DE102023200654B3

DE102023200654B3 - Multi-stage planetary gear for a bicycle and bicycle

Info

Publication number: DE102023200654B3
Application number: DE102023200654.5A
Authority: DE
Inventors: Peter Ziemer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2023-01-27
Filing date: 2023-01-27
Publication date: 2024-06-27
Anticipated expiration: 2043-01-28

Abstract

Es wird ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad (4), mit einer Getriebeeingangswelle (1) als Antrieb und einer Getriebeausgangswelle (2) als Abtrieb mit einem ersten Planetenradsatz (RS1), einem zweiten Planetenradsatz (RS2) und einem dritten Planetenradsatz (RS3) vorgeschlagen, wobei zumindest drei Freilaufkupplungen (F1, F2, F3) und zumindest drei Bremsen (B1, B2, B3) zum Realisieren von zumindest acht Gängen (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8) vorgesehen sind, wobei ein Eingangselement des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit der Getriebeeingangswelle (1) verbunden ist, wobei ein Ausgangselement des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit der Getriebeausgangswelle (2) verbunden ist, wobei ein Koppelelement des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit einem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist, wobei ein drittes Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) mit einem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbunden ist, wobei ein erstes Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) mit einer ersten Bremse (B1) festsetzbar ist, wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) über eine erste Freilaufkupplung (F1) mit dem Eingangselement des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar ist, wobei ein erstes Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) über eine zweite Bremse (B2) festsetzbar ist, wobei das erste Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) über eine zweite Freilaufkupplung (F2) mit dem Eingangselement des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar ist, wobei ein drittes Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) über eine dritte Bremse (B3) festsetzbar ist, und wobei das dritte Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) über eine dritte Freilaufkupplung (F3) mit dem Eingangselement des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar ist. Ferner wird ein Fahrrad (4) mit dem Mehrstufengetriebe vorgeschlagen.A multi-stage transmission in planetary design for a bicycle (4) is proposed, with a transmission input shaft (1) as the drive and a transmission output shaft (2) as the output with a first planetary gear set (RS1), a second planetary gear set (RS2) and a third planetary gear set (RS3), wherein at least three freewheel clutches (F1, F2, F3) and at least three brakes (B1, B2, B3) are provided for realizing at least eight gears (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8), wherein an input element of the first planetary gear set (RS1) is connected to the transmission input shaft (1), wherein an output element of the first planetary gear set (RS1) is connected to the transmission output shaft (2), wherein a coupling element of the first planetary gear set (RS1) is connected to a second element of the second planetary gear set (RS2), wherein a third element of the second planetary gear set (RS2) is connected to a second element of the third Planetary gear set (RS3), wherein a first element of the second planetary gear set (RS2) can be locked with a first brake (B1), wherein the first element of the second planetary gear set (RS2) can be connected to the input element of the first planetary gear set (RS1) via a first one-way clutch (F1), wherein a first element of the third planetary gear set (RS3) can be locked via a second brake (B2), wherein the first element of the third planetary gear set (RS3) can be connected to the input element of the first planetary gear set (RS1) via a second one-way clutch (F2), wherein a third element of the third planetary gear set (RS3) can be locked via a third brake (B3), and wherein the third element of the third planetary gear set (RS3) can be connected to the input element of the first planetary gear set (RS1) via a third one-way clutch (F3). Furthermore, a bicycle (4) with the multi-stage transmission is proposed.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrrad mit dem Mehrstufengetriebe.The present invention relates to a multi-stage transmission in planetary design for a bicycle. The invention further relates to a bicycle with the multi-stage transmission.

Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2018 208 380 A1 ist ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder Pedelec bekannt. Das Mehrstufengetriebe umfasst zwei Hauptradsätze und einen Vorschaltradsatz und einen Nachschaltradsatz. Ferner sind vier Freilaufkupplungen und vier Bremsen vorgesehen, um 16 Gangstufen zu realisieren. Das Mehrstufengetriebe liefert bei üblichen Standgetriebeübersetzungen der einzelnen Radsätze zwischen - 2,4 und -1,6 eine für Mountainbikes günstige große Getriebespreizungen von ca. 6 bei konstanter Stufung.For example, from the publication EN 10 2018 208 380 A1 is a multi-stage planetary gear for a bicycle or pedelec. The multi-stage gear comprises two main gear sets and one primary gear set and one secondary gear set. Four freewheel clutches and four brakes are also provided to achieve 16 gears. The multi-stage gear provides a large gear spread of around 6 with constant gear ratios, which is convenient for mountain bikes, with standard stationary gear ratios of the individual gear sets between -2.4 and -1.6.

Aus DE 10 2020 210 928 A1 , DE 10 2022 203 240 B3 , DE 10 2022 203 243 B3 , DE 10 2022 206 684 B3 sind Mehrstufentretlagergetriebe in Planetenbauweise für Fahrräder oder Pedelecs bekannt.Out of EN 10 2020 210 928 A1 , EN 10 2022 203 240 B3 , EN 10 2022 203 243 B3 , EN 10 2022 206 684 B3 Multi-stage bottom bracket gears in planetary design are known for bicycles or pedelecs.

Eine konstante oder quasi konstante Gangstufung beziehungsweise eine Gangstufung mit zu höheren Gängen hin größer werdenden Gangsprüngen ist bei steigender Geschwindigkeit aufgrund des quadratisch ansteigenden Luftwiderstandes nachteilig. Dies gilt insbesondere bei einer Zeitfahrmaschine, die zum Beispiel bei Einzelzeitfahrten oder im Triathlon eingesetzt wird, bei denen die Möglichkeit der Nutzung eines vorhandenen Windschattens nicht möglich ist. Ferner werden Zeitfahrmaschinen üblicherweise bei höheren Geschwindigkeiten und damit bei hohem Luftwiderstand betrieben. Hierbei ergibt sich der Nachteil, dass in oberen Geschwindigkeitsbereichen kleinere Geschwindigkeitsänderungen bereits große Auswirkungen auf den Krafteinsatz bei dem Fahrer haben. Des Weiteren möchte der Fahrer in dem genannten Geschwindigkeitsbereich mit möglichst konstanter Trittfrequenz fahren, welches dazu führt, dass im Getriebe die Gangsprünge hin zu höheren Gängen kleiner werden sollten.A constant or quasi-constant gear ratio, or a gear ratio with gear steps that increase towards higher gears, is disadvantageous as the speed increases due to the quadratic increase in air resistance. This is particularly true for a time trial machine used, for example, in individual time trials or in triathlons, where it is not possible to use an existing slipstream. Furthermore, time trial machines are usually operated at higher speeds and therefore with high air resistance. The disadvantage here is that in higher speed ranges, even small changes in speed have a major impact on the rider's use of power. Furthermore, the rider wants to ride at as constant a cadence as possible in the speed range mentioned, which means that the gear steps in the transmission towards higher gears should be smaller.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effizientes Mehrstufengetriebe und ein Fahrrad mit dem Mehrstufengetriebe vorzuschlagen, welche eine insbesondere Zeitfahrmaschinen orientierte mit zu größeren Gängen hin fallende Gangstufung konstruktiv einfach mit möglichst geringem Bauaufwand realisieren.The present invention is based on the object of proposing an efficient multi-stage transmission and a bicycle with the multi-stage transmission, which realize a gear ratio oriented in particular to time trial machines with decreasing gears towards larger gears in a structurally simple manner with the lowest possible construction effort.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 beziehungsweise 17 gelöst, wobei vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen sind.This object is achieved by the features of patent claim 1 or 17, wherein advantageous and claimed further developments can be taken from the subclaims and the description as well as the drawings.

Somit wird ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad, mit einer Getriebeeingangswelle als Antrieb und einer Getriebeausgangswelle als Abtrieb vorgeschlagen. Das Mehrstufengetriebe weist einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz, und einem dritten Planetenradsatz auf, wobei zumindest drei Freilaufkupplungen und zumindest drei Bremsen zum Realisieren von zumindest acht Gängen vorgesehen sind, wobei ein Eingangselement des ersten Planetenradsatzes mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist, wobei ein Ausgangselement des ersten Planetenradsatzes mit der Getriebeausgangswelle verbunden ist, wobei ein Koppelelement des ersten Planetenradsatzes mit einem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, wobei ein drittes Element des zweiten Planetenradsatzes mit einem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist, wobei ein erstes Element des zweiten Planetenradsatzes mit einer ersten Bremse festsetzbar ist, wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes über eine erste Freilaufkupplung mit dem Eingangselement des ersten Planetenradsatzes verbindbar ist, wobei ein erstes Element des dritten Planetenradsatzes über eine zweite Bremse festsetzbar ist, wobei das erste Element des dritten Planetenradsatzes über eine zweite Freilaufkupplung mit dem Eingangselement des ersten Planetenradsatzes verbindbar ist, wobei ein drittes Element des dritten Planetenradsatzes über eine dritte Bremse festsetzbar ist, und wobei das dritte Element des dritten Planetenradsatzes über eine dritte Freilaufkupplung mit dem Eingangselement des ersten Planetenradsatzes verbindbar ist.Thus, a multi-stage planetary gear system for a bicycle is proposed, with a gear input shaft as drive and a gear output shaft as output. The multi-stage transmission has a first planetary gear set, a second planetary gear set, and a third planetary gear set, wherein at least three freewheel clutches and at least three brakes are provided for realizing at least eight gears, wherein an input element of the first planetary gear set is connected to the transmission input shaft, wherein an output element of the first planetary gear set is connected to the transmission output shaft, wherein a coupling element of the first planetary gear set is connected to a second element of the second planetary gear set, wherein a third element of the second planetary gear set is connected to a second element of the third planetary gear set, wherein a first element of the second planetary gear set can be locked with a first brake, wherein the first element of the second planetary gear set can be connected to the input element of the first planetary gear set via a first freewheel clutch, wherein a first element of the third planetary gear set can be locked via a second brake, wherein the first element of the third planetary gear set can be connected to the input element of the first planetary gear set via a second freewheel clutch, wherein a third element of the third planetary gear set can be locked via a third brake, and wherein the third element of the third planetary gear set can be connected to the input element of the first planetary gear set via a third one-way clutch.

Auf diese Weise wird ein Mehrstufengetriebe mit bis zu acht Gängen durch die vorgeschlagene Verschaltung mit nur drei miteinandergekoppelten Einzelradsätzen und nur drei als Freiläufe ausgebildeten Kupplungen sowie nur drei Bremsen mit geringem Bauaufwand und bauraumgünstig realisiert. Im Rahmen der Verschaltung ist vorgesehen, dass ein erster Einzelradsatz mit einem Eingangselement, das fest mit einer Getriebeeingangswelle respektive einer Tretkurbelwelle verbunden ist, einem Ausgangselement und, das fest mit einer Getriebeausgangswelle respektive einem Kettenblatt verbunden ist.In this way, a multi-stage transmission with up to eight gears is realized with little construction effort and in a space-saving manner through the proposed connection with only three individual gear sets coupled together and only three clutches designed as freewheels and only three brakes. As part of the connection, it is planned that a first individual gear set with an input element that is firmly connected to a transmission input shaft or a pedal crankshaft, and an output element that is firmly connected to a transmission output shaft or a chainring.

Das effiziente Mehrstufengetriebe weist eine zu größeren Gängen hin fallende Gangstufung mit vorzugsweise kleiner Getriebespreizung von beispielsweise 1,6 oder 2,66 aufweist. Somit ist das vorgeschlagene Mehrstufengetriebe an einen bevorzugten Einsatz bei einer Zeitfahrmaschine, insbesondere hinsichtlich der vorgesehenen Gangstufung optimal angepasst. Ferner liegt der gangabhängige Verzahnungswirkungsgrad im Mittel oberhalb von 99 Prozent. Darüber hinaus ergibt sich eine bessere Aerodynamik gegenüber bekannter Kettenschaltungen.The efficient multi-stage transmission has a gear step that falls towards larger gears with a preferably small gear spread of, for example, 1.6 or 2.66. The proposed multi-stage transmission is thus optimally adapted to a preferred use in a time trial machine, in particular with regard to the intended gear step. Furthermore, the gear step is The gear efficiency is on average above 99 percent. In addition, the aerodynamics are better than those of conventional derailleur gears.

Bei dem vorgeschlagenen Mehrstufengetriebe kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise vorgesehen sein, dass das Eingangselement des ersten Planetenradsatzes als zweites Element des ersten Planetenradsatzes ausgeführt ist, dass das Ausgangselement des ersten Planetenradsatzes als erstes Element oder als drittes Element des ersten Planetenradsatzes ausgeführt ist und dass das Koppelelement des ersten Planetenradsatzes als drittes Element oder als erstes Element ausgeführt ist.In the proposed multi-stage transmission, it can preferably be provided within the scope of the present invention that the input element of the first planetary gear set is designed as a second element of the first planetary gear set, that the output element of the first planetary gear set is designed as a first element or as a third element of the first planetary gear set and that the coupling element of the first planetary gear set is designed as a third element or as a first element.

Vorzugsweise kann bei der vorliegenden Erfindung zumindest einer der vorgesehenen Einzelradsätze als Minus-Planetenradsatz ausgeführt sein, wodurch sich eine besonders bauraumgünstige Anordnung ergibt. Es ist auch denkbar, dass ein oder mehrere der Einzelradsätze als Plus-Planetenradsätze ausgeführt sind.Preferably, in the present invention, at least one of the individual gear sets provided can be designed as a minus planetary gear set, which results in an arrangement that is particularly space-efficient. It is also conceivable that one or more of the individual gear sets are designed as plus planetary gear sets.

Ein Minus-Planetenradsatz kann bevorzugt in einen Plus-Planetenradsatz überführt werden, wenn die Planetenradträger- und die Hohlradanbindung an diesem Radsatz miteinander vertauscht werden und der Betrag der Standübersetzung um 1 erhöht wird. 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. Beispielsweise wäre es denkbar, den zweiten Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz mit zum Beispiel einer Standübersetzung von etwa 2,33 zu verwenden, um aufgrund der Vertauschung von Hohlrad und Planetenradträger eine Bindung mit den anderen Planetenradsätzen zu vereinfachen.A minus planetary gear set can preferably be converted into a plus planetary gear set if the planet carrier and ring gear connections on this gear set are swapped and the amount of the stationary gear ratio is increased by 1. A minus planetary gear set has planetary gears that are rotatably mounted on its planet carrier and mesh with the sun gear and ring gear of this planetary gear set, so that the ring gear rotates in the opposite direction to the direction of rotation of the sun gear when the planet carrier is held in place and the sun gear is rotating. For example, it would be conceivable to use the second planetary gear set as a plus planetary gear set with, for example, a stationary gear ratio of around 2.33 in order to simplify a connection with the other planetary gear sets due to the swapping of the ring gear and planet carrier.

Ein Plus-Planetenradsatz weist an seinem Planetenradträger verdrehbar gelagerte und miteinander in Zahneingriff stehende innere und äußere Planetenräder auf, wobei das Sonnenrad dieses Planetenradsatzes mit den inneren Planetenrädern und das Hohlrad dieses Planetenradsatzes mit den äußeren Planetenrädern kämmen, sodass sich das Hohlrad bei festgehaltenem Planetenradträger und drehendem Sonnenrad in zur Sonnenraddrehrichtung gleicher Drehrichtung dreht.A plus planetary gear set has inner and outer planetary gears which are rotatably mounted on its planetary gear carrier and mesh with one another, whereby the sun gear of this planetary gear set meshes with the inner planetary gears and the ring gear of this planetary gear set meshes with the outer planetary gears, so that the ring gear rotates in the same direction as the sun gear when the planetary gear carrier is held in place and the sun gear is rotating.

Für den Fachmann bedeutet dies, dass bei den als Minus-Planetenradsatz ausgeführten Einzelradsätzen ein erstes Element als Hohlrad, ein zweites Element als Planetenradträger und ein drittes Element als Sonnenrad ausgeführt sind. Ferner bedeutet dies, dass bei einem als Plus-Planetenradsatz ausgeführten Einzelradsatz das erste Element als Planetenradträger, das zweite Element als Hohlrad und das dritte Element als Sonnenrad ausgeführt sind.For the expert, this means that in the case of the individual gear sets designed as a minus planetary gear set, a first element is designed as a ring gear, a second element as a planet gear carrier and a third element as a sun gear. Furthermore, this means that in the case of an individual gear set designed as a plus planetary gear set, the first element is designed as a planet gear carrier, the second element as a ring gear and the third element as a sun gear.

Das Fahrrad ist hierbei vorzugsweise als E-Bike, (S-)-Pedelec, Cargobike, Velomobil oder dergleichen ausgebildet. Vorzugsweise weist das Fahrrad einen elektrischen (Hilfs-)Antrieb auf.The bicycle is preferably designed as an e-bike, (S-)-Pedelec, cargo bike, velomobile or the like. The bicycle preferably has an electric (auxiliary) drive.

Eine nächste Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass bei dem vorgeschlagenen Mehrstufengetriebe zumindest einer der Planetenradsätze, vorzugsweise der zweite Planetenradsatz, mit einem Stufenplaneten ausgeführt ist. Durch die Verwendung eines Stufenplaneten wird eine radiale Bauraumverringerung realisiert. A further development of the invention can provide that in the proposed multi-stage transmission at least one of the planetary gear sets, preferably the second planetary gear set, is designed with a stepped planet. By using a stepped planet, a radial reduction in installation space is achieved.

Beispielsweise kann durch den Einsatz von Stufenplaneten die Standübersetzung vergrößert werden, zum Beispiel auf oberhalb von -1,5. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass größere Planetenräder bei gleichen Radsatzinnen- und Radsatzaußenabmessungen realisiert werden können.For example, the use of stepped planetary gears can increase the stationary gear ratio, for example to above -1.5. This has the advantage that larger planetary gears can be realized with the same wheelset inner and outer dimensions.

Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem als Minus-Planetenradsatz ausgeführten dritten Planetenradsatz zur bauraumgünstigen Herstellung der Bindbarkeit mit den anderen Planetenradsätzen ein geteiltes Sonnenrad oder ein geteiltes Hohlrad vorgesehen sind. Das geteilte Sonnenrad weist dabei ein erstes Sonnenradteil und ein zweites Sonnenradteil auf, welche miteinander wirkverbunden sind, wobei das geteilte Hohlrad ein erstes Hohlradteil und ein zweites Hohlradteil aufweist, welche ebenfalls miteinander wirkverbunden sind. Bei der Verwendung eines geteilten Sonnenrades anstelle eines geteilten Hohlrades ergibt sich der Vorteil eines geringeren Bauaufwandes.Within the scope of the invention, it is provided that in a third planetary gear set designed as a minus planetary gear set, a split sun gear or a split ring gear is provided to create the connection with the other planetary gear sets in a space-saving manner. The split sun gear has a first sun gear part and a second sun gear part, which are operatively connected to one another, whereby the split ring gear has a first ring gear part and a second ring gear part, which are also operatively connected to one another. Using a split sun gear instead of a split ring gear results in the advantage of lower construction costs.

Um neben dem Muskelkraft-Antrieb über die Getriebeeingangswelle beziehungsweise Tretlagerkurbelwelle durch den Fahrer auch eine elektrische Unterstützungsleistung zu ermöglichen, kann bei dem erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebe vorgesehen sein, dass zumindest eine elektrische Maschine oder dergleichen eingesetzt wird. Die elektrische Maschine kann beispielsweise an der Getriebeeingangswelle, der Getriebeausgangswelle und/oder an anderen Wellen des Getriebes direkt oder auch über eine oder mehrere Getriebestufen, Ketten, Zahnriemen oder dergleichen angebunden werden. Hierfür kann auch ggf. ein Schaltelement, wie zum Beispiel eine Freilaufkupplung oder dergleichen eingesetzt werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass während des Pedalierens bei abgeschaltetem E-Maschinenantrieb kein Schleppmoment durch eine durch das Pedalieren angetriebene elektrische Maschine auftreten. Bei einer Anbindung über eine Getriebestufe kann ggf. eine Übersetzung zum Beispiel ins Langsame realisiert werden.In order to enable electrical support in addition to the muscle power drive via the transmission input shaft or bottom bracket crankshaft by the driver, it can be provided in the multi-stage transmission according to the invention that at least one electrical machine or the like is used. The electrical machine can be connected, for example, to the transmission input shaft, the transmission output shaft and/or to other shafts of the transmission directly or via one or more gear stages, chains, toothed belts or the like. A switching element such as a freewheel clutch or the like can also be used for this purpose. This has the advantage that when pedaling with the electric motor drive switched off, no drag torque occurs due to an electrical machine driven by pedaling. When connected via a If necessary, a gear ratio can be achieved, for example to slow down.

Bei der Ausführung des Mehrstufengetriebes zum Beispiel als elektrisch unterstützter Tretlagerantrieb kann vorzugsweise eine Freilaufkupplung zwischen der Tretlagerkurbelwelle und dem Getriebeeingang realisiert werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine angebundene elektrische Maschine weiterdrehen kann, ohne dass sich die Pedale der Tretlagerkurbelwelle drehen.When designing the multi-stage transmission, for example as an electrically assisted bottom bracket drive, a freewheel clutch can preferably be implemented between the bottom bracket crankshaft and the transmission input. This has the advantage that a connected electrical machine can continue to rotate without the pedals of the bottom bracket crankshaft turning.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, ein Fahrrad mit dem vorbeschriebenen Mehrstufengetriebe zu beanspruchen, wobei sich die beschriebenen und weitere Vorteile ergeben. Das Fahrrad ist dabei vorzugsweise als E-Bike, (S-)-Pedelec, Cargobike, Velomobil oder dergleichen ausgebildet. Vorzugsweise weist das Fahrrad einen elektrischen (Hilfs-)Antrieb auf.A further aspect of the present invention is to claim a bicycle with the multi-stage transmission described above, which results in the described and further advantages. The bicycle is preferably designed as an e-bike, (S-)-Pedelec, cargo bike, velomobile or the like. The bicycle preferably has an electric (auxiliary) drive.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes mit drei Planetenradsätzen zum Realisieren von acht Gängen mit kleiner Gesamtspreizung;
2 ein Schaltschema für die erste Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 1 ;
3 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes mit drei Planetenradsätzen zum Realisieren von acht Gängen mit mittlerer Gesamtspreizung; und
4 ein Schaltschema für die zweite Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes gemäß 2.

The present invention is explained further below with reference to the drawings.

1 a schematic view of a first embodiment of a multi-stage transmission according to the invention with three planetary gear sets for realizing eight gears with a small overall spread;
2 a circuit diagram for the first variant of the multi-stage transmission according to 1 ;
3 a schematic view of a second embodiment of the multi-stage transmission according to the invention with three planetary gear sets for realising eight gears with a medium overall spread; and
4 a circuit diagram for the second variant of the multi-stage transmission according to 2 .

In den 1 bis 4 sind zwei Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes in einem Gehäuse 3 beispielsweise als Tretlagerantrieb in Koaxialbauweise eines Fahrrads 4 dargestellt. Das Fahrrad 4 ist als Pedelec ausgebildet. In dem Schaltschemen gemäß 2 und 4 sind die einzelnen Zustände der als Bremsen B1, B2, B3 und der Freilaufkupplungen F1, F2, F3 ausgeführten Schaltelementen angedeutet, wobei bei den Bremsen B1, B2, B3 ein Kreis den geschlossenen Zustand und ein Kreuz den geöffneten beziehungsweise weggeschalteten Zustand anzeigt, während bei den Freilaufkupplungen F1, F2, F3 ein Kreis den Sperrrichtungszustand und ein Strich den Überholtriebzustand angibt. Der Überholbetrieb beziehungsweise der Überholtriebzustand einer Freilaufkupplung F1, F2, F3 bedeutet, dass der Freilauf nicht sperrt und somit kein Moment überträgt. Eine Freilaufkupplung F1, F2, F3 kann sich in seinem Überholtrieb befinden, wenn sich eines der mit dem Freilauf verbundenen Elemente so schnell dreht, dass der Freilauf nicht sperren kann. Der Sperrrichtungszustand bei einer Freilaufkupplung F1, F2, F3 bedeutet, dass der Freilauf sperrt und somit ein Moment überträgt.In the 1 to 4 Two embodiments of a multi-stage transmission according to the invention are shown in a housing 3, for example as a bottom bracket drive in coaxial design of a bicycle 4. The bicycle 4 is designed as a pedelec. In the circuit diagram according to 2 and 4 the individual states of the switching elements designed as brakes B1, B2, B3 and the freewheel clutches F1, F2, F3 are indicated, whereby for the brakes B1, B2, B3 a circle indicates the closed state and a cross the open or deactivated state, whilst for the freewheel clutches F1, F2, F3 a circle indicates the blocking direction state and a line indicates the overrunning drive state. The overrunning operation or overrunning drive state of a freewheel clutch F1, F2, F3 means that the freewheel is not blocking and therefore is not transmitting any torque. A freewheel clutch F1, F2, F3 can be in its overrunning drive if one of the elements connected to the freewheel is rotating so fast that the freewheel cannot block. The blocking direction state of a freewheel clutch F1, F2, F3 means that the freewheel is blocking and therefore is transmitting a torque.

Unabhängig von der jeweiligen Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes ist vorgesehen, dass das Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad 4, ein Pedelec, ein E-Bike oder dergleichen einsetzbar ist. Das Mehrstufengetriebe umfasst eine Getriebeeingangswelle 1 als Antrieb, welche in den 1 und 3 beispielsweise als Tretlagerkurbelwelle ausgeführt ist, und eine Getriebeausgangwelle 2 als Abtrieb, welche zum Beispiel als Kettenblatt beziehungsweise Ketten- oder Zahnriemenrad ausgeführt sein kann.Regardless of the respective design variant of the multi-stage transmission, it is intended that the multi-stage transmission in planetary design can be used for a bicycle 4, a pedelec, an e-bike or the like. The multi-stage transmission comprises a transmission input shaft 1 as a drive, which is inserted into the 1 and 3 for example, designed as a bottom bracket crankshaft, and a transmission output shaft 2 as the output, which can be designed, for example, as a chainring or chain or toothed belt wheel.

Das vorgeschlagene Mehrstufengetriebe beziehungsweise Tretlagergetriebe umfasst einen ersten Planetenradsatz RS1, einen zweiten Planetenradsatz RS2 und einen dritten Planetenradsatz RS3. Darüber hinaus sind drei Freilaufkupplungen F1, F2, F3 und drei Bremsen beziehungsweise Freilaufbremsen B1, B2, B3 als Schaltelemente zum Realisieren von 8 Gängen G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 vorgesehen.The proposed multi-stage transmission or bottom bracket transmission comprises a first planetary gear set RS1, a second planetary gear set RS2 and a third planetary gear set RS3. In addition, three freewheel clutches F1, F2, F3 and three brakes or freewheel brakes B1, B2, B3 are provided as switching elements for realizing 8 gears G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8.

Unabhängig davon, ob bei dem vorgeschlagenen Mehrstufengetriebe Minus- oder Plus-Planetenradsätze vorgesehen sind, ist vorgesehen, dass ein Eingangselement des ersten Planetenradsatzes RS1 mit der Getriebeeingangswelle 1 verbunden ist, wobei ein Ausgangselement des ersten Planetenradsatzes RS1 mit der Getriebeausgangswelle 2 verbunden ist, wobei ein Koppelelement des ersten Planetenradsatzes RS1 mit einem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden ist, wobei ein drittes Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 mit einem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden ist, wobei ein erstes Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 mit einer ersten Bremse B1 festsetzbar ist, wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 über eine erste Freilaufkupplung F1 mit dem Eingangselement des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist, wobei ein erstes Element des dritten Planetenradsatzes RS3 über eine zweite Bremse B2 festsetzbar ist, wobei das erste Element des dritten Planetenradsatzes RS3 über eine zweite Freilaufkupplung F2 mit dem Eingangselement des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist, wobei ein drittes Element des dritten Planetenradsatzes RS3 über eine dritte Bremse B3 festsetzbar ist, und wobei das dritte Element des dritten Planetenradsatzes RS3 über eine dritte Freilaufkupplung F3 mit dem Eingangselement des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist.Regardless of whether minus or plus planetary gear sets are provided in the proposed multi-stage transmission, it is provided that an input element of the first planetary gear set RS1 is connected to the transmission input shaft 1, wherein an output element of the first planetary gear set RS1 is connected to the transmission output shaft 2, wherein a coupling element of the first planetary gear set RS1 is connected to a second element of the second planetary gear set RS2, wherein a third element of the second planetary gear set RS2 is connected to a second element of the third planetary gear set RS3, wherein a first element of the second planetary gear set RS2 can be locked with a first brake B1, wherein the first element of the second planetary gear set RS2 can be connected to the input element of the first planetary gear set RS1 via a first one-way clutch F1, wherein a first element of the third planetary gear set RS3 can be locked with a second brake B2, wherein the first element of the third planetary gear set RS3 can be connected to the input element of the first planetary gear set via a second one-way clutch F2. RS1, wherein a third element of the third planetary gear set RS3 can be fixed via a third brake B3, and wherein the third element of the third planetary gear set RS3 can be connected to the input element of the first planetary gear set RS1 via a third freewheel clutch F3.

Hierbei gilt, dass bei einem Minus-Planetenradsatz das erste Element jedes Einzelradsatzes als Hohlrad HR1, HR2, HR3, HR3A, HR3B, das zweite Element jedes Einzelradsatzes als Planetenradträger PT1, PT2, PT3 und das dritte Element jedes Einzelradsatzes als Sonnenrad SR1, SR2, SR3, SR3A, SR3B ausgeführt sind, und dass bei einem Plus-Planetenradsatz das erste Element jedes Einzelradsatzes als Planetenradträger PT1, PT2, PT3, das zweite Element jedes Einzelradsatzes als Hohlrad HR1, HR2, HR3, HR3A, HR3B und das dritte Element jedes Einzelradsatzes als Sonnenrad SR1, SR2, SR3, SR3A, SR3B ausgeführt sind.The following applies here: in a minus planetary gear set, the first element of each individual gear set is designed as a ring gear HR1, HR2, HR3, HR3A, HR3B, the second element of each individual gear set is designed as a planet gear carrier PT1, PT2, PT3 and the third element of each individual gear set is designed as a sun gear SR1, SR2, SR3, SR3A, SR3B, and that in a plus planetary gear set, the first element of each individual gear set is designed as a planet gear carrier PT1, PT2, PT3, the second element of each individual gear set is designed as a ring gear HR1, HR2, HR3, HR3A, HR3B and the third element of each individual gear set is designed as a sun gear SR1, SR2, SR3, SR3A, SR3B.

Unabhängig von der jeweiligen Ausführungsvariante weist der erste Planetenradsatz RS1 eine Standübersetzung i01 von etwa - 1,66, der zweite Planetenradsatz RS2 eine Standübersetzung i02 von etwa - 1,33 und der dritte Planetenradsatz RS3 eine Standübersetzung i03 von etwa - 2,00 auf. Die verschiedenen Radsatzanordnungen des Mehrstufengetriebes gemäß der Erfindung ermöglichen somit eine kleine Gesamtspreizung von etwa 1,60 oder 2,66 und zu den höheren Gängen kleiner werdende Gangsprünge, sodass ein Einsatz vorzugsweise für Zeitfahrmaschinen für Einzelzeitfahrten besonders vorteilhaft ist.Regardless of the respective design variant, the first planetary gear set RS1 has a stationary gear ratio i01 of approximately -1.66, the second planetary gear set RS2 has a stationary gear ratio i02 of approximately -1.33 and the third planetary gear set RS3 has a stationary gear ratio i03 of approximately -2.00. The various gear set arrangements of the multi-stage transmission according to the invention thus enable a small overall spread of approximately 1.60 or 2.66 and gear steps that become smaller towards the higher gears, so that use preferably for time trial machines for individual time trials is particularly advantageous.

Eine erste Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes als 8-Gang-Variante ist in 1 dargestellt, bei der in axialer Reihenfolge der dritte Planetenradsatz RS3, der zweite Planetenradsatz RS2 und der erste Planetenradsatz RS1 jeweils als Minus-Planetenradsatz vorgesehen sind. Bei der vorbeschriebenen axialen Reihenfolge der Einzelradsätze RS3-RS2-RS1 ergibt sich der Vorteil, dass eine Hohlwelle eingespart werden kann.A first version of the multi-speed transmission as an 8-speed variant is available in 1 shown, in which the third planetary gear set RS3, the second planetary gear set RS2 and the first planetary gear set RS1 are each provided as a minus planetary gear set in axial sequence. The above-described axial sequence of the individual gear sets RS3-RS2-RS1 has the advantage that a hollow shaft can be saved.

Im Detail ist bei der ersten Ausführungsvariante vorgesehen, dass die Getriebeeingangswelle 1 mit einem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 als Eingangselement verbunden ist, dass ein Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 als Ausgangselement mit der Getriebeausgangswelle 2 verbunden ist, dass ein Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 als Koppelelement mit einem Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden ist, dass der zweite Planetenradsatz RS2 mit einem Stufenplaneten ausgeführt ist, dass ein mit dem Stufenplaneten in Eingriff stehendes Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über eine erste Bremse B1 festsetzbar ist, dass das Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über eine erste Freilaufkupplung F1 mit dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist, dass ein mit dem Stufenplaneten in Eingriff stehendes Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 mit einem Planetenradträger PT3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden ist, dass ein geteiltes Sonnenrad SR3A, SR3B bei dem dritten Planetenradsatz RS3 vorgesehen ist, wobei ein erstes Sonnenradteil SR3A des dritten Planetenradsatzes RS3 über eine dritte Freilaufkupplung F3 mit dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist und wobei ein zweites Sonnenradteil SR3B des dritten Planetenradsatzes RS3 über eine dritte Bremse B3 festsetzbar ist, dass ein Hohlrad HR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 über eine zweite Bremse B2 festsetzbar ist, und dass das Hohlrad HR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 über eine zweite Freilaufkupplung F2 mit dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist.In detail, the first embodiment variant provides that the transmission input shaft 1 is connected to a planetary gear carrier PT1 of the first planetary gear set RS1 as an input element, that a ring gear HR1 of the first planetary gear set RS1 is connected to the transmission output shaft 2 as an output element, that a sun gear SR1 of the first planetary gear set RS1 is connected to a planetary gear carrier PT2 of the second planetary gear set RS2 as a coupling element, that the second planetary gear set RS2 is designed with a stepped planet, that a ring gear HR2 of the second planetary gear set RS2 that is in engagement with the stepped planet can be fixed via a first brake B1, that the ring gear HR2 of the second planetary gear set RS2 can be connected to the planetary gear carrier PT1 of the first planetary gear set RS1 via a first freewheel clutch F1, that a sun gear SR2 of the second planetary gear set RS2 that is in engagement with the stepped planet can be connected to a planetary gear carrier PT3 of the third planetary gear set RS3 is connected in that a split sun gear SR3A, SR3B is provided in the third planetary gear set RS3, wherein a first sun gear part SR3A of the third planetary gear set RS3 is connectable to the planet gear carrier PT1 of the first planetary gear set RS1 via a third one-way clutch F3 and wherein a second sun gear part SR3B of the third planetary gear set RS3 is lockable via a third brake B3, that a ring gear HR3 of the third planetary gear set RS3 is lockable via a second brake B2, and that the ring gear HR3 of the third planetary gear set RS3 is connectable to the planet gear carrier PT1 of the first planetary gear set RS1 via a second one-way clutch F2.

Die erste Ausführungsvariante gemäß 1 realisiert unter Verwendung eines Stufenplaneten bei dem zweiten Planetenradsatz RS2 ein 8-Gang-Tretlagergetriebe mit sehr kleiner Gesamtspreizung und abnehmenden Gangsprüngen, wie aus dem Schaltschema gemäß 2 zu entnehmen ist. Ferner ist bei der ersten Ausführungsvariante ein geteiltes Sonnenrad SR3A, SR3B bei dem dritten Planetenradsatz RS3 vorgesehen.The first variant according to 1 Using a stepped planetary gear in the second planetary gear set RS2, an 8-speed bottom bracket transmission with a very small overall spread and decreasing gear steps is realized, as can be seen from the shifting diagram according to 2 Furthermore, in the first design variant, a split sun gear SR3A, SR3B is provided for the third planetary gear set RS3.

Eine zweite Ausführungsvariante des Mehrstufengetriebes als 8-Gang-Variante ist in 3 dargestellt, wobei die axiale Reihenfolge der Einzelradsätze derart gewählt ist, dass als erster Einzelradsatz der erste Planetenradsatz RS1, als zweiter Einzelradsatz der zweite Planetenradsatz RS2 und als dritter Einzelradsatz der dritte Planetenradsatz RS3 angeordnet sind. Durch diese axiale Reihenfolge RS1-RS2-RS3 ergibt sich eine Getriebeausgangswelle 2 mit breiter Lagerbasis.A second version of the multi-speed transmission as an 8-speed variant is available in 3 , wherein the axial sequence of the individual gear sets is selected such that the first planetary gear set RS1 is arranged as the first individual gear set, the second planetary gear set RS2 is arranged as the second individual gear set and the third planetary gear set RS3 is arranged as the third individual gear set. This axial sequence RS1-RS2-RS3 results in a transmission output shaft 2 with a wide bearing base.

Im Detail ist bei der zweiten Ausführungsvariante vorgesehen, dass die Getriebeeingangswelle 1 mit einem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 als Eingangselement verbunden ist, dass ein Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 als Ausgangselement mit der Getriebeausgangswelle 2 verbunden ist, dass ein Hohlradrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 als Koppelelement mit einem Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden ist, dass der zweite Planetenradsatz RS2 mit einem Stufenplaneten ausgeführt ist, dass ein mit dem Stufenplaneten in Eingriff stehendes Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 mit einem Planetenradträger PT3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden ist, dass ein mit dem Stufenplaneten in Eingriff stehendes Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über eine erste Bremse B1 festsetzbar ist, dass das Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über die erste Freilaufkupplung F1 mit dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist, dass ein geteiltes Hohlrad HR3A, HR3B bei dem dritten Planetenradsatz RS3 vorgesehen ist, wobei ein erstes Hohlradteil HR3A über eine zweite Freilaufkupplung F2 mit dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist und wobei ein zweites Hohlradteil HR3B über eine zweite Bremse B2 festsetzbar ist, dass ein Sonnenrad SR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 über eine dritte Bremse B3 festsetzbar ist, und dass das Sonnenrad SR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 über eine dritte Freilaufkupplung F3 mit dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist.In detail, the second embodiment variant provides that the transmission input shaft 1 is connected to a planetary gear carrier PT1 of the first planetary gear set RS1 as an input element, that a sun gear SR1 of the first planetary gear set RS1 is connected to the transmission output shaft 2 as an output element, that a ring gear HR1 of the first planetary gear set RS1 is connected to a planetary gear carrier PT2 of the second planetary gear set RS2 as a coupling element, that the second planetary gear set RS2 is designed with a stepped planet, that a sun gear SR2 of the second planetary gear set RS2 meshing with the stepped planet is connected to a planetary gear carrier PT3 of the third planetary gear set RS3, that a ring gear HR2 of the second planetary gear set RS2 meshing with the stepped planet can be locked via a first brake B1, that the ring gear HR2 of the second planetary gear set RS2 is connected to the planetary gear carrier PT1 of the first planetary gear set RS1 via the first freewheel clutch F1. is connectable that a split ring gear HR3A, HR3B is provided in the third planetary gear set RS3, wherein a first ring gear part HR3A can be connected to the planetary gear carrier PT1 of the first planetary gear set RS1 via a second freewheel clutch F2 and wherein a second ring gear part HR3B can be locked via a second brake B2, that a sun gear SR3 of the third planetary gear set RS3 can be locked via a third brake B3, and that the sun gear SR3 of the third planetary gear set RS3 can be connected to the planetary gear carrier PT1 of the first planetary gear set RS1 via a third freewheel clutch F3.

Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante ist bei der zweiten Ausführungsvariante gemäß 3 vorgesehen, dass anstelle eines geteilten Sonnenrad SR3A, SR3B bei dem dritten Planetenradsatz RS3 ein geteiltes Hohlrad HR3A, HR3B bei dem dritten Planetenradsatz RS3 vorgesehen ist. Ferner ergibt sich bei der zweiten Ausführungsvariante gegenüber der ersten Ausführungsvariante eine Vertauschung der Anbindungen von Sonnenrad und Hohlrad am ersten Einzelradsatz RS1. Auf diese Weise ergibt sich eine größere Gesamtspreizung, das heißt, es können mit dieser einfachen Maßnahme zwei Getriebevarianten mit unterschiedlicher Gesamtspreizung erzeugt werden.In contrast to the first variant, the second variant is 3 It is provided that instead of a split sun gear SR3A, SR3B in the third planetary gear set RS3, a split ring gear HR3A, HR3B is provided in the third planetary gear set RS3. Furthermore, in the second embodiment, the connections of the sun gear and ring gear on the first individual gear set RS1 are swapped compared to the first embodiment. This results in a larger overall spread, i.e. two transmission variants with different overall spreads can be created with this simple measure.

Aus dem Schaltschema gemäß 2 ergeben sich die Übersetzungen R und Stufensprünge S der ersten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes gemäß 1, während sich aus dem Schaltschema gemäß 4 die Übersetzungen R und Stufensprünge S der zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Mehrstufengetriebes gemäß 3 ergeben.From the circuit diagram according to 2 The ratios R and step increments S of the first embodiment of the multi-stage transmission according to the invention result from 1 , while the circuit diagram according to 4 the ratios R and step increments S of the second embodiment of the multi-stage transmission according to the invention according to 3 result.

Aus den beiden Schaltschemen gemäß 2 und 4 ergibt sich für beide Ausführungsvarianten, dass zum Schalten eines ersten Ganges G1 die erste Bremse B1, die zweite Bremse B2 und die dritte Bremse B3 geöffnet sind, wobei die erste Freilaufkupplung F1, die zweite Freilaufkupplung F2 und die dritte Freilaufkupplung F3 im Sperrrichtungszustand sind, und/oder dass zum Schalten eines zweiten Ganges G2 die erste Bremse B1 und die zweite Bremse B2 geöffnet sind und die dritte Bremse B3 geschlossen ist, wobei die erste Freilaufkupplung F1 und die zweite Freilaufkupplung F2 im Sperrrichtungszustand sind und die dritte Freilauf-kupplung F3 im Überholtriebzustand ist, und/oder dass zum Schalten eines dritten Ganges G3 die erste Bremse B1 und die dritte Bremse B3 geöffnet sind und die zweite Bremse B2 geschlossen ist, wobei die erste Freilaufkupplung F1 und die dritte Freilaufkupplung F3 im Sperrrichtungszustand sind und die zweite Freilaufkupplung F2 im Überholtriebzustand ist, und/oder dass zum Schalten eines vierten Ganges G4 die erste Bremse B1 geöffnet ist und die zweite Bremse B2 und die dritte Bremse B3 geschlossen sind, wobei die erste Freilaufkupplung F1 im Sperrrichtungszustand ist und die zweite Freilaufkupplung F2 und die dritte Freilaufkupplung F3 im Überholtriebzustand sind, und/oder dass zum Schalten eines fünften Ganges G5 die erste Bremse B1 geschlossen ist und die zweite Bremse B2 und die dritte Bremse B3 geöffnet sind, wobei die erste Freilaufkupplung F1 im Überholtriebzustand ist und die zweite Freilaufkupplung F2 und die dritte Freilaufkupplung F3 im Sperrrichtungszustand sind, und/oder dass zum Schalten eines sechsten Ganges G6 die erste Bremse B1 und die dritte Bremse B3 geschlossen sind und die zweite Bremse B2 geöffnet ist, wobei die erste Freilaufkupplung F1 und die dritte Freilaufkupplung F3 im Überholtriebzustand sind und die zweite Freilaufkupplung F2 im Sperrrichtungszustand ist, und/oder dass zum Schalten eines siebten Ganges G7 die erste Bremse B1 und die zweite Bremse B2 geschlossen sind und die dritte Bremse B3 geöffnet ist, wobei die erste Freilaufkupplung F1 und die zweite Freilaufkupplung F2 im Überholtriebzustand sind und die dritte Freilaufkupplung F3 im Sperrrichtungszustand ist, und/oder dass zum Schalten eines achten Ganges G8 die erste Bremse B1, die zweite Bremse B2 und die dritte Bremse B3 geschlossen sind, wobei die erste Freilaufkupplung F1, die zweite Freilaufkupplung F2 und die dritte Freilaufkupplung F3 im Überholtriebzustand sind.From the two circuit diagrams according to 2 and 4 For both design variants, the first brake B1, the second brake B2 and the third brake B3 are opened to shift a first gear G1, with the first freewheel clutch F1, the second freewheel clutch F2 and the third freewheel clutch F3 being in the locking direction state, and/or that for shifting a second gear G2, the first brake B1 and the second brake B2 are opened and the third brake B3 is closed, with the first freewheel clutch F1 and the second freewheel clutch F2 being in the locking direction state and the third freewheel clutch F3 being in the overrunning drive state, and/or that for shifting a third gear G3, the first brake B1 and the third brake B3 are opened and the second brake B2 is closed, with the first freewheel clutch F1 and the third freewheel clutch F3 being in the locking direction state and the second freewheel clutch F2 being in the overrunning drive state, and/or that for shifting a fourth gear G4, the first brake B1 is opened and the second brake B2 and the third brake B3 are closed, the first freewheel clutch F1 being in the blocking direction state and the second freewheel clutch F2 and the third freewheel clutch F3 being in the overrunning drive state, and/or that for shifting a fifth gear G5 the first brake B1 is closed and the second brake B2 and the third brake B3 are opened, the first freewheel clutch F1 being in the overrunning drive state and the second freewheel clutch F2 and the third freewheel clutch F3 being in the blocking direction state, and/or that for shifting a sixth gear G6 the first brake B1 and the third brake B3 are closed and the second brake B2 is opened, the first freewheel clutch F1 and the third freewheel clutch F3 being in the overrunning drive state and the second freewheel clutch F2 being in the blocking direction state, and/or that for shifting a seventh gear G7 the first brake B1 and the second brake B2 are closed and the third brake B3 is opened wherein the first one-way clutch F1 and the second one-way clutch F2 are in the overrunning drive state and the third one-way clutch F3 is in the blocking direction state, and/or that for shifting an eighth gear G8 the first brake B1, the second brake B2 and the third brake B3 are closed, wherein the first one-way clutch F1, the second one-way clutch F2 and the third one-way clutch F3 are in the overrunning drive state.

BezugszeichenReference symbols

11: GetriebeeingangswelleGearbox input shaft
22: GetriebeausgangswelleGearbox output shaft
33: GehäuseHousing
44: FahrradBicycle
B1B1: erste Bremsefirst brake
B2B2: zweite Bremsesecond brake
B3B3: dritte Bremsethird brake
F1F1: erste Freilaufkupplungfirst freewheel clutch
F2F2: zweite Freilaufkupplungsecond freewheel clutch
F3F3: dritte Freilaufkupplungthird freewheel clutch
GG: GängeGears
G1G1: erster Gangfirst course
G2G2: zweiter Gangsecond gear
G3G3: dritter Gangthird gear
G4G4: vierter Gangfourth gear
G5G5: fünfter Gangfifth gear
G6G6: sechster Gangsixth gear
G7G7: siebter Gangseventh gear
G8G8: achter Gangeighth gear
HR1HR1: Hohlrad des ersten PlanetenradsatzesRing gear of the first planetary gear set
HR2HR2: Hohlrad des zweiten PlanetenradsatzesRing gear of the second planetary gear set
HR3HR3: Hohlrad des dritten PlanetenradsatzesRing gear of the third planetary gear set
HR3AHR3A: erstes Hohlradteil des geteilten Hohlradesfirst ring gear part of the split ring gear
HR3BHR3B: zweites Hohlradteil des geteilten Hohlradessecond ring gear part of the split ring gear
PT1PT1: Planetenradträger des ersten PlanetenradsatzesPlanetary gear carrier of the first planetary gear set
PT2PT2: Planetenradträger des zweiten PlanetenradsatzesPlanetary gear carrier of the second planetary gear set
PT3PT3: Planetenradträger des dritten PlanetenradsatzesPlanetary gear carrier of the third planetary gear set
RR: ÜbersetzungenTranslations
RS1RS1: erster Planetenradsatzfirst planetary gear set
RS2RS2: zweiter Planetenradsatzsecond planetary gear set
RS3RS3: dritter Planetenradsatzthird planetary gear set
SS: StufensprüngeStep jumps
SR1SR1: Sonnenrad des ersten PlanetenradsatzesSun gear of the first planetary gear set
SR2SR2: Sonnenrad des zweiten PlanetenradsatzesSun gear of the second planetary gear set
SR3SR3: Sonnenrad des dritten PlanetenradsatzesSun gear of the third planetary gear set
SR3ASR3A: erstes Sonnenradteil des geteilten Sonnenradesfirst sun gear part of the split sun gear
SR3BSR3B: zweites Sonnenradteil des geteilten Sonnenradessecond sun gear part of the split sun gear
i01i01: Standübersetzung des ersten PlanetenradsatzesRatio of the first planetary gear set
i02i02: Standübersetzung des zweiten PlanetenradsatzesRatio of the second planetary gear set
i03i03: Standübersetzung des dritten PlanetenradsatzesRatio of the third planetary gear set

Claims

Multi-stage transmission in planetary design for a bicycle (4), with a transmission input shaft (1) as drive and a transmission output shaft (2) as output, with a first planetary gear set (RS1), with a second planetary gear set (RS2) and with a third planetary gear set (RS3), wherein at least three freewheel clutches (F1, F2, F3) and at least three brakes (B1, B2, B3) are provided for realizing at least eight gears (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8), wherein an input element of the first planetary gear set (RS1) is connected to the transmission input shaft (1), wherein an output element of the first planetary gear set (RS1) is connected to the transmission output shaft (2), wherein a first element of the second planetary gear set (RS2) can be fixed with a first brake (B1), wherein the first element of the second planetary gear set (RS2) is connected to the Input element of the first planetary gear set (RS1), wherein a first element of the third planetary gear set (RS3) can be locked via a second brake (B2), wherein the first element of the third planetary gear set (RS3) can be connected to the input element of the first planetary gear set (RS1) via a second one-way clutch (F2), wherein a third element of the third planetary gear set (RS3) can be locked via a third brake (B3), and wherein the third element of the third planetary gear set (RS3) can be connected to the input element of the first planetary gear set (RS1) via a third one-way clutch (F3), characterized in that a coupling element of the first planetary gear set (RS1) is connected to a second element of the second planetary gear set (RS2), and that a third element of the second planetary gear set (RS2) is connected to a second element of the third planetary gear set (RS3).

Multi-stage transmission according to Claim 1 , characterized in that the input element of the first planetary gear set (RS1) is designed as a second element of the first planetary gear set (RS1), that the output element of the first planetary gear set (RS1) is designed as a first element or as a third element of the first planetary gear set (RS1), and that the coupling element of the first planetary gear set (RS1) is designed as a third element or as a first element.

Multi-stage transmission according to Claim 1 or 2 , characterized in that the first planetary gear set (RS1) and/or the second planetary gear set (RS2) and/or the third planetary gear set (RS3) are each designed as a minus planetary gear set.

Multi-stage transmission according to Claim 3 , characterized in that in a minus planetary gear set the first element is designed as a ring gear (HR1, HR2, HR3, HR3A, HR3B), the second element as a planet gear carrier (PT1, PT2, PT3) and the third element as a sun gear (SR1, SR2, SR3, SR3A, SR3B).

Multi-stage transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the first planetary gear set (RS1) and/or the second planetary gear set (RS2) and/or the third planetary gear set (RS3) are each designed as a plus planetary gear set.

Multi-stage transmission according to Claim 5 , characterized in that in the case of a plus Planetary gear set, the first element is designed as a planet gear carrier (PT1, PT2, PT3), the second element as a ring gear (HR1, HR2, HR3, HR3A, HR3B) and the third element as a sun gear (SR1, SR2, SR3, SR3A, SR3B).

Multi-stage transmission according to one of the preceding claims, characterized in that at least the second planetary gear set (RS2) has a stepped planet.

Multi-stage transmission according to one of the preceding claims, characterized in that in the third planetary gear set (RS3) a split sun gear (SR3A, SR3B) with a first sun gear part (SR3A) and a second sun gear part (SR3B) is provided, wherein the first sun gear part (SR3A) and the second sun gear part (SR3B) are operatively connected to one another.

Multi-stage transmission according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that in the third planetary gear set (RS3) a split ring gear (HR3A, HR3B) with a first ring gear part (HR3A) and a second ring gear part (HR3B) is provided, wherein the first ring gear part (HR3A) and the second ring gear part (HR3B) are operatively connected to one another.

Multi-stage transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the axial order of the individual gear sets is selected such that the third planetary gear set (RS3) is arranged as the first individual gear set, the second planetary gear set (RS2) as the second individual gear set and the first planetary gear set (RS1) as the third individual gear set.

Multi-stage transmission according to one of the Claims 1 until 10 , characterized in that the axial order of the individual gear sets is selected such that the first planetary gear set (RS1) is arranged as the first individual gear set, the second planetary gear set (RS2) as the second individual gear set and the third planetary gear set (RS3) as the third individual gear set.

Multi-stage transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission input shaft (1) is connected to a planetary gear carrier (PT1) of the first planetary gear set (RS1) as an input element, that a ring gear (HR1) of the first planetary gear set (RS1) is connected to the transmission output shaft (2) as an output element, that a sun gear (SR1) of the first planetary gear set (RS1) is connected to a planetary gear carrier (PT2) of the second planetary gear set (RS2) as a coupling element, that the second planetary gear set (RS2) is designed with a stepped planet, that a ring gear (HR2) of the second planetary gear set (RS2) engaging with the stepped planet can be fixed via a first brake (B1), that the ring gear (HR2) of the second planetary gear set (RS2) can be connected to the planetary gear carrier (PT1) of the first planetary gear set (RS1) via a first freewheel clutch (F1), that a A sun gear (SR2) of the second planetary gear set (RS2) meshing with a stepped planet is connected to a planet carrier (PT3) of the third planetary gear set (RS3), a split sun gear (SR3A, SR3B) is provided in the third planetary gear set (RS3), a first sun gear part (SR3A) of the third planetary gear set (RS3) being connectable to the planet carrier (PT1) of the first planetary gear set (RS1) via a third freewheel clutch (F3) and a second sun gear part (SR3B) of the third planetary gear set (RS3) being lockable via a third brake (B3), a ring gear (HR3) of the third planetary gear set (RS3) being lockable via a second brake (B2), and the ring gear (HR3) of the third planetary gear set (RS3) being connected to the planet carrier (PT1) of the first planetary gear set (RS1) via a second freewheel clutch (F2). can be connected.

Multi-stage transmission according to one of the Claims 1 until 11 , characterized in that the transmission input shaft (1) is connected to a planetary gear carrier (PT1) of the first planetary gear set (RS1) as an input element, that a sun gear (SR1) of the first planetary gear set (RS1) is connected to the transmission output shaft (2) as an output element, that a ring gear (HR1) of the first planetary gear set (RS1) is connected to a planetary gear carrier (PT2) of the second planetary gear set (RS2) as a coupling element, that the second planetary gear set (RS2) is designed with a stepped planet, that a sun gear (SR2) of the second planetary gear set (RS2) meshing with the stepped planet is connected to a planetary gear carrier (PT3) of the third planetary gear set (RS3), that a ring gear (HR2) of the second planetary gear set (RS2) meshing with the stepped planet can be locked via a first brake (B1), that the ring gear (HR2) of the second planetary gear set (RS2) can be connected to the planetary gear carrier (PT1) of the first planetary gear set (RS1) via the first freewheel clutch (F1), that a split ring gear (HR3A, HR3B) is provided in the third planetary gear set (RS3), wherein a first ring gear part (HR3A) can be connected to the planetary gear carrier (PT1) of the first planetary gear set (RS1) via a second freewheel clutch (F2) and wherein a second ring gear part (HR3B) can be locked via a second brake (B2), that a sun gear (SR3) of the third planetary gear set (RS3) can be locked via a third brake (B3), and that the sun gear (SR3) of the third planetary gear set (RS3) can be locked via a third Freewheel clutch (F3) can be connected to the planetary gear carrier (PT1) of the first planetary gear set (RS1).

Multi-stage transmission according to Claim 12 or 13 , characterized in that for shifting a first gear (G1) the first brake (B1), the second brake (B2) and the third brake (B3) are opened, the first freewheel clutch (F1), the second freewheel clutch (F2) and the third freewheel clutch (F3) being in the locking direction state, and/or that for shifting a second gear (G2) the first brake (B1) and the second brake (B2) are opened and the third brake (B3) is closed, the first freewheel clutch (F1) and the second freewheel clutch (F2) being in the locking direction state and the third freewheel clutch (F3) being in the overrunning drive state, and/or that for shifting a third gear (G3) the first brake (B1) and the third brake (B3) are opened and the second brake (B2) is closed, the first freewheel clutch (F1) and the third freewheel clutch (F3) being in the locking direction state and the second freewheel clutch (F2) is in the overrunning drive state, and/or that for shifting a fourth gear (G4) the first brake (B1) is opened and the second brake (B2) and the third brake (B3) are closed, wherein the first freewheel clutch (F1) is in the blocking direction state and the second freewheel clutch (F2) and the third freewheel clutch (F3) are in the overrunning drive state, and/or that for shifting a fifth gear (G5) the first brake (B1) is closed and the second brake (B2) and the third brake (B3) are opened, wherein the first freewheel clutch (F1) is in the overrunning drive state and the second freewheel clutch (F2) and the third freewheel clutch (F3) are in the blocking direction state, and/or that for shifting a sixth gear (G6) the first brake (B1) and the third brake (B3) are closed and the second brake (B2) is opened, wherein the first One-way clutch (F1) and the third one-way clutch (F3) are in the overrunning drive state and the second one-way clutch (F2) is in the blocking direction state, and/or that for shifting a seventh gear (G7) the first brake (B1) and the second brake (B2) are closed and the third brake (B3) is opened, wherein the first one-way clutch (F1) and the second one-way clutch (F2) are in the overrunning drive state and the third one-way clutch (F3) is in the blocking direction state, and/or that for shifting an eighth gear (G8) the first brake (B1), the second brake (B2) and the third brake (B3) are closed, wherein the first one-way clutch (F1), the second one-way clutch (F2) and the third one-way clutch (F3) are in the overrunning drive state.

Multi-stage transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the multi-stage transmission is designed as a bottom bracket transmission with planetary gear sets (RS1, RS2, RS3) arranged coaxially to one another, wherein the transmission input shaft (1) is designed as a central bottom bracket crankshaft.

Multi-stage transmission according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electric machine is provided.

Bicycle (4), characterized in that it has a multi-stage transmission according to one of the preceding claims.