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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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Aus dem Stand der Technik sind Außenbordantriebe, insbesondere dafür vorgesehene Getriebekonzepte, bekannt. So offenbart beispielsweise
JP60113798A eine Getriebeeinheit für einen Außenbordantrieb. Dabei befindet sich ein Motor in einer nahezu vertikalen Anordnung, wobei die Motorausgangswelle zwei Beveloid-Zahnräder aufweist, welche mit korrespondierenden Zahnrädern einer Antriebswelle kämmen. Zwischen den Zahnrädern der Antriebswelle ist ferner eine Schaltvorrichtung angeordnet. Mittels einer Schaltgabel können dabei Sperrverzahnungen der Schaltvorrichtung mit Sperrverzahnungen der als Losräder ausgeführten Zahnräder auf der Antriebswelle in Überdeckung gebracht werden, wodurch eine drehfeste Verbindung zwischen den Zahnrädern und der Antriebswelle hergestellt wird. Die Motorausgangswelle und die Antriebswelle sind dabei in einem Winkel zueinander angeordnet, wobei die Antriebswelle im Wesentlichen orthogonal zu einer Wasseroberfläche angeordnet ist.
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Weiter ist aus
GB 1 114 805 ein Kraftübertragungssystem für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchem eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle eines Gangwechselgetriebes in einem Winkel zueinander angeordnet sind. Die Abtriebswelle ist mit einem Achsantrieb verbunden, durch welchen zwei Räder des Kraftfahrzeugs angetrieben 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 weichen gleichzeitig mehrere Gänge mitunter in unterschiedlichen Drehrichtungen darstellbar sind.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Getriebe gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Auf einer Antriebswelle sind drei Zahnräder mit einer Beveloid-Verzahnung als Losräder angeordnet. Dies bedeutet, dass diese drehbar auf der Antriebswelle gelagert sind. Ferner sind auf der Antriebswelle drei Schaltelemente angeordnet. Mittels der Schaltelemente kann eine (dreh-) feste Verbindung zwischen den Zahnrädern und der Antriebswelle hergestellt werden.
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Bei den Schaltelementen handelt es sich bevorzugt um kraftschlüssige Schaltelemente, beispielsweise in Form von Kupplungen. Die Kupplungen können dabei 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 Schaltelement ist dabei zu verstehen, dass keine Drehmoment- bzw. keine Drehbewegungsübertragung stattfindet. Hingegen ist unter einem geschlossenen bzw. betätigtem 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 des eingeleiteten Drehmoments bzw. 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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Es sind auch Ausführungen denkbar, bei denen die Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente, beispielsweise als Klauenkupplung, ausgeführt sind.
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Durch die Anordnung von drei weiteren Zahnrädern, welche ebenfalls als Beveloid-Verzahnung ausgeführt sind, bilden sich jeweils ineinandergreifende Zahnradpaarungen zwischen der Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Getriebes. Aufgrund der Beveloid-Verzahnung der Zahnräder stehen dabei die Antriebswelle und die Abtriebswelle in einem Winkel zueinander. Insbesondere bedeutet dies, dass sich deren Rotationsachsen in einem Punkt schneiden.
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In Weiterbildung des Getriebes können zwei benachbarte Schaltelemente als sogenannte Doppelschaltelemente ausgeführt werden. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass mit nur einem Aktuator abwechselnd das eine oder das andere Schaltelement betätigt, das heißt geschlossen, werden kann.
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Weiter vorteilhaft weist zumindest eine Zahnradpaarung ein Zwischenrad auf. Dieses ermöglicht eine Drehrichtungsumkehr der Abtriebswelle im Vergleich zu den ohne Zwischenrad ausgeführten Zahnradpaarungen. Insbesondere kann so ein Rückwärtsgang im Vergleich zu zwei Vorwärtsgängen dargestellt werden.
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Verallgemeinert können somit zwei Gänge in eine erste Fahrtrichtung dargestellt werden und ein Gang in eine entgegengesetzte Fahrtrichtung. Zum Einlegen eines Vorwärts- bzw. Rückwärtsgangs ist bei dem erfindungsgemäßen Getriebe genau ein Schaltelement betätigt, während die übrigen Schaltelemente geöffnet bzw. nicht betätigt sind.
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Vorliegend weist die Antriebswelle eine orthogonale Einbaulage auf. Dies bedeutet, dass die Antriebswelle im Betriebs- bzw. Einbauzustand im Wesentlichen orthogonal zu einer Wasseroberfläche angeordnet ist. Daraus resultiert, dass die Abtriebswelle schräg, mit ihrem unteren Ende nach vorne gerichtet, angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich für den Antriebsstrang eine sogenannte Z-Anordnung.
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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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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Außenbordantrieb mit einem erfindungsgemäßen Getriebe vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Ausgestaltung und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Figuren hervor.
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Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes;
- 2: in einer schematische Darstellung eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes;
- 3: in einer schematischen Darstellung ein Boot mit erfindungsgemäßen Außenbordantrieb.
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Das in 1 schematisch dargestellte Getriebe 1 weist eine Antriebswelle 2 und eine Abtriebswelle 3 auf. Dabei wird über ein nicht gezeigtes Antriebselement eine Drehbewegung bzw. ein Drehmoment in die Antriebswelle 2 eingeleitet. Bei dem Antriebselement kann es sich beispielsweise um einen Verbrennungsmotor oder einen elektrischen Motor handeln. Auf der Antriebswelle 2 sind ein erstes Zahnrad 4, ein zweites Zahnrad 5 und ein drittes Zahnrad 6 angeordnet. Dabei sind die genannten Zahnräder 4, 5, 6 als Losräder ausgeführt. Zwischen dem ersten Zahnrad 4 und dem zweiten Zahnrad 5 sind ein als Doppelschaltelement ausgeführtes erstes und zweites Schaltelement 7, 8 angeordnet. Zwischen dem zweiten Zahnrad 5 und dem dritten Zahnrad 6 ist ferner ein drittes Schaltelement 9 angeordnet.
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Durch das erste Schaltelement 7 ist eine drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Zahnrad 4 und der Antriebswelle 2 herstellbar, durch das zweite Schaltelement 8 ist eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Zahnrad 5 und der Antriebswelle 2 herstellbar und durch das dritte Schaltelement 9 ist eine drehfeste Verbindung zwischen dem dritten Zahnrad 6 und der Antriebswelle 2 herstellbar.
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Ferner weist das Getriebe 1 auf der Abtriebswelle 3 ein viertes Zahnrad 10, ein fünftes Zahnrad 11 und ein sechstes Zahnrad 12 auf. Das dritte Zahnrad 6 kämmt dabei mit dem sechsten Zahnrad 12, das zweite Zahnrad 5 kämmt mit dem fünften Zahnrad 11 und das erste Zahnrad 4 kämmt mit einem Zwischenrad 13, welches weiter mit dem vierten Zahnrad 10 kämmt. Soweit eine Drehbewegung in die Antriebswelle 2 eingeleitet wird, und das erste Zahnrad 4 drehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden ist, erfährt die Abtriebswelle 3 durch das Zwischenrad 13 eine Drehrichtungsumkehr im Vergleich zu den Übersetzungen, welche durch ein drehfest verbundenes Zahnrad 5 bzw. ein drehfest verbundenes drittes Zahnrad 6 dargestellt werden. Insbesondere ist vorstellbar, dass durch die Zahnradpaarung des ersten Zahnrads 4, des Zwischenrads 13 und des vierten Zahnrads 10 ein Rückwärtsgang dargestellt wird, während die verbleibenden Zahnradpaarungen zwei unterschiedliche Vorwärtsgänge darstellen.
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Die Antriebswelle 2 bzw. deren Rotationsachse 14 und die Antriebswelle 3 bzw. deren Rotationsachse 15 sind in einem Winkel α schräg zueinander angeordnet. Dies bedeutet, dass sich die beiden Rotationsachsen 14, 15 in einem gemeinsamen Punkt schneiden. Dies wird insbesondere durch das Vorsehen einer Beveloid-Verzahnung in dem Getriebe 1 erreicht. Die Zahnräder 4, 5, 6, 10, 11, 12, 13 und die Schaltelemente 7, 8, 9 sind innerhalb eines Getriebegehäuses 16 angeordnet. Die Antriebswelle 2 ragt an einem oberen Ende des Gehäuses 16 hinaus und ist wie oben erwähnt mit einem Antriebselement verbunden. Die Abtriebswelle 3 ragt dabei an einem unteren Ende aus dem Gehäuse 16 heraus und ist beispielsweise über ein hier nicht gezeigtes Winkelgetriebe mit einer Propellerwelle bzw. einem Propeller verbunden.
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Durch das Vorsehen der Schaltelemente 7, 8, 9 als kraftschlüssige Schaltelemente 7, 8, 9 ist es insbesondere möglich, eine überschneidende Lastschaltung bei einem Gangwechsel durchzuführen. Dies bedeutet, dass ohne Zugkraftunterbrechung von einem ersten Gang in einen zweiten Gang gewechselt werden kann. Ferner ist auch ein schlupfender Betrieb, beispielsweise ein sogenannter Trolling-Betrieb möglich. 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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Zur Erhöhung der Gleichteileanzahl in dem Getriebe 1 weisen beispielsweise ein Vorwärtsgang und der Rückwärtsgang die gleiche Übersetzung auf. Dabei wird das Zwischenrad so gewählt, dass die Zahnradpaarung erstes und viertes Zahnrad 4, 10 identisch ist mit der Paarung drittes und sechstes Zahnrad 6, 12. Der durch die Schrägstellung der Abtriebswelle 3 hervorgerufene Freiraum bietet Platz für das Zwischenrad 13.
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2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes 1. Dabei unterscheidet sich die hier gezeigte Ausführung zu der zuvor in 1 beschriebenen Ausführungsform darin, dass das erste Schaltelement 7 und das zweite Schaltelement 8 nun nicht als Doppelschaltelement, sondern als separate Schaltelemente ausgeführt sind. Dies hat vorteilhaft zur Folge, dass für das erste Schaltelement 7, das zweite Schaltelement 8 und das dritte Schaltelement 9 die gleichen Bauteile verwendet werden können. Ferner sind in der in 2 dargestellten Ausführungsform zwei Nebenabtriebe 17 dargestellt. Dabei ist einer der Nebenabtriebe 17 antriebsseitig, das heißt auf der dem nicht gezeigten Antriebselement zugewandten Seite des Gehäuses 16 angeordnet, und ein weiterer Nebenantrieb 17 ist auf der dem nicht gezeigten Antriebselement abgewandten Seite des Gehäuses 16 angeordnet. Der antriebsseitig angeordnete Nebenabtrieb 17 wird dabei über ein Stirnradgetriebe 18 von der Antriebswelle 2 angetrieben, während der abtriebsseitige Nebenabtrieb 17 direkt von der Antriebswelle 2 angetrieben wird. Typischerweise sind die Nebenabtriebe 17 mit dem Gehäuse 16 des Getriebes 1 verbunden. Ferner können die Nebenabtriebe 17 optional vorgesehen werden, so dass diese auch mit der anderen Ausführungsform kombiniert werden können. Es kann auch nur ein Nebenabtrieb vorgesehen werden. Darüber hinaus ist es auch denkbar, dass anstatt eines Stirnradgetriebes 18 ein Nebenantrieb über ein Winkelgetriebe angetrieben wird. Dies hat zur Folge, dass eine Rotationsachse des Nebenantriebs 17 nicht mehr parallel zu der Rotationsachse 14 der Antriebswelle 2 vorgesehen werden muss.
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Allgemein werden Nebenabtriebe 17 in vorteilhafter Weise von der Antriebswelle 2 angetrieben, so dass diese auch in einer Neutralstellung des Getriebes 1 betrieben werden können. Typischerweise handelt es sich bei einem Nebenabtrieb 17 um eine Getriebeölpumpe, beispielsweise zur Schmiermittelförderung innerhalb des Getriebes oder auch zur Aktuierung der Schaltelemente 7, 8, 9. Ferner können auch Lenkhilfen durch Nebenabtriebe 17 betätigt werden. In gleicher Weise können Nebenabtriebe 17 in Form einer Wasserpumpe für einen Motor-/Getriebekühlkreislauf vorgesehen werden.
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3 zeigt schematisch und stark vereinfacht einen Außenbordantrieb 23 für ein Boot 25. Dabei weist der Außenbordantrieb 23 ein Antriebselement 19 (hier als Verbrennungsmotor dargestellt), ein damit verbundenes Getriebe 1, sowie ein mit der Abtriebswelle 3 verbundenes Winkelgetriebe 20 und eine Propellerwelle 21 bzw. einen damit verbundenen Propeller 22 auf.
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Der Außenbordantrieb 23 ist über eine Verbindungseinrichtung 24 gelenkig bzw. schwenkbar um eine Hochachse mit dem Boot 25 verbunden. Das Antriebselement 19, das Getriebe 1, die Abtriebswelle 3, das Winkelgetriebe 20 und die Propellerwelle 21 können dabei in einem gemeinsamen Gehäuse des Außenbordantrieb 23 angeordnet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass die genannten Elemente in separaten Gehäusen untergebracht sind, welche miteinander verbunden sind.
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Die Rotationsachse 14 der Antriebswelle 2 ist in der hier gezeigten Darstellung orthogonal zu einer Wasseroberfläche 26 angeordnet. Ferner ist erkennbar, dass die Rotationachsen 14, 15 in einem Winkel α schräg zueinander angeordnet sind und sich somit in einem Punkt schneiden.
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Nicht gezeigt ist eine Steuervorrichtung zum Betreiben des Getriebes 1. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Steuergerät handeln, welches anhand des Fahrwunsches eines Bedieners und einer Drehzahl der Antriebselements 19 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. des Einlegens eines Vorwärts- oder Rückwärtsgangs kann in geeigneter Weise durch ein entsprechendes Bedienelement erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebe
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Abtriebswelle
- 4
- erstes Zahnrad
- 5
- zweites Zahnrad
- 6
- drittes Zahnrad
- 7
- erstes Schaltelement
- 8
- zweites Schaltelement
- 9
- drittes Schaltelement
- 10
- viertes Zahnrad
- 11
- fünftes Zahnrad
- 12
- sechstes Zahnrad
- 13
- Zwischenrad
- 14
- Rotationsachse Antriebswelle
- 15
- Rotationsachse Abtriebswelle
- 16
- Gehäuse
- 17
- Nebenabtrieb
- 18
- Stirnradgetriebe
- 19
- Antriebselement
- 20
- Winkelgetriebe
- 21
- Propellerwelle
- 22
- Propeller
- 23
- Außenbordantrieb
- 24
- Verbindungeinrichtung
- 25
- Boot
- 26
- Wasseroberfläche
