WO2019228723A1 - Planet-type bottom-bracket transmission for a bicycle or pedelec - Google Patents

Planet-type bottom-bracket transmission for a bicycle or pedelec Download PDF

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WO2019228723A1
WO2019228723A1 PCT/EP2019/060846 EP2019060846W WO2019228723A1 WO 2019228723 A1 WO2019228723 A1 WO 2019228723A1 EP 2019060846 W EP2019060846 W EP 2019060846W WO 2019228723 A1 WO2019228723 A1 WO 2019228723A1
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planetary gear
gear set
planetary
planet carrier
brakes
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PCT/EP2019/060846
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Peter Ziemer
Christoph Margraf
Thomas Riedisser
Kim Führer
Hagen Doepfert
Ulrich Doerr
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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    • F16H2200/2079—Transmissions using gears with orbital motion using freewheel type mechanisms, e.g. freewheel clutches
    • F16H2200/2087—Transmissions using gears with orbital motion using freewheel type mechanisms, e.g. freewheel clutches three freewheel mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a bottom bracket gear in planetary design for a bicycle or pedelec. Moreover, the invention relates to a bicycle or a pedelec with the bottom bracket.
  • Pedelecs differ from bicycles in that an electric machine is provided to assist the driver.
  • Pedelecs have a hub motor built into the front or rear wheel in some applications. Hub motors in the front wheel have an unfavorable effect on the driving behavior due to the high weight.
  • hub motors arranged in the rear wheel have hitherto been used with maintenance-unfriendly derailleurs and also have an unfavorable effect on the driving behavior due to the high weight.
  • pedelecs have already been developed in which a gear in countershaft design and an electric motor is arranged in a bottom bracket.
  • a disadvantage of the known bottom bracket gears in countershaft design is that they have a low power density and beyond due to the fact that only rolling power occurs, have a poor efficiency.
  • the present invention has for its object to provide a bottom bracket gear or a bicycle or a pedelec with the bottom bracket gear, which have a high power density and high efficiency at a high number of gears.
  • a transmission input shaft as a drive
  • a pedal crankshaft or the like As a pedal crankshaft or the like, and a transmission output shaft proposed as an output.
  • the bottom bracket transmission includes three planetary gear sets, three one-way clutches and three brakes to realize eight gears, each planetary gear each having a brake and each one-way clutch are assigned.
  • a sun gear of the first planetary gear set via the first brake and a sun gear of the second planetary gear set via the second brake and a ring gear of the third planetary gear set via the third brake wherein a planet carrier of the first A planetary gear set and a planet carrier of the second planetary gear set and a planet carrier of the third planetary gear set zen each form the input at the planetary rads decisiv- and wherein a ring gear of the first planetary gear set and a ring gear of the second planetary gear set and a sun gear of the third planetary gear each form the output at the planetary gear sets ,
  • a wheelset assembly for the bottom bracket gear is realized, realized due to the interconnection of the wheelsets a particularly high power density with the highest possible efficiency, so that so a high system integration is realized, regardless of the axial order in which the wheelsets are arranged.
  • the proposed bottom bracket gear thus comprises three axially successively connected or coupled planetary gear sets, which are geared depending geared or translated into fast, so that at least eight gears three freewheels and three externally accessible brakes are switched, with a particularly high efficiency in the bottom bracket is realized.
  • the output of one can be connected to the input of the other planetary gear set via an intermediate shaft or the like in the proposed bottom bracket.
  • waves or wave-like elements are used to connect the various wheelset elements of the provided planetary gear sets.
  • shaft is not to be understood exclusively as a cylindrical rotatably mounted machine element for transmitting torques, but rather are also to be understood as meaning general connecting elements which connect the individual wheelset elements to one another.
  • the bottom bracket transmission In order to enable not only the manual drive by the driver but also an electric assisting power, it can be provided in the bottom bracket transmission according to the invention that at least one electric machine or the like is provided.
  • the electric machine can be connected, for example, to the transmission input shaft, the transmission output shaft and / or to the intermediate shaft directly or else via one or more gear stages, chains, toothed belts or the like.
  • a switching element such as an overrunning clutch or the like may optionally be used.
  • the bottom bracket gear can be realized with a freewheel between the bottom bracket crankshaft and the transmission input. This results in the advantage that a connected electric machine can continue to rotate without the pedals of the bottom bracket crankshaft rotating.
  • the brakes provided can, as already described, also be designed as switchable freewheels or freewheel brakes, which has the advantage that a faster and easier skipping of individual gears during shifting is made possible.
  • the planetary gear sets are equipped in particular with amounts lower or higher stationary gear ratio, for example, with stages planets.
  • amounts lower or higher stationary gear ratio for example, with stages planets.
  • Another aspect of the present invention is also to provide a bicycle or pedelec or the like with the prescribed bottom bracket transmission, with the advantages already described and other advantages.
  • Figure 1 is a schematic view of a first embodiment of an inventive Tretlagergetriebes with three axially successively connected planetary gear sets;
  • Figure 2 is a schematic view of a second embodiment of the invention Tretlagergetriebes with axially changed order of the planetary gear sets; and 3 shows a circuit diagram for the first and second embodiment of the bottom bracket.
  • FIGS. 1 and 2 show different embodiments of a bottom bracket transmission according to the invention with the respective stand ratios iO of the individual wheelsets, wherein the possible gears G1 to G8 with the associated gear ratio i and the stepping or spreading f are indicated in the associated shift pattern according to FIG ,
  • the individual states of the brakes B1, B2, B3 and the one-way clutches F1, F2, F3 are indicated, wherein in the brakes B1, B2, B3, a point indicates the closed state and a cross the opened or disconnected state while in the one-way clutches F1, F2, F3, a dot indicates the lock direction state and a dash indicates the over-drive state.
  • the overrunning mode or overrunning drive state of a freewheel means that the freewheel does not lock.
  • the freewheel can be in an overrunning drive, if z. B. turns one of the connected to the freewheel elements so fast that the freewheel can not lock.
  • the lock-up state when freewheeling means that the freewheel locks.
  • the bottom bracket gear in planetary design for a bicycle, a pedelec or the like can be used.
  • the bottom bracket gear includes a transmission input shaft 1 as a drive, which is designed in the figures 1 and 2 as a pedal crankshaft, and a transmission output shaft 2 as an output, which z. B. can be designed as a chain or toothed belt.
  • the bottom bracket transmission comprises three planetary gear sets RS1, RS2, RS3, wherein a first planetary gearset RS1 and a second planetary gearset RS2 and a third planetary gearset RS3 are exemplified as a so-called minus planetary gear set.
  • At least three one-way clutches F1, F2, F3 and three brakes or freewheel brakes B1, B2, B3 quasi as switching elements for realizing at least 8 gears G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 are provided. Due to the preferred coaxial arrangement of the planetary gear sets RS1, RS2, RS3 of the bottom bracket gear relative to the pedal crankshaft results in space advantages.
  • each planetary gear set RS1, RS2, RS3 are each assigned a brake B1, B2, B3 and one overrunning clutch F1, F2, F3, wherein a sun gear 4 of the first planetary gearset RS1 via the first brake B1 on the housing 3 and the housing side can be fixed and a sun gear 7 of the second planetary gearset RS2 via the second brake B2 can be fixed and a ring gear 12 of the third planetary gear set RS3 can be fixed via the third brake B3.
  • a planet carrier 5 of the first planetary gearset RS1 and a planetary gear carrier 8 of the second planetary gear set RS2 and a planet carrier 11 of the third planetary gearset RS3 each form the input to the planetary gear sets RS1, RS2, RS3, wherein a ring gear 6 of the first planetary gear set RS1 and a ring gear 9 of the second planetary gearset RS2 and a sun gear 10 of the third planetary gearset RS3 each form the output in the planetary gear sets RS1, RS2, RS3.
  • the sun gear 4 with the ring gear 6 or the sun gear 4 with the planet carrier 5 or the ring gear 6 with the planet carrier 5 of the first planetary gearset RS1 are connectable.
  • the sun gear 7 with the ring gear 9 or the sun gear 7 with the planet carrier 8 or the ring gear 9 with the planet 8 of the second planetary RS2 connectable.
  • the sun gear 10 with the ring gear 12 or the sun gear 10 with the planet 1 1 or the ring gear 12 with the planet 1 1 of the third planetary gearset RS3 connectable.
  • a first embodiment of the bottom bracket transmission is shown in Figure 1, in the axial order of the third planetary gear set RS3 and the second planetary gear set RS2 and the first planetary gear set RS1 are provided. Furthermore, the state translation i 0 3 of the third planetary gearset RS3 with -1, 62, the stationary ratio i 0 2 of the second planetary gear set RS2 -1, 62, and the stationary ratio i 0i of the first planetary gearset RS1 with -3.66 in Figure 1 specified.
  • the transmission input shaft 1 is connected to the planet carrier 1 1 as the input of the third planetary gearset RS3.
  • the sun gear 10 as output of the third planetary gear set RS3 is connected via an intermediate shaft ZW to the planet carrier 5 as the input of the first planetary gear set RS1, wherein the ring gear 6 is connected as an output of the first planetary gear set RS1 with the planet carrier 8 as the input of the second planetary gearset RS2.
  • the ring gear 9 as the output of the second planetary gear set RS2 is connected to the transmission output shaft 2, wherein the sun gear 4 of the first planetary gearset RS1 via the first one-way clutch F1 with the ring gear 6 of the first planetary gearset RS1 is connectable, wherein the ring gear 9 of the second planetary gear set RS2 via the second one-way clutch F2 is connectable to the planet carrier 8 of the second planetary gear set RS2, and wherein the planet carrier 1 1 of the third th planetary gearset RS3 via the third one-way clutch F3 with the ring gear 12 of the third planetary gearset RS3 is connectable.
  • a second embodiment of the bottom bracket transmission is shown in Figure 2, in the axial order of the second planetary gear set RS2 and the first planetary gear set RS1 and the third planetary gear set RS3 are provided. Furthermore, the state translation i 0 2 of the second planetary gearset RS2 with -1, 62, the state translation i 0i of the first planetary gearset RS1 with -3.66 and the stationary ratio i 03 of the third planetary gearset RS3 with -1, 62 in FIG 2 indicated.
  • the transmission input shaft 1 is connected to the planet carrier 5 as the input of the first planetary gear set RS1, that the ring gear 6 is connected as output of the first planetary gear set RS1 with the planet carrier 8 as the input of the second planetary gear set RS2 that the ring gear connected as the output of the second planetary gear set RS2 via the intermediate shaft ZW with the planet carrier 1 1 as the input of the third planetary gear set RS3 that the sun gear 10 is connected as the output of the third planetary gear set RS3 to the transmission output shaft 2, that the sun gear 4 of the first planetary gear set RS1 can be connected via the first one-way clutch F1 with the ring gear 6 of the first planetary gearset RS1, that the sun gear 7 of the second planetary gearset RS2 via the second overrunning clutch F2 with the ring gear 9 of the second planetary gear set RS2 is connectable and that the sun gear 10 of the third planetary gearset RS3 on the third free clutch F3 with the planet carrier 1 1 of
  • the electric machine EM which can be operated as a motor or generator, is connected to the intermediate shaft ZW in order to be able to apply a support power for the driver.
  • a hybridized bottom bracket transmission is realized by way of example by the second embodiment, wherein the electric machine EM, for example, may be arranged axially parallel to the transmission input shaft 1, preferably in or on the down tube of the bicycle or pedelec.
  • the electric machine GM In a connection of the electric machine EM to the transmission input shaft 1, the electric machine GM can be operated with the respective gear ratio, whereby the electric machine EM can always be operated in the efficiency optimized range.
  • the electric machine EM In a connection of the electric machine EM to the transmission output shaft 2, the electric machine EM is operated in each case with the chain transmission, whereby a load circuit could be realized if during a circuit, the load exclusively from the electric machine EM would be applied and the transmission is in a no-load condition.
  • FIG. 3 shows a circuit diagram for the first embodiment variant according to FIG. 1 and for the second embodiment variant according to FIG. From the circuit diagram it follows that for switching a first gear G1, the first, second and third brakes B1, B2, B3 are opened or switched off, wherein the first, second and third overrunning clutch F1, F2, F3 are in the reverse direction state. For switching a second speed G2, the first brake B1 is closed and the second and third brakes B2, B3 are opened and turned off, wherein the first one-way clutch F1 is in the overdrive drive state and the second and third one-way clutches F2, F3 are in the lock-up state.
  • the second brake B2 For switching a third speed G3, the second brake B2 is closed, and the first and third brakes B1, B3 are opened and turned off, the second one-way clutch F2 being in the over-drive state, and the first and third one-way clutches F1, F3 being in the lock-up state.
  • the first and second brakes B1, B2 are closed, and the third brake B3 is opened, the first and second one-way clutches F1, F2 are in the overdrive state and the third one-way clutch F3 is in the lock-up state.
  • the third brake B3 is closed, and the first and second brakes B1, B2 are opened and turned off, with the first and second one-way clutches F1, F2 in the lock-up state and the third one-way clutch F3 in the over-drive state.
  • the first and third brakes B1, B3 are closed and the second brake B2 is opened and turned off, with the first and third one-way clutches F1, F3 in the overdrive state and the second one-way clutch F2 in the reverse direction state.
  • the first brake B1 is opened and the second and third brakes B2, B3 are closed, with the first one-way clutch F1 in the lock-up state and the second and third one-way clutches F2, F3 in the over-drive state.
  • the first, second and third brakes B1, B2, B3 are closed, wherein the first, second and third one-way clutches F1, F2, F3 are in the overdrive drive state.

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Abstract

The invention relates to a planet-type bottom-bracket transmission for a bicycle or a pedelec, comprising a transmission input shaft (1) as the drive, a transmission output shaft (2) as the output, three planetary gear sets (RS1, RS2, RS3), three freewheel clutches (F1, F2, F3), and three brakes (B1, B2, B3) in order to implement eight gears (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8). Each planetary gear set (RS1, RS2, RS3) is paired with a brake (B1, B2, B3) and a freewheel clutch (F1, F2, F3). A sun gear (4) of the first planetary gear set (RS1) can be fixed via the first brake (B1), a sun gear (7) of the second planetary gear set (RS2) can be fixed via the second brake (B2), and a ring gear (12) of the third planetary gear set (RS3) can be fixed via the third brake (B3). A planet carrier (5) of the first planetary gear set (RS1), a planet carrier (8) of the second planetary gear set (RS2), and a planet carrier (11) of the third planetary gear set (RS3) each forms the input of the respective planetary gear set (RS1, RS2, RS3), and a ring gear (6) of the first planetary gear set (RS1), a ring gear (9) of the second planetary gear set (RS2), and a sun gear (10) of the third planetary gear set (RS3) each forms the output of the respective planetary gear set (RS1, RS2, RS3). The invention additionally relates to a bicycle or a pedelec comprising the bottom-bracket transmission.

Description

Tretlaaeraetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder Pedelec  Tretlaaeraetriebe in planetary construction for a bicycle or pedelec
Die Erfindung betrifft ein Tretlagergetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder Pedelec. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrrad oder ein Pedelec mit dem Tretlagerge- triebe. The invention relates to a bottom bracket gear in planetary design for a bicycle or pedelec. Moreover, the invention relates to a bicycle or a pedelec with the bottom bracket.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Fahrrädern und Pedelecs bekannt, die üblicherweise mit Ketten- oder Nabenschaltungen ausgestattet sind. Pedelecs unterscheiden sich von Fahrrädern dadurch, dass eine elektrische Maschine vorgesehen ist, die den Fahrer unterstützt. Bei Pedelecs ist in einigen Anwendungen ein Nabenmotor im Vorder- oder Hinterrad eingebaut. Nabenmotoren im Vorderrad wirken sich durch das hohe Gewicht ungünstig auf das Fahrverhalten aus. Dagegen sind im Hinterrad angeordnete Nabenmotoren bislang mit wartungsunfreundlichen Kettenschaltungen im Einsatz und wirken sich ebenso durch das hohe Gewicht ungünstig auf das Fahrverhalten aus. Aus diesem Grund sind bereits Pedelecs entwickelt worden, bei denen ein Getriebe in Vorgelegebauweise und ein Elektromotor in einem Tretlager angeordnet ist. Nachteilig an den bekannten Tretlagergetrieben in Vorgelegebauweise ist, dass diese über eine niedrige Leistungsdichte und darüber hinaus bedingt dadurch, dass nur Wälzleistung auftritt, einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen. From the prior art, a variety of bicycles and pedelecs are known, which are usually equipped with chain or hub circuits. Pedelecs differ from bicycles in that an electric machine is provided to assist the driver. Pedelecs have a hub motor built into the front or rear wheel in some applications. Hub motors in the front wheel have an unfavorable effect on the driving behavior due to the high weight. By contrast, hub motors arranged in the rear wheel have hitherto been used with maintenance-unfriendly derailleurs and also have an unfavorable effect on the driving behavior due to the high weight. For this reason, pedelecs have already been developed in which a gear in countershaft design and an electric motor is arranged in a bottom bracket. A disadvantage of the known bottom bracket gears in countershaft design is that they have a low power density and beyond due to the fact that only rolling power occurs, have a poor efficiency.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Tretlagergetriebe bzw. ein Fahrrad oder ein Pedelec mit dem Tretlagergetriebe anzugeben, welche bei einer hohen Ganganzahl eine hohe Leistungsdichte und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen. The present invention has for its object to provide a bottom bracket gear or a bicycle or a pedelec with the bottom bracket gear, which have a high power density and high efficiency at a high number of gears.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 10 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben. This object is achieved by the features of claim 1 and 10, wherein advantageous and claimed developments of the dependent claims and the description and the drawings.
Demzufolge wird ein Tretlagergetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec mit einer Getriebeeingangswelle als Antrieb, z. B. einer Tretkurbelwelle oder dergleichen, und einer Getriebeausgangswelle als Abtrieb vorgeschlagen. Das Tretlagergetriebe umfasst drei Planetenradsätze, drei Freilaufkupplungen und drei Bremsen zum Realisieren von acht Gängen, wobei jedem Planetenradsatz jeweils eine Bremse und jeweils eine Freilaufkupplung zugeordnet sind. Darüber hinaus ist bei dem Tretlagergetriebe ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes über die erste Bremse festsetzbar und ein Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes über die zweite Bremse festsetzbar sowie ein Hohlrad des dritten Planetenradsatzes über die dritte Bremse festsetzbar, wobei ein Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes und ein Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes sowie ein Planetenradträger des dritten Planeten radsatzes jeweils den Eingang bei den Planeten radsät- zen bilden und wobei ein Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und ein Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes sowie ein Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes jeweils den Ausgang bei den Planetenradsätzen bilden. Accordingly, a bottom bracket gear planetary construction for a bicycle or a pedelec with a transmission input shaft as a drive, for. As a pedal crankshaft or the like, and a transmission output shaft proposed as an output. The bottom bracket transmission includes three planetary gear sets, three one-way clutches and three brakes to realize eight gears, each planetary gear each having a brake and each one-way clutch are assigned. In addition, in the bottom bracket gear, a sun gear of the first planetary gear set via the first brake and a sun gear of the second planetary gear set via the second brake and a ring gear of the third planetary gear set via the third brake, wherein a planet carrier of the first A planetary gear set and a planet carrier of the second planetary gear set and a planet carrier of the third planetary gear set zen each form the input at the planetary radsät- and wherein a ring gear of the first planetary gear set and a ring gear of the second planetary gear set and a sun gear of the third planetary gear each form the output at the planetary gear sets ,
Auf diese Weise wird eine Radsatzanordnung für das Tretlagergetriebe realisiert, die auf- grund der Verschaltung der Radsätze eine besonders hohe Leistungsdichte bei möglichst hohem Wirkungsgrad realisiert, sodass damit eine hohe Systemintegration realisiert wird, unabhängig davon, in welcher axialen Reihenfolge die Radsätze angeordnet sind. In this way, a wheelset assembly for the bottom bracket gear is realized, realized due to the interconnection of the wheelsets a particularly high power density with the highest possible efficiency, so that so a high system integration is realized, regardless of the axial order in which the wheelsets are arranged.
Ferner kann bei den Planeten radsätzen zum Verblocken das Sonnenrad mit dem Hohlrad oder das Sonnenrad mit dem Planetenradträger oder das Hohlrad mit dem Planetenradträ- ger über die jeweils zugeordnete Freilaufkupplung verbunden werden. Further, in the planetary gear sets for blocking the sun gear with the ring gear or the sun gear with the planet carrier or the ring gear with the Planetenradträ- ger are connected via the respective associated one-way clutch.
Das vorgeschlagene Tretlagergetriebe umfasst somit drei axial hintereinander geschaltete bzw. gekoppelte Planetenradsätze, welche gangabhängig verblockt sind bzw. ins Schnelle übersetzt werden, sodass mindestens acht Gänge über drei Freiläufe und drei von außen gut zugängliche Bremsen geschaltet werden, wobei ein besonders hoher Wirkungsgrad bei dem Tretlagergetriebe realisiert wird. The proposed bottom bracket gear thus comprises three axially successively connected or coupled planetary gear sets, which are geared depending geared or translated into fast, so that at least eight gears three freewheels and three externally accessible brakes are switched, with a particularly high efficiency in the bottom bracket is realized.
Zur mechanischen Verbindung von miteinander gekoppelten Planetenradsätzen kann der Ausgang des einen mit dem Eingang des anderen Planetenradsatzes über eine Zwischenwelle oder dergleichen bei dem vorgeschlagenen Tretlagergetriebe verbunden werden. For the mechanical connection of coupled planetary gear sets, the output of one can be connected to the input of the other planetary gear set via an intermediate shaft or the like in the proposed bottom bracket.
Des Weiteren werden Wellen oder wellenartige Elemente zur Verbindung der verschiedenen Radsatzelemente der vorgesehenen Planetenradsätze eingesetzt. Unter dem Begriff Welle ist nicht ausschließlich ein zylindrisches drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemeine Verbindungselemente zu verstehen, die die einzelnen Radsatzelemente miteinander verbinden. Furthermore, waves or wave-like elements are used to connect the various wheelset elements of the provided planetary gear sets. The term shaft is not to be understood exclusively as a cylindrical rotatably mounted machine element for transmitting torques, but rather are also to be understood as meaning general connecting elements which connect the individual wheelset elements to one another.
Um neben dem manuellen Antrieb durch den Fahrer auch eine elektrische Unterstützungsleistung zu ermöglichen, kann bei dem erfindungsgemäßen Tretlagergetriebe vorgesehen sein, dass zumindest eine elektrische Maschine oder dergleichen vorgesehen ist. Die elektrische Maschine kann beispielsweise an der Getriebeeingangswelle, der Getriebeausgangswelle und/oder an der Zwischenwelle direkt oder auch über eine oder mehrere Ge- triebestufen, Ketten, Zahnriemen oder dergleichen angebunden werden. Hierfür kann auch gegebenenfalls ein Schaltelement, wie zum Beispiel eine Freilaufkupplung oder dergleichen eingesetzt werden. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass während des Pedalierens bei abge- schaltetem E-Maschinenantrieb keine Schleppmomente durch eine durch das Pedalieren angetriebene elektrische Maschine auftreten. Bei einer Anbindung zum Beispiel über eine Getriebestufe kann gegebenenfalls eine Übersetzung ins Langsame realisiert werden. In order to enable not only the manual drive by the driver but also an electric assisting power, it can be provided in the bottom bracket transmission according to the invention that at least one electric machine or the like is provided. The electric machine can be connected, for example, to the transmission input shaft, the transmission output shaft and / or to the intermediate shaft directly or else via one or more gear stages, chains, toothed belts or the like. For this purpose, a switching element, such as an overrunning clutch or the like may optionally be used. This results in the advantage that, during pedaling with the e-machine drive switched off, no drag torques occur due to an electric machine driven by the pedaling. In the case of a connection, for example via a gear stage, a translation into slow can be implemented if necessary.
Optional kann das Tretlagergetriebe mit einem Freilauf zwischen der Tretlagerkurbelwelle und dem Getriebeeingang realisiert werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass eine an- gebundene elektrische Maschine weiter drehen kann, ohne dass sich die Pedale der Tretlagerkurbelwelle drehen. Optionally, the bottom bracket gear can be realized with a freewheel between the bottom bracket crankshaft and the transmission input. This results in the advantage that a connected electric machine can continue to rotate without the pedals of the bottom bracket crankshaft rotating.
Die vorgesehenen Bremsen können, wie bereits beschrieben, auch als schaltbare Freiläufe bzw. Freilaufbremsen ausgeführt werden, welches den Vorteil hat, dass ein schnelleres und einfacheres Überspringen von einzelnen Gängen beim Schalten ermöglicht wird. The brakes provided can, as already described, also be designed as switchable freewheels or freewheel brakes, which has the advantage that a faster and easier skipping of individual gears during shifting is made possible.
Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Planetenradsätze insbesondere mit betragsmäßig niedrigerer oder hoher Standgetriebeübersetzung beispielsweise mit Stufen planeten ausgestattet werden. Hierdurch wird eine verbesserte Raumökonomie bei dem erfindungsgemäßen Tretlagergetriebe realisiert. As part of a development of the invention can be provided that the planetary gear sets are equipped in particular with amounts lower or higher stationary gear ratio, for example, with stages planets. As a result, an improved space economy is realized in the bottom bracket gear according to the invention.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, auch ein Fahrrad oder ein Pede- lec oder dergleichen mit dem vorgeschriebenen Tretlagergetriebe bereitzustellen, wobei sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile ergeben. Another aspect of the present invention is also to provide a bicycle or pedelec or the like with the prescribed bottom bracket transmission, with the advantages already described and other advantages.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen: Hereinafter, the present invention will be further explained with reference to the drawings. Show it:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes mit drei axial hintereinander geschalteten Planetenradsätzen; Figure 1 is a schematic view of a first embodiment of an inventive Tretlagergetriebes with three axially successively connected planetary gear sets;
Figur 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes mit axial geänderter Reihenfolge der Planetenradsätze; und Figur 3 ein Schaltschema für die erste und zweite Ausführungsvariante des Tretlager- getriebes. Figure 2 is a schematic view of a second embodiment of the invention Tretlagergetriebes with axially changed order of the planetary gear sets; and 3 shows a circuit diagram for the first and second embodiment of the bottom bracket.
In den Figuren 1 und 2 sind verschiedene Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Tretlagergetriebes mit den jeweiligen Standübersetzungen iO der einzelnen Radsätze dargestellt, wobei in dem dazugehörigen Schaltschema gemäß Figur 3 die möglichen Gänge G1 bis G8 mit der dazugehörigen Übersetzung i und der Stufung bzw. Spreizung f angegeben sind. In dem Schaltschema sind die einzelnen Zustände der Bremsen B1 , B2, B3 und der Freilaufkupplungen F1 , F2, F3 angedeutet, wobei bei den Bremsen B1 , B2, B3 ein Punkt den geschlossenen Zustand und ein Kreuz den geöffneten bzw. weggeschalteten Zustand an- zeigt, während bei den Freilaufkupplungen F1 , F2, F3 ein Punkt den Sperrrichtungszustand und ein Strich den Überholtriebzustand angibt. Der Überholbetrieb bzw. der Überholtriebzu- stand eines Freilaufes bedeutet, dass der Freilauf nicht sperrt. Der Freilauf kann sich in ei- nem Überholtrieb befinden, wenn z. B. sich eines der mit dem Freilauf verbundenen Elemente so schnell dreht, dass der Freilauf nicht sperren kann. Der Sperrrichtungszustand bei einem Freilauf bedeutet, dass der Freilauf sperrt. FIGS. 1 and 2 show different embodiments of a bottom bracket transmission according to the invention with the respective stand ratios iO of the individual wheelsets, wherein the possible gears G1 to G8 with the associated gear ratio i and the stepping or spreading f are indicated in the associated shift pattern according to FIG , In the circuit diagram, the individual states of the brakes B1, B2, B3 and the one-way clutches F1, F2, F3 are indicated, wherein in the brakes B1, B2, B3, a point indicates the closed state and a cross the opened or disconnected state while in the one-way clutches F1, F2, F3, a dot indicates the lock direction state and a dash indicates the over-drive state. The overrunning mode or overrunning drive state of a freewheel means that the freewheel does not lock. The freewheel can be in an overrunning drive, if z. B. turns one of the connected to the freewheel elements so fast that the freewheel can not lock. The lock-up state when freewheeling means that the freewheel locks.
Unabhängig von der jeweiligen Ausführungsvariante des Tretlagergetriebes ist vorgesehen, dass das Tretlagergetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad, ein Pedelec oder dergleichen einsetzbar ist. Das Tretlagergetriebe umfasst eine Getriebeeingangswelle 1 als Antrieb, welcher in den Figuren 1 und 2 als Tretkurbelwelle ausgeführt ist, und eine Getriebeausgangswelle 2 als Abtrieb, welcher z. B. als Ketten- oder Zahnriemenrad ausgeführt sein kann. Das Tretlagergetriebe umfasst drei Planetenradsätze RS1 , RS2, RS3, wobei ein erster Planetenradsatz RS1 und ein zweiter Planetenradsatz RS2 sowie ein dritter Planetenradsatz RS3 beispielhaft als sogenannter Minus-Planetenradsatz ausgeführt sind. Darüber hinaus sind zumindest drei Freilaufkupplungen F1 , F2, F3 und drei Bremsen bzw. Freilaufbremsen B1 , B2, B3 quasi als Schaltelemente zum Realisieren von zumindest 8 Gängen G1 , G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 vorgesehen. Aufgrund der bevorzugten koaxialen Anordnung der Planetenradsätze RS1 , RS2, RS3 des Tretlagergetriebes bezogen auf die Tretkurbelwelle ergeben sich Bauraumvorteile. Regardless of the particular embodiment of the Tretlagergetriebes is provided that the bottom bracket gear in planetary design for a bicycle, a pedelec or the like can be used. The bottom bracket gear includes a transmission input shaft 1 as a drive, which is designed in the figures 1 and 2 as a pedal crankshaft, and a transmission output shaft 2 as an output, which z. B. can be designed as a chain or toothed belt. The bottom bracket transmission comprises three planetary gear sets RS1, RS2, RS3, wherein a first planetary gearset RS1 and a second planetary gearset RS2 and a third planetary gearset RS3 are exemplified as a so-called minus planetary gear set. In addition, at least three one-way clutches F1, F2, F3 and three brakes or freewheel brakes B1, B2, B3 quasi as switching elements for realizing at least 8 gears G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8 are provided. Due to the preferred coaxial arrangement of the planetary gear sets RS1, RS2, RS3 of the bottom bracket gear relative to the pedal crankshaft results in space advantages.
Bei sämtlichen Ausführungsvarianten des Tretlagergetriebes ist vorgesehen, dass jedem Planetenradsatz RS1 , RS2, RS3 jeweils eine Bremse B1 , B2, B3 und jeweils eine Freilaufkupplung F1 , F2, F3 zugeordnet sind, wobei ein Sonnenrad 4 des ersten Planeten radsatzes RS1 über die erste Bremse B1 an dem Gehäuse 3 bzw. gehäuseseitig festsetzbar ist und ein Sonnenrad 7 des zweiten Planeten radsatzes RS2 über die zweite Bremse B2 festsetzbar ist sowie ein Hohlrad 12 des dritten Planetenradsatzes RS3 über die dritte Bremse B3 festsetz- bar ist. Ein Planetenradträger 5 des ersten Planetenradsatzes RS1 und ein Planeten radträ- ger 8 des zweiten Planetenradsatzes RS2 sowie ein Planetenradträger 11 des dritten Planetenradsatzes RS3 bilden jeweils den Eingang bei den Planetenradsätzen RS1 , RS2, RS3, wobei ein Hohlrad 6 des ersten Planetenradsatzes RS1 und ein Hohlrad 9 des zweiten Pla- netenradsatzes RS2 sowie ein Sonnenrad 10 des dritten Planetenradsatzes RS3 jeweils den Ausgang bei den Planetenradsätzen RS1 , RS2, RS3 bilden. In all variants of the Tretlagergetriebes is provided that each planetary gear set RS1, RS2, RS3 are each assigned a brake B1, B2, B3 and one overrunning clutch F1, F2, F3, wherein a sun gear 4 of the first planetary gearset RS1 via the first brake B1 on the housing 3 and the housing side can be fixed and a sun gear 7 of the second planetary gearset RS2 via the second brake B2 can be fixed and a ring gear 12 of the third planetary gear set RS3 can be fixed via the third brake B3. A planet carrier 5 of the first planetary gearset RS1 and a planetary gear carrier 8 of the second planetary gear set RS2 and a planet carrier 11 of the third planetary gearset RS3 each form the input to the planetary gear sets RS1, RS2, RS3, wherein a ring gear 6 of the first planetary gear set RS1 and a ring gear 9 of the second planetary gearset RS2 and a sun gear 10 of the third planetary gearset RS3 each form the output in the planetary gear sets RS1, RS2, RS3.
Zum Verblocken des ersten Planetenradsatzes RS1 über die erste Freilaufkupplung F1 sind das Sonnenrad 4 mit dem Hohlrad 6 oder das Sonnenrad 4 mit dem Planetenradträger 5 oder das Hohlrad 6 mit dem Planetenradträger 5 des ersten Planetenradsatzes RS1 ver- bindbar. Ferner sind zum Verblocken des zweiten Planeten radsatzes RS2 über die zweite Freilaufkupplung F2 das Sonnenrad 7 mit dem Hohlrad 9 oder das Sonnenrad 7 mit dem Planetenradträger 8 oder das Hohlrad 9 mit dem Planetenradträger 8 des zweiten Planeten- radsatzes RS2 verbindbar. Schließlich sind zum Verblocken des dritten Planetenradsatzes RS3 über die dritte Freilaufkupplung F3 das Sonnenrad 10 mit dem Hohlrad 12 oder das Sonnenrad 10 mit dem Planetenradträger 1 1 oder das Hohlrad 12 mit dem Planetenradträger 1 1 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbindbar. For blocking the first planetary gear set RS1 via the first overrunning clutch F1, the sun gear 4 with the ring gear 6 or the sun gear 4 with the planet carrier 5 or the ring gear 6 with the planet carrier 5 of the first planetary gearset RS1 are connectable. Furthermore, for blocking the second planetary gear set RS2 via the second overrunning clutch F2, the sun gear 7 with the ring gear 9 or the sun gear 7 with the planet carrier 8 or the ring gear 9 with the planet 8 of the second planetary RS2 connectable. Finally, for blocking the third planetary gearset RS3 via the third overrunning clutch F3, the sun gear 10 with the ring gear 12 or the sun gear 10 with the planet 1 1 or the ring gear 12 with the planet 1 1 of the third planetary gearset RS3 connectable.
Eine erste Ausführungsvariante des Tretlagergetriebes ist in Figur 1 dargestellt, bei der in axialer Reihenfolge der dritte Planetenradsatz RS3 und der zweite Planeten radsatz RS2 sowie der erste Planeten radsatz RS1 vorgesehen sind. Ferner sind die Stand Übersetzung i03 des dritten Planetenradsatzes RS3 mit -1 ,62, die Standübersetzung i02 des zweiten Planetenradsatzes RS2 mit -1 ,62, und die Standübersetzung i0i des ersten Planetenradsatzes RS1 mit -3,66 in Figur 1 angegeben. A first embodiment of the bottom bracket transmission is shown in Figure 1, in the axial order of the third planetary gear set RS3 and the second planetary gear set RS2 and the first planetary gear set RS1 are provided. Furthermore, the state translation i 0 3 of the third planetary gearset RS3 with -1, 62, the stationary ratio i 0 2 of the second planetary gear set RS2 -1, 62, and the stationary ratio i 0i of the first planetary gearset RS1 with -3.66 in Figure 1 specified.
Im Detail ist vorgesehen, dass die Getriebeeingangswelle 1 mit dem Planetenradträger 1 1 als Eingang des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden ist. Das Sonnenrad 10 als Ausgang des dritten Planetenradsatzes RS3 ist über eine Zwischenwelle ZW mit dem Planetenradträger 5 als Eingang des ersten Planetenradsatzes RS1 verbunden, wobei das Hohlrad 6 als Ausgang des ersten Planetenradsatzes RS1 mit dem Planetenradträger 8 als Eingang des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden ist. Das Hohlrad 9 als Ausgang des zweiten Planetenradsatzes RS2 ist mit der Getriebeausgangswelle 2 verbunden, wobei das Sonnenrad 4 des ersten Planetenradsatzes RS1 über die erste Freilaufkupplung F1 mit dem Hohlrad 6 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist, wobei das Hohlrad 9 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über die zweite Freilaufkupplung F2 mit dem Planetenradträger 8 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbindbar ist, und wobei der Planetenradträger 1 1 des drit- ten Planetenradsatzes RS3 über die dritte Freilaufkupplung F3 mit dem Hohlrad 12 des dritten Planetenradsatzes RS3 verbindbar ist. In detail, it is provided that the transmission input shaft 1 is connected to the planet carrier 1 1 as the input of the third planetary gearset RS3. The sun gear 10 as output of the third planetary gear set RS3 is connected via an intermediate shaft ZW to the planet carrier 5 as the input of the first planetary gear set RS1, wherein the ring gear 6 is connected as an output of the first planetary gear set RS1 with the planet carrier 8 as the input of the second planetary gearset RS2. The ring gear 9 as the output of the second planetary gear set RS2 is connected to the transmission output shaft 2, wherein the sun gear 4 of the first planetary gearset RS1 via the first one-way clutch F1 with the ring gear 6 of the first planetary gearset RS1 is connectable, wherein the ring gear 9 of the second planetary gear set RS2 via the second one-way clutch F2 is connectable to the planet carrier 8 of the second planetary gear set RS2, and wherein the planet carrier 1 1 of the third th planetary gearset RS3 via the third one-way clutch F3 with the ring gear 12 of the third planetary gearset RS3 is connectable.
Eine zweite Ausführungsvariante des Tretlagergetriebes ist in Figur 2 dargestellt, bei der in axialer Reihenfolge der zweite Planetenradsatz RS2 und der erste Planeten radsatz RS1 so- wie der dritte Planetenradsatz RS3 vorgesehen sind. Ferner sind die Stand Übersetzung i02 des zweiten Planetenradsatzes RS2 mit -1 ,62, die Stand Übersetzung i0i des ersten Planeten- radsatzes RS1 mit -3,66 und die Standübersetzung i03 des dritten Planetenradsatzes RS3 mit -1 ,62 in Figur 2 angegeben. A second embodiment of the bottom bracket transmission is shown in Figure 2, in the axial order of the second planetary gear set RS2 and the first planetary gear set RS1 and the third planetary gear set RS3 are provided. Furthermore, the state translation i 0 2 of the second planetary gearset RS2 with -1, 62, the state translation i 0i of the first planetary gearset RS1 with -3.66 and the stationary ratio i 03 of the third planetary gearset RS3 with -1, 62 in FIG 2 indicated.
Im Detail ist vorgesehen, dass die Getriebeeingangswelle 1 mit dem Planetenradträger 5 als Eingang des ersten Planeten radsatzes RS1 verbunden ist, dass das Hohlrad 6 als Ausgang des ersten Planetenradsatzes RS1 mit dem Planetenradträger 8 als Eingang des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden ist, dass das Hohlrad 9 als Ausgang des zweiten Planetenradsatzes RS2 über die Zwischenwelle ZW mit dem Planetenradträger 1 1 als Eingang des dritten Planetenradsatzes RS3 verbunden ist, dass das Sonnenrad 10 als Ausgang des dritten Planeten radsatzes RS3 mit der Getriebeausgangswelle 2 verbunden ist, dass das Sonnenrad 4 des ersten Planetenradsatzes RS1 über die erste Freilaufkupplung F1 mit dem Hohlrad 6 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar ist, dass das Sonnenrad 7 des zweiten Planetenradsatzes RS2 über die zweite Freilaufkupplung F2 mit dem Hohlrad 9 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbindbar ist und dass das Sonnenrad 10 des dritten Planetenradsatzes RS3 über die dritte Freilaufkupplung F3 mit dem Planetenradträger 1 1 des dritten Planeten radsatzes RS3 verbindbar ist. Ferner ist die elektrische Maschine EM, welche als Motor oder Generator betrieben werden kann, mit der Zwischenwelle ZW verbunden, um eine Unterstützungsleistung für den Fahrer aufbringen zu können. Demzufolge wird durch die zweite Ausführungsvariante beispielhaft ein hybridisiertes Tretlagergetriebe realisiert, wobei die elektrische Maschine EM beispielsweise achsparallel zur Getriebeeingangswelle 1 vorzugsweise im bzw. am Unterrohr des Fahrrads bzw. Pedelecs angeordnet sein kann. Durch die Anbindung der elektrische Maschine EM an die Zwischenwelle ZW kann die elektrische Maschine EM in den Gängen G1 bis G4 mit der Übersetzung i=1 und in den Gängen G5 bis G8 mit der Übersetzung i=0,38 betrieben werden. Bei einer Anbindung der elektrischen Maschine EM an die Getriebeeingangswelle 1 kann die elektrische Maschine GM mit der jeweiligen Gangübersetzung betrieben werden, wodurch die elektrische Maschine EM stets im Wirkungsgrad optimierten Bereich betrieben werden kann. Bei einer Anbindung der elektrischen Maschine EM an die Getriebeausgangswelle 2 wird die elektrische Maschine EM jeweils mit der Kettenübersetzung betrieben, wobei hierdurch eine Lastschaltung realisiert werden könnte, wenn während einer Schaltung die Last ausschließlich von der elektrischen Maschine EM aufgebracht würde und das Getriebe sich in einem lastlosen Zustand befindet. In detail, it is provided that the transmission input shaft 1 is connected to the planet carrier 5 as the input of the first planetary gear set RS1, that the ring gear 6 is connected as output of the first planetary gear set RS1 with the planet carrier 8 as the input of the second planetary gear set RS2 that the ring gear connected as the output of the second planetary gear set RS2 via the intermediate shaft ZW with the planet carrier 1 1 as the input of the third planetary gear set RS3 that the sun gear 10 is connected as the output of the third planetary gear set RS3 to the transmission output shaft 2, that the sun gear 4 of the first planetary gear set RS1 can be connected via the first one-way clutch F1 with the ring gear 6 of the first planetary gearset RS1, that the sun gear 7 of the second planetary gearset RS2 via the second overrunning clutch F2 with the ring gear 9 of the second planetary gear set RS2 is connectable and that the sun gear 10 of the third planetary gearset RS3 on the third free clutch F3 with the planet carrier 1 1 of the third planetary gearset RS3 is connectable. Further, the electric machine EM, which can be operated as a motor or generator, is connected to the intermediate shaft ZW in order to be able to apply a support power for the driver. Accordingly, a hybridized bottom bracket transmission is realized by way of example by the second embodiment, wherein the electric machine EM, for example, may be arranged axially parallel to the transmission input shaft 1, preferably in or on the down tube of the bicycle or pedelec. By connecting the electric machine EM to the intermediate shaft ZW, the electric machine EM can be operated in the gears G1 to G4 with the ratio i = 1 and in the gears G5 to G8 with the ratio i = 0.38. In a connection of the electric machine EM to the transmission input shaft 1, the electric machine GM can be operated with the respective gear ratio, whereby the electric machine EM can always be operated in the efficiency optimized range. In a connection of the electric machine EM to the transmission output shaft 2, the electric machine EM is operated in each case with the chain transmission, whereby a load circuit could be realized if during a circuit, the load exclusively from the electric machine EM would be applied and the transmission is in a no-load condition.
In Figur 3 ist ein Schaltschema für die erste Ausführungsvariante gemäß Figur 1 und für die zweite Ausführungsvariante gemäß Figur 2 dargestellt. Aus dem Schaltschema ergibt sich, dass zum Schalten eines ersten Ganges G1 die erste, zweite und dritte Bremse B1 , B2, B3 geöffnet bzw. weggeschaltet sind, wobei die erste, zweite und dritte Freilaufkupplung F1 , F2, F3 im Sperrrichtungszustand sind. Zum Schalten eines zweiten Ganges G2 ist die erste Bremse B1 geschlossen und die zweite und dritte Bremse B2, B3 sind geöffnet bzw. weggeschaltet, wobei die erste Freilaufkupplung F1 im Überholtriebzustand ist und die zweite und dritte Freilaufkupplung F2, F3 im Sperrrichtungszustand sind. Zum Schalten eines dritten Ganges G3 ist die zweite Bremse B2 geschlossen und die erste und dritte Bremse B1 , B3 sind geöffnet bzw. weggeschaltet, wobei die zweite Freilaufkupplung F2 im Überholtriebzustand ist und die erste und dritte Freilaufkupplung F1 , F3 im Sperrrichtungszustand sind.FIG. 3 shows a circuit diagram for the first embodiment variant according to FIG. 1 and for the second embodiment variant according to FIG. From the circuit diagram it follows that for switching a first gear G1, the first, second and third brakes B1, B2, B3 are opened or switched off, wherein the first, second and third overrunning clutch F1, F2, F3 are in the reverse direction state. For switching a second speed G2, the first brake B1 is closed and the second and third brakes B2, B3 are opened and turned off, wherein the first one-way clutch F1 is in the overdrive drive state and the second and third one-way clutches F2, F3 are in the lock-up state. For switching a third speed G3, the second brake B2 is closed, and the first and third brakes B1, B3 are opened and turned off, the second one-way clutch F2 being in the over-drive state, and the first and third one-way clutches F1, F3 being in the lock-up state.
Zum Schalten eines vierten Ganges G4 sind die erste und zweite Bremse B1 , B2 geschlossen und die dritte Bremse B3 ist geöffnet bzw. weggeschaltet, wobei die erste und zweite Freilaufkupplung F1 , F2 im Überholtriebzustand sind und die dritte Freilaufkupplung F3 im Sperrrichtungszustand ist. Zum Schalten eines fünften Ganges G5 ist die dritte Bremse B3 geschlossen und die erste und zweite Bremse B1 , B2 sind geöffnet bzw. weggeschaltet, wobei die erste und zweite Freilaufkupplung F1 , F2 im Sperrrichtungszustand sind und die dritte Freilaufkupplung F3 im Überholtriebzustand ist. Zum Schalten eines sechsten Ganges G6 sind die erste und dritte Bremse B1 , B3 geschlossen und die zweite Bremse B2 ist geöffnet bzw. weggeschaltet, wobei die erste und dritte Freilaufkupplung F1 , F3 im Überholtriebzustand sind und die zweite Freilaufkupplung F2 im Sperrrichtungszustand ist. Zum Schalten eines siebenten Ganges G7 ist die erste Bremse B1 geöffnet bzw. weggeschaltet und die zweite und dritte Bremse B2, B3 sind geschlossen, wobei die erste Freilaufkupplung F1 im Sperrrichtungszustand ist und die zweite und dritte Freilaufkupplung F2, F3 im Überholtriebzustand sind. Zum Schalten eines achten Ganges G8 sind die erste, zweite und dritte Bremse B1 , B2, B3 geschlossen, wobei die erste, zweite und dritte Freilaufkupplung F1 , F2, F3 im Überholtriebzustand sind. Bezuqszeichen For shifting a fourth speed G4, the first and second brakes B1, B2 are closed, and the third brake B3 is opened, the first and second one-way clutches F1, F2 are in the overdrive state and the third one-way clutch F3 is in the lock-up state. For shifting a fifth speed G5, the third brake B3 is closed, and the first and second brakes B1, B2 are opened and turned off, with the first and second one-way clutches F1, F2 in the lock-up state and the third one-way clutch F3 in the over-drive state. For shifting a sixth speed G6, the first and third brakes B1, B3 are closed and the second brake B2 is opened and turned off, with the first and third one-way clutches F1, F3 in the overdrive state and the second one-way clutch F2 in the reverse direction state. For shifting a seventh gear G7, the first brake B1 is opened and the second and third brakes B2, B3 are closed, with the first one-way clutch F1 in the lock-up state and the second and third one-way clutches F2, F3 in the over-drive state. For switching an eighth gear G8, the first, second and third brakes B1, B2, B3 are closed, wherein the first, second and third one-way clutches F1, F2, F3 are in the overdrive drive state. REFERENCE CHARACTERS
1 Getriebeeingangswelle bzw. Tretkurbelwelle 1 transmission input shaft or pedal crankshaft
2 Getriebeausgangswelle bzw. Abtrieb des Fahrrades oder Pedelecs 2 Transmission output shaft or output of the bicycle or pedelec
3 Gehäuse 3 housing
4 Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes  4 sun gear of the first planetary gear set
5 Planetenradträger bzw. Steg des ersten Planeten radsatzes 5 planet carrier or web of the first planetary gear set
6 Hohlrad des ersten Planetenradsatzes 6 ring gear of the first planetary gear set
7 Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes  7 sun gear of the second planetary gear set
8 Planetenradträger des zweiten Planeten radsatzes  8 planetary gear carrier of the second planetary gear set
9 Hohlrad des zweiten Planeten radsatzes  9 ring gear of the second planetary gear set
10 Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes  10 sun gear of the third planetary gear set
1 1 Planetenradträger des dritten Planetenradsatzes  1 1 planet carrier of the third planetary gear set
12 Hohlrad des dritten Planeten radsatzes  12 ring gear of the third planetary gear set
RS1 erster Planetenradsatz  RS1 first planetary gear set
RS2 zweiter Planetenradsatz  RS2 second planetary gear set
RS3 dritter Planetenradsatz  RS3 third planetary gear set
B1 erste Bremse  B1 first brake
B2 zweite Bremse  B2 second brake
B3 dritte Bremse  B3 third brake
EM elektrische Maschine  EM electric machine
F1 erste Freilaufkupplung  F1 first overrunning clutch
F2 zweite Freilaufkupplung  F2 second overrunning clutch
F3 dritte Freilaufkupplung  F3 third one-way clutch
G1 erster Gang  G1 first gear
G2 zweiter Gang  G2 second gear
G3 dritter Gang  G3 third gear
G4 vierter Gang  G4 fourth gear
G5 fünfter Gang  G5 fifth gear
G6 sechster Gang  G6 sixth gear
G7 siebter Gang  G7 seventh gear
G8 achter Gang  G8 eighth gear
101 Stand Übersetzung des ersten Planetenradsatzes 1 01 Stand Translation of the first planetary gear set
102 Stand Übersetzung des zweiten Planeten radsatzes 1 0 2 Stand Translation of the second planetary gear set
103 Stand Übersetzung des dritten Planetenradsatzes 1 0 3 Stand Translation of the third planetary gear set
i Übersetzung i translation
f Stufung (pges Gesamtstufungf gradation (p total grading
ZW Zwischenwelle ZW intermediate shaft

Claims

Patentansprüche claims
1. Tretlagergetriebe in Planetenbauweise für ein Fahrrad oder ein Pedelec, mit einer Getrie- beeingangswelle (1 ) als Antrieb und einer Getriebeausgangswelle (2) als Abtrieb, mit drei Planetenradsätzen (RS1 , RS2, RS3), mit drei Freilaufkupplungen (F1 , F2, F3) und mit drei Bremsen (B1 , B2, B3) zum Realisieren von acht Gängen (G1 , G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8), wobei jedem Planetenradsatz (RS1 , RS2, RS3) jeweils eine Bremse (B1 , B2, B3) und jeweils eine Freilaufkupplung (F1 , F2, F3) zugeordnet sind, wobei ein Sonnenrad (4) des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) über die erste Bremse (B1 ) festsetzbar ist und ein Sonnenrad (7) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) über die zweite Bremse (B2) festsetzbar ist sowie ein Hohlrad (12) des dritten Planetenradsatzes (RS3) über die dritte Bremse (B3) festsetzbar ist, wobei ein Planetenradträger (5) des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) und ein Planetenrad- träger (8) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) sowie ein Planetenradträger (1 1 ) des dritten Planetenradsatzes (RS3) jeweils den Eingang bei den Planetenradsätzen (RS1 , RS2, RS3) bilden, und wobei ein Hohlrad (6) des ersten Planeten radsatzes (RS1 ) und ein Hohlrad (9) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) sowie ein Sonnenrad (10) des dritten Planetenradsat- zes (RS3) jeweils den Ausgang bei den Planetenradsätzen (RS1 , RS2, RS3) bilden. 1. Pedal bearing planetary gear for a bicycle or a pedelec, with a transmission input shaft (1) as a drive and a transmission output shaft (2) as output, with three planetary gear sets (RS1, RS2, RS3), with three one-way clutches (F1, F2, F3) and with three brakes (B1, B2, B3) for realizing eight gears (G1, G2, G3, G4, G5, G6, G7, G8), each planetary gear set (RS1, RS2, RS3) each having a brake ( B1, B2, B3) and in each case an overrunning clutch (F1, F2, F3) are assigned, wherein a sun gear (4) of the first planetary gear set (RS1) via the first brake (B1) can be fixed and a sun gear (7) of the second planetary gear set (RS2) via the second brake (B2) can be fixed and a ring gear (12) of the third planetary gear set (RS3) via the third brake (B3) can be fixed, wherein a planet carrier (5) of the first planetary gear set (RS1) and a planetary gear carrier (8) of the second planetary gear set (RS2) and a planet carrier (1 1) de s third planetary gear set (RS3) each form the input to the planetary gear sets (RS1, RS2, RS3), and wherein a ring gear (6) of the first planetary gear set (RS1) and a ring gear (9) of the second planetary gear set (RS2) and a sun gear (10) of the third planetary gear set (RS3) in each case form the output in the planetary gear sets (RS1, RS2, RS3).
2. Tretlagergetriebe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Verblocken des ersten Planeten radsatzes (RS1 ) über die erste Freilaufkupplung (F1 ) das Sonnenrad (4) mit dem Hohlrad (6) oder das Sonnenrad (4) mit dem Planeten radträger (5) oder das Hohlrad (6) mit dem Planetenradträger (5) des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) verbindbar sind. 2. bottom bracket transmission according to claim 1, characterized in that for blocking the first planetary gear set (RS1) via the first overrunning clutch (F1) the sun gear (4) with the ring gear (6) or the sun gear (4) with the planet wheel carrier (5 ) or the ring gear (6) with the planet carrier (5) of the first planetary gear set (RS1) are connectable.
3. Tretlagergetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verblocken des zweiten Planeten radsatzes (RS2) über die zweite Freilaufkupplung (F2) das Sonnenrad (7) mit dem Hohlrad (9) oder das Sonnenrad (7) mit dem Planetenradträger (8) oder das Hohlrad (9) mit dem Planetenradträger (8) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbindbar sind. 3. bottom bracket transmission according to claim 1 or 2, characterized in that for blocking the second planetary gear set (RS2) via the second overrunning clutch (F2) the sun gear (7) with the ring gear (9) or the sun gear (7) with the planet carrier ( 8) or the ring gear (9) with the planet carrier (8) of the second planetary gear set (RS2) are connectable.
4. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verblocken des dritten Planetenradsatzes (RS3) über die dritte Freilaufkupplung (F3) das Sonnenrad (10) mit dem Hohlrad (12) oder das Sonnenrad (10) mit dem Planetenradträger (11 ) oder das Hohlrad (12) mit dem Planeten radträger (1 1 ) des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbindbar sind. 4. Tretlagergetriebe according to any one of the preceding claims, characterized in that for blocking the third planetary gear set (RS3) via the third one-way clutch (F3), the sun gear (10) with the ring gear (12) or the sun gear (10) with the planet (11 ) or the ring gear (12) to the planet wheel carrier (1 1) of the third planetary gear set (RS3) are connectable.
5. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bremsen (B1 , B2, B3, B4) Freilaufbremsen vorgesehen sind. 5. bottom bracket transmission according to one of the preceding claims, characterized in that as brakes (B1, B2, B3, B4) freewheel brakes are provided.
6. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle (1 ) mit dem Planetenradträger (1 1 ) als Eingang des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbunden ist, dass das Sonnenrad (10) als Ausgang des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit dem Planetenradträger (5) als Eingang des ersten Planeten- radsatzes (RS1 ) verbunden ist, dass das Hohlrad (6) als Ausgang des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) mit dem Planetenradträger (8) als Eingang des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist, dass das Hohlrad (9) als Ausgang des zweiten Planetenradsatzes (RS2) mit der Getriebeausgangswelle (2) verbunden ist, dass das Sonnenrad (4) des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) über die erste Freilaufkupplung (F1 ) mit dem Hohlrad (6) des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) verbindbar ist, dass das Hohlrad (9) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) über die zweite Freilaufkupplung (F2) mit dem Planetenradträger (8) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbindbar ist und dass der Planeten radträger (1 1 ) des dritten Planetenradsatzes (RS3) über die dritte Freilaufkupplung (F3) mit dem Hohlrad (12) des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbindbar ist. Figur 1 6. Tretlagergetriebe according to any one of the preceding claims, characterized in that the transmission input shaft (1) with the planet carrier (1 1) as the input of the third planetary gear set (RS3) is connected, that the sun gear (10) as an output of the third planetary gear set (RS3) is connected to the planet carrier (5) as input of the first planetary gear set (RS1), that the ring gear (6) is connected as output of the first planetary gear set (RS1) to the planet carrier (8) as input of the second planetary gear set (RS2), in that the ring gear (9) as output of the second planetary gearset (RS2) is connected to the transmission output shaft (2), that the sun gear (4) of the first planetary gearset (RS1) via the first one-way clutch (F1) with the ring gear (6) of the first Planetenradsatzes (RS1) is connectable, that the ring gear (9) of the second planetary gear set (RS2) via the second one-way clutch (F2) with the planet carrier (8) of the second planetary gear set (RS2) is connectable and that the planetary wheel carrier (1 1) of the third planetary gear set (RS3) via the third overrunning clutch (F3) with the ring gear (12) of the third planetary gear set (RS3) is connectable. FIG. 1
7. Tretlagergetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle (1 ) mit dem Planetenradträger (5) als Eingang des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) verbunden ist, dass das Hohlrad (6) als Ausgang des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) mit dem Planetenradträger (8) als Eingang des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbunden ist, dass das Hohlrad (9) als Ausgang des zweiten Planetenradsatzes (RS2) mit dem Planetenradträger (1 1 ) als Eingang des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbunden ist, dass das Sonnenrad (10) als Ausgang des dritten Planetenradsatzes (RS3) mit der Getriebeausgangswelle (2) verbunden ist, dass das Sonnenrad (4) des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) über die erste Freilaufkupplung (F1 ) mit dem Hohlrad (6) des ersten Planetenradsatzes (RS1 ) verbindbar ist, dass das Sonnenrad (7) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) über die zweite Freilaufkupplung (F2) mit dem Hohlrad (9) des zweiten Planetenradsatzes (RS2) verbindbar ist, und dass das Sonnenrad (10) des dritten Planetenradsatzes (RS3) über die dritte Freilaufkupplung (F3) mit dem Planetenradträger (1 1 ) des dritten Planetenradsatzes (RS3) verbindbar ist. Figur 2 7. bottom bracket transmission according to one of claims 1 to 5, characterized in that the transmission input shaft (1) with the planet carrier (5) as the input of the first planetary gear set (RS1) is connected, that the ring gear (6) as the output of the first planetary gear set (RS1 ) is connected to the planet carrier (8) as the input of the second planetary gear set (RS2), that the ring gear (9) as the output of the second planetary gear set (RS2) with the planet carrier (1 1) is connected as an input of the third planetary gear set (RS3), in that the sun gear (10) is connected as an output of the third planetary gearset (RS3) to the transmission output shaft (2), that the sun gear (4) of the first planetary gearset (RS1) via the first one-way clutch (F1) with the ring gear (6) of the first Planetenradsatzes (RS1) is connectable, that the sun gear (7) of the second planetary gear set (RS2) via the second one-way clutch (F2) with the ring gear (9) of the second planetary gear set (RS2) is connectable, and that the sun gear (10) of the third planetary gear set (RS3) via the third overrunning clutch (F3) to the planet carrier (1 1) of the third planetary gear set (RS3) is connectable. FIG. 2
8. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schalten eines ersten Ganges (G1 ) die erste, zweite und dritte Bremse (B1 , B2, B3) geöffnet sind, wobei die erste, zweite und dritte Freilaufkupplung (F1 , F2, F3) im Sperrrichtungszustand sind oder dass zum Schalten eines zweiten Ganges (G2) die erste Bremse (B1 ) geschlossen ist und die zweite und dritte Bremse (B2, B3) geöffnet sind, wobei die erste Freilaufkupplung (F1 ) im Überholtriebzustand ist und die zweite und dritte Freilaufkupplung (F2, F3) im Sperrrichtungszustand sind oder dass zum Schalten eines dritten Ganges (G3) die zweite Bremse (B2) geschlossen ist und die erste und dritte Bremse (B1 , B3) geöffnet sind, wobei die zweite Freilaufkupplung (F2) im Überholtriebzustand ist und die erste und dritte Freilaufkupplung (F1 , F3) im Sperrrichtungszustand sind oder dass zum Schalten eines vierten Ganges (G4) die erste und zweite Bremse (B1 , B2) geschlossen sind und die dritte Bremse (B3) geöffnet ist, wobei die erste und zweite Freilaufkupplung (F1 , F2) im Überholtriebzustand sind und die dritte Freilaufkupplung (F3) im Sperrrichtungszustand ist oder dass zum Schalten eines fünften Ganges (G5) die dritte Bremse (B3) geschlossen ist und die erste und zweite Bremse (B1 , B2) geöffnet sind, wobei die erste und zweite Freilaufkupplung (F1 , F2) im Sperrrichtungszustand sind und die dritte Freilaufkupplung (F3) im Überholtriebzustand ist oder dass zum Schalten eines sechsten Ganges (G6) die erste und dritte Bremse (B1 , B3) geschlossen sind und die zweite Bremse (B2) geöffnet ist, wobei die erste und dritte Freilaufkupplung (F1 , F3) im Überholtriebzustand sind und die zweite Freilaufkupplung (F2) im Sperrrichtungszustand ist oder dass zum Schalten eines siebenten Ganges (G7) die erste Bremse (B1 ) geöffnet ist und die zweite und dritte Bremse (B2, B3) geschlossen sind, wobei die erste Freilaufkupplung (F1) im Sperrrichtungszustand ist und die zweite und dritte Freilaufkupplung (F2, F3) im Überholtriebzustand sind oder dass zum Schalten eines achten Ganges (G8) die erste, zweite und dritte Bremse (B1 , B2, B3) geschlossen sind, wobei die erste, zweite und dritte Freilaufkupplung (F1 , F2, F3) im Überholtriebzustand sind. 8. bottom bracket transmission according to one of the preceding claims, characterized in that for switching a first speed (G1), the first, second and third brakes (B1, B2, B3) are open, wherein the first, second and third one-way clutch (F1, F2 , F3) are in the reverse-direction state or that for switching a second speed (G2), the first brake (B1) is closed and the second and third brakes (B2, B3) are opened, wherein the first one-way clutch (F1) is in Überholtriebzustand and second and third one-way clutch (F2, F3) are in the reverse-direction state, or that the third brake (B2) is closed to shift a third speed (G3) and the first and third brakes (B1, B3) are opened, the second one-way clutch (F2) being in the overdrive state and the first and third one-way clutches (F1, F3) are in the lock-up state, or in that the first and second brakes (B1, B2) are closed and the third brake (B3) is opened to shift a fourth speed (G4), the first and second brakes second one-way clutch (F1, F2) are in the over-drive state, and the third one-way clutch (F3) is in the reverse-direction state, or the third brake (B3) is closed to shift a fifth speed (G5) and the first and second brakes (B1, B2) are opened wherein the first and second one-way clutches (F1, F2) are in the lock-up state, and the third one-way clutch (F3) is in the over-drive state, or the first and third brakes are for shifting a sixth speed (G6) se (B1, B3) are closed and the second brake (B2) is opened, wherein the first and third one-way clutch (F1, F3) are in Überholtriebzustand and the second one-way clutch (F2) in the reverse direction state or that for switching a seventh gear ( G7) the first brake (B1) is opened and the second and third brakes (B2, B3) are closed, wherein the first overrunning clutch (F1) is in the reverse direction state and the second and third overrunning clutches (F2, F3) are in the overrunning drive state or for shifting an eighth gear (G8), the first, second and third brakes (B1, B2, B3) are closed, wherein the first, second and third one-way clutches (F1, F2, F3) are in the overdrive drive state.
9. Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine elektrische Maschine (EM) vorgesehen ist. 9. bottom bracket according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electric machine (EM) is provided.
10. Fahrrad oder Pedelec mit einem Tretlagergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche. 10. bicycle or pedelec with a bottom bracket gear according to one of the preceding claims.
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