DE2233586A1

DE2233586A1 - Schiffsantriebseinheit

Info

Publication number: DE2233586A1
Application number: DE2233586A
Authority: DE
Inventors: Clarence Frank Nossiter
Original assignee: ENFIELD IND ENGINES Ltd
Current assignee: ENFIELD IND ENGINES Ltd
Priority date: 1971-07-09
Filing date: 1972-07-07
Publication date: 1973-01-25
Also published as: IT962660B; US3826219A; FR2145959A5; GB1382835A; CA977628A

Description

Go 2200

Enfield Industrial Engines Ltd., Cowes, Isle of Wight,

England

Schiffsantriebseinheit

Die Erfindung betrifft eine Schiffsantriebseinheit, bei der ein Innenbordmotor mit der Schiffsschraube über eine Antriebswelle verbunden ist, die sich durch (oder über) die Heck-Querversteifung des Schiffes erstreckt. Dabei ist ein Abtriebsschaft vorgesehen, der etwa vertikal nach unten gerichtet ist und das Antriebsmoment auf die Schiffsschraube überträgt, die üblicherweise auf einer Welle sitzt, die parallel zur Maschinenwelle verläuft. Es versteht sich, daß die Maschinenwelle horizontal oder geneigt angeordnet sein kann und daß die Achse der Schiffsschraube durch den Trimm des Bootes und andere Überlegungen bestimmt ist.

Es sind nun verschiedene Bewegungen der Schiffsschraubenwelle notwendig oder erwünscht. Insbesondere muß die Schiffsschraubenwelle nach oben ausschwenken können, wenn der Abtriebsschaft auf ein unter Wasser befindliches Hindernis auftrifft. Dieses Ausschwenken nach oben ist erforderlich, um die Gefahr einer Beschädigung des Abtriebsschaftes möglichst klein zu halten. Ähnliche Schwenkbewegungen, allerdings kleineren Ausmaßes,· sind außerdem erforderlich, um die Schiffsschraube in die antriebsmäßig günstigste Winkellage einzustellen.

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Auch beim Anlaufen eines Strandes.mit dem Schiff ist es erwünscht, die Schiffsschraube verschwenken zu können, obwohl es manchmal vorgezogen wird, den Abtriebsschaft seitlich (statt nach hinten.oben) auszuschwenken; diese letztere Bewegung ist auch für Zwecke der überprüfung Und Wartung erwünscht.

Zur Erzielung .einer Ruderwirkung wird üblicherweise bevorzugt, die Schiffsschraubenwelle um die-Achse des Abtriebsschaftes oder dergleichen zu drehen, um auf diese Weise ein gesondertes Ruder entbehrlich zu machen.

Um einige oder alle dieser Bewegungen zu ermöglichen, wurden bereits verschiedene Vorschläge gemacht. Um jedoch dabei die Antriebsmäßige Verbindung sowie die Ruderverbindung aufrechtzuerhalten j war es bisher erforderlich, in den Antriebswellen mehrere Universalgelenke sowie verhältnismäßig komplizierte Anordnungen von Kardangelenken, Schwenksystemen und dergleichen vorzusehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile eine Schiffsantriebseinheit so auszubilden, daß bei einfacher und kompakter Bauweise, kostensparender Herstellung und hoher Betriebssicherheit einige oder alle der obengenannten Bewegungen ermöglicht werden.

Gemäß einem ersten Aspekt besteht die Erfindung darin, daß die von einem Abtriebsschaft getragene Schiffsschraube über eine Getriebewelle angetrieben wird, die quer zur Längsrichtung des Abtriebsschaftes angeordnet ist, wobei der Abtriebsschaft um die Achse dieser Welle schwenkbar ist.

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Gemäß einem zweiten Aspekt sieht die Erfindung vor_s daß das Getriebe eine durch oder über die Querversteifung geführte erste Welle enthält, eine durch den Abtriebsschaft geführte zweite Welle sowie eine zur Schiffsschraube geführte dritte Welle, wobei die erste und dritte Welle etwa parallel zueinander verlaufen und die zweite Welle etwa senkrecht zu den beiden anderen Wellen angeordnet ist, und daß ferner im Getriebe zwischen der ersten und der zweiten Welle eine Zwischenwelle vorgesehen ist, um deren Achse der Abtriebsschaft schwenkbar ist.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele hervor. In der Zeichnung zeigen

Fig.l eine teilweise geschnittene Seitenansicht

eines ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung;

Fig.2 einen vergrößerten Querschnitt;

Fig.3 einen vergrößerten Teilschnitt aus Fig.l;

Fig.4 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles;

Fig.5 eine Schnittansicht des zweiten Ausführungsbeispieles.

Wie insbesondere aus den Fig.l bis 3 hervorgeht, ist die Antriebseinheit mittels einer Befestigungsplatte 12 an der Außenseite der Heck-Querversteifung 10 angebracht. Die Antriebseinheit enthält einen etwa kugelförmigen Kopf, der zweckmäßig als Gußteil ausgebildet und in einer parallel zu einem Durchmesser verlaufenden Ebene geteilt ist;, die Teile 14 und 16 sind über Schrauben 18 miteinander verbunden.

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Teil 14, der die Befestigungsplatte 12 enthält oder damit verbunden ist, enthält Lager 20, 22 einer ersten Antriebswelle 24, die in der Nähe einer die Querversteifung 10 durchsetzenden öffnung in einer Antriebskupplung endet, die die Verbindung mit einer (nicht dargestellten) Maschinenwelle herstellt. Diese Welle liegt zweckmäßig (bei Verwendung einer einzigen Einheit) in der Längsmittelebene des Schiffes. Am anderen Ende der Antriebswelle 24 ist ein erstes Kegelradgetriebe 26 vorgesehen (vgl. insbesondere Pig.l).

Quer zur Welle 24 ist in einer Durchmesserebene des kugelförmigen Kopfes eine zweite Welle bzw. Zwischenwelle 28 (vgl. insbesondere Fig.2) angeordnet, die an ihren beiden Enden mit Kegelrädern 30, 32 fest verbunden ist. Diese Kegelräder sind beispielsweise mittels Nadellagern 34, in Blöcken 38, 40 gelagert, die über zu diesem Zweck vorgesehene Ansätze 42 mit dem Kopf verschraubt sind. Es sind zwei Paare von Ansatzflächen und Schraubbolzenlöchern vorgesehen, so daß die von den Teilen 28 bis 40 gebildete unsymmetrische Anordnung um 18O° gedreht und wieder befestigt werden kann, wenn jeweils verschiedene Paare von Löchern verwendet werden; die Schraubbolzen sind mit und die in der dargestellten Lage nicht benutzten Löcher mit 46 bezeichnet. Ein drittes Kegelrad 48 ist gleichfalls auf der Zwischenwelle 28 angebracht. Zwischen den Kegelrädern 48 und 30 ist eine Antriebs-Klauenanordnung 50 vorgesehen, die gleitbeweglich mit der Welle verbunden ist und entweder mit dem Kegelrad 30 oder mit dem Kegelrad 48 in Klaueneingriff kommt oder sich zwischen diesen Kegelrädern in einer neutralen Lage befindet.

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Eine Wählergabel 52 ist mit der Klauenanordnung 50 . in Eingriff und befindet sich gleitbeweglich auf einer Querspindel 54. Über eine Kurbel 56 kann die Wählergabel 52 von einem äußeren Kupplungs-Sehaltgetriebeelement 58 auf eine von mehreren parallelen Ebenen verstellt werden*

Im Kopf befindet sich ferner ein Antriebskegelrad 60, das ständig in Eingriff mit dem Kegelrad 32 steht und drehfest auf einer vertikalen dritten Welle sitzt, deren Achse die Achsen der Wellen 28, 24 im Zentrum des Kopfes schneidet (vgl. insbesondere Fig.2).

' In einer Schaltgetriebestellung wird der Antrieb von der Welle 24 über die Kegelräder26 und 30 auf die Welle 28 und von hier über das Kegelrad 32 auf das Kegelrad 60 übertragen. In der anderen Schaltgetriebestellung erfolgt der'Antrieb von der Welle 24 über die Getrieberäder 26 und 48 auf die Welle 28 und die Getrieberäder 32 und 60 im entgegengesetzten Sinne. Im letzteren Falle rotieren die. Kegelräder 48, 32 gleichsinnig, während sich im erstgenannten Fall das Kegelrad 48 entgegengesetzt zum Kegelrad ' 32 dreht. Aus diesem Grunde sind Klemm- bzw. Ausgleichsscheibenlager oder reibungsarme Laufringe 62 zwischen den Kegelrädern 48 und 32 vorgesehen; vorzugsweise erfolgt der Antrieb in Vorwärtsrichtung über das Kegelrad 48 und der Antrieb in Rückwärtsrichtung über das Kegelrad 32. Dies hängt von der Drehrichtung der Welle 24 und dem Richtungssinn des Propellers ab; die Reversibilität der aus den Teilen 28 bis 40 bestehenden Einheit ermöglicht es jedoch auf einfache Weise, die· bevorzugte Anordnung des Antriebs herzustellen. Dies ist auch bei einem Schiff mit Zwillingsschraube vorteilhaft, wenn die Antriebseinheit zweifach vorgesehen 1st, und zwar je eine Einheit auf beiden Seiten der Längsmittelebene des Schiffes; In diesem Falle können-

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zwei Schiffsschrauben mit entgegengesetztem Sinn verwendet werden.

Das Kegelrad 60 ist mit der Welle 64 fest verbunden, die nach unten ragt und die Schiffsschraube über die Abtriebs-Kegelräder 66, 68 antreibt. Die Welle 64 ist in dem Gehäuse 70 gelagert, das einen Plansch 72 aufweist, der im Innern des Kopfes eine teilkugelförmige Sitzfläche aufweist und sich durch einen Schlitz des Kopfes erstreckt. Dieser Schlitz weist parallele Seiten und halbkreisförmige Enden auf und reicht wenigstens von der Stelle vertikal unter dem Zentrum des Kopfes um den Kopf herum, d.h. nach hinten und oben; der Schlitz ist dabei symmetrisch zu einer Vertikalebene, die die Achse der Welle 24 enthält. Die Enden des Schlitzes sind in Fig.3 mit den Bezugszeichen 74* 76 bezeichnet.

Der Plansch 72 besitzt eine teilkugelförmige, konkave Oberfläche 78 (Fig.2 und 3), die senkrecht zur Achse der Welle 64 liegt. Sie ist gehalten zwischen Sicherungsblöcken 8Ö und dem Innern des Kopfes; die Sicherungsblöcke 80 sind mittels Schrauben 82 festgelegt. Lager-Zwischenscheiben 84, beispielsweise Belleville-Federscheiben, sind zwischen den Blöcken 80 und der genannten Oberfläche 78 angeordnet. Der Flansch ist auf diese Weise am Kopf gesichert, kann sich jedoch um dä-s Kopf Zentrum drehen, wobei der Abtriebsschenkel längs des Schlitzes verstellt wird. Ein Dichtungsring 85, der zweckmäßig aus elastischem Material besteht, ist am Umfang des Schlitzes angeordnet.

Der Neigungswinkel des Abtriebsschaftes gegenüber der Querversteifung 10 wird beispielsweise durch einen Zylinder 86 (Pig.l) gesteuert, der zwischen der Querversteifung 10 und dem Abtriebsschaft (Gehäuse 70) angeordnet und mit

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Ventileinrichtungen versehen ist, die im Zylinder einen entsprechenden Strömungsmitteldruck aufrechterhalten, um die gewünschte tatsächliche Länge des Zylinder-Kolben-Systems zu steuern. Trifft die Schiffsschraube bzw.₍ der Abtriebsschaft im Wasser auf ein Hindernis, das eine genügend große Last darstellt, so wird die Ventilwirkung überwunden; die Kolbenstange kann dann ausfahren, so daß der Abtriebsschaft längs des Schlitzes verschwenkt wird. Statt dessen können auch zum gleichen Zweck unter Federbelastung stehende Verriegelungselemente verwendet werden.

Der Winkel des Abtriebsschaftes ist von Bedeutung zur Erzielung der optimalen Wirkung der Schiffsschraube. Dieser Winkel hängt vom Trimm des Bootes ab; durch eine Veränderung der Länge des Zylinder-Kolben-Systems¹ kann man das beste Resultat herausfinden. Die Länge des Schlitzes bestimmt die mögliche Einstellung; diese Länge kann leicht über einen Bogenwinkel von 60 gewählt werden, wie dies beispielsweise in Fig.l mit gestrichelten Linien J38 angedeutet ist.

Die Ruderwirkung erfolgt durch Drehen des Abtriebsschaftes um die Achse der Welle 64, d.h. über das Rudergestänge 90, das am PTansch 92 des Gehäuses 70 befestigt ist. Der Abtriebsschaft (Gehäuse 70) kann sich dann in der Kupplung 9^ drehen, an der die Kolbenstange des Zylinders 86 angreift.

Bringt man den kugelförmig ausgebildeten Betätigungsknopf ^HK^des Gestänges 90 auf der Achse der Welle 28 an (vgl. Fig.2), so wird die Ruderverbindung nicht gestört, wenn der Abtriebsschaft nach oben ausweicht oder bei einem Ausfahren bzw. Einfahren des Zylinder-Kolben-Systems nach

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oben oder unten eingestellt wird.

Gewünschtenfalls kann die ganze Einheit zum Zwecke der überprüfung oder Wartung seitlich aus dem Wasser geschwenkt werden, indem die Befestigungsplatte 12 drehbar an der Querversteifung 10 angebracht wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Pig.4 und 5 ist das Gehäuse 100 im wesentlichen zylindrisch; es besitzt einen seitlichen Ansatz 102, in dem die eintreibende Welle 104 gelagert ist. Der Antrieb wird über ein erstes Kegelrad 106 auf eines der beiden Kegelräder 108, 110 übertragen, je nach der Richtung der Klauenkupplung.. Die übertragung erfolgt über eine in den Fig.4 und 5 im einzelnen nicht dargestellte Anordnung, die im wesentlichen der Anordnung 50 des ersten Ausführungsbeispieles entspricht. Auf diese Weise wird der Antrieb auf eine Querwelle 112 übertragen, die im Gehäuse 100 gelagert ist und die an einem Ende über ein Hauptkegelrad 114 ein Ausgangs-Kegelrad 116 antreibt. Diese letztgenannten Kegelräder sind in einem gesonderten Gehäuse 120 gelagert, das um die Achse 122 (das 1st die Achse der Welle 112) winkelmäßig verstellbar ist. Dieses Gehäuse 120 ist einstückig ausgebildet oder verbunden mit dem oberen Teil des Gehäuses 124 des Abtriebsschaftes. Der untere Teil 126 dieses Gehäuses 124 ist drehbar daran gelagert.

Das Ausweichen des Abtriebsschaftes gegenüber einem Hindernis nach oben sowie die winkelmäßige Einstellung des Abtriebsschaftes erfolgt in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Die beiden Gehäuseteile 100, 120 werden zu diesem Zweck in ihrer Winkellage gegeneinander verstellt; die strichpunktierten Linien 128 (vgl. Fig.4) zeigen die mögliche Winkelvariation. Die Ruderwirkung er-

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folgt durch Drehen des unteren Teiles 126 mittels des Gestänges 130. Auch ein Herausschwenken der ganzen Schiffsschraubenanordnung kann vorgesehen werden.

Die Gehäuseteile 100, 120 sind durch einfache Lager mit 0-Ringdichtungen gelagert; dies reicht aus, da ein Ausweichen des Propellersystems nach oben bzw. Einstellbewegungen relativ selten vorkommen und keine große Beanspruchung verursachen; statt solcher einfacher Lager können selbstverständlich auch hochwertige reibungsarme Kugel- oder Rollenlager vorgesehen werden.

Bei beiden Ausführungsbeispielen kann in bekannter Weise eine Schmierung vorgesehen werden; in bestimmten Bereichen der Antriebseinheit können ferner öldichtungen mit Schmiermittel vorgesehen werden.

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Claims

- ίο - Patentansprüche

1.fichiffsantriebseinheit, dadurch gekenn- ^"^^ zeichnet , daß die von einem Abtriebsschaft getragene Schiffsschraube über eine Getriebewelle angetrieben wird, die quer zur Längsrichtung des Abtriebsschaftes angeordnet ist, wobei der Abtriebsschaft um die Achse dieser Welle schwenkbar ist.

2. Schiffsantriebseinheit mit einem an einer Querversteifung des Bootes angebrachten Antriebskopf sowie einem vom Kopf nach unten ragenden Abtriebsschaft, der eine Schiffsschraube trägt, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe eine durch oder über die Querversteifung geführte erste Welle enthält, eine durch den Abtriebsschaft geführte zweite Welle sowie eine zur Schiffsschraube geführte dritte Welle, wobei die erste und dritte Welle etwa parallel zueinander verlaufen und die zweite Welle etwa senkrecht zu den beiden anderen Wellen angeordnet ist, und daß ferner im Getriebe zwischen der ersten und der zweiten Welle eine Zwischenwelle vorgesehen ist, um deren Achse der Abtriebsschaft schwenkbar ist.

3. Schiffsantriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskopf ein normalerweise fest angeordnetes Gehäuse enthält, in welchem die erste Welle und die Zwischenwelle mit feststehenden Achsen gelagert sind und das weiterhin Elemente aufweist, um den Abtriebsschaft, in welchem die zweite Welle gelagert ist, so festzulegen, daß der Verzahnungseingriff zwischen Kegelrädern, die die erste Welle, die Zwischenwelle und die zweite Welle triebmäßig verbinden, aufrechterhalten wird.

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4. Schiffsantriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekenn-■ zeichnet, daß der Antr^ebskopf einen Schlitz zur Durchführung der Schwenkbewegung des Abtriebsschaftes aufweist.

5. Schiffsantriebseinheit nach Anspruch k₃ dadurch gekennzeichnet, daß der Abtriebsschaft im Kopf einen Plansch aufweist und durch Sicherungsblöcke gehalten ist, die

ihn in einem vorbestimmten Abstand vom Schwenkzentrum festlegen..

6. Schiffsantriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anordnung von alternativ wirksamen Getrieben mit der Welle gemäß Anspruch 1 oder mit der Zwischenwelle gemäß Anspruch 2 .ein Vorwärts- und ein Rückwärtsantrieb ermöglicht ist.

7. Schiffsantriebseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Baugruppe, enthaltend die genannte Welle und die alternativ wirksamen Getriebeteile, reversibel im Antriebskopf angebracht ist.

8. Schiffsantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskopf einen gesonderten Gehäuseteil aufweist, der auf der Welle gemäß Anspruch 1 oder auf der Zwischenwelle gemäß Anspruch 2 gelagert ist, wobei dieser Gehäuseteil den Abtriebsschaft zur gemeinsamen Schwenkbewegung trägt.

9· Schiffsantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Abtriebsschaft zur Erzielung einer Ruderwirkung auch drehbar ist.

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10. Schiffsantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtriebsschaft einen oberen und einen unteren Teil aufweist und daß der untere Teil zur Erzielung einer Ruderwirkung gegenüber dem oberen Teil drehbar ist.

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