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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Fahrrad oder Pedelec in einem Gehäuse mit einem koaxial zu einer Tretkurbelwelle angeordneten Tretlagergetriebe. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrrad oder Pedelec mit einer Antriebsanordnung.
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Beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2018 208 380 A1 ist ein mehrstufiges Tretlagergetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder Pedelec bekannt, bei dem eine achsparallel zur Tretkurbelwelle angeordnete elektrische Maschine vorgesehen ist, die über einen Primärtrieb mit der Getriebeausgangswelle des Tretlagergetriebes gekoppelt ist. Diese Kopplung kann mit einer Freilaufkupplung versehen werden, um während des Pedalierens ein schleppmomentbehaftetes Mitdrehen der elektrischen Maschine in deren abgeschalteten Zustand zu verhindern. Es hat sich jedoch gezeigt, dass der zur Verfügung stehende Bauraum in dem Tretlagergehäuse insbesondere in axialer Richtung zwischen den beiden Tretkurbeln der Tretkurbelwelle äußerst begrenzt ist.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2018 217 883 A1 ist eine Antriebsanordnung mit einer manuellen Tretlagerkurbelwelle in einem Tretlagergehäuse für ein Fahrrad oder Pedelec bekannt. Achsparallel zu der Tretlagerkurbelwelle ist ein Rotor eines ersten elektrischen Antriebes angeordnet, während ein Rotor eines zweiten elektrischen Antriebes koaxial zur Tretlagerkurbelwelle angeordnet ist. Der Rotor des ersten elektrischen Antriebes ist über einen Planetenradsatz als Festübersetzung mittels eines Primärtriebes als Riementrieb mit einem weiteren Planetenradsatz als Überlagerungsgetriebe gekoppelt. Der Rotor des zweiten elektrischen Antriebes ist über eine zweite Festübersetzung mit der Tretlagerkurbelwelle eingangsgekoppelt. Der Planetenradsatz als Festübersetzung ist axial auf der des ersten elektrischen Antriebes abgewandten Seite des Riementriebs angeordnet.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2017 219 606 A1 ist ein Fahrrad oder Pedelec mit einem Tretlagergetriebe bekannt, bei dem eine Eingangswelle des Tretlagergetriebes mit einer Tretlagerkurbelwelle drehfest verbunden ist. Ferner ist eine elektrische Maschine und eine Ausgangswelle vorgesehen. Die Ausgangswelle ist mit einem nicht weiter dargestellten Kettenrad drehfest verbunden und verläuft koaxial zu der Tretkurbelwelle. Die elektrische Maschine ist über einen Planetenradsatz und einen Primärtrieb mit der achsparallel dazu angeordneten Tretlagerkurbelwelle gekoppelt. Koaxial zu der Tretlagerkurbelwelle sind zwei weitere Planetenradsätze vorgesehen, die mit der Ausgangswelle verbindbar sind.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2017 000 342 A1 ist eine weitere Fahrradantriebsvorrichtung für ein Fahrrad oder Pedelec mit einem Tretlagergetriebe bekannt. Das Tretlagergetriebe weist zwei elektrische Antriebe und mehrere Planetenradsätze auf, deren Übersetzungsstufe über einen Kettentrieb auf ein Hinterrad des Pedelecs übertragbar ist. Der erste elektrische Antrieb ist über eine Stirnradstufe mit einer Kurbelwelle und gleichzeitig über einen Planetenradsatz mit dem koaxial zur Kurbelwelle ausgerichteten zweiten elektrischen Antrieb gekoppelt.
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Die Druckschrift
DE 10 2016 225 165 A1 zeigt ein weiteres Tretlagergetriebe für ein Fahrrad oder Pedelec. Das schaltbare Tretlagergetriebe umfasst zwei Planetenradsätze und ist mit einer Tretlagerkurbelwelle verbunden. Dem schaltbaren Tretlagergetriebe ist ein Überlagerungsgetriebe nachgeschaltet. Ferner ist eine elektrische Maschine vorgesehen, die mit einem Element des Überlagerungsgetriebes wirkverbunden ist, während die Schaltgetriebeausgangswelle mit einem anderen Element des Überlagerungsgetriebes verbunden ist.
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Die Druckschrift
DE 10 2021 202 012 A1 beschreibt ein weiteres Tretlagergetriebe für ein Fahrrad oder Pedelec, während die Druckschrift
DE 10 2021 208 977 A1 ein Verfahren zum Betrieb eines pedalbetriebenen Fahrzeuges mit einem elektrischen Antrieb und einem Mehrstufengetriebe beschreibt, wobei ein Antriebsmoment des elektrischen Antriebes in Abhängigkeit eines Schaltvorganges des Mehrstufengetriebes erhöht wird.
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Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Antriebsanordnung sowie ein Fahrrad oder Pedelec mit der Antriebsanordnung vorzuschlagen, welche besonders bauraumoptimiert ausgeführt sind und zudem auch elektrisch fahrbare Übersetzungsstufen realisieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 2 bzw. 10 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
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Demzufolge wird eine Anordnung für ein Fahrrad oder Pedelec in einem Gehäuse mit einem koaxial zu einer Tretkurbelwelle angeordneten Tretlagergetriebe vorgeschlagen, wobei ein Abtrieb des Tretlagergetriebes über einen Sekundärtrieb mit einem Antriebsrad bzw. Laufrad des Fahrrades oder Pedelecs verbindbar oder verbunden ist. Ferner ist eine elektrische Maschine als Motor oder Generator vorgesehen, wobei eine Rotorwelle der elektrischen Maschine achsparallel zur Tretkurbelwelle angeordnet ist und wobei die Rotorwelle der elektrischen Maschine über zumindest einen Planetenradsatz und einen Primärtrieb mit dem Abtrieb des Tretlagergetriebes verbindbar oder verbunden ist. Der Planetenradsatz ist koaxial zu der Rotorwelle der elektrischen Maschine angeordnet und der Planetenradsatz ist axial auf der der elektrischen Maschine abgewandten Seite des Primärtriebes angeordnet.
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Auf diese Weise wird bei der vorgeschlagenen Antriebsanordnung ein besonders bauraumoptimierter Aufbau realisiert, bei dem durch die Nutzung des Bauraumes für den Planetenradsatz auf der der elektrischen Maschine abgewandten Seite des Primärtriebes signifikant mehr Bauraum im Bereich der elektrischen Maschine zum Beispiel für eine erforderliche Leistungselektronik oder dergleichen zur Verfügung steht. Infolgedessen wird der in dem Gehäuse zur Verfügung stehende Bauraum optimal bei der vorgeschlagenen Antriebsanordnung ausgenutzt.
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Im Rahmen der Erfindung wird bei der vorgeschlagenen Antriebsanordnung der Planetenradsatz im Wesentlichen radial oberhalb des Sekundärtriebes in einem vorhandenen Aufnahmebereich in dem Gehäuse axial zwischen dem Primärtrieb und einer Tretkurbel der Tretkurbelwelle angeordnet. Auf diese Weise wird der zwischen den Tretkurbeln der Tretkurbelwelle begrenzte Bauraum in dem Gehäuse optimal genutzt.
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Bei dem vorzugsweise als Reduzierradsatz ausgeführten Planetenradsatz ist zumindest ein Hohlrad des Planetenradsatzes mit dem Gehäuse verbindbar oder verbunden, während ein Sonnenrad als Eingangselement des Planetenradsatzes mit der Rotorwelle der elektrischen Maschine verbunden ist und wobei ein Planetenradträger als Ausgangselement des Planetenradsatzes mit dem Primärtrieb verbunden ist. Somit wird die achsparallel zur Tretkurbelwelle angeordnete elektrische Maschine über den Reduzierradsatz mit der Getriebeausgangswelle des zum Beispiel mehrstufigen Tretlagergetriebes wirkverbunden.
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Bei dem Planetenradsatz mit mehrstufigen, insbesondere 2-stufigen Planetenrädern ergibt sich die Möglichkeit unterschiedliche Übersetzungen für den elektrischen Fahrbetrieb bei der vorgeschlagenen Antriebsanordnung zu realisieren. Auf diese Weise könnten mit dem mehrstufigen Planetenradsatz unterschiedliche Anwendungen realisiert werden.
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Mehrere Hohlräder bei dem mit Stufenplaneten ausgerüsteten Planetenradsatz sind schaltbar mit dem Gehäuse verbunden oder verbindbar, um mehrere elektrisch fahrbare Übersetzungsstufen zu realisieren. Je nachdem kann somit ein Reduzierradatz mit mittlerer oder hoher Übersetzung realisiert werden, indem beispielsweise den Stufen der Planetenräder jeweils ein Hohlrad zugeordnet ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein erstes hinsichtlich der Zähnezahl kleineres Hohlrad einerseits über eine nicht aktiv schaltbare erste Freilaufbremse oder dergleichen mit dem Gehäuse verbindbar oder verbunden ist und andererseits mit einer ersten hinsichtlich der Zähnezahl kleineren Stufe der 2-stufigen Planetenräder des Planetenradsatzes in Eingriff steht, wobei ein zweites hinsichtlich der Zähnezahl größeres Hohlrad einerseits über eine zweite schaltbare Freilaufbremse oder dergleichen mit dem Gehäuse verbindbar oder verbunden ist und andererseits mit einer zweiten hinsichtlich der Zähnezahl größeren Stufe der 2-stufigen Planetenräder des Planetenradsatzes in Eingriff steht, wobei die zweite Stufe der 2-stufigen Planetenräder des Planetenradsatzes zudem mit dem Sonnenrad des Planetenradsatzes in Eingriff steht.
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Unter der ersten Freilaufbremse ist quasi ein nicht aktiv schaltbarer Freilauf zu verstehen, bei dem das zugeordnete Hohlrad in der einen Drehrichtung mit dem Gehäuse verbunden ist, während das Hohlrad in der anderen Drehrichtung frei drehbar ist. Unter der zweiten aktiv schaltbaren Freilaufbremse ist zu verstehen, dass im geschalteten Zustand das zugeordnete Hohlrad in der einen Drehrichtung mit dem Gehäuse verbunden ist, also gesperrt ist, während das Hohlrad in der anderen Drehrichtung frei drehbar ist. Im nicht geschalteten Zustand der schaltbaren Freilaufbremse ist das Hohlrad in beide Drehrichtungen frei drehbar.
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Eine alternative Ausführung für den Planetenradsatz mit Stufenplaneten und schaltbar mit dem Gehäuse verbindbaren Hohlrädern kann dadurch realisiert werden, dass anstelle der zweiten schaltbaren Freilaufbremse eine schaltbare Bremse zum Festsetzen des Hohlrades am Gehäuse vorgesehen ist.
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Als Planetenradsatz ist vorzugsweise ein sogenannter Minus-Planetenradsatz vorgesehen. Ein Minus-Planetenradsatz weist an seinem Planetenradträger verdrehbar gelagerte Planetenräder auf, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad dieses Planetenradsatzes kämmen, sodass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung entgegengesetzter Richtung dreht.
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Um die Freilaufbremse oder die Bremse schalten zu können, kann bei der vorgeschlagenen Antriebsanordnung als Schaltaktuatorik zumindest eine in Wirkverbindung mit einer Schaltwalze stehende Brems- bzw. Sperrklinke oder dergleichen vorgesehen sein, die formschlüssig in einer Verzahnung eines mit einem zugeordneten Hohlrad des Planetenradsatzes einteilig oder mehrteilig ausgeführten Bremsringes in Eingriff bringbar ist. Auf diese Weise kann über die zum Beispiel achsparallel zur Rotorwelle der elektrischen Maschine radial außen angeordnete Schaltwalze eine konstruktiv einfache Betätigung der Bremse oder schaltbaren Freilaufbremse zum Realisieren der beiden Übersetzungsstufen bei dem Planetenradsatz erfolgen.
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Als Primärtrieb und als Sekundärtrieb können Ketten- bzw. Riementriebe, Stirnradtriebe oder dergleichen je nach Anwendungsbereich eingesetzt werden.
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Um eine besonders effiziente Betriebsweise bei der vorgeschlagenen Antriebsanordnung zu realisieren, kann vorgesehen sein, dass der Planetenradsatz in einem abgedichteten Gehäusebereich zur Schmiermittelversorgung angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine separate, gekapselte Ausführung des Reduzierradsatzes mit eigener Fettfüllung oder dergleichen ermöglicht. Beispielsweise kann hierzu der Planetenradsatz in den abtriebsseitigen Deckel als Einheit integriert werden und durch Einbringung einer weiteren Dichtungswandung, zum Beispiel in Form eines in den Deckel montierten oder komplettierten Dünnblechs mit innenliegendem Radialwellendichtring zwischen dem Primärtrieb und dem Planetenradträger sowie durch die Einbringung einer zweiten Radialwellendichtung zwischen dem Primärtrieb und der Rotorwelle der elektrischen Maschine ermöglicht werden.
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Um die Montage bei der vorgeschlagenen Antriebsanordnung insbesondere das Aufstecken des abgedichteten Deckels des Gehäuses inklusive des Planetenradsatzes zu vereinfachen, ist vorgesehen, dass die Rotorwelle der elektrischen Maschine und eine Welle des Sonnenrades des Planetenradsatzes mehrteilig mit einer Drehmomentmitnahme ausgeführt sind.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung beansprucht ein Fahrrad oder Pedelec mit zumindest einer vorbeschriebenen Antriebsanordnung, wodurch sich weitere und die bereits beschriebenen Vorteile ergeben.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer Antriebsanordnung für ein Fahrrad oder Pedelec mit einem Planetenradsatz mit einem mit einer größeren Stufe der 2-stufigen Planetenräder verbunden Hohlrad zum Erzeugen einer mittleren Übersetzung;
- 2 eine schematische Ansicht der Antriebsanordnung mit dem Planetenradsatz mit dem mit einer kleineren Stufe der 2-stufigen Planetenräder verbunden Hohlrad zum Erzeugen einer höheren Übersetzung;
- 3 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit über eine nicht aktiv schaltbare Freilaufbremse und über eine schaltbare Freilaufbremse mit dem Gehäuse verbindbaren Hohlräder zum Realisieren von zwei Übersetzungsstufen;
- 4 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit über eine nicht aktiv schaltbare Freilaufbremse und eine schaltbare Bremse mit dem Gehäuse verbindbaren Hohlräder zum Realisieren von zwei Übersetzungsstufen;
- 5 eine geschnittene Ansicht der zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung; und
- 6 eine geschnittene Seitenansicht der zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung.
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In den Figuren sind verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung für ein Fahrrad oder Pedelec 1 lediglich beispielhaft dargestellt.
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Die Antriebsanordnung umfasst ein Gehäuse 2 zwischen Tretkurbeln 12 mit einem koaxial zu einer Tretkurbelwelle 3 angeordneten Tretlagergetriebe 4, wobei ein Abtrieb 5 als Getriebeausgangswelle des Tretlagergetriebes 4 über einen Sekundärtrieb 6 mit einem Antriebsrad bzw. Laufrad 7 des Fahrrades oder Pedelecs 1 verbindbar oder verbunden ist. Ferner ist in dem Gehäuse 2 eine elektrische Maschine 8 vorgesehen, wobei eine Rotorwelle 9 der elektrischen Maschine 8 achsparallel zur Tretkurbelwelle 3 angeordnet ist und wobei die Rotorwelle 9 der elektrischen Maschine 8 über zumindest einen Planetenradsatz 10 als Reduzierradsatz und einen Primärtrieb 11 mit dem Abtrieb 5 des Tretlagergetriebes 4 verbindbar oder verbunden ist. Der Planetenradsatz 10 ist besonders bauraumsparend koaxial zu der Rotorwelle 9 der elektrischen Maschine 8 und axial gesehen auf der der elektrischen Maschine 8 abgewandten Seite des Primärtriebes 11 angeordnet.
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Demzufolge ergibt sich, dass der Planetenradsatz 10 unabhängig von den jeweiligen Ausführungen im Wesentlichen radial oberhalb des Sekundärtriebes 6 in einem vorhandenen Aufnahmebereich in dem Gehäuse 2 axial zwischen dem Primärtrieb 11 und einer Tretkurbel 12 der Tretkurbelwelle 3 angeordnet ist.
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Unabhängig von den dargestellten Ausführungsvarianten bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist vorgesehen, dass zumindest ein Hohlrad 13, 14 des Planetenradsatzes 10 mit dem Gehäuse 2 verbindbar oder verbunden ist, wobei ein Sonnenrad 15 des Planetenradsatzes 10 mit der Rotorwelle 9 der elektrischen Maschine 8 verbunden ist, während ein Planetenradträger 16 des Planetenradsatzes 10 mit dem Primärtrieb 11 verbunden ist.
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Als Primärtrieb 11 und als Sekundärtrieb 6 sind jeweils Ketten- bzw. Riementriebe in den 1 bis 6 beispielhaft dargestellt. Hierbei ist vorgesehen, dass ein erstes Ritzel 17 des Primärtriebes 11 koaxial zu der Rotorwelle 9 der elektrischen Maschine 8 angeordnet ist und mit dem Planetenradträger 16 des Planetenradsatzes 10 verbunden ist und wobei ein über eine Kette oder Riemen mit dem ersten Ritzel 17 verbundenes zweites Ritzel 18 koaxial zur Tretkurbelwelle 3 angeordnet ist und fest mit dem Abtrieb 5 des Tretlagergetriebes 4 verbunden oder über eine erste Freilaufkupplung 19 mit dem Abtrieb 5 des Tretlagergetriebes 4 vorzugsweise in eine Drehrichtung verbindbar ist. Bei dem Sekundärtrieb 6 ist ein erstes Ritzel 20 quasi als Kettenblatt fest mit dem Abtrieb 5 des Tretlagergetriebes 4 verbunden, wobei ein über eine Kette oder Riemen mit dem ersten Ritzel 20 verbundenes zweites Ritzel 21 fest mit dem Antriebsrad 7 des Fahrrades oder Pedelecs 1 verbunden ist oder über eine zweite Freilaufkupplung 22 mit dem Antriebsrad 7 vorzugsweise in eine Drehrichtung verbindbar ist. Die beiden Freilaufkupplungen 19, 22 sind vorzugsweise als nicht aktiv schaltbare Freiläufe ausgeführt.
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Um unterschiedliche und gegebenenfalls mehrere Übersetzungsstufen bzw. Gänge über den Reduzierradsatz bauraumgünstig zu realisieren, ist vorgesehen, dass der Planetenradsatz 10 mit zum Beispiel 2-stufigen Planetenräder 23 ausgeführt ist. Beispielsweise können eine erste hinsichtlich der Zähnezahl kleinere Stufe 24 und eine zweite hinsichtlich der Zähnezahl größere Stufe 25 an den Planetenrädern 23 als Stufenplaneten vorgesehen sein. Die erste Stufe 24 kann etwa 25 Zähne und die zweite Stufe 25 kann etwa 55 Zähne aufweisen. Dies sind beispielhaft gewählte Werte.
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Bei der in 1 dargestellten Antriebsanordnung ist vorgesehen, dass ein erstes Hohlrad 13 des Planetenradsatzes 10 mit der zweiten größeren Stufe 25 der Planetenräder 23 kämmt, die mit dem Sonnenrad 15 des Planetenradsatzes 10 in Eingriff steht. Bei dieser Ausführungsvariante wird eine mittlere Übersetzung bei dem Planetenradsatz 10 realisiert, wobei die dargestellte erste Stufe 24 an den Planetenrädern 23 entfallen kann, da diese bei der gezeigten Ausführungsvariante nicht benötigt wird, sodass diese Ausführungsvariante auch ohne Stufenplaneten ausgeführt werden kann.
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Ferner ist gemäß 1 vorgesehen, dass das zweite Ritzel 18 des Primärtriebes 11 fest mit dem Abtrieb 5 des Tretlagergetriebes 4 verbunden ist und dass das zweite Ritzel 21 des Sekundärtriebes 6 fest mit dem Antriebsrad 7 des Fahrrades oder Pedelecs 1 verbunden ist. Auf diese Weise wird eine Rekuperation ermöglicht.
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Um beispielsweise eine höhere Übersetzung bei dem Planetenradsatz 10 zu realisieren, kann gemäß einer in 2 dargestellten Antriebsanordnung vorgesehen sein, dass das erste hinsichtlich der Zähnezahl kleinere Hohlrad 14 mit dem Gehäuse 2 fest verbunden ist und mit der ersten hinsichtlich der Zähnezahl kleineren Stufe 24 der 2-stufigen Planetenräder 23 des Planetenradsatzes 10 in Eingriff steht und dass die zweite hinsichtlich der Zähnezahl größere Stufe 25 der 2-stufigen Planetenräder 23 des Planetenradsatzes 10 mit dem Sonnenrad 15 des Planetenradsatzes 10 in Eingriff steht.
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Bei der Ausführung gemäß 2 ist im Unterschied zur der Ausführung gemäß 1 beispielhaft vorgesehen, dass das zweite Ritzel 18 des Primärtriebes 11 über eine erste Freilaufkupplung 19 nur in eine Drehrichtung drehfest mit dem Abtrieb 5 des Tretlagergetriebes 4 verbindbar ist und dass das zweite Ritzel 21 des Sekundärtriebes 6 über eine zweite Freilaufkupplung 22 nur in eine Drehrichtung drehfest mit dem Antriebsrad 7 des Fahrrades oder Pedelecs 1 verbindbar ist.
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In den 3 und 4 sind eine erste und eine zweite Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gezeigt, bei denen zwei elektrisch fahrbare Übersetzungsstufen realisiert werden, indem dem mit Zweistufenplaneten ausgestatteten Planetenradsatz 10 zwei Hohlräder 13, 14 zugeordnet sind, die mit der ersten Stufe 24 bzw. der zweiten Stufe 25 der Zweistufenplaneten kämmen.
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Im Detail ist bei der ersten Ausführungsvariante gemäß 3 vorgesehen, dass das erste hinsichtlich der Zähnezahl kleinere Hohlrad 14 einerseits über eine erste nicht aktiv schaltbare Freilaufbremse F1 mit dem Gehäuse 2 verbindbar oder verbunden ist und andererseits mit der ersten hinsichtlich der Zähnezahl kleineren Stufe 24 der 2-stufigen Planetenräder 23 des Planetenradsatzes 10 in Eingriff steht und dass das zweite hinsichtlich der Zähnezahl größere Hohlrad 13 einerseits über eine zweite schaltbare Freilaufbremse F2 mit dem Gehäuse 2 verbindbar oder verbunden ist und andererseits mit der zweiten hinsichtlich der Zähnezahl größeren Stufe 25 der 2-stufigen Planetenräder 23 des Planetenradsatzes 10 in Eingriff steht, wobei die zweite Stufe 25 der 2-stufigen Planetenräder 23 des Planetenradsatzes 10 zudem mit dem Sonnenrad 15 des Planetenradsatzes 10 in Eingriff steht. Hinsichtlich der Anbindung des Primärtriebes 11 an dem Abtrieb 5 des Tretlagergetriebes und des Sekundärtriebes 6 an das Antriebsrad 7 sind, wie bei der zweiten Ausführungsvariante gemäß 2, die Freilaufkupplungen 19, 22 quasi als Freiläufe zum Sperren jeweils in eine Drehrichtung vorgesehen.
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Im Detail ist bei der zweiten Ausführungsvariante gemäß 4 ist vorgesehen, dass das erste hinsichtlich der Zähnezahl kleinere Hohlrad 14 einerseits über die erste nicht aktiv schaltbare Freilaufbremse F1 mit dem Gehäuse 2 verbindbar oder verbunden ist und andererseits mit der ersten hinsichtlich der Zähnezahl kleineren Stufe 24 der 2-stufigen Planetenräder 23 des Planetenradsatzes 10 in Eingriff steht und dass das zweite hinsichtlich der Zähnezahl größere Hohlrad 13 einerseits über eine schaltbare Bremse B mit dem Gehäuse 2 verbindbar ist und andererseits mit der zweiten hinsichtlich der Zähnezahl größeren Stufe 25 der 2-stufigen Planetenräder 23 des Planetenradsatzes 10 in Eingriff steht, wobei die zweite Stufe 25 der 2-stufigen Planetenräder 23 des Planetenradsatzes 10 zudem mit dem Sonnenrad 15 des Planetenradsatzes 10 in Eingriff steht. Hinsichtlich der Anbindung des Primärtriebes 11 an dem Abtrieb 5 des Tretlagergetriebes und des Sekundärtriebes 6 an das Antriebsrad 7 sind, wie bei der ersten Ausführungsvariante gemäß 1, drehfeste Verbindungen zur Rekuperation vorgesehen.
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Bei den beiden vorgenannten Ausführungsvarianten sind das kleinere Hohlrad 14 vorzugsweise über die nicht aktiv schaltbare Freilaufbremse F1 in eine Richtung sperrbar mit dem Gehäuse 2 verbunden und das größere Hohlrad 13 über die abschaltbare Freilaufbremse F2 gemäß 3 in eine Richtung sperrbar oder über die schaltbare Bremse B gemäß 4 am Gehäuse festsetzbar. In vorteilhafter Weise sind somit zwei elektrisch fahrbare Übersetzungsstufen realisierbar, wobei bei einem ersten Gang die erste Freilaufbremse F1 sperrt und die schaltbare zweite Freilaufbremse F2 bzw. die schaltbare Bremse B offen sind, während bei einem zweiten Gang durch Zuschalten der zweiten Freilaufbremse F2 bzw. der Bremse B die erste Freilaufbremse F1 in den Überholtrieb geht.
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Hierbei ergibt sich der Vorteil, dass über den zweiten Gang mittels zugeschalteter Bremse B eine sogenannte Berg-Haltefunktion erzeugt werden kann. Ebenso kann über die zugeschaltete Bremse B in Verbindung mit einem Primärtrieb 11 zu einem drehfest angekoppelten Abtrieb 5 des Tretlagergetriebes 4 sowie mit einem Sekundärtrieb 6 zu dem drehfest angekoppelten Antriebsrad 7 die elektrische Maschine 8 beim Fahren vom Antriebsrad ausgehend angetrieben werden und ermöglicht somit eine Rekuperation, welches in vorteilhafter Weise die Reichweite verlängert.
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Um bei schneller Fahrt eine Überdrehzahl an der elektrischen Maschine 8 zu verhindern, kann die Bremse B geöffnet werden, wobei die erste Freilaufbremse F1 weiterhin im Überholtrieb bleibt und die elektrische Maschine 8 vollständig abgekoppelt ist.
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Neben den bereits genannten Werten hinsichtlich der Zähnezahl an den Stufen 24, 25 der Planetenräder 23 können beispielhaft weitere Werte für das größere Hohlrad 13 mit zum Beispiel 127 Zähnen und für das kleinere Hohlrad 14 mit zum Beispiel 97 Zähnen angegeben werden, wobei das Sonnenrad 15 beispielsweise 17 Zähne aufweist. Hieraus ergeben sich Standgetriebeübersetzungen von -7,47 (-127/17) bzw. -12,55 (-97/25 x 55/17) und damit für den ersten Gang eine Übersetzung von 13,55 und für den zweiten Gang eine Übersetzung von 8,47, wobei der Gangsprung in diesem Beispiel 1,6 beträgt. Auch diese genannten Werte sind lediglich beispielhaft zu sehen.
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In 5 ist beispielhaft die zweite Ausführungsvariante gemäß 4 auskonstruiert dargestellt. Hieraus ist beispielsweise ersichtlich, dass der Primärtrieb 11 auf einer Lagerplatte 26 gelagert ist, die entweder ein Teil des Gehäuses 2 bildet oder separat ausgeführt ist. Die Lagerplatte 26 kann beispielsweise aus einem Umformungsblech bestehen und vorzugsweise auf der dem Primärtrieb 11 abgewandten Seite der elektrischen Maschine 8 angeordnet werden.
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Die elektrische Maschine 8 ist beidseitig gelagert, wobei das abtriebsseitige Lager 27 axial in unmittelbarer Nähe zur elektrischen Maschine 8 angeordnet ist, wie dies beispielsweise bei der ersten Ausführungsvariante gemäß 1 angedeutet ist. In diesem Fall kann das Lager 27 und die Dichtung vorteilhaft zusammengefasst werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass, wie bei den Ausführungsvarianten gemäß 2 bis 5, das Lager 27 radial weitgehend innerhalb des Planetenradsatz 10 angeordnet ist.
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Ferner ist in 5 eine Schaltaktuatorik für die zweite Freilaufbremse F2 und die Bremse B und in 6 zusätzlich eine weitere Schaltaktuatorik für das Tretlagergetriebe 4 mit einer eine Sperrklinke 28 betätigenden Schaltwalze 29 dargestellt.
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Wie bei dem Tretlagergetriebe 4 können die Bremse B und die Freilaufbremse F2 ebenfalls über eine in dem Gehäuse 2 angeordnete Brems- bzw.- Sperrklinke 30 betätigt werden, die in Wirkverbindung mit einer Schaltwalze 31 steht, die ähnlich wie bei einer Ventilsteuerung über Nocke und Kipphebel betätigt werden. Hierbei sind für eine formschlüssige Bremse B sowohl die Sperrklinke 30 und auch eine zugeordnete Verzahnung 32 eines zugeordneten Bremsringes 33 beidseitig wirksam auszuführen, so wie dies in 6 angedeutet ist, während die Sperrklinke 30 und eine entsprechende Verzahnung bei der schaltbaren Freilaufbremse F2 nur einseitig wirksam auszuführen sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrrad oder Pedelec
- 2
- Gehäuse
- 3
- Tretkurbelwelle
- 4
- Tretlagergetriebe
- 5
- Abtrieb des Tretlagergetriebes
- 6
- Sekundärtrieb
- 7
- Antriebsrad bzw. Laufrad des Fahrrades oder Pedelecs
- 8
- elektrische Maschine
- 9
- Rotorwelle
- 10
- Planetenradsatz
- 11
- Primärtrieb
- 12
- Tretkurbel
- 13
- ein zweites hinsichtlich der Zähnezahl größeres Hohlrad
- 14
- ein erstes hinsichtlich der Zähnezahl kleineres Hohlrad
- 15
- Sonnenrad
- 16
- Planetenradträger
- 17
- erstes Ritzel des Primärtriebes
- 18
- zweites Ritzel des Primärtriebes
- 19
- erste Freilaufkupplung
- 20
- erstes Ritzel des Sekundärtriebes
- 21
- zweites Ritzel des Sekundärtriebes
- 22
- zweite Freilaufkupplung
- 23
- 2-stufiges Planetenrad
- 24
- erste hinsichtlich der Zähnezahl kleinere Stufe
- 25
- zweite hinsichtlich der Zähnezahl größere Stufe
- 26
- Lagerplatte für den Primärtrieb
- 27
- Lager der elektrischen Maschine
- 28
- Sperrklinke der Schaltaktuatorik des Tretlagergetriebes
- 29
- Schaltwalze der Schaltaktuatorik des Tretlagergetriebes
- 30
- Brems- bzw. Sperrklinke der Schaltaktuatorik des Planetenradsatzes
- 31
- Schaltwalze der Schaltaktuatorik des Planetenradsatzes
- 32
- Verzahnung des Bremsringes der Bremse
- 33
- Bremsring der Bremse
- F1
- nicht aktiv schaltbare Freilaufbremse
- F2
- schaltbare Freilaufbremse
- B
- schaltbare Bremse
