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Die Erfindung betrifft ein Getriebe, welches insbesondere aber nicht ausschließlich bei Außenbordantrieben von Booten verwendet wird. Insbesondere finden Außenbordantriebe bei kleinen bzw. Sportbooten (sogenannte Pleasure Crafts) Verwendung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Außenbordantrieb für ein Boot mit einem erfindungsgemäßen Getriebe.
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Dabei sind sogenannte Außenbordantriebe in der Regel um eine Hochachse schwenkbar an einer hinteren Bordwand eines Boots angebracht. Typischerweise verfügen Außenborantriebe über ein Antriebselement, ein Getriebe und einen Propeller. Dieser wird in der Regel über ein Winkelgetriebe angetrieben. Die genannten Bauteile oder Baugruppen können dabei in einem gemeinsamen Gehäuse, oder in miteinander verbundenen Teilgehäusen angeordnet sein. Besonders charakteristisch für Außenbordantriebe ist, dass hier das Antriebselement und das Getriebe in einer vertikalen oder zumindest annähernd vertikalen Einbaulage angeordnet sind.
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Aus dem Stand der Technik sind Getriebe sind schaltbare Schiffsgetriebe insbesondere für Außenbordantriebe bekannt. So zeigt
US 9 446 829 B1 ein solches Getriebe mit einer Stirnrad-Hohlrad-Anordnung. Durch zwei zwischen zwei Radsatzebenen angeordnete Schaltelemente können entweder ein Vorwärts- oder ein Rückwärtsgang dargestellt werden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, ein besonders kompaktes Getriebe für einen Außenbordantrieb vorzuschlagen, welches die Verwendung von Gleichteilen ermöglicht und mittels welchem gleichzeitig mehrere Gänge in unterschiedlichen Drehrichtungen darstellbar sind.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Getriebe gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Darüber hinaus wird ein Antriebsstrang für einen Außenbordantrieb mit einem erfindungsgemäßen Getriebe vorgeschlagen.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Zahnrädern und Schaltelementen in dem Getriebe können idealerweise zwei Vorwärtsgänge und wenigstens ein Rückwärtsgang dargestellt werden. Insbesondere bei Außenbordantrieben ist eine hohe Gangzahl nicht erforderlich. Je nach Ausführung können jedoch auch zwei Rückwärtsgänge und ein Vorwärtsgang dargestellt werden. Einerseits kann dies durch eine Drehrichtungsumkehr der in das Getriebe eingeleiteten Drehbewegung erfolgen, andererseits kann antriebsseitig oder abtriebsseitig Stirnradgetriebe bzw. eine Zwischenradanordnung vorgesehen werden, um die Drehrichtungsumkehr an der Abtriebswelle bzw. der Propellerwelle und damit dem Propeller zu realisieren.
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Um eine besonders kompakte Bauweise darstellen zu können, weisen die erfindungsgemäßen Getriebe zwei Radsatzebenen auf. Unter einer Radsatzebene ist dabei zu verstehen, dass eine Drehbewegung mittels eines Radsatzes von einer Welle auf eine andere Welle übertragen wird. Bei einem Radsatz kann es sich um ein Stirnradgetriebe oder eine Planetenradsatzanordnung handeln. Auch ist es denkbar, dass mehrere Zahnräder derart miteinander kämmen, dass eine Drehbewegung bzw. ein Drehmoment von einer Welle auf mehr als eine andere Welle übertragen werden kann. Darüber hinaus können auch Zugmittel bzw. ein Zugmittelgetriebe verwendet werden. Hierunter ist zu verstehen, dass zwei Zahnräder mittels einer Kette verbunden sind, und dadurch ein Drehmoment bzw. eine Drehbewegung zwischen diesen Zahnrädern übertragen wird. Eine entsprechende Getriebeanordnung stellt somit ein formschlüssiges Getriebe dar. In Weiterbildung dazu kann auch ein Riementrieb vorgesehen werden.
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Unter einer Welle ist nachfolgend nicht ausschließlich ein beispielsweise zylindrisches, drehbar gelagertes Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten zu verstehen, sondern vielmehr sind hierunter auch allgemein Verbindungselemente zu verstehen, die einzelne Bauteile oder Elemente miteinander verbinden.
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Die verschiedenen Bauteile und Elemente der genannten Erfindung können dabei über eine Welle beziehungsweise ein Verbindungselement, aber auch direkt, beispielsweise mittels einer Schweiß-, Press- oder einer sonstigen Verbindung, miteinander verbunden sein.
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Ein Stirnradgetriebe beschreibt eine ein- oder mehrstufige Getriebeanordnung mit mindestens zwei Stirnrädern, welche miteinander in Eingriff stehen. Dabei sind die jeweiligen Wellen der Stirnräder, beziehungsweise die Rotationsachsen der Wellen und Stirnräder, parallel zueinander angeordnet.
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Darüber hinaus können das erste und ein zweite Schaltelement als Doppelschaltelement, insbesondere als Doppelkupplung ausgeführt sein. Bei den Schaltelementen handelt es sich bevorzugt um kraftschlüssige Schaltelemente, beispielsweise in Form von Kupplungen. Die Schaltelemente können hydraulisch, pneumatisch, elektromechanisch oder elektrisch betätigt werden. Dabei können die Schaltelemente in einem geöffneten, einem geschlossenen oder einem schlupfenden Zustand betrieben werden. Unter einem geöffneten bzw. nicht betätigtem Schaltelement ist dabei zu verstehen, dass keine Drehmoment- bzw. keine Drehbewegungsübertragung erfolgt. Hingegen ist unter einem geschlossenen bzw. betätigten Schaltelement zu verstehen, dass ein Drehmoment bzw. eine Drehbewegung übertragen wird. Dabei drehen die zwei zu verbindenden Bauteile insbesondere mit der gleichen Drehzahl in die gleiche Drehrichtung. In Ergänzung dazu ist unter einem schlupfenden Betrieb zu verstehen, dass das Schaltelement einen Teil der eingeleiteten Drehbewegung auf das schlupfend verbundene Bauteil überträgt. Insbesondere drehen sich in dem Fall die zwei zu verbindenden Bauteile mit einer Differenzgeschwindigkeit zueinander.
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Durch das Vorsehen der Schaltelemente als kraftschlüssige Schaltelemente ist es möglich, Lastschaltungen bzw. Überschneidungsschaltungen bei einem Gangwechsel durchzuführen. Dies bedeutet, dass ohne Zugkraftunterbrechung von einem ersten Gang in einen zweiten Gang gewechselt werden kann. Dies gilt einerseits für den Wechsel zwischen zwei Gängen in gleicher Fahrt- bzw. Drehrichtung, aber auch für eine Umschaltung zwischen zwei Gängen in unterschiedlichen Fahrt- bzw. Drehrichtungen (zum Beispiel Gangwechsel zwischen Rückwärts- und Vorwärtsgang). Dies ist insbesondere bei Booten von großer Bedeutung, da in einem Rangierbetrieb ein Bremsen durch eine Beschleunigung in eine zur vorherigen Fahrtrichtung entgegengesetzte Fahrtrichtung erfolgt.
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Ein schlupfender Betrieb liegt beispielsweise dann vor, wenn das Boot in einem sogenannten Trolling-Betrieb betrieben wird. Durch den Trolling-Betrieb kann bei konstanter Motorendrehzahl eine Propellerdrehzahl zusätzlich reduziert werden. Dies ist beispielsweise bei Hafenmanövern und Kanalfahrten von Booten von Bedeutung, da hier die zulässige oder gewünschte Schiffsgeschwindigkeit bei kleinstmöglicher Motordrehzahl in einer zu großen Getriebeübersetzung resultieren würde.
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Alternativ können Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente ausgeführt sein. Hierunter ist beispielsweise eine Klauenkupplung zu verstehen, aber auch eine Schaltverzahnung welche eine Synchronisierung aufweist und beispielsweise über eine Schaltgabel betätigt wird ist hierunter zu fassen.
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Weiter können Schaltelemente als Doppelschaltelemente ausgeführt sein. Insbesondere verfügen dabei zwei Schaltelemente lediglich über einen Aktuator, welcher in wenigstens zwei Schaltstellungen zur Drehbewegungs- bzw. Drehmomentübertragung gebracht werden kann. Mit anderen Worten können mit einem Aktuator zwei Schaltelemente (abwechselnd) betätigt werden. Darüber hinaus kann, je nach Ausführung des Doppelschaltelements, auch eine Neutralstellung vorgesehen werden. Doppelschaltelemente können dabei kraft- oder formschlüssig aufgebaut sein. Bekannte Doppelschaltelemente sind zum Beispiel Doppelkupplungen.
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Unter verbindbar ist nachfolgend zu verstehen, dass zwischen zwei Bauteilen eine lösbare Verbindung herstellbar ist. Dies bedeutet, dass in Abhängigkeit des Betätigungszustands somit entweder eine drehfeste Verbindung zwischen zwei Bauteilen zur Übertragung einer Rotationsbewegung vorliegt, oder die zwei Bauteile rotatorisch voneinander entkoppelt sind. In letzterem Fall findet keine Übertragung einer Rotationsbewegung statt. In gleicher Weise ist zu verstehen, dass eine Verbindung herstellbar ist.
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Im Gegensatz dazu ist unter verbunden zu verstehen, dass eine dauerhafte, feste Verbindung zwischen zwei Bauteilen besteht, wodurch beispielsweise permanent eine Rotationsbewegung von dem einen Bauteil auf das andere Bauteil übertragbar ist.
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Ferner können in Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Getriebes ein oder mehrere Nebenabtriebe in dem Getriebe vorgesehen werden. Dabei können der oder die Nebenabtriebe antriebsseitig oder abtriebsseitig angeordnet werden. Im Wesentlichen stehen die Nebenabtriebe jedoch mit der Antriebswelle in Wirkverbindung. Dabei können die Nebenabtriebe oberhalb oder unterhalb des Getriebes angeordnet sein. Ferner können die Nebenabtriebe von der Antriebswelle direkt oder über ein Stirnradgetriebe von der Antriebswelle angetrieben werden. Auch der Antrieb des Nebenabtriebs über ein Winkelgetriebe von der Antriebswelle ist denkbar. Ferner können die Nebenabtriebe auch mit einer Durchtriebswelle ausgestattet sein, so dass diese direkt auf der Antriebswelle angeordnet sind. In Weiterbildungen ist auch denkbar, einen Nebenabtrieb an der Abtriebswelle vorzusehen. Eine antriebsseitige Anordnung eines Nebenabtriebs beschreibt dabei, dass dieser auf der dem Antriebselement zugewandten Seite des Getriebes angeordnet ist, während ein abtriebsseitig angeordneter Nebenabtrieb auf der dem Antriebselement abgewandten Seite des Getriebes angeordnet ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Figuren hervor. Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes;
- 2: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes;;
- 3: eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes;
- 4: einen Außenbordantrieb mit einem erfindungsgemäßen Getriebe.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes. Dabei wird über ein nicht gezeigtes Antriebselement eine Drehbewegung über die Antriebswelle AN in das Getriebe eingeleitet. Die Antriebswelle AN ist mit einem ersten Zahnrad 1 verbunden. Das erste Zahnrad 1 kämmt mit einem Zwischenrad ZW, welches weiter mit einem zweiten Zahnrad 2 kämmt. Über das Zwischenrad ZW wird darüber hinaus ein Nebenabtrieb 17 angetrieben. Mit dem zweiten Zahnrad 2 kämmt ein neuntes Zahnrad 9, welches einen weiteren Nebenabtrieb 17 antreibt. Mit der Antriebswelle AN ist darüber hinaus ein Winkelgetriebe 16 verbunden, welches einen weiteren Nebenabtrieb 17 antreibt.
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Die in den Figuren dargestellten Nebenabtriebe 17 sind dabei optional eingezeichnet. Es ist nicht obligatorisch, die Nebenabtriebe 17 in ihrer Anzahl oder der Position wie gezeigt vorzusehen. Vielmehr kann ein oder mehrerer Nebenabtriebe 17 vorgesehen werden. In der hier gezeigten Darstellung werden nur bevorzugte Anordnungen dargestellt. Dementsprechend ist die Anordnung der Nebenabtriebe 17 beliebig kombinierbar.
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Das zweite Zahnrad 2 ist drehfest auf einer zweiten Welle W2 angeordnet, welche durch ein drittes Schaltelement S3 mit einer dritten Welle W3 verbindbar ist. Die Antriebswelle AN ist darüber hinaus durch ein erstes Schaltelement S1 mit einer ersten Welle W1 verbindbar, während durch ein zweites Schaltelement S2 eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle AN und einem fünften Zahnrad 5 herstellbar ist.
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Die erste Welle W1 ist ferner mit einem dritten Zahnrad 3 drehfest verbunden. Das dritte Zahnrad 3 und das fünfte Zahnrad 5 sind jeweils als Stirnräder ausgeführt und kämmen jeweils mit einem als Hohlrad ausgeführten vierten Zahnrad 4 und sechsten Zahnrad 6. Dabei sind eine Rotationsachse R1 des dritten und fünften Zahnrads 3, 5 und eine Rotationsachse R2 des vierten und sechsten Zahnrads 4, 6 parallel beabstandet zueinander angeordnet. Hieraus resultiert das dritte und fünfte Zahnrad 3, 5 exzentrisch zudem vierten und sechsten Zahnrad 4, 6 angeordnet sind.
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Das vierte und sechste Zahnrad 4, 6 sind miteinander fest verbunden. Darüber hinaus sind das vierte und sechste Zahnrad 4, 6 mit einem siebten Zahnrad 7 verbunden. Dabei bildet das siebte Zahnrad 7 eine Außenverzahnung zu dem vierten und sechsten Zahnrad 4, 6. Es ist dabei auch denkbar, dass das vierte, sechste und siebte Zahnrad 4, 6, 7 einstückig als ein Bauteil ausgeführt sind. Ferner sind das vierte, sechste und siebte Zahnrad 4, 6, 7 mit der Abtriebswelle AB verbunden. Das siebte Zahnrad 7 kämmt darüber hinaus mit einem achten Zahnrad 8, welches drehfest auf der dritten Welle W3 angeordnet ist. Optional kämmt das siebte Zahnrad 7 darüber hinaus mit einem zehnten Zahnrad 10, welches einen weiteren Nebenabtrieb 17 antreibt.
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Das erfindungsgemäße Getriebe weißt somit zwei Radsatzebenen I, II auf, wobei die erste Radsatzebene I durch das erste Zahnrad I, das Zwischenrad ZW, das zweite Zahnrad 2 und das neunte Zahnrad 9 gebildet wird. Die zweite Radsatzebene II wird vorliegend durch das dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte und zehnte Zahnrad 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10 gebildet.
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Besonders vorteilhaft sind durch das erste und zweite Schaltelement S1, S2 ein erster und zweiter Vorwärtsgang darstellbar, während durch das betätigte dritte Schaltelement S3 ein Rückwärtsgang darstellbar ist. Wie zuvor bereits erwähnt, kann die Zuordnung von Rückwärts- und Vorwärtsgängen in einfacher Weise dadurch umgekehrt werden, dass ein Umkehrgetriebe bzw. ein entsprechendes Stirnradgetriebe mit einem Zwischenrad zur Drehrichtungsumkehr an der Antriebswelle AN oder der Abtriebswelle AB vorgesehen wird.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes. Die in 2 gezeigte Darstellung unterscheidet sich im Wesentlichen durch die Ausgestaltung des ersten Radsatzebene I von der in 1 beschriebenen Ausführungsform des Getriebes. Dabei kämmen in der hier gezeigten Ausführungsform weder das erste Zahnrad 1 mit dem Zwischenrad ZW, noch das zweite Zahnrad 2 mit dem Zwischenrad ZW. Vielmehr ist vorliegend ein Zugmittel 18 vorgesehen, wodurch das erste Zahnrad 1, das zweite Zahnrad 2 und das Zwischenrad ZW miteinander verbunden sind. So kann beispielsweise über eine Kette eine Drehbewegung zwischen den genannten Zahnrädern 1, 2, ZW übertragen werden. Das Zugmittel 18 wird mittels Strichlinien dargestellt.
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Wie bereits zuvor in 1 beschreiben, wird in der in 2 gezeigten Ausführungsform ein Nebenabtrieb 17 durch das Zwischenrad ZW angetrieben. Ein weiterer Nebenabtrieb 17 wird durch ein Winkelgetriebe 16 angetrieben, welches auf der zweiten Welle W2 angeordnet ist. Ein weiterer Nebenabtrieb 17 ist direkt mit der dritten Welle W3 verbunden.
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Auch hier ist die Anordnung der Nebenabtriebe 17 als exemplarisch zu verstehen. Es ist nicht zwingend erforderlich an diesen Stellen einen Nebenabtrieb anzuordnen. Darüber hinaus sind auch weitere Anordnungen von Nebenabtrieben 17 denkbar.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes. Über die Antriebswelle AN wird erneut eine Drehbewegung in das Getriebe eingeleitet. Das erste Zahnrad 1 kämmt mit dem Zwischenrad ZW und dieses weiter mit dem zweiten Zahnrad 2. Die Antriebswelle AN ist ferner über das erste Schaltelement S1 mit der ersten Welle W1 verbindbar, während die Antriebswelle AN durch das zweite Schaltelement S2 mit dem fünften Zahnrad 5 drehfest verbunden werden kann. Auf der zweiten Welle W2 ist ferner ein Winkelgetriebe 16 angeordnet, welches einen Nebenabtrieb 17 antreibt. Dieser Nebenabtrieb 17 ist dabei zwischen der Antriebswelle AN und der zweiten Welle W2 angeordnet.
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Die zweite Welle W2 ist durch das dritte Schaltelement S3 mit der Abtriebswelle AB verbindbar. Darüber hinaus ist auf der Abtriebswelle AB das achte Zahnrad 8 angeordnet, welches mit dem siebten Zahnrad 7 kämmt.
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Das siebte Zahnrad 7 ist dabei wie bereits zuvor beschrieben mit dem vierten und sechsten Zahnrad 4, 6 verbunden, wobei die erneut als Hohlrad ausgebildeten Zahnräder 4, 6 mit den dritten bzw. fünften Zahnrad kämmen. Erneut sind die Rotationachse R1 und die Rotationsachse R2 parallel beabstandet zueinander angeordnet.
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Die erste Radsatzebene I wird vorliegend durch das erste Zahnrad 1, das Zwischenrad ZW und das zweite Zahnrad 2 gebildet, während die zweite Radsatzebene II durch das dritte, vierte, fünfte, sechste, siebte, achte Zahnrad 3, 4 ,5, 6, 7, 8 gebildet wird.
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4 zeigt schematisch und stark vereinfacht einen Außenbordantrieb für ein Boot 14. Dabei weist der Außenbordantrieb ein Antriebselement 19 (hier als Verbrennungsmotor dargestellt) auf, ein über die Antriebswelle AN damit verbundenes Getriebe in einem Gehäuse G, sowie ein mit der Abtriebswelle AB verbundenes Winkelgetriebe 11 und eine Propellerwelle 12 bzw. einen damit verbundenen Propeller 13 auf.
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Der Außenbordantrieb ist über eine Verbindungseinrichtung 15 gelenkig bzw. schwenkbar um eine Hochachse mit dem Boot 14 verbunden. Das Antriebselement 19, das Getriebe, die Abtriebswelle AB, das Winkelgetriebe 11 und die Propellerwelle 12 können dabei in einem gemeinsamen Gehäuse des Außenbordantriebs angeordnet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass die genannten Elemente in separaten Gehäusen untergebracht sind, welche miteinander verbunden sein können. Auch können die verschiedenen Gehäuse als einzelne Gehäuseteile ausgeführt sein, die direkt miteinander verbunden sind.
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Nicht gezeigt ist ferner eine Steuervorrichtung zum Betreiben des Getriebes. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Steuergerät handeln, welches anhand des Fahrwunsches eines Bedieners und einer Drehzahl des Antriebselements 10 einen Gang wählt bzw. einen Gangwechsel vornimmt. Ferner kann die Steuervorrichtung ein Bedienelement vorsehen, mittels welchem vom Bediener Fahrstufen bzw. Übersetzungsverhältnisse gewählt werden können. Insbesondere eine Eingabe bzgl. eines Vorwärts- oder Rückwärtsgangs kann in geeigneter Wese durch ein entsprechendes Bedienelement erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- I
- erste Radsatzebene
- II
- zweite Radsatzebene
- 1
- erstes Zahnrad
- 2
- zweites Zahnrad
- 3
- drittes Zahnrad
- 4
- viertes Zahnrad
- 5
- fünftes Zahnrad
- 6
- sechstes Zahnrad
- 7
- siebtes Zahnrad
- 8
- achtes Zahnrad
- 9
- neuntes Zahnrad
- 10
- zehntes Zahnrad
- 11
- Winkelgetriebe
- 12
- Propellerwelle
- 13
- Propeller
- 14
- Boot
- 15
- Verbindungseinrichtung
- 16
- Winkelgetriebe
- 17
- Nebenabtrieb
- 18
- Zugmittel
- 19
- Antriebselement
- AN
- Antriebswelle
- AB
- Abtriebswelle
- G
- Gehäuse
- R1
- erste Rotationsachse
- R2
- zweite Rotationsachse
- S1
- erstes Schaltelement
- S2
- zweites Schaltelement
- S3
- drittes Schaltelement
- W1
- erste Welle
- W2
- zweite Welle
- W3
- dritte Welle
- ZW
- Zwischenrad
