DE102021212513A1

DE102021212513A1 - Planetengetriebe sowie Fahrrad

Info

Publication number: DE102021212513A1
Application number: DE102021212513.1A
Authority: DE
Inventors: Peter Ziemer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-08-13
Filing date: 2021-11-08
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2041-11-09
Also published as: DE102021212513B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (101, 201 C, 301, 401, 501, 601) mit einer ersten Welle (W1), einer zweiten Welle (W2), einer dritten Welle (W3), einer vierten Welle (W4), einer fünften Welle (W5), einer sechsten Welle (W6), einem ersten Teilgetriebe (HRS1, HRS2), einem zweiten Teilgetriebe (RS3), einem ersten Freilauf (D), einem zweiten Freilauf (F), einer ersten Hilfswelle (H1), mindestens zwei Bremsen (A, C, Ca, Cb) und einem Gehäuse (G); wobei das erste Teilgetriebe (HRS1, HRS2) die zweite Welle (W2), die dritte Welle (W3), die vierte Welle (W4) und die fünfte Welle (W5) mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2 miteinander koppelt; wobei das zweite Teilgetriebe (RS3) die erste Welle (W1), die erste Hilfswelle (H1) und die sechste Welle (W6) mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2 miteinander koppelt; wobei eine erste Bremse (A) bremswirksam mit der sechsten Welle (W6) verbunden ist; wobei die zweite Welle (W2) mittels einer oder mehrerer weiterer Bremsen (C, Ca, Cb) drehfest mit dem Gehäuse (G) verbindbar ist; und wobei der erste Freilauf (D) die dritte Welle (W3) und der zweite Freilauf (F) und die vierte Welle (W4) relativ zu der ersten Welle (W1) in gleiche Drehrichtungen sperren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe nach Anspruch 1.
Die Druckschrift DE 1 99 49 507 offenbart Getriebe, die für den Einsatz in Fahrrädern vorgeschlagen werden. Diese Getriebe zeichnen sich dadurch aus, dass beim Umschalten von einem Gang in den nächsthöheren bzw. nächstniedrigeren Gang nur ein Schaltelement geöffnet und ein Schaltelement geschlossen wird. Auf diese Weise lassen sich schaltqualitätskritische Gruppenschaltungen, bei denen mehrere Schaltelemente gleichzeitig geschaltet werden müssen, vermeiden. Als Schaltelemente sind neben Bremsen auch Kupplungen vorgesehen. Kupplungen sind aber aufwändig zu betätigen und daher für den Einsatz in Fahrrädern ungeeignet.
Aus der Druckschrift DE 10 2017 216 502 A1 ist ein an einem Tretlager eines Fahrrads angeordnetes Schaltgetriebe bekannt, bei dem Lastschaltfähigkeit und Zugkraftunterbrechungsfreiheit durch Kopplung von Sonnenrädern mit Mitnehmerelementen erreicht wird. Die Mitnehmerelemente lassen sich steuerbar abbremsen und arretieren. Das Getriebe weist zwei hintereinandergeschaltete Stufenplanetengetriebe auf. Dies bedingt schaltqualitätskritische Gruppenschaltungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes lastschaltbares Getriebe verfügbar zu machen, das eine hohe Schaltqualität bietet. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Getriebe nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung sowie den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen.
Das erfindungsgemäße Getriebe weist eine erste Welle, eine zweite Welle, eine dritte Welle, eine vierte Welle, eine fünfte Welle, eine sechste Welle, ein erstes Teilgetriebe, ein zweites Teilgetriebe, einen ersten Freilauf, einen zweiten Freilauf, eine erste Hilfswelle, mindestens zwei Bremsen und ein Gehäuse auf.
Eine Welle ist ein drehbar gelagertes Maschinenelement zur axialen, das heißt entlang einer Drehachse der Welle verlaufenden Übertragung von Drehbewegungen und entsprechenden Drehmomenten. Eine Welle kann einstückig aufgebaut sein oder aus mehreren Stücken bestehen, die drehfest miteinander verbunden sind.
Ein Teilgetriebe ist ein Getriebe, das Bestandteil eines übergeordneten Getriebes ist. Vorliegend sind das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe Bestandteil des erfindungsgemäßen Getriebes.
Ein Freilauf ist ein Maschinenelement zum Verbinden zweier Wellen. Er zeichnet sich durch eine Drehrichtung und eine Sperrrichtung aus. In Drehrichtung sind die Wellen relativ zueinander frei verdrehbar. In Sperrrichtung stellt der Freilauf eine drehfeste Verbindung zwischen den Wellen her. Das bedeutet, dass die Wellen in Sperrrichtung relativ zueinander nicht verdrehbar sind.
Ein Schaltelement ist ausgebildet, zwei relativ zueinander verdrehbare Komponenten eines Getriebes drehfest miteinander zu verbinden. Das Schaltelement besitzt einen geschlossenen und einen offenen Zustand. Im offenen Zustand sind die Komponenten relativ zueinander verdrehbar. Befindet sich das Schaltelement im geschlossenen Zustand, verbindet es die Komponenten drehfest miteinander.
Das Schaltelement ist selektiv betätigbar. Dies bedeutet, dass das Schaltelement zu einem beliebigen Zeitpunkt durch Betätigung, das heißt durch Übermittlung eines entsprechenden elektrischen, mechanischen oder hydraulischen Signals von dem offenen Zustand in den geschlossenen Zustand und von dem geschlossenen Zustand in den offenen Zustand überführbar ist.
Eine Bremse ist ein Schaltelement, dass sich dadurch auszeichnet, dass eine der beiden Komponenten, die durch die Bremse drehfest verbunden werden, ein Getriebegehäuse ist. Vorliegend sind die Bremsen ausgebildet, die jeweilige Welle drehfest mit dem Gehäuse des erfindungsgemäßen Getriebes zu verbinden. Vorzugsweise sind die Bremsen als Reibbremsen ausgestaltet, bei denen die drehfeste Verbindung reibschlüssig zustande kommt.
Das erste Teilgetriebe koppelt die zweite Welle, die dritte Welle, die vierte Welle und die fünfte Welle mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2.
Das zweite Teilgetriebe koppelt die erste Welle, die erste Hilfswelle und die sechste Welle mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2.
Eine allgemeine Definition des Begriffs Getriebefreiheitsgrad, auch Getriebelaufgrad genannt, findet sich im „Dubbel“ (Karl-Heinrich Grote, Jörg Feldhusen: „“. 22. Auflage, 2007). Der Getriebefreiheitsgrad eines Getriebes stimmt mit der Anzahl relativer Bewegungen überein, die vorgegeben werden müssen, damit die Bewegungen aller Glieder des Getriebes vollständig festgelegt sind. Dies entspricht der Anzahl relativer Bewegungen, die zu verhindern sind, um alle Glieder der Getriebestufe bewegungsunfähig zu machen.
Ein Getriebe „koppelt Wellen mit einem Getriebefreiheitsgrad von n“ bedeutet, dass das Getriebe einen Getriebefreiheitsgrad von n hat und die Wellen die Glieder des Getriebes bilden. Bei den Bewegungen der Glieder handelt es sich dann um Drehbewegungen der Wellen. Sind vier Wellen mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2 gekoppelt, so sind eine erste Drehzahl einer beliebigen der vier Wellen und eine zweite Drehzahl einer beliebigen weiteren der vier Wellen frei wählbar. In Abhängigkeit von der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl sind die Drehzahlen der verbleibenden zwei Wellen eindeutig bestimmt. Bei einer Kopplung dreier Wellen mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2 sind eine erste Drehzahl einer beliebigen der drei Wellen und eine zweite Drehzahl einer beliebigen weiteren der drei Wellen frei wählbar. In Abhängigkeit von der ersten Drehzahl und der zweiten Drehzahl der verbleibenden Welle eindeutig bestimmt.
Eine erste der Bremsen ist bremswirksam mit der sechsten Welle verbunden.
„Eine Bremse ist bremswirksam mit einer Welle verbunden“ bedeutet, dass ein durch Betätigung der Bremse aufgebrachtes Bremsmoment direkt zwischen der Welle und dem Gehäuse wirkt. Das Bremsmoment wird von der Bremse direkt auf die Welle und das Gehäuse aufgebracht. Bei fortwährender Betätigung der Bremse kommt durch das Bremsmoment eine drehfeste Fixierung der Welle relativ zu dem Gehäuse zustande.
Neben der ersten Bremse weist das Getriebe eine oder mehrere weitere Bremsen auf. Mittels der einen oder mehreren weiteren Bremsen ist die zweite Welle drehfest mit dem Gehäuse verbindbar. Eine drehfeste Verbindung zwischen der zweiten Welle und dem Gehäuse kommt durch Betätigung der einen oder mehreren weiteren Bremsen zustande. Ein durch die Betätigung der jeweiligen Bremse aufgebrachtes Bremsmoment kann dabei direkt oder indirekt zwischen der zweiten Welle und dem Gehäuse wirken. Entsprechend kann die jeweilige Bremse bremswirksam mit der zweiten Welle verbunden sein oder mit einem relativ zu dem Gehäuse drehbaren Mittel, das drehwirksam, d.h. mit einem Getriebefreiheitsgrad von 1, mit der zweiten Welle gekoppelt oder koppelbar ist.
Der erste Freilauf sperrt die dritte Welle und der zweite Freilauf die vierte Welle relativ zu der ersten Welle in gleiche Drehrichtungen. Dies bedeutet, dass die erste Welle und die dritte Welle über den ersten Freilauf und die erste Welle und die vierte Welle über den zweiten Freilauf miteinander gekoppelt sind. Dabei sind der erste Freilauf und der zweite Freilauf so angeordnet, dass eine Drehung der dritten Welle relativ zu der ersten Welle durch den ersten Freilauf gesperrt wird und eine Drehung der vierten Welle relativ zu der ersten Welle durch den zweiten Freilauf gesperrt wird, wenn die Drehung der dritten Welle relativ zu der ersten Welle und die Drehung der vierten Welle relativ zu der ersten Welle jeweils in die gleiche Richtung erfolgt.
Durch Betätigung der Bremsen lassen sich mindestens vier Gänge beziehungsweise Übersetzungsstufen zwischen der ersten Welle und der fünften Welle schalten. Die Schaltung erfolgt zugkraftunterbrechungsfrei. Auch sind die Gänge lastschaltbar. Die Gänge lassen sich also schalten, während ein Drehmoment von der ersten Welle zu der fünften Welle übertragen wird. Bei einem Gangwechsel von einem Gang in den nächsthöheren Gang bzw. nächstniedrigeren Gang wird jeweils nur ein Schaltelement geschlossen und ein weiteres Schaltelement geöffnet. Dies ist im Hinblick auf die zu erzielende Schaltqualität von Vorteil.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist eine zweite Bremse bremswirksam mit der zweiten Welle verbunden. Insbesondere kann die zweite Bremse die einzige Bremse sein, mit der die zweite Welle drehfest mit dem Gehäuse verbindbar ist.
Zur Erhöhung der Gangzahl und Verbesserung der Schaltqualität lassen sich neben weiteren Bremsen Freiläufe verwenden. Bei einer Schaltung in den nächsthöheren Gang wird dabei eine Bremse geschlossen wird, während ein in dem aktuellen Gang in Sperrstellung befindlicher Freilauf in den Überholbetrieb geht. Entsprechend wird bei einer Schaltung in den nächstniedrigeren Gang eine Bremse geöffnet, während ein in dem aktuellen Gang im Überholbetrieb befindlicher Freilauf in die Sperrstellung geht.
In diesem Sinne bevorzugt wird eine Weiterbildung mit einer zweiten Hilfswelle, einer dritten Hilfswelle, einer ersten Hilfswellenbremse, einer zweiten Hilfswellenbremse, einem ersten Hilfswellenfreilauf und einem zweiten Hilfswellenfreilauf. Der erste Hilfswellenfreilauf sperrt die zweite Hilfswelle und der zweite Hilfswellenfreilauf die dritte Hilfswelle relativ zu der zweiten Welle in entgegengesetzte Drehrichtungen. Dies bedeutet, dass die zweite Hilfswelle und die zweite Welle über den ersten Hilfswellenfreilauf miteinander gekoppelt sind. Die dritte Hilfswelle und die zweite Hilfswelle sind über den zweiten Hilfswellenfreilauf miteinander gekoppelt. Wird die zweite Hilfswelle relativ zu der zweiten Welle so gedreht, dass der erste Hilfswellenfreilauf sperrt, und die dritte Hilfswelle relativ zu der zweiten Welle so, dass der zweite Hilfswellenfreilauf sperrt, stimmen die Drehrichtungen der zweiten Hilfswelle und der dritten Hilfswelle überein. Die erste Hilfswellenbremse ist bremswirksam mit der zweiten Hilfswelle verbunden. Entsprechend ist die zweite Hilfswellenbremse bremswirksam mit der dritten Hilfswelle verbunden.
Darüber hinaus bevorzugt ist das Getriebe mit einem dritten Teilgetriebe, einer siebten Welle, einer vierten Hilfswelle und einer dritten Bremse weitergebildet. Das dritte Teilgetriebe koppelt die erste Welle, die zweite Welle und die vierte Hilfswelle mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2. Mit der siebten Welle ist die dritte Bremse bremswirksam verbunden.
Die vierte Hilfswelle und die siebte Welle sind bevorzugt drehfest miteinander verbunden weitergebildet. Bei einer drehfesten Verbindung der vierten Hilfswelle und der siebten Hilfswelle koppelt das dritte Teilgetriebe die erste Welle, die dritte Welle und die siebte Welle mit einem Getriebefreiheitsgrad 2 miteinander.
Bevorzugt sind die erste Hilfswelle und die vierte Hilfswelle drehfest miteinander verbunden weitergebildet. In dem Fall koppelt das zweite Teilgetriebe die erste Welle, die vierte Welle und die sechste Welle mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2.
Alternativ ist das Getriebe mit einem dritten Hilfswellenfreilauf weitergebildet. Der dritte Hilfswellenfreilauf sperrt die erste Hilfswelle und der zweite Freilauf die erste Welle relativ zu der vierten Welle in gleiche Drehrichtungen. Dies bedeutet, dass die erste Hilfswelle und die vierte Welle über den dritten Hilfswellenfreilauf miteinander gekoppelt sind. Dabei entspricht die Richtung einer Drehung der ersten Hilfswelle relativ zu der vierten Welle, bei welcher der dritte Hilfswellenfreilauf sperrt, der Richtung einer Drehung der ersten Welle relativ zu der vierten Welle, bei welcher der zweite Freilauf sperrt.
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung sind eine achte Welle und ein viertes Teilgetriebe vorgesehen, das die erste Welle, die zweite Welle und die achte Welle mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2 miteinander koppelt. Die achte Welle ist drehfest mit dem Gehäuse verbindbar. Dies geschieht mittels einer oder mehrerer weiterbildungsgemäß zu dem Getriebe gehöriger weiterer Bremsen. Insbesondere ist die drehfeste Verbindung der achten Welle mit dem Gehäuse lösbar.
In einer bevorzugten Weiterbildung bildet eine vierte Bremse die eine oder mehreren weiteren Bremsen. Die vierte Bremse ist mit der achten Welle bremswirksam verbunden.
Alternativ ist das Getriebe mit einer dritten Hilfswellenbremse und einer vierten Hilfswellenbremse weitergebildet, welche die eine oder mehreren Bremsen bilden. Darüber hinaus umfasst die Weiterbildung eine vierte Hilfswelle, eine fünfte Hilfswelle, einen dritten Hilfswellenfreilauf und einen vierten Hilfswellenfreilauf. Der dritte Hilfswellenfreilauf sperrt die vierte Hilfswelle und der vierte Hilfswellenfreilauf die fünfte Hilfswelle relativ zu der achten Welle in entgegengesetzte Drehrichtungen. Die vierte Hilfswelle und die achte Welle sind also über den dritten Hilfswellenfreilauf gekoppelt. Über den vierten Hilfswellenfreilauf sind die fünfte Hilfswelle und die achte Welle gekoppelt. Die Richtung einer Drehung der vierten Hilfswelle relativ zu der achten Welle, bei welcher der dritte Hilfswellenfreilauf sperrt, entspricht der Richtung einer Drehung der fünften Welle relativ zu der achten Welle, bei welcher der vierte Hilfswellenfreilauf sperrt. Die dritte Hilfswellenbremse ist bremswirksam mit der vierten Hilfswelle verbunden. Entsprechend ist die vierte Hilfswellenbremse bremswirksam mit der fünften Hilfswelle verbunden.
Das Getriebe ist bevorzugt als Teil eines Fahrrads weitergebildet. Eine Tretkurbel des Fahrrads ist dabei identisch mit der ersten Welle.
Ein Kettenblatt des Fahrrads ist in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung drehfest mit der fünften Welle verbunden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1a ein Getriebe mit vier Gängen;
1b ein Schaltschema für das Getriebe aus 1 a;
2a ein Getriebe mit sechs Gängen;
2b ein Schaltschema für das Getriebe aus 2a;
3a ein Getriebe mit neun Gängen;
3b ein Schaltschema für das Getriebe aus 3a;
4a ein Getriebe mit vier Gängen;
4b eine Schaltschema für das Getriebe aus 4a;
5a ein Getriebe mit sechs Gängen;
5b ein Schaltschema für das Getriebe aus 5a;
6a ein Getriebe mit neun Gängen; und
6b ein Schaltschema für das Getriebe aus 6a

Das in 1a dargestellte Getriebe 101 basiert auf zwei Planetenradsätzen HRS1, HRS2, die zusammen ein Teilgetriebe bilden, das eine Welle W2, eine Welle W3, eine Welle W4 und eine Welle W5 mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2 verbindet. Dazu ist die Welle W4 drehfest mit einem Sonnenrad des Planetenradsatzes HRS2 verbunden. Drehfest mit einem Sonnenrad des Planetenradsatzes HRS1 ist die zweite Welle W2 verbunden. Die dritte Welle W3 bildet drehfeste Verbindungen zu einem Planetenträger des ersten Planetenradsatzes HRS1 und einem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes HRS2 aus. Drehfest mit einem Hohlrad des Planetenradsatzes HRS1 und einem Planetenträger des Planetenradsatzes HRS2 ist die Welle W5 verbunden.
Über einen weiteren Planetenradsatz RS3 sind eine Hilfswelle H1, eine Welle W1 und eine Welle W6 gekoppelt. Dabei besteht eine drehfeste Verbindung zwischen der Welle W1 und einem Planetenträger des Planetenradsatzes RS3. Ein Sonnenrad des Planetenradsatzes RS3 ist drehfest mit der Hilfswelle H1 verbunden. Ebenso besteht zwischen einem Hohlrad des Planetenradsatzes RS3 und der Welle W6 eine drehfeste Verbindung. Die Hilfswelle H1 wiederum ist drehfest mit der Welle W4 verbunden. Dies wiederum bedeutet, dass zwischen dem Sonnenrad des Planetenradsatzes RS3 und dem Sonnenrad des Planetenradsatzes HRS2 eine drehfeste Verbindung besteht.
Das Getriebe 101 weist zwei Bremsen A, C auf. Über die Bremse A lässt sich die Welle W6 drehfest mit einem Getriebegehäuse G des Getriebes 101 verbinden. Mittels der Bremse C ist die Welle W2 drehfest mit dem Gehäuse G verbindbar.
Das Getriebe 101 weist darüber hinaus zwei Freiläufe F, D auf. Der Freilauf F koppelt die Welle W1 mit der Welle W4. Über den Freilauf D ist die Welle W1 darüber hinaus mit der Welle W3 gekoppelt. Bezüglich der Welle W1 weisen die beiden Freiläufe F, D übereinstimmende Sperr- und Überholrichtungen auf.
Das in 2a dargestellte Getriebe 201 weist neben den Planetenradsätzen HRS1, HRS2 und RS3 einen Planetenradsatz RS4 auf. Die Planetenradsätze HRS1 und HRS2 bilden auch hier ein Teilgetriebe, das die Wellen W2, W3, W4 und W5 mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2 koppelt. Die Welle W2 ist drehfest mit den Sonnenrädern der beiden Planetenradsätze verbunden. Eine drehfeste Verbindung besteht zudem zwischen der Welle W3 und dem Planetenträger des Planetenradsatzes HRS1. Die Welle W4 ist drehfest mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes HRS2 verbunden. Der Planetenträger des Planetenradsatzes HRS2 und das Hohlrad des Planetenradsatzes HRS1 sind jeweils drehfest mit der Welle W5 verbunden.
Die Einbindung des Planetenradsatzes RS3 in das Getriebe 201 entspricht dem Getriebe 101.
Auch die Anbindung der Bremsen A und C in dem Getriebe 201 entspricht dem Getriebe 101. Darüber hinaus weist das Getriebe 201 eine Bremse E auf. Mit dieser lässt sich eine Welle W7 drehfest mit dem Getriebegehäuse G verbinden.
Eine Hilfswelle H4 ist drehfest mit der Welle W7 verbunden. Die Hilfswelle wiederum H4 ist drehfest mit einem Hohlrad des Planetenradsatzes RS4 verbunden. Dadurch kommt eine drehfeste Verbindung zwischen der Welle W7 und dem Hohlrad des Planetenradsatzes RS4 zustande.
Ein Planetenträger des Planetenradsatzes RS4 ist drehfest mit der Welle W1 verbunden. Somit besteht insbesondere eine drehfeste Verbindung zwischen dem Planetenträger des Planetenradsatzes RS3 und dem Planetenträger des Planetenradsatzes RS4.
Das Sonnenrad des Planetenradsatzes RS4 ist drehfest mit der Welle W3 verbunden. Die Welle W3 verbindet also das Sonnenrad des Planetenradsatzes RS4 drehfest mit dem Planetenträger des Planetenradsatzes HRS1.
Die Einbindung der Freiläufe F und D in das Getriebe 201 entspricht dem Getriebe 101.
Auch in dem in 3a dargestellten Getriebe 301 verbindet das aus den Planetenradsätzen HRS1 und HRS2 bestehende Teilgetriebe die Wellen W2, W3, W4 und W5 mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2 miteinander. Die Welle W2 ist dazu drehfest mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes HRS1 verbunden. Drehfeste Verbindungen bestehen darüber hinaus zwischen der Welle W3 und dem Planetenträger des Planetenradsatzes HRS1 sowie dem Planetenträger des Planetenradsatzes HRS2. Die Welle W4 ist drehfest mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes HRS2 verbunden. Weiterhin besteht eine drehfeste Verbindung zwischen den Hohlrädern der beiden Planetenradsätze und der Welle W5.
Die Planetenräder des Planetenradsatzes HRS2 des Getriebes 301 kämmen nicht, wie die Planetenräder der übrigen Planetenradsätze der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele mit dem jeweiligen Sonnenrad und dem jeweiligen Hohlrad, sondern jeweils mit einem weiteren Planetenrad des Planetenradsatzes HRS2 des Getriebes 301 und entweder mit dem Hohlrad oder dem Sonnenrad dieses Planetenradsatzes.
Die Einbindung des Planetenradsatzes RS3 in das Getriebe 301 entspricht dem Getriebe 201.
Auch die Einbindung des Planetenradsatzes RS4 des Getriebes 301 entspricht dem Getriebe 201. Im Unterschied zu dem Getriebe 201 weist der Planetenradsatz RS4 des Getriebes 301 allerdings Stufenplaneten auf.
Neben den Bremsen A, C und E, deren Einbindung in das Getriebe 301 dem Getriebe 201 entspricht, weist das Getriebe 301 eine Bremse B auf. Mit dieser lässt sich eine Welle W8 drehfest mit dem Getriebegehäuse G verbinden.
Drehfest mit der Welle W8 verbunden ist ein Hohlrad eines weiteren Planetenradsatzes RS5. Dessen Planetenträger ist drehfest mit der Welle W2 und über die Welle W2 drehfest mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes HRS1 verbunden. Ein Sonnenrad des Planetenradsatzes RS5 ist ebenso wie der Planetenträger des Planetenradsatzes RS3 und der Planetenträger des Planetenradsatzes RS4 drehfest mit der Welle W1 verbunden. Die Planetenräder des Planetenradsatzes RS5 sind als Stufenplaneten ausgestaltet.
Die Einbindung der Freiläufe D und F in das Getriebe 301 entspricht dem Getriebe 101.
Das in 4a dargestellte Getriebe 401 weist wie das Getriebe 101 aus 1a lediglich drei Planetenradsätze HRS1, HRS2 und RS3 auf. Die Planetenradsätze HRS1 und HRS2 verbinden die Wellen W2, W3, W4 und W5 mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2 miteinander. Im Einzelnen ist die Welle W2 drehfest mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes HRS1 verbunden. Weiterhin besteht zwischen der Welle W3 und dem Hohlrad des Planetenradsatzes HRS2 eine drehfeste Verbindung. Das Hohlrad des Planetenradsatzes HRS1 ist drehfest mit der Welle W4 verbunden. Die Planetenträger der beiden Planetenradsätze sind drehfest miteinander und drehfest mit der Welle W5 verbunden.
Anstelle der Bremse C weist das Getriebe 401 zwei Hilfswellenbremsen Ca und Cb auf. Mittels der Hilfswellenbremse Ca ist eine Hilfswelle H2 drehfest mit dem Gehäuse verbindbar. Entsprechend ist mittels der Hilfswellenbremse Cb eine Hilfswelle H3 drehfest mit dem Gehäuse G verbindbar.
Die Hilfswellen H2 und H3 sind mit jeweils einem Hilfswellenfreilauf Fca bzw. Fcb mit der Welle W2 verbunden. Beide Hilfswellenfreiläufe Fca und Fcb weisen unterschiedliche Wirkrichtungen auf. So sind die Sperrrichtungen beider Hilfswellenfreiläufe Fca und Fcb bezüglich der zweiten Welle einander entgegengerichtet. Entsprechend sind auch ihre Überholrichtungen einander entgegengerichtet.
Die Einbindung der Freiläufe D und F in das Getriebe 401 entspricht dem Getriebe 101.
Das in 5a dargestellte Getriebe 501 entspricht weitestgehend dem Getriebe 401. Im Unterschied zu dem Getriebe 401 weist es einen vierten Planetenradsatz RS4 mit einer Hilfswelle H4 und einer Welle W7 auf. Deren Einbindung in das Getriebe 501 entspricht dem Getriebe 201.
Im Unterschied zu den Getrieben 201 und 401 ist die Hilfswelle H1 des Getriebes 501 nicht drehfest mit der Welle W4 verbunden, sondern über einen Hilfswellenfreilauf Fca mit dieser gekoppelt. Die Orientierung des Hilfswellenfreilaufs Fa bezüglich der Welle W4 entspricht der Orientierung des Freilaufs F.
Das in 6a dargestellte Getriebe 601 geht aus dem Getriebe 501 durch Integration eines fünften Planetenradsatzes RS5 hervor. Ein Sonnenrad des Planetenradsatzes RS5 ist drehfest mit der Welle W1 verbunden. Ein Planetenträger des Planetenradsatzes RS5 ist drehfest mit der Welle W2 verbunden. Die Einbindung des Hohlrads erfolgt über Hilfswellen H4, H5, Hilfswellenfreiläufe Fba, Fbb und Hilfswellenbremsen Ba, Bb.
Im Einzelnen sind die Hilfswellen H4 und H5 jeweils über einen Zwischenwellenfreilauf Fba oder Fbb mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes RS5 gekoppelt. Dabei ist die Ausrichtung der Überhol- und Sperrrichtungen der Zwischenwellenfreiläufe Fba und Fbb bezüglich des Hohlrads einander entgegengerichtet. Die Hilfswelle H4 lässt sich mittels der Hilfswellenbremse Ba drehfest mit dem Gehäuse G verbinden. Entsprechend lässt sich die Hilfswelle H5 mittels der Hilfswellenbremse Bc drehfest mit dem Gehäuse G verbinden.
Die in 1b, 2b, 3b, 4b, 5b und 6b dargestellten Schaltschemata ordnen einzelnen Gängen Schaltstellungen der Schaltelemente des jeweiligen Getriebes zu. Zu einen Gang, dessen Nummer in der ersten Spalte angegeben ist, gehören dabei die Schaltsymbole in derselben Zeile. Die Schaltsymbole geben jeweils eine Schaltstellung des an oberster Position in der jeweiligen Spalte angeführten Schaltelements wie folgt an:

x: Bremse offen, d.h. Bremse bildet keine drehfeste Verbindung aus
(x): Bremse hat keinen Einfluss auf die Übersetzung des betreffenden Gangs
o: Bremse geschlossen bzw. Freilauf sperrt, d.h. Bremse bzw. Freilauf bildet eine drehfeste Verbindung aus
-: Freilauf im Überholbetrieb, d.h. Freilauf bildet keine drehfeste Verbindung aus
(-): Freilauf hat keinen Einfluss auf die Übersetzung des betreffenden Gangs
x/o: Bremse kann geschlossen oder offen sein kann, weil sich ein in Reihe geschalteter Freilauf im Überholtrieb befindet.

Bezugszeichenliste

101: Getriebe
201: Getriebe
301: Getriebe
401: Getriebe
501: Getriebe
601: Getriebe
W1: Welle
W2: Welle
W3: Welle
W4: Welle
W5: Welle
W6: Welle
W7: Welle
W8: Welle
HRS1: Planetenradsatz
HRS2: Planetenradsatz
RS3: Planetenradsatz
RS4: Planetenradsatz
RS5: Planetenradsatz
F: Freilauf
D: Freilauf
G: Gehäuse
H1: Hilfswelle
H2: Hilfswelle
H3: Hilfswelle
H4: Hilfswelle
H5: Hilfswelle
Ba: Hilfswellenbremse
Bb: Hilfswellenbremse
Ca: Hilfswellenbremse
Cb: Hilfswellenbremse
Fba: Hilfswellenfreilauf
Fbb: Hilfswellenfreilauf
Fca: Hilfswellenfreilauf
Fcb: Hilfswellenfreilauf
Fa: Hilfswellenfreilauf
Ca: Hilfswellenbremse
Cb: Hilfswellenbremse
Ba: Hilfswellenbremse
Bb: Hilfswellenbremse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19949507 [0002]
DE 102017216502 A1 [0003]

Claims

Getriebe (101, 201, 301, 401, 501, 601) mit einer ersten Welle (W1), einer zweiten Welle (W2), einer dritten Welle (W3), einer vierten Welle (W4), einer fünften Welle (W5), einer sechsten Welle (W6), einem ersten Teilgetriebe (HRS1, HRS2), einem zweiten Teilgetriebe (RS3), einem ersten Freilauf (D), einem zweiten Freilauf (F), einer ersten Hilfswelle (H1), mindestens zwei Bremsen (A, C, Ca, Cb) und einem Gehäuse (G); wobei das erste Teilgetriebe (HRS1, HRS2) die zweite Welle (W2), die dritte Welle (W3), die vierte Welle (W4) und die fünfte Welle (W5) mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2 miteinander koppelt; wobei das zweite Teilgetriebe (RS3) die erste Welle (W1), die erste Hilfswelle (H1) und die sechste Welle (W6) mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2 miteinander koppelt; wobei eine erste Bremse (A) bremswirksam mit der sechsten Welle (W6) verbunden ist; wobei die zweite Welle (W2) mittels einer oder mehrerer weiterer Bremsen (C, Ca, Cb) drehfest mit dem Gehäuse (G) verbindbar ist; und wobei der erste Freilauf (D) die dritte Welle (W3) und der zweite Freilauf (F) und die vierte Welle (W4) relativ zu der ersten Welle (W1) in gleiche Drehrichtungen sperren.
Getriebe (101, 201, 301) nach Anspruch 1; gekennzeichnet durch eine mit der zweiten Welle (W2) bremswirksam verbundene zweite Bremse (C).
Getriebe (401, 501, 601) nach Anspruch 1; gekennzeichnet durch eine zweite Hilfswelle (H2), eine dritte Hilfswelle (H3), eine erste Hilfswellenbremse (Ca), eine zweite Hilfswellenbremse (Cb), einen ersten Hilfswellenfreilauf (Fca) und einen zweiten Hilfswellenfreilauf (Fcb); wobei der erste Hilfswellenfreilauf (Fca) die zweite Hilfswelle (H2) und der zweite Hilfswellenfreilauf (Fcb) die dritte Hilfswelle (H3) relativ zu der zweiten Welle (W2) in entgegengesetzte Drehrichtungen sperren; wobei die erste Hilfswellenbremse (Ca) bremswirksam mit der zweite Hilfswelle (H2) verbunden ist; und wobei die zweite Hilfswellenbremse (Cb) bremswirksam mit der dritten Hilfswelle (H3) verbunden ist.
Getriebe (201, 301, 501, 601) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; gekennzeichnet durch ein drittes Teilgetriebe (RS4) und eine siebte Welle (W7), eine vierte Hilfswelle (H4) und eine dritte Bremse (E); wobei das dritte Teilgetriebe (RS4) die erste Welle (W1), die dritte Welle (W3) und die vierte Hilfswelle (H4) mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2 miteinander koppelt; und wobei die dritte Bremse (E) bremswirksam mit der siebten Welle (W7) verbunden ist.
Getriebe (201, 301, 501) nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Hilfswelle (H4) und die siebte Welle (W7) drehfest miteinander verbunden sind.
Getriebe (601) nach Anspruch 4; gekennzeichnet durch einen dritten Hilfswellenfreilauf (Fa); wobei die vierte Hilfswelle (H4) und die siebte Welle (W7) über den dritten Hilfswellenfreilauf (Fa) miteinander gekoppelt sind
Getriebe (101, 201, 301, 401, 601) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 6; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hilfswelle (H1) und die vierte Welle (W4) drehfest miteinander verbunden sind.
Getriebe (501) nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5; gekennzeichnet durch einen dritten Hilfswellenfreilauf (Fa); wobei der dritte Hilfswellenfreilauf (Fa) die erste Hilfswelle (H1) und der zweite Freilauf (F) die erste Welle (W1) relativ zu der vierten Welle (W4) in gleiche Drehrichtungen sperren.
Getriebe (301, 601) nach einem der Ansprüche 1 bis 7; gekennzeichnet durch ein viertes Teilgetriebe (RS5) und eine achte Welle (W8) und eine oder weitere Bremsen (B, Ba, Bc) wobei das vierte Teilgetriebe (RS5) die erste Welle (W1), die zweite Welle (W2) und die achte Welle (W8) mit einem Getriebefreiheitsgrad von 2 miteinander koppelt; und wobei die achte Welle (W8) mittels der ein oder mehreren weiteren Bremsen (B, Ba, Bc) drehfest mit dem Gehäuse (G) verbindbar ist.
Getriebe (301) nach dem vorhergehenden Anspruch unter Rückbezug auf einen der Ansprüche 1, 2, 4, 5 oder 7; gekennzeichnet durch eine mit der achten Welle (W8) bremswirksam verbundene vierte Bremse (B).
Getriebe (601) nach Anspruch 9, unter Rückbezug auf einen der Ansprüche 1, 3, 4, 6 oder 7; gekennzeichnet durch eine fünfte Hilfswelle (H5), eine sechste Hilfswelle (H6), eine dritte Hilfswellenbremse (Ba) und eine vierte Hilfswellenbremse (Bb), einen dritten Hilfswellenfreilauf (Fba) und einen vierten Hilfswellenfreilauf (Fbb); wobei der dritte Hilfswellenfreilauf (Fba) die fünfte Hilfswelle (H5) und der vierte Hilfswellenfreilauf (Fbb) die sechste Hilfswelle (H6) relativ zu der achten Welle (W8) in entgegengesetzte Drehrichtungen sperren; wobei die dritte Hilfswellenbremse (Ba) bremswirksam mit der fünften Hilfswelle (H5) verbunden ist; und wobei die vierten Hilfswellenbremse (Bb) bremswirksam mit der sechsten Hilfswelle (H6) verbunden ist.
Fahrrad; gekennzeichnet durch ein Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche; wobei eine Tretkurbelwelle des Fahrrads mit der ersten Welle (W1) identisch ist.
Fahrrad nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass ein Kettenblatt des Fahrrads drehfest mit der fünften Welle (W5) verbunden ist.