DE3332135A1

DE3332135A1 - Wellenbremse fuer schiffsantrieb

Info

Publication number: DE3332135A1
Application number: DE19833332135
Authority: DE
Inventors: Bruce C. 53406 Racine Wis. Arnold
Original assignee: Twin Disc Inc
Current assignee: Twin Disc Inc
Priority date: 1982-09-07
Filing date: 1983-09-06
Publication date: 1984-03-08
Also published as: JPH0322359B2; GB2126672A; US4451238A; JPS5967198A; DE3332135C2; GB2126672B; GB8322703D0

Description

Mit der Leistungszunähme bei den kleinen Baugrößen von Dieselmotoren, die in der Schiffsindustrie heute in Gebrauch sind, haben sich bestimmte Probleme beim Antrieb ergeben, wie etwa Stoßbelastungen, die während des Manövriexens auftreten. Das Manövrieren des Fahrzeugs mit Motoren mit hoher Leistung und hoher Drehzahl erzeugt übermäßige Belastung an den Motoren und übermäßigen Verschleiß am Getriebe, Schiffsschrauben und Wellen. Motoren mit hoher Leistung, die bei hohen Drehzahlan laufen, erfordern hohe Untersetzungsverhältnisse in den Schiffs-Wende-Untersetzungsgetrieben. In vielen Situationen hat die Kombination von Motor und Schiffsschraube durch das große Untersetzungsverhältnis zu einer schweren Belastung am Motor und zu möglichem Abwürgen des Motors während des Manövrierens mit hoher Geschwindigkeit geführt.

Einige Abtriebswellen aus dem Stand der Technik für solche Kraftübertragungen sind unmittelbar mit der Antriebswelle verbunden und gehören dem üblichen Typ luftbetätigter Trocken-Reibungskupplungen an. Diese Bremsen haben Steuereinrichtungen, welche pneumatisch in das Kraftübertragungs-Steuersystem für den Schiffsmotor miteinbezogen. sind/ das den Antrieb betätigt. Bei diesen typischen. Tätigkeiten wird dann, wenn der Antriebsmotor läuft und das Kraftübertragungs-Wählventil sich in der Neutralstellung befindet, die Bremse angelegt. Wenn der Steuerhebel für das Fahrzeug so bewegt wird, daß er die Kupplung für die Vorwärtsfahrt einrückt, dann, löst das Luft-Steuersystem zuerst die Bremse und rückt dann, die Kupplung für Vorderfahrt ein, um die Vorwärtsbewegung zu beginnen. Wenn der Steuerhebel für das Schiff" aus der Stellung für die Vorwärtsfahrt über die NeutralStellung in die Stellung für die Rückwärtsfahrt bewegt wird, dann mißt ; das Luft-Steuersystem aus dem Stand der Technik zuerst, daß der Druck für die Kupplung für Vorwärtsfahrt auf Hull abgefallen ist und daß dieses rückgeführte Signal es dann, den pneumatischen Steuerungen gestattet, mit der Abtriebswelle in Eingriff zu treten. Eine pneumatische Zeitsteueran.ordn.ung legt die Bremse für einige wenige Sekunden an,und löst dann die Bremse. Wenn das pneumatische Steuersystem durch ein rückgeleitetes Signal mißt, daß die Bremse gelöst wurde, dann beginnt das Steuersystem mit dem Eingriff der Rückwärtskupplung. In der Praxis können die pneumatischen Steuersyste-

me so konstruiert werden, daß sie eine "Verstärkung" für die Motordrossel liefern, um das Abwürgen des Motors zu verhindern, wenn die Wendekupplung eingerückt wird, aber dies ist kein Erfordernis für die Steuer-Grundfunktion. Da die übliche Abtriebswellenbremse Materia-

^° lien für die Trockenreibung verwendet, ist die nur luftgekühlt, und demzufolge

kann die Ableitungj jener Energie, die während des Anhaltens der Schiffsschraube absorbiert wurde, eine ernst hafte Schwierigkeit werden, wenn Manöver in rascher Folge aufeinanderfolgen.
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Die vorliegende Erfindung sieht eine Wellenbremse für die Kraftübertragung eines Schiffes vor, welche dem Typ nach ein Gangschaltgetriebe aufweist, das mehrere Übertragungswellen umfaßt und durch welches die Kraft vom Motor auf die Antriebswelle abgegeben wird. Ein■ speziellerer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft eine Bremse mit mehreren, ineinander geschachtelten Reibungsplatten, bzw. eine Mehrfach-Lamellenbremse, die zwischen einer vorwärtslaufenden Welle des Getriebes und der AusgangswelIe oder Schraubenwelle des Getriebes wirksam ist, wobei die Vorwärtswelle, an welcher die Bremse konzentrisch angebracht ist, und die Schraubenwelle durch miteinander kämmende Zahnräder verbunden sind, was eine Bremse mit außergewöhnlich guten mechanischen Eigenschaften beim Abbremsen der Schraubenwelle liefert. Die Bremse ist konzentrisch zur Mittellinie der Vorwärtswelle angeordnet und verringert die Anforderungen an die Drehmomentkapazität der Bremse, weil der Satz der Ausgangszahnräder die Verringerung .

des Drehmoments von der Schraube, die abgebremst wird, zur Bremse bewirkt. Die vorliegende Bremsenanordnung sieht ferner vor, daß das Schmiermittel des Schiffsgetriebes durch die Lamellen.der Lamellenkupplung hindurch in Umlauf versetzt wird/ um die Wärme, die während der Betriebsfolge zum Anhalten der Schiffsschraube erzeugt wird, abzuführen.

Der Druck zum Einrücken der Vorwärts- oder Rückwärtskupplung wird verwendet, um ein Pendel- bzw. Wechselns ventil zu veranlassen, sich in jener Richtung zu bewe-

gen, welche den Druck zum Einrücken der Kupplung als einen Steuerdruck an einen Schieber zum Lösen der Bremse anlegt. Wenn der Schieber durch den Druck zum Einrücken der Kupplung bewegt wird, dann läßt er zu, daß öl unter hohem Druck in den Zylinder zum Lösen der Bremse eintritt und das Lösen der Bremse beginnt. Gleichzeitig mit jener Tätigkeit unterbricht ein Signalventil, welches durch den Druck zum Einrücken der Kupplung betätigt wird., die Strömung des vorrangigen Schmier-

¹^ und Kühlstromes zum Stapel der Bremslamellen und richtet auch eine vorrangige Strömung eines Schmiermittelsund Kühlungsstromes zu dem Lamellenstapel der einrückenden Kupplung. Wenn der Getriebe-Steuerhebel wieder in. die Neutrals teilung verbracht wird, dann fällt der Steuerdruck in dem Teil des Steuerventils ab, das vorrangigen Kühlstrom in die eingerückte Kupplung gesandt hat, und hierbei bewegt sich der Ventilschieber, um diesen vorrangigen Strömungsmittelstrom außer Wirkung zu setzen. Gleichzeitig geht der Steuerdruck an dem Brems-Kühlschieber auf Null zurück, und dieser Hohlraum wird dann zum ölsumpf hin abgelassen, so daß ein vorrangiger Strömungsmittelstrom wieder zur Bremse gerichtet wird. Eine ähnliche Tätigkeit findet am Steuerhohlraum zum Lösen der Bremse statt, und dieser Schieber läßt den Druck zum Lösen der Bremse zum Sumpf hin ab, und dann wird die Abtriebswelle wieder durch die zusammenwirkende Tätigkeit der Bremsfedern und des Verstärkungskolbens für den Bremsdruck eingerückt.

Eine alternative Anordnung verwendet lediglich ein

hydraulisches Strömungsmittel unter hohem Druck zum Einrücken der Bremse.

Ein noch speziellerer Gesichtspunkt der Erfindung zieht die Verwendung von Luftsteuerungen in Betracht, wobei

der rückgeführte Druck verwendet wird, um es dem Steuer-

system anzuzeigen, ob die Bremse eingerückt oder gelöst ist, und auch einesRückkopplungs-Drucksignals, wenn die Vorwärtskupplung eingerückt oder gelöst ist, und der Rückkopplungsdruck wird verwendet, wenn die Rückwärtskupplung eingreift oder gelöst ist. Somit gestattet das Luftsteuersystem die Herstellung einer Reihenfolge von der Neutralstellung zur Vorwärtsstellung und bis zur Rückwärtsstellung.

¹^ in der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Schleppers, bei welchem ein Motor und eine Schiffs-Getriebeanordnung der vorliegenden Erfindung ° angebracht sind,

Fig. 2 ein auseinandergeklappter Schnitt*'

des Getriebes der vorliegenden Erfindung, wobei bestimmte Teile zum Zwecke der Klarhext in den Zeichnungen abgebrochen oder en-tfernt gezeigt sind,

Fig ^ 3 die Ansicht eines Schnitts eines Teiles

des in Fig. 2 gezeigten Getriebes, jedoch in vergrößertem Maßstab, wobei die Vorwärtskupplung gezeigt ist,

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Querschnitts des in Fig. 2 gezeigten Getriebes, jedoch

in . verringertem Maßstab,

Fig. 5 die Ansicht eines Schnitts eines Teiles des in Fig. 2 gezeigten Getriebes, jedoch in

vergrößertem Maßstab, wobei die teilweise 35

durch eine Feder und teilweise hydraulisch

eingerückte Wellenbremse gezeigt ist,

Pig. 5a eine Ansicht ähnlich Fig. 5, wobei jedoch

die Wellenbremse als eine vollständig hydrau lisch in Eingriff gebrachte Bremse gezeigt

ist,
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Fig. 6 die Teilansicht eines Schnitts eines Teils

jener Bremse, die in Fig. 5 gezeigt ist, jedoch .in vergrößertem Maßstab,

Fig. 7 ein hydraulischer Umlauf der vorliegenden

Erfindung, mit einer Wellenbremse, die eingreift, wie jene der Fig. 5,

Fig. 7a die Teilansicht einer Abwandlung des Bremsen abschnitts der Fig. 7, wobei die Abwandlung

für die Bremse der Fig. 5a gezeigt ist, und

Fig. 8 ein Diagramm, VTelches die Funkt ions-Reihenfolge der verschiedenartigen Teile der vor^u liegenden Einrichtung umreißt, wobei die

Reihen Nr. 1 bis 10 und die Kolonnen A bis J Betriebsschritte der Einrichtung bezeichnen und die oberen drei Reihen die Zuordnung des Kühlölstromes zu den drei Reibungseiemen ten während der Steuerbetätigung zeigen.

Es folgt nun die Beschreibungs eines bevorzugten Ausführungsbeispiels; die Fig. 1 bzw. 2 zeigen das allgemeine Umfeld und die allgemeine Anordnung des Getrie-

bes, mit welchem die Erfindung, ihre besonders nützliche, spezielle Anordnung findet. Die Erfindung wird besonders als ein Schiffsgetriebe eingesetzt, um Kraft aus einer Kraftquelle, wie beispielsweise einem Dieselmotor E, zu einer Schraube P zu übertragen. Die Kraft

wird vom Motor zu einer Getriebeeingangswelle 10 über-

/ 0

tragen, welche an geeigneten, reibungsarmen Lageranordnungen 11 in einem Gehäuse H angebracht ist. Ein Ritzel 12, das einteilig auf der Welle 10 ausgebildet ist, steht in ständigem Eingriff mit einem Zahnrad 14 der Kupplung für die Vorwärtsfahrt bzw. Vorwärtskupplung 16. Eine rohrförmige Vorwärts-Welle 18 ist in reibungsarmen Lageranordnung en 19 drehbar gelagert, die im Gehäuse H angebracht sind.

Überlappend ineinander eingreifende äußere und innere Reibungskupplungslamellen 20 bzw. 22 (Fig. 3) sind an ihrem äußeren bzw. inneren Umfang in bekannter Weise am Zahnrad 14 sowie an der Welle 18 befestigt. Wenn eine Kolbenkainmer 23 unter Druck gesetzt wird, dann bewirkt ein hydraulisch betätigter Kolben 24 das Zusammenspannen der einander überlappenden Kupplungslamellen, um somit die Kupplung einzurücken und eine Antriebsverbindung zwischen dem. Zahnrad 14 und der Welle 18 zu bilden.

Das Zahnrad 14 ist drehbar in reibungsarmen Lageranordnungen 26 und 27 gelagert, welche im Gehäuse H in bekannter Weise angebracht sind. Die Vorwärtswelle weist auch, ein Ritzel 30 auf, welches hieran ausgebildet ist und in ständigem Eingriff mit einem großen Zahnrad 32

^S steht, welches an einer Abtriebswelle 33 befestigt ist, welche ihrerseits in geeigneter Weise im Rahmen an reibungsarmen Lageranordnungen 34 gelagert ist. Die Abtriebswelle 33 ist mit einer Schraubenwelle 36 verbunden, um die Schraube P anzutreiben. Wenn die Kupplung 16 einge-

rückt ist, dann wird die Leistung vom Motor durch die Kupplung 16, die Vorwärtswelle 18 und ihr Zahnrad 30, das Zahnrad 32 und die Abtriebswelle 33 übertragen, um die Schraube in Vorwärtsrichtung anzutreiben.

Die Vorwärtskupplung 16 wird in gelöster oder nicht ein-

χ/β-

gerückter Stellung durch eine große Spiralfeder 34 gehalten, die rund um ein rohrförmiges Teil 35 herum angebracht ist, welches seinerseits durch Flanschschrauben 35A (Fig. 3) mit dem einen Ende am Zahnrad 14 befestigt ist. Die Feder 34 liegt gegen einen Anschlag 36 (Fig. 2) an, der am rohrförmigen Teil 35 nahe dessen einem Ende befestigt ist. Das andere Ende der Feder 34 liegt gegen eine Scheibe 37 an, welche axial verschieblich an Führungsstiften 38 (Fig. 3) im Zahnrad 14 angebracht ist und rund um das rohrförmige Teil 35 angeordnet ist. Die Scheibe 37 greift in den Kolben 24 ein, um ihn in Richtung der . Kupplungs—Lösestellung nach links gemäß der Ansicht in Fig. 3 zu drücken, wenn die Kammer 23 nicht unter

Druck gesetzt ist.
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Eine andere, hydraulisch betätigte Lamellenkupplung 40 (Fig. 2) ist ähnlich der Kupplung 16 aufgebaut und angeordnet, ist auch im Gehäuse angebracht und weist ein Außenzahnrad 42 auf, welches in ständigem Eingriff mit

dem Zahnrad 14 der Kupplung 16 steht. Die Kupplung 40 sitzt auf der Rückwärtswelle 44^:, welche in geeigneter Weise- in reibungsarmen Lagern 46 im Gehäuse gelagert ist. Das Zahnrad 42 der Kupplung 40 ist in geeigneten

reibungsarmen Lagern 48 angebracht und weist außenver-25

zahnte Reiblamellen 50 auf, welche innenverzahnte Reiblamellen 52 überlappen_r- wobei die Lamellen 52 mittels ihrer Zähne an Längsnuten 54 der Rückwärtswelle in bekannter Weise befestigt sind. Ein Kolben 56, der hydraulisch betätigt wird, wenn seine Kammer 57 unter Druck gesetzt ist, bewirkt das Zusammenspannen der Kupplungslamelle^ um den Eingriff der Kupplung zu verursachen. Wenn somit die Kupplung 16 gelöst und die Kupplung 40 eingerückt ist, dann wird die Leistung von der

Eingangswelle 10 über ihr Zahnrad 12, dann durch das 35

Zahnrad 14 der gelösten Vorwärtskupplung 16, durch das

Zahnrad 42 der eingerückten Kupplung 40, durch die Welle 44 und das hieran ausgebildete Ritzel 58 übertragen. Dieses Ritzel 58 steht in ständigem Eingriff mit einem Zahnrad 32 der Abtriebswelle, so daß die Leistung in ° Rückwärtsrichtung zur Schraube übertragen wird.

Die Kupplung 40 wird in der gelösten Stellung gehalten, wenn ihre Betätigungskammer nicht unter Druck steht, und zwar durch eine Feder 34A, die an einem rohrförmi-¹^ gen Teil 3 5A angebracht ist und gegen den Kolben 56 anliegt, ähnlich dem Kupplungs-Lösevorgang, wie er für die obige Kupplung 16 beschrieben ist.

Eine hydraulische Zweifachpumpe P1 und,P2 (Fig.2) ist am Ende einer Welle 59 befestigt und von dieser angetrieben, die sich durch die rohrförmige Rückwärtswelle 44 hindurch erstreckt. Die Pumpe P1 ist die Pumpe für die Schmier— und Fühlströmung. Die Pumpe P2 ist eine Hochdruck-Strömungsmittelpumpe, deren Strömung auch durch

Regulierventile (in Fig. 2 gezeigt) in Schmieröl-Kühlungs-Strömungskanäle überläuft, wie ersichtlich ist. Die Welle 59 ist durch Längsnuten am Zahnrad 42 befestigt und wird durch dieses angetrieben. Eine wahlweise anwendbare, hydraulische Zusatzpumpe P3 kann an einerWelle 59A befestigt und durch diese angetrieben werden, die sich durch die rohrförmige Welle 18 erstreckt. Die Welle 59A ist mittels Längsnuten 59B (Fig. 5) am Zahnrad 14 befestigt und durch dieses

angetrieben,
30

Eine Abtriebsbremse 60 ist konzentrisch zur Vorwärtswelle 18 ausgebildet und ist an ihrem hinteren Ende angebracht. Durch Anbringung der Bremse an dieser Stelle

sind die Erfordernisse an die Drehmomentkapazität der 35

Bremse verringert, weil das Abtriebszahnrad 32 die Ver-

ringerung des Drehmoments bewirkt, welches von der Schraube P, die gerade abgebremst wird, an die Bremse zurückgegeben wird.

Die Fig. 5 und 5a zeigen Aufbau und Anordnung der Bremse 60; diese umfaßt eine Nabe 61, die durch Längsnuten 62 am hinteren Ende der Welle 18 befestigt ist. Fig. 5 zeigt eine Bremse, die teilweise durch Federwirkung in Eingriff gebracht wird. Fig. 5a zeigt eine voll ¹^ durch hydraulische Wirkung in Eingriff gebrachte Bremse.

Die Stellung der eingelegten Bremse ist im unteren Teil der Fig. 5 und 5a gezeigt, wobei die Bremse im unteren Teil der Fig. 5 und 5a im Eingriff gezeigt ist, während die Bremse im oberen Teil dieser Figuren gelöst gezeigt ist. Innenverzahnte Lamellen 63 sind an dem am Umfang mit Längsmrten versehenen Teil 64 der Nabe 61 befestigt.

Außenverzahnte Lamellen 66 sind auf die Innenzähne 67

des Gehäuses H aufgezogen. Auf diese Weise ist die innen sitzende Gruppe der Lamellen 63 an der Vorwärtswelle , und die außen sitzende Gruppe der Lamellen 66 ist im Gehäuse verankert.

Eine Reihe von Tellerfeder^ 87, die in einer Kammer 72 angeordnet sind, werden verwendet, um die Bremse einzurücken, wenn sich das Getriebe in der Neutralstellung befindet und der Antriebsmotor gestoppt ist. Die Leistungsfähigkeit der Federbetätigung soll ausreichen, 30

um die Schraube an der freien Drehung zu hintern, wenn das Fahrzeug in einer Strömung festgemacht hat.

Die ineinander geschachtelten Lamellen 63 und 66 werden

durch die Wirkung eines Kolbens 70 zusammengespannt, wenn 35

die vergrößerbare Strömungsmittel-Betätigungskammer 72

rait Strömungsmittel unter Druck gesetzt wird. Druckströmungsmittel wird aus der Druckquelle, etwa der Pumpe P2, in einen Kanal 80 eingeleitet, der in Verbindung mit der Betätigungskammer 72 steht,und dieser Druck unterstützt die Einrückkraft der Feder, um bei laufendem Motor die Nennkapazität der Bremse zu liefern. Die Bremse wird dann gelöst, wenn Druckströmungsmittel aus einer Quelle, etwa der hydraulischen Pumpe P2, in einen Kanal· 84 eingeleitet wird, der in Verbindung mit einer Brems—Lösekammer 85 steht, und die Kraft der Federn 87 überwindet, um hierbei die Bremse zu lösen.

Die Federn 87 dienen zum Anlegen der Bremse mit nur einem Teil ihrer Kapazität, wenn der Motor nicht läuft.

Die dynamische Kapazität der federbetriebenen Bremse beträgt etwa 1/4 der statischen Kapazität der hydraulisch unterstützten Bremse. Die statische Kapazität der hydraulisch unterstützten Bremse beträgt andererseits etwa

das 2fache der dynamischen Kapazität der hydraulisch unterstützten. Bremse.

Eine Gruppe mechanisch eingestellter Schrauben 89 werden verwendet, um mechanisch die Bremse zu lösen, etwa für Wartungsarbeiten oder zum zeitweisen Abstellen der Bremstätigkeit aus irgendeinem anderen Grund. Diese Schrauben 89 sind zugänglich, indem man einen Stopfen 9Ό im hinteren Ende des Gehäuses entfernt.

Der oben beschriebene Getriebe- und Bremsaufbau positioniert die Bremse konzentrisch zur Mittellinie der Vorwärtswelle. Diese Anordnung verringert das Drehmoment, das von der Bremse gefordert wird, infolge der Tatsache,

daß das Abtriebszahnrad wirksam ist, um das Drehmoment 35

zu verringern, welches von der Schiffsschraube, die ge-

rade abgebremst wird, rückwärts zur Bremse abgegeben wird. Die vorliegende Bremsanordnung sorgt auch dafür, daß das Getriebe-Schmiermittel in Umlauf durch die ineinandergeschachtelten Lamellen gebracht wird, um rasch die Wärme abzuführen, die während der Betriebsfolge beim Anhalten der Schiffsschraube erzeugt wird. Die vorliegende, hydraulische Schaltung dieses Getriebes, die nun beschrieben werden soll, kann verwendet werden, um die Bremse zu steuern, und die Bremse kann auf eine wirksame Weise gekühlt werden. Die vorliegende hydraulische Schaltung liefert Druckströmungsmittel an die Kupplungen und liefert auch Druckströmungsmittel an die Bremse, was zu einer vereinfachten Anordnung führt. Die ordnungsgemäße Zeitsteuerung der Betätigung der verschiedenartigen Komponenten wird durch eine luftbetätigte Steuerung 111 sichergestellt, wie nun beschrieben wird.

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung eines hydrau- ^Q lischen Umlaufs, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in der oben beschriebenen Bremseinrichtung hergestellt ist.

Die allgemeine Anordnung des in Fig. 7 gezeigten Umlaufs umfaßt ein Wählventil 100 mit einer Vorwärts-, Neutral- und Rückwärtsstellung, das dem allgemeinen Typ nach in US-PS 3 042 165 vom 3. Juli 1962 (Yokel, Titel: "Strömungsraittelbetätigte Reibungskupplung") gezeigt ist; dieses Patent ist an den Inhaber der vorliegenden Anmeldung

übertragen. Ein Wechselventil 102 ist vorgesehen und stellt den Zeitpunkt fest, wenn die Vorwärtskupplung oder die Kupplung 40 eingerückt ist (oder sich in der Neutralstellung befindet). Das Wechselventil 102 wird betätigt, wenn der Druck in der Vorwärtskupplung 16 oder

Rückwärtskupplung 40 anzusteigen beginnt, und das Ventil

102 steuert dann den Druckstrom so, daß der Lösevorgang der Bremse ausgelöst wird, und dient auch dazu, den vorrangigen Schmiermittelstrom zur Bremse hin zu unterbrechen. Der Umlauf umfaßt ferner ein Brems-Kühlventil 104, die Kugelrückschlagblende des Kupplungs-Kühlventils 106 für die Rückwärtskupplung 40 und ein anderes Ventil 108 zum Kühlen der Vorwärtskupplung 16. Ein vorrangiger Strom an Strömungsmittel wird für diese drei Ventile bereitgestellt . Ein Brems-Löseventil 110 ist ebenfalls im Umlauf vorgesehen. Alle Ventile 104, 106, 108 und 110 sind hydraulisch betätigt, wie symbolisch dargestellt ist, und werden durch eine Feder zurückgestellt. In dem in Fig. 7 gezeigten Umlauf zeigt der Aufbau des Bremsventil S^-, daß der Kupplungs-Einrück-

druck für die Vorwärts- oder Rückwärtskupplung verwendet wird, um das Wechselventil 102 zu veranlassen, sich in jener Richtung zu bewegen, die den Kupplungs-Einrückdruck als einen Steuerdruck an den Brems-Löseschieber des Ventils 110 anlegt, der, wenn er durch

den Kupplurxgs-Einrückdruck bewegt wird, es Öl unter hohem Druck gestattet, in den Brems-Lösezylinder 85 einzutreten und das Lösen der Bremse in Gang zu setzen. Gleichzeitig mit dieser Tätigkeit sperrt das Ventil

104, welches durch den Kupplungs-Einrückdruck betätigt 25

wird, die vorrangige Schmiermittel- und Kühlströmung des Strömungsmittels zum Bremslamellenstapel der Bremse 60 und richtet auch einen vorrangigen Strom an Schmiermittel und Kühlungsströmungsmittel an den einrückenden

Kupplungslamellenstapel der einrückenden Kupplung. Wenn 30

der Steuerhebel 111 für die Bedienungsperson dann wieder in die Neutralstellung bewegt wird, dann fällt der Steuerdruck in jenem Teil des Wählventils 100 ab, der vorher den vorrangigen Kühlstrom zur eingerückten Kupp-

_n_ lung gerichtet hat, und zwar durch die Wirkung des Ven-35

tils 106 und 108, und somit verlagert sich der Ventil-

Schieber, um den vorrangigen Strom des Strömungsmittels abzubrechen. Gleichzeitig geht der Steuerdruck an den Bremskühlschieber 104 auf Null, und der entsprechende Hohlraum wird zum Sumpf hin abgelassen, wobei ein vorrangiger Schmiermittelstrom wieder zur Bremse gerichtet wird. Ein ähnlicher Betriebsablauf findet am Steuerhohlraum zum Lösen der Bremse statt, und dieser Schieber entlüftet den Druck zum Lösen der Bremse zum Sumpf hin und die Abtriebswellenbremse 60, um diese hierbei durch die kombinierte Wirkung der Bremsfedern 87 und des Brems-Verstärkungskolbens 70 einzurücken.

Fig. 7a zeigt die- abgewandelte Bremse, die vollständig durch hydraulische Wirkung eingerückt wird und in Fig. ¹^ 5a gezeigt ist.

Die pneumatische Steuereinheit 111 wird mit Druckluft (pneumatischem Strömungsmittel) an eine Einlaßöffnung 120 zur Abgabe durch Vorwärts- und Rückwärtsventile bzw. 123 an Auslaßöffnungen 124 bzw. 125 von einer Druckluftzufuhr gespeist, wie etwa einer motorgetriebenen Pumpe 127. Die Ventile 122 und 123 sind in Abhängigkeit von der Stellung eines Handbetriebshebels 130 betätigbar, der eine NeutralStellung (N), eine Vorwärtsstellung (F) und eine Rückwärtsstellung (R) aufweist. Die Ventile 122 und 123 sind unter bestimmten, nachfolgend beschriebenen Bedingungen ebenfalls in Abhängigkeit von einem auf eine Rückkopplung ansprechenden System 129 betreibbar, das schematisch in Fig. 7 gezeigt ist und allgemein eine logische Schaltung 131, eine Sperrschaltung 132 und eine Zeitsteuerschaltung 133 aufweist. Das auf Rückkopplung ansprechende System 129 empfängt Eingangssignale in Form des Öldrucks in den Ölspeiseleitungen 136, 137 und 138, welche entsprechend

zwischen dem System 129 und dem Brems-Löseventil 110, der

Vorwärtskupplung 16 und der Rückwärtskupplung 4 0 angeschlossen sind. Die Steuereinheit 111 ist auch, etwa mittels eines Anschlusses 14O_x angeschlossen, um einstellbar die Drossel 141 des Motors E zu betätigen, um die Motordrehzahl auf eine geeignete Drehzahl im Bereich von der Leerlaufdrehzahl bis zur vollen Drehzahl einzustellen.

Das hydraulische System liefert einen Rückkopplungs-¹^ druck durch, die Leitung 136, welcher der Steuereinheit · 111 anzeigt, ob die Bremse 60 eingerückt oder gelöst ist, und liefert auch einen Rückkopplungsdruck durch die Leitung 137, um anzuzeigen, ob die Vorwärtskupplung 16 eingerückt oder gelöst ist, und liefert ferner einen Rückkopplungsdruck durch die Leitung 138, um anz-uzeigen, ob die Rückwärtskupplung 4 0 eingerückt ist oder gelöst. Diese Rückkopplungsdrücke werden an die Steuereinheit 111 in Fig. 7 geliefert, um die Reihenfolge von neutral auf vorwärts und auf rückwärts

in der oben beschriebenen Weise zu ermöglichen.

Fig. 8 umreißt die Funktionsfolge in verschiedenartigen Teilen des Systems, wie etwa die Folge Kupplungseingriff '/Lösen ; der Bremse, und die Sperrfunktion der

pneumatischen Steuereinrichtung. Mit 1 bis 10 numerierte Zeilen und mit A bis J numerierte Spalten bezeichnen die Betriebsschritte.

Bevor der Motor angelassen wird (A) zeigt die Bremse eine 30

dynamische Drehmomentkapazität von 25 % der Auslegekapazität (Zeile 6). Wenn der Motor angelassen wird (A), ist nun ein Brems-"Verstärkungs-"Druck verfügbar (Zeile 5), und die Drehmoment-Aufnahmefähigkeit der Bremse

nimmt auf 100 % der Auslege-Aufnahmefähigkeit zu (Zeile 35

6); es sind auch Strömung und Druck am Steuerventil

(Zeile 3) verfügbar.

Bei "B" (Fig. 8) bewegt die Bedienungsperson den pneumatischen Steuerhebel 111 von neutral auf vorwärts, um den Eingriff der Vorwärtskupplung (Zeile 9) in Gang zu setzen. Diese Tätigkeit bewegt pneumatisch das Steuerventil 100 von neutral auf vorwärts (Zeile 8), Strömung wird zur Vorwärtskupplung 16 gelenkt und Druck baut sich im Regulierventil 112 als Funktion der Zeit (Zeile 3) und auch in der Vorwärtskupplung (Zeile 2) auf.

Es wird nun auf Fig. 7 Bezug genommen; der gleiche Vorgang, wie er oben unter Bezug auf Fig. 8 beschrieben wurde, kann nun nachvollzogen werden. Das Steuerventil

100 wird pneumatisch nach rechts verschoben. Die Strömung wird, zuir Vorwärtskupplung 16 gelenkt, sowie durch die Kugel-Rückschlag-Blendenanordnung 106, was den Kupplungs—Regulierdruck veranlaßt, auf einer Rampe eines Druck-/Zeitdiagramms anzusteigen. Die Ventilkugel (oder

der Kolben) 102 des Wechselventils bewegt sich nach rechts, wobei sie den Druck zum Brems-Löseventil 110 lenkt, welches seinerseits Hochdrucköl zum Brems-Lösekolben 60 lenkt, um die Bremse zu lösen. Das Bremskupplungs-Kühlventil 104, das Rückwärtskupplungs-Kühlventil 106 und das Vorwärtskupplungs-Kühlventil 108 richten einen vorrangigen Kühlstrom zu den Reibungskomponenten, wenn der Eingriff jeder dieser Komponenten unter der Wirkung des Drucks an jede Reibungskomponente beginnt,

welche mit dem Eingriff anfängt.
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Bei "C" (Fig. 8) bewegt die Bedienungsperson den pneumatischen Steuerhebel 130 von vorwärts über neutral hinweg auf rückwärts. Das Steuerventil 100 wird pneumatisch

(Zeile 8) von vorwärts auf neutral bewegt, ist aber durch 35

pneumatische Steuersperren 132 daran gehindert, sich in

die Rückwärtsstellung zu bewegen¹. Die Betriebsfolge der pneumatischen Steuersperre ist wie folgt: Zuerst stellt F. das Lösen der Vorwärtskupplung fest, und dann stellt F~ das Einrücken der Bremse fest, was eine Zeitsteuerung von "X" sek des Bremseingriffs (C nach E) in Gang setzt. Dies ist eine pneumatische Steuersystemfunktion, die fertiggestellt werden muß, bevor es dem Getriebe^· Steuerventil 100 gestattet ist, sich bei "E" von neutral auf rückwäxts zu bewegen. Wenn der Druck mit dem Aufbau ¹^ an dex Rückwärtskupplung 40 (Zeile 1) beginnt, dann wird die Bremse gelöst (Zeile 4), und die. Rückwärtskupplung wird eingerückt, wenn der Druck noch weiter fortfährt aufzubauen (Zeile 1, E nach F). Verfolgt man dieselbe Betriebsreihenfolge in Fig. 7, dann wird das

Ventil 100 vom Eingriff der Vorwärtskupplung auf neutral unter der Wirkung der pneumatischen Steuereinheit 111 bewegt. Der Verlust des Drucks für die Vorwärtskupplung: am Ventil 100 wird durch das Ventil 102 an das Ventil 110 mitgeteilt und entfernt somit den Druck

vom Lösen der Bremse derart, daß die Bremse unter der Wirkung der Federkraftkraft zusätzlich zum "Verstärkungs"-Druck eingerückt wird. Dieser Zustand, ist für "X" s durch die Zeitsteuerschaltung 133 der pneumatischen Steuereinrichtung aufrechterhalten, die dann

das Ventil 100 pneumatisch bewegt, um Druck zum Einrücken der Rückwärtskupplung 40 zu leiten , .... und um Druck auf einer Zeitrampe durch die Wirkung des unter Druck gesetzten Öls durch die Ventile 106 und

das Kupplungs-Regulierventil 112 aufzubauen. Wenn der 30

Druck mit dem Aufbau in der Rückwärtskupplung 40 beginnt, dann wird er durch das Ventil 102 dem Ventil 110 mitgeteilt, welches die Bremse löst. Der Eingriff der Rückwärtskupplung ist dann fertiggestellt.

Die Tätigkeit der Steuereinrichtung der Fig. 8 fährt

dann fort von der Spalte F bis zur Spalte J, um einen Schaltvorgang von rückwärts über neutral nach vorwärts (F bis I) zu zeigen, einen Schaltvorgang von vorwärts auf neutral bei I, und das Abschalten des Motors bei J. Somit sind ein hydraulischer Steuerumlauf für das Getriebe und eine pneumatische Steuereinrichtung vorgesehen, um schrittweise das Getriebe von neutral auf vorwärts oder rückwärts zu schalten, und pneumatische Steuerungen stellen die Motordrehzahl im Bereich von der Leerlaufdrehzahl bis auf volle Drehzahl ein.

In den integrierten pneumatischen Steuerungen für das Getriebe und die Motordrehzahl, zusammen mit den hydrauLischen Getriebesteuerungen, umfaßt die hydrau-

lische .Steuerschaltung des Getriebes Anschlüsse, wie etwa die Leitungen 136, 137 und 138, durch welche hydraulische Drucksignale zum logischen Kreis 131 der pneumatischen Steuerschaltung gerichtet werden können, um zu zeigen, ob

(1) die Bremse 60 eingerückt oder gelöst ist,

(2) die Vorwärts-Wellenkupplung 16 eingerückt oder gelöst ist, und

(3) die Rückwärts-Wellenkupplung 40 eingerückt oder gelöst ist.

Diese hydraulischen Drucksignale sind durch die pneumatische, logische Steuerschaltung 131 integriert; beispielsweise ist (1) mit dem Signal der pneumatischen, logischen Schaltung gekoppelt, daß die Bremse

60 eingerückt ist, und somit kann der Betrieb des 30

Zeitsteuerkreises 133 begonnen werden, um die Kupplung 16 oder 40 für die entgegengesetzte Drehung einzurücken, und (2) mit dem Signal der pneumatischen, logischen Schaltung, daß der hydraulische Druck in einem Kupplungszylinder ansteigt, was eine Last auf den Motor E auf-

bringt. Auf diese Weise kann ein Signal durch die pneumatische, logische Steuerschaltung 131 erzeugt werden, um die Drossel 141 zu betreiben, um die Motordrehzahl E während dieses Zeitraums zu erhöhen und hierbei das Abwürgen des Motors zu verhindern.

Claims

GRÜNECKER. KINKELDEY. STOCKMAIR & PARTNER PATENTANWÄLTE «»TFNT OR H KINKELOEV. o~- OR W STOCKMAlR. on OR K. SCHUMANN. on P H JAKOS. o«.»e D» G BEZOLD. o«. ex W MEISTER, on. «α H HILGERS. an.χι DP H MEYER-PLATH. TWiH Disc, INCORPORATED 1328 Racine Street ™££S« Racine, Wisconsin 53402 P 18 168-dg USA Wellenbremse für Schiffsantrieb Patentansprüche

1. Schiffsgetriebe mit einer Drehzahl-Wechselgetriebeeinrichtnng-, die in einem Gehäuse (H) angebracht ist, mit einer Vorwärtswelle (18), einer Rückwärtswelle (44) und einer Abtriebswelle (33) , die im Gehäuse drehbar gelagert sind, wobei an den Wellen zur gemeinsamen Drehung mit ihnen Zahnräder befestigt sind, und wobei Leistung durch die Zahnräder der Wellen übertragen werden kann, um unterschiedliche DrehzahlVerhältnisse und -richtungen bei der Drehung der Abtriebswelle zu erhalten,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärtswelle (18) und die Rückwärtswelle (44) jeweils eine hiermit verbundene hydraulisch betätigte

Reibungs-Lamellenkupplung (16, 40) aufweisen, daß . die Vorwärtswelle (18) eine hydraulisch betätigte Reibungs-Lamellenbremse (60) aufweist, welche rund um diese konzentrisch angebracht ist und betrieblich eine Verbindung zwischen der Vorwärtswelle (18) und dem Gehäuse (H) herstellen kann, wobei die Vorwärtswelle (18) gegen die Drehung dadurch abgebremst werden kann, daß sie gegenüber dem Gehäuse (H) verankert ist, daß zwischen der Vorwärtswelle (18) und der Abtriebswelle (33) ein Getriebe-Zahnradsatz (30, 32) angeordnet ist, wobei die Abbremsung der Vorwärtswelle (18) die Abbremsung der" Abtriebswelle (33) über den Get riebe-Zahnradsatz· (30, 32) bewirkt, und daß die Abtriebswelle (33) mit einer Schiffsschraube (P) zu deren Drehantrieb in

jeder Drehrichtung verbunden ist.

2. Schiffsgetriebe mit einer Drehzahl-Wechselgetriebeeinrichtung, die in einem Gehäuse (H) angebracht ist, mit einer Vorwärtswelle (18) , einer Rückwärtswelle (44)

und einer Abtriebswelle (33) , die im Gehäuse drehbar

gelagert sind, wobei an den Wellen zur gemeinsamen Drehung mit ihnen Zahnräder befestigt sind, und wobei Leistung durch die Zahnräder der Wellen übertragen werden kann, um unterschiedliche Drehzahlverhält-25

nisse und -richtungen bei der Drehung der Abtriebswelle zu erhalten,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärtswelle (18) und die Rückwärtswelle (44) je-

weils eine hiermit verbundene hydraulisch betätigte 30

Reibungs-Lamellenkupplung (16, 40) aufweisen, daß -.-die Vorwärtswelle (18) eine hydraulisch betätigte Reibungs-Lamellenbremse (60 ) aufweist, welche rund um diese konzentrisch angebracht ist und betrieblich eine __ Verbindung zwischen der Vorwärtswelle (18) und dem Gehäuse (H) herstellen kann, wobei die Vorwärtswelle (18)

gegen die Drehung dadurch abgebremt werden kann, daß sie gegenüber dem Gehäuse (H) verankert ist, daß zwischen der Vorwärtswelle (18) und der Abtriebswelle (33) ein Getriebe-Zahnradsatz (30, 32) angeordnet ist, wobei die Abbremsung der Vorwärtswelle (18) die Abbremsung der Abtriebswelle (33) über den Getriebe-Zahnradsatz (30, 32) bewirkt, daß die Abtriebswelle (33) mit einer Schiffsschraube (P) zu deren Drehantrieb in jeder Drehrichtung verbunden ist, daß das Getriebe auch einen ¹^ hydraulischen Steuerumlauf (Fig. 7) aufweist, der mit den Kupplungen (16, 40) und der Bremse (60) zu deren Betätigung verbunden ist, daß der Umlauf auch ein durch eine Bedienungsperson gesteuertes Wählventil (100) für vorwärts, neutral und rückwärts aufweist, ein Wechselns ventil (102), ein Brems-Löseventil (110), ein Bremskühlventil (104) und ein Kupplungs-Kühlventil (106, 108) für jede der Kupplungen (16, 40) an der Vorwärts- und Rückwärtswelle (18, 44), daß das Wählventil (100) betätigbar ist, um die Kupplungen (16, 40) derart anzu-

^u steuern, daß das Getriebe wahlweise in den Betriebszustand- der Vorwärtsfahrt, in Neutralstellung oder den Betriebszustand der Rückwärtsfahrt versetzt werden kann, und daß das Wechselventil (102) infolge des Beginns des Eingriffs der Vorwärtskupplung (16) oder Rückwärtskupplung (40) betätigt wird, um hierbei den Druckströmungsmittelstrom zu steuern, um das Brems-Löseventil (110) zu betätigen und hierbei zu veranlassen, daß die Bremse (60) gelöst wird, und daß eine Ventileinrichtung vorgesehen ist, um einen vorrangi-

gen Schmiermittelstrom zum Bremskühlventil (104) und zu den Kupplungs-Kühlventilen (106, 108) zu lenken, wenn eine der jeweiligen Kupplungen der Kühlventile eingerückt sind, und zum Absperren der vorrangigen

Schmiermittelströmung zur Bremse. 35

3. Schiffsgetriebenach. Anspruch 2, gekennzeichnet, durch eine pneumatische Steuerung (111) zum Durchführen der Schaltfolge von neutral auf vorwärts oder rückwärts, und durch Verwendung eines Rückkopplungsdruckes (129), um dem Wählventil (100) anzuzeigen, ob

(1) die Bremse (60) eingerückt oder gelöst ist,

(2) die Vorwärts-Wellenkupplung (16) eingerückt oder gelöst ist, und

(3) die Rückwärts-Wellenkupplung (40) eingerückt oder gelöst ist. ·

4. Getriebe- für einen Schiffsantrieb, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

- ein Gehäuse (H),

- eine drehbare Eingangswelle (10), die drehbar im Gehäuse (H) gelagert ist,

- eine umkehrbar drehbare Abtriebswelle (33) , die drehbar im Gehäuse (H) gelagert ist,

- die Vorwärts- und Rückwärtswelle (18, 44) sind dreh-

bar im Gehäuse (H) angebracht,

- Zahnräder im Gehäuse, die zwischen jeder der Vorwärts- und Rückwärtswelle (18, 44) und der Abtriebswelle (33) eine Verbindung herstellen,

- eine erste Kupplung (16) im Gehäuse (H), welche eine Verbindung zwischen der Eingangswelle (10) und der Vorwärtswelle (18) herstellt,

- eine zweite Kupplung (40) im Gehäuse . (H), die eine Verbindung zwischen der Eingangswelle (10) und der

Rückwärtswelle (44) herstellt,
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- eine Bremse (60) im Gehäuse (H), die lösbar in Eingriff mit der Vorwärtswelle (18) bringbar ist, um die Drehung der Vorwärtswelle (18) und der Abtriebswelle (33) zu verhindern, und

- eine Steuereinrichtung (Fig. 7), die wahlweise betreib-35

bar ist, um die Bremse (60) einzurücken und beide

Kupplungen (16, 40) zu lösen und die Bremse (60) zu lösen und eine der Kupplungen (16, 40) einzurücken.

5. Getriebe nach Anspruch 4_f dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (16, 40) und die Bremse (60) hydraulisch betätigt sind, mit einer Einrichtung zum Zuführen von hydraulischem Strömungsmittel zum Betätigen der Kupplungen (16, 40) und der Bremse (60), und daß die Steuereinrichtung ein Wechselventil (102) umfaßt, das auf den hydraulischen Strömungsmittelstrom anspricht, der den Betriebsbeginn einer der Kupplungen (16, 40) bewirkt, um das Lösen der Bremse (60) zu bewirken.

6. Getriebe nach Anspruch 5, ferner gekennzeichnet durch eine Strömungsmittelquelle zur Schmierung und zu Kühlungszwecken, sowie dadurch gekennzeichnet, daß 'die Steuereinrichtung ferner ein Signalventil (102) umfaßt, welches auf den Beginn des Betriebes einer der Kupplungen (16, 40) anspricht, um einen vorrangigen

Strom am Schmier- und Kühlungs-Strömungsmittel von der Bremsa (60) zu jeweils jener Kupplung (16, 40) umzulenken, die gerade eingerückt wird.

7. Getriebe für einen Schiffsantrieb, gekennzeichnet

durch die folgenden Merkmale:

- ein Gehäuse (H),

- eine drehbare Eingangswelle (10), die im Gehäuse (H) drehbar gelagert ist,

- eine umkehrbar drehbare Abtriebswelle (33) , die im 30

Gehäuse (H) drehbar gelagert ist,

- eine Vorwärts- und Rückwärtswelle (18, 44), die drehbar im Gehäuse (H) angebracht sind,

- Zahnradgetriebe im Gehäuse, die jeweils eine Verbindung zwischen der Vorwärts- und Rückwärtswelle (18,

44) und der Abtriebswelle (33) herstellen,

- eine orate, hydraulisch betätigte Reibungs-Lamellankupplung (16) im Gehäuse (H), die eine Verbindung zwischen der Eingangswelle (10) und der Vorwärtswel-Ie (18) herstellt,

- eine zweite, hydraulisch betätigte Reibungs-Lamellenkupplung (40) im Gehäuse (H), die eine Verbindung zwischen der Eingangswelle (10) und der Rückwärtswelle (44) herstellt,

- eine hydraulisch betätigte Reibungs-Lamellenbremse (60) im Gehäuse (H), die lösbar in Eingriff mit der Vorwärtswelle (18) bringbar ist, um die Drehung der VorwärtsweHe (18) und der Abtriebswelle (33) zu verhindern,

- eine Einrichtung zum Zuführen eines hydraulischen 15

Strömungsmittels zum Betätigen der ersten und zweiten. -Kupplung (16, 44) und der Bremse (60), und

- eine Steuereinrichtung, die ein Wechselventil (102) umfaßt und selektiv betreibbar ist, um folgende Wahl

vorzunehmen:
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eine Neutralstellung, in welcher das hydraulische Strömungsmittel zum Einrücken der Bremse (60) zugeführt wird und in welcher beide Kupplungen (16, 40) ausgerückt sind,

— eine Vorwärtsstellung, in welcher die erste Kupplung (16) mit dem Eingriff beginnt und das Wechselventil (102) das Lösen der Bremse (60) bewirkt, und -=■- eine Rückwärtsstellung, in welcher die zweite Kupplung (40) mit dem Eingriff beginnt und das Wechselventil (102) das Lösen der Bremse (60) bewirkt .

8. Getriebe nach Anspruch 7, ferner gekennzeichnet durch eine Strömungsmittelquelle zur Schmierung und zu Kühlungszwecken, sowie dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ferner ein Signalventil (102)

umfaßt, welches auf den Beginn des Betriebes einer der Kupplungen (16, 40) anspricht, um einen vorrangigen Strom am Schmier- und Kühlungs-Strömungsmittel von der Bremse (60) zu jeweils jener Kupplung (16, 40) umzu- ° lenken, die gerade eingerückt wird.

9. Getriebe nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ferner eine Rückkopplung se in richtung (129) umfaßt, die auf den Zustand der ^ Kupplung (16, 40) und der Bremse (60) anspricht, um den Betrieb der Kupplungen (16, 40) und der Bremse (60) in einer- vorbestimmtne Reihenfolge zu bewirken, wenn die Steuereinrichtung betätigt wird, um von vorwärts auf rückwärts, über neutral oder um von rückwärts auf vor-

wärts über neutral zu schalten.