DE102023204598B3

DE102023204598B3 - Tretlagergetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec

Info

Publication number: DE102023204598B3
Application number: DE102023204598.2A
Authority: DE
Inventors: Stefan Beck; Michael Wechs; Fabian Kutter; Thomas Martin; Mladjan Radic; Thomas Riedisser; Hagen Doepfert
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

Vorgeschlagen wird ein 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). Die Getriebeschaltgruppe (4) weist zwei Planetenradsätze (RS1, RS2) und vier Schaltelemente (B1, B2, K1, K2, K2') auf. Zum Verblocken des ersten Planetenradsatzes (RS1) sind zwei Elemente des ersten Planetenradsatzes (RS1) über ein sechstes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement (K2, K2') verbindbar. Ferner wird ein Fahrrad oder Pedelec (1) mit einem Tretlagergetriebe vorgeschlagen.

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.
DE 10 2018 208 382 A1 offenbart ein Tretlagergetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec mit einer Getriebeeingangswelle als Antrieb, z. B. einer Tretkurbelwelle, und einer Getriebeausgangswelle als Abtrieb. Das Tretlagergetriebe umfasst drei Planetenradsätze, drei Freilaufkupplungen und drei Bremsen zum Realisieren von acht Gängen, wobei jedem Planetenradsatz jeweils eine Bremse und jeweils eine Freilaufkupplung zugeordnet sind.
DE 10 2018 208 387 A1 offenbart ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise als Tretlagergetriebe für ein Fahrrad oder ein Pedelec mit einer Getriebeeingangswelle als Antrieb, z. B. einer Tretkurbelwelle, und einer vorzugsweise koaxial zur Getriebeeingangswelle angeordneten Getriebeausgangswelle als Abtrieb. Das Tretlagergetriebe umfasst zumindest vier vorzugsweise koaxial zur Getriebeeingangswelle angeordnete Planetenradsätze. Ferner sind zumindest vier Freilaufkupplungen und zumindest vier Bremsen zum Realisieren von zumindest sechzehn Gängen vorgesehen.
DE 10 2022 209 134 B3 (nachveröffentlicht) offenbart ein Tretlagergetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec. Das Tretlagergetriebe weist eine Tretkurbelwelle als Antrieb und eine Getriebeausgangswelle als Abtrieb sowie zumindest vier weitere Wellen auf. Ferner umfasst das Tretlagergetriebe drei Planetenradsätze, welche koaxial zur Tretkurbelwelle angeordnet sind, und fünf Schaltelemente zum Realisieren von zumindest sechs Gängen bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe.
DE 10 2020 210 928 A1 offenbart ein Mehrstufengetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec, mit einer Getriebeeingangswelle als Antrieb und einer Getriebeausgangswelle als Abtrieb. Das Mehrstufengetriebe weist einen ersten Planetenradsatz, einen zweiten Planetenradsatz, einen dritten Planetenradsatz und einen vierten Planetenradsatz auf, wobei zumindest vier Freilaufkupplungen und zumindest vier Bremsen zum Realisieren von zumindest 16 Gängen vorgesehen sind.
DE 10 2021 204 634 B3 offenbart ein Getriebe für ein Fahrrad, beispielsweise als Tretlagergetriebe. Das Getriebe ist zum Bereitstellen von bis zu sechzehn Gängen ausgebildet. Das Getriebe weist eine Planetenbaugruppe auf, die zum Bereitstellen einer Übersetzung und jeweiliger Gänge dient. Die Planetenbaugruppe kann beispielsweise einen oder mehrere Planetenradsätze aufweisen.
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 der unabhängigen Patentansprüche 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 vier Schaltelemente aufweist, wobei ein zweites Element des ersten Planetenradsatzes mit einer ersten Welle verbunden ist, wobei ein erstes Element des ersten Planetenradsatzes über eine zweite Welle und über ein erstes als Bremse ausgeführtes Schaltelement festsetzbar ist, wobei ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes über eine vierte Welle mit einem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist, wobei ein erstes Element des zweiten Planetenradsatzes über eine dritte Welle und über ein zweites als Bremse ausgeführtes Schaltelement festsetzbar ist, wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes über ein fünftes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes und mit der ersten Welle verbindbar ist, wobei ein drittes Element des zweiten Planetenradsatzes mit einer fünften Welle verbunden ist, und wobei zum Verblocken des ersten Planetenradsatzes zwei Elemente des ersten Planetenradsatzes über ein sechstes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement verbindbar sind.
Auf diese Weise wird mit der vorbeschriebenen Anbindung der Getriebeschaltgruppe bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe mit nur zwei vorgesehenen Planetenradsätzen und nur vier 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 fünf 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 fünfte 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 fünfte Welle der Getriebeschaltgruppe ist mit der Getriebeausgangswelle verbunden. Es ist möglich, dass die Getriebeausgangswelle und die fünfte Welle einteilig oder mehrteilig ausgeführt sind.
Bei der Getriebeschaltgruppe des vorgeschlagenen Tretlagergetriebes sind verschiedene Verblockungsvarianten des ersten Planetenradsatzes über ein sechstes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement möglich, wobei, wobei jeweils zwei Elemente des ersten Planetenradsatzes über das sechste Schaltelement miteinander verbunden werden.
Im Rahmen einer ersten Verblockungsvariante ist bei der Getriebeschaltgruppe vorgesehen, dass das erste Element des ersten Planetenradsatzes in einer ersten Anordnungsvariante des sechsten Schaltelements mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbindbar ist.
Im Rahmen einer zweiten Verblockungsvariante ist bei der Getriebeschaltgruppe vorgesehen, dass das zweite Element des ersten Planetenradsatzes in einer zweiten Anordnungsvariante des sechsten Schaltelements mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbindbar ist.
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 fünften 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 siebentes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement mit der Getriebeeingangswelle oder mit der fünften 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 achtes 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 fünften 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 achtes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement mit der Getriebeeingangswelle oder mit der fünften 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 siebentes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement mit der Getriebeausgangswelle oder mit der ersten Welle der Getriebeschaltgruppe 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 und/oder das zweite Schaltelement und/oder das dritte Schaltelement und/oder das vierte Schaltelement jeweils als formschlüssige Bremse ausgeführt sind und/oder dass das fünfte Schaltelement und/oder sechste Schaltelement und/oder siebente Schaltelement und/oder achte 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 eines erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes an einem Fahrrad oder einem Pedelec mit der einem Hauptgetriebe nachgeschalteten Getriebeschaltgruppe mit einer ersten Verblockungsvariante bei einem ersten Planetenradsatz;
2 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes mit der dem Hauptgetriebe nachgeschalteten Getriebeschaltgruppe mit einer zweiten Verblockungsvariante bei dem ersten Planetenradsatz;
3 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes mit der dem Hauptgetriebe vorgeschalteten Getriebeschaltgruppe mit der ersten Verblockungsvariante bei dem ersten Planetenradsatz;
4 ein Schaltschema mit vier schaltbaren Gängen der Getriebeschaltgruppe bei dem Tretlagergetriebe;
5 eine schematische Prinzipansicht eines Planetenradsatzes als Minus-Planetenradsatz;
6 eine schematische Prinzipansicht eines Planetenradsatzes als Plus-Planetenradsatz;
7 eine schematische Prinzipansicht eines Planetenradsatzes als Minus-Stufenplanetenradsatz;
8 eine schematische Prinzipansicht eines Planetenradsatzes als Plus-Stufenplanetenradsatz mit zwei Sonnenrädern;
9 eine schematische Prinzipansicht eines Planetenradsatzes als Plus-Stufenplanetenradsatz mit zwei Hohlrädern;
10 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes mit einer ersten Ausführung des der Getriebeschaltgruppe vorgeschalteten Hauptgetriebes als Vierganggetriebe;
11 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes mit in axialer Reihenfolge vertauschten Planetenradsätzen bei der ersten Ausführung des der Getriebeschaltgruppe vorgeschalteten Hauptgetriebes als Vierganggetriebe;
12 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes mit einer zweiten Ausführung des der Getriebeschaltgruppe vorgeschalteten Hauptgetriebes als Vierganggetriebe;
13 ein Schaltschema des Tretlagergetriebes gemäß der 10 bis 12;
14 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes gemäß 1 mit einem beispielhaft angedeuteten Drehmomentsensor am Antrieb;
15 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes gemäß 14 mit einer beispielhaft am Antrieb angeordneten elektrischen Maschine;
16 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebes gemäß 14 mit einer beispielhaft am Abtrieb angeordneten elektrischen Maschine; und
17 eine schematische Prinzipansicht des Tretlagergetriebe gemäß 14 mit einem zwischen der Tretkurbelwelle und der Getriebeeingangswelle vorgesehenen Freilauf.

In den 1 bis 17 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 vier Schaltelemente B1, B2, K1, K2, K2' 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 des ersten Planetenradsatzes RS1 mit einer ersten Welle W1 verbunden ist, 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 zweite Welle W2 und über ein erstes als Bremse ausgeführtes Schaltelement B1 festsetzbar ist, wobei ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes RS1 über eine vierte Welle W4 mit einem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden ist, wobei ein erstes Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 über eine dritte Welle W3 und über ein zweites als Bremse ausgeführtes Schaltelement B2 festsetzbar ist, wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 über ein fünftes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement K1 mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes RS1 und der ersten Welle W1 verbindbar ist, wobei ein drittes Element des zweiten Planetenradsatzes RS2 mit einer fünften Welle W5 verbunden ist, wobei die fünfte Welle W5 mit der Getriebeausgangswelle WAb bei nachgeschalteter Getriebeschaltgruppe 4 oder eingangsseitig mit dem Hauptgetriebe 3 bei vorgeschalteter Getriebeschaltgruppe 4 verbunden ist, und wobei zum Verblocken des ersten Planetenradsatzes RS1 zwei Elemente des ersten Planetenradsatzes RS1 über ein sechstes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement K2, K2' verbindbar sind.
In den 1 bis 3 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 Verblockungsvariante des ersten Planetenradsatzes RS1 dargestellt. Im Detail ist vorgesehen, dass der Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 mit der ersten Welle W1 verbunden ist, dass die erste Welle W1 ausgangsseitig mit dem Hauptgetriebe 3 verbunden ist, dass das Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über die zweite Welle W2 und über das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 an dem Gehäuse 2 festsetzbar ist, dass das Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über die vierte Welle W4 mit dem Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden ist, dass das Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über die dritte Welle W3 und über das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 an dem Gehäuse 2 festsetzbar ist, dass das Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über das fünfte als Kupplung oder Freilauf ausgeführte Schaltelement K1 mit dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und mit der ersten Welle W1 verbindbar ist, dass das Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 mit der fünften Welle W5 verbunden ist, dass die fünfte Welle W5 mit der Getriebeausgangswelle WAb verbunden ist, und dass das Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 in der ersten Anordnungsvariante des sechsten als Kupplung oder Freilauf ausgeführten Schaltelements K2 als erste Verblockungsvariante mit dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist.
In 2 ist eine zweite Verblockungsvariante des ersten Planetenradsatzes RS1 dargestellt. Im Detail vorgesehen, dass der Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 mit der ersten Welle W1 verbunden ist, dass die erste Welle W1 ausgangsseitig mit dem Hauptgetriebe 3 verbunden ist, dass das Sonnenrad SR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über die zweite Welle W2 und über das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 an dem Gehäuse 2 festsetzbar ist, dass das Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 über die vierte Welle W4 mit dem Planetenradträger PT2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden ist, dass das Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über die dritte Welle W3 und über das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 an dem Gehäuse 2 festsetzbar ist, dass das Sonnenrad SR2 des zweiten Planetenradsatzes RS3 über das fünfte als Kupplung oder Freilauf ausgeführte Schaltelement K1 mit dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 und mit der ersten Welle W1 verbindbar ist, dass das Hohlrad HR2 des zweiten Planetenradsatzes RS2 mit der fünften Welle W5 verbunden ist, dass die fünfte Welle W5 mit der Getriebeausgangswelle WAb verbunden ist, und dass das Hohlrad HR1 des ersten Planetenradsatzes RS1 in der zweiten Anordnungsvariante des sechsten als Kupplung oder Freilauf ausgeführten Schaltelements K2' als zweite Verblockungsvariante mit dem Planetenradträger PT1 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist.
In 3 ist die erste Verblockungsvariante bei dem ersten Planetenradsatz RS1 der Getriebeschaltgruppe 4 des Tretlagergetriebes dargestellt, wobei im Unterschied zu der in 1 dargestellten Ausführung die Getriebeschaltgruppe 4 dem Hauptgetriebe 3 vorgeschaltet ist.
In 4 ist ein Schaltschema für die Getriebeschaltgruppe 4 als Vierganggetriebe dargestellt. Hieraus ergibt sich, dass durch die Getriebeschaltgruppe vier Gänge V1, V2, V3, V4 realisierbar sind. In dem Schaltschema sind die für den jeweiligen Gang V1, V2, V3, V4 verwendeten Schaltelemente B1, B2, K1, K2, K2' angegeben. Hierbei bedeutet ein X bei den Freiläufen K1, K2, K2' als Schaltelemente in dem Schaltschema, dass die Freiläufe sperren. 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 4, 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 und das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' sperren, 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 nicht sperrt und das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' sperrt, 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 sperrt und das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' nicht sperrt, und/oder dass zum Schalten eines vierten Ganges V4 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 und das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 geschlossen sind, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1 und das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' nicht sperren.
In 5 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 6 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 7 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 8 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 9 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 5 bis 9 dargestellten möglichen Ausführungen anhand eines Planetenradsatzes sind auf die konkreten Planetenradsätze RS1, RS2, RS3, RS4 des erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes umsetzbar.
In den 10 bis 12 sind beispielhaft zwei 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, K3, K4.
Die beiden Darstellungen einer ersten Ausführung gemäß 10 und gemäß 11 unterscheiden sich lediglich dadurch, dass die axiale Reihenfolge des dritten Planetenradsatzes RS3 und des vierten Planetenradsatzes RS4 vertauscht sind.
Bei der ersten und zweiten Ausführung des Hauptgetriebes 3 gemäß 10 bis 12 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 10 und 11 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 achte Welle W8 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 sechste Welle W6 und über ein drittes als Bremse ausgeführtes Schaltelement B3 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 Hohlrad HR3 des dritten Planetenradsatzes RS3 über eine siebente Welle W7 und über ein viertes als Bremse ausgeführtes Schaltelement B4 an dem Gehäuse 2 festsetzbar ist und über ein achtes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement K4 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 12 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 achtes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement K4 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 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.
In 13 ist beispielhaft ein Schaltschema für die in den 10 bis 12 gezeigten Ausführungen des erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes dargestellt. Dadurch, dass die Getriebeschaltgruppe 4 viergängig und das Hauptgetriebe 4 viergängig ist, ergeben sich insgesamt 4x4 = 16 schaltbare Gänge G1 bis G16. In dem Schaltschema sind die für den jeweiligen Gang G1 bis G16 verwendeten Schaltelemente B1, B2, B3, B4, K1, K2, K2', K3, K4 angegeben. Hierbei bedeutet ein X bei einem Freilauf K1, K2, K2', K3, K4 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 13, 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, das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2', das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 und das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 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 sowie das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 geschlossen ist, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1, das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' und das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 sperren sowie das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 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 ausgeführte Schaltelement K1, das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' und das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 sperren sowie das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 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 ausgeführte Schaltelement K1 und das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' sperren sowie das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 und das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 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 nicht sperrt sowie das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2', das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 und das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 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 und das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 nicht sperren sowie das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' und das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 sperren, 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 und das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 nicht sperren sowie das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' und das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 sperren, dass zum Realisieren eines achten Ganges G8 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 geöffnet ist sowie das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2, das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 und das vierte als Bremse ausgeführte Schaltelement B4 geschlossen sind, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1, das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 und das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 nicht sperren sowie das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' sperrt, dass zum Realisieren eines neunten Ganges G9 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 geschlossen ist sowie 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, das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 und das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 sperren sowie das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' nicht sperrt, 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 und das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 sperren sowie das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' und das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 nicht sperren, dass 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 und das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 sperren sowie das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' und das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 nicht sperren, 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 sperrt sowie das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2', das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 und das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 nicht sperren, dass zum Realisieren eines dreizehnten Ganges G13 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1 und das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 geschlossen sind sowie 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 und das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' nicht sperren sowie das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 und das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 sperren, dass zum Realisieren eines vierzehnten Ganges G14 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1, das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 und das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 geschlossen sind sowie das vierte als Bremse ausgeführte Schaltelement B4 geöffnet ist, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1, das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' und das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 nicht sperren sowie das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 sperrt, dass zum Realisieren eines fünfzehnten Ganges G15 das erste als Bremse ausgeführte Schaltelement B1, das zweite als Bremse ausgeführte Schaltelement B2 und das vierte als Bremse ausgeführte Schaltelement B4 geschlossen sind sowie das dritte als Bremse ausgeführte Schaltelement B3 geöffnet ist, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1, das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2' und das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 nicht sperren sowie das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 sperrt, und/oder dass zum Realisieren eines sechzehnten Ganges G16 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 geschlossen sind, wobei das fünfte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K1, das sechste als Freilauf ausgeführte Schaltelement K2, K2', das siebente als Freilauf ausgeführte Schaltelement K3 und das achte als Freilauf ausgeführte Schaltelement K4 nicht sperren.
In 14 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 15 und 16 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 15 angedeutet ist. Es ist auch denkbar, dass die elektrische Maschine EM an der Getriebeausgangswelle WAb angebunden wird, wie dies in 16 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 17 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
V4: vierter 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
G13: dreizehnter Gang des Tretlagergetriebes
G14: vierzehnter Gang des Tretlagergetriebes
G15: fünfzehnter Gang des Tretlagergetriebes
G16: sechszehnter 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
K1: fünftes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement
K2: sechstes in einer ersten Anordnungsvariante als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement
K2': sechstes in einer zweiten Anordnungsvariante als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement
K3: siebentes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement
K4: achtes 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 vier Schaltelemente (B1, B2, K1, K2, K2`) aufweist, wobei ein zweites Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) mit einer ersten Welle (W1) verbunden ist, wobei ein erstes Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) über eine zweite Welle (W2) und über ein erstes als Bremse ausgeführtes Schaltelement (B1) festsetzbar ist, wobei ein drittes Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) über eine vierte Welle (W4) mit einem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist, wobei ein erstes Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) über eine dritte Welle (W3) und über ein zweites als Bremse ausgeführtes Schaltelement (B2) festsetzbar ist, wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) über ein fünftes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement (K1) mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) und der ersten Welle (W1) verbindbar ist, wobei ein drittes Element des zweiten Planetenradsatzes (RS2) mit einer fünften Welle (W5) verbunden ist, und wobei zum Verblocken des ersten Planetenradsatzes (RS1) zwei Elemente des ersten Planetenradsatzes (RS1) über ein sechstes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement (K2, K2') verbindbar sind.
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 das erste Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) in einer ersten Anordnungsvariante des sechsten Schaltelements (K2) als erste Verblockungsvariante mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar ist.
Tretlagergetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) in einer zweiten Anordnungsvariante des sechsten Schaltelements (K2^I) als zweite Verblockungsvariante mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes (RS1) 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 5, wenn das Hauptgetriebe (3) einen dritten Planetenradsatz (RS3) und einen vierten Planetenradsatz (RS4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Element des vierten Planetenradsatzes (RS4) mit der Getriebeeingangswelle (WAn) oder mit der fünften Welle (W5) 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 siebentes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement (K3) mit der Getriebeeingangswelle (WAn) oder mit der fünften Welle (W5) 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 achtes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement (K4) mit der Getriebeausgangswelle (WAb) oder mit der ersten Welle (W1) der Getriebeschaltgruppe (4) verbindbar ist.
Tretlagergetriebe nach Anspruch 5, wenn das Hauptgetriebe (3) einen dritten Planetenradsatz (RS3) und einen vierten Planetenradsatz (RS4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Element des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit der Getriebeeingangswelle (WAn) oder mit der fünften Welle (W5) 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 achtes als Kupplung oder Freilauf ausgeführtes Schaltelement (K4) mit der Getriebeeingangswelle (WAn) oder mit der fünften Welle (W5) 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 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 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 vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (B1) und/oder das zweite Schaltelement (B2) und/oder das dritte Schaltelement (B3) und/oder das vierte Schaltelement (B4) jeweils als formschlüssige Bremse ausgeführt sind und/oder dass das fünfte Schaltelement (K1) und/oder das sechste Schaltelement (K2) und/oder siebente Schaltelement (K3) und/oder das achte Schaltelement (K4) 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 13, 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.