DE1303087B - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung für einen Ruderpropeller eines Wasserfahrzeugs od. dgl., bei der der Propeller von einem im Fahrzeug liegenden Antriebsmotor aus über ein eine unter die Wasserfläche führende Welle enthaltendes Getriebe angetrieben wird, dessen unter dem Wasser befindlicher Teil eine Untersetzung vom Schnellen ins Langsame aufweist und bei der der Propeller zum Zwecke des Steuerns des Fahrzeugs um eine etwa vertikale Achse schwenkbar ist und bei dem der unter dem Wasser angeordnete Teil des Getriebes aus einem Kegelradgetriebe und einem Planetengetriebe besteht, wobei das Kegelradgetriebe mittels einer beweglichen Kupplung mit dem Planetengetriebe gekuppelt und die Propellerwelle mit zwei Lagern abgestützt ist, zwischen denen das Kegelrad- und das Planetengetriebe angeordnet sind.

Das unter dem Wasserspiegel befindliche Getriebe ist bei Ruderpropellern hohen Anforderungen ausgesetzt. Einerseits muß es eine sehr hohe Untersetzung bei kleinem Raum aufweisen, d. h., Zahnräder und Lager sind hoch belastet. Andererseits kreist das abtreibende Kegelrad, das die Verbindung zum Planetengetriebe herstellt, beim Steuern um das antreibende Kegelrad. Durch diese zur Rotation der Räder zusätzliche Bewegung können Klemmungen oder Verkantungen auf das Planetengetriebe und die Lager übertragen werden.

Es ist ein Unterwasserteil für Bootsantriebe, insbesondere mit Zugpropeller, bekannt, bei dem außer dem Winkeltrieb ein untersetzendes Planetengetriebe vorgesehen ist, das zwischen der das Abtriebskegelrad des Winkeltriebs tragenden Welle und der Propellerwelle angeordnet ist. -Bei dieser Bauweise erhält die zweifach gelagerte Propellerwelle einen verhältnismäßig kleinen Lagerabstand, so daß das dem Propeller abgewendete Lager sehr hoch belastet wird, wenn der Propeller auf einen Widerstand stößt oder aus dem Wasser schlägt. Außerdem sind die Anordnung und das Einstellen des Axiallagers schwierig. Da das Planetengetriebe kein nachgiebiges Glied aufweist, sind die Zähne seiner Räder unter Umständen hoch belastet, was auch für das Abtriebskegelrad zutreffen kann, weil das Sonnenrad des Planetengetriebes fest mit der Welle des Abtriebskegelrads verbunden ist.

Es ist ein Ruderpropeller bekannt, bei dem der Unterwasserteil des Getriebes ebenfalls aus einem Kegelradgetriebe und einem Planetengetriebe besteht. Bei diesem Ruderpropeller ist der Abstand der Propellerwellenlager zwar groß, aber das abtreibende Rad des Kegelradgetriebes ist unmittelbar auf der Propellerwelle, die gleichzeitig die Welle des Planetenradträgers ist, gelagert. Für das abtreibende Kegelrad und für die Welle des Planetenradträgers sind so die gleichen Lager vorgesehen. Bei einer solchen Bauart beeinflussen sich das Kegelradgetriebe und das Planetengetriebe gegenseitig, und zwar dadurch, daß sich z. B. eine Lagerlast, die von Herstellungs- oder Montagefehlern herrührt und die sich beim Schwenken des Ruderpropellers auswirkt, auf die Lager des Planetengetriebes überträgt und umgekehrt, wodurch die Lager überlastet werden können. Faßt man die Lager, wie bei dem bekannten Ruderpropeller, zusammen, dann können sich die Axialkräfte bei einer Drehrichtung des Propellers zwar subtrahieren, in einer anderen Drehrichtung, z. B. Rückwärtsgang, addieren sie sich je-

doch. Die Zusammenfassung der Lager hat auch zur Folge, daß sich die Abnutzung des Lagers und die elastische Verformung ungünstig auf den Zahneingriff des Kegelradgetriebes auswirken. Auch ist das Einstellen der Lager schwierig, weil von der Einstellung mehrere Elemente beeinflußt werden, so z. B. das Zahnspiel im Kegelradgetriebe, der Zahneingriff im Planetengetriebe, insbesondere wenn die Zahnräder schräg- oder pfeilverzahnt sind, und der

ίο Spalt zwischen Propellernabe und Gehäuse. Schließlich wird die Propeller- bzw. Planetenradwelle durch das auf ihr gelagerte abtreibende Kegelrad infolge der Umfangskraft auf Biegung belastet, was durch entsprechend starke Dimensionierung ausgeglichen werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das unter dem Wasserspiegel befindliche Getriebe so zu gestalten, daß es den Anforderungen, die an einen Ruderpropeller gestellt werden, in optimaler Weise gewachsen ist. Insbesondere soll das auf den Steuerantrieb wirkende Moment herabgesetzt und der Wirkungsgrad des Ruderpropellers verbessert werden. Auch soll sich das durch das Schwenken des Ruderpropellers hervorgerufene Moment nicht schädlieh auf das Planetengetriebe auswirken können. Ferner sollen die Lager vor Überlastung geschützt sein und die Propeller- bzw. Planetenträgerwelle entlastet sein.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Abtriebskegelrad des Kegelradgetriebes, die Propellerwelle, die an ihrem Ende radial nachgiebig gelagert ist, mit Spiel umhüllend und in an sich bekannter Weise relativ zu dieser drehbar, unabhängig von ihr mit zwei Lagern im Gehäuse gelagert ist und daß das Planetengetriebe ' zwischen dem dem Propeller abgewendeten Propellerwellenlager und dem Kegelradgetriebe angeordnet ist. Es wird nur für die Gesamtheit der Kombination ein Schutz begehrt. Durch die Bauweise nach der Erfindung wird einerseits die Propellerwelle frei von störenden Momenten aus dem Antrieb gehalten, und andererseits wird verhindert, daß Biegekräfte oder Verklemmungen vom Winkeltrieb auf das Planetengetriebe und umgekehrt übertragen werden können. Dadurch, daß das Planetengetriebe auf der dem Propeller abgewendeten Seite des Winkeltriebs angeordnet ist, wird eine Nachgiebigkeit in der Lagerung der Propellerwelle, die gleichzeitig Planetenträgerwelle ist, ermöglicht.

Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels, das mit den F i g. 1 bis 3 gezeigt ist, beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 schematisch den Gesamtaufbau eines Ruderpropellers,

F i g. 2 schematisch einen Getriebeplan nach der Erfindung,

F i g. 3 in vereinfachter Darstellung ein konstruktives Ausführungsbeispiel zum Getriebeplan nach F i g. 2.

Ein Ruderpropeller dient bekanntlich zum Antrieb und Steuern von Wasserfahrzeugen. Zu diesem Zweck ist er außenbords an einer geeigneten Stelle des Fahrzeugs 10, z. B. am Heck, in geeigneter Weise angebracht; die Befestigungsmittel sind nicht gezeichnet. Die Wasserlinie ist beispielhaft eingezeichnet und mit W bezeichnet.

Der Antrieb erfolgt von einem nicht gezeichneten, im Fahrzeug untergebrachten Antriebsmotor aus

Claims (1)

1. über die üblichen Drehmomentübertragungseinrichtungen (nicht gezeichnet) und über eine Übertragungswelle 11 auf einen Kupplungsflansch 12, der auf einer etwa waagerecht liegenden, im Überwassergehäuse 13 gelagerten Antriebswelle 14 befestigt ist. Am freien Ende der Antriebswelle ist ein Kegelrad 15 befestigt, das mit einem Kegelritzel 16 kämmt, das auf einer vertikal gelagerten Zentralwelle 17 befestigt ist. Die Zentralwelle 17 durchdringt das Überwassergehäuse 13, ein Steuergehäuse 18, ein Schaftgehäuse 19 und endet in einem Unterwassergehäuse 20. Die Zentralwelle kann aus einem Stück gefertigt sein, sie kann aber auch aus Montagegründen aus mehreren Stücken, beispielsweise 17 a, 17 b, mittels Kupplungen, z. B. 21, zusammengesetzt sein. Am freien Ende der Zentralwelle ist ein Kegelritzel 22 befestigt oder bildet mit dem unteren Teil 17 a der Zentralwelle ein Stück. Das Kegelritzel 22 kämmt mit einem Kegelrad 23. Kegelritzel und Kegelrad bilden ein Winkelgetriebe für den Propeller 24, der auf einer waagerecht liegenden Propellerwelle 24 a befestigt ist. Der dieses Winkelgetriebe enthaltende Teil des unter dem Wasser befindlichen Gehäuses sei seines Aussehens wegen »Birne« 25 genannt. Die Propellerwelle ist in der Birne mit Lagern 26 bis 28 radial und axial gelagert. Das Kegelrad 23 ist auf einer Hülse 29 befestigt, welche die Propellerwelle mit Spiel umgibt und mit Lagern 30, 31 in der Birne gelagert ist. Auf der dem Propeller abgewendeten Seite ist mit Hilfe einer Innenverzahnung, die sich in der Hülse oder deren Verlängerung befindet, ein Sonnenritzel 32 eines Planetengetriebes lose eingehängt. Das Sonnenrad oder ein hierzu vorgesehener Schaft 33 trägt zu dem genannten Zweck eine Außenverzahnung, die in die genannte Innenverzahnung paßt. Innen- und Außenverzahnung sind mit 34 bezeichnet. Das Sonnenritzel ist selbst ungelagert, es ist geführt durch die Verzahnung einer Anzahl Planetenräder 35, von denen eines in F i g. 3 und zwei in F i g. 2 gezeichnet sind. Die Planetenräder sind in einem Planetenträger 36 gelagert. Der Planetenträger ist mit einer Kupplungsverzahnung 37 auf der Propellerwelle befestigt. Die Planetenräder kämmen mit der Verzahnung eines Sonnenzahnkranzes 38, der mit der Birne 25 verschraubt ist. Die Lager 27, 28 auf der dem Planetengetriebe zugewendeten Seite der Propellerwelle weisen radiales Spiel auf, so daß sowohl die Planetenräder mit Planetenträger und Propellerwelle als auch das Sonnenritzel von dem Sonnenzahnkranz geführt werden, so daß sich eine gleichmäßige Belastung aller kämmenden Zähne einstellt.

   Die übrigen Lager des beschriebenen Getriebes weisen keine Besonderheit auf, so daß sie nicht beschrieben zu werden brauchen. In F i g. 2 sind sie schematisch als Kugellager dargestellt und in F i g. 3 als Rollen- und Kegelrollenlager. Es können auch Gleitlager gewählt werden, wenn die Gelegenheiten es erfordern.

   Das Unterwassergehäuse 20 ist an einer Steuerhülse 39 angeschraubt, die in dem Schaftgehäuse 19 mit geeigneten Lagern 40, 41 (Fig. 2) geführt ist. Schaftgehäuse und Steuerhülse sind mit einer geeigneten bekannten Dichtung 42 gegeneinander abgedichtet. Das freie Ende der Steuerhülse trägt ein Kegeltellerrad 43, das mit einem Kegelritzel 44 kämmt, das drehfest auf einer Steuerwelle 45 sitzt. Auf der Steuerwelle ist an ihrem freien Ende ein

   Schneckenrad 46 befestigt, in das eine Schnecke 47 eingreift. Die genannten Teile 43, 44, 46 sind in dem bereits erwähnten Steuergehäuse 18 gelagert. Die Schnecke trägt einen Zapfen 48. An diesen Zapfen, der mit einer Keilnut 49 oder einem äquivalenten Element versehen ist, kann eine Steuerantriebswelle 50 angeschlossen sein, die mit dem nicht gezeichneten Steuerrad des Fahrzeugs in Verbindung steht. An den Zapfen 48 kann auch ein elektrischer,

   ίο hydraulischer oder pneumatischer Motor für eine Fernübertragung angekuppelt werden. Der Steuerantrieb ist in den F i g. 2 und 3 schematisch mit einem Pfeil 53 angedeutet.

   Wird an der Antriebswelle 14 ein Drehmoment eingeleitet (Pfeil 51), so wird dieses über die Getriebeelemente 15, 16, 17, 22, 23 auf den in der Birne befindlichen Unterwasserteil 52 des Gesamtgetriebes übertragen. Da die Birne, die den Unterwasserteil des Getriebes enthält, mit dem Unterwassergehäuse 20 und der Steuerhülse 39 drehbar in dem Schaftgehäuse 19 gelagert ist, übt die Zentralwelle nicht nur ein Drehmoment über den Unterwasserteil des Getriebes auf den Propeller aus, sondern auch ein Reaktionsmoment auf die Gehäuseteile 25, 20, 39, die bestrebt sind, sich entgegengesetzt zur Zentralwelle zu drehen. Dieses Reaktionsmoment wird aufgenommen vom Steuerantrieb 43, 44, 46, 47 und von der Flosse 54. Das erste ist unerwünscht, da dadurch der Steuerantrieb und die entsprechenden Getriebeteile belastet werden. Das zweite ist schädlich, weil die Flosse sich gegen den Strom abstützen muß und daher den Wirkungsgrad des Ruderpropellers verschlechtert. Bei sehr großen Ruderpropellern ist unter Umständen überhaupt keine Flosse mehr vorhanden, so daß das Steuergetriebe das ganze Reaktionsmoment aufnehmen muß.

   Der Überwasserteil 55 des Gesamtgetriebes, d. h. der Teil des Getriebes, der in den relativ zum Wasserfahrzeug festen Gehäuseteilen gelagert ist, weist keine Untersetzung oder sogar eine Übersetzung, wie in F i g. 2 und 3 gezeichnet ist, auf. Dadurch dreht sich die Zentralwelle mit hoher Geschwindigkeit, z. B. mit der Drehzahl des Antriebsmotors oder sogar schneller. Das hat zur Folge, daß das Drehmoment an der Zentralwelle entsprechend klein ist und damit auch das Reaktionsmoment. Der Hauptteil der Untersetzung, vorzugsweise die gesamte Untersetzung oder sogar mehr als die Untersetzung vom Motor bis zum Propeller (da im Überwasserteil übersetzt wird), wird in den Unterwasserteil 52 des Getriebes gelegt. Damit diese Untersetzung in der »Birne« untergebracht werden kann, wird die Untersetzung mit einem Planetengetriebe erzeugt, wobei ein Stirnradplanetengetriebe besonders vorteilhaft ist, weil Stirnräder besser bearbeitet werden können und daher ruhiger laufen und verhältnismäßig haltbarer sind als Kegelräder.

   Patentanspruch:

   Antriebseinrichtung für einen Ruderpropeller eines Wasserfahrzeugs od. dgl., bei der der Propeller von einem im Fahrzeug liegenden Antriebsmotor aus über ein eine unter die Wasserfläche führende Welle enthaltendes Getriebe angetrieben wird, dessen unter dem Wasser befindlicher Teil eine Untersetzung vom Schnellen ins

   Langsame aufweist und bei der der Propeller zum Zwecke des Steuerns des Fahrzeugs um eine etwa vertikale Achse schwenkbar ist und bei dem der unter dem Wasser angeordnete Teil des Getriebes aus einem Kegelradgetriebe und einem Planetengetriebe besteht, wobei das Kegelradgetriebe mittels einer beweglichen Kupplung mit dem Planetengetriebe gekuppelt und die Propellerwelle mit zwei Lagern abgestützt ist, zwischen denen das Kegelrad- und das Planeten-

   getriebe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebskegelrad (23) des Kegelradgetriebes, die Propellerwelle (24 a), die an ihrem Ende radial nachgiebig gelagert ist, mit Spiel umhüllend und in an sich bekannter Weise relativ zu dieser drehbar, unabhängig von ihr mit zwei Lagern (30, 31) im Gehäuse gelagert ist und daß das Planetengetriebe zwischen dem dem Propeller abgewendeten Propellerwellenlager (27, 28) und dem Kegelradgetriebe angeordnet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen