DE3015000A1

DE3015000A1 - Kegelreibungskupplung

Info

Publication number: DE3015000A1
Application number: DE19803015000
Authority: DE
Inventors: Herbert Alexius Bankstahl
Original assignee: Brunswick Corp
Current assignee: Brunswick Corp
Priority date: 1979-04-30
Filing date: 1980-04-18
Publication date: 1980-11-13
Also published as: DE3015000C2; US4244454A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Schaltkupplung und im besonderen einen Zahnradschaltmechanismus, insbesondere für den Fahrtrichtungsumkehrmechanismus eines Bootsantriebs. Der Schaltmechanismus enthält dabei eine axial bewegbare, zentrale
Kupplungshülse, die auf einer Hauptwelle undrehbar angebracht und zwischen Vorwärts- und Rückwärts-Zahnrädern eingeordnet
ist, von denen jedes eine Kupplungsfläche besitzt.

Bekannte Richtungsumkehr-Schaltmechanismen für Bootsantriebe enthalten unterschiedlich ausgebildete Klauenkupplungen oder Kegelreibungskupplungen. Die hierbei verwendeten Kegelreibungskupplungen sind insofern mit Problemen behaftet, da sich bei ihnen eine besonders starke Abnützung der Kupplungsflächen
ergibt, daß der Zusammenbau schwierig ist, und daß komplexe, außenliegende Schaltgestänge erforderlich sind, die der freien Korrosion und eventuellen Beschädigungen ausgesetzt sind-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltkupplung vom Kegelreibungstyp zu schaffen, die sich durch geringe Abnutzung und einfache Montierbarkeit auszeichnet.

Erfindungsgemäß konnte ein Richtungsumkehr-Kupplungsmechanisaus vom Kegelreibungs-Typ gefunden werden, bei dem die Abnutzung durch Lagern der Vorwärts- und Rückwärts-Kupplungs-Zahnräder mit Hilfe von Lagern im Gehäuse reduziert werden kann. Dabei sind die Lager in annähernd der gleichen Ebene wie die Zähne der Zahnräder. Die Aufnahme der im Betrieb auftretenden Kräfte

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konnte ferner dadurch verbessert werden, daß die Hauptwelle im Gehäuse in Lagern gelagert wird, die sich in etwa in der gleichen Ebene befinden, wie die Lager der Vorwärts- und Eückwärts-Zahnräder. Ein schonendes Schalten der Kupplung wird durch Federmittel erreicht, die die Kupplungshülse aus ihrer zentralen oder neutralen Position heraus belasten.

Zusammengefaßt schafft die Erfindung einen Kegelreibungs-Kupplungsmechanismus, bei dem die Vorwärts- und Rückwärts-Kupplungszahnräder durch Lager abgestützt werden, die im Gehäuse angebracht sind. Ferner ist eine Hauptwelle von Lagern abgestützt, die im Gehäuse in den gleichen Ebenen liegen, wie die Lager für die Vorwärts- und Rückwärts-Zahnräder. Die Kupplungshülse wird mit zwei Federn vorgespannt, die die Nockenflächen der Hülse umfassen und gegen das Vorwärts- und Rückwärts-Zahnrad drücken, um die Kupplungshülse aus ihrer zentralen oder neutralen Stellung herauszudrängen.

Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch den Oberteil eines Heckantriebs mit dem Richtüngsumkehr-Schaltmechanismus gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Endansicht der Schaltbetätigung für den Fahrtrichtungs-Umschaltmechanismus von Fig. 1, und

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Betätigungswelle zur Verdeutlichung der Neutralstellung des Mechanismus.

Fig. 1 zeigt eine Umschaltkupplung im oberen Teil eines Heckantrie· bes 10 eines Bootes. In üblicher Weise trägt die Eingangswelle

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ein Eingangs-Kegelrad 12, von welchem wahlweise ein Vorwärts-Kegelrad 13 und ein Rückwärts-Kegelrad 14 angetrieben werden kann, die gemeinsam auf einer Hauptwelle 15 frei drehbar sind. Die Zahnräder 13 und 14 "besitzen eine innenliegende, kegelige Kupplungsfläche 16, 17 an einem Teil, das z.B. durch Schweißen festgelegt ist. Die Kupplungsflächen 16, 17 sind einander zugewandt. Die Hauptwelle 15 trägt ein hülsenförmiges Kupplungsglied 18, das zwischen den Zahnrädern 13 und 14 liegt. Das Glied 18 besitzt kegelige Kupplungsgegenflächen 19 und 20 an seinen beiden Enden, die zur Zusammenarbeit mit den Zahnrädern 13 und 14 bestimmt sind. Das hülsenförmige Glied 18 besitzt innen spiralig verlaufende Nuten 21, die mit spiralförmig verlaufenden Nuten 22 der Hauptwelle 15 in Eingriff stehen. Wenn die Kupplungsdüse 18 entweder mit dem Vorwärts- oder dem Rückwärts-Zahnrad 13 oder 14 gekuppelt ist, bewirken die in Eingriff stehenden Nuten 21 und 22 ein Anpressen der jeweils in Eingriff stehenden Kupplungsflächen. Auf diese Weise wird die Hauptwelle 15 entweder nach vorwärts oder nach rückwärts gedreht. Die Hauptwelle 15 erstreckt sich nach unten zu einem nicht gezeigten Propeller.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine obere Abdeckung 24 auf dem Getriebegehäuse 23 durch nicht gezeigte Schrauben festgelegt. Die Hauptwelle 15 ist drehbar durch obere und untere Hauptlager 25, 26, z.B. Nadellager, gelagert, die im Inneren von ringförmigen VorSprüngen 27 und 28 angebracht sind, die sich von der oberen Abdeckung 24 und vom unteren Gehäuse heraus aufeinander zu erstrecken. Auf der Außenseite der ringförmigen Vorsprünge 27 und, 28 sind im wesentlichen in der gleichen Ebene wie die Hauptlager 25, 26 und die Zähne der Zahnräder 13, 14 Vorwärts- und Rückwärts-Lager 30 und 31, z.B. Nadellager, angebracht, welche die Zahnräder 13 und 14 tragen. Schublager 32 und 33 sind im Gehäuse befestigt, um das Vorwärts- und das Rückwärts-Zahnrad 13 abzustützen und die von diesen

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ausgeübten Belastungen aufzunehmen. Die Schubhülsen 34- und 35 auf der Hauptwelle 15 stützen sich gegen äußere Flächen am Vorwärts- und am Rückwärts-Zahnrad 13, 14- ab. Ein Eingangszahnrad 12 wird durch Lager 36 und 37 gehalten, Vielehe in axialer Richtung durch eine Mutter 38 zusammengespannt werden, welche auch das Eingangszahnrad 12 auf der Eingangswelle 11 festlegt. Zwischen den Lagern 36 und 37 ist eine Hülse 39 eingesetzt, welche dazu dient, die Lageranordnung gegen eine Schulter 4-0 des Gehäuses 23 in axialer Richtung zu positionieren. Eine eingeschraubte Hülse 4-1 drückt die Hülse 39 in das Gehäuse 23· Da die Abstützflächen für die Lager exakt spanabhebend bearbeitet werden können, kann eine exakte Ausrichtung des Vorwärts- und des Rückwärts-Zahnrades 13, 14- relativ zum Eingangszahnrad 12 sichergestellt werden. Diese exakte, relative Lage verhindert von vornherein das Entstehen von Kräften, welche die Kupplungsflachen gegeneinander verkanten könnten. Die genau bearbeitbaren !Flächen sichern ferner die genauen Lagen der Zahnräder und tragen auf diese Weise zur Verlängerung der Standzeit der gesamten Einheit sowie zu einem vereinfachten Zusammenbau der einzelnen Komponenten bei.

Damit ein schonendes und gleichmäßiges Schalten der Kupplung erfolgt, besitzt die Kupplungshülse 18 Nuten 4-2 und 4-3 an beiden Enden. In diesen Nuten liegen Schraubenfedern 4-4- und 4-5, die wie Ringfedern die Hauptwelle 15 mit Vorspannung umfassen. Jede Nut 42 und 4-3 besitzt zwei Nockenflächen, auf denen sich die Federn abstützen. Die axial innenliegende rlockenflache 4-6 bzw. 47 ist jeweils unter 20° gegen die Achse der Hauptwelle geneigt, während die axial außenliegenden Nockenflächen 48 und unter 45° geneigt sind. Daraus resultiert, da3 die Schraubenfedern 44 und 45 aus den Nuten 42 und43 jeweils axial nach außen gedruckt werden und gegen die Schubplatten 50 und 51 anliegen, welche wiede] um auf Lagern 52 und 53 abgestützt sind, die gegen die Zahnräder 1;

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und 14 drücken. Die Versdmeidungslinien der 45°- und der 2O°~ Nockenflächen sind so angeordnet, daß die Schraubenfedern 44 und 45 möglichst nahe an den Verschneidungslinien liegen, wenn sich die Kupplungshülse 18 in ihrer neutralen Position befindet, die auf halbem Weg zwischen den Zahnrädern 13 und 14 liegt.

Sobald die Kupplungshülse 18 aus ihrer neutralen Stellung verschoben wird, z.B. in Richtung auf das Vorwärts-Zahnrad 13 zu, gleitet die Feder 45 an der 45°-H"ockenflache 49 abwärts, während die andere Feder 14 auf der 20°-Nockenflache 46 aufwärtsgleitet. Daraus resultiert eine axiale Kraft, die von der Feder 45 zunehmend verstärkt wird, während die Kraft von der anderen Feder gleichzeitig abnimmt. Die resultierende Kraft schiebt die Kupplungshülse gegen das Vorwärts-Zahnrad 13 hin. Die Feder 44 auf der 20°-Nockenfläche 46 wird dabei nurmehr eine minimale axiale Kraft auf die Schubplatte 50 ausüben, während die Feder eine ausreichende axiale Kraft ausübt, um das Zahnrad 14 in seiner Lage festzuhalten. Daraus ergibt sich eine schonende und gleichmäßige Schaltbewegung, wobei jeweils nahezu die gleiche Kraft auf die Kupplungshülse 18 ausgeübt wird, wenn sie verschoben wird. Der Kraftverlauf ist umgekehrt, wenn die Kupplxragshülse 18 in Richtung auf das Rückwärts-Zahnrad 14 verschoben wird.

Die Steuerung der Schaltbewegung der Kupplungshülse 18 wird durch einen Schaltmechanismus 54 bewirkt, der ein Schaltgehäuse 55, eine Betätigungswelle 56, einen Schalthebel 57 und eine Kurbelwelle 58 enthält. Die Betätigungswelle 56 ist im Schaltgehäuse drehbar angebracht. Wie Fig. 3 zeigt, ist ein Ende 59 der Betätigunrrswelle 56 radial abgesetzt und trägt dort eine Rolle 60, welche in eine ringförmige Schaltnut 61 der Kupplungshülse 18 eingreift. Sobald die Betätigungswelle 56 verdreht wird, bewegt sich die Rolle 60 in einem Bogen und verstellt dabei die Kupplungshülse 18 in axialer Richtung. Die exzentrische Rolle 60 ist

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kreisförmig; ihre Durchgangsbohrung ist jedoch geringfügig versetzt, und zwar um annähernd 0,25 mm. Infolge dieser Versetzung erzeugt die Rolle 60 eine schwellende Kraft der Seitenwand der Schaltnut 61, wenn umgeschaltet wird. Diese Kraft ist insbesondere zum Trennen der eingerückten Kupplungshülse wünschenswert, da der Eingriff zwischen den spiralförmigen Nuten der Hauptwelle 15 und der Kupplungshülse 18 "bei eingerückter Kupplung kurzzeitig eine starke Haltekraft hervorrufen kann.

Am anderen Ende der Betätigungswelle 56 ist der Schalthebel befestigt. Er erstreckt sichvon der Betätigungswelle 56 radial nach außen und besitzt eine Nut 62, die von der Betätigungswelle 56 gekrümmt nach außen verläuft. Eine Kurbelwelle 58 ist drehbar am Schaltgehäuse 55 mit einem Stift 63 angebracht. Ein Ende 64-der Kurbelwelle 58 ist mit einem nicht gezeigten Schaltkabel verbunden, so daß eine axiale Bewegung des Schaltkabels eine Verdrehung der Kurbelwelle 58 um ihren Zapfen 63 bewirkt. Ein Folgeglied 65 ist auf einer Welle 66 der Kurbelwelle 58 befestigt und greift in die Nut 62 des Schalthebels 57 ein. Eine axiale Bewegung des Schaltkabels verdreht die Kurbelwelle 58 und veranlaßt das Folgeglied 65, den Schalthebel 57 zu verdrehen, wobei sich die Betätigungsweile 56 ebenfalls verdreht und die Kupplungshülse 18 in axialer Richtung bewegt, bis die Kupplungsflächen in oder außer Eingriff gebracht worden sind. Der gesamte Schaltmechanismus ist am Getriebegehäuse befestigt und wird durch eine Abdeckung 67 geschützt.

Ein Verriegelungsmechanismus (Fig. 3) ist in der Betätigungswelle 56 und dem Schaltgehäuse 55 vorgesehen, der den Schalthebel in seiner neutralen Stellung hält, wenn dies erwünscht ist. Der Mechanismus enthält eine durch eine Feder 69 vorgespannte Kugel 68, die im. Schaltgehäuse 55g3gen einen Flansch 70 auf der Betätigungswelle 56 drückt. Der Flansch 70 enthält eine kleine

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Bohrung ?1, in welche die Kugel 68 in der neutralen Stellung exnrasten kann.

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Claims

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G. BEZOLD

DR BER NAT · OPL-OCM

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

18. April 1980

P 14 971 _ 55/

BRIMSWICK CORPORATION
One Brunswick Plaza
Skokie, Illinois 60076
U.S.A.

Kegelreibungskupplung

Patentansprüche

rl J Schaltkupplung, gekennzeichnet durch

A) ein Gehäuse (23)

B) eine Hauptwelle (15)

C) erste und zweite die Hauptwelle (15) im Gehäuse (23) abstützende Hauptlager (25, 26)

D) ein auf der Hauptwelle (15) frei drehbares Vorwärtszahnrad (13) mit einer Kupplungsfläche (16),

E) ein das Vorwärtszahnrad (13) im Gehäuse abstützendes Vorwärts-Lager (30), das in etwa in der gleichen Ebene liegt, wie die Zähne des VorwärtsZahnrades (13)*

F) ein Rückwärtszahnrad (14) mit einer Kupplungsfläche (17)

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TELEFON (OaO) 22 28 62

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TELEKOPIERER

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an der der Kupplungsfläche (16) des Vorwärtszahnrades (13) zugewandten Seite, wobei das Rückwärts-Zahnrad (14) auf der Hauptwelle (15) frei drehbar ist,

G) ein das Rückwärts-Zahnrad (14) im Gehäuse abstützendes Rückwärts-Lager (31), das sich in etwa in der gleichen Ebene befindet, wie die Zähne des Rückwarts-Zahnrades (14),

H) ein Antriebszahnrad (12) zum Antreiben des Vorwärts- und des Rückwarts-Zahnrades (13, 14) in zueinander entgegengesetzten Drehrichtungen,

I) ein zwischen dem Vorwärts- und dem Rückwärts-Zahnrad (13, 14) auf der Hauptwelle (15) angeordnetes, hülsenförmiges Glied (18), das

a) an jedem Ende eine Kupplungsgegenfläche O, 20) aufweist, die mit jeweils einer Kupplungsfläche (16, 17) des Vorwärts- oder des Rückwarts-Zahnrades (13, 14) in Eingriff bringbar ist, und

J) Schaltmittel (54) zum wahlweisen Bewegen des hülsenförmigen Gliedes (18) in axialer Richtung auf der Hauptwelle (15) in eine Vorwärts- oder Rückwärtsantriebsstellung, in der eine der Kupplungsgegenfläche (19, 20) mit einer der Kupplungsflächen (16, 17) cLes Vorwärts- oder Rückwärts Zahnrades (13, 14" in Eingriff steht.
2. Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Hauptlager (25, 26) radial innerhalb des Vorwärts- und des Rückwärtslagers (30, 31) angeordnet ist.
3· Schaltkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Hauptlager (25, 26) im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen, wie die Vorwärts- und Rückwärts-Lager (30, 31).

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4. Schaltkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß im Gehäuse (23) ein erster und ein zweiter ringförmiger Vorsprung (27» 28) ausgebildet ist, die die Hauptwelle (15) umgeben und die Hauptlager (25, 26) und die Vorwärts- und Rückwärtslager (30, 31) abstützen.
5. Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Hauptlager (25, 26) und das Vorwärts- und das Rückwärts-Lager (30, 31) Nadellager sind.
6. Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltmittel (5*0 Federeinrichtungen (44-, 45; 68, 69) enthalten, mit denen das hülsenförmige Glied (18) ,jeweils in Richtung auf die Antriebsposition hin belastbar sind, der das hülsenförmige Glied (18) nähersteht.
7. Schaltkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß für die Federmittel ein Paar ringförmiger Druckflächen (46, 47, 48, 49) vorgesehen ist, von denen jeweils ein Paar an einem Ende des hülsenförmigen Gliedes (18)

• liegt, und daß ein Paar Schraubenfedern (44, 45) vorgesehen ist, von denen jede gegen■jeweils eins der Nockenflachen (46, 47, 48, 49) unter Vorspannung anliegt.
8. Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Schraubenfedern (44, 45) zwischen einer der Nockenflächen (46, 47, 48, 49) und dem Vorwärtsoder Rückwärts-Zahnrad (13, 14) eingespannt ist.
9. Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß jede der Schraubenfedern (44, 45) als Ringfeder ausgebildet ist und unter Zugvorspannung jeweils eine der Nockenflächen (46, 47, 48, 49) umspannt.

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10. Schaltkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß in jedem Paar der Nockenflächen (46, 47, 48, 49) die beiden zusammengehörigen Nockenflachen eine unterschiedliche Neigung besitzen.