Schwenkpropellerantrieb mit stationärem Antriebsmotor Die Erfindung bezieht sich auf Schwenkpropeller- antriebe mit stationärem Antriebsmotor und zwar auf solche, bei denen der Antrieb des Propellers vom sta tionären Motor aus über eine mit der Schwenkachse fluchtende Schaftwelle und einen Winkeltrieb erfolgt.
Es ist bekannt, dass sich der Lenkeinrichtung während des Betriebes dauernd ein vom Winkeltrieb in der sog. Gondel erzeugtes und einseitig wirkendes Stützdrehmoment überlagert, welches die Schwenkung der Gondel mit Propeller in der einen Schwenkrichtung unterstützt, in der anderen Schwenkrichtung aber ebenso stark hemmt. Beides wirkt sich bei einer ma nuellen Steuerung gleich unangenehm aus und es hat sich zur Erleichterung der Steuerbedienung als not wendig erwiesen, in die getriebliche Verbindung zwi schen Steuerrad und dem Schwenkteil des Antriebes eine starke Übersetzung ins langsame, meistens einen Schneckenantrieb, einzubauen.
Durch die eben erwähnte Übersetzun- wird wohl erreicht, dass nur noch ein kleiner Teil des Stützdreh momentes am Steuerrad wirksam ist und somit wäre die Aufgabe gelöst, wenn nicht mit der beschriebenen Einrichtung grosse Nachteile verbunden wären. In demselben Masse nämlich, in welchem durch die übersetzung der Einfluss des Stützdrehrnomentes am Steuerrad reduziert wird, verringert sich auch die Lenkgeschwindigkeit des schwenkbaren Teiles der An lage. Es bedarf schon sehr schneller Drehungen des Steuerrades, um kleine Lenkmanöver in einer annehm baren Zeit auszuführen und in gefährlichen Situationen kann sich die nur langsame Schwenkmöglichkeit sehr unheilvoll auswirken.
Die Erfindung hat nun das Ziel, den Schwenk- propellerantrieb so zu verbessern, dass bei gleicher Kraftanstrengung der manuellen Bedienung eine mehr- fach schnellere Lenkwirkung gesichert ist und dadurch die erwähnten Nachteile entsprechend vermindert wer den. überlegungen in dieser Richtung führten zu dem Schluss, dass die angestrebte Verbesserung nur durch eine Minderung des Stützdrehmomentes möglich ist.
Ausgehend von der Erkenntnis, dass das Stützdreh moment in seiner Grösse stets mit dem Drehmoment übereinstimmt, welches in der die Antriebsleistung vom stationären Teil der Anlage (Motor) auf den schwenkbaren Teil übertragenden und mit der Schwenkachse fluchtenden Verbindungswelle wirksam ist, macht die Erfindung zur Minderung des Stütz drehmomentes den Vorschlag, zwischen der genannten Verbindungswelle und der Propellerwelle getriebliche Mittel solcher Art vorzusehen, dass die Verbindungs welle mindestens mit dreifacher Propellerdrehzahl und daher mit entsprechend vermindertem Drehmoment umläuft.
Prinzipiell liesse sich die vorgeschlagene Mindest übersetzung i<B>= 3</B> dadurch verwirklichen, dass das Übersetzungsverhältnis des in der Gondel üblichen Winkeltriebes entsprechend vergrössert wird. Praktisch stösst aber eine solche Massnahme auf Schwierig keiten, weil die damit verbundene Vergrösserung des Gondeldurchmessers und damit auch des auf ihn abgestimmten Propellernabendurchmessers eine we sentliche Verschlechterung des Propellerwirkungs grades zur Foge hätte.
Zweckmässig wird die Über setzung des Winkeltriebes auf einen für die gegebene Leistung kleinstmöglichen Raumbedarf ausgelegt und dem Winkeltrieb einen zusätzlichen Drehmoment- wandler vor- oder nachgeschaltet, bzw. bei sehr hohen Antriebsleistungen mindestens<B>je</B> einen zusätzlichen Drehmomentwandler vor- und nachgeschaltet.
Aus dem Bestreben, trotz der gemäss Erfindung verlangten Mindestübersetzung i = <B>3</B> den Gondel- durchmesser und die durch den zusätzlichen Dreh- momentwandler bedingten Reibungsverluste möglichst klein zu halten, ist es zweckmässig, die Drehmoment- wandler als Planetengetriebe auszubilden, wobei das dem Winkeltrieb nachgeschaltete Planetengetriebe sich vorzugsweise dadurch auszeichnet,
dass dessen Son nenrad die Propellerwelle koaxial mit radialem Spiel und ohne radiale Lagerung umfasst und mit einem ebenfalls koaxial gelagerten Kegelrad des Winkel triebes über eine beidends verzahnte und eine gewisse räumliche Beweglichkeit des Sonnenrades zulassende Kupplungsbüchse drehfest verbunden ist, ferner dass dessen Hohlrad mit dem Gondelgehäuse drehfest ver bunden ist, oder einen festen Bestandteil desselben bildet, und dass dessen Planetenräder auf einem Steg gelagert sind, welcher seinerseits mit der Propeller welle drehfest oder starr verbunden ist.
In weiterer Ausbildung des für die Gondel vor geschlagenen Getriebesatzes in Richtung geringster Reibungsverluste ist es zweckmässig, ein Kegelrad des Winkeltriebes sowohl radial als auch axial be weglich auf der Propellerwelle selbst drehbar zu lagern und axial abzustützen, und dieses Kegelrad so anzu ordnen und auszubilden, dass seine Verzahnung auf die Propellerwelle einen dem Propellerschub entgegen wirkenden Axialschub überträgt.
Bei solcher Ausbildung wirkt es sich sehr verlust mindernd und dadurch vorteilhaft aus, dass die axialen Stützlager der Propellerwelle nur einen um den Axial- schub des Kegelrades verminderten Differenzschub aufzunehmen haben und dass wohl das Kegelrad seinen vollen Axialschub über ein axial wirkendes Lager auf die Propellerwelle Überträgt, letzteres aber nur mit der zwischen dem Kegelrad und der Propeller welle bestehenden Differenzdrehzahl und damit mit entsprechend kleinerer Reibungsleistung arbeitet.
Um den gewünschten Effekt zu erzielen, ist es not wendig, auch bei einem dem Winkeltrieb vorge schalteten Drehmomentwandler eine Besonderheit zu beachten. Zweckmässig ist dieser nämlich so aus gebildet, dass ich das bei ihm auftretende Stützdreh moment auf den schwenkbaren Teil der Antriebs anlage, beispielsweise auf das Gondelgehäuse oder mit ihm fest verbundene Bauteile und so überträgt, dass es dem Stützmornent des Winkeltriebes entgegen wirkt.
In Anwendung auf den Fall, dass dieser Dreh- momentwandler durch ein Planetengetriebe gebildet wird, ist also dessen nichtumlaufendes Glied, beispiels weise das Hohlrad, bzw. bei einem Vorgelege-Zahn- radgetriebe die Vorgelegewelle, vorzugsweise mit dem schwenkbaren Teil der Anlage drehfest verbunden bzw. an diesem gelagert.
Um den Aufwand zu rechtfertigen, wird für die Übersetzung zwischen der Verbindungswelle und der Propellerwelle ein Verhältnis von mindestens i<B>= 3</B> verlangt. Damit kann die Lenkgeschwindigkeit gegen über den bisherigen Ausführungen von Schwenkpro- pellerantrieben mit einfachem Winkeltrieb auf etwa das Zweichfache erhöht werden. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, den Drehmomentwandler im Rah men des gegebenen Einbauraumes mit bedeutend höherer Übersetzung auszuführen und dement sprechend auch eine noch mehrfach grössere Ver minderung des zur Steuerung benötigten Leistungs bedarfs zu erreichen.
Die Anwendung eines übersetzungsgetriebes in der Gondel, speziell in der vorgeschlagenen Form, wirkt sich auch dann sehr günstig aus, wenn z. B. der Gondelschaft eine ungewöhnlich grosse Länge auf weist oder baulich durch mehrere Streben ersetzt ist. In diesem Falle wären nämlich zur Aufnahme der hohen Drehmomente, welche bei dem bisher in der Gondel üblichen Kegeltrieb auftreten, unerwünscht starke Abmessungen der Halteteile für die Gondel erforderlich.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt dargestellt.
Im strichpunktiert angedeuteten Boden<B>1</B> ist ein Gehäuse 2 eingeflanscht und in diesem ist der schwenkbare Teil der Anlage, bestehend aus dem Schaft<B>3</B> mit Gondel 4, um die Achse eX-X drehbar gelagert. In der Gondel 4 ist die Propellerwelle<B>5</B> mit Propeller<B>6</B> gelagert. Die axiale Führung der Propellerwelle<B>5</B> in der Gondel 4 erfolgt am Stützlager <B>7</B> durch zwei auf der Welle befestigte Anlaufscheiben <B>8.</B> Als Gehäusedeckel und als Lager für die Propeller welle<B>5</B> dient ein zwischen Propeller und Gondel- gehäuse angeordneter Lagerflansch<B>9.</B>
Eine an die (nicht dargestellte) stationäre Antriebs maschine angeschlossene und mit der Schwenkachse X-X fluchtende Verbindungswelle<B>10</B> trägt das Son nenrad<B>11</B> des Planetengetriebes, dessen Hohlrad 12 mit dem Schaft<B>3</B> drehfest verschraubt ist und dessen Planetenräder<B>13</B> über den Steg 14 und eine mit ihm drehfest verbundene und mit der Schwenkachse X-X fluchtende Schaftwelle<B>15</B> ein Kegelrad<B>16</B> antreiben.
In das Kegelrad<B>16</B> greift das Kegelrad<B>17</B> ein, welches auf der Propellerwelle<B>5</B> drehbar gelagert und über eine die Propellerwelle<B>5</B> mit radialem Spiel um fassende und beidends durch Verzahnungen<B>18</B> ein greifende Kupplungsbüchse<B>19</B> mit dem die Propeller welle ebenfalls mit radialem Spiel umfassenden Son nenrad 20 drehfest verbunden ist, wobei die Kupp lungsbüchse<B>19</B> dem Sonnenrad 20 einer räumliche Einstellmöglichkeit gibt.
Die Planetenräder 21 greifen sowohl in das Son nenrad 20 als auch in die mit der Gondel 4 drehfest verbundene oder einstückige Innenverzahnung 22 ein und schliesslich treibt der Steg<B>23,</B> auf welchem die Planetenräder 21 gelagert sind, die Propellerwelle<B>5</B> an.
Die Gondel 4 mit dem Schaft<B>3</B> erhält über ein in die Aussenverzahnung 24 des Hohlrades 12 ein greifendes und im Gehäuse 2 ortsfest gelagertes Ritzel <B>25</B> mit der Welle<B>26</B> den der Steuerung dienenden Schwenkantrieb.
Bei dem gezeigten Beispiel ist dem Winkeltrieb<B>16,</B> <B>17</B> das Planetengetriebe<B>11,</B> 12,<B>13</B> als Drehmoment- wandler vorgeschaltet und vermindert das die Lenkung störende Stützdrehmoment um das an seinem Hohlrad 12 auftretende und auf den Schaft<B>3</B> übertragene Drehmoment. Insgesamt bewirken alle drei Getriebe zusammen eine Minderung des dem Drehmoment in der Verbindungswelle<B>10</B> entsprechenden und von der Ritzelwelle <B>26</B> abzustützenden unerwünschten Dreh momentes in einem dem Produkt der übersetzungs- verhältnisse aller drei Getriebe entsprechenden Ver hältnis.
Zwischen dem Kegelrad<B>17</B> und der Propellerwelle <B>5</B> bzw. Anlaufscheibe<B>8</B> besteht nur die der Über setzung des Planetengetriebes 20, 21, 22 entsprechende Differenzdrehzahl, wodurch eine den Wirkungsgrad verbessernde Minderung der Reibleistung eintritt. Im gleichen Sinn sich auswirkend vermindert der im gezeigten Beispiel nach rechts wirkende Axialschub des Kegelrades<B>17</B> durch eine Abstützung an der Anlaufscheibe<B>8</B> den vom Stützlager<B>7</B> aufzunehmen den und nach links gerichteten Zug des Propellers<B>6.</B>
Swivel propeller drive with stationary drive motor The invention relates to swivel propeller drives with a stationary drive motor and specifically to those in which the propeller is driven from the stationary motor via a shaft shaft aligned with the swivel axis and an angle drive.
It is known that the steering device is continuously superimposed by a support torque generated by the angular drive in the so-called gondola and acting on one side, which supports the pivoting of the gondola with propeller in one pivoting direction, but also strongly inhibits it in the other pivoting direction. Both have the same unpleasant effect with manual control and it has proven necessary to make the control operation easier to install a strong translation into the slow, usually a worm drive, in the transmission connection between the steering wheel and the pivoting part of the drive.
The above-mentioned translation probably means that only a small part of the supporting torque is effective on the steering wheel and thus the object would be achieved if the described device were not associated with major disadvantages. To the same extent that the influence of the supporting torque on the steering wheel is reduced by the translation, the steering speed of the swiveling part of the system is also reduced. It takes very fast turns of the steering wheel to carry out small steering maneuvers in an acceptable time and in dangerous situations the slow pivoting option can be very disastrous.
The aim of the invention is to improve the tilting propeller drive in such a way that, with the same effort of manual operation, a steering effect that is several times faster is ensured and the disadvantages mentioned are reduced accordingly. Considerations in this direction led to the conclusion that the desired improvement is only possible by reducing the supporting torque.
Based on the knowledge that the size of the support torque always corresponds to the torque that is effective in the connecting shaft that transmits the drive power from the stationary part of the system (motor) to the pivotable part and is aligned with the pivot axis, the invention makes for a reduction of the support torque the proposal to provide gear means between said connecting shaft and the propeller shaft such that the connecting shaft rotates at least at three times the propeller speed and therefore with a correspondingly reduced torque.
In principle, the proposed minimum gear ratio i <B> = 3 </B> could be achieved by increasing the gear ratio of the angular drive common in the nacelle accordingly. In practice, however, such a measure encounters difficulties because the associated increase in the nacelle diameter and thus also the diameter of the propeller hub adapted to it would have resulted in a significant deterioration in the propeller efficiency.
The gear ratio of the angular drive is expediently designed for the smallest possible space requirement for the given power and an additional torque converter is connected upstream or downstream of the angular drive, or at least one additional torque converter upstream and downstream for very high drive powers downstream.
In an effort to keep the nacelle diameter and the friction losses caused by the additional torque converter as small as possible despite the minimum ratio i = 3 required according to the invention, it is expedient to design the torque converter as planetary gears , whereby the planetary gear connected downstream of the angular drive is preferably characterized by
that its sun gear encompasses the propeller shaft coaxially with radial play and without radial bearing and is connected to a coaxially mounted bevel gear of the bevel gear via a coupling sleeve which is toothed at both ends and allows a certain spatial mobility of the sun gear, and that its ring gear is rotatably connected to the nacelle housing is a related party, or forms a permanent part of the same, and that its planet gears are mounted on a web, which in turn is rotatably or rigidly connected to the propeller shaft.
In a further development of the gear set proposed for the gondola in the direction of minimal friction losses, it is useful to mount a bevel gear of the angular drive both radially and axially movably on the propeller shaft itself and to support it axially, and to arrange and train this bevel gear so that its toothing on the propeller shaft transmits an axial thrust that counteracts the propeller thrust.
With such a design it has a very loss-reducing and advantageous effect that the axial support bearings of the propeller shaft only have to absorb a differential thrust reduced by the axial thrust of the bevel gear and that the bevel gear transmits its full axial thrust to the propeller shaft via an axially acting bearing , but the latter only works with the differential speed existing between the bevel gear and the propeller shaft and thus with correspondingly lower frictional power.
In order to achieve the desired effect, it is necessary to note a special feature even with a torque converter connected upstream of the angle drive. This is expediently designed in such a way that the supporting torque that occurs with it is applied to the pivotable part of the drive, for example to the nacelle housing or components firmly connected to it, and in such a way that it counteracts the supporting torque of the angle drive.
When this torque converter is formed by a planetary gear, its non-rotating member, for example the ring gear or, in the case of a countershaft gear train, the countershaft, is preferably connected or rotatably connected to the pivotable part of the system stored on this.
In order to justify the effort, a ratio of at least i <B> = 3 </B> is required for the translation between the connecting shaft and the propeller shaft. In this way, the steering speed can be increased approximately twice as much compared to the previous versions of tilting propeller drives with a single angular drive. However, it is easily possible to carry out the torque converter in the context of the given installation space with a significantly higher gear ratio and accordingly achieve an even greater reduction in the power required for control.
The use of a transmission gear in the gondola, especially in the proposed form, is also very beneficial when z. B. the gondola shaft has an unusually large length or is structurally replaced by several struts. In this case, namely, undesirably large dimensions of the holding parts for the gondola would be required in order to absorb the high torques which occur with the bevel drive conventionally used in the gondola.
In the drawing, an embodiment of the invention is shown in section.
A housing 2 is flanged into the bottom <B> 1 </B> indicated by dash-dotted lines and the pivotable part of the system, consisting of the shaft <B> 3 </B> with gondola 4, can be rotated about the axis eX-X in this stored. The propeller shaft <B> 5 </B> with propeller <B> 6 </B> is mounted in the gondola 4. The axial guidance of the propeller shaft <B> 5 </B> in the nacelle 4 takes place on the support bearing <B> 7 </B> by means of two thrust washers <B> 8. </B> as a housing cover and as a bearing for the propeller shaft <B> 5 </B> is used by a bearing flange <B> 9 </B> arranged between the propeller and the nacelle housing
A connecting shaft 10, which is connected to the stationary drive machine (not shown) and aligned with the pivot axis XX, carries the sun gear 11 of the planetary gear, its ring gear 12 with the shaft 3 </B> is screwed non-rotatably and its planet gears <B> 13 </B> a bevel gear <B> 16 via the web 14 and a shaft shaft <B> 15 </B> which is non-rotatably connected to it and aligned with the pivot axis XX </B> drive.
The bevel gear <B> 17 </B> engages in the bevel gear <B> 16 </B>, which is rotatably mounted on the propeller shaft <B> 5 </B> and via a propeller shaft <B> 5 </ B > with radial play around and at both ends through gears <B> 18 </B> a gripping coupling sleeve <B> 19 </B> with which the propeller shaft is also connected to the sun gear 20 with radial play, the coupling bushing 19 gives the sun wheel 20 a spatial adjustment option.
The planetary gears 21 engage both in the sun gear 20 and in the integral or integral internal toothing 22 connected to the nacelle 4 in a rotationally fixed manner, and finally the web 23, on which the planetary gears 21 are mounted, drives the propeller shaft B> 5 </B>.
The gondola 4 with the shaft <B> 3 </B> receives a pinion <B> 25 </B> with the shaft <B> 26 </B> that engages in the external toothing 24 of the ring gear 12 and is fixedly mounted in the housing 2. B> the swivel drive used for the control.
In the example shown, the angular drive <B> 16, </B> <B> 17 </B> is preceded by the planetary gear <B> 11, </B> 12, <B> 13 </B> as a torque converter and reduces the supporting torque, which interferes with the steering, by the torque occurring at its ring gear 12 and transmitted to the shaft <B> 3 </B>. Overall, all three gears together cause a reduction in the undesired torque corresponding to the torque in the connecting shaft <B> 10 </B> and to be supported by the pinion shaft <B> 26 </B> in one of the product of the transmission ratios of all three gears corresponding ratio.
Between the bevel gear <B> 17 </B> and the propeller shaft <B> 5 </B> or thrust washer <B> 8 </B> there is only the differential speed corresponding to the ratio of the planetary gear 20, 21, 22, which means there is a reduction in the frictional power which improves the efficiency. With the same effect, the axial thrust of the bevel gear <B> 17 </B> acting to the right in the example shown reduces that of the support bearing <B> 7 </B> by being supported on the thrust washer <B> 8 </B> and to the left directed pull of the propeller <B> 6. </B>