DE102019220044B4 - Tretlagergetriebe mit einer Anordnung zum Betätigen eines Bremsschaltelements - Google Patents

Tretlagergetriebe mit einer Anordnung zum Betätigen eines Bremsschaltelements Download PDF

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Abstract

Tretlagergetriebe in Planetenradsatzbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec, mit einer Anordnung zum Betätigen zumindest eines Bremsschaltelementes (B1, B2, B3, B4), wobei zumindest eine drehbar gelagerte Schaltwalze (1) achsparallel zu einer zentralen Getrieberotationsachse (2) angeordnet ist, wobei die Schaltwalze (1) in Wirkverbindung mit zumindest einer als Bremsschaltelement (B1, B2, B3, B4) ausgeführten Bremsklinke (3, 4, 5, 6) zum Sperren und Freigeben eines Getriebebauteils zum Schalten einer Gangstufe (G1 bis G16) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwalze (1) mehrere axial hintereinander angeordnete Kurvenbahnen (11, 13, 29, 30) zum Betätigen mehrerer Bremsklinken (3, 4, 5, 6) aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tretlagergetriebe in Planetenradsatzbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec mit einer Anordnung zum Betätigen eines Bremsschaltelements. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrrad oder Pedelec mit dem Tretlagergetriebe.
  • Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2018 208 381 A1 ist eine Anordnung zum Betätigen zumindest eines Schaltelements eines Tretlagergetriebes bekannt, bei dem Bremsschaltelemente aktuiert werden. Die Aktuierung beziehungsweise Betätigung des Bremsschaltelements erfolgt über eine Schalthülse, die koaxial zu einer zentralen Rotationsachse des Tretlagergetriebes angeordnet ist. Bei einer Drehbewegung der Schalthülse wird ein zugeordnetes Bremsschaltelement betätigt, indem eine radial außerhalb der Schalthülse angeordnete und in dem Gehäuse beweglich gelagerte und mit einem Sperrnocken ausgestattete Sperrklinke betätigt wird. Die Sperrklinke greift durch in der Schalthülse eingebrachte Öffnungen in eine Mitnahmeverzahnung eines Getriebebauteils und kann dieses dadurch blockieren.
  • Ferner ist aus der Druckschrift DE 10 2015 013 280 A1 ein Fahrrad mit einem Antriebsmechanismus bekannt, der das Fahrrad sowohl über Pedalen als auch über einen Hilfsmotor antreibt. Dem Antriebsmechanismus ist ein Planetengetriebe zugeordnet, wobei zum Verändern der Übersetzung ein Bremsschaltelement vorgesehen ist. Ferner ist eine drehbar gelagerte Schaltwalze achsparallel zu einer zentralen Getrieberotationsachse angeordnet, wobei Klinikenglieder zum Sperren und Freigeben eines Getriebebauteils zum Schalten einer Gangstufe vorgesehen sind.
  • Aus der Druckschrift WO 2011/122 787 A2 ist ein Getriebe für ein Fahrrad mit einem Getriebeschaltbereich zum Verändern der Übersetzung des Getriebes mit einem Umschalthebel bekannt, mit dem mehrere Freilauf- bzw. Sperrklinken betätigbar sind.
  • Es hat sich gezeigt, dass die Getriebemontage vergleichsweise aufwändig ist, da die Montage der Anordnung zum Betätigen des Bremsschaltelementes zusammen mit der Montage des Zentralgetriebes erfolgen muss. Ferner ist der zum Ausführen der Drehbewegung der Schalthülse vorgesehene Schaltungszug an dem Getriebegehäuse einzuführen und einzuhängen, welches die Montage und die Wartung und etwaige Reparaturen erschwert.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tretlagergetriebe mit einer Anordnung zum Betätigen zumindest eines Bremsschaltelements des Tretlagergetriebes sowie ein Fahrrad oder Pedelec mit dem Tretlagergetriebe vorzuschlagen, welche besonders montagefreundlich ausgestaltet sind und einen möglichst geringen Bauraumbedarf haben.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 beziehungsweise 13 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
  • Demzufolge wird ein Tretlagergetriebe in Planetenradsatzbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec mit einer Anordnung zum Betätigen zumindest eines Bremsschaltelements vorgeschlagen, bei dem zur Vereinfachung der Montage zumindest eine drehbar gelagerte Schaltwalze achsparallel zu einer zentralen Rotationsachse des Tretlagergetriebes angeordnet ist, wobei die Schaltwalze in Wirkverbindung mit zumindest einer als Bremsschaltelement ausgeführten Bremsklinke zum Sperren und Freigeben eines Getriebebauteils zum Schalten einer Gangstufe steht.
  • Um den Bauraumbedarf und die Montagefreundlichkeit der vorgeschlagenen Anordnung auch bei der Betätigung beziehungsweise Aktuierung mehrerer Bremsschaltelemente durch mehrere Bremsklinken über eine gemeinsame Schaltwalze zu reduzieren, ist vorgesehen, dass die Schaltwalze mehrere axial hintereinander angeordnete Kurvenbahnen als jeweilige Schaltkulisse zum Betätigen der verschiedenen Bremsklinken aufweist. Dadurch ist es ohne weiteres möglich beispielsweise ein Tretlagergetriebe mit vier Bremsen und vier Freilaufkupplungen zum Realisieren von zum Beispiel 16 Gangstufen mit der vorbeschriebenen Anordnung zu aktuieren beziehungsweise zu schalten, da durch die Betätigung der Bremsklinken die Freilaufkupplungen indirekt mitbetätigt werden. Um eine möglichst optimale Verteilung der auftretenden Schaltkräfte zu realisieren, können jeder Kurvenbahn mehrere Bremsklinken zugeordnet sein, die vorzugsweise über den Umfang gleichmäßig verteilt der Kurvenbahn zugeordnet sind.
  • Auf diese Weise wird eine Aktuierung beziehungsweise Betätigung von Bremsschaltelementen des Tretlagergetriebes auf einfachste Weise realisiert, indem eine etwa achsparallel zu einer zentralen Getrieberotationsachse drehbar gelagerte Schaltwalze oder dergleichen montagefreundlich angeordnet ist, die mit einer ebenfalls im Gehäuse des Tretlagergetriebes gelagerte Bremsklinke zum Sperren und Freigeben eines zugeordneten Getriebebauteils aufweist. Somit wird ein Tretlagergetriebe mit einer Anordnung zum Betätigen zumindest eines Bremsschaltelements mit besonders hoher Montagefreundlichkeit realisiert, da eine von der Montage der Getriebebauteile unabhängige Anordnungsmontage von der Schaltwalze und der zumindest einen Bremsklinke erfolgen kann. Zudem wird ein besonders robuster Aufbau bei dem Tretlagergetriebe realisiert.
  • Um auch eine besonders bauraumsparende und montagefreundliche Anordnung der Bremsklinke zum Beispiel in dem Gehäuse des Tretlagergetriebes vorzusehen, wird im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass eine Schwenkachse der Bremsklinke etwa achsparallel zu der zentralen Getrieberotationsachse und der Drehachse der Schaltwalze angeordnet ist.
  • Wenn bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe mehrere Bremsschaltelemente vorgesehen sind, die über die Schaltwalze betätigt werden sollen, kann eine nächste Weiterbildung der Erfindung vorsehen, dass mehrere Bremsklinken zum Sperren und Freigeben eines jeweils zugeordneten Getriebebauteils einem gemeinsamen Lagerbolzen als gemeinsame Schwenkachse zugeordnet sind. Beispielsweise kann die achsparallel verlaufende Schwenkachse zur Drehachse der Schaltwalze entsprechend räumlich versetzt im Gehäuse des Tretlagergetriebes angeordnet werden, um eine besonders bauraumsparende Anordnung im Raum zu ermöglichen und gleichzeitig die Funktion beziehungsweise Aktuierung des zugeordneten Bremsschaltelements konstruktiv einfach zu ermöglichen.
  • Vorzugsweise kann jede Bremsklinke als Kipphebel ausgeführt sein. Es ist jedoch ebenso denkbar, dass anstelle eines Kipphebels auch ein Schlepphebel oder dergleichen als Bremsklinke eingesetzt wird. Unabhängig von der jeweiligen Ausführung können der oder die Hebel vorzugsweise in einer nutförmigen Ausnehmung oder dergleichen in dem Gehäuse des Tretlagergetriebes angeordnet werden.
  • Um eine besonders montagefreundliche und zudem konstruktiv einfach aufgebaute Betätigungs- beziehungsweise Aktuierungskette zwischen der Schaltwalze, der Bremsklinke und dem zu sperrenden beziehungsweise freizugebenden Getriebebauteil des Tretlagergetriebes zu realisieren, kann beispielsweise die Bremsklinke zum Sperren und Freigeben des Getriebebauteils mit einem ersten Kipphebelarm einer Sperrverzahnung oder dergleichen des zu sperrenden Getriebebauteils zugeordnet sein, während die Bremsklinke zum Betätigen mit einem zweiten Kipphebelarm einer entlang des Umfangs der Schaltwalze angeordneten Kurvenbahn oder dergleichen zum Realisieren einer Schaltkulisse zugeordnet wird. Die Kurvenbahn bzw. Schaltkulisse an dem Außenumfang der Schaltwalze kann z. B. durch hintereinander angeordnete Berge und Täler oder dergleichen Bereiche realisiert werden, sodass die Bremsklinke bei einem Wechsel zwischen Berg und Tal an der Kurvenbahn entsprechend um die Schwenkachse geschwenkt wird, sodass der zugeordnete erste Kipphebelarm der Bremsklinke durch die Schwenkbewegung in die Sperrverzahnung des zugeordneten Getriebebauteils eingreift und somit die Drehbewegung des Getriebebauteils sperrt oder aus der Sperrverzahnung entfernt wird und somit die Drehbewegung des Getriebebauteils freigibt. Es ist möglich, auch andere Konturen zu verwenden, welche die vorbeschriebene Funktion zum Sperren und Freigeben des Getriebebauteils realisieren.
  • Im Rahmen einer nächsten Weiterbildung der Erfindung kann das Sperren des Getriebebauteils bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe durch die Bremsklinke beispielsweise durch eine Druckbelastung oder eine Zugbelastung erfolgen. Zum Beispiel kann das Ende des ersten Kipphebelarms zum Realisieren einer Druck-Bremsklinke an einer Flanke der Sperrverzahnung des Getriebebauteils angelegt werden. Bei dieser Ausführung ist in vorteilhafterweise keine besondere konstruktive Form des Endes des ersten Kipphebelarms erforderlich, da im eingelegten Zustand der Bremsklinke das Ende des ersten Kipphebelarms an der entsprechenden Flanke der Sperrverzahnung anliegt und diese durch eine Druckbelastung sperrt. Es ist auch denkbar, dass das Ende des ersten Kipphebelarms zum Realisieren einer Zug-Bremsklinke zum Beispiel hakenförmig oder dergleichen ausgeführt ist, um eine Flanke der Sperrverzahnung zu hintergreifen und dadurch die Sperrung des Getriebebauteils zu realisieren, welche durch eine Zugbelastung erfolgt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführung des vorgeschlagenen Tretlagergetriebes ist die Bremsklinke der Anordnung federbelastet ausgeführt. Je nach Ausführung, ob eine normalerweise geschlossene oder normalerweise geöffnete Ausführung realisiert werden soll, wird die Federkraft entsprechend auf die Bremsklinke übertragen. Bei einer normalerweise geschlossenen Ausführung wird die Klinkenspitze beziehungsweise das Ende des ersten Kipphebelarms der Bremsklinke über die Federkraft in die Sperrverzahnung des zu sperrenden Getriebebauteils gedrückt beziehungsweise gezogen. Bei einer normalerweise geöffneten Ausführung wird die Klinkenspitze beziehungsweise das Ende des ersten Kipphebelarmes der Bremsklinke über die Federkraft aus der Sperrverzahnung des Getriebebauteils gedrückt beziehungsweise gezogen, um die Sperrwirkung an dem Getriebebauteil aufzuheben.
  • Das Aufbringen der Federkraft für die Bremsklinke kann beispielsweise im Rahmen einer möglichen Ausführung der Erfindung durch ein federbelastetes Druckstück oder dergleichen realisiert werden, welches zum Beispiel in einer entsprechenden Ausnehmung des Gehäuses derart gelagert ist, dass ein Ende des federbelasteten Druckstückes auf den ersten Kipphebelarm der Bremsklinke wirkt. Eine andere Ausführung der Erfindung kann vorsehen, dass die Federkraft durch eine Druck-, Zug-, Schenkelfeder oder dergleichen realisiert wird.
  • Die Betätigung der Schaltwalze zum Ausführen der Drehbewegungen kann auf verschiedene Arten erfolgen. Eine besonders bevorzugte Drehbetätigung der Schaltwalze kann über einen konventionellen nur zugkraftbelastbaren Bowdenzug mit einer Rückstellfeder oder auch zum Beispiel durch einen zug- und druckkraftbelastbaren Bowdenzug oder einen Pull-Pull-Bowdenzug ohne zusätzliches Federelement erfolgen.
  • Um eine wahrnehmbare Abgrenzung und Positionierung der einzelnen Gangstufen während der Drehbewegung der Schaltwalze für den Fahrer zu realisieren, ist vorgesehen, dass der Schaltwalze eine federbelastete Rastierung oder dergleichen zugeordnet ist. Die Rastierung beziehungsweise Positionierung der einzelnen Gangstufen kann radial oder axial an der Schaltwalze vorgesehen sein. Beispielsweise kann diese Rastierung über eine in einer Bohrung des Gehäuses des Tretlagergetriebes geführte und federbeaufschlagte Kugel oder dergleichen realisiert werden. Ebenso wäre es denkbar, dass im Rahmen einer anderen Ausführung der Erfindung die Rastierung durch einen Betätigungs- beziehungsweise Schalthebel zum Betätigen des Bowdenzuges realisiert wird.
  • Um eine Überdrehung bei der Schaltwalze zu verhindern, kann vorgesehen sein, dass ein an der Schaltwalze zum Beispiel axial, radial oder dergleichen vorgesehener Anschlag realisiert wird, sodass eine Schaltbewegung von der ersten Gangstufe direkt in die höchste Gangstufe und umgekehrt bei der Schaltwalze verhindert wird.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Beanspruchung eines Fahrrades oder eines Pedelecs mit dem vorbeschriebenen Tretlagergetriebe, wodurch sich die vorbeschriebenen und weitere Vorteile ergeben.
  • Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.
  • Es zeigen:
    • 1 ein schematischer Getriebeschnitt eines erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes eines Fahrrades oder Pedelecs mit einer Anordnung zum Betätigen zumindest eines Bremsschaltelements;
    • 2 ein schematischer Getriebeschnitt durch das Tretlagergetriebe mit der Anordnung zum Betätigen einer Bremsklinke zum Sperren und Freigeben eines Hohlrades als Getriebebauteil;
    • 3 ein weiterer Getriebeschnitt durch das Tretlagergetriebe mit der Anordnung bei einer Bremsklinke zum Sperren und Freigeben eines Sonnenrades als Getriebebauteil;
    • 4 ein weiterer Getriebeschnitt durch das Tretlagergetriebe mit einer Rastierung an einer Schaltwalze;
    • 5 eine stirnseitige Ansicht des Tretlagergetriebes von einer Kettenblattseite mit einem Pull-Pull-Bowdenzug zum Betätigen der Schaltwalze;
    • 6 eine stirnseitige Ansicht des Tretlagergetriebes von einer dem Kettenblatt abgewandten Seite mit einem konventionellen Bowdenzug mit Federkraft;
    • 7 eine Einzelteilansicht der Schaltwalze mit mehreren Kurvenbahnen als Schaltkulissen zum Betätigen verschiedener Bremsklinken;
    • 8 eine schematische Prinzipdarstellung des Tretlagergetriebes mit den durch die Schaltwalze zu betätigenden Bremsschaltelementen; und
    • 9 ein Schaltschema der Bremsschaltelemente und der Freilaufkupplungen des Tretlagergetriebes gemäß 8.
  • In den 1 bis 8 sind verschiedene Ansichten eines Tretlagergetriebes in Planetenradsatzbauweise für ein Fahrrad oder Pedelec mit einer Anordnung zum Betätigen zumindest eines Bremsschaltelements beispielhaft dargestellt. 9 zeigt ein Schaltschema für die Bremsschaltelemente B1, B2, B3, B4 und die Freilaufkupplungen F1, F2, F3, F4 des nur beispielhaft als 16-Gang-Getriebe ausgeführten Tretlagergetriebes. Unter einem Bremsschaltelement B1, B2, B3, B4 wird im Allgemeinen eine betätigbare Bremse verstanden, welche ein Getriebebauteil im geschlossenen Zustand mit einem Gehäuse 23 des Tretlagergetriebes verbindet. Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bremsschaltelemente B1, B2, B3, B4 als Bremsklinken 3, 4, 5, 6 ausgeführt sind.
  • Es wird beispielhaft ein Tretlagergetriebe in Planetenradsatzbauweise, also mit mehreren, vorzugsweise vier Planetenradsätzen RS1, RS2, RS3, RS4 für ein Fahrrad oder Pedelec mit der Anordnung zum Betätigen zumindest eines der Bremsschaltelemente B1, B2, B3, B4 vorgeschlagen.
  • Um eine besonders montagefreundliche und bauraumgünstige Ausführung des Tretlagergetriebes vorzusehen, wird zumindest eine drehbar gelagerte Schaltwalze 1 etwa achsparallel zu einer zentralen Rotationsachse 2 des Tretlagergetriebes angeordnet, wobei die Schaltwalze 1 in Wirkverbindung mit zumindest einer als Bremsschaltelement B1, B2, B3, B4 ausgeführten Bremsklinke 3, 4, 5, 6 zum Sperren und Freigeben eines jeweils zugeordneten Getriebebauteils zum Schalten einer Gangstufe G1 bis G16 steht.
  • Wie beispielsweise aus 1 ersichtlich ist, umfasst das Tretlagergetriebe eine erste Bremsklinke 3, eine zweite Bremsklinke 4, eine dritte Bremsklinke 5, eine vierte Bremsklinke 6 zum Sperren und Freigeben des jeweils zugeordneten Getriebebauteils. Da das nur beispielhaft dargestellte Tretlagergetriebe neben den Freilaufkupplungen F1, F2, F3, F4 vier Bremsschaltelemente B1, B2, B3, B4 umfasst, die entsprechend betätigt werden, sind demzufolge vier Bremsklinken 3, 4, 5, 6 vorgesehen, die quasi die Bremsschaltelemente B1, B2, B3, B4 bilden und das entsprechend zugeordnete Getriebebauteil sperren oder freigeben, um die jeweilige Gangstufe G1 bis G16 zu realisieren.
  • Die vier Bremsklinken 3, 4, 5, 6 zum Sperren und Freigeben des jeweils zugeordneten Getriebebauteils sind einem gemeinsamen Lagerbolzen 7 als gemeinsame Schwenkachse 8 zugeordnet. Die gemeinsame Schwenkachse 8 der Bremsklinken 3, 4, 5, 6 ist achsparallel zu der zentralen Getrieberotationsachse 2 des Tretlagergetriebes und der Drehachse 9 der Schaltwalze 1 angeordnet. Wie insbesondere aus 2 und 3 ersichtlich ist, sind die zentrale Getrieberotationsachse 2 und die Drehachse 9 der Schaltwalze 1 sowie die gemeinsame Schwenkachse 8 der Bremsklinken 3, 4, 5, 6 achsparallel und räumlich versetzt zueinander angeordnet, um eine bauraumsparende und montagefreundliche Anordnung bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe zu realisieren.
  • Ferner sind die vier Bremsklinken 3, 4, 5, 6 jeweils als Kipphebel ausgeführt, wobei ein erster Kipphebelarm 10, 17 jedes Kipphebels beziehungsweise jeder Bremsklinke 3, 4, 5, 6 einer Sperrverzahnung 14, 18 eines Getriebebauteils zum Sperren und Freigeben des Getriebebauteils zugeordnet ist und wobei ein zweiter Kipphebelarm 12, 20 einer entlang des Umfanges der Schaltwalze 1 angeordneten Kurvenbahn 11, 13, 29, 30 als Schaltkulisse zugeordnet ist. Bei den beispielhaft dargestellten Bremsklinken 3, 4, 5, 6 sind Druck-Bremsklinken gezeigt, bei denen die Sperrung durch eine Druckbelastung erfolgt, in der Weise, dass das Ende des ersten Kipphebelarmes 10, 17 jeder Bremsklinke 3, 4, 5, 6 an einer Flanke der Sperrverzahnung 14, 18 zugeordneten Getriebebauteils anliegt, um auf diese Weise die Drehbewegung des Getriebebauteils zu blockieren beziehungsweise zu sperren.
  • 2 zeigt beispielhaft einen Getriebeschnitt durch das Tretlagergetriebe und den Lagerbolzen 7 sowie durch die zweite Bremsklinke 4 als zweites Bremsschaltelement B2 und dem zugeordneten Getriebebauteil, welches als Hohlrad 15 ausgeführt ist, und durch die Schaltwalze 1. Die zweite Bremsklinke 4 ist als Kipphebel ausgeführt, wobei der erste Kipphebelarm 10 der zweiten Bremsklinke 4 der Sperrverzahnung 14 des als Getriebebauteil ausgeführten Hohlrades 15 zum Sperren und Freigeben desselben zugeordnet ist und wobei der zweite Kipphebelarm 12 der zweiten Bremsklinke 4 der Kurvenbahn 11 als Schaltkulisse der Schaltwalze 1 zugeordnet ist. Gemäß 2 befindet sich die zweite Bremsklinke 4 in einer geöffneten Stellung. Erst wenn die Schaltwalze 1 weitergedreht wird und der zweite Kipphebelarm 12 der zweiten Bremsklinke 4 ein Tal an der Kurvenbahn 11 erreicht, wird ein Ende des ersten Kipphebelarms 10 die Bremsklinke 4 durch die Federkraft des Druckstückes 19 in die Sperrverzahnung 14 des Hohlrades 15 gedrückt und die Drehung des Hohlrades 15 gesperrt, so dass sich das zweite Bremsschaltelement B2 in dem geschlossenen Zustand befindet.
  • In 3 ist ein weiterer Getriebeschnitt durch das Tretlagergetriebe im Bereich des ersten Bremsschaltelementes B1 beziehungsweise der ersten Bremsklinke 3 dargestellt. Der ersten Bremsklinke 3 ist als Getriebebauteil ein Sonnenrad 16 beispielhaft zugeordnet. In 3 ist der gesperrte Zustand gezeigt, bei der sich die erste Bremsklinke 3 mit dem Ende ihres ersten Kipphebelarms 17 in der Sperrverzahnung 18 des als Getriebebauteils ausgeführten Sonnenrades 16 befindet. Die erste Bremsklinke 3 wird durch die Federkraft des Druckstückes 21 in diesem Sperrzustand gehalten. Das Ende des zweiten Kipphebelarms 20 der ersten Bremsklinke 3 befindet sich in der der ersten Bremsklinke 3 zugeordneten Kurvenbahn 13 der Schaltwalze 1, wobei sich das Ende des zweiten Kipphebelarms 20 an einem Tal der zugeordneten Kurvenbahn 13 der Schaltwalze 1 befindet.
  • In 4 ist ein weiterer Getriebeschnitt durch das erfindungsgemäße Tretlagergetriebe in einer Ebene gezeigt, in der sich die Rastierung der Schaltwalze 1 befindet. Als Rastierung ist hier eine federbeaufschlagte Kugelanordnung bzw. Kugel 22 vorgesehen, die sich in einer Bohrung des Gehäuses 23 befindet. Die federbeaufschlagte Kugel 22 steht in Wirkverbindung mit einer Rastierkurvenbahn 24 der Schaltwalze, die entlang des Außenumfanges der Schaltwalze 1 vorgesehen ist. Die Anzahl der Täler an der Rastierkurvenbahn 24 entspricht der Anzahl der Gangstufen G1 bis G16. Auf diese Weise ist jede Gangstufe G1 bis G16 für den Fahrer während des Schaltvorganges deutlich wahrnehmbar.
  • In 5 ist eine stirnseitige Ansicht von der Kettenblattseite her des Tretlagergetriebes bei dem Fahrrad oder Pedelec dargestellt. Zur Drehbetätigung der Schaltwalze 1 ist ein Pull-Pull-Bowdenzug 25 beispielhaft dargestellt. Zur Aufnahme des Innenzugs des Bowdenzugs 25 ist beispielhaft ein aus dem Gehäuse 23 oder aus einem Gehäusedeckel kettenblattseitig oder kettenblattabgewandt hinausragender Zapfen 27 vorgesehen. Die Bowdenzugaußenhülle 26 ist vorzugsweise direkt am Gehäuse 23 des Tretlagergetriebes beziehungsweise an einem Gehäusedeckel abgestützt. Es ist denkbar, dass der Bowdenzug 25 durch mehrfaches Umschlingen mittels Reibschluss fixiert wird. Bei einer maximalen Schaltwalzendrehung von bis zu 270° und einem Umschlingungswinkel, der größer als die maximale Schaltwalzendrehung ist, kann eine Fixierung mit einer radial von außen einzudrehenden Schraube oder dergleichen realisiert werden. Ferner kann zur Fixierung ein Hindurchführen des Innenzuges des Bowdenzuges 25 durch eine in der Schaltwalze 1 vorgesehene Querbohrung oder eine stirnseitig eingebrachte Nut oder eine weitere Umschlingung des Zapfens 27 vorgesehen werden, wobei zusätzlich noch durch eine vorzugsweise stirnseitig eindrehbare Schraube etwaiges Durchrutschen des Innenzuges des Bowdenzuges 25 verhindert wird.
  • In 6 ist eine stirnseitige Ansicht von der kettenblattabgewandten Seite des Tretlagergetriebes mit einem konventionellen Bowdenzug 28 dargestellt. Bei der Verwendung eines nur Zugbelastung aufweisenden Bowdenzuges 28 ist eine Rückdrehfeder erforderlich, wobei die Rückdrehfeder in vorteilhafterweise als Schenkelfeder bauraumsparend innerhalb der Schaltwalze 1 angeordnet werden kann.
  • In 7 ist eine Einzelteilansicht der Schaltwalze 1 mit den verschiedenen Kurvenbahnen beziehungsweise Schaltkulissen 11, 13, 29, 30 dargestellt, die den vier Bremsklinken 3, 4, 5, 6 zum Betätigen zugeordnet werden. Ferner ist die Rastierkurvenbahn 24 zur Wahrnehmung der verschiedenen Gangstufen G1 bis G16 während der Drehbewegung der Schaltwalze 1 durch den Fahrer dargestellt.
  • In 8 ist eine schematische Darstellung des Tretlagergetriebes mit vier Planetenradsätzen RS1, RS2, RS3, RS4 dargestellt. Zum Realisieren der 16 Gangstufen G1 bis G16 sind den Planetenradsätzen RS1, RS2, RS3, RS4 vier Bremsen B1, B2, B3, B4 sowie vier Freilaufkupplungen F1, F2, F3, F4 zugeordnet. Der an sich bekannte Getriebeaufbau wird nicht weiter beschrieben, da dieser sich für den Fachmann ergibt.
  • Das entsprechende Schaltschema des in 8 dargestellten Tretlagergetriebes ist in 9 gezeigt. Bei dem dargestellten Schaltschema gemäß 9 bedeutet ein Strich bei den Bremsschaltelementen B1, B2, B3, B 4 einen geöffneten Zustand, also eine Freigabe des zugeordneten Getriebebauteils, während ein Punkt in dem Schaltschema dem geschlossenen Zustand der Bremsschaltelemente B1, B2, B3, B4 entspricht. Bei den Freilaufkupplungen F1, F2, F3, F4 bedeutet ein Strich in dem Schaltschema zum Realisieren der jeweiligen Gangstufe G1 bis G16 den Überholtriebzustand, während ein Punkt in dem Schaltschema zum Realisieren der entsprechenden Gangstufe G1 bis G16 den Sperrzustand realisiert.
  • Die Schaltlogik beziehungsweise das Schaltschema des Tretlagergetriebes ist in den Kurvenbahnen 11, 13, 29, 30 der Bremsklinken 3, 4, 5, 6 hinterlegt. Damit besteht auch die Möglichkeit die einzelnen Gangstufen G1 bis G16 bewusst wegzulassen, um für verschiedene Zielgruppen größere oder kleinere Gangsprünge mit demselben Tretlagergetriebe darstellen zu können. Durch die vorgesehenen Bremsklinken 3, 4, 5, 6 als Bremsschaltelemente B1, B2, B3, B4 werden auch indirekt die Freilaufkupplungen F1, F2, F3, F4 betätigt.
  • Aus dem Schaltschema sind für jede Gangstufe G1 bis G16 die Betätigungszustände zum Realisieren dieser Gangstufe G1 bis G16 für die Bremsklinken 3, 4, 5, 6 angegeben. Beispielsweise zum Realisieren der ersten Gangstufe G1 sind sämtliche Bremsklinken 3, 4, 5, 6 freigegeben. Beispielsweise bei der zweiten Gangstufe G2 wird die erste Bremsklinke 3 geschlossen, während die drei anderen Bremsklinken 4, 5, 6 freigegeben sind. Diese Betätigung wird durch die zugeordneten Kurvenbahnen beziehungsweise Schaltkulissen 11, 13, 29, 30 realisiert, indem die Schaltwalze 1 axial hintereinander angeordnete Kurvenbahnen 11, 13, 29, 30 zum Betätigen der Bremsklinken 3, 4, 5, 6 aufweist.
  • Um ein Überdrehen der Schaltwalze 1 zu verhindern, ist ein Anschlag 31 gehäuseseitig vorgesehen. Demzufolge wird verhindert, dass nach Erreichen der 16. Gangstufe G16 die Schaltwalze 1 weitergedreht werden kann. Durch den Anschlag 31 wird dies verhindert, sodass die Schaltwalze 1 nur wieder zurückgedreht werden kann.
  • Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Tretlagergetriebe ist zudem eine beidseitige Lagerung innerhalb des Gehäuses 23 des Tretlagergetriebes der Schaltwalze 1 und des Lagerbolzens 7 zur Aufnahme der Bremsklinken 3, 4, 5, 6 in vorteilhafterweise möglich, wodurch die Toleranzkette in vorteilhafterweise minimiert werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schaltwalze
    2
    Rotationsachse beziehungsweise Getrieberotationsachse
    3
    Bremsklinke
    4
    Bremsklinke
    5
    Bremsklinke
    6
    Bremsklinke
    7
    Lagerbolzen
    8
    Schwenkachse des Lagerbolzens bzw. der Bremsklinken
    9
    Drehachse der Schaltwalze
    10
    erster Kipphebelarm der zweiten Bremsklinke
    11
    Kurvenbahn beziehungsweise Schaltkulisse für die zweite Bremsklinke
    12
    zweiter Kipphebelarm der zweiten Bremsklinke
    13
    Kurvenbahn beziehungsweise Schaltkulisse für die erste Bremsklinke
    14
    Sperrverzahnung des Hohlrades
    15
    Hohlrad
    16
    Sonnenrad
    17
    erster Kipphebelarm der ersten Bremsklinke
    18
    Sperrverzahnung des Sonnenrades
    19
    Druckstück für die zweite Bremsklinke
    20
    zweiter Kipphebelarm der ersten Bremsklinke
    21
    Druckstück für die erste Bremsklinke
    22
    federbeaufschlagte Kugelanordnung beziehungsweise Kugel
    23
    Gehäuse
    24
    Rastierkurvenbahn der Schaltwalze
    25
    Pull-Pull-Bowdenzug
    26
    Bowdenzugaußenhülle
    27
    Zapfen
    28
    zugkraftbelastbarer Bowdenzug
    29
    Kurvenbahn beziehungsweise Schaltkulisse für die dritte Bremsklinke
    30
    Kurvenbahn beziehungsweise Schaltkulisse für die vierte Bremsklinke
    31
    Anschlag
    RS1
    Planetenradsatz
    RS2
    Planetenradsatz
    RS3
    Planetenradsatz
    RS4
    Planetenradsatz
    G1 bis G16
    16 Gangstufen
    B1
    erstes Bremsschaltelement
    B2
    zweites Bremsschaltelement
    B3
    drittes Bremsschaltelement
    B4
    viertes Bremsschaltelement
    F1
    erste Freilaufkupplung
    F2
    zweite Freilaufkupplung
    F3
    dritte Freilaufkupplung
    F4
    vierte Freilaufkupplung

Claims (13)

  1. Tretlagergetriebe in Planetenradsatzbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec, mit einer Anordnung zum Betätigen zumindest eines Bremsschaltelementes (B1, B2, B3, B4), wobei zumindest eine drehbar gelagerte Schaltwalze (1) achsparallel zu einer zentralen Getrieberotationsachse (2) angeordnet ist, wobei die Schaltwalze (1) in Wirkverbindung mit zumindest einer als Bremsschaltelement (B1, B2, B3, B4) ausgeführten Bremsklinke (3, 4, 5, 6) zum Sperren und Freigeben eines Getriebebauteils zum Schalten einer Gangstufe (G1 bis G16) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwalze (1) mehrere axial hintereinander angeordnete Kurvenbahnen (11, 13, 29, 30) zum Betätigen mehrerer Bremsklinken (3, 4, 5, 6) aufweist.
  2. Tretlagergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwenkachse (8) der Bremsklinke (3, 4, 5, 6) achsparallel zu der zentralen Getrieberotationsachse (2) und der Drehachse (9) der Schaltwalze (1) angeordnet ist.
  3. Tretlagergetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bremsklinken (3, 4, 5, 6) zum Sperren und Freigeben eines jeweils zugeordneten Getriebebauteils einem Lagerbolzen (7) als gemeinsame Schwenkachse (8) zugeordnet sind.
  4. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsklinke (3, 4, 5, 6) als Kipphebel ausgeführt ist, wobei ein erster Kipphebelarm (10, 17) einer Sperrverzahnung (14, 18) des Getriebebauteils zum Sperren und Freigeben des Getriebebauteils zugeordnet ist und wobei ein zweiter Kipphebelarm (12, 20) einer entlang des Umfanges der Schaltwalze (1) angeordneten Kurvenbahn (11, 13, 29, 30) als Schaltkulisse zugeordnet ist.
  5. Tretlagergetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des ersten Kipphebelarms (10, 17) zum Realisieren einer Druck-Bremsklinke (3, 4, 5, 6) an einer Flanke der Sperrverzahnung (14, 18) des Getriebebauteils anlegbar ist.
  6. Tretlagergetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende des ersten Kipphebelarms (10, 17) zum Realisieren einer Zug-Bremsklinke etwa hakenförmig ausgeführt ist, um eine Flanke der Sperrverzahnung (14, 18) des Getriebebauteils zu hintergreifen.
  7. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsklinke (3, 4, 5, 6) federbelastet ist.
  8. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehbetätigung der Schaltwalze (1) ein zugkraftbelastbarer Bowdenzug (28) mit einer Rückstellfeder vorgesehen ist.
  9. Tretlagergetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehbetätigung der Schaltwalze (1) ein zug- und druckkraftbelastbarer Bowdenzug oder ein Pull-Pull-Bowdenzug (25) vorgesehen ist.
  10. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltwalze (1) eine federbelastete Rastierung zum Abgrenzen der verschiedenen Gangstufen (G1 bis G16) während der Drehbewegung der Schaltwalze (1) zugeordnet ist.
  11. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltwalze (1) ein Anschlag (31) zum Verhindern einer Überdrehung der Schaltwalze (1) zugeordnet ist.
  12. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwalze (1) und die zumindest eine Bremsklinke (3, 4, 5, 6) in einem Gehäuse (23) des Tretlagergetriebes gelagert sind.
  13. Fahrrad oder Pedelec mit einem Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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