DE10145047A1 - Kart vehicle gearbox, for retrospective fitting irrespective of engine, has separate planetary gearbox unit mounted on rear axle and joined to pinion via chain wheel and chain drive - Google Patents

Kart vehicle gearbox, for retrospective fitting irrespective of engine, has separate planetary gearbox unit mounted on rear axle and joined to pinion via chain wheel and chain drive

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DE10145047A1 DE2001145047 DE10145047A DE10145047A1 DE 10145047 A1 DE10145047 A1 DE 10145047A1 DE 2001145047 DE2001145047 DE 2001145047 DE 10145047 A DE10145047 A DE 10145047A DE 10145047 A1 DE10145047 A1 DE 10145047A1
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Abstract

The vehicle has a rear axle driven by an engine mounted on the chassis and a chain wheel fixed to the rear axle and joined by a drive chain to a pinion driven by the engine. A planetary gearbox in the form of a separate unit is mounted on the rear axle and is joined to the pinion via a chain wheel and chain drive.

Description

1. Stand der Technik1. State of the art 1.1 Verbrennungsmotoren ohne Schaltgetriebe1.1 Internal combustion engines without manual transmission

Diese Motoren haben kein Schaltgetriebe. Die Drehmomentübertragung von der Kurbelwelle auf die Hinterachse erfolgt über eine Kette. Das Untersetzungsverhältnis ist durch die Zähnezahlen der Kettenräder gegeben und während der Fahrt nicht veränderbar. These engines have no manual transmission. The torque transmission from the crankshaft on the rear axle is done via a chain. The The reduction ratio is given by the number of teeth on the chain wheels and cannot be changed while driving.

Diese Motoren werden somit teilweise in drehmoment- bzw. leistungsschwachen Bereichen betrieben. Motoren ohne Schaltgetriebe sind preiswert, aber vom Fahrverhalten "unelastisch". Dies hat zum Einsatz von sog. Schaltmotoren geführt (→ 1.2). These motors are therefore partially torque or underperforming areas. Engines are without a manual transmission inexpensive, but "inelastic" from driving behavior. This has the use of so-called switch motors (→ 1.2).

1.2 Motoren mit integriertem Schaltgetriebe1.2 Motors with integrated manual transmission

Diese sogenannten Schaltmotoren stammen aus dem Motorradbereich und sind seit Jahren Stand der Technik. Motor und Getriebe sind eine kompakte Einheit, d. h. als eine Einheit zu betrachten und nur als Motor-Getriebe-Einheit vom Motorhersteller zu erwerben. Motor und Getriebe können nur zusammen betrieben werden. Ein späteres Nachrüsten des Getriebes ist demnach nicht möglich. Ebenfalls nicht möglich ist eine Kombination eines Motors des Herstellers A mit einem Getriebe des Herstellers B. These so-called switch motors come from the motorcycle sector and have been state of the art for years. The engine and transmission are compact Unity, d. H. to be regarded as a unit and only as a motor-gear unit to be purchased from the engine manufacturer. The engine and transmission can only work together operate. A subsequent retrofitting of the gearbox is therefore not possible. A combination of a motor of the is also not possible Manufacturer A with a gearbox from manufacturer B.

Die Getriebe sind meist 6-Gang-Klauen-Getriebe, sequentiell manuell (über Schalthebel/Schaltwippen rein mechanisch oder über Knöpfe am Lenkrad elektro-mechanisch) zu schalten. Die Drehmomentübertragung von der Motor- Getriebeeinheit zur Hinterachse erfolgt über eine Kette. Motoren mit integriertem Schaltgetriebe sind aufgrund ihrer Getriebe zwar beschleunigungsstark aber auch teuer und werden vor allem nicht von allen Kart-Fahrern aufgrund ihrer komplizierten Bedienung (Gangwechsel erfordert hohe Konzentration und einigen Kraftaufwand) akzeptiert. The transmissions are mostly 6-speed claw transmissions, sequentially manual (via Shift lever / shift paddles purely mechanically or via buttons on the steering wheel to switch electro-mechanical). The torque transmission from the engine Gear unit to the rear axle is made via a chain. Engines with integrated manual transmission are due to their transmission Accelerating but also expensive and above all not by everyone Kart drivers due to their complicated operation (gear change requires high concentration and some effort) accepted.

2. Aufgabenstellung2. Task

Die Aufgabenstellung besteht darin, ein Schaltgetriebe zu entwickeln, das unabhängig vom verwendeten (nicht schaltbaren) Motor nachgerüstet werden kann:

  • - Das Getriebe soll mit unterschiedlichen Motoren und Chassis kombiniert werden können. Das Getriebe muß deshalb eine eigenständige, leicht montierbare Baueinheit sein, wobei eine mechanische Anpassung (z. B. Bohren, Fräsen, Schweißen) von Chassis und Motor zu vermeiden ist.
  • - Das Getriebe soll im Vergleich zu den bekannten 6-Gang-Getrieben einen höheren Bedienkomfort aufweisen. Idealerweise wird ein automatischer Gangwechsel erreicht.
  • - Idealerweise lässt sich das Getriebe unter Last schalten.
  • - Der Preis des Getriebes muss in einem akzeptablen Verhältnis zum Nutzen stehen.
The task is to develop a manual transmission that can be retrofitted regardless of the (non-switchable) engine used:
  • - The gearbox should be able to be combined with different engines and chassis. The gearbox must therefore be an independent, easy-to-assemble unit, whereby mechanical adaptation (e.g. drilling, milling, welding) of the chassis and motor must be avoided.
  • - The transmission should have a higher ease of use compared to the known 6-speed transmissions. Ideally, an automatic gear change is achieved.
  • - Ideally, the transmission can be shifted under load.
  • - The price of the gearbox must be in an acceptable ratio to the benefits.

3. Lösung3rd solution

Die Lösung der Aufgabe ist in den Patentansprüchen angegeben. The solution to the problem is specified in the claims.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gezeigt und nachfolgend näher beschrieben. Exemplary embodiments are shown in the drawing and are described in more detail below described.

Es zeigt: It shows:

Fig. 1 die Prinzipdarstellung eines Planetengetriebes; Fig. 1 shows the schematic diagram of a planetary gear;

Fig. 2 die Prinzipdarstellung eines Zahnradgetriebes; Fig. 2 is the schematic representation of a gear transmission;

Fig. 3 das Getriebe nach Fig. 2 als Automatikgetriebe; FIG. 3 shows the transmission of Figure 2 as an automatic transmission.

Fig. 4 Prinzipfunktionsskizze zum Planetengetriebe; Fig. 4 basic functional sketch of the planetary gear;

Fig. 5 das Prinzip einer Bandbremse in unterschiedlichen Funktionsstellungen; Fig. 5 illustrates the principle of a band brake in different functional positions;

Fig. 6 und 7 alternative Schaltelemente; FIGS. 6 and 7 show alternative switching elements;

Fig. 8 ein sequentiell schaltbares 3-Gang-Getriebe; Fig. 8 is a sequentially switchable 3-speed transmission;

Fig. 9 ein 3-Gang-Getriebe mit freier Gangwahl. Fig. 9 is a 3-speed transmission with free gear selection.

3.1 Planetengetriebe3.1 Planetary gear

Die Getriebeeinheit rotiert und muß gelagert werden. The gear unit rotates and must be stored.

3.1.1 Einbauposition3.1.1 Installation position

Das Planetengetriebe kann prinzipiell vor oder hinter der Hinterachse oder als Aufsteckgetriebe auf der Hinterachse gelagert werden. In principle, the planetary gear can be in front of or behind the rear axle or be mounted as a slip-on gear on the rear axle.

3.1.2 Getriebeaufbau und -funktion3.1.2 Gearbox structure and function 3.1.2.1 Aufbau3.1.2.1 Structure

Unabhängig von der Einbauposition hat das Planetengetriebe folgenden prinzipiellen Aufbau (Fig. 1) Regardless of the installation position, the planetary gear has the following basic structure ( Fig. 1)

Das Drehmoment wird über den als Kettenrad ausgebildeten Steg (1) (Planetenträger) in das Planetengetriebe eingeleitet. Der Steg trägt die Bolzen (2), auf denen die Planetenräder (3) drehbar gelagert sind. Die Planetenräder kämmen einerseits mit dem Hohlrad (4), andererseits mit den Sonnenrädern (5) und (6). Das Hohlrad ist mit der Abtriebswelle (7) fest verbunden, die ein Kettenritzel (8) trägt. Von hier aus wird das Drehmoment per Kette auf die Hinterachse weitergeleitet. Die Sonnenräder (5) und (6) können über die mit ihnen verbundenen Scheiben (9) und (10) einzeln festgesetzt (Drehzahl 0) werden. Das Festsetzen erfolgt durch Bremsbänder, Klauen o. ä. über ein von Hand zu betätigendes Schaltgestänge. Weiterhin ist zwischen Steg (1) und Abtriebswelle (7) ein Freilauf (11) zu erkennen. Das gezeigte Getriebe (vor oder hinter der Hinterachse angeordnet) wird in Lagern (12) und Lagerböcken aufgenommen und mit dem Chassis des Karts (Fahrzeug) verbunden. Die Lager (12) und das Kettenritzel (8) entfallen, wenn das Getriebe direkt auf der Hinterachse montiert wird. Es muß dann aber die Abtriebswelle hohl ausgeführt werden. The torque is introduced into the planetary gear via the web ( 1 ) (planet carrier) designed as a chain wheel. The bridge carries the bolts ( 2 ) on which the planet gears ( 3 ) are rotatably mounted. The planet gears mesh on the one hand with the ring gear ( 4 ), on the other hand with the sun gears ( 5 ) and ( 6 ). The ring gear is firmly connected to the output shaft ( 7 ), which carries a chain sprocket ( 8 ). From here, the torque is transferred to the rear axle by a chain. The sun gears ( 5 ) and ( 6 ) can be fixed individually (speed 0) via the disks ( 9 ) and ( 10 ) connected to them. It is fixed by means of brake bands, claws or the like via a manually operated shift linkage. Furthermore, a freewheel ( 11 ) can be seen between the web ( 1 ) and the output shaft ( 7 ). The transmission shown (arranged in front of or behind the rear axle) is received in bearings ( 12 ) and bearing blocks and connected to the chassis of the kart (vehicle). The bearings ( 12 ) and the chain sprocket ( 8 ) are not required if the gearbox is mounted directly on the rear axle. But then the output shaft must be made hollow.

3.1.2.1 Funktionsweise3.1.2.1 How it works

Im 1. Gang (langsamster Gang) sind beide Scheiben (9) und (10) nicht festgesetzt. Die Drehmomentübertragung erfolgt direkt von Steg (1) über den Freilauf (11) auf die Abtriebswelle (7). Antriebs- und Abtriebsdrehzahl sind also identisch (iPG1 = 1). Da das Hohlrad (4) mit der Abtriebswelle (7) fest verbunden ist, rotiert auch dieses mit der gleichen Drehzahl. Somit fließt keine Kraft über die Zahnräder des Planetengetriebes; alle Elemente des Getriebes laufen mit gleicher Drehzahl um. In 1st gear (slowest gear) both discs ( 9 ) and ( 10 ) are not locked. The torque is transmitted directly from the web ( 1 ) via the freewheel ( 11 ) to the output shaft ( 7 ). The input and output speeds are therefore identical (i PG1 = 1). Since the ring gear ( 4 ) is firmly connected to the output shaft ( 7 ), it also rotates at the same speed. Thus, no force flows through the gears of the planetary gear; all elements of the gear run at the same speed.

Das Gesamtübersetzungsverhältnis zwischen Motor und Hinterachse ist im 1. Gang:

iges1 = iK1.iPG1.iK2
iges1 = iK1.iK2

mit iK1: Übersetzungsverhältnis des Kettentriebs zwischen Motor und Getriebe
mit iK2: Übersetzungsverhältnis des Kettentriebs zwischen Getriebe und Hinterachse The overall gear ratio between engine and rear axle is in 1st gear:

i tot1 = i K1 .i PG1 .i K2
i tot1 = i K1 .i K2

with i K1 : Gear ratio of the chain drive between engine and transmission
with i K2 : transmission ratio of the chain drive between the transmission and the rear axle

Im 2. Gang wird das Sonnenrad (5) über die Scheibe (9) festgesetzt (Fig. 4, oben). Die Abtriebszahl (ωHR2) ist größer als die Eingangsdrehzahl (ωSteg). Das Planetengetriebe übersetzt ins "Schnelle"; die Sperrwirkung des Freilaufs wird aufgehoben (Freilauf = Überholkupplung). Sonnenrad (6) und Scheibe (10) rotieren mit geringer Drehzahl (positive Richtung, ωS6-2) In 2nd gear, the sun gear ( 5 ) is fixed over the disc ( 9 ) ( Fig. 4, top). The output number (ω HR2 ) is greater than the input speed (ω web ). The planetary gearbox translates into "fast"; the blocking effect of the freewheel is released (freewheel = overrunning clutch). Sun gear ( 6 ) and disc ( 10 ) rotate at low speed (positive direction, ω S6-2 )

Das Gesamtübersetzungsverhältnis zwischen Motor und Hinterachse im 2. Gang ist:

iges2 = iK1.iPG2.iK2
The overall gear ratio between engine and rear axle in 2nd gear is:

i tot2 = i K1 .i PG2 .i K2

Da iPG2 < iPG1
und iK1 und iK2 unabhängig vom eingelegten Gang also konstant sind,
gilt: iges2 < iges1 Since i PG2 <i PG1
and i K1 and i K2 are constant regardless of the gear engaged,
applies: i tot2 <i tot1

Der Unterschied (Stufensprung) zwischen iges2 und iges1 hängt von den gewählten Zähnezahlen der beteiligten Zahnräder ab. The difference (increment) between i ges2 and i ges1 depends on the selected number of teeth of the gears involved.

Im 3. Gang wird das Sonnenrad (6) über die Scheibe (10) festgesetzt (Fig. 4, unten). Sonnenrad (5) und Scheibe (9) sind jetzt frei drehbar. Die Abtriebsdrehzahl (ωHR3) ist größer als die Eingangsdrehzahl (ωSteg) und größer als die Drehzahl im 2. Gang (ωHR2). Das Planetengetriebe übersetzt ins "Schnelle", die Sperrwirkung des Freilaufs wird aufgehoben (Freilauf = Überholkupplung). Sonnenrad (5) und Scheibe (9) rotieren mit geringer Drehzahl (negative Richtung, ωS5-3) In the 3rd Gear, the sun gear ( 6 ) is fixed over the disc ( 10 ) ( Fig. 4, below). Sun gear ( 5 ) and disc ( 9 ) can now be freely rotated. The output speed (ω HR3 ) is greater than the input speed (ω web ) and greater than the speed in 2nd gear (ω HR2 ). The planetary gearbox translates into "fast", the blocking effect of the freewheel is released (freewheel = overrunning clutch). Sun gear ( 5 ) and disc ( 9 ) rotate at low speed (negative direction, ω S5-3 )

Das Gesamtübersetzungsverhältnis im 3. Gang ist

iges3 = iK1.iPG3.iK2
The overall gear ratio in 3rd gear is

i tot3 = i K1 .i PG3 .i K2

Da iPG3 < iPG2 < iPC1
und iK1 und iK2 unabhängig vom eingelegten Gang, also konstant sind,
gilt iges3 < iges2 < iges1 Because i PG3 <i PG2 <i PC1
and i K1 and i K2 are independent of the gear engaged, i.e. are constant,
applies i tot3 <i tot2 <i tot1

Der Unterschied (Stufensprung) zwischen iges3 und iges2 hängt von den gewählten Zähnezahlen der beteiligten Zahnräder ab. The difference (increment) between i ges3 and i ges2 depends on the selected number of teeth of the gears involved.

3.1.3 Schaltung, Aufbau und Funktion3.1.3 Circuit, structure and function

Wie beschrieben, werden die drei Gänge gewählt durch:

  • - Freigabe beider Scheiben (9) und (10) bzw. Sonnenräder (5) und (6) → Freilauf aktiv, 1. Gang
  • - Festsetzen von Sonnenrad (5) über Scheibe (9) → 2. Gang, Freilauf wird überholt. Sonnenrad (6) und Scheibe (10) sind frei drehbar.
  • - Festsetzen von Sonnenrad (6) über Scheibe (10) → 3. Gang, Freilauf wird überholt. Sonnenrad (5) und Scheibe (9) sind frei drehbar.
As described, the three courses are selected by:
  • - Release of both discs ( 9 ) and ( 10 ) or sun gears ( 5 ) and ( 6 ) → freewheeling active, 1st gear
  • - Lock the sun gear ( 5 ) over the disc ( 9 ) → 2nd gear, overrunning is overtaken. Sun gear ( 6 ) and disc ( 10 ) can be freely rotated.
  • - Lock the sun gear ( 6 ) over the disc ( 10 ) → 3rd gear, overrunning is overtaken. Sun gear ( 5 ) and disc ( 9 ) can be rotated freely.

Diese Aufgabenstellung kann auf unterschiedliche Weise gelöst werden: This task can be solved in different ways:

3.1.3.1 Reibschluß, z. B. Bandbremse (Fig. 5, oben)3.1.3.1 frictional engagement, e.g. B. band brake ( Fig. 5, top)

Um die Scheiben (9) und (10) wird je ein Bremsband gelegt. Der Fixpunkt (F) beider Bremsbänder (25, 26) ist ortsfest und starr. Beim Zuziehen des jeweiligen Bremsbandes, ausgelöst durch manuelle Betätigung des in Nähe des Lenkrades befindlichen Schalthebels, wird an der Bandbremse bzw. den Scheiben (9), (10) ein Moment in Höhe von

M = F (eµ α-1)r erzeugt.

µ = Reibwert zwischen Bremsband und Scheibe
α = Umschlingungswinkel zwischen Band und Scheibe
r = Radius der Scheibe (9) bzw. (10). A brake band is placed around each of the discs ( 9 ) and ( 10 ). The fixed point (F) of both brake bands ( 25 , 26 ) is stationary and rigid. When the respective brake band is pulled in, triggered by manual actuation of the shift lever located near the steering wheel, a torque of up to is applied to the band brake or the disks ( 9 ), ( 10 )

M = F (e µ α -1) r generated.

µ = coefficient of friction between brake band and disc
α = wrap angle between belt and disc
r = radius of the disk ( 9 ) or ( 10 ).

Bei entsprechender Wahl der Parameter kann ein Gangwechsel auch unter Last erfolgen. Dabei werden Lastspitzen beim Gangwechsel durch kurzzeitiges Rutschen zwischen den Scheiben (9) und (10) und den Bremsbändern bzw. durch Elastizitäten der beteiligten Materialien abgebaut. With appropriate selection of the parameters, a gear change can also take place under load. Load peaks are reduced when the gear is changed by briefly sliding between the discs ( 9 ) and ( 10 ) and the brake bands or by the elasticity of the materials involved.

Gemäß Fig. 5, unten links, sind in Pos. 1 die Scheiben (9) und (10) frei. Beide Bremsbänder (25, 26) sind ungespannt. Damit ist Gang 1 aktiv (→ Freilauf). According to Fig. 5, bottom left, 1 the discs (9) and (10) are free in Pos.. Both brake bands ( 25 , 26 ) are untensioned. Gear 1 is now active (→ freewheel).

In der in Fig. 5, unten Mitte, dargestellten Stellung des Doppelexzenters, (Pos. 2) ist das Bremsband für den 2. Gang (25) gespannt (leicht über Totpunkt der Exzenterwelle (27), das Bremsband für den 3. Gang (26) jedoch noch ungespannt (→ Gang 2 aktiv). In the in Fig. 5, bottom center position shown of the double eccentric (Pos. 2), the brake band is stretched to the 2nd gear (25) (slightly over center of the eccentric shaft (27), the brake band for the 3rd gear ( 26 ) but still not under tension (→ gear 2 active).

In Pos. 3 (Fig. 5, unten links) ist das Bremsband für den 3. Gang (25) wieder gelöst, da deutlich über dem Totpunkt. Das Bremsband für den 3. Gang (26) ist jetzt leicht über dem Totpunkt, womit der 3. Gang aktiv ist. In item 3 ( Fig. 5, bottom left) the brake band for the 3rd gear ( 25 ) is released again, as it is clearly above the dead center. The brake band for the 3rd gear ( 26 ) is now slightly above the dead center, with which the 3rd gear is active.

Das bedeutet, es gibt drei definierte Schalthebelstellungen, denen ein definierter Gang zugeordnet ist. Im Gegensatz zur sequentiellen Schaltung, wie sie bei 6-Gang-Getrieben üblich ist, besteht jederzeit Klarheit darüber, welcher Gang eingelegt ist. This means that there are three defined gear lever positions, one of which defined gear is assigned. Unlike sequential switching, As is common with 6-speed transmissions, there is always clarity about which gear is engaged.

Neben dem Vorteil, dass unter Last geschaltet werden kann (keine Zugkraftunterbrechung), ist immer gewährleistet, dass der am Schalthebel gewählte Gang tatsächlich aktiv ist. Dies ist nicht unbedingt, d. h. jederzeit gewährleistet, wenn die Scheiben (9) und (10) formschlüssig festgesetzt würden, z. B. durch axial oder radial eingreifende Festsetzelemente (z. B. Klauen). (Positiv- und Negativelemente greifen zum Schaltzeitpunkt nicht ineinander.) In addition to the advantage that gear can be shifted under load (no interruption in tractive power), it is always guaranteed that the gear selected on the gear lever is actually active. This is not necessarily, that is, guaranteed at all times, if the disks ( 9 ) and ( 10 ) were positively fixed, e.g. B. by axially or radially engaging locking elements (z. B. claws). (Positive and negative elements do not mesh at the time of switching.)

Das Planetengetriebe kann (z. B. aus Preisgründen) auch als 2-Gang- Getriebe ausgeführt werden. Dabei entfallen die für den 3. Gang erforderlichen Elemente ((6), (10) und die entsprechende Stufe des Planetenrades (3)). Ebenso entfallen die Elemente, die für das Festsetzen der Scheibe (10) bzw. des Sonnenrades (6) benötigt werden (26, 27 = Einfachexzenter). Der Schalthebel hat dann auch nur 2 Positionen (Pos. 1 = 1. Gang, Pos. 2 = 2. Gang). The planetary gearbox can also be designed as a 2-speed gearbox (e.g. for price reasons). The elements (( 6 ), ( 10 ) and the corresponding stage of the planetary gear ( 3 )) required for 3rd gear are omitted. Likewise, the elements required for fixing the disc ( 10 ) or the sun gear ( 6 ) are omitted ( 26 , 27 = single eccentric). The shift lever then only has 2 positions (item 1 = 1st gear, item 2 = 2nd gear).

3.1.3.2 Formschluß3.1.3.2 Form fit

Hierbei werden in die Scheiben (9) und (10) axial einrückende Klauen o. ä. verwendet, (Nachteile s. o.) Here, axially engaging claws or the like are used in the disks ( 9 ) and ( 10 ) (disadvantages see above)

3.1.3.3 Automatischer Gangwechsel3.1.3.3 Automatic gear change

Sofern für das Planetengetriebe nur 2 Gänge vorgesehen werden, kann ein automatischer, d. h. drehzahlabhängiger Gangwechsel erfolgen. Eine manuelle Gangwahl ist nicht erforderlich. If only 2 gears are provided for the planetary gear, one can automatic, d. H. speed-dependent gear change. A manual gear selection is not required.

Die Scheibe (9) und das zugehörige Bremsband (25) werden hierbei durch das in Fig. 6 dargestellte Schaltelement ersetzt. The disc ( 9 ) and the associated brake band ( 25 ) are replaced by the switching element shown in Fig. 6.

Beschreibung des AufbausDescription of the structure

Auf dem Sonnenrad (5) wird ein Mitnehmerring (28) befestigt, der zwei gegenüberliegende Nuten mit halbkreisförmigem Querschnitt besitzt. In diese Nuten greifen die Kugeln (29) etwa bis zu ihrer Mitte ein. Die jeweils andere Kugelhälfte befindet sich in den Fliehgewichten (30). Durch Gewindestifte (31) können die Kugeln in ihrer radialen Position eingestellt werden. Die Fliehgewichte werden durch Schrauben (32) und Federn (33) entgegen der Fliehkraft zusammengehalten. Außen befindet sich eine feststehende Trommel (34). A driver ring ( 28 ) is fastened on the sun gear ( 5 ) and has two opposing grooves with a semicircular cross section. The balls ( 29 ) engage approximately in their center in these grooves. The other half of the ball is in the flyweights ( 30 ). The balls can be adjusted in their radial position by means of set screws ( 31 ). The centrifugal weights are held together by screws ( 32 ) and springs ( 33 ) against the centrifugal force. There is a stationary drum ( 34 ) on the outside.

Beschreibung der FunktionDescription of the function

Unterhalb der Schaltdrehzahl, die über die Schrauben (32) und die Federn (33) einstellbar ist, liegen die Fliehgewichte (30) an dem Mitnehmerring (28) an. Die Mitnahme der Fliehgewichte erfolgt über die Kugeln (29). Wird die Vorspannkraft der Federn (33) bei Überschreiten der Schaltdrehzahl überwunden, so verlagern sich die Fliehgewichte (30) mit den Kugeln (29) und den Gewindestiften (31) bis sie an der feststehenden Trommel (34) zur Anlage kommen (Fig. 7). Die Fliehgewichte werden gleichzeitig durch Reibung an der Trommel abgebremst. Dabei drehen sich die Fliehgewichte (30) auf dem Mitnehmerring (28) um einen kleinen Winkelbetrag β. Diese Verdrehung wird begrenzt durch Anlage der Nuten des Mitnehmerrings an den Kugeln. Aufgrund der geometrischen Verhältnisse wird gleichzeitig die Anpresskraft der Fliehgewichte auf die Trommel stark erhöht. Die wiederum führt zum sofortigen Stillstand der Fliehgewichte und somit auch des Mitnehmerringes (28) und des Sonnenrades (5) → der 2. Gang ist geschaltet. Below the switching speed, which can be set using the screws ( 32 ) and the springs ( 33 ), the flyweights ( 30 ) rest on the drive ring ( 28 ). The centrifugal weights are taken along via the balls ( 29 ). If the preload force of the springs ( 33 ) is overcome when the switching speed is exceeded, the centrifugal weights ( 30 ) with the balls ( 29 ) and the setscrews ( 31 ) shift until they come to rest on the fixed drum ( 34 ) ( Fig. 7 ). The flyweights are braked simultaneously by friction on the drum. The flyweights ( 30 ) rotate on the driving ring ( 28 ) by a small angle β. This twist is limited by the contact of the grooves of the driving ring on the balls. Due to the geometric conditions, the contact pressure of the centrifugal weights on the drum is greatly increased. This in turn leads to the centrifugal weights and thus also the driving ring ( 28 ) and the sun gear ( 5 ) coming to a standstill → 2nd gear is engaged.

Bei Unterschreiten der Schaltdrehzahl/Fortfall des Moments oder Umkehrung der Momentenrichtung (Verzögerung des Fahrzeugs) löst der Mechanismus sofort (β → 0), womit das Sonnenrad (5) wieder frei rotieren kann und der 1. Gang automatisch wieder arbeitet. If the gearbox falls below the switching speed / loss of torque or reverses the direction of torque (deceleration of the vehicle), the mechanism releases immediately (β → 0), with which the sun gear ( 5 ) can rotate freely and the 1st gear automatically works again.

3.2 Schaltgetriebe mit außenverzahnten Zahnrädern3.2 Manual transmission with externally toothed gears

Diese Getriebe besitzen ein feststehendes Gehäuse, das mit dem Chassis verschraubt wird. Das Gehäuse beinhaltet alle Zahnräder und alle Elemente für den Gangwechsel. Die Getriebe sind unabhängig vom Motor nachrüstbar. Ihre Konstruktion trägt den besonderen Einsatzbedingungen im Kartsport Rechnung. These gearboxes have a fixed housing that mates with the chassis is screwed. The housing contains all gears and all Elements for changing gears. The gears are independent of the engine retrofitted. Their construction bears the special conditions of use in kart racing bill.

3.2.1 Einbauposition3.2.1 Installation position

Diese Getriebe können prinzipiell vor oder hinter der Hinterachse eingebaut werden. In principle, these transmissions can be installed in front of or behind the rear axle become.

3.2.2 Getriebeaufbau und -funktion3.2.2 Gearbox design and function

Die nachfolgend vorgestellten Getriebe sind nicht in allen Details immer unbedingt neu, erfüllen aber in besonderem Maße die in 2. "Aufgabenstellung" genannten Anforderungen und sind so z. Zt. nicht erhältlich. The gears presented below are not always in all details absolutely new, but particularly meet the requirements in 2. "Task" requirements and are z. Not available at the moment.

3.2.2.1 Zweigang-Getriebe (Fig. 2)3.2.2.1 Two-speed gearbox ( Fig. 2)

Ein- und Ausgangswelle müssen die gleiche Drehrichtung haben. Dies ist der Grund für das Vorhandensein des Zahnradpaares (13) und (14). Die Zahnräder (15) und (16) verkörpern den 1. Gang, die Zahnräder (17) und (18) den 2. Gang. Alle Zahnradpaare sind ständig im Eingriff. Die Zahnräder (14), (15) und (17) sind mit der Zwischenwelle (19) fest verbunden. Die Zahnräder (16) und (18) sind auf der Ausgangswelle (7) drehbar gelagert. Die Ausgangswelle (7) ist zwischen den Zahnrädern (16) und (18) als Keilwelle ausgebildet. In diesem Bereich kann das Schiebestück (20) mit entsprechendem Innen-Keilprofil nach rechts bzw. links verschoben werden. Die Verschiebung erfolgt über die Schaltgabel (21), die Schaltwelle (22) und den nach außen geführten Schalthebel (23). The input and output shaft must have the same direction of rotation. This is the reason for the existence of the gear pair ( 13 ) and ( 14 ). The gears ( 15 ) and ( 16 ) embody 1st gear, the gears ( 17 ) and ( 18 ) embody 2nd gear. All gear pairs are constantly engaged. The gears ( 14 ), ( 15 ) and ( 17 ) are firmly connected to the intermediate shaft ( 19 ). The gears ( 16 ) and ( 18 ) are rotatably mounted on the output shaft ( 7 ). The output shaft ( 7 ) is designed as a spline shaft between the gears ( 16 ) and ( 18 ). In this area, the sliding piece ( 20 ) can be moved to the right or left with the corresponding internal wedge profile. The shift takes place via the shift fork ( 21 ), the shift shaft ( 22 ) and the outward shift lever ( 23 ).

Wird das Schiebestück nach rechts bewegt, so greifen die Klauen des Schiebestücks in die zugehörigen Taschen des Zahnrades (16) (→ 1. Gang). Entsprechendes gilt für die linke Position des Schiebestücks (→ 2. Gang) If the sliding piece is moved to the right, the claws of the sliding piece engage in the corresponding pockets of the gear wheel ( 16 ) (→ 1st gear). The same applies to the left position of the sliding piece (→ 2nd gear)

3.2.2.2 Zweigang-Automatik-Getriebe (Fig. 3)3.2.2.2 Two-speed automatic transmission ( Fig. 3)

Im 1. Gang wird das Moment über einen Freilauf (11) auf die Ausgangswelle übertragen. Für den 2. Gang kommt ein drehzahlabhängig schaltendes Schaltelement (24) zum Einsatz (Aufbau s. Punkt 3.1.3.3), das den Kraftschluß zwischen Zahnrad (18) und Ausgangswette (7) realisiert. Dabei wird der Freilauf "überholt". In 1st gear, the torque is transferred to the output shaft via a freewheel ( 11 ). For the 2nd gear a speed-dependent shifting element ( 24 ) is used (for structure see point 3.1.3.3), which realizes the frictional connection between the gear ( 18 ) and the output bet ( 7 ). The freewheel is "overhauled".

3.2.2.3 Sequentiell schaltbares 3-Gang-Getriebe (Ziehkeilgetriebe) (Fig. 8)3.2.2.3 Sequentially switchable 3-speed gear (pull wedge gear) ( Fig. 8)

Auf Zwischenwelle sind die Zahnräder (15, 17, 35) drehbar gelagert, welche ein Innenkeilprofil (K) besitzen. Die Drehmoment-Übertragung erfolgt über einen per Schaltstange (22) in Axialrichtung verschiebbaren Mitnehmer (37), der sich in dem in der Zwischenwelle befindlichen Langloch (L) abstützt und je nach (axialer) Position der Schaltstange in die Lücken des Innenkeilprofils der Zahnräder 15, 17 oder 35 eingreift und somit die Gänge 1, 2 oder 3 aktiviert. Die Anzahl der Gänge ist nicht auf 3 Gänge fixiert; es können alternativ auch 2 oder 4 oder mehr Gänge nach gleichem Prinzip realisiert werden. Der Hauptvorteil dieser Bauart liegt in der besonders kompakten und einfachen Bauweise. The gear wheels ( 15 , 17 , 35 ), which have an internal spline (K), are rotatably mounted on the intermediate shaft. The torque is transmitted via a driver ( 37 ) which can be moved in the axial direction by means of a shift rod ( 22 ), which is supported in the elongated hole (L) in the intermediate shaft and, depending on the (axial) position of the shift rod, into the gaps in the internal spline profile of the gear wheels 15 , 17 or 35 engages and thus activates gears 1, 2 or 3. The number of courses is not limited to 3 courses; alternatively, 2 or 4 or more gears can be realized according to the same principle. The main advantage of this design is the particularly compact and simple design.

3.2.2.4 Drei-Gang-Getriebe mit freier Gangwahl (Fig. 9)3.2.2.4 Three-speed gearbox with free gear selection ( Fig. 9)

1. Gang: Momentübertragung über Freilauf (11). Das Schiebestück (20) befindet sich in Mittelstellung, d. h. weder Zahnrad (18) noch (36) sind mit Ausgangswelle (7) gekoppelt. 1st gear: torque transmission via freewheel ( 11 ). The sliding piece ( 20 ) is in the central position, ie neither gear ( 18 ) nor ( 36 ) are coupled to the output shaft ( 7 ).

2. Gang: Schiebestück nach rechts
→ Momentübertragung von (18) auf (7), Freilauf (11) wird "überholt" 2nd gear: sliding piece to the right
→ Torque transmission from ( 18 ) to ( 7 ), freewheel ( 11 ) is "overhauled"

3. Gang: Schiebestück nach links
→ Momentübertragung von (36) auf (7), Freilauf wird "überholt" 3rd gear: sliding piece to the left
→ torque transmission from ( 36 ) to ( 7 ), freewheel is "overhauled"

Der Vorteil dieses 3-Gang-Getriebes (im Vergleich zu sequentiellen 3-Gang-Getrieben) besteht darin, dass zwischen den Gängen durch eine einzige Schaltbewegung beliebig gewechselt werden kann. Insbesondere ist ein direktes Herunterschalten vom 3. in den 1. Gang möglich, was in der Praxis häufig erforderlich ist und somit einen besonders hohen Bedienkomfort darstellt.
Hinweis: Ein Rückwärtsschieben des Karts ist nur im 1. Gang möglich. Bei eingelegtem 2. oder 3. Gang blockiert das Getriebe, da 2 Gänge gleichzeitig aktiv sind. The advantage of this 3-speed gearbox (compared to sequential 3-speed gearboxes) is that you can switch between the gears with just a single shift. In particular, a direct downshift from 3rd to 1st gear is possible, which is often required in practice and is therefore particularly easy to use.
Note: The kart can only be pushed backwards in 1st gear. When 2nd or 3rd gear is engaged, the transmission blocks because 2 gears are active at the same time.

Claims (3)

1. Kart-Fahrzeug mit einer Hinterachse, die mit einem Antriebsmotor angetrieben ist, der am Chassis des Karts gehaltert ist, wobei auf der Hinterachse ein Kettenrad fixiert ist, welches über einen Kettentrieb mit einem vom Antriebsmotor angetriebenen Ritzel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Getriebe als selbständige Baueinheit vorgesehen ist, welches auf der Hinterachse oder an dem Chassis gehaltert ist und das nur mit dem Ritzel des Antriebsmotors über ein Kettenrad über einen Kettentrieb verbunden ist und dessen Antriebsritzel mit dem Kettenrad der Achse verbunden ist, wobei das Getriebe als Planetengetriebe ausgebildet ist, wobei zur Einleitung des Drehmomentes in das Planetengetriebe ein als Kettenrad ausgebildeter Steg (1) (Planetenträger) vorgesehen ist, der Bolzen (2) trägt, auf denen Planetenräder (3) drehbar gelagert sind, die einerseits mit einem Hohlrad (4) und andererseits mit Sonnenrädern (5, 6) kämmen, das Hohlrad (4) mit der Abtriebswelle (7) fest verbunden ist, die ein Kettenritzel (8) trägt, von dem das Drehmoment per Kette auf die Hinterachse weitergeleitet wird, wobei die Sonnenräder (5, 6) über mit ihnen verbundene Scheiben (9, 10) einzeln festsetzbar sind (Drehzahl 0), wobei für das Festsetzen Bremsbänder, Klauen oder dergleichen vorgesehen sind, die mittels eines manuell betätigbaren Schaltgestänges betätigbar sind, wobei ferner zwischen Steg (1) und Abtriebswelle (7) ein Freilauf (11) vorgesehen ist, und wobei das Getriebe (vor oder hinter der Hinterachse) in Lagern (12) und Lagerböcken aufgenommen und mit dem Chassis des Karts verbunden ist und wobei alternativ die Lager (12) und das Kettenritzel (8) entfallen, sofern das Getriebe direkt auf der Hinterachse montiert ist, wozu dann die Abtriebswelle (7) als Hohlwelle ausgeführt und auf die Hinterachse aufgesteckt ist. 1. Kart vehicle with a rear axle which is driven by a drive motor which is held on the chassis of the kart, wherein a sprocket is fixed on the rear axle, which is connected via a chain drive with a pinion driven by the drive motor, characterized in that a transmission is provided as an independent unit, which is mounted on the rear axle or on the chassis and which is connected only to the pinion of the drive motor via a chain wheel via a chain drive and whose drive pinion is connected to the chain wheel of the axle, the transmission being a planetary gear A web ( 1 ) (planet carrier) designed as a chain wheel is provided for introducing the torque into the planetary gear, which carries bolts ( 2 ) on which planet gears ( 3 ) are rotatably mounted, which on the one hand have a ring gear ( 4 ) and on the other hand comb with sun gears ( 5 , 6 ), the ring gear ( 4 ) with the Abtriebsw Elle ( 7 ) is firmly connected, which carries a chain sprocket ( 8 ), from which the torque is transmitted by chain to the rear axle, the sun gears ( 5 , 6 ) via disks ( 9 , 10 ) connected to them can be individually fixed ( Speed 0), for which brake bands, claws or the like are provided, which can be actuated by means of a manually operable shift linkage, furthermore a freewheel ( 11 ) is provided between the web ( 1 ) and the output shaft ( 7 ), and the gear ( in front of or behind the rear axle) in bearings ( 12 ) and pedestals and connected to the chassis of the kart and, alternatively, the bearings ( 12 ) and the chain sprocket ( 8 ) are omitted if the gearbox is mounted directly on the rear axle, for which purpose the output shaft ( 7 ) is designed as a hollow shaft and is attached to the rear axle. 2. Kart-Fahrzeug mit einer Hinterachse, die mit einem Antriebsmotor angetrieben ist, der am Chassis des Karts gehaltert ist, wobei auf der Hinterachse ein Kettenrad fixiert ist, welches über einen Kettentrieb mit einem vom Antriebsmotor angetriebenen Ritzel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Getriebe als selbständige Baueinheit vorgesehen ist, welches auf der Hinterachse oder an dem Chassis gehaltert ist und das nur mit dem Ritzel des Antriebsmotors über ein Kettenrad über einen Kettentrieb verbunden ist und dessen Antriebsritzel mit dem Kettenrad der Achse verbunden ist, wobei das Getriebe als Schaltgetriebe mit außen verzahnten Zahnrädern ausgebildet ist und ein gestellfestes Gehäuse aufweist, das mit dem Chassis verschraubt ist, wobei das Gehäuse alle Zahnräder und alle Elemente für den Gangwechsel enthält und wobei das Getriebe unabhängig vom Motor am Chassis installierbar ist, das Getriebe über eine Eingangswelle mit dem Motor und über eine Ausgangswelle (7) mit der Hinterachse, insbesondere jeweils über Kettentriebe gekoppelt ist, wobei die Eingangswelle und die Ausgangswelle gleiche Drehrichtung haben, was über einen Zahnradantrieb realisiert ist, der aus einem Zahnradpaar (13, 14) und einem Zahnradpaar (15, 16) besteht, wobei letztere den ersten Gang verkörpern, ein weiteres Zahnradpaar (17, 18) den zweiten Gang verkörpert und wobei alle Zahnradpaare ständig im Eingriff sind, wobei die Zahnräder (14, 15, 17) drehfest auf einer Zwischenwelle (19) angeordnet sind, die Zahnräder (16, 18) auf der Ausgangswelle drehbar gelagert sind und die Ausgangswelle (7) zwischen den Zahnrädern (16 und 18) als Keilwelle ausgebildet ist, wobei in dem als Keilwelle ausgebildeten Bereich ein Schiebestück (20) mit Innenkeilprofil entlang der Keilwelle nach rechts bzw. links verschiebbar ist, wobei die Verschiebung über eine Schaltgabel (21), eine Schaltwelle (22) und einen nach außen geführten Schalthebel (23) erfolgt, so daß bei Verschiebung des Schiebestückes (20) auf den dem Zahnrad (16) benachbarten Teil der Keilwelle die Klauen des Schiebestückes in die entsprechenden Taschen des Zahnrades (16) eingreifen und bei Verschiebung in entgegengesetzter Richtung die entsprechenden Klauen des Schiebestückes in die zugehörigen Taschen des Zahnrades (18) eingreifen, so daß die Position für den ersten Gang bzw. zweiten Gang eingestellt ist. 2. Kart vehicle with a rear axle which is driven by a drive motor which is held on the chassis of the kart, wherein a sprocket is fixed on the rear axle, which is connected via a chain drive with a pinion driven by the drive motor, characterized in that a transmission is provided as an independent unit, which is mounted on the rear axle or on the chassis and which is connected only to the pinion of the drive motor via a chain wheel via a chain drive and whose drive pinion is connected to the chain wheel of the axle, the transmission being a manual transmission is formed with externally toothed gears and has a frame-fixed housing which is screwed to the chassis, the housing containing all the gears and all elements for changing gear and wherein the transmission can be installed on the chassis independently of the motor, the transmission via an input shaft with the Engine and via an output shaft ( 7 ) is coupled to the rear axle, in particular in each case via chain drives, the input shaft and the output shaft having the same direction of rotation, which is realized via a gear drive consisting of a gear pair ( 13 , 14 ) and a gear pair ( 15 , 16 ), the latter embodying the first gear, a further pair of gearwheels ( 17 , 18 ) embodying the second gear and all the gearwheel pairs being in constant engagement, the gearwheels ( 14 , 15 , 17 ) being arranged in a rotationally fixed manner on an intermediate shaft ( 19 ), the gearwheels ( 16 , 18 ) are rotatably mounted on the output shaft and the output shaft ( 7 ) between the gears ( 16 and 18 ) is designed as a spline shaft, with a sliding piece ( 20 ) with an internal spline profile along the spline shaft to the right or can be shifted to the left, the shifting via a shift fork ( 21 ), a shift shaft ( 22 ) and a shift lever ( 23 ) guided outwards takes place so that when the sliding piece ( 20 ) is moved onto the part of the spline shaft adjacent to the gear ( 16 ), the claws of the sliding piece engage in the corresponding pockets of the gear wheel ( 16 ) and, when moved in the opposite direction, the corresponding claws of the sliding piece into the associated one Engage pockets of the gear wheel ( 18 ) so that the position for the first gear or second gear is set. 3. Kart-Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe als Automatikgetriebe ausgebildet ist, wobei im ersten Gang das Drehmoment über einen Freilauf (11) auf die Ausgangswelle (7) übertragbar ist, und für das Schalten in den zweiten Gang ein Drehzahl abhängig schaltendes Schaltelement (24) vorgesehen ist, mittels dessen der Kraftschluß zwischen dem Zahnrad (18) und der Ausgangswelle (7) einstellbar ist, wobei in diesem Falle der Freilauf (11) überholt wird. 3. Kart vehicle according to claim 2, characterized in that the transmission is designed as an automatic transmission, the torque in the first gear via a freewheel ( 11 ) on the output shaft ( 7 ) can be transmitted, and for switching to the second gear Speed-dependent switching element ( 24 ) is provided, by means of which the frictional connection between the gear ( 18 ) and the output shaft ( 7 ) can be adjusted, in which case the freewheel ( 11 ) is overhauled.
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