DE102023204585B3

DE102023204585B3 - Tretlagergetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec

Info

Publication number: DE102023204585B3
Application number: DE102023204585.0A
Authority: DE
Inventors: Fabian Kutter; Michael Wechs; Thomas Martin; Peter Ziemer; Stefan Beck; Mladjan Radic; Thomas Riedisser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2023-05-17
Filing date: 2023-05-17
Publication date: 2024-08-08
Anticipated expiration: 2043-05-18

Abstract

Es wird ein Tretlagergetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec vorgeschlagen mit einer Getriebeeingangswelle (Wan) als Antrieb und einer Getriebeausgangswelle (WAb) als Abtrieb, mit einem mehrstufigen Hauptgetriebe (3) und mit zumindest einer Getriebeschaltgruppe (4). Das Hauptgetriebe (3) weist vier Wellen (W1, W2, W3, W4) auf. Die Getriebeschaltgruppe (4) weist zwei Planetenradsätze (RS1, RS2) und drei Schaltelemente (B1, B2, K1I, K1II, K1III, K1IV, K1V, K1VI) auf. Zum Verblocken des ersten Planetenradsatzes (RS1) und des zweiten Planetenradsatzes (RS2) ist ein fünftes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement (K1I, K1II, K1III, K1IV, K1V, K1VI) zum Verbinden von zwei der vier Wellen (W1, W2, W3, W4) vorgesehen. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrrad oder Pedelec mit dem Tretlagergetriebe.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tretlagergetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec mit einer Getriebeeingangswelle als Antrieb und einer Getriebeausgangswelle als Abtrieb, mit einem mehrstufigen Hauptgetriebe und mit zumindest einer Getriebeschaltgruppe. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrrad oder Pedelec mit dem Tretlagergetriebe.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2018 208 380 A1 ist ein 16 Gang-Tretlagergetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec mit einem viergängigen Hauptgetriebe bekannt, dem ein Vorschaltradsatz und ein Nachschaltradsatz mit jeweils zwei Gangstufen zugeordnet sind.
Aus der Druckschrift DE 10 2017 218 447 A1 ist ein Tretlagergetriebe für ein Fahrrad mit vier Planetenradsätzen bekannt. Ein erster Planetenradsatz und ein zweiter Planetenradsatz bilden einen Vorschaltradsatz, der einem Hauptradsatz bestehend aus einem dritten Planetenradsatz und einen vierten Planetenradsatz vorgeschaltet ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tretlagergetriebe und ein Fahrrad oder Pedelec mit dem Tretlagergetriebe vorzuschlagen, welche einen möglichst geringen Bauaufwand mit gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Eigenschaften aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. 21 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Somit wird ein Tretlagergetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec mit einer Getriebeeingangswelle als Antrieb, mit einer Getriebeausgangswelle als Abtrieb, mit einem mehrstufigen Hauptgetriebe und mit zumindest einer Getriebeschaltgruppe vorgeschlagen, wobei die Getriebeschaltgruppe zwei Planetenradsätze und drei Schaltelemente aufweist, wobei ein zweites Element eines ersten Planetenradsatzes und ein zweites Element eines zweiten Planetenradsatzes mit einer ersten Welle verbunden sind, wobei ein erstes Element des ersten Planetenradsatzes über eine dritte Welle und über ein zweites als Bremse ausgeführtes Schaltelement festsetzbar ist, wobei ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes über eine vierte Welle mit einem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, wobei die vierte Welle mit der Getriebeausgangswelle bei nachgeschalteter Getriebeschaltgruppe oder eingangsseitig mit dem Hauptgetriebe bei vorgeschalteter Getriebeschaltgruppe verbunden ist, wobei ein drittes Element des zweiten Planetenradsatzes über eine zweite Welle und über ein erstes als Bremse ausgeführtes Schaltelement festsetzbar ist, wobei zum Verblocken des ersten Planetenradsatzes und des zweiten Planetenradsatzes ein fünftes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement zum Verbinden von zwei der vier Wellen vorgesehen ist, um somit jeweils zumindest zwei der sechs Elemente der beiden Planetenradsätze miteinander zu verbinden.
Auf diese Weise wird mit der vorbeschriebenen Anbindung der Getriebeschaltgruppe bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe mit nur zwei vorgesehenen Planetenradsätzen und nur drei vorgesehenen Schaltelementen bei der Getriebeschaltgruppe ein besonders einfacher und kompakter Aufbau bei dem Tretlagergetriebe realisiert. Hinzu kommen besonders geringe Bauteilbelastungen und ein vorteilhaft hoher Verzahnungswirkungsgrad aufgrund der geometrischen Übersetzungsreihe bei dem Tretlagergetriebe.
Zur mechanischen Verbindung von Elementen der beiden Planetenradsätze bei der Getriebeschaltgruppe werden vorzugsweise neben Antrieb und Abtrieb nur vier weitere Wellen oder wellenartige Elemente verwendet, wobei unter dem Begriff Welle nicht ausschließlich ein zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen ist, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die die einzelnen Radsatzelemente miteinander zur Drehmomentübertragung verbinden.
Die axiale Reihenfolge von Hauptgetriebe und Getriebeschaltgruppe kann bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe vertauscht werden. Demzufolge ist die Getriebeschaltgruppe zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle dem Hauptgetriebe vor- oder nachgeschaltet. Bei einer vorgeschalteten Anordnung der Getriebeschaltgruppe ist eine mit der Getriebeeingangswelle verbundene Tretkurbel des Tretlagergetriebes mit der ersten Welle quasi als Getriebeeingangswelle der Getriebeschaltgruppe verbunden und die vierte Welle der Getriebeschaltgruppe ist eingangsseitig mit dem mehrstufigen Hauptgetriebe verbunden. Es ist möglich, dass die Getriebeeingangswelle und die erste Welle einteilig oder auch mehrteilig ausgeführt sind. Bei einer nachgeschalteten Anordnung der Getriebeschaltgruppe ist die erste Welle ausgangsseitig mit dem Hauptgetriebe verbunden und die vierte Welle der Getriebeschaltgruppe ist mit der Getriebeausgangswelle verbunden. Es ist möglich, dass die Getriebeausgangswelle und die vierte Welle einteilig oder mehrteilig ausgeführt sind.
Zum Verblocken der beiden Planetenradsätze bei der Getriebeschaltgruppe des vorgeschlagenen Tretlagergetriebes können jeweils zwei der vier vorgesehenen Wellen über das fünfte Schaltelement zum Verbinden von zumindest zwei Elementen der Planetenradsätze miteinander verbunden werden, sodass durch verschiedene Anordnungsvarianten des fünften Schaltelements sechs wirkungsgleiche Verblockungsvarianten realisierbar sind. Beispielsweise kann die zweite Welle bei einer ersten Anordnungsvariante des fünften Schaltelements als erste Verblockungsvariante mit der vierten Welle verbunden werden. Es ist auch möglich, dass die erste Welle bei einer zweiten Anordnungsvariante des fünften Schaltelements als zweite Verblockungsvariante mit der vierten Welle verbindbar ist. Zudem kann die erste Welle bei einer dritten Anordnungsvariante des fünften Schaltelements als dritte Verblockungsvariante mit der zweiten Welle verbunden werden. Ferner kann die erste Welle bei einer vierten Anordnungsvariante des fünften Schaltelements als vierte Verblockungsvariante mit der dritten Welle verbunden werden. Zudem ist es möglich, dass die zweite Welle bei einer fünften Anordnungsvariante des fünften Schaltelements als fünfte Verblockungsvariante mit der dritten Welle verbindbar ist. Im Rahmen einer sechsten Verblockungsvariante ist die dritte Welle bei einer sechsten Anordnungsvariante des fünften Schaltelements mit der vierten Welle verbindbar.
Bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe kann ein beliebig ausgeführtes mehrstufiges Hauptgetriebe in Planetenbauweise mit zumindest einem weiteren Planetenradsatz und zumindest zwei weiteren Schaltelementen eingesetzt werden. Vorzugsweise kann das Hauptgetriebe als Vierganggetriebe ausgeführt sein und demzufolge zwei weitere Planetenradsätze nämlich einen dritten und vierten Planetenradsatz mit vier weiteren Schaltelementen aufweisen.
Im Rahmen einer ersten Ausführung des Hauptgetriebes kann vorgesehen sein, dass ein zweites Element des vierten Planetenradsatzes mit der Getriebeeingangswelle oder mit der vierten Welle der Getriebeschaltgruppe verbunden ist, dass ein erstes Element des vierten Planetenradsatzes mit einem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist, dass ein drittes Element des vierten Planetenradsatzes mit der Getriebeausgangswelle oder mit der ersten Welle der Getriebeschaltgruppe verbunden ist, dass ein erstes Element des dritten Planetenradsatzes über ein drittes als Bremse ausgeführtes Schaltelement festsetzbar ist und über ein sechstes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement mit der Getriebeeingangswelle oder mit der vierten Welle der Getriebeschaltgruppe verbindbar ist und dass ein drittes Element des dritten Planetenradsatzes über ein viertes als Bremse ausgeführtes Schaltelement festsetzbar ist und über ein siebentes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement mit der Getriebeausgangswelle oder mit der ersten Welle der Getriebeschaltgruppe verbindbar ist.
Im Rahmen einer zweiten Ausführung des Hauptgetriebes kann vorgesehen sein, dass ein zweites Element des dritten Planetenradsatzes mit der Getriebeeingangswelle oder mit der vierten Welle der Getriebeschaltgruppe verbunden ist, dass ein erstes Element des dritten Planetenradsatzes mit einem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes verbunden ist, dass ein drittes Element des dritten Planetenradsatzes mit der Getriebeausgangswelle oder mit der ersten Welle der Getriebeschaltgruppe verbunden ist, dass ein drittes Element des vierten Planetenradsatzes über ein viertes als Bremse ausgeführtes Schaltelement festsetzbar ist und über ein siebentes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement mit der Getriebeeingangswelle oder mit der vierten Welle der Getriebeschaltgruppe verbindbar ist und dass ein erstes Element des vierten Planetenradsatzes über ein drittes als Bremse ausgeführtes Schaltelement festsetzbar ist und über ein sechstes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement mit der Getriebeausgangswelle oder mit der ersten Welle der Getriebeschaltgruppe verbindbar ist.
Im Rahmen einer dritten Ausführung des Hauptgetriebes kann vorgesehen sein, dass ein zweites Element des dritten Planetenradsatzes mit der Getriebeeingangswelle oder mit der vierten Welle der Getriebeschaltgruppe verbunden ist, dass ein erstes Element des dritten Planetenradsatzes mit einem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes verbunden ist, dass ein drittes Element des dritten Planetenradsatzes mit der Getriebeausgangswelle oder mit der ersten Welle der Getriebeschaltgruppe verbunden ist, dass ein drittes Element des vierten Planetenradsatzes über ein viertes als Bremse ausgeführtes Schaltelement festsetzbar ist und über ein siebentes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement mit der Getriebeeingangswelle oder mit der vierten Welle der Getriebeschaltgruppe verbindbar ist und dass ein erstes Element des vierten Planetenradsatzes über ein drittes als Bremse ausgeführtes Schaltelement festsetzbar ist und über ein sechstes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbindbar ist.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung kann vorsehen, dass zumindest einer der vorgesehenen Planetenradsätze als Minus-Planetenradsatz ausgeführt ist, wodurch sich eine besonders bauraumgünstige Anordnung ergibt. Es ist auch denkbar, dass einer der Planetenradsätze als Plus-Planetenradsatz ausgeführt ist.
Ein Minus-Planetenradsatz kann bevorzugt in einen Plus-Planetenradsatz überführt werden, wenn die Planetenradträger- und Hohlradanbindung an diesem Radsatz miteinander vertauscht wird 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. 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.
Dies bedeutet für den Fachmann, dass bei den als Minus-Planetenradsatz ausgeführten Einzelradsätzen ein erstes Element bzw. Radsatzelement als Sonnenrad, ein zweites Element als Planetenradträger bzw. Steg und ein drittes Element als Hohlrad ausgeführt sind. Ferner bedeutet dies, dass bei einem als Plus-Planetenradsatz ausgeführten Einzelradsatz das erste Element als Sonnenrad, das zweite Element als Hohlrad und das dritte Element als Planetenradträger bzw. Steg ausgeführt sind.
Ferner ist es bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe denkbar, dass Stufenplaneten sowohl bei einem Minus-Planetenradsatz als auch bei einem Plus-Planetenradsatz eingesetzt werden. Bei einem Minus-Stufenplanetenradsatz bleibt die Zuordnung der Elemente bzw. der Radsatzelemente wie bei einem konventionellen Minus-Planetenradsatz erhalten. Bei einem Plus-Stufenplanetenradsatz ist vorgesehen, dass das erste Element als erstes Sonnenrad, das zweite Element als zweites Sonnenrad und das dritte Element als Planetenradträger ausgeführt sind oder dass das erste Element als erstes Hohlrad, das zweite Element als zweites Hohlrad und das dritte Element als Planetenradträger ausgeführt sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe mit dem Hauptgetriebe und der Getriebeschaltgruppe vorgesehen, dass das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement jeweils als formschlüssige Bremse ausgeführt sind und dass das fünfte Schaltelement, sechste Schaltelement und das siebente Schaltelement jeweils als Freilauf ausgeführt sind.
Die als Bremsen ausgeführten Schaltelemente werden vorzugsweise als formschlüssige Schaltelemente beispielsweise als kostengünstige Schaltklauen oder dergleichen zum Beispiel mit einem verzahnten Bremsring und einer korrespondierenden Schaltklinke ausgeführt. Bremsen als Schaltelemente haben den Vorteil, dass diese zum Betätigen von außen ohne weiteres erreichbar sind. Da die vorgesehenen Freiläufe als Kupplungen eingesetzt werden, ist es von Vorteil, wenn die Bremsen z. B. als einseitig wirkende Bremsen ausgeführt sind, um ein Verblocken des Getriebes bei Drehrichtungsumkehr am Antrieb oder am Abtrieb zu verhindern. Vorzugsweise werden als Freiläufe nicht aktiv schaltbare bzw. betätigbare Freiläufe verwendet. Dies hat den Vorteil, dass keine Schaltbetätigung bei den passiven Schaltelementen erforderlich ist. Der nicht betätigbare Freilauf überträgt ein Drehmoment, wenn dieser im Sperrrichtungszustand sperrt. In der entgegengesetzten Drehrichtung wird kein Drehmoment übertragen, da der Freilauf im Überholtriebzustand nicht sperrt. Es ist jedoch denkbar, dass auch aktiv schaltbare Freiläufe oder auch aktiv schaltbare Freilaufbremsen eingesetzt werden.
Um die Ansteuerung des vorgeschlagenen Tretlagergetriebes weiter zu optimieren, ist vorgesehen, dass zumindest ein Drehmomentsensor oder dergleichen an dem Antrieb und/oder an dem Abtrieb vorgesehen ist.
Um den Antrieb bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe elektrisch zu unterstützen, kann zumindest eine elektrische Maschine oder dergleichen mit dem Antrieb bzw. mit der Tretkurbelwelle oder Getriebeeingangswelle und/oder mit dem Abtrieb bzw. mit der Getriebeausgangswelle verbunden oder verbindbar sein bzw. fest oder lösbar angekoppelt sein. Vorzugsweise kann die elektrische Maschine achsparallel zur Tretkurbelwelle bzw. Getriebeeingangswelle angeordnet sein, während die Planetenradsätze koaxial zur Tretkurbelwelle bzw. Getriebeeingangswelle angeordnet sind.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung beansprucht ein Fahrrad oder Pedelec mit dem vorbeschriebenen Tretlagergetriebe. Hieraus ergeben sich die bereits beschriebenen Vorteile und weitere Vorteile.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Prinzipansicht einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes an einem Fahrrad oder einem Pedelec mit einer einem Hauptgetriebe nachgeschalteten Getriebeschaltgruppe mit einer ersten Verblockungsvariante bei den ersten beiden Planetenradsätzen;
2 eine schematische Prinzipansicht einer zweiten Ausführungsvariante des Tretlagergetriebes mit der dem Hauptgetriebe vorgeschalteten Getriebeschaltgruppe mit der ersten Verblockungsvariante bei den ersten beiden Planetenradsätzen;
3 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes gemäß 1 mit einer zweiten Verblockungsvariante bei den ersten beiden Planetenradsätzen;
4 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes gemäß 1 mit einer dritten Verblockungsvariante bei den ersten beiden Planetenradsätzen;
5 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes gemäß 1 mit einer vierten Verblockungsvariante bei den ersten beiden Planetenradsätzen;
6 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes gemäß 1 mit einer fünften Verblockungsvariante bei den ersten beiden Planetenradsätzen;
7 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes gemäß 1 mit einer sechsten Verblockungsvariante bei den ersten beiden Planetenradsätzen;
8 ein Schaltschema mit den drei schaltbaren Gängen der Getriebeschaltgruppe bei dem Tretlagergetriebe;
9 eine schematische Prinzipansicht eines Planetenradsatzes als Minus-Planetenradsatz;
10 eine schematische Prinzipansicht eines Planetenradsatzes als Plus-Planetenradsatz;
11 eine schematische Prinzipansicht eines Planetenradsatzes als Minus-Stufenplanetenradsatz;
12 eine schematische Prinzipansicht eines Planetenradsatzes als Plus-Stufenplanetenradsatz mit zwei Sonnenrädern;
13 eine schematische Prinzipansicht eines Planetenradsatzes als Plus-Stufenplanetenradsatz mit zwei Hohlrädern;
14 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes mit einer ersten Ausführung des der Getriebeschaltgruppe vorgeschalteten Hauptgetriebes als Vierganggetriebe;
15 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes mit in axialer Reihenfolge vertauschten Planetenradsätzen bei der ersten Ausführung des der Getriebeschaltgruppe vorgeschalteten Hauptgetriebes als Vierganggetriebe;
16 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes mit einer zweiten Ausführung des der Getriebeschaltgruppe vorgeschalteten Hauptgetriebes als Vierganggetriebe;
17 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes mit einer dritten Ausführung des der Getriebeschaltgruppe vorgeschalteten Hauptgetriebes als Vierganggetriebe;
18 ein Schaltschema des Tretlagergetriebes gemäß der 14 bis 17;
19 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes gemäß 1 mit einem beispielhaft angedeuteten Drehmomentsensor am Antrieb;
20 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes gemäß 19 mit einer beispielhaft am Antrieb angeordneten elektrischen Maschine;
21 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes gemäß 19 mit einer beispielhaft am Abtrieb angeordneten elektrischen Maschine; und
22 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebe gemäß 19 mit einem zwischen der Tretkurbelwelle und der Getriebeeingangswelle vorgesehenen Freilauf.

In den 1 bis 22 sind verschiedene Ausführungsvarianten und Ausführungen bzw. Schaltschemen eines erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes in Planetenbauweise lediglich beispielhaft dargestellt. 1 zeigt exemplarisch ein nur schematisch angedeutetes Fahrrad oder Pedelec 1 mit dem Tretlagergetriebe.
Das Tretlagergetriebe ist in einem Gehäuse bzw. Tretlagergehäuse 2 mit einer Tretkurbelwelle bzw. Tretkurbel mit Pedalen dargestellt, wobei die Tretkurbelwelle mit einer Getriebeeingangswelle WAn verbunden ist. Ferner umfasst das Tretlagergetriebe eine Getriebeausgangswelle WAb als Abtrieb mit einem nicht weiter dargestellten Ketten- bzw. Riemenrad. Ferner sind ein mehrstufiges Hauptgetriebe 3 und eine Getriebeschaltgruppe 4 vorgesehen, wobei die Getriebeschaltgruppe 4 einen ersten Planetenradsatz RS1 und einen zweiten Planetenradsatz RS2 sowie drei Schaltelemente B1, B2, K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI aufweist. Das Hauptgetriebe 3 und die Getriebeschaltgruppe 4 bilden quasi zwei Teilgetriebe.
Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten ist bei der Getriebeschaltgruppe 4 vorgesehen, dass ein zweites Element eines ersten Planetenradsatzes RS1 und ein zweites Element eines zweiten Planetenradsatzes RS2 mit einer ersten Welle W1 verbunden sind, wobei die erste Welle W1 mit der Getriebeeingangswelle WAn bei vorgeschalteter Getriebeschaltgruppe 4 oder ausgangsseitig mit dem Hauptgetriebe 3 bei nachgeschalteter Getriebeschaltgruppe 4 verbunden ist, wobei ein erstes Element des ersten Planetenradsatzes RS1 über eine dritte Welle W3 und über ein zweites als Bremse ausgeführtes Schaltelement B2 festsetzbar ist, wobei ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes RS1 über eine vierte Welle W4 mit einem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden ist, wobei die vierte Welle W4 mit der Getriebeausgangswelle WAb bei nachgeschalteter Getriebeschaltgruppe 4 oder eingangsseitig mit dem Hauptgetriebe 3 bei vorgeschalteter Getriebeschaltgruppe 4 verbunden ist, wobei ein drittes Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 über eine zweite Welle W2 und über ein erstes als Bremse ausgeführtes Schaltelement B1 festsetzbar ist, und wobei zum Verblocken des ersten Planetenradsatzes RS1 und des zweiten Planetenradsatzes RS2 ein fünftes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI zum Verbinden von zwei der vier Wellen W1, W2, W3, W4 vorgesehen ist.
In den 1 bis 7 sind die beiden vorgesehenen Planetenradsätze RS1, RS2, jeweils als bauraumgünstige Minus-Planetenradsätze ausgeführt. Hierbei ist vorgesehen, dass jeweils als erstes Element ein Sonnenrad SR1, SR2, als zweites Element ein Planetenradträger PT1, PT2 und als drittes Element ein Hohlrad HR1, HR2 bei den Planetenradsätzen RS1, RS2 vorgesehen sind.
In 1 ist eine erste Ausführungsvariante des Tretlagergetriebes dargestellt, bei der die Getriebeschaltgruppe 4 dem mehrstufigen Hauptgetriebe 3 nachgeschaltet ist, wobei eine erste Verblockungsvariante der beiden Planetenradsätze RS1 und RS2 bei der Getriebeschaltgruppe 4 dargestellt ist, bei der die zweite Welle W2 bei einer ersten Anordnungsvariante des fünften Schaltelements K1^I mit der vierten Welle 4 verbindbar ist.
Im Detail ist bei der ersten Ausführungsvariante gemäß 1 vorgesehen, dass der Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und der Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 mit der ausgangsseitig mit dem Hauptgetriebe 3 verbundenen ersten Welle W1 verbunden sind, dass das Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über die dritte Welle W3 und über das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 an dem Gehäuse 2 festsetzbar ist, dass das Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über die vierte Welle W4 mit dem Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden ist, dass die vierte Welle W4 mit der Getriebeausgangswelle WAb verbunden ist, dass das Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über die zweite Welle W2 und über das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 an dem Gehäuse 2 festsetzbar ist, und dass im Rahmen der ersten Verblockungsvariante das Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über das fünfte Schaltelement K1^I in der ersten Anordnungsvariante mit dem Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und dem Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist.
In 2 ist eine zweite Ausführungsvariante des Tretlagergetriebes dargestellt, bei der die Getriebeschaltgruppe 4 dem mehrstufigen Hauptgetriebe 3 vorgeschaltet ist, wobei auch hier die erste Verblockungsvariante der beiden Planetenradsätze RS1 und RS2 bei der Getriebeschaltgruppe 4 dargestellt ist.
Im Detail ist bei der zweiten Ausführungsvariante gemäß 2 vorgesehen, dass der Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und der Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über die erste Welle 1 oder direkt mit der Getriebeeingangswelle WAn verbunden sind, dass das Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über die dritte Welle W3 und über das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 an dem Gehäuse 2 festsetzbar ist, dass das Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über die vierte Welle W4 mit dem Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden ist, dass die vierte Welle W4 eingangsseitig mit dem Hauptgetriebe 3 verbunden ist, dass das Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über die zweite Welle W2 und über das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 an dem Gehäuse 2 festsetzbar ist, und dass im Rahmen der ersten Verblockungsvariante das Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über das fünfte Schaltelement K1^I in der ersten Anordnungsvariante mit dem Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und dem Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist.
In 3 ist eine zweite Verblockungsvariante der beiden Planetenradsätze RS1 und RS2 bei der Getriebeschaltgruppe 4 beispielhaft anhand der ersten Ausführungsvariante des Tretlagergetriebes dargestellt, bei der die erste Welle W1 bei einer zweiten Anordnungsvariante des fünften Schaltelements K1^II mit der vierten Welle 4 verbindbar ist. Im Detail ergibt sich, dass im Rahmen der zweiten Verblockungsvariante der Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und der Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über das fünfte Schaltelement K1^II in der zweiten Anordnungsvariante mit dem Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und mit dem Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar sind.
In 4 ist eine dritte Verblockungsvariante der beiden Planetenradsätze RS1 und RS2 bei der Getriebeschaltgruppe 4 beispielhaft anhand der ersten Ausführungsvariante des Tretlagergetriebes dargestellt, bei der die erste Welle W1 bei einer dritten Anordnungsvariante des fünften Schaltelements K1^III mit der zweiten Welle W2 verbindbar ist. Im Detail ergibt sich, dass im Rahmen der dritten Verblockungsvariante der Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 und der Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über das fünfte Schaltelement K1^III in der dritten Anordnungsvariante mit dem Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbindbar sind.
In 5 ist eine vierte Verblockungsvariante der beiden Planetenradsätze RS1 und RS2 bei der Getriebeschaltgruppe 4 beispielhaft anhand der ersten Ausführungsvariante des Tretlagergetriebes dargestellt, bei der die erste Welle W1 bei einer vierten Anordnungsvariante des fünften Schaltelements K1^IV mit der dritten Welle W3 verbindbar ist. Im Detail ergibt sich, dass im Rahmen der vierten Verblockungsvariante der Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und der Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über das fünfte Schaltelement K1^IV in der vierten Anordnungsvariante mit dem Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar sind.
In 6 ist eine fünfte Verblockungsvariante der beiden Planetenradsätze RS1 und RS2 bei der Getriebeschaltgruppe 4 beispielhaft anhand der ersten Ausführungsvariante des Tretlagergetriebes dargestellt, bei der die zweite Welle W2 bei einer fünften Anordnungsvariante des fünften Schaltelements K1^V mit der dritten Welle W3 verbindbar ist. Im Detail ergibt sich, dass im Rahmen der fünften Verblockungsvariante das Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über das fünfte Schaltelement K1^V in der fünften Anordnungsvariante mit dem Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist.
In 7 ist eine sechste Verblockungsvariante der beiden Planetenradsätze RS1 und RS2 bei der Getriebeschaltgruppe 4 beispielhaft anhand der ersten Ausführungsvariante des Tretlagergetriebes dargestellt, bei der die dritte Welle W3 bei einer sechsten Anordnungsvariante des fünften Schaltelements K1^VI mit vierten Welle 4 verbindbar ist. Im Detail ergibt sich, dass im Rahmen der sechsten Verblockungsvariante das Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über das fünfte Schaltelement K1^IV in der sechsten Anordnungsvariante mit dem Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und mit dem Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbindbar ist.
In 8 ist ein Schaltschema für die Getriebeschaltgruppe 4 als Dreiganggetriebe dargestellt. Hieraus ergibt sich, dass durch die Getriebeschaltgruppe drei Gänge V1, V2, V3 realisierbar sind. In dem Schaltschema sind die für den jeweiligen Gang V1, V2, V3 verwendeten Schaltelemente B1, B2, K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI angegeben. Hierbei bedeutet ein X bei dem Freilauf K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI als Schaltelement in dem Schaltschema, dass der Freilauf sperrt. Dies funktioniert selbsttätig ohne äußere Betätigung. Ferner bedeutet ein X bei einer Bremse B1, B2 als Schaltelement in dem Schaltschema, dass die Bremse B1, B2 geschlossen ist. Dies funktioniert über eine geeignete Aktuatorik.
Im Einzelnen ergibt sich aus dem Schaltschema gemäß 8, dass zum Schalten eines ersten Ganges V1 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 und das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 geöffnet sind, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI sperrt, dass zum Schalten eines zweiten Ganges V2 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 geöffnet und das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 geschlossen ist, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI nicht sperrt, und/oder dass zum Schalten eines dritten Ganges V3 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 geschlossen und das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 geöffnet ist, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI nicht sperrt.
In 9 ist beispielhaft ein Minus-Planetenradsatz dargestellt, bei dem das erste Element als Sonnenrad 1-SR, das zweite Element als Planetenradträger 2-PT und das dritte Element als Hohlrad 3-HR ausgeführt sind.
In 10 ist beispielhaft ein Plus-Planetenradsatz dargestellt, bei dem das erste Element als Sonnenrad 1-SR, das zweite Element als Hohlrad 2-HR und das dritte Element als Planetenradträger 3-PT ausgeführt sind.
In 11 ist beispielhaft ein Minus-Stufenplanetenradsatz dargestellt, bei dem das erste Element als Sonnenrad 1-SR, das zweite Element als Planetenradträger 2-PT und das dritte Element als Hohlrad 3-HR ausgeführt sind.
In 12 ist beispielhaft ein Plus-Stufenplanetenradsatz dargestellt, bei dem das erste Element als erstes Sonnenrad 1-SRA, das zweite Element als zweites Sonnenrad 2-SRB und das dritte Element als Planetenradträger 3-PT ausgeführt sind.
In 13 ist beispielhaft eine weitere Ausführung eines Plus-Stufenplanetenradsatzes dargestellt, bei dem das erste Element als erstes Hohlrad 1-HRA, das zweite Element als zweites Hohlrad 2-HRB und das dritte Element als Planetenradträger 3-PT ausgeführt sind.
Die in den 9 bis 13 dargestellten möglichen Ausführungen anhand eines Planetenradsatzes sind auf die konkreten Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 des erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes umsetzbar.
In den 14 bis 17 sind beispielhaft drei verschiedene Ausführungen des der Getriebeschaltgruppe 4 vorgeschalteten Hauptgetriebes 3 als Vierganggetriebe dargestellt. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, dass das Hauptgetriebe 3 der Getriebeschaltgruppe 4 nachgeschaltet wird. Vorzugsweise umfasst das Hauptgetriebe 3 einen dritten Planetenradsatz RS3 und einen vierten Planetenradsatz RS4 sowie vier Schaltelemente B3, B4, K2, K3.
Die beiden Darstellungen einer ersten Ausführung gemäß 14 und gemäß 15 unterscheiden sich lediglich dadurch, dass die axiale Reihenfolge des dritten Planetenradsatzes RS3 und des vierten Planetenradsatzes RS4 vertauscht sind.
Bei der ersten, zweiten und dritten Ausführung des Hauptgetriebes 3 gemäß 14 bis 17 sind die vorgesehenen Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 des Hauptgetriebes 3 und der Getriebeschaltgruppe 4 bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe jeweils als bauraumgünstige Minus-Planetenradsätze beispielhaft ausgeführt. Hierbei ist vorgesehen, dass jeweils als erstes Element ein Sonnenrad SR1, SR2, SR3, SR4, als zweites Element ein Planetenradträger PT1, PT2, PT3, PT4 und als drittes Element ein Hohlrad HR1, HR2, HR3, HR4 bei den Planetenradsätzen RS1, RS2, RS3, RS4 vorgesehen sind.
Bei der ersten Ausführung des Hauptgetriebes gemäß 14 und 15 ist im Detail vorgesehen, dass ein Planetenradträger PT4 des vierten Planetenradsatzes RS4 mit der Getriebeeingangswelle WAn verbunden ist, dass ein Sonnenrad SR4 des vierten Planetenradsatzes RS4 über eine siebte Welle W7 mit einem Planetenradträger PT3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden ist, dass ein Hohlrad HR4 des vierten Planetenradsatzes RS4 mit der ersten Welle W1 der Getriebeschaltgruppe 4 verbunden ist, dass ein Sonnenrad SR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 über eine fünfte Welle W5 und über ein drittes als Bremse ausgeführtes Schaltelement B3 an dem Gehäuse 2 festsetzbar ist und über ein sechstes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement K2 mit der Getriebeeingangswelle WAn verbindbar ist und dass ein Hohlrad HR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 über eine sechste Welle W6 und über ein viertes als Bremse ausgeführtes Schaltelement B4 an dem Gehäuse 2 festsetzbar ist und über ein siebentes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement K3 mit der ersten Welle W1 der Getriebeschaltgruppe 4 verbindbar ist. Die Anbindungen der beiden Planetenradsätze RS1 und RS2 der Getriebeschaltgruppe 4 wurden bereits beschrieben.
Bei der zweiten Ausführung des Hauptgetriebes 3 gemäß 16 ist im Detail vorgesehen, dass ein Planetenradträger PT3 des dritten Planetenradsatzes RS3 mit der Getriebeeingangswelle WAn verbunden ist, dass ein Sonnenrad SR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 über eine achte Welle W8 mit einem Planetenradträger PT4 des vierten Planetenradsatzes RS4 verbunden ist, dass ein Hohlrad HR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 mit der ersten Welle W1 der Getriebeschaltgruppe 4 verbunden ist, dass ein Hohlrad HR4 des vierten Planetenradsatzes RS4 über eine siebente Welle W7 und über ein viertes als Bremse ausgeführtes Schaltelement B4 an dem Gehäuse 2 festsetzbar ist und über ein siebentes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement K3 mit der Getriebeeingangswelle WAn verbindbar ist und dass ein Sonnenrad SR4 des vierten Planetenradsatzes RS4 über eine sechste Welle W6 und über ein drittes als Bremse ausgeführtes Schaltelement B3 an dem Gehäuse 2 festsetzbar ist und über ein sechstes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement K2 mit der ersten Welle W1 der Getriebeschaltgruppe 4 verbindbar ist. Die Anbindungen der beiden Planetenradsätze RS1 und RS2 der Getriebeschaltgruppe 4 wurden bereits beschrieben.
Bei der dritten Ausführung des Hauptgetriebes 3 gemäß 17 ist im Detail vorgesehen, dass ein Planetenradträger PT3 des dritten Planetenradsatzes RS3 mit der Getriebeeingangswelle WAn verbunden ist, dass ein Sonnenrad SR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 über eine achte Welle W8 mit einem Planetenradträger PT4 des vierten Planetenradsatzes RS4 verbunden ist, dass ein Hohlrad HR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 mit der ersten Welle W1 der Getriebeschaltgruppe 4 verbunden ist, dass ein Hohlrad HR4 des vierten Planetenradsatzes RS4 über eine siebente Welle W7 und über ein viertes als Bremse ausgeführtes Schaltelement B4 an dem Gehäuse 2 festsetzbar ist und über ein siebentes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement K3 mit der Getriebeeingangswelle WAn verbindbar ist und dass ein Sonnenrad SR4 des vierten Planetenradsatzes RS4 über eine sechste Welle W6 und über ein drittes als Bremse ausgeführtes Schaltelement B3 an dem Gehäuse 2 festsetzbar ist und über ein sechstes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement K2 mit dem Planetenradträger PT3 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbindbar ist. Die Anbindungen der beiden Planetenradsätze RS1 und RS2 der Getriebeschaltgruppe 4 wurden bereits beschrieben.
In 18 ist beispielhaft ein Schaltschema für die in den 14 bis 17 gezeigten Ausführungen des erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes dargestellt. Dadurch, dass die Getriebeschaltgruppe 4 dreigängig und das Hauptgetriebe 4 viergängig ist, ergeben sich insgesamt 3×4 = 12 schaltbare Gänge G1 bis G12. In dem Schaltschema sind die für den jeweiligen Gang G1 bis G12 verwendeten Schaltelemente B1, B2, B3, B4, K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI, K2, K3 angegeben. Hierbei bedeutet ein X bei einem Freilauf K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI, K2, K3 als Schaltelement in dem Schaltschema, dass der Freilauf sperrt. Dies funktioniert selbsttätig ohne äußere Betätigung. Ferner bedeutet ein X bei einer Bremse B1, B2, B3, B4 als Schaltelement in dem Schaltschema, dass die Bremse B1, B2, B3, B4 geschlossen ist. Dies funktioniert über eine geeignete Aktuatorik.
Im Einzelnen ergibt sich aus dem Schaltschema gemäß 18, dass zum Realisieren eines ersten Ganges G1 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1, das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2, das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 und das vierte als Bremse ausgeführte Schaltelement B4 geöffnet sind, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI, das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2 und das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 sperren, dass zum Realisieren eines zweiten Ganges G2 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1, das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 und das vierte als Bremse ausgeführte Schaltelement B4 geöffnet sind und das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 geschlossen ist, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI und das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 sperren und das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2 nicht sperrt, dass zum Realisieren eines dritten Ganges G3 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1, das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 und das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 geöffnet sind sowie das vierte als Bremse ausgeführte Schaltelement B4 geschlossen ist, wobei das fünfte als Freilauf von ausgeführte Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI und das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2 sperren und das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 nicht sperrt, dass zum Realisieren eines vierten Ganges G4 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 und das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 geöffnet sind sowie das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 und das vierte als Bremse ausgeführte Schaltelement B4 geschlossen sind, wobei das fünfte als Freilauf von ausgeführte Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI sperrt und das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2 sowie das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 nicht sperren, dass zum Realisieren eines fünften Ganges G5 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1, das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 und das vierte als Bremse ausgeführte Schaltelement B4 geöffnet sind und das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 geschlossen ist, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI nicht sperrt und das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2 sowie das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 sperren, dass zum Realisieren eines sechsten Ganges G6 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 und das vierte als Bremse ausgeführte Schaltelement B4 geöffnet sind sowie das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 und das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 geschlossen sind, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI und das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2 nicht sperren sowie das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 sperrt, dass zum Realisieren eines siebenten Ganges G7 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 und das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 geöffnet sind sowie das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 und das vierte als Bremse ausgeführte Schaltelement B4 geschlossen sind, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI und das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 nicht sperren sowie das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2 sperrt, wobei zum Realisieren eines achten Ganges G8 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 geöffnet ist und das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2, das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 sowie das vierte als Bremse ausgeführte Schaltelement B4 geschlossen sind, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI, das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2 und das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 nicht sperren, dass zum Realisieren eines neunten Ganges G9 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 geschlossen ist und das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2, das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 und das vierte als Bremse ausgeführte Schaltelement B4 geöffnet sind, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III , K1^IV, K1^V, K1^VI nicht sperrt und das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2 sowie das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 sperren, dass zum Realisieren eines zehnten Ganges G10 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 und das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 geschlossen sind sowie das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 und das vierte als Bremse ausgeführte Schaltelement B4 geöffnet sind, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI und das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2 nicht sperren sowie das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 sperrt, wobei zum Realisieren eines elften Ganges G11 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 und das vierte als Bremse ausgeführte Schaltelement B4 geschlossen sind sowie das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 und das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 geöffnet sind, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI und das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 nicht sperren sowie das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2 sperrt, und/oder dass zum Realisieren eines zwölften Ganges G12 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1, das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 und das vierte als Bremse ausgeführte Schaltelement B4 geschlossen sind sowie das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 geöffnet ist, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI, das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2 und das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 nicht sperren.
In 19 ist eine Ausführung des erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes anhand der ersten Ausführungsvariante gezeigt, bei der ein Drehmomentsensor 5 mit der Tretkurbelwelle bzw. mit der Getriebeeingangswelle WAn verbunden bzw. verbindbar ist. Beispielsweise kann ein scheibenförmiger Drehmomentsensor 5 am Getriebeeingang angeordnet werden. Der Drehmomentsensor 5 kann jedoch auch auf andere Art und Weise ausgeführt werden.
In den 20 und 21 ist jeweils eine Ausführung des erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes anhand der ersten Ausführungsvariante mit einer zusätzlichen elektrischen Maschine EM dargestellt. Die elektrische Maschine EM kann an der Tretkurbelwelle WAn angebunden werden, wie dies in 20 angedeutet ist. Es ist auch denkbar, dass die elektrische Maschine EM an der Getriebeausgangswelle WAb angebunden wird, wie dies in 21 gezeigt ist. Die elektrische Maschine EM ist vorzugsweise achsparallel zur Tretkurbelwelle bzw. Getriebeeingangswelle Wan angeordnet. Es wäre jedoch auch eine koaxiale Anordnung der elektrischen Maschine EM zur Tretkurbelwelle möglich. Unabhängig, davon ist es vorteilhaft, die elektrische Maschine EM über einen Freilauf F0 oder dergleichen anzubinden, damit beim Betrieb ohne die elektrische Maschine EM keine Verluste durch die mitdrehende elektrische Maschine EM verursacht werden.
In 22 ist eine Ausführung des erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes anhand der ersten Ausführungsvariante mit einem zusätzlichen Freilauf F1 zwischen der Tretkurbelwelle und der Getriebeeingangswelle WAn dargestellt. Auf diese Weise kann bei Tretunterbrechung der Freilauf öffnen und entkoppelt die Tretkurbelwelle von den Trägheitsmassen des Getrieberadsatzes und insbesondere der elektrischen Maschine EM, sodass am Pedal keine Massenkräfte spürbar sind.
Bezugszeichen

1: Fahrrad oder Pedelec
2: Gehäuse bzw. Tretlagergehäuse
3: mehrstufiges Hauptgetriebe
4: Getriebeschaltgruppe
5: Drehmomentsensor
EM: elektrische Maschine
F0: Freilauf für elektrische Maschine
F1: zusätzlicher Freilauf
SR1: Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes
PT1: Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes
HR1: Hohlrad des ersten Planetenradsatzes
SR2: Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes
PT2: Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes
HR2: Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes
SR3: Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes
PT3: Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes
HR3: Hohlrad des dritten Planetenradsatzes
SR4: Sonnenrad des vierten Planetenradsatzes
PT4: Planetenradträger des vierten Planetenradsatzes
HR4: Hohlrad des vierten Planetenradsatzes
SRA: erstes Sonnenrad bei Plus-Stufenradsatz
SRB: zweites Sonnenrad bei Plus-Stufenradsatz
HRA: erstes Hohlrad bei Plus-Stufenradsatz
HRB: zweites Hohlrad bei Plus-Stufenradsatz
RS1: erster Planetenradsatz
RS2: zweiter Planetenradsatz
RS3: dritter Planetenradsatz
RS4: vierter Planetenradsatz
WAn: Tretkurbelwelle
WAb: Getriebeausgangswelle
W1: erste Welle
W2: zweite Welle
W3: dritte Welle
W4: vierte Welle
W5: fünfte Welle
W6: sechste Welle
W7: siebente Welle
W8: achte Welle
V1: erster Gang bei der Getriebeschaltgruppe
V2: zweiter Gang bei der Getriebeschaltgruppe
V3: dritter Gang bei der Getriebeschaltgruppe
G1: erster Gang des Tretlagergetriebes
G2: zweiter Gang des Tretlagergetriebes
G3: dritter Gang des Tretlagergetriebes
G4: vierter Gang des Tretlagergetriebes
G5: fünfter Gang des Tretlagergetriebes
G6: sechster Gang des Tretlagergetriebes
G7: siebenter Gang des Tretlagergetriebes
G8: achter Gang des Tretlagergetriebes
G9: neunter Gang des Tretlagergetriebes
G10: zehnter Gang des Tretlagergetriebes
G11: elfter Gang des Tretlagergetriebes
G12: zwölfter Gang des Tretlagergetriebes
B1: erstes als Bremse ausgeführtes Schaltelement
B2: zweites als Bremse ausgeführtes Schaltelement
B3: drittes als Bremse ausgeführtes Schaltelement
B4: viertes als Bremse ausgeführtes Schaltelement
K1I, K1II, K1III, K1IV, K1V, K1VI: fünftes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement
K2: sechstes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement
K3: siebentes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement
1-SR: erstes Element als Sonnenrad
2-PT: zweites Element als Planetenradträger
2-HR: zweites Element als Hohlrad
3-HR: drittes Element als Hohlrad
3-PT: drittes Element als Planetenradträger
1-SRA: erstes Element als erstes Sonnenrad
2-SRB: zweites Element als zweites Sonnenrad
1-HRA: erstes Element als erstes Hohlrad
2-HRB: erstes Element als zweites Hohlrad

Claims

Tretlagergetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec (1), mit einer Getriebeeingangswelle (WAn) als Antrieb, mit einer Getriebeausgangswelle (WAb) als Abtrieb, mit einem mehrstufigen Hauptgetriebe (3) und mit zumindest einer Getriebeschaltgruppe (4), wobei die Getriebeschaltgruppe (4) zwei Planetenradsätze (RS1, RS2) und drei Schaltelemente (B1, B2, K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI) aufweist, wobei ein zweites Element eines ersten Planetenradsatzes (RS1) und ein zweites Element eines zweiten Planetenradsatzes (RS2) mit einer ersten Welle (W1) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass entweder die erste Welle (W1) mit der Getriebeeingangswelle (WAn) und die vierte Welle (W4) eingangsseitig mit dem Hauptgetriebe (3) oder die erste Welle (W1) ausgangsseitig mit dem Hauptgetriebe (3) und die vierte Welle (W4) mit der Getriebeausgangswelle (WAb) verbunden ist, dass ein erstes Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) über eine dritte Welle (W3) und über ein zweites als Bremse ausgeführtes Schaltelement (B2) festsetzbar ist, dass ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) über eine vierte Welle (W4) mit einem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist, dass ein drittes Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) über eine zweite Welle (W2) und über ein erstes als Bremse ausgeführtes Schaltelement (B1) festsetzbar ist, und dass zum Verblocken des ersten Planetenradsatzes (RS1) und des zweiten Planetenradsatzes (RS2) ein fünftes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement (K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI) zum Verbinden von zwei der vier Wellen (W1, W2, W3, W4) vorgesehen ist.
Tretlagergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeschaltgruppe (4) dem Hauptgetriebe (3) vorgeschaltet oder nachgeschaltet ist.
Tretlagergetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Welle (W2) bei einer ersten Anordnungsvariante des fünften Schaltelements (K1^I) als erste Verblockungsvariante mit der vierten Welle (W4) verbindbar ist.
Tretlagergetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (W1) bei einer zweiten Anordnungsvariante des fünften Schaltelements (K1^II) als zweite Verblockungsvariante mit der vierten Welle (W4) verbindbar ist.
Tretlagergetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (W1) bei einer dritten Anordnungsvariante des fünften Schaltelements (K1^III) als dritte Verblockungsvariante mit der zweiten Welle (W2) verbindbar ist.
Tretlagergetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (W1) bei einer vierten Anordnungsvariante des fünften Schaltelements (K1^IV) als vierte Verblockungsvariante mit der dritten Welle (W3) verbindbar ist.
Tretlagergetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Welle (W2) bei einer fünften Anordnungsvariante des fünften Schaltelements (K1^V) als fünfte Verblockungsvariante mit der dritten Welle (W3) verbindbar ist.
Tretlagergetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Welle (W3) bei einer sechsten Anordnungsvariante des fünften Schaltelements (K1^VI) als sechste Verblockungsvariante mit der vierten Welle (W4) verbindbar ist.
Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptgetriebe (3) einen dritten Planetenradsatz (RS3) und/oder einen vierten Planetenradsatz (RS4) sowie zumindest zwei Schaltelemente (B3, B4, K2, K3) umfasst.
Tretlagergetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Element des vierten Planetenradsatzes (RS4) mit der Getriebeeingangswelle (WAn) oder mit der vierten Welle (W4) der Getriebeschaltgruppe (4) verbunden ist, dass ein erstes Element des vierten Planetenradsatzes (RS4) mit einem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbunden ist, dass ein drittes Element des vierten Planetenradsatzes (RS4) mit der Getriebeausgangswelle (WAb) oder mit der ersten Welle (W1) der Getriebeschaltgruppe (4) verbunden ist, dass ein erstes Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) über ein drittes als Bremse ausgeführtes Schaltelement (B3) festsetzbar ist und über ein sechstes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement (K2) mit der Getriebeeingangswelle (WAn) oder mit der vierten Welle (W4) der Getriebeschaltgruppe (4) verbindbar ist und dass ein drittes Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) über ein viertes als Bremse ausgeführtes Schaltelement (B4) festsetzbar ist und über ein siebentes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement (K3) mit der Getriebeausgangswelle (WAb) oder mit der ersten Welle (W1) der Getriebeschaltgruppe (4) verbindbar ist.
Tretlagergetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit der Getriebeeingangswelle (WAn) oder mit der vierten Welle (W4) der Getriebeschaltgruppe (4) verbunden ist, dass ein erstes Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit einem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbunden ist, dass ein drittes Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit der Getriebeausgangswelle (WAb) oder mit der ersten Welle (W1) der Getriebeschaltgruppe (4) verbunden ist, dass ein drittes Element des vierten Planetenradsatzes (RS4) über ein viertes als Bremse ausgeführtes Schaltelement (B4) festsetzbar ist und über ein siebentes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement (K3) mit der Getriebeeingangswelle (WAn) oder mit der vierten Welle (W4) der Getriebeschaltgruppe (4) verbindbar ist und dass ein erstes Element des vierten Planetenradsatzes (RS4) über ein drittes als Bremse ausgeführtes Schaltelement (B3) festsetzbar ist und über ein sechstes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement (K2) mit der Getriebeausgangswelle (WAb) oder mit der ersten Welle (W1) der Getriebeschaltgruppe (4) verbindbar ist.
Tretlagergetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit der Getriebeeingangswelle (WAn) oder mit der vierten Welle (W4) der Getriebeschaltgruppe (4) verbunden ist, dass ein erstes Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit einem zweiten Element des vierten Planetenradsatzes (RS4) verbunden ist, dass ein drittes Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit der Getriebeausgangswelle (WAb) oder mit der ersten Welle (W1) der Getriebeschaltgruppe (4) verbunden ist, dass ein drittes Element des vierten Planetenradsatzes (RS4) über ein viertes als Bremse ausgeführtes Schaltelement (B4) festsetzbar ist und über ein siebentes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement (K3) mit der Getriebeeingangswelle (WAn) oder mit der vierten Welle (W4) der Getriebeschaltgruppe (4) verbindbar ist und dass ein erstes Element des vierten Planetenradsatzes (RS4) über ein drittes als Bremse ausgeführtes Schaltelement (B3) festsetzbar ist und über ein sechstes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement (K2) mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbindbar ist.
Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) als Minus-Planetenradsatz und/oder als Minus-Stufenplanetenradsatz ausgeführt ist, und dass bei einem Minus-Planetenradsatz und bei einem Minus-Stufenplanetenradsatz das erste Element als Sonnenrad (SR1, SR2, SR3, SR4), das zweite Element als Planetenradträger (PT1, PT2, PT3, PT4) und das dritte Element als Hohlrad (HR1, HR2, HR3, HR4) ausgeführt sind.
Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) als Plus-Planetenradsatz ausgeführt ist und dass bei einem Plus-Planetenradsatz das erste Element als Sonnenrad (SR1, SR2, SR3, SR4), das zweite Element als Hohlrad (HR1, HR2, HR3, HR4) und das dritte Element als Planetenradträger (PT1, PT2, PT3, PT4) ausgeführt sind.
Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) als Plus-Stufenplanetenradsatz ausgeführt ist und dass bei einem Plus-Stufenplanetenradsatz das erste Element als erstes Sonnenrad (SRA), das zweite Element als zweites Sonnenrad (SRB) und das dritte Element als Planetenradträger (PT1, PT2, PT3, PT4) ausgeführt sind oder dass bei einem Plus-Stufenplanetenradsatz das erste Element als erstes Hohlrad (HRA), das zweite Element als zweites Hohlrad (HRB) und das dritte Element als Planetenradträger (PT1, PT2, PT3, PT4) ausgeführt sind.
Tretlagergetriebe nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (B1), das zweite Schaltelement (B2), das dritte Schaltelement (B3) und das vierte Schaltelement (B4) jeweils als formschlüssige Bremse ausgeführt sind und dass das fünfte Schaltelement (K1^I, K1^II, K1^III, K1^IV, K1^V, K1^VI), das sechste Schaltelement (K2) und siebente Schaltelement (K3) jeweils als nicht aktiv betätigbarer Freilauf ausgeführt sind.
Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehmomentsensor (5) mit der Getriebeeingangswelle (Wan) verbunden ist.
Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine elektrische Maschine (EM) mit der Getriebeeingangswelle (WAn) oder der Getriebeausgangswelle (WAb) verbunden oder verbindbar ist.
Tretlagergetriebe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (EM) achsparallel zur Tretkurbelwelle und/oder Getriebeeingangswelle (WAn) angeordnet ist.
Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenradsätze (RS1, RS2, RS3, RS4) koaxial zur Tretkurbelwelle und/oder Getriebeeingangswelle (Wan) angeordnet sind.
Fahrrad oder Pedelec (1) mit einem Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche.