EP4479661A1 - Tretlagergetriebe für ein mikromobilitätsfahrzeug - Google Patents

Tretlagergetriebe für ein mikromobilitätsfahrzeug

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EP4479661A1
EP4479661A1 EP23704936.6A EP23704936A EP4479661A1 EP 4479661 A1 EP4479661 A1 EP 4479661A1 EP 23704936 A EP23704936 A EP 23704936A EP 4479661 A1 EP4479661 A1 EP 4479661A1
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EP
European Patent Office
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shift
shift drum
bottom bracket
transmission
actuator
Prior art date
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Pending
Application number
EP23704936.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michel Wiemer
Thomas Riedisser
Hagen Doepfert
Uwe Schraff
Peter Ziemer
Leschek Debernitz
Christoph Margraf
Ulrich Doerr
Markus Strobel
Uwe Griesmeier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another

Definitions

  • the present invention relates to a bottom bracket gear in a planetary gear set design for a micro-mobility vehicle with at least one shifting element for shifting a transmission stage, each shifting element having a shifting ring with external teeth, which has a pawl for locking and releasing the shifting ring assigned to a transmission component of the switching element is assigned and wherein at least one rotatably mounted shift drum for actuating the assigned shift pawl is arranged axially parallel to a central transmission axis of rotation. Furthermore, the invention relates to a micromobility vehicle with the bottom bracket gear.
  • a bottom bracket gear in a planetary gear set design for a bicycle or a pedelec with an arrangement for actuating at least one brake switching element which has a plurality of planetary gear sets for realizing different gear ratios.
  • Several brake switching elements are assigned to the bottom bracket gear, each of which has a brake ring assigned to a gear component, which can be locked or released via a brake pawl in order to shift a predetermined assigned gear ratio.
  • Each brake pawl is actuated by a rotatably mounted shift drum, which is arranged approximately axially parallel to a central axis of rotation of the bottom bracket gear.
  • a Bowden cable is provided for rotating the shift drum.
  • a non-rotatable pin or the like is fastened to the shift drum outside the housing, to which one end of the Bowden cable is connected, while the other end of the Bowden cable is arranged, for example, on the handlebars of the bicycle or pedelec in order to be actuated by the operator to be so that the shift drum can be actuated via the Bowden cable in order to be able to switch to a desired gear ratio.
  • the present invention is based on the object of proposing a bottom bracket gearbox and a micromobility vehicle with the bottom bracket gearbox, in which a particularly simple and space-neutral actuation of the shift drum is provided. This object is achieved according to the invention by the features of patent claims 1 and 10, respectively.
  • a bottom bracket transmission in a planetary gear set design is proposed for a micromobility vehicle with at least one shifting element, each shifting element having a shifting ring with external teeth or the like, which is assigned a shifting pawl for locking and releasing the shifting ring of the shifting element assigned to a transmission component and at least one rotatably mounted shift drum for actuating the associated shift pawl is arranged axially parallel to a central transmission axis of rotation.
  • a shift actuator for actuating the shift drum is arranged inside the shift drum, which is designed at least in sections as a hollow shaft.
  • the actuation in the form of a shift actuator is integrated into the shift drum in a space-neutral manner, in that the shift drum is designed to be hollow at least in sections, so that at least some of the actuator unit is arranged radially on the inside or radially nested in the shift drum, thereby reducing the axial space requirement in the Transmission housing is significantly reduced and thus the specified axial width of the transmission housing between the pedal cranks of the micromobility vehicle is not exceeded.
  • a micro-mobility vehicle is to be understood as meaning a vehicle that can be operated by human power and/or with an electric drive system, the micro-mobility vehicle having a bottom bracket in any case.
  • micromobility vehicles include bicycles, pedelecs, S-pedelecs, cargo bikes, velomobiles, and e-bikes.
  • a structurally simple configuration of the torque transmission between the preferably electromechanical shift actuator and the shift drum can be done within the scope of the invention via a drive pinion of the shift actuator, which with an internal toothing or the like is engaged as a driving profile inside the shift drum.
  • the transmission of torque in the interior of the shift drum results in a very compact overall design in the transmission housing.
  • the invention provides that the electromechanical shift actuator has an integrated reduction gear in addition to an electric motor or servomotor or the like. With the help of the reduction gear, the required rotation of the shift drum to actuate the shift pawls can be realized by the electromechanical shift actuator.
  • the shift actuator is held in the shift drum via a support sleeve or the like for torque support and is fastened to the transmission housing.
  • a support sleeve or the like for torque support and is fastened to the transmission housing.
  • the support sleeve has an approximately hollow-cylindrical or cylindrical receiving area for receiving the shift actuator, with a first end of the receiving area assigned to the drive pinion of the shift actuator having a feed-through opening or recess or the like for axially feeding through the Having drive pinion and wherein a second end of Recording area has a mounting flange for connecting the support sleeve to the transmission housing.
  • the shift actuator with its housing is accommodated in the support sleeve for torque support in such a way that the rotating drive pinion protrudes axially out of the support sleeve in order to be positively connected to the driving teeth of the shift drum, which not only supports torque but also torque transmission between the shift actuator and the shift drum is secured.
  • a rotary encoder or the like for detecting the position of the rotary angle is arranged on a front side of the shift drum in a radially inner area of the shift drum .
  • the rotary encoder can be attached to the shift drum by means of a press connection, by means of gluing or the like.
  • the shift drum is also hollow in this area in order to arrange the components of the carrier nested radially on the inside.
  • a rotary encoder facing the rotary encoder of the shift drum is preferably arranged on the transmission housing side.
  • the arrangement of the angle of rotation sensor fixed to the housing significantly simplifies the signal transmission of the angle of rotation sensor in the proposed bottom bracket gear.
  • Brake switching elements are preferably provided as switching elements in the bottom bracket gear.
  • Such a brake switching element has a brake ring that can only be locked in one direction of rotation via a brake pawl, with the brake pawl being actuatable via the shift drum.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a possible embodiment variant of a bottom bracket gear according to the invention for a micromobility vehicle
  • FIG. 2 shows a sectional view of the bottom bracket gear along the section line AA according to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a schematic three-dimensional view of a shift drum of the bottom bracket gear
  • FIG. 4 shows a three-dimensional longitudinal section of the shift drum
  • FIG. 5 shows a schematic individual view of a support sleeve for a shift actuator of the bottom bracket gear.
  • FIG. 5 shows a schematic individual view of a support sleeve for a shift actuator of the bottom bracket gear.
  • FIG. 5 shows a schematic individual view of a support sleeve for a shift actuator of the bottom bracket gear.
  • FIG. 5 shows a schematic individual view of a support sleeve for a shift actuator of the bottom bracket gear.
  • FIG. 1 shows a schematic individual view of a support sleeve for a shift actuator of the bottom bracket gear.
  • the bottom bracket transmission comprises a plurality of planetary gear sets 2 arranged coaxially to a central transmission axis of rotation 6 in a transmission housing or bottom bracket housing 12 for realizing various gear ratios with a plurality of shifting elements designed, for example, as brake shifting elements, with each shifting element or brake shifting element having a shifting ring or brake ring 3 having an external toothing 4, which a pawl or brake pawl 5 to Blocking or releasing the one transmission component of the planetary gear sets 2 assigned Nete brake ring 3 of the brake switching element is assigned.
  • the brake ring 3 is arranged coaxially to the transmission axis of rotation 6 of the planetary gear sets 2 .
  • a rotatably mounted shift drum 7 is provided, which is arranged axially parallel to the central transmission axis of rotation 6.
  • the shift drum 7 is assigned to an oil sump 24 of the bottom bracket gear for better oil supply. Due to the fact that the shift drum 7 is at least partially immersed in the oil located in the oil sump 24, the shift drum 7 and the surrounding components are supplied with oil, which is indicated in particular in FIG.
  • an electromechanical shift actuator 8 is arranged inside the shift drum 7, which is designed at least in sections as a hollow shaft. Accordingly, a radially nested design of shift drum 7 and electromechanical shift actuator 8 is provided.
  • the shift actuator 8 consisting of an electric servomotor and a reduction gear can be accommodated as a unit nested radially on the inside in the shift drum 7 in order to minimize the necessary axial width between the pedal cranks of the bottom bracket gear .
  • a drive pinion 9 of the shift actuator 8 engages with internal teeth 10 as a driving profile in the interior of the shift drum 7 .
  • the shift actuator 8 and the shift drum 7 are arranged coaxially to one another.
  • the shift actuator 8 is held in the shift drum 7 via a support sleeve 11 and is attached to a gear housing or bottom bracket housing 12 of the bottom bracket gearbox. From the individual view of the shift drum according to FIGS.
  • the receiving area 23 is assigned to a first receiving space 13 inside the shift drum 7 .
  • the receiving area 23 has a feed-through opening 14 for the axial passage of the drive pinion 9, while a second end of the receiving area 12 has a fastening flange 15 for fastening the support sleeve 11 to the transmission housing 12.
  • the drive pinion 9 is assigned to a second receiving space 16 inside the shift drum 7, which adjoins the first receiving space 13 viewed axially, the second receiving space 16 being assigned the internal teeth 10 as a driving profile of the shift drum 7, with which the drive pinion 9 is positively connected.
  • the second receiving space 16 is adjoined by a third receiving space 17 inside the shift drum 7 , with the third receiving space 17 being assigned a rotary encoder 18 for detecting the position on the shift drum 7 .
  • the rotary encoder 18 for detecting the position of the shift drum is attached to the front of the shift drum 7 directly opposite the shift actuator 8 by means of a press connection or by gluing.
  • a corresponding rotary encoder 20 fixed to the housing in order to sense the angular position of the shift drum 7 .
  • the rotation angle sensor 20 arranged on the transmission housing side is preferably fastened to a thin wall of the housing cover 19 on the outside.
  • the housing cover 19 is preferably made of aluminum or plastic, so that the encoder signal can be detected directly by the rotation angle sensor 20 arranged in the dry area through the non-ferromagnetic wall.
  • the electric servomotor of the switching actuator 8 is preferably a BLDC motor with Hall sensors. Control is via a 3-stage cascade PI controller.
  • the position controller uses both the absolute angle information of the Shift drum rotation angle detection as well as the rotor position information of the internally installed Hall sensors of the shift actuator 8 and thus achieves increased accuracy.
  • a plurality of shift gates 25 are provided on the outer circumference of the shift drum 7 .
  • the shifting gates 25 are designed differently over the circumference with regard to their elevations and depressions or mountains and valleys.
  • Each shift gate 25 of the shift drum 7 is associated with a brake pawl 5 for actuating this or for shifting to a predetermined gear ratio.
  • the shift drum 7 is mounted radially in the transmission housing 12 via a first deep groove ball bearing 21 and a second deep groove ball bearing 22 .
  • the second deep groove ball bearing 22 assigned to the shift actuator 8 has a press fit to the shift drum 7 and, in addition to the radial guidance, also serves for the axial guidance of the shift drum 7.
  • This second deep groove ball bearing 22 is connected via its inner ring to the Shift drum 7 frictionally connected via the press fit and guided axially via its outer ring between the transmission housing 12 and the support sleeve 11. This results in a particularly short tolerance chain in the radial direction and at the same time in the axial direction at the air gap between the rotary encoder 18 on the shift drum 7 and the rotary encoder 20 on the housing cover 19, which increases the precision of the shifting process.

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Abstract

Es wird ein Tretlagergetriebe in Planetenradsatzbauweise für ein Mikromobilitätsfahrzeug (1) mit zumindest einem Schaltelement vorgeschlagen, wobei jedes Schaltelement einen Schaltring (3) mit einer Außenverzahnung (4) aufweist, dem eine Schaltklinke (5) zum Sperren oder Freigeben des einem Getriebebauteil zugeordneten Schaltringes (3) des Schaltelementes zugeordnet ist, wobei zumindest eine drehbar gelagerte Schaltwalze (7) zum Betätigen der zugeordneten Schaltklinke (5) achsparallel zu einer zentralen Getrieberotationsachse (6) angeordnet ist und wobei im Inneren der zumindest abschnittsweise als Hohlwelle ausgeführten Schaltwalze (7) ein Schaltaktor (8) angeordnet ist. Ferner wird ein Mikromobilitätsfahrzeug (1) mit dem Tretlagergetriebe beansprucht.

Description

Tretlagergetriebe für ein Mikromobilitätsfahrzeug Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tretlagergetriebe in Planetenradsatzbauweise für ein Mikromobilitätsfahrzeug mit zumindest einem Schaltelement zum Schalten ei- ner Übersetzungsstufe, wobei jedes Schaltelement einen Schaltring mit einer Außen- verzahnung aufweist, dem eine Schaltklinke zum Sperren und Freigeben des einem Getriebebauteil zugeordneten Schaltringes des Schaltelements zugeordnet ist und wobei zumindest eine drehbar gelagerte Schaltwalze zum Betätigen der zugeordne- ten Schaltklinke achsparallel zu einer zentralen Getrieberotationsachse angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Mikromobilitätsfahrzeug mit dem Tretlagerge- triebe. Beispielsweise aus der Druckschrift DE 102019220044 A1 ist ein Tretlagergetriebe in Planetenradsatzbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec mit einer Anordnung zum Betätigen zumindest eines Bremsschaltelements bekannt, welches mehrere Pla- netenradsätze zum Realisieren verschiedener Übersetzungsstufen aufweist. Dem Tretlagergetriebe sind mehrere Bremsschaltelemente zugeordnet, die jeweils einen einem Getriebebauteil zugeordneten Bremsring aufweisen, der über eine Brems- klinke gesperrt oder freigegeben werden kann, um eine vorbestimmte zugeordnete Übersetzungsstufe zu schalten. Jede Bremsklinke wird durch eine drehbar gelagerte Schaltwalze betätigt, die etwa achsparallel zu einer zentralen Rotationsachse des Tretlagergetriebes angeordnet ist. Zur Drehbetätigung der Schaltwalze ist ein Bow- denzug vorgesehen. Hierzu ist an der Schaltwalze außerhalb des Gehäuses ein drehfester Zapfen oder dergleichen befestigt, mit dem ein Ende des Bowdenzuges verbunden ist, während das andere Ende des Bowdenzuges beispielsweise an ei- nem Lenker des Fahrrades oder Pedelecs angeordnet ist, um von dem Bediener be- tätigt zu werden, sodass die Schaltwalze über den Bowdenzug betätigt werden kann, um eine gewünschte Übersetzungsstufe schalten zu können. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tretlagergetriebe und ein Mikromobilitätsfahrzeug mit dem Tretlagergetriebe vorzuschlagen, bei denen eine besonders einfache und bauraumneurale Betätigung der Schaltwalze vorgesehen wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw.10 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Demnach wird ein Tretlagergetriebe in Planetenradsatzbauweise für ein Mikromobili- tätsfahrzeug mit zumindest einem Schaltelement vorgeschlagen, wobei jedes Schalt- element einen Schaltring mit einer Außenverzahnung oder dergleichen aufweist, dem eine Schaltklinke zum Sperren und Freigeben des einem Getriebebauteil zugeordne- ten Schaltringes des Schaltelements zugeordnet ist und wobei zumindest eine dreh- bar gelagerte Schaltwalze zum Betätigen der zugeordneten Schaltklinke achsparallel zu einer zentralen Getrieberotationsachse angeordnet ist. Um die Betätigung der Schaltwalze möglichst konstruktiv einfach und bauraumgünstig vorzusehen, ist vor- gesehen, dass im Inneren der zumindest abschnittsweise als Hohlwelle ausgeführten Schaltwalze ein Schaltaktor zur Betätigung der Schaltwalze angeordnet ist. Auf diese Weise wird die Betätigung in Form eines Schaltaktors in die Schaltwalze bauraumneutral integriert, indem die Schaltwalze zumindest abschnittsweise hohl ausgeführt ist, sodass zumindest teilweise die Aktoreinheit radial innenliegend bzw. radial geschachtelt in der Schaltwalze angeordnet wird, wodurch der axiale Bauraum- bedarf in dem Getriebegehäuse deutlich reduziert wird und somit die vorgegebene axiale Breite des Getriebegehäuses zwischen den Tretkurbeln des Mikromobilitäts- fahrzeuges nicht überschritten wird. Unter einem Mikromobilitätsfahrzeug ist ein Fahrzeug zu verstehen, das muskelkraft- betrieben und/oder mit einem elektrischen Antriebssystem betrieben werden kann, wobei das Mikromobilitätsfahrzeug in jedem Fall ein Tretlager aufweist. Beispiels- weise umfassen Mikromobilitätsfahrzeuge Fahrräder, Pedelecs, S-Pedelecs, Car- gobikes, Velomobile, E-Bikes. Eine konstruktiv einfache Ausgestaltung der Drehmomentübertragung zwischen dem vorzugsweise elektromechanischen Schaltaktor und der Schaltwalze kann im Rah- men der Erfindung über ein Antriebsritzel des Schaltaktors erfolgen, welches mit einer Innenverzahnung oder dergleichen als Mitnahmeprofi im Inneren der Schalt- walze in Eingriff steht. Neben der konstruktiv einfachen Ausführung wird durch die Drehmomentübertragung im Innenbereich der Schaltwalze eine insgesamt sehr kom- pakte Bauweise in dem Getriebegehäuse realisiert. Um eine optimale Betätigung der Schaltwalze durch den elektromechanischen Schaltaktor bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe zu realisieren, ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass der elektromechanische Schaltaktor neben einem elektrischen Motor bzw. Servomotor oder dergleichen ein integriertes Untersetzungs- getriebe aufweist. Mithilfe des Untersetzungsgetriebes kann die erforderliche Dre- hung der Schaltwalze zum Betätigen der Schaltklinken durch den elektromechani- schen Schaltaktor realisiert werden. Dadurch, dass der Schaltaktor und die Schaltwalze koaxial quasi radial ineinander verschachtelt zueinander angeordnet sind, ergibt sich der Vorteil, dass die Schalt- walze mit dem Schaltaktor quasi achsparallel zu der Getrieberotationsachse in dem Getriebegehäuse bauraumsparend untergebracht werden kann, sodass der axial be- nötigte Bauraum auf ein Minimum reduziert werden kann. Zur konstruktiv einfachen und bauraumgünstigen Drehmomentabstützung zwischen dem Schaltaktor und dem Getriebegehäuse kann im Rahmen der Erfindung vorgese- hen sein, dass der Schaltaktor über eine Stützhülse oder dergleichen zur Drehmo- mentabstützung in der Schaltwalze gehalten und an dem Getriebegehäuse befestigt ist. Hinsichtlich der konstruktiven Ausführung der verwendeten Stützhülse sind verschie- dene Anordnungen denkbar. Eine besonders bauraumgünstige und ausreichend stabile Ausführung sieht vor, dass die Stützhülse einen etwa hohlylindrischen bzw. zylinderförmigen Aufnahmebereich zum Aufnehmen des Schaltaktors aufweist, wobei ein erstes dem Antriebsritzel des Schaltaktors zugeordnetes Ende des Aufnahmebe- reiches eine Durchführungsöffnung bzw. Aussparung oder dergleichen zum axialen Durchführen des Antriebsritzels aufweist und wobei ein zweites Ende des Aufnahmebereiches einen Befestigungsflansch zum Verbinden der Stützhülse mit dem Getriebegehäuse aufweist. Demzufolge wird der Schaltaktor mit seinem Gehäuse derart in der Stützhülse zur Drehmomentabstützung aufgenommen, dass das sich drehende Antriebsritzel axial aus der Stützhülse herausragt, um mit der Mitnahmeverzahnung der Schaltwalze formschlüssig verbunden zu sein, wodurch neben der Drehmomentabstützung auch die Drehmomentübertragung zwischen dem Schaltaktor und der Schaltwalze sicher- gestellt ist. Um eine Positions- bzw. Drehwinkelerkennung an der Schaltwalze möglichst bau- raumneutral zu realisieren, ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass an einer Stirnseite der Schaltwalze ein Drehwinkelgeber oder dergleichen für die Drehwinkel- Positionserkennung in einem radial innenliegenden Bereich der Schaltwalze ange- ordnet ist. Beispielsweise kann der Drehwinkelgeber über eine Pressverbindung, mit- tels Kleben oder dergleichen an der Schaltwalze befestigt werden. Dafür ist die Schaltwalze auch in diesem Bereich hohl ausgeführt, um die Bauteile des Trägers ra- dial innenliegend verschachtelt anzuordnen. Vorzugsweise wird ein dem Drehwinkelgeber der Schaltwalze zugewandter Drehwin- kelnehmer getriebegehäuseseitig angeordnet. Durch die gehäusefeste Anordnung des Drehwinkelnehmers wird die Signalübertragung des Drehwinkelnehmers bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe deutlich vereinfacht. Als Schaltelemente sind vorzugsweise Bremsschaltelemente bei dem Tretlagerge- triebe vorgesehen. Ein derartiges Bremsschaltelement weist einen nur in eine Dreh- richtung über eine Bremsklinke sperrbaren Bremsring auf, wobei die Bremsklinke über die Schaltwalze betätigbar ist. Durch das Sperren eines einem Getriebebauteil zugeordneten Bremsringes wird dann die zugeordnete Übersetzungsstufe bei dem Tretlagergetriebe geschaltet. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung beansprucht ein Mikromobilitätsfahr- zeug mit dem vorbeschriebenen Tretlagergetriebe, wodurch sich die bereits beschrie- benen und weitere Vorteile ergeben. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläu- tert. Es zeigen: Figur 1 eine geschnittene Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes für ein Mikromobilitätsfahrzeug; Figur 2 eine geschnittene Ansicht des Tretlagergetriebes entlang der Schnittli- nie A-A gemäß Figur 1; Figur 3 eine schematische dreidimensionale Ansicht einer Schaltwalze des Tretlagergetriebes; Figur 4 ein dreidimensionaler Längsschnitt der Schaltwalze; und Figur 5 eine schematische Einzelteilansicht einer Stützhülse für einen Schaltak- tor des Tretlagergetriebes. In den Figuren 1 und 2 sind verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Tret- lagergetriebes in Planetenradsatzbauweise beispielhaft anhand eines Mikromobili- tätsfahrzeuges 1 dargestellt. Das Tretlagergetriebe umfasst mehrere koaxial zu einer zentralen Getrieberotations- achse 6 angeordnete Planetenradsätze 2 in einem Getriebegehäuse bzw. Tretlager- gehäuse 12 zum Realisieren verschiedener Übersetzungsstufen mit mehreren bei- spielhaft als Bremsschaltelemente ausgebildeten Schaltelementen, wobei jedes Schaltelement bzw. Bremsschaltelement einen Schaltring bzw. Bremsring 3 mit einer Außenverzahnung 4 aufweist, dem eine Schaltklinke bzw. Bremsklinke 5 zum Sperren oder Freigeben des einem Getriebebauteil der Planetenradsätze 2 zugeord- neten Bremsrings 3 des Bremsschaltelementes zugeordnet ist. Der Bremsring 3 ist koaxial zu der Getrieberotationsachse 6 der Planetenradsätze 2 angeordnet. Zum Betätigen mehrerer Bremsklinken 5 ist eine drehbar gelagerte Schaltwalze 7 vorgesehen, die achsparallel zu der zentralen Getrieberotationsachse 6 angeordnet ist. Die Schaltwalze 7 ist einem Ölsumpf 24 des Tretlagergetriebes zur besseren Ölversorgung zugeordnet. Dadurch, dass die Schaltwalze 7 zumindest ab- schnittsweise in das in dem Ölsumpf 24 befindliche Öl eintaucht, wird die Schalt- walze 7 als auch die umliegenden Bauteile mit Öl versorgt, welches insbesondere in Figur 1 angedeutet. Um eine möglichst bauraumneutrale Betätigung der Schaltwalze 7 zu realisieren, ist vorgesehen, dass im Inneren der zumindest abschnittsweise als Hohlwelle ausge- führten Schaltwalze 7 ein elektromechanischer Schaltaktor 8 angeordnet ist. Demzu- folge wird eine radial ineinander verschachtelte Bauweise von Schaltwalze 7 und elektromechanischen Schaltaktor 8 vorgesehen. Dadurch, dass die Schaltwalze 7 abschnittsweise innen hohl ausgeführt ist, kann der aus einem elektrischen Servomotor und einem Untersetzungsgetriebe bestehende Schaltaktor 8 als Einheit radial innenliegend in der Schaltwalze 7 verschachtelt auf- genommen werden, um die notwendige axiale Breite zwischen den Tretkurbeln des Tretlagergetriebes zu minimieren. Zur Drehmomentübertragung steht ein Antriebsritzel 9 des Schaltaktors 8 mit einer Innenverzahnung 10 als Mitnahmeprofil im Innenbereich der Schaltwalze 7 in Eingriff. Der Schaltaktor 8 und die Schaltwalze 7 sind koaxial zueinander angeordnet. Zur Drehmomentabstützung ist der Schaltaktor 8 über eine Stützhülse 11 in der Schaltwalze 7 gehalten und an einem Getriebegehäuse bzw. Tretlagergehäuse 12 des Tretlagergetriebes befestigt. Aus den Einzelteilansicht der Schaltwalze gemäß Figur 3 und 4 und der Stützhülse 11 gemäß Figur 5 wird deutlich, dass die Stützhülse 11 einen etwa hohlzylindrisch Aufnahmebereich 23 zum Aufnehmen des Schaltaktors 8 aufweist. Der Aufnahmebe- reich 23 ist einem ersten Aufnahmeraum 13 im Inneren der Schaltwalze 7 zugeord- net. Der Aufnahmebereich 23 weist an einem ersten dem Antriebsritzel 9 des Schaltaktors 8 zugeordneten Ende eine Durchführungsöffnung 14 zum axialen Durchführen des Antriebsritzels 9 auf, während ein zweites Ende des Aufnahmebe- reiches 12 einen Befestigungsflansch 15 zum Befestigen der Stützhülse 11 an dem Getriebegehäuse 12 aufweist. Das Antriebsritzel 9 ist einem zweiten Aufnahmeraum 16 im Inneren der Schaltwalze 7 zugeordnet, der sich axial gesehen an den ersten Aufnahmeraum 13 anschließt, wobei dem zweiten Aufnahmeraum 16 die Innenver- zahnung 10 als Mitnahmeprofil der Schaltwalze 7 zugeordnet ist, mit der das An- triebsritzel 9 formschlüssig verbunden ist. An den zweiten Aufnahmeraum 16 schließt sich axial gesehen ein dritter Aufnahme- raum 17 im Inneren der Schaltwalze 7 an, wobei dem dritten Aufnahmeraum 17 ein Drehwinkelgeber 18 für die Positionserkennung an der Schaltwalze 7 zugeordnet ist. Der Drehwinkelgeber 18 für die Schaltwalzen-Positionserkennung wird direkt gegen- überliegend des Schaltaktors 8 stirnseitig an der Schaltwalze 7 über eine Pressver- bindung oder mittels Kleben befestigt. Direkt gegenüberliegend des Drehwinkelge- bers 18 ist im Bereich eines Gehäusedeckels 19 des Getriebegehäuses 12 ein kor- respondierender Drehwinkelnehmer 20 gehäusefest angeordnet, um die Winkelposi- tion der Schaltwalze 7 zu sensieren. Der getriebegehäuseseitig angeordnete Drehwinkelnehmer 20 ist hierbei vorzugs- weise außenseitig an einer dünnen Wandung des Gehäusedeckels 19 befestigt. Der Gehäusedeckel 19 ist vorzugsweise aus Aluminium oder Kunststoff gefertigt, sodass das Gebersignal durch die nicht ferromagnetische Wandung direkt von dem im Tro- ckenbereich angeordneten Drehwinkelnehmer 20 erfasst werden kann. Der elektrischen Servomotor des Schaltaktors 8 ist vorzugsweise ein BLDC- Motor mit Hallsensierung. Die Regelung erfolgt über einen 3-stufigen Kaskaden-PI-Regler. Der Positionsregler verwendet sowohl die Absolutwinkel-Information der Schaltwalzen-Drehwinkelerkennung als auch die Rotorlage-Information der intern verbauten Hallsensoren des Schaltaktors 8 und erreicht hierdurch eine erhöhte Ge- nauigkeit. Wie insbesondere aus den Figur 3 und 4 ersichtlich ist, sind mehrere Schaltkulissen 25 an dem Außenumfang der Schaltwalze 7 vorgesehen. Die Schaltkulissen 25 sind hinsichtlich ihrer Erhebungen und Absenkungen bzw. Berge und Täler über den Um- fangsbereich unterschiedlich ausgeführt. Jede Schaltkulisse 25 der Schaltwalze 7 ist einer Bremsklinke 5 zum Betätigen dieser bzw. zum Schalten einer vorbestimmten Übersetzungsstufe zugeordnet. Die Schaltwalze 7 ist radial über ein erste Rillenkugellager 21 und ein zweites Rillen- kugellager 22 in dem Getriebegehäuse 12 gelagert. Insbesondere aus Figur 2 ist er- sichtlich, dass das dem Schaltaktor 8 zugeordnete zweite Rillenkugellager 22 einen Presssitz zur Schaltwalze 7 aufweist und dient neben der radialen Führung gleichzei- tig auch zur axialen Führung der Schaltwalze 7. Dieses zweite Rillenkugellager 22 ist über seinen Innenring zur Schaltwalze 7 reibschlüssig über den Presssitz verbunden und über seinen Außenring zwischen dem Getriebegehäuse 12 und der Stützhülse 11 axial geführt. Hierdurch ergibt sich eine besonders kurze Toleranzkette in radialer Richtung und auch gleichzeitig in axialer Richtung am Luftspalt zwischen dem Dreh- winkelgeber 18 an der Schaltwalze 7 und dem Drehwinkelnehmer 20 an dem Gehäu- sedeckel 19, wodurch die Präzision des Schaltvorganges erhöht wird.
Bezugszeichen 1 Mikromobilitätsfahrzeug 2 Planetenradsatz 3 Schaltring bzw. Bremsring 4 Außenverzahnung 5 Schaltklinke bzw. Bremsklinke 6 zentrale Getrieberotationsachse 7 Schaltwalze 8 Schaltaktor 9 Antriebsritzel des Schaltaktors 10 Innenverzahnung als Mitnahmeprofil der Schaltwalze 11 Stützhülse 12 Getriebegehäuse bzw. Tretlagergehäuse 13 erster Aufnahmeraum im Inneren der Schaltwalze 14 Durchführungsöffnung an dem Aufnahmebereich der Stützhülse 15 Befestigungsflansch der Stützhülse 16 zweiter Aufnahmeraum im Inneren der Schaltwalze 17 dritter Aufnahmeraum im Inneren der Schaltwalze 18 Drehwinkelgeber 19 Gehäusedeckel 20 Drehwinkelnehmer 21 erstes Rillenkugellager 22 zweites Rillenkugellager 23 Aufnahmebereich der Stützhülse 24 Ölsumpf in dem Getriebegehäuse 25 Schaltkulisse

Claims

Patentansprüche 1. Tretlagergetriebe in Planetenradsatzbauweise für ein Mikromobilitätsfahrzeug (1) mit zumindest einem Schaltelement, wobei jedes Schaltelement einen Schaltring (3) mit einer Außenverzahnung (4) aufweist, dem eine Schaltklinke (5) zum Sperren oder Freigeben des einem Getriebebauteil zugeordneten Schaltringes (3) des Schaltele- mentes zugeordnet ist und wobei zumindest eine drehbar gelagerte Schaltwalze (7) zum Betätigen der zugeordneten Schaltklinke (5) achsparallel zu einer zentralen Ge- trieberotationsachse (6) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der zumindest abschnittsweise als Hohlwelle ausgeführten Schaltwalze (7) ein Schaltaktor (8) angeordnet ist. 2. Tretlagergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrome- chanische Schaltaktor (8) über ein Antriebsritzel (9) mit einer Innenverzahnung (10) als Mitnahmeprofilen im Inneren der Schaltwalze (7) in Eingriff steht. 3. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Schaltaktor (8) einen elektrischen Motor und ein integriertes Un- tersetzungsgetriebe aufweist. 4. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Schaltaktor (8) und die Schaltwalze (7) koaxial zueinander ange- ordnet sind. 5. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Schaltaktor (8) über eine Stützhülse (11) zur Drehmomentabstüt- zung in der Schaltwalze (7) gehalten und an einem Getriebegehäuse (12) befestigt ist. 6. Tretlagergetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützhülse (11) einen etwa hohlzylindrischen Aufnahmebereich (23) zum Aufnehmen des Schaltaktors (8) aufweist, wobei ein erstes dem Antriebsritzel (9) zugeordnetes Ende des Aufnahmebereiches (23) eine Durchführungsöffnung (14) zum axialen Durchfüh- ren des Antriebsritzels (9) aufweist und wobei ein zweites Ende des Aufnahmebereiches (23) einen Befestigungsflansch (15) zum Verbinden der Stütz- hülse (11) mit dem Getriebegehäuse (12) aufweist. 7. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass an einer Stirnseite der Schaltwalze (7) ein Drehwinkelgeber (18) für die Positionserkennung in einem radial innenliegenden Bereich angeordnet ist. 8. Tretlagergetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Dreh- winkelgeber (18) an der Schaltwalze (7) zugewandter Drehwinkelnehmer (20) getrie- begehäuseseitig angeordnet ist. 9. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass als Schaltelement zumindest ein Bremsschaltelement mit einem nur in eine Drehrichtung über eine Bremsklinke (5) sperrbaren Bremsring (3) vorgesehen ist. 10. Mikromobilitätsfahrzeug (1) mit einem Tretlagergetriebe nach einem der vorange- henden Ansprüche.
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