WO2018108487A1

WO2018108487A1 - Getriebe für ein fahrrad

Info

Publication number: WO2018108487A1
Application number: PCT/EP2017/080369
Authority: WO
Inventors: Johannes Kaltenbach; Valerie Engel; Uwe Griesmeier; Matthias Nitsch; Michael Wechs; Jens Moraw; Gerhard Niederbrucker
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2016-12-15
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2018-06-21
Also published as: US20190382080A1; CN110072767A; DE102016225145A1; EP3554933A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Fahrrad, mit wenigstens vier Schaltelementen, einer Antriebswelle (1), einem ersten Planetensatz (PS1), der mit der Antriebswelle (1) wirkverbunden ist, einem zweiten Planetensatz (PS2), der mit der Antriebswelle (1) wirkverbindbar ist, und einer Abtriebswelle (2). Das Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) mit einem Hohlrad des ersten Planetensatzes (PS1) drehfest verbunden ist und die Abtriebswelle (2) mit einem Steg des ersten Planetensatzes (PS1) drehfest verbunden ist.

Description

Getriebe für ein Fahrrad

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Fahrrad, mit wenigstens vier Schaltelementen, einer Antriebswelle, einem ersten Planetensatz, der mit Antriebswelle wirkverbunden ist, einem zweiten Planetensatz, der mit der Antriebswelle wirkverbindbar ist, und einer Abtriebswelle.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Tretlager mit einem solchen Getriebe. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrrad mit dem Tretlager oder dem Getriebe.

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Getrieben bekannt, die in einem Fahrrad eingesetzt werden können. So ist beispielsweise aus der

US 201 1 177 91 1 A1 ein Getriebe bekannt, dass drei hintereinander geschaltete Planetengetriebe mit einer Übersetzung ins Schnelle aufweist. Das Getriebe weist insgesamt sieben Planetenradebene, darunter zahlreiche Stufenplaneten, auf, so dass der Bauaufwand des Getriebes sehr hoch ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin ein Getriebe anzugeben, das einen geringen Bauaufwand aufweist.

Die Aufgabe wird durch ein Getriebe der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Antriebswelle mit einem Hohlrad des ersten Planetensatzes drehfest verbunden ist und die mit einem Steg des ersten Planetensatzes drehfest verbunden ist.

Das erfindungsgemäße Getriebe weist den Vorteil auf, dass ein 4-Gang Getriebe bereitgestellt werden kann, das keine Stufenplaneten benötigt. Das Getriebe weist einen einfachen und kompakten Aufbau auf und der Zusammenbau des Getriebes kann schnell erfolgen. Darüber hinaus weist das Getriebe einen guten Wirkungsgrad auf und kann kostengünstig hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Getriebe weist außerdem den Vorteil auf, dass es für eine Fahrradanwendung, insbesondere in Verbindung mit einer nachstehend näher beschriebenen Vorschalt- oder Nach- schaltgruppe, geeignet ist. Unter einer Welle ist nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden, insbesondere Verbindungselemente, die mehrere Elemente drehfest miteinander verbinden.

Der erste Planetensatz kann ein Plus-Planetensatz sein und/oder der zweite Planetensatz kann ein Minus-Planetensatz sein. Ein Minus-Planetensatz entspricht einem Planetensatz mit einem Steg, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, einem Sonnenrad und einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades als auch mit der Verzahnung des Hohlrades kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzter Richtung rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Steg rotiert.

Im Gegensatz dazu unterscheidet sich ein Plus-Planetensatz von dem Minus- Planetensatz dahingehend, dass der Plus-Planetensatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Steg gelagert sind. Die Verzahnung der inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrads. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Steg das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Richtung rotieren.

Bei einer besonderen Ausführung kann ein Sonnenrad des zweiten Planetensatzes mittels eines ersten Schaltelements der wenigstens vier Schaltelemente mit der Antriebswelle drehfest verbindbar sein. Darüber hinaus kann das Sonnenrad mittels eines zweiten Schaltelements der wenigstens vier Schaltelemente mit einem Getriebegehäuse drehfest verbindbar sein. Ein Steg des zweiten Planetensatzes kann mit einem Sonnenrad des ersten Planetensatzes drehfest verbunden sein. Ein Hohlrad des zweiten Planetensatzes kann mittels eines dritten Schaltelements der wenigstens vier Schaltelemente mit dem Getriebegehäuse drehfest verbindbar sein. Darüber hinaus kann das Hohlrad des zweiten Planetensatzes mittels eines vierten Schaltelements der wenigstens vier Schaltelemente mit der Abtriebswelle drehfest verbindbar sein.

Das Getriebegehäuse kann Bestandteil eines Tretlagergehäuses sein, also einstückig mit dem Tretlagergehäuse ausgeführt sein. Alternativ kann das Getriebegehäuse separat von dem Tretlagergehäuse ausgeführt sein und im zusammengebauten Zustand des Getriebes in einem Hohlraum des Tretlagergehäuses angeordnet sein. Das Getriebegehäuse kann derart angeordnet und ausgebildet sein, dass es sich beim Betrieb des Getriebes nicht dreht, sondern ortsfest ist.

Der erste Planetensatz und der zweite Planetensatz können derart angeordnet sein, dass sich die Antriebswelle nicht durch eine Ebene hindurch erstreckt, die den zweiten Planetensatz aufweist. Alternativ können der erste Planetensatz und der zweite Planetensatz derart angeordnet sein, dass sich die Antriebswelle durch die Ebene hindurch erstreckt, die den zweiten Planetensatz aufweist. Insbesondere kann die Ebene das Hohlrad, den Steg und das Sonnenrad des zweiten Planetensatzes aufweisen. Im Ergebnis kann die Anordnung des ersten und zweiten Planetensatzes relativ zueinander abhängig von dem im Getriebe und/oder im Tretlagergehäuse vorhandenen Bauraum erfolgen.

Das erfindungsgemäße Getriebe weist den Vorteil auf, dass die Schaltelemente für eine Aktuatorik gut zugänglich sind. Dabei können das zweite und dritte Schaltelement als Bremse ausgeführt und/oder in einem radial äußeren Bereich des Getriebes angeordnet sein, was die Zugänglichkeit vereinfacht. Das erste und vierte Schaltelement können jeweils als Kupplung oder Freilauf ausgeführt sein. Bei einer Ausführung des ersten und vierten Schaltelements jeweils als Freilauf ist in vorteilhafterweise keine Schaltbetätigung beziehungsweise Aktuatorik notwendig. Außerdem müssen das erste und vierte Schaltelement nur geringe Stützmomente aufbringen, so dass die Freiläufe klein gebaut werden können.

Die Antriebswelle kann mit der Tretlagerkurbelwelle drehfest verbindbar sein. Bei dieser Ausführung kann die Abtriebswelle mit einem Zugmittelträger, wie beispielsweise einem Kettenrad oder einem Riemenrad, drehfest verbunden sein. Dabei kann bei einem Einsatz des Getriebes in dem Fahrrad ein an dem Zugmittelträger anliegendes Drehmoment mittels eines Zugmittels, wie beispielsweise einer Kette oder eines Riemens, an ein Hinterrad übertragen werden.

Im Ergebnis wird ein Getriebe realisiert, bei dem genau vier Gänge durch genau zwei Planetensätze und/oder genau vier Schaltelemente bereitgestellt werden können. Ein erster Gang kann ein Direktgang sein, also eine Übersetzung von 1 aufweisen. Die restlichen Gänge können eine Übersetzung ins Schnelle, also eine Übersetzung von kleiner 1 aufweisen.

Bei einer besonderen Ausführung kann das Getriebe einen dritten Planetensatz aufweisen, der mit dem ersten Planetensatz und/oder zweiten Planetensatz wirkverbunden ist. Der dritte Planetensatz kann dem ersten und zweiten Planetensatz triebtechnisch vorgeschaltet oder nachgeschaltet sein. Dabei kann der dritte Planetensatz ein Minus-Planetensatz sein.

Ein Element des dritten Planetensatzes kann mittels eines fünften Schaltelements mit einem anderen Element des dritten Planetensatzes drehfest verbindbar sein. Bei einem geschlossenen fünften Schaltelement ist der dritte Planetensatz verblockt, weist also eine Übersetzung von 1 auf. Ganz besonders vorteilhaft ist, wenn das Hohlrad des dritten Planetensatzes mittels des fünften Schaltelements mit dem Sonnenrad des dritten Planetensatzes drehfest verbindbar ist. Dies ist vorteilhaft, da in diesem Fall vom fünften Schaltelement geringe Stützmomente aufzubringen sind. Natürlich ist es alternativ möglich, das fünfte Schaltelement derart anzuordnen, dass ein Steg des dritten Planetensatzes mittels des fünften Schaltelements mit einem Sonnenrad des dritten Planetensatzes oder einem Hohlrad des dritten Planetensatzes drehfest verbindbar ist.

Das Hohlrad des dritten Planetensatzes kann mittels eines sechsten Schaltelements mit dem Getriebegehäuse drehfest verbindbar sein. Das sechste Schaltelement kann als Bremse und das fünfte Schaltelement als Kupplung oder Freilauf ausgeführt sein. Bei einer besonderen Ausführung kann der dritte Planetensatz bei einem Zugmittelbetrieb des Getriebes dem ersten und zweiten Planetensatz triebtechnisch vorgeschaltet sein, also eine Vorschaltgruppe bilden. Die Antriebswelle, der erste Planetensatz, der zweite Planetensatz, die Abtriebswelle und die vier Schaltelemente bilden bei dieser Ausführung eine Hauptgruppe. Ein Steg des dritten Planetensatzes kann mittels einer weiteren Antriebswelle mit der Tretlagerkurbelwelle drehfest verbindbar sein und ein Sonnenrad des dritten Planetensatzes kann mit der Antriebswelle drehfest verbunden sein. Bei dieser Ausführung kann die Abtriebswelle mit dem Zugmittelträger drehfest verbunden sein.

Alternativ ist eine Ausführung möglich, bei der der dritte Planetensatz bei einem Zugmittelbetrieb des Getriebes dem ersten und zweiten Planetensatz triebtechnisch nachgeschaltet ist, also eine Nachschaltgruppe bildet. Die Antriebswelle, der erste Planetensatz, der zweite Planetensatz, die Abtriebswelle und die vier Schaltelemente bilden bei dieser Ausführung eine Hauptgruppe. Die Abtriebswelle kann mit dem Steg des dritten Planetensatzes drehfest verbunden sein und das Sonnenrad des dritten Planetensatzes kann mit einer weiteren Abtriebswelle drehfest verbunden sein. Die weitere Abtriebswelle kann mit dem Zugmittelträger drehfest verbunden sein. Bei dieser Ausführung kann die Antriebswelle mit der Tretlagerkurbelwelle drehfest verbindbar sein.

Die Vorschaltgruppe oder Nachschaltgruppe kann genau zwei Gänge bereitstellen und/oder genau zwei Schaltelemente, nämlich das fünfte und sechste Schaltelement, aufweisen. Dabei kann ein erster Gang ein Direktgang sein und ein zweiter Gang kann eine Übersetzung ins Schnelle aufweisen. Die Vorschaltgruppe oder Nachschaltgruppe kann genau einen Planetensatz, nämlich den dritten Planetensatz, aufweisen. Darüber hinaus weist der dritte Planetensatz keinen Stufenplaneten auf. Bei einer Kombination der Vorschaltgruppe oder Nachschaltgruppe mit der Hauptgruppe kann ein Gruppengetriebe realisiert werden.

Unabhängig davon, ob das Getriebe zusätzlich zu der Hauptgruppe die Vorschaltgruppe oder die Nachschaltgruppe aufweist, ergeben alle Varianten die gleiche Übersetzungsreihe, das heißt die Funktion des Getriebes ist insgesamt bei allen Va- rianten gleich. Unterschiede bestehen in den auftretenden Drehzahl- und Drehmomentverhältnissen an den einzelnen Planetensätzen. Da einerseits die Vorschalt- oder Nachschaltgruppe und andererseits die Hauptgruppe als ersten Gang den Direktgang aufweisen, ist die Drehmomentbelastung bei allen Varianten ähnlich. Größere Unterschiede ergeben sich bei den Drehzahlen, da die im Kraftfluss weiter hinten gelegenen Planetensätze in einigen Gängen mit bereits höherer Eingangsdrehzahl betrieben werden.

Die im Getriebe eingesetzten Kupplungen oder Bremsen können formschlüssig oder reibschlüssig ausgeführt werden. Falls die oben genannten Schaltelemente als Freiläufe ausgeführt sind, ist es vorteilhaft, dass einerseits die Hauptgruppe und/oder andererseits die Vorschaltgruppe oder Nachschaltgruppe nicht blockiert, um ein Verblocken des Getriebes bei Drehrichtungsumkehr am Antrieb oder am Abtrieb zu verhindern. Dies lässt sich dadurch realisieren, dass das fünfte Schaltelement der Vorschalt- oder Nachschaltgruppe und/oder das zweite und dritte Schaltelement der der Hauptgruppe als einseitig wirkende Bremse, wie beispielsweise eine schaltbare Freilaufbremse, ausgeführt sind.

Im Ergebnis kann durch Ankoppeln der Hauptgruppe, die vier Gänge bereitstellt, mit einer Vorschalt- oder Nachschaltgruppe, die jeweils zwei Gänge bereitstellen, ein 8- Gang Getriebe realisiert werden. Das Getriebe ist vorteilhaft, da acht Gänge mit genau drei Planetensätzen realisiert werden können, so dass das Getriebe eine geringe Baulänge aufweist. Darüber hinaus weist das Getriebe geeignete Werte für die Standübersetzungen auf, so dass die Planetensätze einen kleinen Durchmesser aufweisen können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass genau drei Schaltelemente als Bremsen ausgeführt sein können. Die restlichen Schaltelemente können als Freiläufe ausgeführt sein. Dies ist vorteilhaft, da wenigsten ein, insbesondere genau drei, Aktuatoren zum Betätigen der drei als Bremse ausgeführten Schaltelemente vorhanden sein müssen.

Bei einer besonderen Ausführung kann das Getriebe eine elektrische Maschine aufweisen, die dem ersten und/oder zweiten und/oder dritten Planetensatz triebtechnisch nachgeschaltet ist. Insbesondere kann die elektrische Maschine mit der Ab- triebswelle oder der weiteren Abtriebswelle triebtechnisch wirkverbunden sein. Die triebtechnische Nachschaltung der elektrischen Maschine bietet den Vorteil, dass die Planetensätze nicht mit dem von der elektrischen Maschine bereitgestellten Drehmoment belastet werden. Die elektrische Maschine weist zudem den Vorteil auf, dass sie den Fahrradfahrer im Fahrbetrieb unterstützen kann. Dadurch ist eine feine Gangabstufung nicht notwendig, da aufgrund der elektrischen Maschine die Muskelkraft eine geringe Bedeutung für den Antrieb hat.

Die elektrische Maschine besteht zumindest aus einem drehfesten Stator und einem drehbar gelagerten Rotor der in einem motorischen Betrieb dazu eingerichtet ist, elektrische Energie in mechanische Energie in Form von Drehzahl und Drehmoment zu wandeln, sowie in einem generatorischen Betrieb mechanische Energie in elektrische Energie in Form von Strom und Spannung zu wandeln.

Die elektrische Maschine kann, insbesondere in radialer Richtung, versetzt zu einer Mittelachse des Getriebes und/oder der Tretlagerkurbelwelle angeordnet sein. Insbesondere kann eine Mittelachse der elektrischen Maschine parallel zu einer Mittelachse des Getriebes verlaufen. Dies bietet den Vorteil, dass die elektrische Maschine in einem Bereich des Getriebes und/oder des Tretlagergehäuses angeordnet sein kann, bei dem ausreichend Platz zur Aufnahme der elektrischen Maschine zur Verfügung steht. Darüber hinaus kann ein Innendurchmesser der elektrischen Maschine frei gewählt werden, da die nicht zum Getriebe gehörende Tretlagerkurbelwelle nicht durch die elektrische Maschine hindurch verläuft.

Die Anbindung der elektrischen Maschine an die Abtriebswelle oder weitere Abtriebswelle kann mittels eines Kettentriebs und/oder Riementriebs und/oder eines Stirnradgetriebes und/oder eines Übersetzungsgetriebes erfolgen. Zudem kann in dem Kraftfluss zwischen der elektrischen Maschine und der Abtriebswelle oder der weiteren Abtriebswelle ein Freilauf angeordnet sein. Der Freilauf bietet den Vorteil, dass beim Betrieb ohne elektrische Maschine keine Verluste durch den mitdrehenden Rotor der elektrischen Maschine verursacht werden. Ganz besonders vorteilhaft ist ein Tretlager mit dem erfindungsgemäßen Getriebe, wobei die Antriebswelle oder die weitere Antriebswelle mit der Tretlagerkurbelwelle drehfest verbunden ist. Dabei kann das Tretlager ein Tretlagergehäuse aufweisen, wobei das Getriebe in einem Hohlraum des Tretlagergehäuses angeordnet ist. Das Getriebe kann modular ausgeführt sein. Daher kann das Getriebe als Ganzes in den Hohlraum eingeführt oder aus diesem entnommen werden. Von ganz besonderem Vorteil ist ein Fahrrad mit dem Getriebe oder dem Tretlager.

In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben, wobei gleiche oder gleichwirkende Elemente zumeist mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigt:

Fig. 1 : eine schematische Darstellung des Getriebes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 3: eine Schaltmatrix der in Fig. 1 und 2 dargestellten Getriebe,

Fig. 4: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 5: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Getriebes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,

Fig. 6: eine Tabelle mit Werten für die Standübersetzung der Planetensätze,

Fig. 7: eine Schaltmatrix der in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten erfindungsgemäßen Getriebe. Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Getriebe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, das bezüglich einer Tretlagerkurbelwelle 5 rotationssymmetrisch ist. In Fig. 1 ist nur die obere Hälfte des Getriebes dargestellt.

Das Getriebe weist vier Schaltelemente auf, nämlich ein erstes Schaltelement S1 , ein zweites Schaltelement S2, ein drittes Schaltelement S3 und ein viertes Schaltelement S4. Das erste und vierte Schaltelement S1 , S4 sind als Kupplungen ausgeführt. Das zweite und dritte Schaltelemente S2, S3 sind als Bremsen ausgeführt.

Außerdem weist das Getriebe eine Antriebswelle 1 , einen ersten Planetensatz PS1 , der mit der Antriebswelle 1 wirkverbunden ist, einen zweiten Planetensatz PS2 und eine Abtriebswelle 2 auf. Die Antriebswelle 1 ist mit einem Hohlrad des ersten Planetensatzes PS1 drehfest verbunden und ein Steg des ersten Planetensatzes PS1 ist mit der Abtriebswelle 2 drehfest verbunden. Die Abtriebswelle 2 ist koaxial zu der Tretlagerkurbelwelle 5 angeordnet und mit einem nicht dargestellten Zugmittelträger drehfest verbunden. Der erste Planetensatz PS1 ist als Plus-Planetensatz und der zweite Planetensatz PS2 ist als Minus-Planetensatz ausgeführt.

Die Antriebswelle 1 ist mittels des ersten Schaltelements S1 mit einem Sonnenrad des zweiten Planetensatzes PS2 drehfest verbindbar. Das Sonnenrad des zweiten Planetensatzes PS2 ist zusätzlich mittels eines zweiten Schaltelements S2 mit einem Getriebegehäuse 3 drehfest verbindbar. Ein Steg des zweiten Planetensatzes PS2 ist mit einem Sonnenrad des ersten Planetensatzes PS1 drehfest verbunden. Ein Hohlrad des zweiten Planetensatzes PS2 ist mittels eines dritten Schaltelements S3 mit dem Getriebegehäuse 3 drehfest verbindbar und mittels des vierten Schaltelements S4 mit der Abtriebswelle 2 drehfest verbindbar.

Der erste und zweite Planetensatz PS1 , PS2 sind koaxial zueinander angeordnet. Zudem sind der erste und zweite Planetensatz PS1 , PS2 koaxial zu der Tretlagerkurbelwelle 5 angeordnet. Darüber hinaus sind der erste und zweite Planetensatz PS1 , PS2 derart angeordnet, dass sich die Antriebswelle 1 zum Verbinden mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes PS1 durch eine Ebene E hindurch erstreckt. Dabei weist die Ebene E das Hohlrad, den Steg und das Sonnenrad des zweiten Planetensatzes PS2 auf. Zudem steht die Ebene E senkrecht auf der Tretlagerkurbelwelle 5.

Das Getriebe ist in einem Hohlraum eines Tretlagergehäuses 9 angeordnet. Das in Fig. 1 gezeigte Getriebe bildet eine Hauptgruppe HG, die, wie aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich ist, mit weiteren Bereichsgruppen wirkverbunden wird.

Fig. 2 zeigt ein Getriebe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das in Fig. 2 dargestellte Getriebe unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Getriebe in der Anordnung des ersten und zweiten Planetensatzes PS1 , PS2 relativ zueinander. Insbesondere ist der zweite Planetensatz PS2 derart angeordnet, dass sich die Antriebswelle 1 zum Verbinden mit dem Hohlrad des ersten Planetensatzes PS1 nicht durch die Ebene E hindurch erstreckt.

Fig. 3 zeigt die Schaltmatrix für die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Getriebe. Dabei ist durch das Zeichen„x" gekennzeichnet, dass das jeweilige Schaltelement geschlossen ist. Darüber hinaus ist in der Schaltmatrix für jeden Gang die Übersetzung„i" zwischen der Antriebswelle 1 und der Abtriebswelle 2 und somit dem Zugmittelträger genannt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist das Getriebe genau vier Gänge auf, wobei ein erster Gang ein Direktgang ist. Die restlichen Gänge weisen eine Übersetzung ins Schnelle auf. Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Getrieben kann der erste Planetensatz PS1 eine Standübersetzung von 2,0 und der zweite Planetensatz PS2 kann eine Standübersetzung von -1 ,6 aufweisen. Die Standübersetzung entspricht bei einem Minus-Planetensatz dem negativen Zähnezahlverhältnis von Hohlrad und Sonne. Bei einem Plus-Planetensatz entspricht die Standübersetzung dem positiven Zähnezahlverhältnis von Hohlrad und Sonne.

Fig. 4 zeigt das Getriebe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das Getriebe unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Getriebe dadurch, dass das Getriebe einen dritten Planetensatz PS3 aufweist, der eine Vorschaltgruppe VG bildet, die der Hauptgruppe HG triebtechnisch vorgeschaltet ist. Insbesondere ist der dritte Planetensatz PS3 dem ersten Planetensatz PS1 und dem zweiten Planetensatz PS2 triebtechnisch vorgeschaltet, bei Betrachtung eines Kraftflusses von der Tretlagerkurbelwelle 5 zur Abtriebswelle 2 bei einem Zugbetrieb.

Ein Hohlrad des dritten Planetensatzes PS3 ist mittels eines fünften Schaltelements S5 mit einem Sonnenrad des dritten Planetensatzes PS3 drehfest verbindbar. Darüber hinaus ist das Hohlrad des dritten Planetensatzes PS3 mittels eines sechsten Schaltelements S6 mit dem Getriebegehäuse 3 drehfest verbindbar. Ein Steg des dritten Planetensatzes PS3 ist mittels einer weiteren Antriebswelle 6 mit der Tretlagerkurbelwelle 5 drehfest verbunden. Das Sonnenrad des dritten Planetensatzes PS3 ist mit der Antriebswelle 1 drehfest verbunden.

Das fünfte Schaltelement S5 ist als Freilauf und das sechste Schaltelement S6 ist als Bremse ausgeführt. Ein weiterer Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten Getriebe besteht darin, dass das erste Schaltelement S1 und vierte Schaltelement S4 jeweils als Freilauf ausgeführt sind.

Das in Fig. 5 dargestellte Getriebe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 4 dargestellten Getriebe darin, dass der dritte Planetensatz PS3 nicht eine Vorschaltgruppe VG, sondern eine Nachschaltgruppe NG bildet. Dies bedeutet, dass der dritte Planetensatz PS3 der Hauptgruppe HG triebtechnisch nachgeschaltet ist, bei Betrachtung des Kraftflusses von der Tretlagerkurbelwelle 2 zu einer weiteren Abtriebswelle 7 bei einem Zugbetrieb.

Die Abtriebswelle 2 ist mit dem Steg des dritten Planetensatzes PS3 drehfest verbunden. Das Sonnenrad des dritten Planetensatzes PS3 ist mit der weiteren Abtriebswelle 7, die mit dem in der Figur nicht dargestellten Zugmittelträger drehfest verbunden ist, drehfest verbunden. Die Antriebswelle 1 ist mit der Tretlagerkurbelwelle 5 drehfest verbunden.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass das Getriebe eine elektrische Maschine 8 aufweist, die mit der Abtriebswelle 7 wirkverbunden ist, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Die Anbindung der elektrischen Maschine 8 mit der Ab- triebswelle 7 kann über ein Überlagerungsgetriebe, ein Stirnradgetriebe, einen Kettenantrieb und/oder einen Riementrieb erfolgen, wobei die Anbindung in Fig. 4 nicht dargestellt ist. Dabei erfolgt die Anbindung der elektrischen Maschine 8 in einem der Nachschaltgruppe NG triebtechnisch nachgeschalteten Bereich.

Die elektrische Maschine 8 ist nicht rotationssymmetrisch zu der Tretlagerkurbelwelle 5 ausgeführt. Insbesondere ist die elektrischen Maschine 8 in radialer Richtung versetzt zu der Tretlagerkurbelwelle 5 angeordnet.

Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass das Getriebe einen Drehmomentsensor 4 aufweist, mittels dem das von der Tretlagerkurbelwelle 5 auf die Antriebswelle 1 übertragene Drehmoment gemessen werden kann. Der Drehmomentsensor 9 kann scheibenförmig ausgeführt sein. Natürlich ist auch eine andere Ausführung und/oder Anordnung des Drehmomentsensors 9 möglich.

Fig. 6 zeigt eine Tabelle mit Werten für die Standübersetzung der in den Figuren 4 und 5 dargestellten drei Planetensätze. Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, weist der erste Planetensatz PS1 eine Standübersetzung von 2,0, der zweite Planetensatz PS2 eine Stand Übersetzung von -1 ,6 und der dritte Planetensatz PS3 eine Standübersetzung von -1 ,5 auf.

Fig. 7 zeigt eine Schaltmatrix für die in den Figuren 4 und 5 dargestellten Getriebe. Dabei sind mit dem Zeichen„x" die Schaltelemente gekennzeichnet, die in dem jeweiligen Gang geschlossen sind. Sofern das Schaltelement als Freilauf ausgeführt ist, bedeutet das Zeichen„x", dass der Freilauf sperrt. Dies erfolgt selbsttätig ohne äußere Betätigung. Die als Bremse ausgeführten Schaltelemente werden durch wenigstens einen Aktuator geschlossen.

Aus der Schaltmatrix ist außerdem zu entnehmen, dass die in den Figuren 4 und 5 dargestellten Getriebe jeweils acht Gänge aufweisen. Darüber hinaus ist in der Schaltmatrix für jeden Gang die Übersetzung„i" zwischen der Tretlagerkurbelwelle 5 und dem Zugmittelträger genannt. Bezugszeichen Antriebswelle

Abtriebswelle

Getriebegehäuse

Drehmomentsensor

Tretlagerkurbelwelle

weitere Antriebswelle

weitere Abtriebswelle

elektrische Maschine

Tretlagergehäuse

Ebene

erstes Schaltelement

zweites Schaltelement

drittes Schaltelement

viertes Schaltelement

fünftes Schaltelement

sechstes Schaltelement

Hauptgetriebe

Nachschaltgetriebe

Vorschaltgetriebe

erster Planetensatz

zweiter Planetensatz

dritter Planetensatz

Claims

Patentansprüche

1 . Getriebe für ein Fahrrad, mit wenigstens vier Schaltelementen, einer Antriebswelle (1 ), einem ersten Planetensatz (PS1 ), der mit der Antriebswelle (1 ) wirkverbunden ist, einem zweiten Planetensatz (PS2), der mit der Antriebswelle (1 ) wirkverbindbar ist, und einer Abtriebswelle (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1 ) mit einem Hohlrad des ersten Planetensatzes (PS1 ) drehfest verbunden ist und die Abtriebswelle (2) mit einem Steg des ersten Planetensatzes (PS1 ) drehfest verbunden ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

a. der erste Planetensatz (PS1 ) ein Plus-Planetensatz ist und/oder dass b. der zweite Planetensatz (PS2) ein Minus-Planetensatz ist.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

a. ein Sonnenrad des zweiten Planetensatzes (PS2) mittels eines ersten Schaltelements (S1 ) mit der Antriebswelle (1 ) drehfest verbindbar ist und/oder mittels eines zweiten Schaltelements (S2) mit einem Getriebegehäuse (3) drehfest verbindbar ist und/oder dass

b. ein Steg des zweiten Planetensatzes (PS2) mit einem Sonnenrad des ersten Planetensatzes (PS1 ) drehfest verbunden ist und/oder dass c. ein Hohlrad des zweiten Planetensatzes (PS2) mittels eines dritten Schaltelements (S3) mit dem Getriebegehäuse (3) drehfest verbindbar ist und/oder mittels eines vierten Schaltelements (S4) mit der Abtriebswelle (2) drehfest verbindbar ist.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass

a. der erste Planetensatz (PS1 ) und der zweite Planetensatz (PS2) derart angeordnet sind, dass sich die Antriebswelle (1 ) nicht durch eine Ebene (E) hindurch erstreckt, die den zweiten Planetensatz (PS2) aufweist, oder dass

b. der erste Planetensatz (PS1 ) und der zweite Planetensatz (PS2) derart angeordnet sind, dass sich die Antriebswelle (1 ) durch eine Ebene (E) hindurch erstreckt, die den zweiten Planetensatz (PS2) aufweist.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1 ) mit einer Tretlagerkurbelwelle (5) drehfest verbindbar ist.

6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen dritten Planetensatz (PS3), der mit dem ersten Planetensatz (PS1 ) und/oder mit dem zweiten Planetensatz (PS2) wirkverbunden ist.

7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass

a. ein Element des dritten Planetensatzes (PS3) mit einem anderen Element des dritten Planetensatzes (PS3) mittels eines fünften Schaltelements (S5) drehfest verbindbar ist und/oder dass

b. ein Hohlrad des dritten Planetensatzes (PS3) mittels eines sechsten Schaltelements (S6) mit einem Getriebegehäuse (3) drehfest verbindbar ist.

8. Getriebe nach Anspruch 6 oder 7, soweit der Anspruch auf einen der Ansprüche 1 bis 4 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg des dritten Planetensatzes (PS3) mittels einer weiteren Antriebswelle (6) mit der Tretlagerkurbelwelle (5) drehfest verbindbar ist und/oder ein Sonnenrad des dritten Planetensatzes (PS3) mit der Antriebswelle (1 ) drehfest verbunden ist.

9. Getriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (2) mit einem Steg des dritten Planetensatzes (PS3) drehfest verbunden ist und/oder ein Sonnenrad des dritten Planetensatzes (PS3) mit einer weiteren Abtriebswelle (7) drehfest verbunden ist.

10. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine elektrische Maschine (8), die

a. dem ersten Planetensatz (PS1 ) und/oder dem zweiten Planetensatz (PS2) und/oder dem dritten Planetensatz (PS3) triebtechnisch nachgeschaltet ist und/oder die b. mit der Abtriebswelle (2) oder der weiteren Abtriebswelle (7) wirkverbunden oder wirkverbindbar ist.

1 1 . Tretlager mit einem Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Antriebswelle (1 ) oder die weitere Antriebswelle (6) mit der Tretlagerkurbelwelle (5) drehfest verbunden ist.

12. Tretlager nach Anspruch 1 1 , mit einem Tretlagergehäuse (9), wobei das Getriebe in einem Hohlraum des Tretlagergehäuses (9) angeordnet ist.

13. Fahrrad mit einem Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder einem Tretlager nach Anspruch 1 1 oder 12.