DE102021129423B3 - Radnabe mit mehrganggetriebe - Google Patents

Abstract

Radnabe mit einem Mehrganggetriebe, das aus Planetengetrieben gebildet ist, die mittels axialverschieblicher Steuerschieber in verschiedene Gänge zu schalten sind, indem kuppelnd federbelastete, sich radial erstreckende mit axialen Zähnen besetzte Kupplungsringe einer jeweiligen Gangstufe gemäß freizustellen sind, wobei die Steuerschieber in gewendelten Nuten einer koaxialen Schalttrommel (ST) und in radialen, parallel zur Getriebeachse orientierten, Schlitzen einer sie umschließenden hohlen Hauptachse (HA) geführt sind und so jeweils ein zugehöriger Kupplungsring schaltend zu betätigen ist. Das Mehrganggetriebe besteht von einer Antriebshülse (AH) ausgehend aus einem Eingangsgetriebe (EGG), das als ein 5-, 6- oder 7-Ganggetriebe auf der Hauptachse (HA) ausgebildet ist und ein zweistufiges Planetengetriebe und ein daran anschließendes ein- oder zweistufiges Planetengetriebe umfasst, die auf einer Hauptachse (HA) angeordnet sind, wobei an das 5-, 6- oder 7-Ganggetriebe ein Nachschaltgetriebe (NSG) mit einem einstufigen Planetengetriebe angekuppelt ist.

Description

• 1. Technisches Gebiet
• Die Erfindung betrifft eine Radnabe, insbesondere eine Hinterradnabe, mit einem Mehrganggetriebe, das aus Planetengetrieben gebildet ist.
• 2. Stand der Technik
• Ein derartiges Mehrganggetriebe ist in der DE 10 2018 007 326 A1 beschrieben, das zwei zweistufige Planetengetriebe aufweist, die mit 8 jeweils winkelverdreht rastenden Axialkupplungen in 9 Gangstufen zu schalten sind. Mittels axial verschiebbarer Schieberinge mit Schaltfingern, die in eine Schalttrommel eingreifen, sind kuppelnd federbelastete, sich radial erstreckende und mit axialen Zähnen besetzte Kupplungsringe einer jeweiligen Gangstufe gemäß freizustellen, indem die Schaltfinger so in gewendelten Nuten einer koaxialen Schalttrommel und in radialen, parallel zur Getriebeachse orientierten, Schlitzen einer sie umschließenden Hohlachse geführt sind, dass mit jedem Schiebering jeweils ein zugehöriger Kupplungsring schaltend zu betätigen ist.
• Aus dem Stand der Technik ist ferner das DE 11 2019 001 604 B4 bekannt, welches ein Mehrganggetriebe beschreibt, welches ein Eingangsgetriebe sowie ein daran anschließendes Nachschaltgetriebe umfasst.
• Aus der DE 10 2006 024 370 A1 ist ein Mehrgruppengetriebe und ein Verfahren zum Gangwechsel bei einem Mehrgruppengetriebe bekannt.
• 3. Aufgabenstellung
• Es ist Aufgabe der Erfindung, das vorbeschriebene Mehrganggetriebe wesentlich zu vereinfachen und gleichzeitig zu verbessern und mehrere Varianten mit diversen Stufungen und Gangzahlen zu offenbaren.
• 4. Zusammenfassung der Erfindung
• Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Radnabe, insbesondere eine Hinterradnabe, gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Lösung finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
• Die Lösung besteht darin, dass das neuartige Mehrganggetriebe mit höchstens 7 Kupplungen in 10, 12/13 oder 14 Gangstufen zu schalten ist, die Kupplungen überwiegend achsnah ausgebildet sind. Vorzugsweise sind mindestens zwei der Planetengetriebe einander gleich.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Radnabe mit einem Mehrganggetriebe bereitgestellt, das aus Planetengetrieben gebildet ist, die mittels axial verschieblicher Schieberinge mit Schaltfingern in gewendelte Nuten in einer Schalttrommel eingreifen, wobei die Schaltfinger zudem in radialen, parallel zur Getriebeachse orientierten, Schlitzen einer sie umschließenden hohlen Hauptachse geführt sind und dadurch verschiedene Gänge zu schalten sind, indem durch die Schieberinge kuppelnd federbelastet sich radial erstreckende mit axialen Zähnen besetzte Kupplungsringe einer jeweiligen Gangstufe gemäß freizustellen sind, wobei auf der Hauptachse angeordnet das Mehrganggetriebe von einer Antriebshülse ausgehend aus einem 5-, 6- oder 7-Ganggetriebe als Eingangsgetriebe besteht, das aus einem zweistufigen und einem darauf folgenden ein- oder zweistufigen Planetengetrieben besteht, sowie ein daran anschließenden einstufigen Planetengetriebe als Nachschaltgetriebe umfasst, das auf einer Mittelhülse angeordnet ist und jeweils angekuppelt die ersten 5, 6 oder 7 Gänge mit einer Nabenhülse verbindet oder diese Gänge bei festgelegtem Hohlrad verdoppelnd gekuppelt abgehend auf die Nabenhülse überträgt, wobei diese so gebildeten 10, 12 oder 14 Gangstufen mit mindestens 6 und höchstens 7 Kupplungen so geschaltet sind, dass jeweils nur wenige der Planetensätze abwälzend im Eingriff sind.
• Bevorzugter Weise ist auf einer Hauptachse eine Antriebshülse gelagert, die ein Ritzel eines Zugmittelgetriebes trägt und mit einem Planetenträger des eingangsseitigen zweistufigen Planetengetriebes verbunden ist. Zu der zweiten Stufe dieses Getriebes ist weiterhin spiegelbildlich ein einstufiges Planetengetriebe angeordnet, so dass deren Hohlräder miteinander freiliegend und gegen seitliches Auswandern gesichert verbunden sind. Zudem sind deren Planetenträger mit einem Zwischenlager axial und radial gegeneinander abgestützt und verdrehbar gehalten. Der Planetenträger des einstufigen Planetengetriebes führt in eine um die Hauptachse beabstandet gelagerte Mittelhülse auf der ein Nachschaltgetriebe als einstufiges Planetengetriebe angeordnet ist. Dessen Sonnenrad ist auf der Mittelhülse frei drehbar und axial lose passend begrenzt angeordnet und einerseits mit einer Sonnenradkupplung mit der Mittelhülse kuppelbar und andererseits abtreibend mit der Nabenhülse drehfest und axial verschiebbar verbunden. Weiterhin ist das Hohlrad des Nachschaltgetriebes axial lose begrenzt zwischen der Mittelhülse und der Hauptachse geführt und mit einer Hohlradkupplung achsnah mit der Hauptachse, jeweils wenn die Sonnenradkupplung geöffnet ist, kuppelbar. Nur in diesem Schaltzustand findet im Nachschaltgetriebe NSG eine Drehzahlumsetzung in die Gängen 6 bis 10 statt; in den niedrigen Gängen 1-5 fungiert es hingegen geblockt als Ganzes rotierend und somit verlustfrei.
• Der Antrieb des Nachschaltgetriebes erfolgt über den Steg und nicht über das Sonnenrad. Der Vorteil liegt darin, dass an der Radnabe deutlich größere Riemen-/Kettenräder verwendet werden können. Des Weiteren ergeben sich sowohl für kleine 20 Inch Räder als auch große 29 Inch Räder riementaugliche Zähnezahlen des Zugmittelgetriebes bei vergleichbaren Entfaltungen.
• Grundlage für die nachfolgenden Beispiele ergeben sich aus der Tabelle 5b mit ca. 850 % Spreizung.
• Bei einem 20 Inch Rad erhält man mit vorne 39 Zähnen und hinten 34 Zähnen im ersten (1-ten) Gang eine Entfaltung von 1,07 m und im 13-ten Gang eine solche von 9,13 m.
• Bei einem 29 Inch Rad erhält man mit vorne 34 Zähnen und hinten 42 Zähnen im ersten (1-ten) Gang eine Entfaltung von 1,09 m und im 13-ten Gang eine solche von 9,26 m.
• Bei der alternativen Zähnezahl 39 vorne und 50 hinten ergeben sich 1,05 m bzw. 8,93 m.
• Die einzelnen Getriebestufen werden durch Steuerungsmittel, umfassend Steuerungsaktoren, welche den einzelnen Zahnrädern zugeordnete Kupplungen, beispielsweise K20, K30, K40, K50, K70, KSR und KHR steuern, jeweils selektiv gesteuert. Eine Zuordnung der Steuerungszustände der einzelnen Kupplungen für Zahnräder mit beispielhaften Zahnzahlen zu den Gängen 1 bis 10 zeigt die folgende Tabelle:

  G n	K20	K30	K40	K50	K70	KSR	KHR	i n	$s_n=\frac{i_n}{i_{n+1}}$
  1	1	-	-	1.538	-	1	-	1.538	1.241
  2	-	0.806	-	1.538	-	1	-	1.239	1.239
  3	1	-	-	-	1	1	-	1.000	1.241
  4	-	0.806	-	-	1	1	-	0.806	1.239
  5	-		0.650	-	1	1	-	0.650	1.207
  6	1	-	-	1.538	-	-	0.350	0.538	1.241
  7	-	0.806	-	1.538	-	-	0.350	0.434	1.239
  8	1	-	-	-	1	-	0.350	0.350	1.241
  9	-	0.806	-	-	1	-	0.350	0.282	1.239
  10	-	-	0.650	-	1	-	0.350	0.227

• Die Steuerungsaktoren können mechanisch, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angesteuert werden. Elektrische Steuerungsaktoren umfassen beispielsweise elektromagnetische Aktoren, piezoelektrische Aktoren oder kapazitive Aktoren.
• Elektrische Steuerungsaktoren können beispielsweise in E-bikes vorteilhaft zum Einsatz kommen, weil dort bereits eine elektrische Steuerung des Antriebs und der Ladezyklen und entsprechende elektrische Antriebsenergie vorhanden ist. Elektrisch gesteuerte Aktoren lassen sich besonders vorteilhaft mit der elektrischen Steuerung des Antriebes verbinden und ermöglichen eine optimale lastabhängige Steuerung als elektrisches „Automatik-Getriebe“. Diese Ausführungsform ist nicht näher dargestellt.
• Pneumatische oder hydraulische Aktoren können beispielsweise steuerbare Druckzylinder umfassen. Pneumatische oder hydraulische Aktoren können vorteilhaft in Systemen eingesetzt werden, in denen bereits beispielsweise zur Verstärkung der Bremswirkung oder zur aktiven Dämpfung von Stößen ein pneumatisches oder hydraulisches Drucksystem vorhanden ist. Diese Ausführungsformen sind nicht näher dargestellt.
• Eine Kombination von elektrischer und/oder pneumatischer und/oder hydraulischer und/oder mechanischer Ansteuerung der Aktoren ist jederzeit möglich. Beispielsweise können pneumatische oder hydraulische Steuerungsaktoren elektrisch über sogenannte Solenoide angesteuert werden, ebenso wie mechanische Schieber oder ein Schiebering. Die Steuerungsaktoren können dabei innerhalb oder teilweise außerhalb der Antriebsnabe angeordnet sein, welche das Getriebe umfasst. Beispielsweise kann vorteilhaft innerhalb der Antriebsnabe eine Stufensteuerung angebracht sein, welche nach Betätigung jeweils elektrisch, oder pneumatisch oder hydraulisch oder mechanisch um eine Gangstufe herauf oder herunter steuert.
• In der Folge wird als ein vorzugsweises Ausführungsbeispiel eine rein mechanische Steuerung der Aktoren beschrieben.
• Die Radnabe mit einem Mehrganggetriebe, wird aus Planetengetrieben gebildet, umfassend Steuerungsmittel zur Steuerung einer Kupplung einer jeweiligen Gangstufe, wobei das Mehrganggetriebe umfassend ein Eingangsgetriebe EGG, das ein zweistufiges und ein darauf folgendes ein- oder zweistufiges Planetengetriebe mit ersten Planetensätzen Z30, Z40, Z50 sowie ein daran anschließendes einstufiges Planetengetriebe mit wenigstens einem zweiten Planetensatz ZHR als Nachschaltgetriebe NSG umfasst, wobei die so gebildeten 10, 12 oder 14 Gangstufen mit mindestens 6 der Kupplungen K20, K30, K40, K50, K70, KSR, KHR und höchstens 7 Kupplungen K20, K30, K40, K50, K70, KSR, KHR so geschaltet sind, dass zur Übertragung eines Drehmoments jeweils nur ein Minimum der Planetensätze abwälzend im Eingriff sind.
• Die Radnabe ist vorzugsweise eine Hinterradnabe.
• Die Übertragung eines Drehmoments findet dabei vom Eingang des Eingangsgetriebes EGG zum Ausgang des Nachschaltgetriebes NSG durch eine geeignete Kombination der Planetensätze derart statt, dass pro Gangstufe nur ein Minimum an Planetensätzen Z30, Z40, Z50, ZHR mit jeweils definierten Zähnezahlen zum Einsatz kommt, wodurch die Effizienz des Mehrganggetriebes erheblich gesteigert wird. Die Auswahl, der in den jeweiligen Gangstufen eingesetzten Planetensätzen wird in der Folge anhand von Auswahltabellen beschrieben.
• Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend nur beispielhaft beschrieben. Diese Beispiele stellen die besten Wege dar, die Erfindung in der Praxis umzusetzen, welche dem Anmelder derzeit bekannt sind, obwohl dies natürlich nicht die einzigen Wege sind, auf welchen dies erreicht werden könnte. Die Beschreibung legt die Funktionen des Beispiels und die Abfolge der Schritte für das Gestalten und den Betrieb des Beispiels dar. Jedoch können dieselben oder äquivalente Funktionen und Abfolgen von anderen Beispielen erzielt werden.
• Gleiche Bauteile weisen gleiche Bezugszeichen auf.
• Die einzelnen Schaltzustände der 10 Gänge sind für drei Varianten aus den Tabellen 1 bis 3 und deren Bezeichnungslegende zu ersehen, die in der Beschreibung eingeschlossen sind, und das Getriebeschema ist in 1 dargestellt. Eine Abwicklung einer Schalttrommel zeigt 5a. Die Bezugszeichen in den Figuren sind in einer Bezugszeichenliste zusammengestellt.
• In den Tabellen 1 bis 3 der 5×2 Gänge Getriebeschemata IGH1 - IGH3, sind in der Spalte des Eingangsgetriebes EGG die Zähnezahlen der eingangsseitigen drei Getriebestufen angegeben. Die Tabellen 4 bis 7 betreffen die Getriebe mit 6×2 (7+5 bzw. 7+6) und 7×2 Gängen. Die Bezeichnungen betreffen die Hohl-, Planeten- und Sonnenräder, die in der 1 zur Differenzierung mit angehängten Ziffern 1 - 3 versehen, und in den 3 und 4 mit den angehängten Ziffern 1 - 4 versehen sind. Entsprechend sind zum Nachschaltgetriebe NSG die Ziffern 5 für das dortige Planetengetriebe angehängt. Die 1-4 sind schematisierte Radialschnitte.
• Die Symbolik X in den Rechtecken der Ringe der Kupplungen K50, K70, KSR, bedeutet, dass diese Ringe jeweils eine Rücklaufsperrfunktion haben. Die Symbolik einer Raute in den Rechtecken der Ringe der Kupplungen K20, K30, K40, KHR die an den Sonnenrädern SR1, SR2 des Eingangs-Planetengetriebes EEG und am Hohlrad HR4 des Nachschaltgetriebes NSG eingezeichnet ist, bedeutet, dass diese Ringe jeweils geschaltet eine Mitlaufsperrfunktion und damit eine Kopplung gegen die Drehrichtung bieten.
• Die Nabenhülse NH, die die Speichen trägt, ist einerseits auf der Hauptachse HA und andererseits auf der Antriebshülse AH jeweils mit Kugellagern gelagert. Auf der Antriebshülse ist schematisch ein Ketten- oder Riemenrad eines Zugmittelgetriebes ZG gezeigt. In der hohlen Hauptachse HA ist eine Schalttrommel ST verdrehbar angeordnet, die gewendelte Nuten N20, N30, ... N70, NSR, NHR enthält, die je nach einer durch Rasten für die zehn Gänge bestimmten Verdrehstellungen - in 5a schematisch dargestellt - in diese eingreifende Schaltfinger der Schieberinge in eine passende Verschiebestellung zum Öffnen bzw. Schließen der zugehörigen Kupplungsringe K30, ... KHR, die axiale Zähne zum Koppeln aufweisen, verbringen. Diese Schaltfinger sind zudem in passenden axialen Schlitzen in der Hauptachse HA geführt. Die Schließkräfte der Kupplungen erbringen Federn, die jeweils zum Öffnen einer der Kupplungen von dem zugehörigen Schiebering zusammengedrückt werden.
• Diese Kupplungsansteuerungs-vorrichtungen sind jeweils mindestens zweifach auf dem Umfang der Hauptachse HA platziert, damit die Kupplungsringe sicher parallel verstellt werden. Die Gänge lassen sich vorteilhaft ohne Antriebsunterbrechung durchschalten, und es treten keine störenden Rastgeräusche und keine Stoßbelastungen auf, die bei Klinkenschaltungen üblich sind.
• Wie aus der Tabelle 1 der ersten Getriebeversion IGH1 ersichtlich ist, sind die Zähnezahlen dreier Planetengetriebe gleich, nämlich 63, 27, -117, so dass diese, die Fertigung vereinfachend Wiederholteile sind. Nur in der Eingangsstufe des Eingangsgetriebe EGG sind weitere Sonnen- und Planetenrad-Zähnezahlen 46, 44 für eine günstige Abstufung der Umsetzungsverhältnisse i vorhanden. Die Gangstufenhöhen Sn sind in engen Grenzen gehalten, wie in der rechten unteren Spalte gezeigt ist. Der gesamte Übersetzungsbereich S beträgt anspruchsvolle 6,762 und der mittlere Gangsprung s beträgt 23,7%, entsprechend s beträgt 1,237. Nur zwischen dem 5. und 6. Gang ist die Stufe etwas niedriger. Im dritten Gang G3 ist der Antrieb zur Nabenhülse verlustfrei durchgeschaltet. Die 3 Drehzahlumsetzungsverhältnisse sind für einen Normalbetrieb so verteilt, dass die beiden unteren Gänge G1, G2 untersetzend und die höheren Gänge G4 - G5 zunehmend übersetzend sind.
• In den zwei weiteren Getriebeversionen IGH2, IGH3 sind gemäß den Tabellen 2 und 3 die Zähnezahlen im Nachschaltgetriebe NSG, nämlich 62, 28, -118 bzw. 61, 29, -119, etwas unterschiedlich zu den beiden gleichen Planetengetrieben in dem Eingangsgetriebe EEG, wodurch jeweils eine noch weitere Angleichung der Stufenhöhen s auf 23,9% bzw. 24,1% erreicht ist und der Übersetzungsbereich S entsprechend auf 6,872 bzw. 6,984 erweitert ist.
• Vorteilhaft ist das Nachschaltgetriebe NSG mit einer Schrägverzahnung versehen, die eine höhere Kraftübertragung erbringt. Die in der Tabelle der Kupplungen und Gängezahlen eingetragenen Umsetzungsverhältnisse zeigen an, welche Kupplungen jeweils geschlossen sind. Eine 1 zeigt jeweils an, dass ein verlustfreier Blockumlauf eingeschaltet ist.
• Wie 1 zeigt, sind die beiden ringförmigen Hohlräder HR2-3 des Eingangsgetriebes EGG einteilig hergestellt und haben keine Stützwände zur Hauptachse. Ein Auswandern dieser Hohlräder wird beispielsweise durch hier gestrichelt dargestellte Zentriermittel verhindert. Die beiden Planetenträger PT1-2 und PT3 sind gegeneinander axial und radial mit einem Zentrallager ZL abgestützt und dabei gegeneinander verdrehbar.
• Das Nachschaltgetriebe NSG ist mit seinem Sonnenrad SR5 auf einer Mittelhülse MH angeordnet und durch eine Sonnenradkupplung KSR mit der Mittelhülse verbindbar, die sich zu dem Planetenträger PT3 (bzw. PT3-4 für die Varianten 6×2 (7+5 bzw. 7+6) und 7×2 Gängen) erstreckt, und zudem ist diese Mittelhülse MH, die mit einem Lager L um die Hauptachse HA drehbar gehalten ist, mit einer achsnah angeordneten Sonnenradkupplung K70 mit dem Sonnenrad SR3 (bzw. SR4 für die Varianten 6×2 und 7×2) zu verbinden. Weiterhin ist das Sonnenrad SR5 des Nachschaltgetriebes NSG drehfest und zu montagezwecken axial verschieblich mit der Nabenhülse NH verbunden. Außerdem ist das Hohlrad HR5 des Nachschaltgetriebes NSG mit einer achsnahen Hohlradkupplung KHR mit der Hauptachse HA verbindbar. Der Planetenträger PT5 des Nachschaltgetriebes ist in engen Grenzen axial verschiebbar und drehfest auf der Mittelhülse MH gehalten.
• 2 zeigt eine weitere vereinfachte Ausführung, bei der die Schaltung der Sonnenradkupplung KSR nicht von der Schalttrommel ST aus erfolgt, sondern die Schubkräfte einer Schrägverzahnung des Nachschaltgetriebes so genutzt werden, dass die Sonnenradkupplung KSR immer selbsttätig, entgegengesetzt zur aktiv geschalteten Hohlradkupplung KHR, jeweils gegen eine Federkraft geöffnet bzw. geschlossen ist. Demgemäß ist im direkten Gang die Sonnenradkupplung geschlossen und die Hohlradkupplung geöffnet. Das Nachschaltgetriebe läuft deshalb als Block um.
• Bei der bevorzugten Variante ist die Verzahnungsschrägung so orientiert, dass das Sonnenrad SR5 sich unter Last durch die Axialkraft vom feststehenden Teil der Kupplung KSR wegbewegt und das Hohlrad HR5 eine entgegengesetzte Kraft erfährt. Der Drehmomentüberträger D5 ist drehfest aber axial verschiebbar mit der Nabenhülse NH sowie drehfest und axial fest mit dem Sonnenrad SR5 verbunden. Bei Stillstand oder im Betrieb im direkten Gang des Nachschaltgetriebes NSG ist die Sonnenradkupplung KSR mittels der Feder F5, die den Drehmomentüberträger D5 axial gegen die Nabenhülse NH abstützt, geschlossen. Diese Bewegung ist durch einen Anschlag in der Nabenhülse NH begrenzt. Die Axialkräfte des Hohlrades HR5 werden über ein axial belastbares Wälzlager zwischen der Nabenhülse NH und dem Hohlrad HR5 direkt, und / oder über eine axial wirkende Sicherung S5 auf der Hauptachse HA aufgenommen. Unterstützt wird der Schaltvorgang dadurch, dass beim Schließen der Hohlradkupplung KHR das Sonnenrad SR5 den Planetenträger PT3 (bzw. PT3-4 bei den Varianten 6×2 und 7×2) überholt und damit in den Freilaufmodus wechselt, wobei die Orientierung der Kupplungszähne dafür sorgt, dass die Kupplung KSR geöffnet wird.
• Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass es kein Aneinanderklappern der Kupplungszähne gibt, da die Kupplung KSR durch geeignete Positionierung des o.g. Anschlags hinreichend weit geöffnet werden kann.
• 5a zeigt eine Abwicklung von 2×180 der Oberfläche der Schalttrommel ST mit deren Nuten N20, N30, ... NHR, mit denen die Kupplungen K20, K30,... KHR je nach Gangstellung geöffnet bzw. geschlossen gestellt werden. Die Raststellungen zu den 10 verschiedenen Gängen sind auf die 180° Verdrehwinkel verteilt seitlich dargestellt.
• Insgesamt ist das beanspruchte 10-Ganggetriebe gegenüber dem nächstkommenden eingangs benannten 9-Ganggetriebe einfacher und aus weniger verschiedenen Zahnrädern sowie einer oder zwei Kupplung(en) weniger aufgebaut, wobei sämtliche Kupplungen nahe an der Hauptachse oder nahe an der Mittelhülse angeordnet sind und dadurch mit geringeren Toleranzen zu steuern sind. Außerdem ist ein zehnter Gang zusätzlich schaltbar und der Übersetzungsbereich beträgt statt der vorbekannten 5,60 in den drei beanspruchten Varianten 6,762 oder 6,827 bzw. 6,948. Es sind also mehrere Vorteile unabhängig aber sich ergänzend erbracht.
• Nach dem gleichen Schaltverfahren und mit dem gleichen Nachschaltgetriebe NSG sind des Weiteren je ein 6×2 (7+5 bzw. 7+6) und ein 7×2-Ganggetriebe aufgebaut, zu denen die 3, 4 und 5b sowie die zugehörigen Schalt-/Übersetzungstabellen 4 und 5a/5b die Details darstellen. Die mittleren Gangsprünge und Übersetzungsbereiche ergeben sich ebenfalls aus den genannten Tabellen.
• Das 6×2 Getriebe ist der Bauart nach ein 7-Gang Getriebe, bei dem lediglich sechs Gänge genutzt werden. So sind weitere bevorzugte Varianten als 7+5 bzw. als auch 7+6-Ganggetriebe vorgesehen. Die 12-Gang Variante mit der 7+5 Struktur nutzt alle sieben Gänge zusammen mit dem Direktgang des Nachschaltgetriebes NSG. Im Schnellgang desselben werden dann die fünf Gänge zwei bis sechs genutzt. Der Vorteil dieser Konfiguration besteht darin, dass ein weiterer Gang nur ein Teilgetriebe belastet. Die 13-Gang Variante mit der 7+6 Struktur verwendet im Schnellgang des Nachschaltgetriebes NSG die sechs Gänge zwei bis sieben des Eingangsgetriebes. Der mittlere Gangsprung s (s = 1,195) in Tabelle 5b ändert sich hierbei nicht. Die Spreizung S vergrößert sich auf rund 850%. das ist genug, um mit sPedelecs sowohl steile Anstiege als auch die in Deutschland erlaubten 45km/h mit angenehmen Pedalkurbeldrehzahlen zu bewältigen.
• Die Gangsprünge der Eingangsgetriebe EGG sind nicht willkürlich gewählt, sondern hängen von der Übersetzung des Nachschaltgetriebes NSG und von der Anzahl der Gänge der Eingangsgetriebe EGG ab. Die großen Gangsprünge von 24% sind bevorzugt bei mit Elektromotor unterstützten Fahrrädern in Verwendung. Die kleinen Gangsprünge von 16,2% sind bevorzugt bei unmotorisierten Fahrrädern, insbesondere Reiserädern, in Verwendung. Die mittleren Gangsprünge von 19,5% stellen einen Kompromiss beider Anwendungen dar, wobei ein weiterer Vorteil die mögliche besonders große Spreizung der 7+6 Konfiguration darstellt.
• Ferner sind die Zähnezahlen der Hohl- und Sonnenräder der Nachschaltgetriebe nicht willkürlich gewählt. Deren Zähnezahlsumme beträgt hier 180 und ist damit beispielsweise durch 3, 4, 5, 6 teilbar, so dass 3, 4, 5, 6 Planeten gleichmäßig auf deren Teilkreis verteilt werden können. Der Vorteil besteht darin, dass die Belastbarkeit des Nachschaltgetriebes durch Erhöhen der Planetenzahl an die Anforderungen angepasst werden kann, ohne Abmessungen oder Zähnezahlen und damit Umsetzungsfaktoren ändern zu müssen.
• 6 zeigt in einer Prinzipdarstellung eine Anordnung des Eingangsgetriebes EGG, des Nachschaltgetriebes NSG und der Steuerungsmittel.
• 7 zeigt 10 zeigt in einer Prinzipdarstellung beispielhaft eine Anordnung des Eingangsgetriebes EGG, des Nachschaltgetriebes NSG und der Einwirkung der Steuerungsmittel auf einzelne Kupplungen.
• Bezugszeichenliste

AH

Antriebshülse

HA

Hauptachse

MH

Mittelhülse

NH

Nabenhülse

SN

Seilnippel

ST

Schalttrommel

N20, N30,... NHR

Nuten in Schalttrommel

L

Lager von MH

PT1-2, PT3/PT3-4, PT5

Planetenträger

ZG

Zugmittelgetriebe

ZL

Zwischenlager PT1-2 zu PT3-4

SR1 - SR5

Sonnenräder

PR1 - PR5

Planetenräder

HR2-3, HR5

Hohlräder

D5

Drehmomentkoppler von SR5

F5

Feder von D5 zu AH

S5

Sicherung an HA für HR5

GD1, GD2

Gehäusedeckel

GT1, GT2

Gehäusetrennung von GD1, GD2

ASL

axiales Stützlager

ASE

axiales Stützelement

• Bezeichnungsliste der Tabellen:

IGH

Integrated Gear Hub

HR

Hohlrad

PR

Planetenrad

SR

Sonnenrad

EGG

Eingangsgetriebe

NSG

Nachschaltgetriebe

N

Anzahl der Gänge

Gn

Gangnummer

S

Übersetzungsbereich gesamt

s

mittlerer Gangsprung

i

Umsetzungsverhältnis

K20, K30, K40

Kupplungen erstes Teilgetriebe

K50, (K60), K70

Kupplungen zweites Teilgetriebe

KSR

Sonnenradkupplung im NSG

KHR

Hohlradkupplung im NSG

Tabelle 1: IGH1 5×2
	EGG					NSG		N = 5
HR						-117		$S=\frac{i_1}{i_{2N}}=6.762$
PR						27
SR						63
i =	0.806		0.650	1.538		0.350		$\overline{s}=\sqrt[2N-1]{S}=1.237$
i ≈	${\overline{s}}^{\left(-1\right)}$		${\overline{s}}^{\left(-2\right)}$	${\overline{s}}^{\left(+2\right)}$		${\overline{s}}^{\left(-N\right)}$

G n	K20	K30	K40	K50	K70	KSR	KHR	in	$s_n=\frac{i_n}{i_{n+1}}$
1	1	-	-	1.538	-	1	-	1.538	1.241
2	-	0.806	-	1.538	-	1	-	1.239	1.239
3	1	-	-	-	1	1	-	1.000	1.241
4	-	0.806	-	-	1	1	-	0.806	1.239
5	-	-	0.650	-	1	1	-	0.650	1.207
6	1		-	1.538	-	-	0.350	0.538	1.241
7	-	0.806	-	1.538	-	-	0.350	0.434	1.239
8	1	-	-	-	1	-	0.350	0.350	1.241
9	-	0.806	-	-	1	-	0.350	0.282	1.239
10	-	-	0.650	-	1	-	0.350	0.227

Tabelle 2: IGH2 5x2
	EGG					NSG		N = 5
HR						-118		$S=\frac{i_1}{i_{2N}}=6.872$
PR						28
SR						62
i =	0.806		0.650	1.538		0.344		$\overline{s}=\sqrt[2N-1]{S}=1.239$
i ≈	${\overline{s}}^{\left(-1\right)}$		${\overline{s}}^{\left(-2\right)}$	${\overline{s}}^{\left(+2\right)}$		${\overline{s}}^{\left(-N\right)}$

G n	K20	K30	K40	K50	K70	KSR	KHR	i n	$s_n=\frac{i_n}{i_{n+1}}$
1	1	-	-	1.538	-	1	-	1.538	1.241
2	-	0.806	-	1.538	-	1	-	1.239	1.239
3	1	-	-	-	1	1	-	1.000	1.241
4	-	0.806	-	-	1	1	-	0.806	1.239
5	-	-	0.650	-	1	1	-	0.650	1.227
6	1	-	-	1.538	-	-	0.344	0.530	1.241
7	-	0.806	-	1.538	-	-	0.344	0.427	1.239
8	1	-	-	-	1	-	0.344	0.344	1.241
9	-	0.806	-	-	1	-	0.344	0.217	1.239
10	-	-	0.650	-	1	-	0.344	0.224

Tabelle 3: IGH3 5x2
	EGG					NSG		N = 5
HR						-119		$S=\frac{i_1}{i_{2N}}=0.984$
PR						29
SR						61
i =	0.806		0.650	1.538		0.339		$\overline{s}=\sqrt[2N-1]{S}=1.241$
i ≈	${\overline{s}}^{\left(-1\right)}$		${\overline{s}}^{\left(-2\right)}$	${\overline{s}}^{\left(+2\right)}$		${\overline{s}}^{\left(-N\right)}$

G n	K20	K30	K40	K50	K70	KSR	KHR	i n	$s_n=\frac{i_n}{i_{n+1}}$
1	1	-	-	1.538	-	1	-	1.538	1.241
2	-	0.806	-	1.538	-	1	-	1.239	1.239
3	1	-	-	-	1	1	-	1.000	1.241
4	-	0.806	-	-	1	1	-	0.806	1.239
5	-	-	0.650	-	1	1	-	0.650	1.247
6	1	-	-	1.538	-	-	0.339	0.521	1.241
7	-	0.806	-	1.538	-	-	0.339	0.420	1.239
8	1	-	-	-	1	-	0.339	0.339	1.241
9	-	0.806	-	-	1	-	0.339	0,273	1.239
10	-	-	0.650	-	1	-	0.339	0,220

Tabelle 4: IGH4 6×2
	EGG						NSG		N = 6
HR							-117		$S=\frac{i_1}{i_{2N}}=6.974$
PR							27
SR							63
i =	0.584		0.701	1.426		1.711	0.350		$\overline{s}=\sqrt[2N-1]{S}=1.193$
i ≈	${\overline{s}}^{\left(-3\right)}$		${\overline{s}}^{\left(-2\right)}$	${\overline{s}}^{\left(+2\right)}$		${\overline{s}}^{\left(+3\right)}$	${\overline{s}}^{\left(-N\right)}$
G n	K20	K30	K40	K50	K60	K70	KSR	KHR	i n	$s_n=\frac{i_n}{i_{n+1}}$
1	1	-	-	-	1.711	-	1	-	1.711	1.200
2	1	-	-	1.426	-	-	1	-	1.42G	1.189
3	-	-	0.701	-	1.711	-	1	-	1.200	1.200
4	1	-	-	-	-	1	1	-	1.000	1.200
5	-	0.584	-	1.426	-	-	1	-	0.833	1.189
6	-	-	0.701	-	-	1	1	-	0-701	1.171
7	1	-	-	-	1.711	-	-	0.350	0.599	1.200
8	1	-	-	1.426	-	-	-	0.350	0.499	1.189
9	-	-	0.701	-	1.711	-	-	0.350	0.420	1.200
10	1	-	-	-	-	1	-	0.350	0.350	1.200
11	-	0.584	-	1.426	-	-	-	0.350	0.292	1.189
12	-	-	0.701	-	-	1	-	0.350	0.245

Tabelle 5a: IGH5a 6×2
	EGG						NSG		N = 6
HR							-118		$S=\frac{i_1}{i_{2N}}=7.087$
PR							28
SR							62
i =	0,584		0.701	1.426		1.711	0.344		$\overline{s}=\sqrt[2N-1]{S}=1.195$
i ≈	${\overline{s}}^{\left(-3\right)}$		${\overline{s}}^{\left(-2\right)}$	${\overline{s}}^{\left(+2\right)}$		${\overline{s}}^{\left(+3\right)}$	${\overline{s}}^{\left(-N\right)}$
G n	K20	K30	K40	K50	K60	K70	KSR	KHR	i n	$s_n=\frac{i_n}{i_{n+1}}$
1	1	-	-	-	1.711	-	1	-	1.711	1.200
2	1	-	-	1.426	-	-	1	-	1.426	1.189
3	-	-	0.701	-	1.711	-	1	-	1.200	1.200
4	1	-	-	-	-	1	1	-	1,000	1.200
5	-	0.584	-	1.426	-	-	1	-	0.833	1.189
6	-	-	0.701	-	-	1	1	-	0.701	1.189
7	1	-	-	-	1.711	-	-	0.344	0.590	1.200
8	1	-	-	1.426	-	-	-	0.344	0.491	1.189
9	-	-	0.701	-	1.711	-	-	0.344	0.413	1.200
10	1	-	-	-	-	1	-	0.344	0.344	1.200
11	-	0.584	-	1.426	-	-	-	0344	0.287	1.189
12	-	-	0.701	-	-	1	-	0,344	0.242

Tabelle 5b: IGH 5b 7+5; 7+6
	EGG						NSG		N = 7 - 1
HR							-118		$\begin{array}{l}S=\frac{i_1}{i_{2N+1}}=8.504\\ S\text{'}=\frac{i_1}{i_{2N}}=7.087\end{array}$
PR							28
SR							62
i =	0.584		0.701	1.426		1.711	0.344		$\begin{array}{l}\overline{s}=\sqrt[2N]{S}=1.195\\ \overline{s}\text{'}=\sqrt[2N-1]{S\text{'}}=1.195\end{array}$
i ≈	${\overline{s}}^{\left(-3\right)}$		${\overline{s}}^{\left(-2\right)}$	${\overline{s}}^{\left(+2\right)}$		${\overline{s}}^{\left(+3\right)}$	${\overline{s}}^{\left(-N\right)}$
G n	K20	K30	K40	K50	K60	K70	KSR	KHR	i n	$s_n=\frac{i_n}{i_{n+1}}$
1	1	-	-	-	1.711	-	1	-	1.711	1.200
2	1	-	-	1.426	-	-	1	-	1.426	1.189
3	-	-	0.701	-	1.711	-	1	-	1.200	1.200
4	1	-	-	-	-	1	1	-	1.000	1.200
5	-	0.584	-	1.426	-	-	1	-	0.833	1.189
6	-	-	0.701	-	-	1	1	-	0.701	1.200
7	-	0.584	-	-	-	1	1	-	0.584	1.189
8	1	-	-	1.426	-	-		0.344	0.491	1.189
9	-	-	0.701	-	1.711	-	-	0.344	0.413	1.200
10	1	-	-	-	-	1	-	0.344	0.344	1.200
11	-	0.584	-	1.426	-	-	-	0.344	0.287	1.189
12	-	-	0.701	-	-	1	-	0.344	0.242	1.200
13	-	0.584	-	-	-	1	-	0.344	0.201

Tabelle 6: IGH6 7×2, 7+6
	EGG						NSG		N = 7
HR							-117		$\begin{array}{l}S=\frac{i_1}{i_{2N+1}}=7.076\\ S\text{'}=\frac{i_1}{i_{2N}}=6.094\end{array}$
PR							27
SR							63
i =	0.738		0.635	1.574		1.355	0.350		$\begin{array}{l}\overline{s}=\sqrt[2N-1]{S}=1.162\\ \overline{s}\text{'}=\sqrt[2N-2]{S\text{'}}=1.163\end{array}$
i ≈	${\overline{s}}^{\left(-2\right)}$		${\overline{s}}^{\left(-3\right)}$	${\overline{s}}^{\left(+3\right)}$		${\overline{s}}^{\left(+2\right)}$	${\overline{s}}^{\left(-N\right)}$
G n	K20	K30	K40	K50	K60	K70	KSR	KHR	i n	$s_n=\frac{i_n}{i_{n+1}}$
1	1	-	-	1.574	-	-	1	-	1.574	1.161
2	1	-	-	-	1.355	-	1	-	1.355	1.167
3	-	0.738	-	1.574	-	-	1	-	1.161	1.161
4	1	-	-	-	-	1	1	-	1.000	1.161
5	-	-	0.635	-	1.355	-	1	-	0.861	1.167
6	-	0.738	-	-	-	1	1	-	0.738	1.161
7	-	-	0.635	-	-	1	1	-	0.635	1.154
8	1	-	-	1.574	-	-	-	0.350	0.551	1.161
9	1	-	-	-	1.355	-	-	0.350	0.474	1.167
10	-	0.738	-	1.574	-	-	-	0.350	0.406	1.161
11	1	-	-	-	-	1	-	0.350	0.350	1.161
12	-	-	0.635	-	1.355	-	-	0.350	0.301	1.167
13	-	0.738 -	-	-	-	1	-	0.350	0.258	1.161
14	-	-	0.635	-	-	1	-	0.350	0.222

Tabelle 7: IGH7 7×2
	EGG						NSG		N = 7
HR							-118		$S=\frac{i_1}{i_{2N}}=7.191$
PR							28
SR							62
i =	0.738		0.635	1.574		1.355	0.344		$\overline{s}=\sqrt[2N-1]{S}=1.164$
i ≈	${\overline{s}}^{\left(-2\right)}$		${\overline{s}}^{\left(-3\right)}$	${\overline{s}}^{\left(+3\right)}$		${\overline{s}}^{\left(+2\right)}$	${\overline{s}}^{\left(-N\right)}$
G n	K20	K30	K40	K50	K60	K70	KSR	KHR	i n	$s_n=\frac{i_n}{i_{n+1}}$
1	1	-	-	1.574	-	-	1	-	1.574	1.161
2	1	-	-	-	1.355	-	1	-	1.355	1.167
3	-	0.738	-	1.574	-	-	1	-	1.161	1.161
4	1	-	-	-	-	1	1	-	1.000	1.161
5	-	-	0.635	-	1.355	-	1	-	0.861	1,167
6	-	0.738	-	-	-	1	1	-	0.738	1.161
7	-	-	0.635	-	-	1	1	-	0.635	1.172
8	1	-	-	1.574	-	-	-	0.344	0.542	1.161
9	1	-	-	-	1.355	-	-	0.344	0.467	1,167
10	-	0.738	-	1.574	-	-	-	0.344	0.400	1.161
11	1	-	-	-	-	1	-	0.344	0.344	1.161
12	-	-	0.635	-	1.355	-	-	0.344	0.297	1.167
13	-	0.738	-	-	-	1	-	0.344	0.254	1.161
14	-	-	0.635	-	-	1	-	0.344	0.219

• Symbolliste

• 	Schiebering mit Zylinderstift und Außenbund, axial verschiebbar, Rotation auf einer Welle oder Achse durch Innenverzahnung blockiert.
  	Schiebering mit Innenbund, axial verschiebbar, Rotation in einer Welle oder Achse durch Außenverzahnung blockiert.
  	Langloch in einer Hohlachse oder Hohlwelle, um einen Zylinderstift durchgreifen zu lassen, dargestellt durch fehlende Schraffur und nach außen gerichteten, eckigen Klammern.
  	Umlaufende Nut in der Schaltwelle zur Führung und axialen Bewegung der Zylinderstifte.
  	Rücklaufsperre oder Mitnehmerkupplung; gekoppelt in Drehrichtung des Antreibers a) offen, b) geschlossen
  	Mitlaufsperre, gekoppelt gegen die Drehrichtung des Antreibers a) offen, b) geschlossen
  	a) Wälzlager einfach, b) Wälzlager zweifach
  	Sperren, axial verschiebbar mit Zylinderstift, durch Innenverzahnung drehfest
  	Sperren, mittels Sicherungsringen axial festgesetzt, durch Innenverzahnung drehfest
  	Lösbare Verbindung zweiter Bauteile.
  	Zahnradpaarungen a) geradverzahnt, b) schrägverzahnt

Claims (16)

1. Radnabe mit einem Mehrganggetriebe, das aus Planetengetrieben gebildet ist, umfassend Steuerungsmittel zur Steuerung einer Kupplung einer jeweiligen Gangstufe, wobei das Mehrganggetriebe ein Eingangsgetriebe (EGG) sowie ein daran anschließendes Nachschaltgetriebe (NSG) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingangsgetriebe (EGG) ein zweistufiges und ein darauf folgendes ein- oder zweistufiges Planetengetriebe mit ersten Planetensätzen (Z30, Z40, Z50) und das Nachschaltgetriebe (NSG) ein einstufiges Planetengetriebe mit wenigstens einem zweiten Planetensatz (ZHR) umfasst, wobei die so gebildeten Gangstufen mit mindestens 6 der Kupplungen Gangstufen mit mindestens 6 der Kupplungen (K20, K30, K40, K50, K70, KSR, KHR) und höchstens 7 Kupplungen (K20, K30, K40, K50, K70, KSR, KHR) so geschaltet sind, dass zur Übertragung eines Drehmoments jeweils nur ein Minimum der Planetensätze abwälzend im Eingriff sind.
2. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetengetriebe mittels axial verschieblicher Schieberinge mit Schaltfingern in gewendelte Nuten in einer Schalttrommel (ST) eingreifen, wobei die Schaltfinger zudem in radialen, parallel zur Getriebeachse orientierten Schlitzen einer sie umschließenden hohlen Hauptachse (HA) geführt sind und dadurch verschiedene Gänge zu schalten sind, indem durch die Schieberinge kuppelnd federbelastet sich radial erstreckende mit axialen Zähnen besetzte Kupplungsringe einer jeweiligen Gangstufe gemäß freizustellen sind.
3. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachschaltgetriebe (NSG) auf einer Mittelhülse (MH) angeordnet ist und jeweils angekuppelt die ersten 5, 6 oder 7 Gänge mit einer Nabenhülse (NH) verbindet oder diese Gänge bei festgelegtem Hohlrad (HR5) verdoppelnd gekuppelt abgehend auf die Nabenhülse überträgt.
4. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Hauptachse (HA) angeordnet das Mehrganggetriebe von einer Antriebshülse (AH) ausgehend aus einem 5-, 6- oder 7-Ganggetriebe als Eingangsgetriebe (EGG) besteht.
5. Radnabe nach Anspruch 1, bei der die Kupplungen nah an der Hauptachse (HA) oder nah an der Mittelhülse (MH) angeordnet sind.
6. Radnabe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Planetengetriebe einander gleich sind und diese miteinander verbundene ringförmige Hohlräder (HR2-3) aufweisen und Planetenträger (PT1-2, PT3/PT3-4) dieser beiden Planetengetriebe axial und radial mit einem Zwischenlager (ZL) gegeneinander abgestützt sind und das Nachschaltgetriebe (NSG) ein weiteres Planetengetriebe ist.
7. Radnabe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonnenrad (SR5) des Nachschaltgetriebes (NSG) auf der Mittelhülse (MH) gelagert ist und axialverschieblich und verdrehfest mit der Nabenhülse (NH) verbunden ist sowie mit einer Sonnenradkupplung (KSR) mit dem ausgangsseitigen Planetenträger (PT3/PT3-4) des Eingangsgetriebes (EGG) kuppelbar ist, und dass ein Hohlrad (HR4) des Nachschaltgetriebes (NSG) achsnah mit der Hauptachse (HA) mit einer Hohlradkupplung (KHR) verkuppelbar ist.
8. Radnabe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie in 10 Gängen zu schalten ist und dass ein eingangsseitiges Sonnenrad (SR1) mit einer ersten Kupplung (K20) mit der Antriebshülse (AH) und mit einer zweiten Kupplung (K30) mit der Hauptachse (HA) sowie ein zweites und ein drittes Sonnenrad (SR2, SR3) und die Mittelhülse (MH) jeweils mit einer Kupplung (K40, K50, K70) mit der Hauptachse (HA) verkuppelbar sind, wobei die Ringe der Kupplungen (K50, K70, KSR), die sich an dem Sonnenrad (SR3) des einteiligen Planetengetriebes des Eingangsgetriebes (EGG) und dem Sonnenrad (SR5) des Nachschaltgetriebes (NSG) befinden, jeweils eine Rücklaufsperrfunktion haben und die Ringe der Kupplungen (K20, K30, K40, KHR) die an den Sonnenrädern (SR1, SR2) des eingangsseitigen Planetengetriebes und am Hohlrad (HR5) des Nachschaltgetriebes (NSG) befinden, jeweils geschaltet eine Mitlaufsperrfunktion und eine Kopplung gegen die Drehrichtung erbringen.
9. Radnabe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Eingangsgetriebe (EGG) das eingangsseitige Sonnenrad (SR1) 46 Zähne hat und die eingangsseitigen Planetenräder (PR1) 44 Zähne haben und dass die weiteren Sonnenräder (SR2, SR3) 63 Zähne haben, die weiteren Planetenräder (PR2, PR3) 27 Zähne und die Hohlräder (HR2-3, HR5) -117 Zähne haben und dass das Planetengetriebe im Nachschaltgetriebe (NSG) • in einer ersten Version (IGH1) die Zähnezahlen 63, 27, -117, wie das zweite und dritte Planetengetriebe aufweist und dadurch einen mittleren Gangsprung s von 23,7% sowie einen Übersetzungsbereich von 6,762 hat und • in einer zweiten Version (IGH2) die Zähnezahlen 62, 28, -118 aufweist und einen Gangsprung mit geringeren Toleranzen von 23,9% sowie einen Übersetzungsbereich von 6,872 hat und • in einer dritten Version (IGH3) die Zähnezahlen 61, 29, -119 aufweist und einen Gangsprung mit engen Toleranzen von 24,1% und einen Übersetzungsbereich von 6,984 hat.
10. Radnabe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Gang (G₁) nur die Sonnenradkupplungen (K20, K50, KSR) eingekuppelt sind, im zweiten Gang (G₂) nur die Sonnenradkupplungen (K30, K50, KSR) eingekuppelt sind, im dritten Gang (G₃) nur die Umlaufkupplungen (K20, K70, KSR) geschaltet sind, im vierten Gang (G₄) nur die Sonnenradkupplungen (K30, KSR) und die Nabenhülsenkupplung (K70) gekuppelt sind und im fünften Gang (G₅) die Sonnenradkupplungen (K40, KSR) sowie die Nabenhülsenkupplung (K70) gekuppelt sind, und dass in den Gängen sechs bis zehn (G₆, ... G₁₀) die Kupplungen entsprechend den Einstellungen in den ersten fünf Gänge statt der Sonnenradkupplung (KSR) des Nachschaltgetriebes (NSG) jeweils dessen Hohlradkupplung (KHR) gekuppelt ist.
11. Radnabe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie in 12 oder 14 Gängen zu schalten ist und dass das eingangsseitige Sonnenrad (SR1) mit einer ersten Kupplung (K20) mit der Antriebshülse (AH) und mit einer zweiten Kupplung (K30) mit der Hauptachse (HA) sowie das zweite, dritte und vierte Sonnenrad (SR2, SR3, SR4) und die Mittelhülse (MH) jeweils mit einer Kupplung (K40, K50, K60, K70) mit der Hauptachse (HA) verkuppelbar sind, wobei die Ringe der Kupplungen (K50, K60, K70, KSR), die sich an den Sonnenrädern (SR3, SR4) des zweiten Teils des Eingangsgetriebes (EGG) und dem Sonnenrad (SR5) des Nachschaltgetriebes (NSG) befinden, jeweils eine Rücklaufsperrfunktion haben und die Ringe der Kupplungen (K20, K30, K40, KHR) die an den Sonnenrädern (SR1, SR2) des eingangsseitigen Planetengetriebes und am Hohlrad (HR5) des Nachschaltgetriebes (NSG) befinden, jeweils geschaltet eine Mitlaufsperrfunktion und eine Kopplung gegen die Drehrichtung erbringen.
12. Radnabe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie in 12 Gängen zu schalten ist und in dem Eingangsgetriebe (EGG) das ein- und das ausgangsseitige Sonnenrad (SR1, SR4) 62 Zähne haben und die ein- und ausgangsseitigen Planetenräder (PR1, PR4) 25 Zähne haben und dass die weiteren Sonnenräder (SR2, SR3) 52 Zähne haben, die weiteren Planetenräder (PR2, PR3) 35 Zähne und die Hohlräder (HR2-3) -122 Zähne haben und dass das Planetengetriebe im Nachschaltgetriebe (NSG) • in einer ersten Version (IGH4) die Zähnezahlen 63, 27, -117 aufweist und dadurch einen mittleren Gangsprung (s) von 19,3% sowie einen Übersetzungsbereich von 6,974 hat und • in einer zweiten Version (IGH5) die Zähnezahlen 62, 28, -118 aufweist und dadurch einen mittleren Gangsprung (s) von 19,5% sowie einen Übersetzungsbereich von 7,087 hat.
13. Radnabe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie in 14 Gängen zu schalten ist und in dem Eingangsgetriebe (EGG) das ein- und das ausgangsseitige Sonnenrad (SR1, SR4) 60 Zähne haben und die ein- und ausgangsseitigen Planetenräder (PR1, PR4) 36 Zähne haben und dass die weiteren Sonnenräder (SR2, SR3) 70 Zähne haben, die weiteren Planetenräder (PR2, PR3) 26 Zähne und die Hohlräder (HR2-3) -122 Zähne haben und dass das Planetengetriebe im Nachschaltgetriebe (NSG) • in einer ersten Version (IGH6) die Zähnezahlen 63, 27, -117 aufweist und dadurch einen mittleren Gangsprung (s) von 16,2% sowie einen Übersetzungsbereich von 7.076 hat und • in einer zweiten Version (IGH7) die Zähnezahlen 62, 28, -118 aufweist und dadurch einen mittleren Gangsprung (s) von 16,4% sowie einen Übersetzungsbereich von 7,191 hat.
14. Radnabe nach den Ansprüchen 8, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachschaltgetriebe (NSG) mit einer so gestellten Schrägverzahnung ausgebildet ist, dass entweder das Sonnenrad (SR5) gegen eine Federkraft die Sonnenradkupplung (KSR) in die Schließstellung drückt, wenn die Hohlradkupplung (KHR) geöffnet ist, oder das Sonnenrad (SR5) die Sonnenradkupplung (KSR) gegen eine Federkraft einer am Nabengehäuse axial abgestützten Feder (F5) öffnet, wenn die Hohlradkupplung (KHR) geschlossen ist, so dass Steuermittel seitens der Schalttrommel (ST) sowie eine zugehörige Steuernut (NSR) für die Sonnenradkupplung (KSR) entfallen.
15. Radnabe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Schalttrommel (ST) gewendelte Nuten (N20, ... NHR) befinden, die passend zu den Kupplungseinstellungen in den 10, 12 oder 14 verschiedenen Gängen ausgebildet sind, und die Schalttrommel (ST) stirnseitig ein Schrittschaltwerk mit 10, 12 bzw. 14 Raststellungen auf jeweils 180° Trommelumdrehung trägt.
16. Radnabe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Schrittschaltwerk durch zwei mal 10, zwei mal 12 oder zwei mal 14 Rasten, vorzugsweise zwei mal m Rasten, wobei m die Anzahl der schaltbaren Gänge wiedergibt, zwischen der Schalttrommel (ST) und der Hauptachse (HA).

Images