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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 944 829 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 einer Bremse ist darüber hinaus ein Schaltelement zu verstehen, welches auf einer Seite mit einem feststehenden Element, beispielsweise einem Gehäuse, und auf einer anderen Seite mit einem rotierbaren Bauteil (zum Beispiel Zahnrad, Welle) verbunden ist. Im Folgenden ist unter einer nicht betätigten Bremse eine geöffnete Bremse zu verstehen. Dies bedeutet, dass sich das rotierbare Bauteil im Freilauf befindet, das heißt, dass die Bremse bevorzugt keinen Einfluss auf die Drehzahl des rotierbaren Bauteils nimmt. Bei betätigter beziehungsweise geschlossener Bremse erfolgt eine Reduzierung der Drehzahl des rotierbaren Bauteils, mitunter bis hin zum Stillstand. Das heißt, dass eine (dreh-) feste Verbindung zwischen rotierbarem Bauteil und feststehendem Element herstellbar ist.
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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 eine Drehbewegung über eine Antriebswelle AN in das Getriebe eingeleitet.
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Das Getriebe weist darüber hinaus ein erstes, zweites und drittes Schaltelement S1, S2, S3 auf. Dabei sind die drei Schaltelemente S1, S2, S3 koaxial zueinander bzw. auch koaxial zu der Antriebswelle AN angeordnet. Bei dem ersten und dritten Schaltelement S1, S3 handelt es sich vorliegend um eine Kupplung, wohingegen das zweite Schaltelement S2 als Bremse aufgeführt ist.
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Ferner weist das Getriebe eine erste und zweite Radsatzebene I, II auf. Die erste Radsatzebene I wird dabei durch einen Planetenradsatz gebildet, wobei ein Sonnenrad SR1 auf einer ersten Welle W1 angeordnet ist und mit Planetenrädern PR1 kämmt, wobei die Planetenräder PR1 weiter mit einem Hohlrad HR1 kämmen. Mit einem Planetenträger PT1 verbunden ist ein als Stirnrad ausgeführtes Zahnrad 1.
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Die zweite Radsatzebene II wird durch ein Stirnrad ST und ein Zwischenrad ZW gebildet. Die erste und zweite Radsatzebene I, II werden von einem Hohlrad HR umschlossen. Dabei kämmt das Zahnrad 1 der ersten Radsatzebene I mit einem ersten Verzahnungsbereich des Hohlrads HR, während das Zwischenrad ZW der zweiten Radsatzebene II mit einem zweiten Verzahnungsbereich des Hohlrads HR kämmt. Der erste und zweite Verzahnungsbereich des Hohlrads HR weisen dabei den gleichen Durchmesser bzw. eine identische Verzahnung auf. Es sind jedoch auch Ausführungen denkbar, bei denen der erste und zweite Verzahnungsbereich des Hohlrads zueinander verschieden sind.
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Die Antriebswelle AN ist durch das erste Schaltelement S1 mit der ersten Welle W1 verbindbar. Darüber hinaus ist die erste Welle W1 durch das zweite Schaltelement S2 an einem Gehäuse G bremsbar.
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Das Hohlrad HR1 ist mit der ersten Welle W1 verbunden. Durch das dritte Schaltelement S3 ist die Antriebswelle AN darüber hinaus mit dem Stirnrad ST verbindbar.
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Eine Rotationsachse R1 des Stirnrads ST bzw. der ersten Welle W1 und der Antriebswelle AN ist dabei parallel beabstandet zu einer Rotationsachse R2, einer Abtriebswelle AB bzw. des Hohlrads HR angeordnet. Daraus ergibt sich, dass das Hohlrad HR exzentrisch zu dem Stirnrad ST bzw. dem Planetenradsatz der ersten Radsatzebene I angeordnet ist.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes. Die in 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich dabei von der in 1 beschriebenen Ausführungsform, dass das Hohlrad HR nun einen einzigen bzw. gemeinsamen Verzahnungsbereich aufweist, mit welchem das Zahnrad 1 und das Zwischenrad ZW kämmen. Darüber hinaus ist nun das Zahnrad 1 in der zweiten Radsatzebene II angeordnet. Es sind jedoch auch Ausführungen denkbar, bei denen das Zahnrad 1 in der ersten Radsatzebene I angeordnet ist und gleichzeitig mit dem gemeinsamen Verzahnungsbereich des Hochrads HR kämmt.
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3 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes. Dabei weisen die Antriebswelle AN, der Planetenradsatz der ersten Radsatzebene I, die erste Welle W1, das erste und zweite Schaltelement S1, S2, das Stirnrad ST und das Zwischenrad ZW funktional die gleich Anordnung wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf. Im Gegensatz dazu ist die Abtriebswelle AB nun jedoch als Vorgelegewelle ausgeführt. Dabei ist das dritte Schaltelement S3 nun koaxial zu der Abtriebswelle AB angeordnet. Durch das dritte Schaltelement S3 ist eine Zahnrad 3 drehfest mit der Abtriebswelle AB verbindbar, wobei das Zahnrad 3 mit dem Zwischenrad ZW kämmt. Darüber hinaus ist auf der Abtriebswelle ein Zahnrad 2 angeordnet, welches mit dem Zahnrad 1 kämmt. Das Zahnrad 1 ist dabei koaxial zu der Antriebswelle AN angeordnet und über den Planetenträger PT mit den Planetenrädern PR1 des Planetenradsatzes der ersten Radsatzebene I verbunden. Optional dazu kann noch ein viertes Schaltelement S4 koaxial zu der Abtriebswelle AB angeordnet sein, wobei durch das optionale vierte Schaltelement S4 eine drehfeste Verbindung zwischen einem Zahnrad 4 und der Abtriebswelle AB herstellbar ist. In diesem Fall weist das Hohlrad HR1 des Planetenradsatzes der ersten Radsatzebene I zusätzlich noch eine Außenverzahnung auf, welche mit dem Zahnrad 4 kämmt. Das optionale Vorsehen des vierten Schaltelements S4 und des Zahnrads 4 ist durch die gepunktete Darstellung angedeutet.
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Durch das Vorsehen der Abtriebswelle AB als Vorgelegewelle erübrigt sich eine exzentrische Anordnung eines Hohlrads, welches mit dem Zwischenrad ZW bzw. dadurch mit dem Stirnrad ST oder dem Zahnrad 1 kämmt.
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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, 2, 3, 4
- Zahnrad
- HR, HR1
- Hohlrad
- PR1
- Planetenräder
- PT
- Planetenträger
- SR1
- Sonnenrad
- ST
- Stirnrad
- ZW
- Zwischenrad
- 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, R2
- Rotationsachse
- S1, S2, S3
- Schaltelement
- W1, W2
- Welle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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