EP2426049A1 - Ship gear - Google Patents

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Publication number
EP2426049A1
EP2426049A1 EP11007045A EP11007045A EP2426049A1 EP 2426049 A1 EP2426049 A1 EP 2426049A1 EP 11007045 A EP11007045 A EP 11007045A EP 11007045 A EP11007045 A EP 11007045A EP 2426049 A1 EP2426049 A1 EP 2426049A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaft
pinion
gear
drive shaft
power take
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11007045A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dirk Martens
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
REINTJES GmbH
Original Assignee
REINTJES GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by REINTJES GmbH filed Critical REINTJES GmbH
Publication of EP2426049A1 publication Critical patent/EP2426049A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06—Steering by rudders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/02—Driving of auxiliaries from propulsion power plant

Definitions

  • the invention relates to a marine gearbox comprising (a) a drive shaft extending along a drive shaft axis and adapted for connection to a marine engine, (b) an output shaft configured to provide torque to a propeller and having a reduction relative to the drive shaft , (c) a housing at least partially surrounding the drive shaft and the output shaft, and (d) a power takeoff shaft projecting out of the housing in a torque split pin and having a power take off gear located in the torque path behind the drive shaft ,
  • a marine gear is from the DE 1 945 797 A or the DE 10 2008 018 703 A1 known.
  • Marine gearboxes are designed for connection to a main engine of a ship, from where they draw a torque, which they forward in a converted form to a propeller of the ship.
  • a torque In order to supply power to electrical units of the ship, it is known to conduct a torque to an electric generator on a part of the transmission, which provides power for the vehicle electrical system.
  • a steam turbine is known in which a rotor of a generator is fixedly connected to the turbine shaft and the connection point between the rotor and turbine shaft represents the bearing of the rotor with respect to one side.
  • a gear coupling which comprises two gears and in which oil from a housing side of the gear coupling is passed through the area between the gears on the other side of the housing gear clutch.
  • the invention has for its object to reduce the wear on the coupling point between the generator and the torque branching pin.
  • the invention solves the problem by a marine gearbox according to claim 1.
  • the rotor is determined mechanically and not mechanically overdetermined as in solutions of the prior art.
  • the rotor can have a bearing, for example a roller bearing, which acts on one side of the rotor.
  • a bearing for example a roller bearing
  • On the opposite side of the rotor is mounted on the torque branch pin without a further bearing would be provided at this end.
  • Another advantage of the solution according to the invention is the lower wear. Due to the fact that the generator projects less long because of the direct bearing on the torque branching pin, the generator is less susceptible to vibrations.
  • marine gearboxes are constantly swinging as they usually share a foundation with a marine diesel. This vibration is transmitted to the generator whose free end oscillates relative to the housing of the ship's transmission. This vibration propagates up to the junction between the power take-off shaft and the rotor so that wear can occur at the contact points between the two. The less long the electric generator protrudes from the housing of the marine gear, the lower the amplitude of this vibration at the junction and the lower the wear is accordingly.
  • a marine transmission is understood to mean, in particular, a transmission with which a crash-stop maneuver can be carried out several times, a crash-stop maneuver being understood to mean a maneuver in which full torque ahead of the rated torque the negative of the nominal torque can be applied ..
  • the electric generator is preferably detachably attached to the housing.
  • the generator has a generator housing, with which it is positively attached to the housing of the marine gearbox, for example screwed, is. This allows the generator to be replaced quickly. It is also possible to operate the marine gear without the generator and retrofit with the generator later.
  • the electrical generator is positively by means of a positive connection such.
  • a positive connection such as B. splined shaft, feather key, serration or toothed shaft connected to the power take-off shaft.
  • Such a positive connection is particularly robust and resistant to vibration.
  • the electric generator is designed so that it can also be operated as an electric motor, in particular the generator is designed so that it can be operated as an asynchronous motor.
  • the PTO gear is translated with respect to the drive shaft.
  • the use of a generator in the form of an asynchronous generator is particularly favorable.
  • Synchronous generators have a smaller installation space with the same nominal power, so that it would initially be expected that the use of a synchronous generator or synchronous motor would be more favorable.
  • the power take-off gear is translated with respect to the drive shaft, that is, that it rotates faster than the drive shaft, but with an asynchronous generator in the same or smaller space as a synchronous generator the same power can be branched off.
  • the additional advantage that occur at high speeds in a synchronous generator higher voltages than an asynchronous generator.
  • greatly varying voltages require a great deal of effort in the further processing of the electrical current, so that the combination of translation and use of an asynchronous generator is particularly advantageous.
  • the drive shaft is coupled to the torque branching pin with a transmission ratio of at least 1 to 1.5, wherein the transmission ratio is preferably smaller than 1 to 3.
  • the torque pin makes at least 1.5 for each revolution of the drive shaft Revolutions, or at most 3 revolutions.
  • Particularly favorable is a transmission ratio between 2 and 2.4.
  • the generator can be used well as a drive. Electric generators or motors have the same nominal power a particularly small space, the higher their rated speed.
  • the larger the gear ratio the more favorable it is for the use of the generator as an auxiliary drive.
  • the smaller the gear ratio the cheaper it is to use the generator to generate electrical energy.
  • the specified gear ratio interval has proven to be the optimal compromise.
  • the marine gear is a reverse gear. This means that all over- or reduction ratios can be realized in the same way in both directions of rotation. This is particularly advantageous when a ship has two fixed pitch propellers as in a preferred embodiment. These fixed pitch propellers always have to turn against each other, with the marine diesel always rotating in one direction only. It is therefore possible to drive the two propellers with two identical marine gearboxes.
  • the rotor is connected in a connection point with the power take-off shaft and the power take-off shaft has an oil passage through which oil can be conducted into an environment of the connection point.
  • the oil passage is formed centrally by a longitudinal bore through the power take-off shaft. It is then possible to pass oil from the interior of the housing through this oil channel to a free end of the torque branching pin which is objected to by the housing, so that the oil emerging there lubricates the connection point between the rotor and the secondary output shaft.
  • the rotor comprises the power take-off shaft at its journal end so that oil emerging from the oil passage of the power take-off shaft can be diverted away from the journal end.
  • the oil flows toward the housing where it returns to the housing through an oil inlet port. In this way it is possible to use the already existing oil supply of the transmission for lubricating the joint.
  • the generator has a housing and a shaft seal, by means of the penetration of oil escaping from the oil passage in the housing can be prevented. This ensures that the electrical components of the generator can not be damaged by oil.
  • the marine gearbox has (a) a drive shaft gear disposed on the drive shaft, (b) a first pinion shaft extending coaxially with the drive shaft and having a first pinion disposed thereon, and (c) a second pinion shaft extending parallel to Drive shaft extends and on which a pinion shaft gear, which meshes with the drive shaft gear, and a second pinion are arranged, (d) on the drive shaft, a spur gear is arranged, which meshes with the first pinion and the second pinion.
  • the PTO gear meshes with a PTO gear, wherein the PTO gear on the first pinion shaft or the second pinion shaft is arranged. It then results in a particularly simple ship gearbox.
  • a switchable drive shaft coupling is arranged on the drive shaft, by means of which the drive shaft gear is non-rotatably connectable to the first pinion shaft. It is also beneficial if this drive shaft coupling is a hydraulically switchable multi-plate clutch.
  • the drive shaft gear and / or the pinion shaft gear are formed as a toothing of an outer housing of the drive shaft coupling.
  • a hydraulically shiftable pinion shaft coupling is arranged on the second pinion shaft, by means of which the pinion shaft gear is rotatably connected to the second pinion shaft connectable.
  • an electric drive unit is provided, which is designed so that the drive shaft coupling and the pinion shaft coupling can be switched so that always at most one of the two establishes a rotationally fixed connection.
  • the marine gearbox has (i) an intermediate shaft on which a spur gear and a bevel pinion are disposed, (ii) a drive shaft gear disposed on the drive shaft, (iii) a first pinion shaft extending coaxially with the drive shaft and having a first pinion disposed thereon is and (iv) a second splitter shaft extending parallel to the drive shaft and on which a pinion shaft gear meshing with the drive shaft gear and a second pinion are arranged, wherein the first pinion and the second pinion mesh with the spur gear and on the Output shaft a ring gear is arranged, which forms a bevel gear with the bevel pinion.
  • a marine gear is particularly well suited for a Z-drive, which are used for example in yachts.
  • the output shaft extends along an output shaft axis that extends at an angle of more than 75 ° to the drive shaft axis.
  • a rated power of the marine gear can then be, for example, 8 to 12 times larger than the rated power of the generator.
  • the drive shaft is connected to the diesel engine, and a fixed propeller, which is arranged drivable by means of the output shaft and is at least indirectly coupled to the output shaft.
  • this ship drive has a converter for changing a frequency of the current delivered by the generator.
  • This converter can in particular also function as a rectifier, so that a battery salt can be charged as an energy store.
  • the marine gearbox is connected clutch-free with the ship's propulsion, as this results in a small space requirement.
  • the ship's propulsion system has an electrical energy store in the form of at least one rechargeable battery, which is connected to the converter in such a way that it can be recharged by the generator.
  • the rectifier can then act as an inverter, so that the generator can be acted upon by electric current of a predeterminable voltage and frequency such that a predetermined torque is applied to an output shaft.
  • the marine gear is designed so that the drive shaft axis extends substantially horizontally in the installed position of the marine gear.
  • FIG. 1 shows an external view of a ship's transmission 10 according to the invention with a drive shaft 12 which extends along a drive shaft axis A and for connecting to a not shown ship engine, for example in the form of a diesel engine is formed.
  • the marine gear 10 also has an output shaft 14, which has a reduction of, for example, 1 to 1.5 to 1 to 8 relative to the drive shaft 12.
  • the drive shaft 12 and the output shaft 14 are at least partially surrounded by a housing 16 to which a generator 18 is flanged.
  • FIG. 2 shows the marine gear 10 in a different perspective.
  • the inverter 22 includes power electronics, for example in the form of thyristors, to generate a DC voltage from the AC supplied by the generator 18 to charge accumulators 24 therewith. Also, electricity can be delivered to the existing electrical system. Through the inverter, the frequency generated at any speed can be adapted to the frequency of the electrical system.
  • the inverter 22 is configured to change electrical power drawn from the accumulators 24, so that the generator 18 functions as an asynchronous electric motor as a drive. In this case, a particularly advantageous slow driving operation is possible because continuously the speed range can be passed ahead and backward.
  • FIG. 2 also shows externally arranged oil lines 26 and an oil filter 28, by means of the existing oil in the housing 16 during operation of the marine gearbox can be continuously cleaned.
  • FIG. 3 shows the marine gear 10 without housing. It can be seen that the marine gear has a power take-off shaft 30.
  • the power take-off shaft 30 is in a Drehmomentabzweigzapfen 32 beyond the not shown housing addition, a arranged on the power take-off shaft 30 power take-off gear 34 is enclosed by the housing.
  • the generator 18 has a rotor 36 which is coaxial with the auxiliary output shaft 30 and is positively coupled thereto.
  • a bearing 38 is shown, which may be, for example, a roller bearing, by means of which the rotor 36 is mounted at one end to a generator housing 40.
  • the rotor 36 is mounted on the PTO shaft 30, as the only bearing on this side of the rotor 36 represents.
  • the marine gear has a drive shaft gear 42 on the drive shaft 12 and a first pinion shaft 44 which extends coaxially with the drive shaft 12 and on which a first pinion 46 is disposed.
  • the marine gear also includes a second pinion shaft 48 extending parallel to the drive shaft 12 and on which a pinion shaft gear 50 meshing with the drive shaft gear 42 is disposed.
  • a second pinion 52 is also arranged, which meshes like the first pinion 46 with a spur gear 54 on the output shaft 14.
  • the pinion shaft gear 50 and the drive shaft gear 42 are over in FIG. 6 shown drive shaft clutches connected to the second pinion shaft 48 and the drive shaft 12 switchable.
  • the drive shaft clutches are hydraulically switchable multi-disc clutches. Is associated with the drive shaft gear 42 drive shaft coupling is closed, a rotation of the drive shaft 12 carries a driving angular frequency ⁇ A to a rotation of the drive shaft 14 about an output shaft axis Z with the power take-off angular frequency ⁇ z, the magnitude is less than the driving angular frequency ⁇ A.
  • the drive shaft clutch associated with the pinion shaft gear 50 is opened and the second pinion 52 is rotated by the spur gear 54.
  • FIG. 4a shows a sectional view with respect to the plane E in FIG. 3 , It can be seen that the second pinion shaft 48 is mounted in a rolling bearing 57 on the housing 16 and meshes with the power take-off gear 34.
  • the power take-off shaft 30 is mounted in a bearing 70 on the housing 16 and projects beyond the housing 16 in the torque branching pin 32.
  • the generator housing 40 is by means of screws 58 and 60.1, 60.2 attached to the housing.
  • the rotor 36 of the generator 18 is positively connected in a connection point 62 with the torque branching pin 32 with a spline connection.
  • the power take-off shaft 30 has an oil passage 64 through which oil from the interior of the housing 16 in the vicinity of the connection point 62 is passed.
  • the oil is conveyed by means of a not shown oil pump, such as a gear pump, to the oil passage 64 to.
  • the oil exits the oil passage 64 in a spigot end 66 and then flows along the joint 62 toward the housing 16.
  • the rotor 36 includes the PTO shaft 30 at its journal end 66, so that the oil in the region of the journal end 66 can flow neither radially outwards nor axially away from the housing 16, but axially on the outside of the torque branching journal 32 in the direction of the housing 16 flows.
  • FIG. 4b shows the detail K in an enlargement. It will be appreciated that a shaft seal 68 is disposed on a rotor end of the rotor 36 facing the housing 16, which prevents oil from entering the generator housing 40 and causes the oil to pass through the bearing 70 (see FIG. FIG. 4a ) passes back into the housing 16.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of a marine gear according to the invention with the drive shaft 12, the output shaft 14, a not shown housing, the generator 18 and the shafts and gears described above.
  • the spur gear 54 is not seated on the output shaft but on an intermediate shaft 72 on which a bevel pinion 74 is further mounted.
  • the bevel pinion 74 forms a bevel gear with a spur gear 76 which is mounted on the drive shaft 14.
  • FIG. 6 shows a longitudinal section through the drive shaft 12. It can be seen the drive shaft gear 42 is connected to a drive shaft coupling 78.
  • the drive shaft coupling 78 is in the form of a hydraulically shiftable multi-plate clutch, the fins of which are partially connected to the drive shaft gear 42.
  • the other fins of the drive shaft coupling 78 are connected to the first pinion shaft 44, so that the torque can be transmitted to them.
  • the pinion shaft gear 50 via a second drive shaft coupling with the second pinion shafts 48 releasably torque-fixed connectable.
  • a method for driving a ship by means of a marine gearbox in which falls below a predetermined minimum speed by a connected to the drive shaft 12 diesel engine, the drive shaft clutches are switched so that no more torque is transmitted from the diesel engine, the drive shaft of the marine gear.
  • the generator 18 is then energized to apply torque to the output shaft 14 via the PTO drive gear 56.
  • the PTO drive gear 56 for this purpose, for example, taken from a set of batteries electric current and converted by a converter in AC suitable frequency and phase.
  • the power can also be provided via the electrical system of diesel generator sets.

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Abstract

The marine gear (10) has drive shaft (12) that extends along an axis (A), to which a marine engine is connected. The torque is provided to propeller relative to drive shaft by output shaft (14). The drive shaft is connected to output shaft surrounding a power take-off shaft that projects into a torque junction pin from housing (16) and on which a power take-off gear is arranged. An electric generator having a rotor is connected to the torque junction pin to which power take-off shaft is connected.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schiffsgetriebe mit (a) einer Antriebswelle, die sich entlang einer Antriebswellenachse erstreckt und zum Verbinden mit einem Schiffsmotor ausgebildet ist, (b) einer Abtriebswelle, die zum Bereitstellen eines Drehmoments an einem Propeller ausgebildet ist und gegenüber der Antriebswelle eine Untersetzung aufweist, (c) einem Gehäuse, das die Antriebswelle und die Abtriebswelle zumindest teilweise umgibt, und (d) einer Nebenabtriebswelle, die in einem Drehmomentabzweigzapfen aus dem Gehäuse ragt und auf der ein Nebenabtriebs-Zahnrad, das im Drehmomentpfad hinter der Antriebswelle liegt, angeordnet ist. Ein derartiges Schiffsgetriebe ist aus der DE 1 945 797 A oder der DE 10 2008 018 703 A1 bekannt.The invention relates to a marine gearbox comprising (a) a drive shaft extending along a drive shaft axis and adapted for connection to a marine engine, (b) an output shaft configured to provide torque to a propeller and having a reduction relative to the drive shaft , (c) a housing at least partially surrounding the drive shaft and the output shaft, and (d) a power takeoff shaft projecting out of the housing in a torque split pin and having a power take off gear located in the torque path behind the drive shaft , Such a marine gear is from the DE 1 945 797 A or the DE 10 2008 018 703 A1 known.

Schiffsgetriebe sind zum Verbinden mit einem Haupt-Motor eines Schiffes ausgebildet, von wo aus sie ein Drehmoment beziehen, das sie in gewandelter Form an einen Propeller des Schiffes weiterleiten. Um elektrische Aggregate des Schiffs mit Strom zu versorgen, ist bekannt, an einem Teil des Getriebes einen Drehmoment zu einem elektrischen Generator zu leiten, der Strom für das Bordnetz bereitstellt.Marine gearboxes are designed for connection to a main engine of a ship, from where they draw a torque, which they forward in a converted form to a propeller of the ship. In order to supply power to electrical units of the ship, it is known to conduct a torque to an electric generator on a part of the transmission, which provides power for the vehicle electrical system.

Der Nachteil bei bekannten Schiffsgetrieben ist, dass es an der Koppelstelle zwischen Generator und dem Drehmomentabzweigzapfen relativ hohen Verschleiß zeigt.The disadvantage of known marine transmissions is that it shows relatively high wear at the coupling point between the generator and the torque branching pin.

Aus der FR 894 621 A ist eine Dampfturbine bekannt, bei der ein Rotor eines Generators fest mit der Turbinenwelle verbunden ist und die Verbindungsstelle zwischen Rotor und Turbinenwelle die Lagerung des Rotors bezüglich einer Seite darstellt.From the FR 894 621 A a steam turbine is known in which a rotor of a generator is fixedly connected to the turbine shaft and the connection point between the rotor and turbine shaft represents the bearing of the rotor with respect to one side.

Aus der US 3,635,048 A ist eine Zahnradkupplung bekannt, die zwei Zahnräder umfasst und bei der Öl von einer Gehäuseseite der Zahnradkupplung durch den Bereich zwischen den Zahnrädern auf die andere Gehäuseseite der Zahnradkupplung geleitet wird.From the US 3,635,048 A a gear coupling is known which comprises two gears and in which oil from a housing side of the gear coupling is passed through the area between the gears on the other side of the housing gear clutch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Verschleiß an der Koppelstelle zwischen Generator und dem Drehmomentabzweigzapfen zu vermindern. Die Erfindung löst das Problem durch ein Schiffsgetriebe gemäß Anspruch 1.The invention has for its object to reduce the wear on the coupling point between the generator and the torque branching pin. The invention solves the problem by a marine gearbox according to claim 1.

Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass der Rotor mechanisch bestimmt und nicht wie bei Lösungen aus dem Stand der Technik mechanisch überbestimmt gelagert ist. So kann der Rotor ein Lager, beispielsweise ein Wälzlager, aufweisen, das an einer Seite des Rotors angreift. An der gegenüberliegenden Seite ist der Rotor am Drehmomentabzweigzapfen gelagert, ohne dass an diesem Ende ein weiteres Lager vorgesehen wäre.An advantage of the invention is that the rotor is determined mechanically and not mechanically overdetermined as in solutions of the prior art. Thus, the rotor can have a bearing, for example a roller bearing, which acts on one side of the rotor. On the opposite side of the rotor is mounted on the torque branch pin without a further bearing would be provided at this end.

Es ist ein weiterer Vorteil, dass dadurch, dass der Rotor an dem Drehmomentabzweigzapfen direkt gelagert ist, der Bauraum für ein weiteres Lager gespart wird, was den benötigten Bauraum reduziert.It is a further advantage that the fact that the rotor is mounted directly on the torque branching pin, the space for another storage is saved, which reduces the required space.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist der geringere Verschleiß. Dadurch, dass der Generator wegen der direkten Lagerung am Drehmomentabzweigzapfen weniger lang auskragt, ist der Generator weniger anfällig für Schwingungen. Im Betrieb schwingen Schiffsgetriebe ständig, da sie in der Regel ein Fundament mit einem Schiffsdiesel teilen. Diese Schwingung überträgt sich auf den Generator, dessen freies Ende relativ zum Gehäuse des Schiffgetriebes schwingt. Diese Schwingung pflanzt sich bis zu der Verbindungsstelle zwischen Nebenabtriebswelle und Rotor fort, so dass an den Kontaktstellen zwischen beiden Verschleiß entstehen kann. Je weniger lang der elektrische Generator vom Gehäuse des Schiffsgetriebes auskragt, desto geringer ist die Amplitude dieser Schwingung an der Verbindungsstelle und desto geringer ist entsprechend der Verschleiß.Another advantage of the solution according to the invention is the lower wear. Due to the fact that the generator projects less long because of the direct bearing on the torque branching pin, the generator is less susceptible to vibrations. In operation, marine gearboxes are constantly swinging as they usually share a foundation with a marine diesel. This vibration is transmitted to the generator whose free end oscillates relative to the housing of the ship's transmission. This vibration propagates up to the junction between the power take-off shaft and the rotor so that wear can occur at the contact points between the two. The less long the electric generator protrudes from the housing of the marine gear, the lower the amplitude of this vibration at the junction and the lower the wear is accordingly.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einem Schiffsgetriebe insbesondere ein Getriebe verstanden, mit dem ein Crash-Stop-Manöver mehrfach durchführbar ist, wobei unter einem Crash-Stop-Manöver ein Manöver verstanden wird, bei dem bei voller Fahrt voraus mit dem Nenn-Drehmoment das Negative des Nenn-Drehmoments angelegt werden kann..In the context of the present description, a marine transmission is understood to mean, in particular, a transmission with which a crash-stop maneuver can be carried out several times, a crash-stop maneuver being understood to mean a maneuver in which full torque ahead of the rated torque the negative of the nominal torque can be applied ..

Der elektrische Generator ist vorzugsweise trennbar an dem Gehäuse befestigt. Beispielsweise besitzt der Generator ein Generatorgehäuse, mit dem er am Gehäuse des Schiffsgetriebes formschlüssig angebracht, beispielsweise verschraubt, ist. Das erlaubt es, den Generator rasch auszutauschen. Es ist des Weiteren möglich, das Schiffsgetriebe ohne den Generator zu betreiben und später mit dem Generator nachzurüsten.The electric generator is preferably detachably attached to the housing. For example, the generator has a generator housing, with which it is positively attached to the housing of the marine gearbox, for example screwed, is. This allows the generator to be replaced quickly. It is also possible to operate the marine gear without the generator and retrofit with the generator later.

Vorzugsweise ist der elektrische Generator formschlüssig mittels einer formschlüssigen Verbindung wie z. B. Vielkeilwelle, Passfeder, Kerbverzahnung oder Zahnwelle mit der Nebenabtriebswelle verbunden. Eine derartige formschlüssige Verbindung ist besonders robust und widerstandsfähig gegen Vibrationen.Preferably, the electrical generator is positively by means of a positive connection such. B. splined shaft, feather key, serration or toothed shaft connected to the power take-off shaft. Such a positive connection is particularly robust and resistant to vibration.

Bevorzugt ist der elektrische Generator so ausgebildet, dass er auch als Elektromotor betreibbar ist, insbesondere ist der Generator so ausgebildet, dass er als Asynchronmotor betreibbar ist.Preferably, the electric generator is designed so that it can also be operated as an electric motor, in particular the generator is designed so that it can be operated as an asynchronous motor.

Günstig ist es, wenn das Nebenabtriebszahnrad bezüglich der Antriebswelle übersetzt ist. In diesem Fall ist die Verwendung eines Generators in Form eines Asynchron-Generators besonders günstig. Synchron-Generatoren haben bei gleicher Nennleistung einen kleineren Bauraum, so dass zunächst zu erwarten wäre, dass die Verwendung eines Synchron-Generators bzw. Synchronmotors günstiger ist. Wenn das Nebenabtriebs-Zahnrad bezüglich der Antriebswelle übersetzt ist, das heißt, dass es schneller dreht als die Antriebswelle, ist jedoch mit einem Asynchron-Generator im gleichen oder kleineren Bauraum wie bei einem Synchron-Generator die gleiche Leistung abzweigbar. Es tritt der zusätzliche Vorteil auf, dass bei hohen Drehzahlen bei einem Synchron-Generator höhere Spannungen als bei einem Asynchron-Generator auftreten. Sich stark ändernde Spannungen bedingen aber einen hohen Aufwand bei der Weiterverarbeitung des elektrischen Stroms, so dass die Kombination aus Übersetzung und Verwendung eines asynchronen Generators besonders vorteilhaft ist.It is advantageous if the PTO gear is translated with respect to the drive shaft. In this case, the use of a generator in the form of an asynchronous generator is particularly favorable. Synchronous generators have a smaller installation space with the same nominal power, so that it would initially be expected that the use of a synchronous generator or synchronous motor would be more favorable. When the power take-off gear is translated with respect to the drive shaft, that is, that it rotates faster than the drive shaft, but with an asynchronous generator in the same or smaller space as a synchronous generator the same power can be branched off. There is the additional advantage that occur at high speeds in a synchronous generator higher voltages than an asynchronous generator. However, greatly varying voltages require a great deal of effort in the further processing of the electrical current, so that the combination of translation and use of an asynchronous generator is particularly advantageous.

Besonders günstig ist es, wenn die Antriebswelle mit einem Übersetzungsverhältnis von zumindest 1 zu 1,5 mit dem Drehmomentabzweigzapfen gekoppelt ist, wobei das Übersetzungsverhältnis bevorzugt kleiner ist als 1 zu 3. In anderen Worten macht der Drehmomentzapfen für jede Umdrehung der Antriebswelle zumindest 1,5 Umdrehungen, bzw. höchstens 3 Umdrehungen.It is particularly favorable if the drive shaft is coupled to the torque branching pin with a transmission ratio of at least 1 to 1.5, wherein the transmission ratio is preferably smaller than 1 to 3. In other words, the torque pin makes at least 1.5 for each revolution of the drive shaft Revolutions, or at most 3 revolutions.

Besonders günstig ist ein Übersetzungsverhältnis zwischen 2 und 2,4. Bei den angegebenen Übersetzungsverhältnissen kann der Generator gut als Antrieb verwendet werden. Elektrische Generatoren bzw. Motoren haben bei gleicher Nenn-Leistung einen besonders kleinen Bauraum, je höher ihre Nenndrehzahl ist. Je größer das Übersetzungsverhältnis, umso günstiger ist das für die Verwendung des Generators als Hilfsantrieb. Je kleiner das Übersetzungsverhältnis, desto günstiger ist es für die Verwendung der Generators zur Erzeugung elektrischer Energie. Das angegebene Übersetzungsverhältnis-Intervall hat sich als optimaler Kompromiss herausgestellt.Particularly favorable is a transmission ratio between 2 and 2.4. At the specified ratios, the generator can be used well as a drive. Electric generators or motors have the same nominal power a particularly small space, the higher their rated speed. The larger the gear ratio, the more favorable it is for the use of the generator as an auxiliary drive. The smaller the gear ratio, the cheaper it is to use the generator to generate electrical energy. The specified gear ratio interval has proven to be the optimal compromise.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schiffsgetriebe ein Wendegetriebe. Das heißt, dass alle Über- bzw. Untersetzungen in beide Drehrichtungen gleich realisiert werden können. Das ist besonders vorteilhaft, wenn ein Schiff wie in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen zwei Festpropeller aufweist. Diese Festpropeller müssen stets gegeneinander drehen, wobei der Schiffsdiesel stets nur in eine Richtung dreht. Es ist daher möglich, mit zwei baugleichen Schiffsgetrieben die beiden Propeller anzutreiben.According to a preferred embodiment, the marine gear is a reverse gear. This means that all over- or reduction ratios can be realized in the same way in both directions of rotation. This is particularly advantageous when a ship has two fixed pitch propellers as in a preferred embodiment. These fixed pitch propellers always have to turn against each other, with the marine diesel always rotating in one direction only. It is therefore possible to drive the two propellers with two identical marine gearboxes.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rotor in einer Verbindungsstelle mit der Nebenabtriebswelle verbunden und die Nebenabtriebswelle weist einen Ölkanal auf, durch den Öl in eine Umgebung der Verbindungsstelle leitbar ist. Beispielsweise ist der Ölkanal durch eine Längsbohrung zentrisch durch die Nebenabtriebswelle gebildet. Es ist dann möglich, durch diesen Ölkanal Öl vom Inneren des Gehäuses an ein vom Gehäuse beanstandetes, freies Ende des Drehmomentabzweigzapfens zu leiten, so dass das dort austretende Öl die Verbindungsstelle zwischen Rotor und Nebenabtriebswelle schmiert.According to a preferred embodiment, the rotor is connected in a connection point with the power take-off shaft and the power take-off shaft has an oil passage through which oil can be conducted into an environment of the connection point. For example, the oil passage is formed centrally by a longitudinal bore through the power take-off shaft. It is then possible to pass oil from the interior of the housing through this oil channel to a free end of the torque branching pin which is objected to by the housing, so that the oil emerging there lubricates the connection point between the rotor and the secondary output shaft.

Besonders bevorzugt umfasst der Rotor die Nebenabtriebswelle an ihrem Zapfen-Ende so, dass aus dem Ölkanal der Nebenabtriebswelle austretendes Öl vom Zapfen-Ende wegleitbar ist. In anderen Worten fließt das Öl, nachdem es aus dem Ölkanal ausgetreten ist, in Richtung Gehäuse, wo es durch eine Öleinlassöffnung in das Gehäuse zurück gelangt. Auf diese Weise ist es möglich, die ohnehin vorhandene Ölversorgung des Getriebes zum Schmieren der Verbindungsstelle zu nutzen.Particularly preferably, the rotor comprises the power take-off shaft at its journal end so that oil emerging from the oil passage of the power take-off shaft can be diverted away from the journal end. In other words, after leaving the oil passage, the oil flows toward the housing where it returns to the housing through an oil inlet port. In this way it is possible to use the already existing oil supply of the transmission for lubricating the joint.

Vorzugsweise besitzt der Generator ein Gehäuse und eine Wellendichtung, mittels der ein Eindringen von aus dem Ölkanal austretendem Öl in das Gehäuse verhinderbar ist. Das stellt sicher, dass die elektrischen Komponenten des Generators nicht durch Öl beschädigt werden können.Preferably, the generator has a housing and a shaft seal, by means of the penetration of oil escaping from the oil passage in the housing can be prevented. This ensures that the electrical components of the generator can not be damaged by oil.

Bevorzugt besitzt das Schiffsgetriebe (a) ein auf der Antriebswelle angeordnetes Antriebswellen-Zahnrad, (b) eine erste Ritzelwelle, die sich koaxial zur Antriebswelle erstreckt und auf der ein erstes Ritzel angeordnet ist, und (c) eine zweite Ritzelwelle, die sich parallel zur Antriebswelle erstreckt und auf der ein Ritzelwellenzahnrad, das mit dem Antriebswellenzahnrad kämmt, und ein zweites Ritzel angeordnet sind, wobei (d) auf der Antriebswelle ein Stirnrad angeordnet ist, dass mit dem ersten Ritzel und dem zweiten Ritzel kämmt. Günstig ist es, wenn das Nebenabtriebszahnrad mit einem Nebenantriebszahnrad kämmt, wobei das Nebenabtriebszahnrad auf der ersten Ritzelwelle oder der zweiten Ritzelwelle angeordnet ist. Es ergibt sich dann ein besonders einfach aufgebautes Schiffsgetriebe.Preferably, the marine gearbox has (a) a drive shaft gear disposed on the drive shaft, (b) a first pinion shaft extending coaxially with the drive shaft and having a first pinion disposed thereon, and (c) a second pinion shaft extending parallel to Drive shaft extends and on which a pinion shaft gear, which meshes with the drive shaft gear, and a second pinion are arranged, (d) on the drive shaft, a spur gear is arranged, which meshes with the first pinion and the second pinion. It is advantageous if the PTO gear meshes with a PTO gear, wherein the PTO gear on the first pinion shaft or the second pinion shaft is arranged. It then results in a particularly simple ship gearbox.

Günstig ist es, wenn auf der Antriebswelle eine schaltbare Antriebswellenkupplung angeordnet ist, mittels der das Antriebswellenzahnrad drehfest mit der ersten Ritzelwelle verbindbar ist. Günstig es zudem, wenn diese Antriebswellenkupplung eine hydraulisch schaltbare Lamellenkupplung ist.It is advantageous if a switchable drive shaft coupling is arranged on the drive shaft, by means of which the drive shaft gear is non-rotatably connectable to the first pinion shaft. It is also beneficial if this drive shaft coupling is a hydraulically switchable multi-plate clutch.

Es ist möglich, dass beispielsweise das Antriebswellenzahnrad und/oder das Ritzelwellenzahnrad als Verzahnung eines Außengehäuses der Antriebswellenkupplung ausgebildet sind.It is possible that, for example, the drive shaft gear and / or the pinion shaft gear are formed as a toothing of an outer housing of the drive shaft coupling.

Vorzugsweise ist auf der zweiten Ritzelwelle eine hydraulisch schaltbare Ritzelwellenkupplung angeordnet, mittels der das Ritzelwellenzahnrad drehfest mit der zweiten Ritzelwelle verbindbar ist.Preferably, a hydraulically shiftable pinion shaft coupling is arranged on the second pinion shaft, by means of which the pinion shaft gear is rotatably connected to the second pinion shaft connectable.

Zur Ansteuerung der Antriebswellenkupplung und der Ritzewellenkupplung ist es günstig, wenn eine elektrische Ansteuereinheit vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, dass die Antriebswellenkupplung und die Ritzelwellenkupplung so geschaltet werden können, dass stets höchstens eine der beiden eine drehfeste Verbindung herstellt.For driving the drive shaft coupling and the Ritzewellenkupplung it is advantageous if an electric drive unit is provided, which is designed so that the drive shaft coupling and the pinion shaft coupling can be switched so that always at most one of the two establishes a rotationally fixed connection.

Vorzugsweise besitzt das Schiffsgetriebe (i) eine Zwischenwelle, auf der ein Stirnrad und ein Kegelritzel angeordnet sind, (ii) ein auf der Antriebswelle angeordnetes Antriebswellenzahnrad, (iii) eine erste Ritzelwelle, die sich koaxial zur Antriebswelle erstreckt und auf der ein erstes Ritzel angeordnet ist, und (iv) eine zweite Ritzewelle, die sich parallel zur Antriebswelle erstreckt und auf der ein Ritzelwellenzahnrad, das mit dem Antriebswellenzahnrad kämmt, und ein zweites Ritzel angeordnet sind, wobei das erste Ritzel und das zweite Ritzel mit dem Stirnrad kämmen und auf der Abtriebswelle ein Tellerrad angeordnet ist, das mit dem Kegelritzel einen Kegeltrieb bildet. Ein derartiges Schiffsgetriebe ist besonders gut für einen Z-Antrieb geeignet, die beispielsweise bei Yachten verwendet werden. Vorzugsweise erstreckt sich die Abtriebswelle entlang einer Abtriebswellenachse, die unter einem Winkel von mehr als 75° zur Antriebswellenachse verläuft.Preferably, the marine gearbox has (i) an intermediate shaft on which a spur gear and a bevel pinion are disposed, (ii) a drive shaft gear disposed on the drive shaft, (iii) a first pinion shaft extending coaxially with the drive shaft and having a first pinion disposed thereon is and (iv) a second splitter shaft extending parallel to the drive shaft and on which a pinion shaft gear meshing with the drive shaft gear and a second pinion are arranged, wherein the first pinion and the second pinion mesh with the spur gear and on the Output shaft a ring gear is arranged, which forms a bevel gear with the bevel pinion. Such a marine gear is particularly well suited for a Z-drive, which are used for example in yachts. Preferably, the output shaft extends along an output shaft axis that extends at an angle of more than 75 ° to the drive shaft axis.

Günstig ist es, wenn der Generator eine Nenn-Leistung zwischen 50 und 150 Kilowatt hat. Eine Nenn-Leistung des Schiffsgetriebes kann dann beispielsweise 8- bis 12-mal größer sein als die Nennleistung des Generators.It is favorable, if the generator has a nominal achievement between 50 and 150 kilowatts. A rated power of the marine gear can then be, for example, 8 to 12 times larger than the rated power of the generator.

Erfindungsgemäß ist zudem ein Schiffsantrieb mit einem Dieselmotor, einem erfindungsgemäßen Schiffsgetriebe, dessen Antriebswelle mit dem Dieselmotor verbunden ist, und einem Festpropeller, der mittels der Abtriebswelle antreibbar angeordnet ist bzw. mit der Abtriebswelle zumindest mittelbar gekoppelt ist. Günstig ist, wenn dieser Schiffsantrieb einen Umrichter zum Ändern einer Frequenz des vom Generator abgegebenen Stroms aufweist. Dieser Umrichter kann insbesondere auch als Gleichrichter fungieren, so dass ein Batteriesalz als Energiespeicher aufladbar ist. Günstig ist es, wenn das Schiffsgetriebe kupplungsfrei mit dem Schiffsantrieb verbunden ist, da sich so ein geringer Bauraumbedarf ergibt.According to the invention is also a marine propulsion with a diesel engine, a marine transmission according to the invention, the drive shaft is connected to the diesel engine, and a fixed propeller, which is arranged drivable by means of the output shaft and is at least indirectly coupled to the output shaft. It is favorable if this ship drive has a converter for changing a frequency of the current delivered by the generator. This converter can in particular also function as a rectifier, so that a battery salt can be charged as an energy store. It is advantageous if the marine gearbox is connected clutch-free with the ship's propulsion, as this results in a small space requirement.

Vorzugsweise besitzt der Schiffsantrieb einen elektrischen Energiespeicher in Form zumindest eines Akkumulators, der so mit dem Umrichter verbunden ist, dass er vom Generator aufladbar ist. Der Gleichrichter kann dann als Wechselrichter wirken, so dass der Generator so mit elektrischem Strom einer vorgebbaren Spannung und Frequenz beaufschlagbar ist, dass ein vorgegebenes Drehmoment auf eine Abtriebswelle aufgebracht wird. Vorzugsweise ist das Schiffsgetriebe so ausgebildet, dass die Antriebswellenachse in Einbaulage des Schiffsgetriebes im Wesentlichen horizontal verläuft.Preferably, the ship's propulsion system has an electrical energy store in the form of at least one rechargeable battery, which is connected to the converter in such a way that it can be recharged by the generator. The rectifier can then act as an inverter, so that the generator can be acted upon by electric current of a predeterminable voltage and frequency such that a predetermined torque is applied to an output shaft. Preferably, the marine gear is designed so that the drive shaft axis extends substantially horizontally in the installed position of the marine gear.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand exemplarischer Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt

Figur 1
eine dreidimensionale Außenansicht eines erfindungsgemäßen Schiffsgetriebes,
Figur 2
eine schematische Ansicht einer zweiten dreidimensionalen Ansicht des Schiffsgetriebes gemäß Figur 1,
Figur 3
eine schematische dreidimensionale Ansicht der Wellen und Zahnräder sowie des Schiffsgetriebes,
Figur 4
in seiner Teilfigur 4a einen Schnitt durch die Verbindungsstelle zwischen Nebenabtriebswelle und in seiner Teilfigur 4b das Detail gemäß Ausschnitt K der Teilfigur 4a,
Figur 5
eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schiffsgetriebes für einen Z-Antrieb und
Figur 6
eine Teil-Schnittansicht.
In the following the invention will be explained in more detail by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. It shows
FIG. 1
a three-dimensional external view of a ship's transmission according to the invention,
FIG. 2
a schematic view of a second three-dimensional view of the marine gear according to FIG. 1 .
FIG. 3
a schematic three-dimensional view of the shafts and gears and the marine gear,
FIG. 4
in its subfigure 4a a section through the connection point between the power take-off shaft and in its subfigure 4b the detail according to detail K of the subfigure 4a,
FIG. 5
an alternative embodiment of a marine transmission according to the invention for a Z-drive and
FIG. 6
a partial sectional view.

Figur 1 zeigt eine Außenansicht eines erfindungsgemäßen Schiffsgetriebes 10 mit einer Antriebswelle 12, die sich entlang einer Antriebswellenachse A erstreckt und zum Verbinden mit einem nicht eingezeichneten Schiffsmotor, beispielsweise in Form eines Dieselmotors, ausgebildet ist. FIG. 1 shows an external view of a ship's transmission 10 according to the invention with a drive shaft 12 which extends along a drive shaft axis A and for connecting to a not shown ship engine, for example in the form of a diesel engine is formed.

Das Schiffsgetriebe 10 besitzt zudem eine Abtriebswelle 14, die gegenüber der Antriebswelle 12 eine Untersetzung von beispielsweise 1 zu 1,5 bis 1 zu 8 aufweist. Die Antriebswelle12 und die Abtriebswelle 14 sind von einem Gehäuse 16 zumindest teilweise umgeben, an dem ein Generator 18 angeflanscht ist.The marine gear 10 also has an output shaft 14, which has a reduction of, for example, 1 to 1.5 to 1 to 8 relative to the drive shaft 12. The drive shaft 12 and the output shaft 14 are at least partially surrounded by a housing 16 to which a generator 18 is flanged.

Figur 2 zeigt das Schiffsgetriebe 10 in einer anderen Perspektive. Schematisch ist eine elektrische Verbindung 20 zwischen dem Generator 18 und einem ebenfalls schematisch eingezeichneten Umrichter 22 eingezeichnet. Der Umrichter 22 enthält Leistungselektronik, zum Beispiel in Form von Thyristoren, um aus dem vom Generator 18 gelieferten Wechselstrom eine Gleichspannung zu erzeugen, um damit Akkumulatoren 24 zu laden. Ebenfalls kann Strom in das vorhandene Bordnetz abgegeben werden. Durch den Umrichter kann hierbei die erzeugte Frequenz bei beliebigen Drehzahlen auf die Frequenz des Bordnetzes angepasst werden. Der Umrichter 22 ist zudem dazu ausgebildet, um elektrischen Strom, der von den Akkumulatoren 24 entnommen wird, wechselzurichten, so dass der Generator 18 als Asynchron-Elektromotor als Antrieb fungiert. Dabei ist ein besonders vorteilhafter Langsamfahrbetrieb möglich, da kontinuierlich der Drehzahlbereich voraus- und rückwärts durchfahren werden kann. Es ist jedoch nicht notwendig, dass der Generator auf dem Prinzip des asynchronen Motors basiert, denkbar ist auch, dass es sich um einen synchronen Motor handelt. Figur 2 zeigt zudem extern angeordnete Ölleitungen 26 sowie einen Ölfilter 28, mittels dem im Gehäuse 16 vorhandenes Öl beim Betrieb des Schiffsgetriebes kontinuierlich gereinigt werden kann. FIG. 2 shows the marine gear 10 in a different perspective. Schematically an electrical connection 20 between the generator 18 and a likewise schematically drawn inverter 22 located. The inverter 22 includes power electronics, for example in the form of thyristors, to generate a DC voltage from the AC supplied by the generator 18 to charge accumulators 24 therewith. Also, electricity can be delivered to the existing electrical system. Through the inverter, the frequency generated at any speed can be adapted to the frequency of the electrical system. In addition, the inverter 22 is configured to change electrical power drawn from the accumulators 24, so that the generator 18 functions as an asynchronous electric motor as a drive. In this case, a particularly advantageous slow driving operation is possible because continuously the speed range can be passed ahead and backward. However, it is not necessary that the generator is based on the principle of asynchronous motor, it is also conceivable that it is a synchronous motor. FIG. 2 also shows externally arranged oil lines 26 and an oil filter 28, by means of the existing oil in the housing 16 during operation of the marine gearbox can be continuously cleaned.

Figur 3 zeigt das Schiffsgetriebe 10 ohne Gehäuse. Es ist zu erkennen, dass das Schiffsgetriebe eine Nebenabtriebswelle 30 aufweist. Die Nebenabtriebswelle 30 steht in einem Drehmomentabzweigzapfen 32 über das nicht eingezeichnete Gehäuse hinaus, ein auf der Nebenabtriebswelle 30 angeordnetes Nebenabtriebs-Zahnrad 34 ist vom Gehäuse mit umschlossen. FIG. 3 shows the marine gear 10 without housing. It can be seen that the marine gear has a power take-off shaft 30. The power take-off shaft 30 is in a Drehmomentabzweigzapfen 32 beyond the not shown housing addition, a arranged on the power take-off shaft 30 power take-off gear 34 is enclosed by the housing.

Der Generator 18 besitzt einen Rotor 36, der koaxial zur Nebenabtriebswelle 30 verläuft und mit dieser formschlüssig gekoppelt ist. Schematisch ist ein Lager 38 eingezeichnet, das beispielsweise ein Wälzlager sein kann, mittels dem der Rotor 36 an einem Ende an einem Generatorgehäuse 40 gelagert ist. Auf der dem Lager 38 gegenüberliegenden Seite ist der Rotor 36 an der Nebenabtriebswelle 30 gelagert, als das einzige Lager auf dieser Seite des Rotors 36 darstellt.The generator 18 has a rotor 36 which is coaxial with the auxiliary output shaft 30 and is positively coupled thereto. Schematically, a bearing 38 is shown, which may be, for example, a roller bearing, by means of which the rotor 36 is mounted at one end to a generator housing 40. On the opposite side of the bearing 38, the rotor 36 is mounted on the PTO shaft 30, as the only bearing on this side of the rotor 36 represents.

Das Schiffsgetriebe besitzt auf der Antriebswelle 12 ein Antriebswellenzahnrad 42 und eine erste Ritzelwelle 44, die sich koaxial zur Antriebswelle 12 erstreckt und auf der ein erstes Ritzel 46 angeordnet ist. Das Schiffsgetriebe umfasst zudem eine zweite Ritzelwelle 48, die sich parallel zur Antriebswelle 12 erstreckt und auf der ein Ritzelwellenzahnrad 50 angeordnet ist, das mit dem Antriebswellenzahnrad 42 kämmt. Auf der zweiten Ritzelwelle 48 ist zudem ein zweites Ritzel 52 angeordnet, das wie das erste Ritzel 46 mit einem Stirnrad 54 auf der Abtriebswelle 14 kämmt.The marine gear has a drive shaft gear 42 on the drive shaft 12 and a first pinion shaft 44 which extends coaxially with the drive shaft 12 and on which a first pinion 46 is disposed. The marine gear also includes a second pinion shaft 48 extending parallel to the drive shaft 12 and on which a pinion shaft gear 50 meshing with the drive shaft gear 42 is disposed. On the second pinion shaft 48, a second pinion 52 is also arranged, which meshes like the first pinion 46 with a spur gear 54 on the output shaft 14.

Das Ritzelwellenzahnrad 50 und das Antriebswellenzahnrad 42 sind über in Figur 6 gezeigte Antriebswellenkupplungen mit der zweiten Ritzelwelle 48 bzw. der Antriebswelle 12 schaltbar verbunden. Bei den Antriebswellenkupplungen handelt es sich im vorliegenden Fall um hydraulisch schaltbare Lamellenkupplungen. Ist die zum Antriebswellenzahnrad 42 gehörige Antriebswellenkupplung geschlossen, so führt eine Drehung der Antriebswelle 12 mit einer Antriebs-Kreisfrequenz ωA zu einer Drehung der Antriebswelle 14 um eine Abtriebswellenachse Z mit der Abtriebs-Kreisfrequenz ωz, die betragsmäßig kleiner ist als die Antriebs-Kreisfrequenz ωA. In diesem Fall ist die zum Ritzelwellenzahnrad 50 gehörige Antriebswellenkupplung geöffnet und das zweite Ritzel 52 wird vom Stirnrad 54 gedreht. Da es auf der gleichen Welle sitzt, wird auf diese Weise auf ein Nebenabtriebs-Antriebszahnrad 56 mit der Antriebs-Kreisfrequenz ωA gedreht. Daraus resultiert eine Nebenabtriebs-Kreisfrequenz ωN des Nebenabtriebs-Zahnrades 34, die betragsmäßig größer ist als die Antriebs-Kreisfrequenz ωA. Durch Öffnen der geschlossenen Antriebswellenkupplung und durch Schließen der geöffneten Antriebswellenkupplung wird die Drehrichtung der Abtriebswelle 14 bei gleich bleibendem Betrag der Abtriebs-Kreisfrequenz umgekehrt.The pinion shaft gear 50 and the drive shaft gear 42 are over in FIG. 6 shown drive shaft clutches connected to the second pinion shaft 48 and the drive shaft 12 switchable. In the present case, the drive shaft clutches are hydraulically switchable multi-disc clutches. Is associated with the drive shaft gear 42 drive shaft coupling is closed, a rotation of the drive shaft 12 carries a driving angular frequency ω A to a rotation of the drive shaft 14 about an output shaft axis Z with the power take-off angular frequency ω z, the magnitude is less than the driving angular frequency ω A. In this case, the drive shaft clutch associated with the pinion shaft gear 50 is opened and the second pinion 52 is rotated by the spur gear 54. As it sits on the same shaft, it turns on a power take-off drive gear 56 at the drive angular frequency ω A. This results in a power take-off angular frequency ω N of the power take-off gear 34, which is greater in magnitude than the drive angular frequency ω A. By opening the closed drive shaft coupling and closing the open drive shaft coupling, the direction of rotation of the output shaft 14 is reversed at a constant amount of the output angular frequency.

Figur 4a zeigt eine Schnittansicht bezüglich der Ebene E in Figur 3. Es ist zu erkennen, dass die zweite Ritzelwelle 48 in einem Wälzlager 57 am Gehäuse 16 gelagert ist und mit dem Nebenabtriebs-Zahnrad 34 kämmt. Die Nebenabtriebswelle 30 ist in einem Lager 70 am Gehäuse 16 gelagert und ragt im Drehmomentabzweigzapfen 32 über das Gehäuse 16 hinaus. Das Generatorgehäuse 40 ist mittels Schrauben 58 und 60.1, 60.2 am Gehäuse befestigt. FIG. 4a shows a sectional view with respect to the plane E in FIG. 3 , It can be seen that the second pinion shaft 48 is mounted in a rolling bearing 57 on the housing 16 and meshes with the power take-off gear 34. The power take-off shaft 30 is mounted in a bearing 70 on the housing 16 and projects beyond the housing 16 in the torque branching pin 32. The generator housing 40 is by means of screws 58 and 60.1, 60.2 attached to the housing.

Der Rotor 36 des Generators 18 ist in einer Verbindungsstelle 62 mit dem Drehmomentabzweigzapfen 32 mit einer Vielkeilverbindung formschlüssig verbunden. Die Nebenabtriebswelle 30 besitzt einen Ölkanal 64, über den Öl aus dem Inneren des Gehäuses 16 in die Umgebung der Verbindungsstelle 62 geleitet wird. Dazu wird das Öl mittels einer nicht eingezeichneten Ölpumpe, beispielsweise einer Zahnradpumpe, auf den Ölkanal 64 zu gefördert. Das Öl tritt aus dem Ölkanal 64 in einem Zapfen-Ende 66 aus und strömt dann entlang der Verbindungsstelle 62 auf das Gehäuse 16 zu. Der Rotor 36 umfasst die Nebenabtriebswelle 30 an ihrem Zapfen-Ende 66, so dass das Öl im Bereich des Zapfen-Endes 66 weder radial nach außen noch axial vom Gehäuse 16 weg fließen kann, sondern an der Außenseite des Drehmomentabzweigzapfens 32 axial in Richtung Gehäuse 16 fließt.The rotor 36 of the generator 18 is positively connected in a connection point 62 with the torque branching pin 32 with a spline connection. The power take-off shaft 30 has an oil passage 64 through which oil from the interior of the housing 16 in the vicinity of the connection point 62 is passed. For this purpose, the oil is conveyed by means of a not shown oil pump, such as a gear pump, to the oil passage 64 to. The oil exits the oil passage 64 in a spigot end 66 and then flows along the joint 62 toward the housing 16. The rotor 36 includes the PTO shaft 30 at its journal end 66, so that the oil in the region of the journal end 66 can flow neither radially outwards nor axially away from the housing 16, but axially on the outside of the torque branching journal 32 in the direction of the housing 16 flows.

Figur 4b zeigt den Ausschnitt K in einer Vergrößerung. Es ist zu erkennen, dass an einem dem Gehäuse 16 zugewandten Rotor-Ende des Rotors 36 eine Wellendichtung 68 angeordnet ist, die verhindert, dass Öl in das Generatorgehäuse 40 eindringen kann und bewirkt, dass das Öl durch das Lager 70 (vgl. Figur 4a) zurück in das Gehäuse 16 gelangt. FIG. 4b shows the detail K in an enlargement. It will be appreciated that a shaft seal 68 is disposed on a rotor end of the rotor 36 facing the housing 16, which prevents oil from entering the generator housing 40 and causes the oil to pass through the bearing 70 (see FIG. FIG. 4a ) passes back into the housing 16.

Figur 5 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schiffsgetriebes mit der Antriebswelle 12, der Abtriebswelle 14, einem nicht eingezeichneten Gehäuse, dem Generator 18 und den oben beschriebenen Wellen und Zahnrädern. Anders als bei der oben beschriebenen Lösung sitzt das Stirnrad 54 nicht auf der Abtriebswelle, sondern auf einer Zwischenwelle 72, auf der des Weiteren ein Kegelritzel 74 angebracht ist. Das Kegelritzel 74 bildet mit einem Stirnrad 76, das auf der Antriebswelle 14 befestigt ist, einen Kegeltrieb. Die Abtriebswelle 14 erstreckt sich entlang einer Abtriebswellenachse Z, die im vorliegenden Fall unter einem rechten Winkel (α = 90°) zur Antriebswellenachse A verläuft. FIG. 5 shows a second embodiment of a marine gear according to the invention with the drive shaft 12, the output shaft 14, a not shown housing, the generator 18 and the shafts and gears described above. Unlike the solution described above, the spur gear 54 is not seated on the output shaft but on an intermediate shaft 72 on which a bevel pinion 74 is further mounted. The bevel pinion 74 forms a bevel gear with a spur gear 76 which is mounted on the drive shaft 14. The output shaft 14 extends along an output shaft axis Z, which in the present case at a right angle (α = 90 °) to the drive shaft axis A.

Figur 6 zeigt einen Längsschnitt durch die Antriebswelle 12. Es ist zu erkennen, dass das Antriebswellenzahnrad 42 mit einer Antriebswellenkupplung 78 verbunden ist. Die Antriebswellenkupplung 78 ist in Form einer hydraulisch schaltbaren Lamellenkupplung ausgebildet, deren Lamellen teilweise mit dem Antriebswellenzahnrad 42 verbunden sind. Die anderen Lamellen der Antriebswellenkupplung 78 sind mit der ersten Ritzelwelle 44 verbunden, so dass das Drehmoment auf diese übertragen werden kann. Auf die gleiche Weise ist das Ritzelwellenzahnrad 50 über eine zweite Antriebswellenkupplung mit der zweiten Ritzelwellen 48 lösbar drehmomentfest verbindbar. FIG. 6 shows a longitudinal section through the drive shaft 12. It can be seen the drive shaft gear 42 is connected to a drive shaft coupling 78. The drive shaft coupling 78 is in the form of a hydraulically shiftable multi-plate clutch, the fins of which are partially connected to the drive shaft gear 42. The other fins of the drive shaft coupling 78 are connected to the first pinion shaft 44, so that the torque can be transmitted to them. In the same way, the pinion shaft gear 50 via a second drive shaft coupling with the second pinion shafts 48 releasably torque-fixed connectable.

Erfindungsgemäß ist zudem ein Verfahren zum Antreiben eines Schiffs mittels eines erfindungsgemäßen Schiffsgetriebes, bei dem beim Unterschreiten einer vorgegebenen Mindestdrehzahl durch einen mit der Antriebswelle 12 verbundenen Dieselmotor die Antriebswellenkupplungen so geschaltet werden, dass kein Drehmoment mehr vom Dieselmotor die Antriebswelle des Schiffsgetriebes übertragen wird. Der Generator 18 wird dann so mit Strom beaufschlagt, dass er ein Drehmoment über das Nebenabtriebs-Antriebszahnrad 56 auf die Abtriebswelle 14 aufbringt. Dazu kann beispielsweise einem Satz an Akkumulatoren elektrischer Strom entnommen und über einen Umrichter in wechselstromgeeignete Frequenz und Phase umgewandelt werden. Der Strom kann aber auch über das Bordnetz von Diesel-Generatorsätzen bereitgestellt werden.According to the invention, a method for driving a ship by means of a marine gearbox according to the invention, in which falls below a predetermined minimum speed by a connected to the drive shaft 12 diesel engine, the drive shaft clutches are switched so that no more torque is transmitted from the diesel engine, the drive shaft of the marine gear. The generator 18 is then energized to apply torque to the output shaft 14 via the PTO drive gear 56. For this purpose, for example, taken from a set of batteries electric current and converted by a converter in AC suitable frequency and phase. The power can also be provided via the electrical system of diesel generator sets.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
SchiffsgetriebeMarine gear
1212
Antriebswelledrive shaft
1414
Abtriebswelleoutput shaft
1616
Gehäusecasing
1818
Generatorgenerator
2020
elektrische Verbindungelectrical connection
2222
Umrichterinverter
2424
Akkumulatorenaccumulators
2626
Ölleitungoil line
2828
Ölfilteroil filter
3030
NebenabtriebswellePTO shaft
3232
DrehmomentabzweigzapfenTorque divert pins
3434
Nebenabtriebs-ZahnradPower take-off gear
3636
Rotorrotor
3838
Lagercamp
4040
Generatorgehäusegenerator housing
4242
AntriebswellenzahnradDrive shaft gear
4444
erste Ritzelwellefirst pinion shaft
4646
erstes Ritzelfirst pinion
4848
zweite Ritzelwellesecond pinion shaft
5050
RitzelwellenzahnradPinion shaft gear
5252
zweites Ritzelsecond pinion
5454
Stirnradspur gear
5656
Nebenabtriebs-AntriebszahnradPTO drive gear
5757
Wälzlagerroller bearing
5858
Schraubescrew
6060
Passstiftdowel
6262
Verbindungsstellejunction
6464
Ölkanaloil passage
6666
Zapfen-EndePin-end
6868
Wellendichtungshaft seal
7070
Lagercamp
7272
Zwischenwelleintermediate shaft
7474
Kegelritzelbevel pinion
7676
Stirnradspur gear
7878
AntriebswellenkupplungDrive shaft coupling
AA
AntriebswellenachseDrive shaft axis
ωA ω A
Antriebs-KreisfrequenzDrive circuit frequency
ZZ
AbtriebswellenachseOutput shaft axis
ωz ω z
Abtriebs-KreisfrequenzPower take-off angular frequency
ωN ω N
Nebenabtriebs-KreisfrequenzPower take-off angular frequency

Claims (9)

Schiffsgetriebe mit (a) einer Antriebswelle (12), - die sich entlang einer Antriebswellenachse (A) erstreckt und - zum Verbinden mit einem Schiffsmotor ausgebildet ist, (b) einer Abtriebswelle (14), die - zum Bereitstellen eines Drehmoments an einen Propeller ausgebildet ist und - gegenüber der Antriebswelle (12) eine Untersetzung aufweist, (c) einem Gehäuse (16), das die Antriebswelle (12) und die Abtriebswelle (14) zumindest teilweise umgibt, (d) einer Nebenabtriebswelle (30), die - in einem Drehmomentabzweigzapfen (32) aus dem Gehäuse (16) ragt und - auf der ein Nebenabtriebs-Zahnrad (34), das im Drehmomentpfad hinter der Antriebswelle (12) liegt, angeordnet ist, und (e) einem elektrischen Generator (18), der einen Rotor (36) aufweist, der mit dem Drehmomentabzweigzapfen (32) formschlüssig gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass (f) der Rotor (36) koaxial zur Nebenabtriebswelle (30) verläuft und mechanisch bestimmt an dem Drehmomentabzweigzapfen (32) gelagert ist. Ship transmission with (a) a drive shaft (12), - Which extends along a drive shaft axis (A) and is designed for connection to a marine engine, (B) an output shaft (14), the - Is designed to provide a torque to a propeller and - has a reduction relative to the drive shaft (12), (c) a housing (16) at least partially surrounding the drive shaft (12) and the output shaft (14), (D) a PTO shaft (30), the - In a Drehmomentabzweigzapfen (32) from the housing (16) protrudes and - On which a power take-off gear (34) which lies in the torque path behind the drive shaft (12), is arranged, and (e) an electric generator (18) which a rotor (36) which is positively coupled to the torque branching pin (32), characterized in that (F) the rotor (36) coaxial with the power take-off shaft (30) extends and mechanically determined on the Drehmomentabzweigzapfen (32) is mounted. Schiffsgetriebe nach einem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Antriebswelle (12) in einem Übersetzungsverhältnis von zumindest 1 zu 1,5 mit dem Drehmomentabzweigzapfen (32) gekoppelt ist, wobei das Übersetzungsverhältnis bevorzugt kleiner ist als 1 zu 3. Marine gearbox according to claim 1, characterized in that - The drive shaft (12) is coupled in a ratio of at least 1 to 1.5 with the Drehmomentabzweigzapfen (32), wherein the transmission ratio is preferably less than 1 to 3. Schiffsgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - der Rotor (36) in einer Verbindungsstelle (62) mit der Nebenabtriebswelle (30) verbunden ist und - die Nebenabtriebswelle (30) einen Ölkanal (64) aufweist, durch den Öl in eine Umgebung der Verbindungsstelle (62) leitbar ist. Marine gearbox according to one of the preceding claims, characterized in that - The rotor (36) in a connection point (62) with the power take-off shaft (30) is connected and - The power take-off shaft (30) has an oil passage (64) through which oil into an environment of the connection point (62) is conductive. Schiffsgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass - der Rotor (36) die Nebenabtriebswelle (30) an ihrem Zapfen-Ende (66) so umfasst, dass aus dem Ölkanal der Nebenabtriebswelle austretendes Öl vom Zapfen-Ende (66) weg leitbar ist. Marine gearbox according to claim 3, characterized in that - The rotor (36) the power take-off shaft (30) at its pin end (66) so that from the oil passage of the PTO output oil from the pin end (66) can be conducted away. Schiffsgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch (a) ein auf der Antriebswelle (12) angeordnetes Antriebswellenzahnrad (42), (b) eine erste Ritzelwelle (44), - die sich koaxial zur Antriebswelle (12) erstreckt und - auf der ein erstes Ritzel (46) angeordnet ist, und (c) eine zweite Ritzelwelle (48), - die sich parallel zur Antriebswelle (12) erstreckt und - auf der ein Ritzelwellenzahnrad (50), das mit dem Antriebswellenzahnrad (42) kämmt, und - ein zweites Ritzel (52) angeordnet sind, (d) wobei auf der Abtriebswelle (12) ein Stirnrad (54) angeordnet ist, das mit dem ersten Ritzel (46) und dem zweiten Ritzel (52) kämmt. Marine gearbox according to one of the preceding claims, characterized by (a) a drive shaft gear (42) arranged on the drive shaft (12), (b) a first pinion shaft (44), - Which extends coaxially to the drive shaft (12) and - On which a first pinion (46) is arranged, and (c) a second pinion shaft (48), - Which extends parallel to the drive shaft (12) and - On the a pinion shaft gear (50) which meshes with the drive shaft gear (42), and a second pinion (52) are arranged, (D) wherein on the output shaft (12) a spur gear (54) is arranged, which meshes with the first pinion (46) and the second pinion (52). Schiffsgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Nebenabtriebs-Zahnrad (34) mit einem Nebenabtriebs-Antriebszahnrad (56) kämmt, - wobei das Nebenabtriebs-Antriebszahnrad (56) auf der ersten Ritzelwelle (44) oder der zweiten Ritzelwelle (48) angeordnet ist. Marine gearbox according to one of the preceding claims, characterized in that - the power take-off gear (34) meshes with a power take-off drive gear (56), - The power take-off drive gear (56) on the first pinion shaft (44) or the second pinion shaft (48) is arranged. Schiffsgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch (i) eine Zwischenwelle (72), auf der - das Stirnrad (76) und - ein Kegelritzel (74) angeordnet sind, (ii) ein auf der Antriebswelle (12) angeordnetes Antriebswellenzahnrad (42), (iii) eine erste Ritzelwelle (44), - die sich koaxial zur Antriebswelle (12) erstreckt und - auf der ein erstes Ritzel (46) angeordnet ist, und (iv) eine zweite Ritzelwelle (48), - die sich parallel zur Antriebswelle (12) erstreckt und - auf der ein Ritzelwellenzahnrad (50), das mit dem Antriebswellenzahnrad (42) kämmt, und - ein zweites Ritzel (52) angeordnet sind, (v) wobei das erste Ritzel (46) und das zweite Ritzel (52) mit dem Stirnrad (54) kämmen und (vi) wobei auf der Abtriebswelle (14) ein Tellerrad angeordnet ist, das mit dem Kegelritzel (74) einen Kegeltrieb bildet. Marine gearbox according to one of the preceding claims, characterized by (i) an intermediate shaft (72) on which - The spur gear (76) and - a bevel pinion (74) are arranged, (ii) a drive shaft gear (42) disposed on the drive shaft (12), (iii) a first pinion shaft (44), - Which extends coaxially to the drive shaft (12) and - On which a first pinion (46) is arranged, and (iv) a second pinion shaft (48), - Which extends parallel to the drive shaft (12) and - On the a pinion shaft gear (50) which meshes with the drive shaft gear (42), and a second pinion (52) are arranged, (V) wherein the first pinion (46) and the second pinion (52) mesh with the spur gear (54) and (vi) wherein on the output shaft (14) a ring gear is arranged, which forms a bevel gear with the bevel pinion (74). Schiffsgetriebe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (18) eine Nenn-Leistung zwischen 50 und 150 Kilowatt hat.Marine gearbox according to one of the preceding claims, characterized in that the generator (18) has a nominal power between 50 and 150 kilowatts. Schiffsantrieb mit (i) einem Dieselmotor, (ii) einem Schiffsgetriebe (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dessen Antriebswelle (12) mit dem Dieselmotor verbunden ist, (iii) einem Festpropeller, der mittels der Abtriebswelle (14) antreibbar angeordnet ist. Ship propulsion with (i) a diesel engine, (ii) a marine gearbox (10) according to any one of the preceding claims, the drive shaft (12) of which is connected to the diesel engine, (iii) a fixed propeller, which is drivably arranged by means of the output shaft (14).
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