WO2009098647A2

WO2009098647A2 - Kettengetriebe, fahrzeug mit kettengetriebe und verfahren zur übersetzung eines motordrehmoments in einem fahrzeug

Info

Publication number: WO2009098647A2
Application number: PCT/IB2009/050451
Authority: WO
Inventors: Rudolf Höbel
Original assignee: Clean Mobile Ag
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2009-08-13
Also published as: US20110120794A1; CN102015429A; CN104724245A; JP2011510870A; WO2009098647A3; EP2250073A4; CN102015429B; EP2250073A2; AU2009211107A1

Abstract

Ein Kettengetriebe (1) zur Übersetzung eines Motordrehmoments weist drei Übersetzungsstufen auf, wobei die erste Übersetzungsstufe durch einen ersten Zahnkranz (6) und einen vierten Zahnkranz (9), die zweite Übersetzungsstufe durch einen zweiten Zahnkranz (7) und einen fünften (10) Zahnkranz und die dritte Übersetzungsstufe durch einen dritten Zahnkranz (8) und einen sechsten Zahnkranz (11) gebildet ist. Der erste Zahnkranz (6), der zweite Zahnkranz (7) und der dritte Zahnkranz (8) sind auf einer ersten Welle (3) angeordnet und der vierte Zahnkranz (9), der fünfte Zahnkranz (10) und der sechste Zahnkranz (11) sind auf einer zweiten Welle (4) angeordnet. Zur Übertragung des Drehmoments ist in jeder Übersetzungsstufe eine Getriebekette (27, 28, 29) vorgesehen.

Description

KETTENGETRIEBE, FAHRZEUG MIT KETTENGETRIEBE UND VERFAHREN ZUR ÜBERSETZUNG EINES MOTORDREHMOMENTS IN EINEM FAHRZEUG

[1] Die Erfindung betrifft ein Kettengetriebe und ein Fahrzeug mit einem Kettengetriebe, das sowohl einen Pedalantrieb als auch einen Antrieb durch einen Elektromotor aufweist. Sie betrifft weiter ein Verfahren zur Übersetzung eines Motordrehmoments in einem Fahrzeug.

[2] Zweiräder mit Elektromotoren wie beispielsweise Fahrräder mit elektrischem

Antrieb weisen im Allgemeinen ein Getriebe auf, damit der Elektromotor mit einer günstigen Drehzahl betrieben werden kann, gleichzeitig jedoch auch ein Treten mit einer für den Fahrer bequemen Frequenz möglich ist.

[3] Aus der DE 20 2007 002 368 Ul ist ein Fahrrad mit einem als Hohlwellenmotor ausgebildeten Elektromotor bekannt, das ein Zahnradgetriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe, aufweist.

[4] Aus der DE 40 27 365 Al ist ein Fahrrad mit einem am Fahrradrahmen befestigten

Elektromotor mit eingebautem Untersetzungsgetriebe bekannt, wobei das Drehmoment vom Elektromotor mittels einer Kette auf die Tretlagerwelle übertragen wird. Ein ähnliches Fahrrad ist auch aus der DE 299 04 342 Ul bekannt.

[5] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Getriebe anzugeben, mit dem eine Übersetzung des

Drehmoments eines Elektromotors mit großer Zuverlässigkeit, guter Wartbarkeit und hohem Wirkungsgrad realisiert werden kann.

[6] Darüber hinaus ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeug mit einem derartigen Getriebe anzugeben, das besonders energiesparend betrieben werden kann und gleichzeitig einen hohen Komfort für den Fahrer bietet.

[7] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen

Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.

[8] Ein erfindungsgemäßes Getriebe ist als Kettengetriebe ausgebildet. Es weist drei

Übersetzungsstufen auf, wobei die erste Übersetzungs stufe durch einen ersten Zahnkranz und einen vierten Zahnkranz, die zweite Übersetzungsstufe durch einen zweiten Zahnkranz und einen fünften Zahnkranz und die dritte Übersetzungs stufe durch einen dritten Zahnkranz und einen sechsten Zahnkranz gebildet ist. Der erste Zahnkranz, der zweite Zahnkranz und der dritte Zahnkranz sind auf einer ersten Welle angeordnet und der vierte Zahnkranz, der fünfte Zahnkranz und der sechste Zahnkranz sind auf einer zweiten Welle angeordnet. Zur Übertragung des Drehmoments ist in jeder Übersetzungsstufe eine Getriebekette vorgesehen. [9] Einem der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken nach weist ein Kettengetriebe einen verhältnismäßig hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig guter Wartbarkeit auf. Kettengetriebe haben jedoch unter Umständen einen höheren Raumbedarf als beispielsweise Zahnradgetriebe. Somit ist eine Platz sparende Anordnung der einzelnen Bestandteile des Kettengetriebes wünschenswert. Eine dreistufige Ausbildung des Kettengetriebes ist günstig, da in diesem Fall die erforderlichen Zahnkränze auf zwei Wellen angeordnet sein können, von denen eine als Abtriebswelle des Elektromotors ausgebildet oder mit dieser verbunden ist. Die andere Welle ist als Tretlagerwelle des Fahrzeugs ausgebildet. Somit können die drei Ketten sehr Platz sparend im wesentlichen parallel nebeneinander angeordnet sein.

[10] Gleichzeitig lässt sich mit dem dreistufigen Kettengetriebe eine ausreichend große

Untersetzung erzielen, um den Elektromotor in einem günstigen Drehzahlbereich von beispielsweise 2500 Umdrehungen pro Minute betreiben zu können und trotzdem einen hohen Fahrkomfort zu gewährleisten, da eine Untersetzung von beispielsweise 1:45 erzielt werden kann.

[11] In einer Ausführungsform ist daher das Übersetzungsverhältnis des Kettengetriebes kleiner als 1, so dass eine Untersetzung der Motordrehzahl stattfindet.

[12] Dabei weist in einer Ausführungsform der erste Zahnkranz eine Anzahl ni von

Zähnen, der zweite Zahnkranz eine Anzahl n₂, der dritte Zahnkranz eine Anzahl n₃, der vierte Zahnkranz eine Anzahl n₄, der fünfte Zahnkranz eine Anzahl n₅ und der sechste Zahnkranz eine Anzahl n₆ auf, wobei ^ < n₄, n₃ < n₆ und n₅ < n₂ gilt. Somit findet in jeder einzelnen Übersetzungsstufe eine Untersetzung statt.

[13] In einer Ausführungsform gilt dabei ^ = n₃ = n₅ und n₂ = n₄ = n₆. Es sind gemäß dieser Ausführungsform also drei gleiche kleine Zahnkränze und drei gleiche große Zahnkränze vorgesehen. Diese Bauform ist besonders einfach und hat zusätzlich den Vorteil, dass sie eine große Symmetrie aufweist, so dass als Getriebeketten drei gleichartige Ketten verwendet werden können.

[14] Das erfindungsgemäße Getriebe kann somit aus besonders wenigen unterschiedlichen Bauteilen zusammengesetzt werden, wenn drei gleichartige Ketten und zwei Sätze von jeweils drei gleichartigen Zahnkränzen, die drei gleichartige Zahnkranzpaarungen ergeben, verwendet werden. Alternativ kann auch durch einen Austausch eines Zahnkranzes oder eines Zahnkranzpaares die Übersetzung variiert werden.

[15] In einer Ausführungsform sind der zweite Zahnkranz und der dritte Zahnkranz auf einer gemeinsamen ersten Hohlwelle angeordnet, deren Drehachse mit der Drehachse der ersten Welle zusammenfällt. Der vierte Zahnkranz und der fünfte Zahnkranz sind auf einer gemeinsamen zweiten Hohlwelle angeordnet, deren Drehachse mit der Drehachse der zweiten Welle zusammenfällt. Durch die Verwendung der Hohlwellen wird ein besonders kompakter Aufbau des Getriebes erreicht.

[16] In einer alternativen Ausführungsform werden anstelle der Hohlwellen oder anstelle einer der Hohlwellen geteilte Wellen verwendet. Beispielsweise kann die erste Welle geteilt ausgebildet sein und einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweisen, die getrennt voneinander, jedoch um die gleiche Achse drehbar sind. Der erste Bereich der ersten Welle ist mit dem Elektromotor verbunden. Der erste Zahnkranz ist auf dem ersten Bereich und der zweite Zahnkranz sowie der dritte Zahnkranz sind auf dem zweiten Bereich der ersten Welle angeordnet.

[17] Der sechste Zahnkranz weist in einer Ausführungsform einen ersten Freilauf auf. Es ist somit auch möglich, das Fahrzeug mit abgeschaltetem Motor zu nutzen, weil mittels des Freilaufs die Drehbewegung des sechsten Zahnkranzes und somit des Motors von der Drehbewegung der zweiten Welle und somit der Pedalen entkoppelt werden kann.

[18] Durch das erfindungsgemäße Kettengetriebe kann in einem Fahrzeug eine große Untersetzung des Motordrehmoments erreicht und gleichzeitig Platz gespart werden. Es ist somit möglich, das Getriebe im Bereich des Tretlagers anzuordnen, was auch im Hinblick auf einen tief gelegenen Schwerpunkt des Fahrzeuges günstig ist.

[19] Das erfindungsgemäße Kettengetriebe kann mit einem Durchmesser ausgeführt werden, der kleiner als oder höchstens so groß ist wie der Durchmesser eines herkömmlichen vorderen Kettenrads. Das erfindungsgemäße Kettengetriebe kann deshalb besonders gut in den Fahrzeugrahmen integriert werden und bietet im montierten Zustand eine große Bodenfreiheit und zudem ein gefälliges Aussehen. Das Kettengetriebe kann somit als integraler Bestandteil des Fahrzeugrahmens ausgebildet sein. Vorteilhaft ist bei der Verwendung eines Kettengetriebes zudem, dass es besonders geräuscharm arbeitet und dabei gleichzeitig einfach herzustellen ist und einen hohen Wirkungsgrad bietet.

[20] Das Übersetzungsverhältnis des Kettengetriebes beträgt in einer Ausführungsform mindestens 1:100 und höchstens 1:25, in einer Ausführungsform sogar mindestens 1:50 und höchstens 1:40. Ein Übersetzungsverhältnis in diesem Bereich erlaubt eine besonders gute Anpassung der Motordrehzahl, die günstigerweise in der Größenordnung von mindestens 1000 Umdrehungen pro Minute liegt, an die Trittfrequenz eines durchschnittlichen Fahrers.

[21] Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Fahrzeug das erfindungsgemäße Kettengetriebe auf, wobei das Fahrzeug sowohl einen Pedalantrieb als auch einen Elektromotorantrieb aufweist. Die Abtriebswelle des Elektromotors und die Abtriebswelle des Pedalantriebs sind durch das Kettengetriebe miteinander gekoppelt. Dabei ist in einer Ausführungsform die erste Welle als Abtriebswelle des Elektromotors und die zweite Welle als Tretlagerwelle des Fahrzeugs ausgebildet.

[22] Das Fahrzeug kann beispielsweise als Zweirad, als Dreirad oder als Vierrad aus- gebildet sein. Falls es als Dreirad ausgebildet ist, sind sowohl Anordnungen denkbar, bei denen zwei Räder nebeneinander hinten angeordnet sind als auch solche, bei denen zwei Räder nebeneinander vorne angeordnet sind. Allerdings weisen Ausführungsformen mit einem einzelnen Vorderrad ein günstigeres Verhalten bei Kurvenfahrten auf.

[23] Sowohl das oder die Räder vorne als auch das oder die Räder hinten können angetrieben sein.

[24] In einer Ausführungsform ist ein siebter Zahnkranz auf der zweiten Welle angeordnet, der durch eine Kette mit einem hinteren Zahnkranz eines Hinterrads des Fahrzeugs verbunden ist.

[25] Alternativ ist der siebte Zahnkranz mit dem Zahnkranz eines Differentialgetriebes verbunden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Fahrzeug als Vierrad oder als Dreirad, bei dem die beiden nebeneinander angeordneten Räder angetrieben sind, ausgebildet ist.

[26] Der siebte Zahnkranz weist vorteilhafterweise einen zweiten Freilauf auf, so dass ein

Treten des Fahrers bzw. ein Betrieb des Elektromotors bei der Bewegung des Fahrzeugs nicht notwendig ist.

[27] Das Kettengetriebe ist besonders kompakt aufgebaut und kann somit sehr einfach in einem Gehäuse angeordnet werden, das mit einem Rahmen des Fahrzeugs verbunden ist. Das Gehäuse weist dabei zumindest einen seitlichen Schutz auf, so dass eine Verletzung des Fahrers durch die Getriebeketten ausgeschlossen ist. Es kann aber auch überwiegend geschlossen ausgebildet sein, so dass auch das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit weitgehend verhindert wird.

[28] Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zur Übersetzung eines Motordrehmoments in einem Fahrzeug, das einen Elektromotorantrieb und einen Pedalantrieb aufweist, die folgenden Schritte auf: erstes Übersetzen des Drehmoments von einem ersten Zahnkranz mittels einer ersten Getriebekette auf einen vierten Zahnkranz; zweites Übersetzen des Drehmoments von einem zweiten Zahnkranz mittels einer zweiten Getriebekette auf einen fünften Zahnkranz; drittes Übersetzen des Drehmoments von einem dritten Zahnkranz mittels einer dritten Getriebekette auf einen sechsten Zahnkranz, wobei der sechste Zahnkranz mit einer Tretlagerwelle des Fahrzeugs verbunden ist; Übertragen des Drehmoments von der Tretlagerwelle mittels einer Kette auf ein einem Hinterrad des Fahrzeugs zugeordnetes hinteres Kettenrad.

[29] Dabei kann im Betrieb des Fahrzeugs an der Tretlagerwelle zusätzlich zum übersetzten Motordrehmoment ein Pedaldrehmoment angreifen.

[30] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten

Figuren näher erläutert.

[31] Figur 1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Kettengetriebes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

[32] Figur 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einem Fahrzeug mit einem Kettengetriebe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

[33] Figur 3 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Kettengetriebe gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung.

[34] Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

[35] Figur 1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Kettengetriebes 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Kettengetriebe 1 weist einen ersten Zahnkranz 6, einen zweiten Zahnkranz 7, einen dritten Zahnkranz 8, einen vierten Zahnkranz 9, einen fünften Zahnkranz 10 und einen sechsten Zahnkranz 11 auf, wobei der erste Zahnkranz 6, der zweite Zahnkranz 7 und der dritte Zahnkranz 8 auf einer ersten Welle 3 und der vierte Zahnkranz 9, der fünfte Zahnkranz 10 und der sechste Zahnkranz 11 auf einer zweiten Welle 4 angeordnet sind.

[36] Die erste Welle 3 ist mit der Abtriebswelle eines Elektromotors 5 verbunden.

[37] Die zweite Welle 4 ist als Tretlagerwelle eines Fahrzeugs ausgebildet und weist ein erstes Ende 13 und ein zweites Ende 14 auf, wobei das erste Ende 13 und das zweite Ende 14 zur Aufnahme von in der Figur 1 nicht dargestellten Kurbeln mit Pedalen geeignet sind.

[38] Der erste Zahnkranz 6, der dritte Zahnkranz 8 und der fünfte Zahnkranz 10 weisen verhältnismäßig kleine Durchmesser und entsprechend eine kleine Anzahl von Zähnen auf. Der zweite Zahnkranz 7, der vierte Zahnkranz 9 und der sechste Zahnkranz 11 weisen dagegen verhältnismäßig große Durchmesser und entsprechend eine größere Anzahl von Zähnen auf.

[39] Zwischen dem sechsten Zahnkranz 11 und der zweiten Welle 4 ist ein erster Freilauf

15 vorgesehen, der eine Entkopplung des sechsten Zahnkranzes 11 von der zweiten Welle 4 ermöglicht.

[40] Auf der zweiten Welle 4 ist ferner ein siebter Zahnkranz 12 angeordnet, der einen zweiten Freilauf 16 aufweist.

[41] Eine der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellte erste Getriebekette verbindet den ersten Zahnkranz 6 mit dem vierten Zahnkranz 9, eine ebenfalls nicht dargestellte zweite Getriebekette verbindet den zweiten Zahnkranz 7 mit dem fünften Zahnkranz 10 und eine ebenfalls nicht dargestellte dritte Getriebekette verbindet den dritten Zahnkranz 8 mit dem sechsten Zahnkranz 11.

[42] Das Kettengetriebe 1 ist in einem Gehäuse 2 untergebracht, das den ersten Zahnkranz

6, den zweiten Zahnkranz 7, den dritten Zahnkranz 8, den vierten Zahnkranz 9, den fünften Zahnkranz 10 und den sechsten Zahnkranz 11 sowie die erste Getriebekette, die zweite Getriebekette und die dritte Getriebekette aufnimmt. Dabei ist das Gehäuse 2 zumindest als Seitenschutz für das Kettengetriebe 1 bzw. für den Fahrer des Fahrzeugs ausgebildet.

[43] In einer nicht dargestellten, alternativen Ausführungsform ist der Elektromotor 5 innerhalb des Gehäuses 2 angeordnet.

[44] Der Elektromotor 5 kann klein ausgebildet sein und mit einer hohen Drehzahl betrieben werden. Auf diese Weise ist es möglich, eine besonders kompakte Antriebseinheit für ein Fahrzeug bereitzustellen, die gleichzeitig einen hohen Wirkungsgrad aufweist.

[45] Figur 2 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus einem Fahrzeug mit einem Kettengetriebe 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

[46] In der gezeigten Ausführungsform ist das Fahrzeug als Zweirad ausgebildet. Das

Kettengetriebe 1 ist in den Rahmen 17 des Fahrzeugs integriert und umfasst das Tretlager des Fahrzeugs, wobei auf der zweiten Welle 4 Kurbeln 18 mit Pedalen 19 angeordnet sind. Eine Kette 21 verbindet den siebten Zahnkranz 12 mit einem hinteren Zahnkranz 20 am Hinterrad des Zweirads.

[47] In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform, in der das Fahrzeug als Vierrad oder als Dreirad mit zwei angetriebenen Rädern ausgebildet ist, verbindet die Kette den siebten Zahnkranz mit dem Zahnkranz eines Differentialgetriebes.

[48] Das Fahrzeug kann an seinem Hinterrad auch ein Ritzelpaket einer Schaltung aufweisen, von dem in der Figur 2 jedoch nur der hintere Zahnkranz 20 symbolisch dargestellt ist.

[49] Figur 3 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein Kettengetriebe 1 gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung.

[50] Die erste Welle 3 und die zweite Welle 4 sind mittels Kugellagern 22 in dem

Gehäuse 2 gelagert. Der erste Zahnkranz 6 ist fest mit der ersten Welle 3 verbunden und an diese angeschweißt. Der sechste Zahnkranz 11 ist mit der zweiten Welle 4 verbunden, jedoch ist seine Drehbewegung über den in Figur 3 nicht gezeigten ersten Freilauf von der Drehbewegung der zweiten Welle 4 entkoppelbar.

[51] Der zweite Zahnkranz 7 ist zusammen mit dem dritten Zahnkranz 8 auf einer gemeinsamen ersten Hohlwelle 23 angeordnet, deren Drehachse mit der Drehachse der ersten Welle 3 zusammenfällt. Der vierte Zahnkranz 9 ist zusammen mit dem fünften Zahnkranz 10 auf einer zweiten Hohlwelle 24 angeordnet, deren Drehachse mit der Drehachse der zweiten Welle 4 zusammenfällt. Die erste Hohlwelle 23 ist mittels eines ersten Kugellagers 25 an der ersten Welle 3 gelagert und die zweite Hohlwelle 26 ist mittels eines zweiten Kugellagers 26 an der zweiten Welle 4 gelagert.

[52] Die erste Getriebekette 27 verbindet den ersten Zahnkranz 6 mit dem vierten

Zahnkranz 9, die zweite Getriebekette 28 verbindet den zweiten Zahnkranz 7 mit dem fünften Zahnkranz 10 und die dritte Getriebekette 29 verbindet den dritten Zahnkranz 8 mit dem sechsten Zahnkranz 11. [53] Die Getriebeketten 27, 28, 29 sind dabei beispielsweise als Motorketten ausgebildet und können hohe Kräfte aufnehmen.

[54] Die erste Welle 3 ist mit der Abtriebswelle 31 des Elektromotors 5 verbunden und in einer Aufnahme 30 der Abtriebswelle 31 aufgenommen. Auf diese Weise kann der Elektromotor 5 zu Wartungs- oder Austauschzwecken einfach abgenommen werden, ohne dass das Kettengetriebe 1 ausgebaut werden muss.

[55] Im Betrieb treibt der Elektromotor 5 die erste Welle 3 mit einer verhältnismäßig hohen Drehzahl in der Größenordnung von mindestens 1000 Umdrehungen pro Minute an, beispielsweise mit 2000 bis 3500 Umdrehungen pro Minute, beispielsweise mit 2500 Umdrehungen pro Minute.

[56] Der fest auf der ersten Welle 3 angeordnete erste Zahnkranz 6 überträgt das

Drehmoment mittels der ersten Getriebekette 27 auf den vierten Zahnkranz 9. In der dargestellten Ausführungsform weist der erste Zahnkranz 6 17 Zähne und der vierte Zahnkranz 9 61 Zähne auf. Es ergibt sich somit für diese erste Übersetzungsstufe ein Untersetzungsverhältnis von etwa

[57] 1 : 3,59.

[58] Der vierte Zahnkranz 9 ist zusammen mit dem fünften Zahnkranz 10 auf der gemeinsamen zweiten Hohlwelle 24 angeordnet. Der fünfte Zahnkranz 10, der in der gezeigten Ausführungsform 17 Zähne aufweist, überträgt das Drehmoment mittels der zweiten Getriebekette 28 weiter auf den zweiten Zahnkranz 7, der in der gezeigten Ausführungsform 61 Zähne aufweist. Somit ergibt sich für diese zweite Übersetzungsstufe ebenfalls ein Untersetzungsverhältnis von etwa 1 : 3,59.

[59] Der dritte Zahnkranz 8 ist zusammen mit dem zweiten Zahnkranz 7 auf der gemeinsamen ersten Hohlwelle 23 angeordnet. Der dritte Zahnkranz 8, der in der gezeigten Ausführungsform 17 Zähne aufweist, überträgt das Drehmoment mittels der dritten Getriebekette 29 weiter auf den sechsten Zahnkranz 11, der in der gezeigten Ausführungsform 61 Zähne aufweist. Somit ergibt sich für diese dritte Übersetzungsstufe ebenfalls ein Untersetzungsverhältnis von etwa 1 : 3,59.

[60] Das erfindungsgemäße Kettengetriebe 1 weist somit drei Übersetzungsstufen oder eher Untersetzungsstufen auf, wobei diese drei Übersetzungsstufen in der gezeigten Ausführungsform gleichartig ausgebildet sind, da der erste Zahnkranz 6, der dritte Zahnkranz 8 und der fünfte Zahnkranz 10 sowie der zweite Zahnkranz 7, der vierte Zahnkranz 9 und der sechste Zahnkranz 11 jeweils die gleiche Anzahl von Zähnen aufweisen. Es können somit auch drei völlig gleichartige Getriebeketten 27, 28, 29 verwendet werden.

[61] In einer weiteren Ausführungsform haben die Ketten der beiden ersten

Übersetzungsstufen jeweils eine Stärke von 6 mm, während die Kette der dritten Übersetzungsstufe eine Stärke von 8 mm aufweist. [62] Insgesamt leistet das erfindungsgemäße Kettengetriebe in der dargestellten

Ausführungsform eine Untersetzung von etwa

[63] 1 : 46,2 zwischen dem Elektromotor 5 und der zweiten Welle 4 mit dem siebten

Zahnkranz 12. Die Trittfrequenz des Fahrers kann somit ein Verhältnis von 1 : 46,2 zu der Frequenz des Elektromotors betragen. Bei typischen komfortablen Trittfrequenzen des Fahrers, die 45 bis 70 Umdrehungen pro Minute entsprechen, ist es somit möglich, den Elektromotor hochtourig mit 2000 bis 3200 Umdrehungen pro Minute in einem Bereich mit einem hohen Wirkungsgrad zu betreiben.

[64] Figur 4 zeigt ein weiteres Getriebe, bei dem im Vergleich zu dem Getriebe aus Figur

3 zusätzlich einen Freilauf 38 aufweist. In einer ersten Ausführungsform wird der Freilauf 38 so vorgesehen, der Motor 5 über das Getriebe den siebten Zahnkranz 12 antreiben kann, ohne dass sich die Pedalen mitdrehen.

[65] In einer zweiten Ausführungsform ist der Freilauf zusätzlich blockierbar. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn Bremsenergie für die Rekuperation von elektrischer Energie verwendet werden soll. Dadurch kann das Laufrad über den siebten Zahnkranz den Elektromotor 5 im Generatorbetrieb antreiben, ohne dass der Freilauf 38 dies verhindert.

[66] In einer dritten Ausführungsform ist der Freilauf 38 in Bezug auf die Richtung umschaltbar. Damit wird ein Rückwärtsgang ermöglicht, bei dem der Elektromotor seine Drehrichtung ändert und somit das Fahrzeug rückwärts antreibt. Der Freilauf bewirkt auch hier, dass die Pedalen sich nicht mitdrehen müssen. Die Umschaltung ermöglicht auch die oben beschriebene Rekuperation.

[67] Bezugszeichenliste

[68] 1 Kettengetriebe

[69] 2 Gehäuse

[70] 3 erste Welle

[71] 4 zweite Welle

[72] 5 Elektromotor

[73] 6 erster Zahnkranz

[74] 7 zweiter Zahnkranz

[75] 8 dritter Zahnkranz

[76] 9 vierter Zahnkranz

[77] 10 fünfter Zahnkranz

[78] 11 sechster Zahnkranz

[79] 12 siebter Zahnkranz

[80] 13 erstes Ende

[81] 14 zweites Ende

[82] 15 erster Freilauf [83] 16 zweiter Freilauf

[84] 17 Rahmen

[85] 18 Kurbel

[86] 19 Pedale

[87] 20 hinterer Zahnkranz

[88] 21 Kette

[89] 22 Kugellager

[90] 23 erste Hohlwelle

[91] 24 zweite Hohlwelle

[92] 25 erstes Kugellager

[93] 26 zweites Kugellager

[94] 27 erste Getriebekette

[95] 28 zweite Getriebekette

[96] 29 dritte Getriebekette

[97] 30 Aufnahme

[98] 31 WeIIe

[99] ni Anzahl der Zähne des ersten Zahnkranzes

[100] n₂ Anzahl der Zähne des zweiten Zahnkranzes

[101] n₃ Anzahl der Zähne des dritten Zahnkranzes

[102] n₄ Anzahl der Zähne des vierten Zahnkranzes

[103] n₅ Anzahl der Zähne des fünften Zahnkranzes

[104] n₆ Anzahl der Zähne des sechsten Zahnkranzes

Claims

[Claim 1] Kettengetriebe zur Übersetzung eines Motordrehmoments eines Elektromotors (5), das folgendes aufweist:

- drei Übersetzungsstufen, wobei die erste Übersetzungsstufe durch einen ersten Zahnkranz (6) und einen vierten Zahnkranz (9), die zweite Übersetzungsstufe durch einen zweiten Zahnkranz (7) und einen fünften (10) Zahnkranz und die dritte Übersetzungs stufe durch einen dritten Zahnkranz (8) und einen sechsten Zahnkranz (11) gebildet ist;

- der erste Zahnkranz (6), der zweite Zahnkranz (7) und der dritte Zahnkranz (8) sind auf einer ersten Welle (3) angeordnet und der vierte Zahnkranz (9), der fünfte Zahnkranz (10) und der sechste Zahnkranz (11) sind auf einer zweiten Welle (4) angeordnet;

- zur Übertragung des Drehmoments ist in jeder Übersetzungsstufe eine Getriebekette (27, 28, 29) vorgesehen, wobei die erste Welle (3) als Abtriebswelle des Elektromotors (5) und die zweite Welle (4) als Tretlagerwelle eines Fahrzeugs ausgebildet ist.

[Claim 2] Kettengetriebe nach Anspruch 1, wobei das Übersetzungsverhältnis des Kettengetriebes (1) kleiner als 1 ist.

[Claim 3] Kettengetriebe nach Anspruch 2, wobei der erste Zahnkranz (6) eine Anzahl ^ von Zähnen, der zweite

Zahnkranz (7) eine Anzahl n₂, der dritte Zahnkranz (8) eine Anzahl n₃, der vierte Zahnkranz (9) eine Anzahl n₄, der fünfte Zahnkranz (10) eine

Anzahl n₅ und der sechste Zahnkranz (11) eine Anzahl n₆ aufweist, wobei

n₃ < n₆ und n₅ < n₂ gilt.

[Claim 4] Kettengetriebe nach Anspruch 3, wobei

U₁ = n₃ = n₅ und n₂ = n₄ = n₆ gilt.

[Claim 5] Kettengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei als Getriebeketten (27, 28, 29) drei gleichartige Ketten vorgesehen sind.

[Claim 6] Kettengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die

Getriebeketten (27, 28) der ersten und der zweiten Übersetzungs stufen geringere Stärken als die Getriebekette (29) der dritten Übersetzungsstufe hat.

[Claim 7] Kettengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der zweite Zahnkranz (7) und der dritte Zahnkranz (8) auf einer gemeinsamen ersten Hohlwelle (23) angeordnet sind, deren Drehachse mit der Drehachse der ersten Welle (3) zusammenfällt.

[Claim 8] Kettengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Welle (3) geteilt ausgebildet ist und einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich aufweist, die getrennt voneinander, jedoch um die gleiche Achse drehbar sind, wobei der erste Bereich mit dem Elektromotor (5) verbunden ist und wobei der erste Zahnkranz (6) auf dem ersten Bereich und der zweite Zahnkranz (7) sowie der dritte Zahnkranz (8) auf dem zweiten Bereich der ersten Welle (3) angeordnet sind.

[Claim 9] Kettengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der vierte Zahnkranz (8) und der fünfte Zahnkranz (9) auf einer gemeinsamen zweiten Hohlwelle (24) angeordnet sind, deren Drehachse mit der Drehachse der zweiten Welle (4) zusammenfällt.

[Claim 10] Kettengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der sechste Zahnkranz (11) einen ersten Freilauf (15) aufweist.

[Claim 11] Kettengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei das Übersetzungsverhältnis des Kettengetriebes (1) mindestens 1:100 und höchstens 1:25 beträgt.

[Claim 12] Kettengetriebe nach Ansprüche 11, wobei das Übersetzungsverhältnis des Kettengetriebes (1) mindestens 1:50 und höchstens 1:40 beträgt.

[Claim 13] Fahrzeug mit einem Kettengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Fahrzeug sowohl einen Pedalantrieb als auch einen Elektromotorantrieb aufweist, wobei die Abtriebswelle des Elektromotors und die Abtriebswelle des Pedalantriebs durch das Kettengetriebe (1) miteinander gekoppelt sind.

[Claim 14] Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei ein siebter Zahnkranz (12) auf der zweiten Welle (4) angeordnet ist, der durch eine Kette (21) mit einem hinteren Zahnkranz (20) des Fahrzeugs verbunden ist.

[Claim 15] Fahrzeug nach Anspruch 14, der hintere Zahnkranz (20) einem Hinterrad des Fahrzeugs zugeordnet ist.

[Claim 16] Fahrzeug nach Anspruch 14, der hintere Zahnkranz (20) einem Differentialgetriebe des Fahrzeugs zugeordnet ist.

[Claim 17] Fahrzeug nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei der siebte Zahnkranz (12) einen zweiten Freilauf (16) aufweist.

[Claim 18] Fahrzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das Kettengetriebe (1) in einem Gehäuse (2) angeordnet ist, das mit einem Rahmen (17) des Fahrzeugs verbunden ist.

[Claim 19] Fahrzeug nach Anspruch 18, wobei das Gehäuse (2) mit dem Kettengetriebe (1) einen integralen Bestandteil des Rahmens (17) des Fahrzeugs bildet.

[Claim 20] Fahrzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das Fahrzeug als Zweirad ausgebildet ist.

[Claim 21] Fahrzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das Fahrzeug als Dreirad ausgebildet ist.

[Claim 22] Fahrzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das Fahrzeug als Vierrad ausgebildet ist.

[Claim 23] Fahrzeug nach einem der Ansprüche 14 bis 22, wobei ein Freilauf (38) derart vorgesehen ist, dass der Elektromotor (5) den siebten Zahnkranz antreiben kann, ohne dass sich die Pedalen mitdrehen.

[Claim 24] Fahrzeug nach Anspruch 23, wobei der Freilauf (38) blockierbar ist.

[Claim 25] Fahrzeug nach Anspruch 23, wobei die Richtung des Freilaufs (38) umschaltbar ist.

[Claim 26] Verfahren zur Übersetzung eines Motordrehmoments in einem Fahrzeug, das einen Elektromotorantrieb und einen Pedalantrieb aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- erstes Übersetzen des Drehmoments von einem ersten Zahnkranz (6) mittels einer ersten Getriebekette (27) auf einen vierten Zahnkranz (9);

- zweites Übersetzen des Drehmoments von einem zweiten Zahnkranz (7) mittels einer zweiten Getriebekette (28) auf einen fünften Zahnkranz (10);

- drittes Übersetzen des Drehmoments von einem dritten Zahnkranz (8) mittels einer dritten Getriebekette (29) auf einen sechsten Zahnkranz (11), wobei der sechste Zahnkranz mit einer Tretlagerwelle (4) des Fahrzeugs verbunden ist;

- Übertragen des Drehmoments von der Tretlagerwelle (4) mittels einer Kette (21) auf ein einem Hinterrad des Fahrzeugs zugeordnetes hinteres Kettenrad (20).

[Claim 27] Verfahren nach Anspruch 26, wobei an der Tretlagerwelle (4) zusätzlich zum übersetzten Motordrehmoment ein Pedaldrehmoment angreift.

[Claim 28] Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, wobei das erste Übersetzen, das zweite Übersetzen und das dritte Übersetzen mit einem Übersetzungsverhältnis, das kleiner als 1 ist, erfolgt.

[Claim 29] Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, wobei das Übersetzungsverhältnis des Kettengetriebes (1) mindestens 1:100 und höchstens 1:25 gewählt wird.

[Claim 30] Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Übersetzungsverhältnis des Kettengetriebes (1) mindestens 1:50 und höchstens 1:40 gewählt wird.