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Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein mit Muskelkraft, mit oder ohne Unterstützung, antreibbares Fahrzeug. Mit Muskelkraft ohne Unterstützung angetriebene Fahrzeuge sind meist Fahrräder, Dreiräder, Rikschas oder leichte Vierräder. Sie haben Tretkurbeln und Pedale für die Aufnahme des Drehmoments, da der Mensch in den Beinen mehr Kraft hat als in den Armen. Es gibt jedoch auch Fahrzeuge mit Handantrieb oder mit Wippen, auf denen der Benutzer sein Gewicht verlagert, die über einen Mechanismus für die Drehbewegung des Antriebsrades sorgen. Muskelkraftbetriebene Fahrzeuge mit Unterstützung haben als zweite Drehmomentquelle einen Motor (kleiner Verbrenner oder Elektromotor), wie zum Beispiel Elektrofahrräder, E-Bikes oder Pedelecs, wobei es auch hier Dreiräder, wie Trikes oder Rikschas, und Vierräder, wie das von Schaeffler entwickelte Bio-Hybrid, gibt.
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Viele Antriebsstränge für Fahrräder oder E-Bikes haben, wenn sie mehrere Gangstufen aufweisen sollen, eine große Anzahl an Teilen, Getrieben, Kupplungen oder Freiläufen. Oft sind Motor und Getriebe getrennt, so dass sowohl das Tretlager als auch die Nabe des Hinterrades kompliziert aufgebaut sind. Getriebeteile am Hinterrad - wie zum Beispiel bei klassischen Kettenschaltungen - sind oft Wasser, Sand, Staub oder Schmutz ausgesetzt und erfordern so eine höhere Wartung und Pflege.
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Ein E-Bike, bei dem der gesamte Antriebsstrang sich in der Nähe des Tretlagers befindet, ist aus der
WO 2019/015811 A1 bekannt. Dort ist ein Antriebsstrang beschrieben mit einer um eine Drehachse drehbaren Kurbelwelle zum Aufnehmen eines mit Muskelkraft erzeugten ersten und eines zweiten von einem Motor erzeugten Drehmoments, mit einem schaltbaren, mehrstufigen Planetengetriebe mit variablen Übersetzungen zur Übertragung des Drehmoments von der Kurbelwelle auf ein mit einem Antriebsrad des Fahrzeugs koppelbares Abtriebselement, wobei der Gangwechsel über ein gesteuertes Blockieren oder Freigeben jeweiliger Sonnenräder entsprechender Planetenstufen erfolgt, und wobei die Sonnenräder mit Planetenrädern und mindestens einem Hohlrad zusammenwirken. Dieser Stand der Technik realisiert zwar sieben Gänge, verwendet dazu aber drei Planetengetriebe und zwei bremsbare Mitnehmerscheiben für den Gangwechsel, was den Gegenstand relativ aufwendig, groß und kompliziert macht.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Antriebsstrang für ein mit Muskelkraft antreibbares Fahrzeug dahingehend zu verbessern, dass er mit weniger Teilen auskommt und kleiner baut.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist ein Antriebsstrang vorgeschlagen für ein mit Muskelkraft, mit oder ohne Unterstützung, antreibbares Fahrzeug, mit einer um eine Drehachse drehbaren Eingangswelle zum Aufnehmen eines mit Muskelkraft erzeugten ersten und/oder eines zweiten von einem Motor erzeugten Drehmoments, mit einem schaltbaren, mehrstufigen Planetengetriebe mit variablen Übersetzungen zur Übertragung des ersten Drehmoments von der Eingangswelle auf ein mit einem Antriebsrad des Fahrzeugs koppelbares Abtriebselement, wobei der Gangwechsel über ein gesteuertes Blockieren oder Freigeben jeweiliger Sonnenräder entsprechender Planetenstufen erfolgt, wobei die Sonnenräder mit Planetenrädern und mindestens einem Hohlrad zusammenwirken, wobei das ins Planetengetriebe eingeleitete Drehmoment über einen Planetenträger eingeleitet werden, wobei das aus dem Planetengetriebe ausgeleitete Antriebsmoment aus dem Hohlrad abgenommen wird, und wobei zum Gangwechsel die Sonnenräder von radial innen blockiert oder freigegeben werden.
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Erfindungsgemäß kann so ein Antriebsstrang mit bis zu sieben Gängen geschaffen werden, der klein baut, relativ wenige Teile hat, der effektiv arbeitet, in der Herstellung nicht teuer ist und ein angenehmes Fahrgefühl ermöglicht. Das erfindungsgemäße Einleiten des oder der Drehmomente über den Planetenträger und das Ausleiten des Antriebsmoments über das Hohlrad führen zusammen mit dem Blockieren oder Freigeben der einzelnen Sonnenräder von radial innen zu einem ausgesprochen kompakten und kleinbauenden Getriebe. Es braucht nur einen einzigen Planetenträger und ein einziges Hohlrad. Auf weitere Hohlräder oder Planetenträger, wie der Stand der Technik sie für Siebenganggetriebe erfordert, kann verzichtet werden, so dass das gesamte Getriebe nur sehr wenige Einzelteile enthält und damit preisgünstig in der Herstellung und einfach in der Wartung ist. Auch kann auf größer bauende Bremselemente für die Sonnenräder verzichtet werden, wenn die als Kupplungen wirkenden Elemente zum Blockieren oder Freigeben der Sonnenräder, wie vorgeschlagen, von radial innen wirken. Auch auf weitere Radsätze oder Kupplungen, wie sie viele Siebenganggetriebe benötigen, kann verzichtet werden.
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Der erfindungsgemäße Antriebsstrang kann zwischen Tretlager (Kurbeltrieb) und Hinterradnabe aufgeteilt sein. Dazwischen ist dann eine Kette, ein Riemen oder eine Welle als Drehmomentübertragungselement vorgesehen. Die Eingangswelle und das Getriebe können sich also an unterschiedlichen Stellen befinden. Das Getriebe kann zum Beispiel am oder im Tretlager oder aber an oder in der Radnabe angeordnet sein. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Planetengetriebe sich am Tretlager, also an der Eingangswelle des ersten Drehmoments, befindet. Damit sind alle wesentlichen mechanischen Teile in der Nähe des Tretlagers und können durch Kapselung gut vor Schmutz und Wasser geschützt sein. Die Wartung wird einfacher, die Zuverlässigkeit höher.
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Der erfindungsgemäße Antriebsstrang ist auch für Fahrzeuge, die rein mit Muskelkraft betrieben werden, also im Wesentlichen Fahrräder, geeignet. Der Fahrer benutzt dann ein Fahrrad mit kompaktem Mehrganggetriebe, was eine lange Haltbarkeit verspricht und bei dem auf Nachstellen und Warten von komplizierten Kettenschaltmechanismen verzichtet werden kann. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist jedoch eine Unterstützung vorgesehen, zum Beispiel ein Elektromotor (E-Motor) - natürlich mit einem Energiespeicher wie einem Akku. Der Fahrer hat dann ein E-Bike mit all den Vorteilen des leichten, mühelosen Laufes, der erhöhten Reichweite und der Bergsteigfähigkeit ohne Anstrengung oder Schwitzen.
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Der E-Motor und das Getriebe können sich an unterschiedlichen Stellen des Fahrzeugs befinden, der E-Motor zum Beispiel am oder in der Nähe des Tretlagers (oder des Kurbeltriebs oder des Pedalantriebs), das Getriebe an oder in der Radnabe. Dazwischen kann wieder ein Drehmomentübertragungselement, wie oben erwähnt, vorgesehen sein. In einer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der E-Motor und das Getriebe zusammengebaut eine kompakte Einheit bilden und entweder in der Mitte des Fahrzeugs (am oder in der Nähe des Pedalantriebes) oder am Antriebsrad (meist am oder im Hinterrad) angeordnet sind. Bevorzugt sind der E-Motor und das Getriebe mittig angeordnet und befinden sich auf der Achse des Kurbeltriebs. Diese Integration führt zu einer kompakten Einheit mit einer einzigen Achse im Tretlager, zu einer gleichmäßigen Gewichtsverteilung von vorne und hinten und zu einem relativ tiefliegenden Schwerpunkt verglichen mit Fahrzeugen mit weiter oben angeordneten E-Motor.
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Das aus dem Hohlrad des vorgeschlagenen Planetengetriebes ausgeleitete Drehmoment kann zum Beispiel über Zahnräder auf das Abtriebselement (meist ein Kettenrad oder Ritzel) übertragen werden, von dem aus es dann (meist über eine Kette) zum Antriebsrad geleitet wird. Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass das Hohlrad im Abtriebselement integriert ist, was den Antriebsstrang nochmals kompakter macht.
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Der Freilauf, den fast alle Fahrräder und E-Bikes aus Gründen des Fahrkomforts besitzen, kann dort, wo es sinnvoll ist, angeordnet sein. Dies kann in der Nähe oder entfernt vom Getriebe und/oder vom E-Motor sein. Bevorzugt ist jedoch der Freilauf im Getriebe oder im E-Motor integriert, was den gesamten Antriebsstrang nochmals deutlich kompakter macht. Der gesamte Antriebsstrang kommt dann mit einer einzigen Welle aus, was eine sehr klein bauende, ausgesprochen kompakte und leichte Lösung ergibt.
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Wenn sehr viele Gänge erwünscht sind, kann man mehr als ein Planetengetriebe zusammenschalten oder ein Planetengetriebe mit vier oder mehr Stufen verwenden. verwenden. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist aber vorgesehen, dass ein einziges Planetengetriebe verwendet wird, das dreistufig ist. Man hat dann sieben Gänge und eine ausreichende Spreizung in der Übersetzung bei einem eine sehr klein bauenden, ausgesprochen kompakten und leichten Antriebsstrang.
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In einer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Blockieren oder Freigeben der Sonnenräder über innenliegende Kupplungen erfolgt. Innenliegend heißt, dass sich die kuppelnden oder freigebenden Elemente nicht axial neben den oder außerhalb der Sonnenräder befinden, sondern axial genau dort, wo die Sonnenräder sind. Sie befinden sich also praktisch im Inneren der Sonnenräder. Dies ist eine sehr platzsparende Lösung. Die Kupplungen können mit Reibung, Kraftschluss oder Formschluss arbeiten und haben einfach die Aufgabe, das ihnen zugeordnete Sonnenrad in der Drehbewegung an die Welle anzukoppeln oder freizugeben. Bei stehender Welle sollen sie also blockieren/hemmen oder die Drehung freigeben. Bevorzugt kann dazu ein an sich bekannter Klinkenmechanismus (Klauenmechanismus) eingesetzt sein. Ein solcher Klinkenmechanismus kann bevorzugt mit einer Schaltnockenwelle ausgebildet sein. Dies sind bewährte technische Elemente im Fahrzeug-, Fahrrad- oder Schaltungsbau, die die Teilaufgabe lösen, ein Rad mit seiner Welle drehfest zu verbinden oder frei rotieren zu lassen.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Klinkenmechanismus eine - bevorzugt stationäre - Hülse und federbelastete Klinken enthält, die beim Auslenken in axial innere Ausnehmungen der Sonnenräder eingreifen. Möglich sind Ausführungen mit oder ohne Muffe. Die Klinken sind dann entweder in der Hülse selbst befestigt oder an der Muffe.
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So ergibt sich ein preiswertes und kompaktes Siebengang-Schnellschaltgetriebe für Fahrzeuge mit oder ohne Motorunterstützung, das schnelle und sanfte Gangwechsel automatisch oder von Hand gesteuert durchführt. Die Schaltgenauigkeit, der Wirkungsgrad und die Gesamteffizienz sind hoch. Der Fahrkomfort ist gesteigert. Die Anzahl der Komponenten ist relativ klein, das Getriebe baut klein und ist leicht. Der Antriebsstrang erhöht die Leistung des Fahrzeugs über den gesamten Geschwindigkeitsbereich. Eine Automatik kann abhängig von den Geschwindigkeiten oder den Lastbedingungen arbeiten. Zur Realisierung kann auf an sich bekannte und bewährte Bauelemente aus dem Fahrzeugbau, wie Freiläufe, Kupplungen, Rastelemente oder Getriebeteile zurückgegriffen werden, was teure Sonderanfertigungen erspart.
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Ein Fahrzeug, insbesondere Fahrrad, Elektrofahrrad, E-Bike oder Pedelec, mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang hat sich demnach bewährt.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen
- 1: einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang für ein Pedelec,
- 2: eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs,
- 3: eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs,
- 4: zwei Fahrräder mit je einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang,
- 5: Bauteile eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs,
- 6: ein Schaltschema für den 1. Gang,
- 7: Schaltschemata für den 2. und 3. Gang,
- 8: Schaltschemata für den 4. und 5. Gang,
- 9: Schaltschema für den 6. und 7. Gang und
- 10 und 11: Details einer Ausführung einer Kupplung mit einem Klinkenmechanismus.
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1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang 2 für ein E-Bike oder ein Pedelec, wobei der Antriebsstrang 2 entweder am Kurbeltrieb 28, also mittig, oder am Hinterrad 30, also an der Nabe, angeordnet sein kann. Im ersten Fall kann der Antriebsstrang 2 Teil der Tretkurbeltriebes sein, im zweiten Fall ist er Teil der Konstruktion des Hinterrades 30. In der Vergrößerung ist zu erkennen, dass der Antriebsstrang 2 hier eine von den zwei Pedalen angetriebene Eingangswelle 32 aufweist, einen unterstützenden Elektromotor 8, ein Planetengetriebe 4 und ein Abtriebselement 6, das hier als Kettenrad ausgebildet ist, um das Drehmoment über eine Kette an das Hinterrad 30 zu leiten.
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2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 2 mit den koaxial angeordneten Bauteilen Eingangswelle 32, Planetengetriebe 4, Abtriebselement 6, Elektromotor 8, Freilauf 10, Schaltnockenwelle 20 und Verbindungsstück 24. Der Antriebsstrang 2 weist für ein Siebenganggetriebe relativ wenige Zahnradpaare auf. Der Elektromotor 8 und das Getriebe 4 sind leichtgewichtig, kleinbauend und kompakt im Pedalantrieb integriert, so dass das so gebildete Antriebs- und Übersetzungsmodul für viele unterschiedliche E-Bikes geeignet ist.
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3 zeigt eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 2 mit der Eingangswelle 32, dem Elektromotor 8, dem Freilauf 10, einem Koppler 12, dem Planetengetriebe 4 mit einem Planetenträger PC, Sonnenrädern, Planetenrädern und dem Hohlrad R, das hier in das Abtriebselement 6 integriert ist. Zum Schalten des Planetengetriebes 4 sind eine Muffe 14, eine Hülse 18, eine Schaltnockenwelle 20, eine Torsionsfeder 22 und ein Verbindungsstück 24 vorgesehen. Die Muffe 14 trägt mindestens einen, bevorzugt jedoch zwei sich gegenüberliegende Sätze von je drei Klinken.
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4 zeigt schematisch zwei Fahrräder, die mit je einem mit einem erfindungsgemä-ßen Antriebsstrang 2 ausgerüstet sind. Das linke Fahrrad ist ein normales Fahrrad ohne Unterstützung durch einen Elektromotor. Das erforderliche Drehmoment wird ausschließlich vom Fahrer durch Treten der Pedale aufgebracht. Das rechte Fahrrad symbolisiert durch das gezeichnete Stromkabel ein Fahrrad mit Unterstützung durch einen Elektromotor, also ein E-Bike oder ein Pedelec. Das erforderliche Drehmoment wird nicht ausschließlich vom Fahrer durch Treten der Pedale aufgebracht, sondern auch von dem unterstützenden Elektromotor. Der Antriebsstrang 2, der vergrößert neben dem linken Fahrrad gezeichnet ist, gehört zum rechten Fahrrad, dem E-Bike. Ein Antriebsstrang für das normale Fahrrad ist nicht gezeichnet, aber ähnlich - auch mit Planetengetriebe - aufgebaut. Nur hat er keinen Elektromotor.
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5 zeigt Bauteile eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 2 mit dem Elektromotor 8 und dem Planetengetriebe 4, nämlich das Hohlrad R, das Sonnenrad S1 und die dreifach vorhandenen Planetenräder P1, P2 und P3 im teilweisen Zusammenwirken. Drei Sonnenräder S1, S2 und S3, ein einziger Planetenträger PC, drei Sätze von Planetenrädern P1, P2 und P3 und ein einziges gemeinsames Hohlrad R als einzige Stelle der Drehmomentausleitung reichen also für ein kompaktes Siebenganggetriebe.
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6 zeigt ein Schaltschema für den 1. Gang einer Ausführung eines Planetengetriebes: Mit dem Warnschild mit Blitz ist der Elektromotor symbolisiert. Die Sonnenräder S1, S2 und S3 können von den Kupplungen C1, C2 und C3 gehemmt (blockiert, durch das schraffierte Symbol angezeigt) oder freigegeben werden. Die Planetenräder P1, P2 und P3 werden vom Planetenträger PC getragen und bewegt, der das Eingangsdrehmoment - von den Pedalen und vom Elektromotor 8 - einleitet. Das Ausgangs- oder Abtriebsdrehmoment wird über das Hohlrad R zum Kettenrad ausgeleitet, wie der Pfeil oben rechts andeutet.
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Im ersten Gang sind nun die Sonnenräder S1, S2 und S3 von ihren jeweiligen Kupplungen C1, C2 und C3 blockiert, das heißt, sie drehen sich nicht. Beim Drehen des Planetenträgers PC ergibt sich bei dieser Wahl der Zahnradgrößen ein Übersetzungsverhältnis von 1,75.
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7 zeigt Schaltschemata für den 2. und 3. Gang. Im zweiten Gang (oben) sind nun die Sonnenräder S1 und S3 von ihren jeweiligen Kupplungen C1 und C3 blockiert, das heißt, sie drehen sich nicht. Das Sonnenrad S2 kann rotieren. Beim Drehen des Planetenträgers PC ergibt sich ein Übersetzungsverhältnis von 1,5.
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Im dritten Gang (unten) ist nur das Sonnenrad S3 von seiner Kupplung C3 blockiert, das heißt, es dreht sich nicht. Die Sonnenräder S1 und S2 können rotieren. Beim Drehen des Planetenträgers PC ergibt sich ein Übersetzungsverhältnis von 1,35.
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8 zeigt Schaltschemata für den 4. und 5. Gang. Im vierten Gang (oben) ist keines der Sonnenräder S1, S2 und S3 von ihren jeweiligen Kupplungen blockiert, das heißt, alle drei Sonnenräder S1, S2 und S3 können frei rotieren. Beim Drehen des Planetenträgers PC ergibt sich ein Übersetzungsverhältnis von 1,0.
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Im fünften Gang (unten) ist nur das Sonnenrad S1 von seiner Kupplung C1 blockiert, das heißt, es dreht sich nicht. Die Sonnenräder S2 und S3 können rotieren. Beim Drehen des Planetenträgers PC ergibt sich ein Übersetzungsverhältnis von 0,8.
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9 zeigt Schaltschema für den 6. und 7. Gang. Im sechsten Gang (oben) ist nur das Sonnenrad S2 von seiner Kupplung C2 blockiert, das heißt, es dreht sich nicht.
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Die Sonnenräder S1 und S3 können rotieren. Beim Drehen des Planetenträgers PC ergibt sich ein Übersetzungsverhältnis von 0,59.
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Im siebten Gang (unten) sind die Sonnenräder S1 und S2 von ihren jeweiligen Kupplungen C1 und C2 blockiert, das heißt, sie drehen sich nicht. Das Sonnenrad S3 kann rotieren. Beim Drehen des Planetenträgers PC ergibt sich ein Übersetzungsverhältnis von 0,45.
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Insgesamt wird also mit einem einzigen dreistufigen Planetengetriebe 4 mit relativ wenigen Bauteilen ein Siebenganggetriebe mit ausreichend großer Spreizung erreicht.
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10 und 11 zeigen Details einer Ausführung einer Kupplung für die Sonnenräder S1, S2 und S3, nämlich einen Klinkenmechanismus, der sich innerhalb der Sonnenräder S1, S2 und S3 befindet und diese entweder mit einem feststehenden Element verkuppelt, also blockiert, oder in ihrer Drehbewegung freigibt.
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10 zeigt die zusammengesteckten Elemente Schaltnockenwelle 20 innerhalb der Muffe 14, und diese innerhalb der Hülse 18. Die Muffe 14 trägt die zweimal drei beweglichen, verschwenkbaren, von Torsionsfedern nach radial innen gedrückten Klinken 16, die hier in Ausnehmungen der Hülse 18 zu sehen sind. Die Schaltnockenwelle 20 enthält nach außen herausragende Schaltnocken C. Die stationäre Hülse 18 hält die von Torsionsfedern belasteten Klinken 16 und gibt eine stabile Unterstützung für die Klinken 16 während des Haltens und des Freigebens der Sonnenräder S. Die stationäre Hülse 18 hilft auch, um den Sonnenrädern S radiale Unterstützung zu geben. Die innenliegende Muffe 14 gibt der Schaltnockenwelle 20 radiale Unterstützung.
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Das Schalten der einzelnen Gänge - genauer gesagt, das Blockieren einzelner Sonnenräder S - geht wird nun anhand der vergrößerten Detailzeichnung gezeigt, wobei die Funktion für alle drei Sonnenräder S1, S2 und S3 gilt: Das Verbindungsstück 24 (zu sehen in den 2 und 3) wird von einem vom Benutzer bedienten Schalthebel über Kabel oder Bowdenzug/-züge verdreht. Damit wird auch die Schaltnockenwelle 20 vom mit der Torsionsfeder 22 belasteten Verbindungsstück 24 um einen gewissen Winkel verdreht. Wenn beim Verdrehen eine Schaltnocke C die ihr zugeordnete Klinke 16 von innen berührt, lenkt sie die Klinke 16 nach radial außen aus (heller Pfeil), die radiale Außenseite der Klinke 16 ragt dann über den Außenrand der Hülse 18 heraus und greift in eine Ausnehmung 26 (es kann eine, es können aber auch zwei oder mehr über den inneren Umfang verteilte Ausnehmungen 24 vorgesehen sein) des inneren Randes des zugeordneten Sonnenrades S. Damit verriegelt die Klinke 16 das zugehörige Sonnenrad S mit der feststehenden Hülse 18. Das Sonnenrad S ist blockiert. Die durch den gekrümmten dunklen Pfeil angedeutete Drehbewegung des Sonnenrades S kommt zum Stillstand, veranschaulicht durch das Schlosssymbol.
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Für das Einlegen des fünften Ganges wird zum Beispiel, wie 8 unten gezeigt, nur das eine Sonnenrad S1 blockiert, während die beiden anderen Sonnenräder S2 und S3 frei rotieren dürfen. Das Verbindungsstück 24 dreht also die Schaltnockenwelle 20 so, dass genau die Schaltnocke C radial nach außen gehoben wird, die die Klinke 16 betätigt, die das Sonnenrad S1 hemmt. Genau diese Klinke 16 greift dann in die Ausnehmung 26 des Sonnenrades S1 und stoppt die Rotation des Sonnenrades S1, da die Klinke 16 dem Sonnenrad S1 nicht erlaubt, sich weiter zu drehen. Der gewünschte fünfte Gang mit seinem Übersetzungsverhältnis ist eingestellt. Dies funktioniert genau so mit Gängen, bei denen zwei oder drei Sonnenräder S gleichzeitig blockiert werden.
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11 zeigt die zusammengesteckten Elemente Schaltnockenwelle 20 innerhalb der Muffe 14, und diese innerhalb der Hülse 18, wobei hier drei Klinken 16 zu sehen sind.
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Das Freigeben einzelner Sonnenräder S wird nun anhand der vergrößerten Detailzeichnung gezeigt, wobei die Funktion für alle drei Sonnenräder S1, S2 und S3 gilt: Das Verbindungsstück 24 (zu sehen in den 2 und 3) wird von einem vom Benutzer bedienten Schalthebel über Kabel oder Bowdenzug/-züge verdreht. Damit wird auch die Schaltnockenwelle 20 vom mit der Torsionsfeder 22 belasteten Verbindungsstück 24 um einen gewissen Winkel verdreht. Beim Verdrehen der Schaltnockenwelle 20 so weit, dass keine Schaltnocke C unter der Klinke 16 steht, drückt eine Torsionsfeder die Klinke 16 wieder in den Umfang der Hülse 18 zurück (heller Pfeil) und das Sonnenrad S wird freigegeben. Damit ragt die radiale Außenseite der Klinke 16 nicht mehr über den Außenrand der Hülse 18 heraus und greift in keine der Ausnehmungen des inneren Randes des zugeordneten Sonnenrades S. Damit löst die Nocke 16 das zugehörige Sonnenrad S von der feststehenden Hülse 18. Das Sonnenrad S kann frei rotieren. Die durch den gekrümmten dunklen Pfeil angedeutete Drehbewegung des Sonnenrades S ist erlaubt und bleibt erhalten, veranschaulicht durch das offene Schlosssymbol. Dieser Zustand gilt zum Beispiel im fünften Gang (8 unten) für die Sonnenräder S2 und S3, die nun frei auf der Hülse 18 rotieren dürfen, so den entsprechenden fünften Gang einstellen und so das gewünschte Übersetzungsverhältnis bereitstellen.
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Rechts sind die koaxial angeordneten Bauteile Schaltnockenwelle 20, Muffe 14, Hülse 18 im Inneren der Sonnenräder S1, S2 und S3 zu sehen, die unterschiedliche Durchmesser oder unterschiedlich viele Zähne haben und so unterschiedliche Übersetzungen schaffen können.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Antriebsstrang
- 4
- Planetengetriebe
- 6
- Abtriebselement/Kettenrad
- 8
- Elektromotor
- 10
- Freilauf
- 12
- Koppler
- 14
- Muffe
- 16
- Klinke
- 18
- Hülse
- 20
- Schaltnockenwelle
- 22
- Torsionsfeder
- 24
- Verbindungsstück
- 26
- Ausnehmung
- 28
- Kurbeltrieb
- 30
- Hinterrad
- 32
- Eingangswelle
- C
- Schaltnocke
- C1
- Kupplung 1
- C2
- Kupplung 2
- C3
- Kupplung 3
- P1
- Planetenrad 1
- P2
- Planetenrad 2
- P3
- Planetenrad 3
- PC
- Planetenträger
- R
- Hohlrad
- S
- Sonnenrad
- S1
- Sonnenrad 1
- S2
- Sonnenrad 2
- S3
- Sonnenrad 3
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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