CN108430868A - 用于水面船舶的螺旋桨驱动组件和螺旋泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种螺旋桨驱动组件(5)，所述组件包括：‑驱动轴(502)，该驱动轴用于在水面船舶(1)的发动机(2)和螺旋桨(3)之间传递转矩；和‑壳体(505)，该壳体封装所述驱动轴(502)，‑其特征在于，所述组件包括与驱动轴(502)分开的第一元件(511)和第二元件(512)，该第一元件延伸穿过第二元件(512)的第一孔(513)，‑其中所述第一元件和第二元件(511，512)中的一个被固定到驱动轴(502)，且所述第一元件和第二元件(511，512)中的另一个被布置成相对于壳体(505)静止，并且，被固定到所述驱动轴(502)的、所述第一元件和第二元件(511，512)中的所述一个在所述第一孔(513)中具有沿所述第一孔(513)形成第一螺旋的第一延伸腔(521)，以便与所述第一元件和第二元件(511，512)中的所述另一个形成螺旋泵。

Description

用于水面船舶的螺旋桨驱动组件和螺旋泵
技术领域
本发明涉及一种螺旋桨驱动组件，该组件包括用于在水面船舶的发动机与螺旋桨之间传递转矩的驱动轴以及封装该驱动轴的壳体。本发明还涉及一种水面船舶和螺旋泵。
背景技术
螺旋桨驱动组件具有用于在水面船舶的发动机与螺旋桨之间传递转矩的驱动轴，该螺旋桨驱动组件通常保持用于润滑该组件中的运动零件的油。为了抵消重力，这类组件可包括用于将油从该组件的较低部分移动到较高部分的装置。US2013273792A1和US2012329346A1公开了一种螺旋桨驱动组件中的螺旋泵，其中，非水平驱动轴设有用于沿着驱动轴向上泵送油的外螺纹形状。这种技术方案的问题在于：必须根据多个要求进行设计的驱动轴还必须设有外螺纹形状，这使得驱动轴的制造更加苛刻且成本更高。
US8864537B1公开了一种螺旋桨驱动组件，其中，泵由驱动轴和布置在驱动轴通道内的静止泵壳体形成。该泵壳体限定有内螺纹，并且当驱动轴旋转时，会使得润滑油在该螺纹内上升。这种技术方案的缺点在于：由于螺纹被设置在静止零件内且泵的运动零件具有光滑表面，该泵将具有低效率。
发明内容
本发明的目的是使油能够在水面船舶螺旋桨驱动组件中以高泵送效率进行泵送，同时使由于泵送要求而增加的制造复杂性保持较低。
该目的通过一种螺旋桨驱动组件来实现，该组件包括
-驱动轴，该驱动轴用于在水面船舶的发动机和螺旋桨之间传递转矩，以及
-壳体，该壳体封装所述驱动轴，
-其中，所述组件还包括第一元件和第二元件，该第一元件和第二元件与所述驱动轴分开，该第一元件延伸穿过第二元件的第一孔，
-其中，所述第一元件和第二元件中的一个被固定到所述驱动轴，且所述第一元件和第二元件中的另一个被布置成相对于所述壳体静止，并且
-被固定到所述驱动轴的、所述第一元件和第二元件中的所述一个在第一孔中具有沿第一孔形成第一螺旋的第一延伸腔，以便与所述第一元件和第二元件中的所述另一个形成螺旋泵。
因此，在该螺旋桨驱动组件中设有可称为阿基米德螺旋泵的螺旋泵，该泵被布置成沿着所述驱动轴向上泵送油。这在正常操作期间以及在航行期间(即，当该发动机关闭而船舶正通过例如另一发动机和另一螺旋桨的推进而移动时)是有用的。因此，在航行期间，船舶可在水中被推进，同时，在发动机关闭的同时允许所述驱动轴被螺旋桨驱动，由此允许该泵被所述驱动轴驱动。在航行期间，可能发生由摩擦引起的发热(例如，在轴承、离合器盘和/或密封件中)，并且，由螺旋泵提供的这种油输送可以抵消这种发热并提供润滑。
由于第一元件和第二元件形成螺旋泵并且被与所述驱动轴分开地(即，另外)提供，所以它们可以与螺旋桨驱动组件的其它零件(包括驱动轴)分开制造，然后被结合到该组件的其余零件，例如下文所例示的。由此，第一元件和第二元件的材料要求不需要考虑驱动轴要求，这可以确保非常低的制造成本。
另外，由于第一元件和第二元件中的所述一个被固定到驱动轴并且具有形成第一螺旋的第一延伸腔以便与第一元件和第二元件中的所述另一个形成螺旋泵，所以，第一螺旋与驱动轴一起移动。这确保了螺旋泵的高效率。第一螺旋的螺距可针对适合于特定实施方式的油流量和压力进行优化。
由于第一元件延伸穿过第二元件的第一孔并且第一元件和第二元件中的一个具有第一螺旋，所以第一元件和第二元件可构成作为与其它螺旋桨驱动组件零件分开的物件的螺旋泵，从而再次确保了促进简化制造的可能性。本发明可允许将该泵添加到较早期的螺旋桨驱动组件设计中而不对该组件进行设计更改或仅进行微小的设计更改，甚至可允许利用该泵对螺旋桨驱动组件进行改型。因此，本发明提供了效率效益和制造效益两者。
应当理解，螺旋桨驱动组件可包括不止一个驱动轴。本发明还提供了与所述组件的任何驱动轴都分开的第一元件和第二元件。
在所述驱动轴不水平(例如，竖直)的情况下，本发明的益处尤其高。然而，本发明适用于该驱动轴的任何定向。
优选地，第一孔与所述驱动轴同轴。由此，促进了当该泵由驱动轴驱动时的第一元件和第二元件的相互作用。
本发明可在驱动轴具有在驱动轴内且与驱动轴同轴地延伸的第二孔的情况下实施。如此的话，第二元件被固定到驱动轴，第二元件可以被容易地放置在驱动轴内，使得第二元件的外表面抵接第二孔的内表面。有利地，第二元件被压配合到驱动轴。第一元件可以至少部分地在第二孔内并沿着第二孔延伸。因此，该泵可与驱动轴分开地制造，可以通过最少的零件提供由驱动轴对该泵的驱动，即，不需要额外的零件将驱动轴的运动传递给该泵。此外，将第二元件放置在驱动轴的第二孔中将使泵处于有利位置以将油泵送通过第二孔，并且允许驱动轴直径不受这种泵装置的限制。
第一元件在本文中也被称为第一装置，并且，所述驱动轴和第二元件的组装后的组合体在本文中也被称为第二装置。
在一些实施例中，被布置成相对于所述壳体静止的、第一元件和第二元件中的所述一个在第一孔中具有沿着第一孔形成第二螺旋的第二延伸腔，所述第一螺旋和第二螺旋中的一个是左旋的，且所述第一螺旋和第二螺旋中的另一个是右旋的。由于提供了反向定向的腔(这增加了泵送量)，所以第二螺旋将提高该螺旋泵的泵送能力。
在一些实施例中，在第一元件被布置成相对于所述壳体静止的情况下，第一元件被布置成可移除的，以便提供油量标尺功能。由此，第一元件(它可以是细长的，例如，被设置为杆)可用于如下的双重目的：形成螺旋泵的一部分；和用于例如检修期间的油位检查。由此，可以进一步降低螺旋桨驱动组件的复杂性。
该目的还通过一种螺旋桨驱动组件来达到，该组件包括用于在水面船舶的发动机和螺旋桨之间传递转矩的驱动轴，其中
-该组件包括第一装置和第二装置，
-该第二装置包括所述驱动轴，该第二装置具有在所述驱动轴内且与所述驱动轴同轴地延伸的孔，
-第一装置延伸穿过所述孔并且被布置成相对于所述壳体静止，并且
-第二装置在所述孔中具有沿着所述孔形成螺旋的延伸腔，以便与第一装置一起形成适于由所述驱动轴驱动的螺旋泵。
通过在第二装置中包括所述驱动轴，在第二装置的孔中设置有螺旋并且将第一装置布置成延伸穿过驱动轴的所述孔，将在有利位置中提供螺旋泵，以用于将油泵送通过所述孔。此外，它允许驱动轴直径不受该泵装置的限制。第一装置可以是本文所称的第一元件，且第二装置可以是所述驱动轴与本文所称的第二元件的组装后的组合体。然而，对于本发明的这个方面，可以将第二装置设置成被制造为单个零件的单元，其中所述延伸腔形成在驱动轴中。
该目的还通过根据权利要求12所述的水面船舶来达到。该目的还通过根据权利要求13-16中的任一项所述的螺旋泵来达到。
在下面的描述中公开了本发明的进一步的优点和有利特征。
附图说明
参照附图，下面是作为示例给出的对本发明的实施例的更详细描述。
在附图中：
图1为具有两个发动机的汽艇形式的水面船舶的透视图。
图2为图1中的船舶的螺旋桨驱动组件的一部分的局部剖视图。
图3为图2中的螺旋桨驱动组件的螺旋泵的第一元件的透视图。
图4为图2中的螺旋桨驱动组件的螺旋泵的第二元件的透视图。
图5为图3和图4中的第一元件和第二元件的组装状态的透视图。
图6为根据本发明的替代实施例的螺旋桨驱动组件的一部分的局部剖视图。
具体实施方式
应当理解，本发明不限于上面描述的和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求书的范围内进行许多修改和变型。
图1示出了具有两个发动机2的汽艇形式的水面船舶。每个发动机2都适于驱动被设置在相应的尾挂机(sterndrive)5形式的螺旋桨驱动组件5上的、相应的螺旋桨3。尾挂机5并排地位于船舶1的船尾101上。尾挂机5分布在船舶1的水平横向方向上。
每个尾挂机或螺旋桨驱动组件5都包括用于在相应的发动机2与相应的螺旋桨3之间传递转矩的多个驱动轴。
图2为螺旋桨驱动组件5中的一个螺旋桨驱动组件5的局部剖视图。图2中的尺寸之间的关系是为了使本描述易于理解而提供的，可能并不一定对应于本发明实施例的实际实施中的尺寸关系。
来自发动机2的转矩经由基本水平的第一驱动轴501、基本竖直的第二驱动轴502和基本水平的第三驱动轴503传递。设置有斜齿轮504以将转矩从一个驱动轴传递到另一个驱动轴。螺旋桨被安装在第三驱动轴503上。
螺旋桨驱动组件5还包括封装驱动轴501、502、503的壳体505。该壳体形成围绕第二驱动轴502的腔体506。腔体506部分地填充有润滑油507。
下文更详细地描述的螺旋泵511、512被布置成将油507从腔体的下部5061泵送到腔体的上部5062。这在航行期间(即，当该发动机2关闭但船舶正通过另一发动机2的推进而向前移动时)是特别有用的。
还参考图3、图4及图5。螺旋泵511、512包括第一元件511和第二元件512。第一元件和第二元件511、512被设置为如下的元件：它们与螺旋桨驱动组件5的其它零件分开制造，然后被结合到螺旋桨驱动组件5的其余零件，如下所述。
第二元件512具有大致圆柱形的形状，且类似于衬套。第二元件512被固定到第二驱动轴502。更具体地，第二驱动轴502具有在第二驱动轴502内且与第二驱动轴502同轴地延伸的第二孔514，并且第二元件512位于第二孔514内。第二元件512被压配合在第二孔514中，由此，第二元件512的外表面抵接第二孔514的内表面。因此，第二元件512被布置成与第二驱动轴502一起旋转。第一孔513与第二驱动轴502同轴。
第一元件511具有细长的形状，在该示例中为杆的形状。如下面更详细描述的，在第二驱动轴502的上方，第一元件511被可移除地固定到壳体505。因此，第一元件511被布置成相对于壳体505固定。第一元件511平行于第二驱动轴502延伸。因此第一元件511也竖直地定向。第一元件511与第二驱动轴501同轴。第一元件511的一部分在第二驱动轴502的第二孔514内沿着第二孔514延伸。第一元件511延伸穿过第二元件512的第一孔513。
在本示例中，在航行期间(即，当该发动机2关闭但船舶例如通过另一发动机2的推进而向前移动时)，第二驱动轴502和第二元件512顺时针旋转(如从图2中的下方看到的)。这种旋转的原因在于：当船舶向前移动穿过水时，由于作用在其叶片上的流体动压力，螺旋桨3被驱动(即，旋转)。
如图3中可见，第二元件512在第一孔513中具有沿着第一孔513形成第一螺旋的第一延伸腔521。第一螺旋是左旋的。因此，当第二驱动轴502和第二元件512顺时针旋转(如从图2中的下方看到的)时，油通过第一延伸腔521向着图2中的上方输送。由此，在航行期间，油在从所述腔体的下部5061向上部5062的方向上移位。由此，该第二元件与第一元件511形成螺旋泵。
所述油移位将确保螺旋桨驱动组件5的在第二驱动轴502的上端处的部分在航行期间被润滑。可以理解的是，当螺旋桨驱动组件由发动机2驱动时，也提供螺旋泵的这种油输送。
应当注意，第一元件511在第一孔513中具有沿着第一孔513形成第二螺旋的第二延伸腔522。第二螺旋是右旋的。第二螺旋将提高该螺旋泵的泵送能力。然而，也可以设置无第二延伸腔522的第一元件511，即，具有圆柱形外表面的第一元件511。
抓握装置531被固定到第一元件511的上端。由此，人可抓住该抓握装置531并且向上拉动第一元件511并将其从壳体505中拉出。因此，第一元件是可拆卸的，以提供油量标尺功能。
参考示出了螺旋泵的替代实施例的图6。在本实施例中，在此被称为第一元件511的零件固定到第二驱动轴502。更具体地，第一元件511位于第二孔514内。如上述实施例中那样，第一元件511具有细长形状，与第二驱动轴502平行地延伸并且与第二驱动轴501同轴。第一元件511的加宽的上端被压配合在第二孔514中。因此，第一元件511被布置成与第二驱动轴502一起旋转。
第二元件512具有大致圆柱形形状，并且第一孔513与第二驱动轴502同轴。在第二驱动轴502的下方，第二元件512被固定到壳体505。因此，第二元件512被布置成相对于壳体505静止。第一元件511延伸穿过第二元件512的第一孔513。
在本示例中，在航行期间(即，当该发动机2关闭但船舶通过例如另一发动机2的推进而向前移动)时，第二驱动轴502和第二元件512顺时针旋转(如从图2中下方看到的)。这种旋转的原因在于：当船舶向前移动穿过水时，由于作用在其叶片上的流体动压力，螺旋桨3被驱动(即，旋转)。
第一元件511在第一孔513中具有沿着第一孔513形成第一螺旋的第一延伸腔521。第一螺旋是左旋的。因此，当第二驱动轴502和第一元件511顺时针旋转(如从图2中的下方看到的)时，油被第一延伸腔521向图2中的上方输送。因此，在航行期间，油沿着第二驱动轴502在向上方向上移位。由此，第一元件511与第二元件512形成螺旋泵。
第二元件512在第一孔513中具有沿着第一孔513形成第二螺旋的第二延伸腔522。第二螺旋是右旋的。第二螺旋将提高该螺旋泵的泵送能力。
如上文参照图2至图5描述的实施例中，第一元件511和第二元件512被设置为如下的元件：它们与螺旋桨驱动组件5的其它零件分开制造，然后被结合到组件5的其余零件。

Claims (16)

1.一种螺旋桨驱动组件(5)，所述组件包括：
-驱动轴(502)，所述驱动轴(502)用于在水面船舶(1)的发动机(2)和螺旋桨(3)之间传递转矩，以及
-壳体(505)，所述壳体(505)封装所述驱动轴(502)，
-其特征在于，所述组件包括与所述驱动轴(502)分开的第一元件(511)和第二元件(512)，所述第一元件延伸穿过所述第二元件(512)的第一孔(513)，
-其中，所述第一元件和第二元件(511，512)中的一个被固定到所述驱动轴(502)，且所述第一元件和第二元件(511，512)中的另一个被布置成相对于所述壳体(505)静止，并且
-被固定到所述驱动轴(502)的、所述第一元件和第二元件(511，512)中的所述一个在所述第一孔(513)中具有沿着所述第一孔(513)形成第一螺旋的第一延伸腔(521)，以便与所述第一元件和第二元件(511，512)中的所述另一个形成螺旋泵。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述驱动轴(502)是非水平的。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的组件，其特征在于，所述第一孔(513)与所述驱动轴(502)同轴。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的组件，其特征在于，所述驱动轴(502)具有在所述驱动轴(502)内且与所述驱动轴(502)同轴地延伸的第二孔。
5.根据权利要求4所述的组件，其特征在于，所述第二元件(512)被固定到所述驱动轴(502)。
6.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述第二元件(512)的外表面抵接所述第二孔的内表面。
7.根据权利要求5-6中的任一项所述的组件，其特征在于，所述第二元件(512)被压配合到所述驱动轴(502)。
8.根据权利要求4-7中的任一项所述的组件，其特征在于，所述第一元件至少部分地在所述第二孔内并沿着所述第二孔延伸。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的组件，其特征在于，被布置成相对于所述壳体(505)静止的、所述第一元件和第二元件(511，512)中的所述一个在所述第一孔(513)中具有沿着所述第一孔(513)形成第二螺旋的第二延伸腔(522)，所述第一螺旋和第二螺旋中的一个是左旋的，且所述第一螺旋和第二螺旋中的另一个是右旋的。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的组件，其特征在于，所述第一元件(511)被布置成相对于所述壳体(505)静止，并且被布置成可移除的，以便提供油量标尺功能。
11.一种螺旋桨驱动组件(5)，所述组件包括驱动轴(502)，所述驱动轴(502)用于在水面船舶(1)的发动机(2)和螺旋桨(3)之间传递转矩，其特征在于，
-所述组件(5)包括第一装置(511)和第二装置(502，512)，
-所述第二装置(502，512)包括所述驱动轴(502)，所述第二装置(502，512)具有在所述驱动轴(502)内并与所述驱动轴(502)同轴地延伸的孔(513)，
-所述第一装置(511)延伸穿过所述孔(513)并且被布置成相对于所述壳体(505)静止，并且
-所述第二装置(502，512)在所述孔(513)中具有沿着所述孔(513)形成螺旋的延伸腔(521)，以便与所述第一装置(511)一起形成适于由所述驱动轴(502)驱动的螺旋泵。
12.一种水面船舶，其包括根据权利要求1-11中的任一项所述的组件。
13.一种螺旋泵，其包括第一元件(511)和第二元件(512)，所述第一元件被布置成延伸穿过所述第二元件(512)的孔(513)
-其特征在于，所述第二元件(512)在所述孔(513)中具有沿着所述第一孔(513)形成第一螺旋的第一延伸腔(521)，
-所述第二元件(512)适于被固定到用于在水面船舶(1)的发动机(2)和螺旋桨(3)之间传递转矩的驱动轴(502)，并且
-所述第一元件(511)被布置成相对于封装所述驱动轴(502)的壳体(505)静止。
14.根据权利要求13所述的螺旋泵，其特征在于，所述第二元件(512)适于被设置为与所述驱动轴(502)分开的元件。
15.根据权利要求13-14中的任一项所述的螺旋泵，其特征在于，所述第二元件(512)适于被压配合到所述驱动轴(502)。
16.根据权利要求13-15中的任一项所述的螺旋泵，其特征在于，所述第二元件(512)适于被固定在所述驱动轴(502)所具有的第二孔内，所述第二孔在所述驱动轴(502)内并与所述驱动轴(502)同轴地延伸。
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