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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges schaltbares Untersetzungsgetriebe für Kart, bestehend aus einem Rohrrahmen, aufweisend mindestens einen Motor, wobei Untersetzungsgetriebe und Motor – jeweils in einem Gehäuse (Motorgehäuse und Getriebegehäuse) integriert – getrennt ausgelegt sind und die Abtriebswelle zumindest mittels drei an dem Rohrrahmen angeordneten Lagerböcken drehbar gelagert ist.
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Stand der Technik
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Das Kart ist ein einsitziges, offen ausgestaltetes Fahrzeug für Freizeit- und Sportzwecke, das in der Regel über eine Verbrennungskraffmaschine (nachstehend auch allgemein als Motor bezeichnet) verfügt, die vor der Hinterachse (Mittelmotor), meist leicht versetzt schräg hinter dem Fahrer angeordnet ist. Als Motoren für den Einsatz am Kart eignen sich darüber hinaus prinzipiell auch sämtliche weiteren Maschinen, die aus elektrischer, chemischer oder anderer Energie mechanische Energie erzeugen. Üblicherweise verfügt das Kart über einen Rund- oder Ovalrohrrahmen, der aus einem Rohrverband besteht. Die Hinterräder sind lösbar auf einer Abtriebswelle an deren äußeren Enden befestigt. Die Abtriebswelle ist im Regelfall mittels drei Lagerböcken an dem Rohrrahmen drehbar gelagert. Einseitig der Sitzschale des Kart ist zumindest ein Motor auf relativ eng aneinander und parallel zur Fahrtrichtung verlaufenden Rahmenrohren angeordnet.
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Es sind aus dem Stand der Technik Verbrennungskraftmaschinen mit integriertem schaltbaren Untersetzungsgetriebe für den Bereich Kart bekannt. Das von der Motorwelle abgegebene und anschließend durch das Untersetzungsgetriebe gewandelte Drehmoment wird entweder direkt (siehe u. a.
US 7 000 727 B2 und
EP 1 155 897 B1 ) oder mittels Ketten-/Riementrieb von der Getriebeausgangswelle auf die Abtriebswelle zur Hinterachse des Kart übertragen.
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Das Drehmoment von Motoren ohne Untersetzungsgetriebe wird mittels einer im Fahrbetrieb konstanten Untersetzung eines Ketten-/Riementriebs links- oder rechtsseitig in Fahrtrichtung (abhängig von der Ausführungsform des Motors) von der Motorwelle sowohl mit als auch ohne zwischengeschaltete Fliehkraftkupplung auf die Abtriebswelle eines Kart übertragen. Durch Auswechseln der Zahnräder an der Achse und am Motor lässt sich die Übersetzung an die Streckenverhältnisse anpassen.
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Aus
US 2005/0 173 180 A1 sowie aus
DE 101 45 047 A1 sind schaltbare Untersetzungsgetriebe für Kart bekannt, bei denen die Positionierung des Untersetzungsgetriebes zwischen Lagerböcken an den Rahmenrohren erfolgt, wobei das Untersetzungsgetriebe direkt auf einer durchgehenden Antriebswelle angeordnet ist.
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Die Nachteile der vorgestellten Lösungen bestehen in erster Linie darin, dass bei schaltbaren Untersetzungsgetrieben, welche in Verbrennungskraftmaschinen integriert sind, jeweils genau eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Untersetzungsgetriebe in der entwickelten und gebauten Kombination vereint ist. Dieses unterbindet somit die Kombination von frei am Markt erhältlichen Fahrgestellen mit Verbrennungskraftmaschinen, die über kein oder eine nicht ausreichende Abstufung des schaltbaren Untersetzungsgetriebes verfügen und aufgrund ihrer konstanten oder unzureichend schaltbaren Untersetzung die gesamte Drehmomentanforderung des Fahrbetriebes durch die Charakteristik einer Verbrennungskraftmaschine nur unzureichend abdecken können. Zudem kann die Antriebseinheit nach
US 7 000 727 B2 und
EP 1 155 897 B1 nur auf einer speziell konzipierten Fahrgestellvariante montiert und betrieben werden.
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Darstellung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein schaltbares Untersetzungsgetriebe zu schaffen, welches eine Kombination von verschiedenen am Markt zur Verfügung stehenden Motoren unter Berücksichtigung der möglichen Montage auf unterschiedlichen handelsüblichen Kart-Fahrgestellen ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Untersetzungsgetriebes sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Danach ist ein Untersetzungsgetriebe der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass die links- oder rechtsseitige Drehmomenteinleitung des Motors in das Getriebe bedingt durch unterschiedliche Motorkonzepte durch eine Bauteildrehung innerhalb des Gehäuses um 180° um die in Fahrtrichtung liegende Achse ermöglicht wird.
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Des Weiteren soll die Drehmomenteinleitung des Motors in das Getriebe mittels einer veränderbaren Ketten-/Riementriebuntersetzung zur Anpassung an den geforderten Drehmomentbedarf von verschiedenen Fahrzuständen erfolgen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Untersetzungsgetriebes für eine besonders schmale Bauform besteht dieses erfindungsgemäß aus zwei Schaltstufen. Das letzte Zahnrad des Untersetzungsgetriebes steht im Kraftfluss der ersten und zweiten Gangstufe und ist auf der durchgehenden Abtriebswelle des Kart mittels eines Verbindungselementes, z. B. einer Schraubverbindung, lösbar verbunden und dient als Drehmoment übertragendes und im Getriebegehäuse drehbar gelagertes Element. Das Gegenlager zur Drehmomentabstützung des Getriebegehäuses ist mittels Klemmbügeln auf den quer zur Abtriebswelle verlaufenden Rahmenrohren ausgeführt. Die Getriebeeingangswelle ist parallel zur Verbrennungskraftmaschinenwelle und der Abtriebswelle des Kart ausgerichtet. Die Getriebeeingangswelle dient zur Aufnahme einer Ketten-/Riemenscheibe und zur Einleitung des vom Verbrennungsmotor abgegebenen Drehmomentes. Vorteilhafterweise ist der Ketten-, Riementrieb mit einer elastischen Kupplung, z. B. einem Gummielement, oder einer Rutschkupplung zur Dämpfung von Drehmomentspitzen auf der Getriebeeingangswelle ausgestattet.
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Für die kompakte Bauweise des Untersetzungsgetriebes ist eine Zahnradzwischenstufe notwendig. Diese ermöglicht zu einem eine Drehsinnbeibehaltung von Eingangs- zu Ausgangsdrehsinn und eine erhöhte Untersetzung auf die letzte Zahnradstufe bei minimalem Bauraum. Um das Untersetzungsverhältnis während des Fahrbetriebs ändern zu können, ist es möglich, mittels Schaltgestänge oder Seilzug vom Lenker aus die Getriebestufen zu wechseln.
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Für die Kompatibilität des Untersetzungsgetriebes mit einem Großteil der am Markt frei erhältlichen Verbrennungskraftmaschinen ist es ferner notwendig, das Untersetzungsgetriebe für den links- und rechtsseitigen Antrieb auszulegen. Erfindungsgemäß ist somit die Positionierung zwischen den Lagerböcken, genauer der zur Montage der Verbrennungskraftmaschine in Fahrtrichtung ausgerichteten Rahmenrohren, der Abtriebswelle des Kart zu nutzen.
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Die Vorteile, die ein schaltbares Untersetzungsgetriebe mit Zwischenwelle zur Montage auf der Abtriebswelle des Kart bringt, sind zu einem die Kombinationsmöglichkeit von frei am Markt erhältlichen Fahrgestellen mit frei erhältlichen Verbrennungskraftmaschinen unter Beibehaltung des Drehsinns der Verbrennungskraftmaschine (ausgenommen Antriebseinheit und Fahrgestell aus
US 7 000 727 B2 und
EP 1 155 897 B1 ) zur optimierten Anpassung des Drehmomentes der geforderten Fahrzustände und zum anderen die Möglichkeit der Nutzung eines schaltbaren Untersetzungsgetriebes für den links- oder rechtsseitigen Antrieb durch eine mögliche Drehung der Getriebebauteile um 180° der in Fahrtrichtung liegenden Achse innerhalb und außerhalb des Getriebegehäuses, was für den Anwender eine Kostenersparnis bei einem Wechsel auf ein anderes Verbrennungskraftmaschinenkonzept und daraus evtl. sich ändernden Antriebsseite darstellt. Des Weiteren minimiert sich aufgrund der Positionierung zwischen den nah beieinander liegenden Lagerböcken der Abtriebswelle der Einfluss der Biegebelastung der Abtriebswelle des Kart auf das Getriebe im Vergleich zu der rechtsseitigen Getriebemontage auf dem in Fahrtrichtung rechtem freien Ende der Abtriebswelle.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Untersetzungsgetriebes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von der Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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In den Zeichnungen zeigen
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1 ein Kart in Draufsicht;
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2 dieses Kart in Seitenansicht rechts aus der Schnittebene A-A;
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3 dieses Kart in der Draufsicht aus der Schnittebene B-B mit Detailauszug des Untersetzungsgetriebes;
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4 einen Detailauszug im Querschnitt des Kart in der Schnittebene C-C in Frontansicht auf den Klemmbügel zur Drehmomentabstützung des Untersetzungsgetriebes;
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5 ein Kart in Seitenansicht rechts mit geändertem Verbrennungskraftmaschinenkonzept;
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6 dieses Kart aus 5 in Draufsicht in der Schnittebene D-D.
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Ausführung der Erfindung
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1 zeigt ein Kart mit dem erfindungsgemäßen Untersetzungsgetriebe 8 in Draufsicht, wobei das Untersetzungsgetriebe 8 zur Schmierung der Zahnräder in einem mit Öl gefülltem geschlossenen Gehäuse 8a untergebracht ist. Das Kart verfügt über einen Rahmen 2, der aus einem Rohrverband besteht, einem Lenkrad 3 mit verbundener Lenkeinheit und darauf drehbar gelagerten Vorderrädern 4. Vor den Vorderrädern sind ein Gas- 5b und ein Bremspedal 5a angeordnet. Der Fahrer des Kart sitzt in der Sitzschale 15. Die Hinterräder 7 sind lösbar auf der Abtriebswelle 6 an den äußeren Enden befestigt. Die Abtriebswelle 6 ist mittels drei Lagerböcken 14a, 14b und 14c drehbar gelagert. Rechts von der Sitzschale ist eine Verbrennungskraftmaschine 10 angeordnet, die hier als Hubkolbenmotor mit Vergaser 12 und Abgasanlage 13 ausgeführt und auf zwei parallel zur Fahrtrichtung verlaufenden Rahmenrohren 2b und 2c lös- und verschiebbar angeordnet ist.
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Denkbar ist auch eine vom Fahrersitz links- oder beidseitige Anordnung von einem bzw. zwei Verbrennungskraftmaschinen 10 in Verbindung mit zwei erfindungsgemäßen Untersetzungsgetrieben 8. Hierbei würde sich die Rahmengeometrie, Lagertaschenanzahl und deren Anordnung ggf. verändern.
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Das Untersetzungsgetriebe 8 erhält in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Drehmomenteinleitung mittels Kettentrieb 9 mit einem rechtsseitigen Drehmomentausgang von der Kurbelwelle 11 des Hubkolbenmotors 10.
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3 zeigt die vergrößerte Darstellung der bevorzugten Untersetzungsgetriebevariante mit rechtsseitigem Drehmomenteingang mittels Kettentrieb 9 in Schnittdarstellung B-B durch die Achse der Abtriebswelle 6 und der Getriebeeingangswelle 17. Das von der Verbrennungskraftmaschine 10 abgegebene Drehmoment wird über den Träger 16 mit integriertem Dämpfer von Drehschwingungen und zum Schutz vor Lastspitzen, hier bestehend aus Gummielementen und Kettenradscheibe, in die Getriebeeingangswelle 17 eingeleitet. Eine Ausführung zur Minimierung von Drehschwingungen und Lastspitzen während des Schaltvorgangs mittels einer Rutschkupplung ist ebenfalls möglich.
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Der Träger 16 ist zur Ausrichtung des Kettentriebes 9 entlang der Getriebeeingangswellenachse 17 verschiebbar und bevorzugt über eine Passverzahnung zur Kraftübertragung ausgeführt. Eine kraftschlüssige Verbindung mittels Passfeder ist ebenso denkbar. Die Getriebeeingangswelle 17 ist über eine Lagerung axial geführt und drehbar gelagert.
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Auf der Getriebeeingangswelle 17 sind in der Zweigangausführung zwei Schaltmuffen 19a und 19b über eine Passverzahnung axial verschiebbar gelagert und können mittels einer Schaltstange 21 in die Position 01 und 02 verschoben werden.
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Die beiden Zahnräder 20a und 20b sind axial geführt und vorzugsweise über Nadellager drehbar auf der Getriebeeingangswelle 17 gelagert. 20a greift in das Zahnrad 23a und das Zahnrad 20b in 23b ein. 23a und 23b sind über das Getriebegehäuse axial geführt, drehbar über Nadellager gelagert und mittels Formschluss zueinander fest verbunden. 23a greift in das Zahnrad 24 ein.
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Das Zahnrad 24 ist erfindungsgemäß mit einer Nabe ausgeführt und durch eine lösbare Schraubverbindung 25 mit der Abtriebswelle 6 fest verbunden.
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Das Getriebegehäuse 8a ist über die Lagerung 26 auf dem Zahnrad 24 axial geführt und drehbar gelagert. Die Drehmomentabstützung des Untersetzungsgetriebes 8 um die Gehäuselagerung 26 ist, wie in 4 zu sehen ist, über einen Klemmbock 8b auf den parallel verlaufenden Rahmenrohren 2b und 2c mittels einer Schraubverbindung dargestellt. Die Schaltstufe 01 wird bei entlastetem Seilzug 27a über die Druckfeder 18 eingelegt. Der Kraftfluss läuft von der Verbrennungskraftmaschine 10 über den Träger 16 in die Getriebeeingangswelle 17. Die Schaltmuffe 19b hat in der Position 01 eine formschlüssige Verbindung mit dem Zahnrad 20b, welches das Zahnrad 23b antreibt. Diese erste Untersetzungsstufe wird durch den Durchtrieb auf das Zahnrad 23a mit anschließendem Eingriff in das Zahnrad 24 nochmals untersetzt und an die Abtriebswelle 6 abgegeben. Bei Betätigung des Handhebel 27b aus 2 wird über den Seilzug 27a und der Schalteinheit 22 aus 4 die Schaltstange 21 entgegen der Federkraft der Druckfeder 18, bis die Schaltposition 02 erreicht ist, axial verschoben. Für die zweite Schaltstufe ist es notwendig, den Handhebel durchgehend gezogen zu halten. Denkbar wäre ebenfalls eine Schaltmechanik mit fester Arretierung. Das von der Verbrennungskraftmaschine anstehende Drehmoment wird nun über die Schaltmuffe 19a durch die nun entstandene formschlüssige Verbindung auf das Zahnrad 20a übertragen. Die Schaltmuffe 19b hat in dieser Schaltposition keinen Eingriff in das Zahnrad 20b, so dass dieses frei auf der Getriebewelle 17 läuft. Die Übertragung der Kraft läuft über das Zahnrad 23a und wird erst über den darauf folgenden Eingriff in das Zahnrad 24 untersetzt, welches das Drehmoment wieder in die Abtriebswelle 6 einleitet.
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Das erfindungsgemäße Untersetzungsgetriebe 8 beschränkt sich in seiner Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsformen. Vielmehr sind eine Vielzahl von Ausgestaltungsvariationen denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung Gebrauch machen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kart
- 2/2a, 2b, 2c
- Rahmen/Rahmenrohre
- 3
- Lenkrad
- 4
- Vorderräder
- 5a
- Bremspedal
- 5b
- Gaspedal
- 6
- Abtriebswelle
- 7
- Hinterräder
- 8
- Untersetzungsgetriebe
- 8a
- Getriebegehäuse
- 9
- Kettentrieb
- 10
- Verbrennungskraftmaschine/Motor
- 11
- Kurbelwelle
- 12
- Vergaser
- 13
- Abgasanlage
- 14a, 14b, 14c
- Lagerböcke
- 15
- Sitzschale
- 16
- Träger mit integriertem Dämpfer
- 17
- Getriebeeingangswelle
- 18
- Druckfeder
- 19a, 19b
- Schaltmuffen
- 20a, 20b
- Zahnräder
- 21
- Schaltstange
- 22
- Schalteinheit
- 23a, 23b
- Zahnräder
- 24
- Zahnrad mit Hohlwelle
- 25
- Schraubverbindung
- 26
- Lagerung
- 27a
- Seilzug
- 27b
- Handhebel
- 01, 02
- Schaltstufen
