of the planetary gear set RS1 has a speed "n_sun 1" of 330 rpm.

Die Standgetriebeübersetzung „i0_PS3“ des weiteren Planetenradsatzes beträgt -4. Somit beträgt die Übersetzung des weiteren Planetenradsatzes „i_PS3“ 5. Die Stirnradübersetzung „i_ST“ zwischen dem Zahnrad 6 und dem anderen Zahnrad 7 beträgt 2,5. Somit weist die Rotorwelle eine Drehzahl „n_EM“ von 4.125 rpm auf, wenn das Schaltelement B geschlossen ist.The stationary gear ratio "i0_PS3" of the other planetary gear set is -4. Thus, the translation of the other planetary gear set "i_PS3" 5. The spur gear "i_ST" between the gear 6 and the other gear 7 is 2.5. Thus, the rotor shaft has a speed "n_EM" of 4,125 rpm when the switching element B closed is.

Wenn das Schaltelement B offen ist, ist das Leistungsverhältnis zwischen der elektrischen Maschine und dem Fahrer bei 25 km/h gleich 2,75. Dies bedeutet, dass die elektrische Maschine 2,75 mal so viel Leistung erbringt wie der Fahrer. Dies entspricht einer sehr hohen Unterstützung bzw. der Fahrer steuert nur sehr wenig Leistung bei.When the switching element B is open, the power ratio between the electric machine and the driver at 25 km / h is equal to 2.75. This means that the electric machine delivers 2.75 times as much power as the driver. This corresponds to a very high level of support or the driver contributes very little power.

Beim Getriebe gemäß der zweiten Ausführung beträgt das Leistungsverhältnis der elektrischen Maschine zu dem Fahrer bei 25 km/h gleich 1,5. Somit erbringt die elektrische Maschine 1,5 mal so viel Leistung wie der Fahrer. Dies entspricht einer guten Unterstützung des Fahrers.In the transmission according to the second embodiment, the power ratio of the electric machine to the driver at 25 km / h is 1.5. Thus, the electric machine provides 1.5 times as much power as the driver. This corresponds to a good driver support.

Beim Getriebe gemäß der fünften Ausführung beträgt das Leistungsverhältnis der elektrischen Maschine zu dem Fahrer bei 25 km/h gleich 1,33.In the transmission according to the fifth embodiment, the power ratio of the electric machine to the driver at 25 km / h is 1.33.

8 zeigt eine Gegenüberstellung getriebespezifischer Daten für die in den 1, 2 und 5 gezeigten Getriebe gemäß der ersten, zweiten und fünften Ausführung. Im Folgenden werden die in 8 genannten getriebespezifischen Faktoren anhand der ersten Ausführung erläutert. Auch hier sind die angenommenen Werte rein beispielhaft und sollen keine einschränkende Wirkung haben. Dabei wird von Drehzahlen ausgegangen, die bei langsamer Bergfahrt auftreten. Im Folgenden wird basierend auf der ersten Ausführung auf die Bedeutung der einzelnen in der Tabelle genannten Faktoren eingegangen. Für die restlichen Ausführungen können die Werte aus der in 7 gezeigten Tabelle entnommen werden. 8th shows a comparison of transmission-specific data for in the 1 . 2 and 5 shown transmission according to the first, second and fifth embodiments. The following are the in 8th mentioned gear-specific factors explained with reference to the first embodiment. Again, the assumed values are purely exemplary and are not intended to be limiting. It is assumed that speeds occur when driving slowly uphill. In the following, based on the first embodiment, the meaning of each of the factors mentioned in the table will be discussed. For the remaining versions, the values from the in 7 shown in the table.

Bei feststehender Sonne des Planetenradsatzes RS1 und offenem Schaltelement B ist die Übersetzung „i_üb“ von der Tretlagerkurbelwelle 1 zur Ausgangswelle 1,5 ins Langsame. Eine Umdrehung an der Tretlagerkurbelwelle entspricht dann einer Umdrehung am Hinterrad „Umdrehung Hinterrad“ von 0,89. Die Entfaltung des Fahrrads „Entfaltung“ ist dann 1,86. Dies entspricht einer geeigneten Übersetzung zur Bergauffahrt, wenn die elektrische Maschine keine Leistung beisteuert, sondern lediglich das Sonnenrad des Planetenradsatzes abstützt.With fixed sun of the planetary gear set RS1 and open switching element B is the translation "i_üb" from the bottom bracket crankshaft 1 to the output shaft 1.5 slow. One turn at the bottom bracket crankshaft then corresponds to one revolution at the rear wheel "turn rear wheel" of 0.89. The unfolding of the bicycle "unfolding" is then 1.86. This corresponds to a suitable translation for uphill driving when the electric machine does not contribute power, but only supports the sun gear of the planetary gear set.

Das maximal mögliche Drehmoment „T_Max“ der elektrischen Maschine beträgt 2,7 Nm (Newtonmeter). Somit kann die elektrische Maschine an dem Sonnenrad des Planetenradsatz maximal ein Drehmoment „T_Sonne“ von 33,75 Nm abstützen. Der Fahrer hat einen maximalen Trittwiderstand „Tretwiderstand_max“ von 67,5 Nm, wenn das Schaltelement B geöffnet ist.The maximum possible torque "T_Max" of the electric machine is 2.7 Nm (Newton meters). Thus, the electric machine on the sun gear of the planetary gear maximum a torque "T_Sonne" supported by 33.75 Nm. The driver has a maximum tread resistance "Tread Resistance_max" of 67.5 Nm when the shifting element B is open.

Beim Getriebe gemäß der zweiten Ausführung beträgt die Entfaltung 2,8 m (Meter). Dies entspricht einer geeigneten Übersetzung bei eher geringen Steigungen, wenn die elektrische Maschine keine Leistung beisteuert, sondern lediglich die Sonne abstützt.In the transmission according to the second embodiment, the deployment is 2.8 m (meters). This corresponds to a suitable translation at rather low slopes, when the electric machine does not contribute power, but only the sun is supported.

Beim Getriebe gemäß der fünften Ausführung beträgt die Entfaltung 2,86m. Dies entspricht einer eher zu langen Übersetzung zur Bergauffahrt, wenn die elektrische Maschine keine Leistung beisteuert, sondern lediglich die Sonne abstützt. Somit ist diese Auslegung eher bei Anwendung mit wenig Steigungen vorteilhaft.In the transmission according to the fifth embodiment, the deployment is 2.86m. This corresponds to a rather too long translation for uphill driving, when the electric machine does not contribute any power, but merely supports the sun. Thus, this design is more advantageous for low slope applications.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Eingangswelleinput shaft
22: TretlagerkurbelwelleTretlagerkurbelwelle
33: elektrische Maschineelectric machine
44: Ausgangswelleoutput shaft
55: Rotorwellerotor shaft
66: Zahnradgear
77: anderes Zahnradother gear
88th: Hohlraumcavity
99: Tretlagergehäusebottom bracket
1010: weitere Eingangswelle further input shaft
BB: Schaltelementswitching element
GG: Gehäusecasing
F1F1: erster Freilauffirst freewheel
F2F2: zweiter Freilaufsecond freewheel
F3F3: dritter Freilaufthird freewheel
RS1RS1: Planetenradsatzplanetary gear
RS2RS2: anderer Planetenradsatzanother planetary gear set
RS3RS3: weiterer Planetenradsatzanother planetary gear set

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102015100676 B3 [0003]

Claims

Transmission for a bicycle, having an input shaft (1) which is rotatably connected to a bottom bracket crankshaft (2), an electric machine (3) and an output shaft (4), characterized by a planetary gear set (RS1), wherein a first gear set element of the planetary gear set (RS1) is operatively connected to the electric machine (3), a second gearset of the planetary gearset (RS1) is rotatably connected to the output shaft (4) and a third Radsatzelement of the planetary gear set (RS1) with the input shaft (1) is rotatably connected, and another planetary gear set (RS2) and one switching element (B), wherein a first other set of wheelsets of the other planetary gear set (RS2) is rotatably connected to the output shaft (4), a second other set of wheelsets of the other planetary gear set (RS2) to the input shaft (1) rotatably connected and a third other wheel set element of the other planetary gear set (RS2) by means of the switching element (B) with a housing (G) d Rehfest is connectable.

Gearbox after Claim 1 , characterized in that at an open position of the switching element (B) of the other planetary gear set (RS2) is power and at a closed position of the switching element (B) by means of the other planetary gear set (RS2) is a power transmission to the output shaft (4).

Gearbox after Claim 1 or 2 , characterized in that by means of the other planetary gear set (RS2) is a translation into the fast.

Transmission to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that a. the planetary gear set (RS1) is power-free when the electric machine (3) does not provide torque applied to the first gear set element of the planetary gear set (RS1) and / or that b. Power is transmitted to the output shaft (4) by means of the planetary gear set (RS1) when a torque provided by the electric machine (3) is applied to the first gear set element of the planetary gear set (RS1).

Transmission to one of the Claims 1 to 4 , characterized by a further planetary gear set (RS3), which is operatively connected to a rotor shaft (5) of the electric machine (3) and the first gearset element of the planetary gear set (RS1).

Gearbox after Claim 5 , characterized in that a ring gear of the other planetary gear set (RS3) with a housing (G) is rotatably connected and a web of the other planetary gear set (RS3) with a gear (6) rotatably connected and a sun gear of the other planetary gear set (RS3) the rotor shaft (5) is rotatably connected.

Gearbox after Claim 6 , characterized in that a. the gear (6) by means of a traction means with a with the first gearset of the planetary gear set (RS1) rotatably connected to the other gear (7) is operatively connected or that b. the gearwheel (6) is engaged with a different gearwheel (7) connected in a rotationally fixed manner to the first gearset element of the planetary gearset (RS1), or that c. the gear (6) is meshed with an intermediate gear, the intermediate gear being engaged with a other gear (7) non-rotatably connected to the first gear set member of the planetary gear set (RS1).

Transmission to one of the Claims 1 to 7 , characterized in that a. a first freewheel (F1) is arranged between the input shaft (1) and the bottom bracket crankshaft (2) and / or that b. a second freewheel (F2) is arranged between the first gearset element of the planetary gearset (RS1) and the web of the further planetary gearset (RS3) and / or that c. a third freewheel (F3) is arranged between the electric machine (3) and the first wheel set element of the planetary gear set (RS1) and is designed such that it supports the first wheel set element of the planetary gear set (RS1) on a housing (G) in an operating state.

Transmission to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that a. the first gearset element is a sun gear, the second gearset element is a land and the third gearset element is a ring gear, or that b. the first gearset is a sun gear, the second gearset is a ring gear and the third gearset is a land.

Transmission to one of the Claims 1 to 9 , characterized in that a. the first other wheel set element is a sun gear, the second other wheel set element is a web and the third other wheel set element is a ring gear or that b. the first other wheel set element is a ring gear, the second other wheel set element is a web and the third other gear set element is a sun gear or that c. the first other Radsatzelement a web, the second other Radsatzelement a ring gear and the third other Radsatzelement is a sun gear or that d. the first other wheel set element is a sun gear, the second other wheel set element is a ring gear and the third other wheel set element is a web.

Bottom bracket with a transmission according to one of the Claims 1 to 10 , characterized in that the input shaft (1) with the bottom bracket crankshaft (2) is rotatably connected.

Bottom bracket Claim 11 , characterized in that the transmission is arranged in a cavity (8) of a bottom bracket housing (9).

Bicycle with a gear after one of the Claims 1 to 10 or a bottom bracket Claim 11 or 12 ,