DE102005050021A1 - Transmission unit to be used in boat, comprises additional planetary unit connected to output shaft - Google Patents

Transmission unit to be used in boat, comprises additional planetary unit connected to output shaft Download PDF

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Abstract

The drive of the ship is designed as a twin engine (12) with a shared output shaft (2). An additional planetary unit (1) is also connected to the output shaft (2) with a hollow shaft (3a). In the first operating position the ring gear (4) is engaged with the planet carrier (5) serving as an output element by a tooth clutch (7) while the sun wheel (6) rotates freely. For using the second operating position the connection between tooth clutch (7) and ring gear (4) is separated and the sun gear (6) pushed against the housing (8).

Description

Die Erfindung betrifft ein Schiffsgetriebe gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a marine gearbox according to the features of the patent claim 1.

Schiffsgetriebe werden meist mit einer festen Übersetzung ausgeführt. In Einzelfällen werden Mehrganggetriebe verlangt, um für verschiedene Betriebszustände die jeweils beste Übersetzung vom Antriebsmotor auf die Abtriebswelle (z.B. Propeller oder Wasserstrahlantrieb) zu erreichen. Dies ist vor allem bei Mehrmotorenanlagen erforderlich, bei welchen die Antriebsleistung beispielsweise durch mehrere Dieselmotoren, Elektromotoren oder Gasturbinen bzw. durch Kombination verschiedener dieser Antriebseinrichtungen aufgebracht wird und die jeweiligen Motoren im Bereich zwischen Teillast – wo nur eine Antriebsmaschine eingesetzt wird – und Volllast – wo alle Antriebsmaschinen eingesetzt werden – immer mit ihrer optimierten Nenndrehzahl betrieben werden können.Marine gear are usually with a fixed translation executed. In individual cases Multi-speed transmissions are required to provide for different operating conditions each best translation from the drive motor to the output shaft (e.g., propeller or waterjet propulsion) to reach. This is especially necessary for multi-engine systems, in which the drive power, for example, by several diesel engines, Electric motors or gas turbines or by a combination of different this drive devices is applied and the respective Engines in the range between part load - where only one prime mover is used - and Full load - where all prime movers are used - always with their optimized Rated speed can be operated.

In der Regel werden als Mehrganggetriebe für Schiffsantriebe Vorschaltgetriebestufen eingesetzt, die mit hydraulisch geschalteten Lamellenkupplungen zu- und abgeschaltet werden. Ebenso ist die Kombination von hydraulisch geschalteten Lamellenkupplungen mit Freiläufen oder so genannten Synchronkupplungen bekannt.In As a rule, multi-speed gearboxes for marine propulsion systems are used in gearboxes used, with hydraulically switched multi-disc clutches be switched on and off. Likewise, the combination of hydraulic switched multi-plate clutches with freewheels or so-called synchronizer clutches known.

Nachteilig bei diesen Lösungen ist ein erheblicher Mehraufwand hinsichtlich Gewicht und Kosten.adversely in these solutions is a significant overhead in terms of weight and cost.

Bei Anwendungsfällen, bei denen ein zweiter Gang nur in Ausnahmefällen geschaltet werden soll, sind Lösungen möglich, bei welchen Komponenten der Anlage im Stillstand ein- bzw. ausgerückt werden können und damit ein zweiter Gang geschaltet wird.at Applications, where a second gear is to be switched only in exceptional cases, are solutions possible, in which components of the system can be switched in and out at a standstill and so that a second gear is switched.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kompaktes, gewichtssparendes Schaltgetriebe für eine Schiffsantriebsanlage zu schaffen.task The invention is a compact, weight-saving manual transmission for a ship propulsion system to accomplish.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird in vorteilhafter Weise nur ein einziges Vorgelege als Untersetzungsgetriebestufe benötigt, welches von allen Motoren benützt wird. Dadurch werden vorteilhaft Gewicht und Kosten gespart.at the inventive arrangement is advantageously only a single countershaft as a reduction gear stage needed which uses of all engines becomes. This advantageously saves weight and costs.

Durch das erfindungsgemäße Schaltgetriebe können die Antriebsmotoren optimal mit ihrer Nenndrehzahl an die Propellerlastkurve angepasst werden.By the transmission according to the invention, the Drive motors optimally with their rated speed to the propeller load curve be adjusted.

Mit dem erfindungsgemäßen Schaltgetriebe kann jeder der beiden Antriebsmotoren vorteilhaft einzeln mit dem zweiten Gang den Propeller oder andere Antriebselemente wie beispielsweise einen Waterjet antreiben.With the transmission according to the invention can each of the two drive motors advantageously individually with the second Gear the propeller or other drive elements such as drive a waterjet.

Beim Umschalten von einer zur anderen Getriebeschaltstufe bleibt bei dem erfindungsgemäßen Schaltgetriebe vorteilhaft die Drehrichtung der Abtriebswelle unverändert.At the Switching from one to the other gear shift stage remains the manual transmission according to the invention advantageous, the direction of rotation of the output shaft unchanged.

Für das Umschalten des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes ist vorteilhaft nur ein einziger Stellmechanismus erforderlich.For switching of the gearbox according to the invention Advantageously, only a single actuating mechanism is required.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.Further Advantages of the invention will become apparent from the dependent claims Connection with the description.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Diefollowing The invention will be explained in more detail with reference to the schematic drawing. The

1 zeigt eine beispielhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Schiffsgetriebes. 1 shows an exemplary embodiment of the ship's transmission according to the invention.

Das in 1 als Schnittbild dargestellte Ausführungsbeispiel basiert auf einem Zweimotorengetriebe, wobei im Normalbetrieb beide Motoren 12 gleichzeitig auf die Abtriebswelle 2 treiben. Dabei ist der Normalgang mit der kleineren Übersetzung, d.h. mit der höheren Abtriebsdrehzahl ausgelegt. Mit der Abtriebswelle 2 kann ein Propeller oder Waterjetantrieb verbunden werden.This in 1 illustrated as a sectional view embodiment is based on a twin-engine transmission, wherein in normal operation both engines 12 at the same time on the output shaft 2 float. The normal gear is designed with the smaller ratio, ie with the higher output speed. With the output shaft 2 a propeller or waterjet propulsion can be connected.

Wird ein Betriebszustand wie im Einmotorenbetrieb gewünscht, so kann während eines kurzen Stillstandes der Anlage der zweite Gang mit der zusätzlichen Übersetzung eingelegt werden, der in der Summe eine höhere Übersetzung und damit eine kleinere Abtriebsdrehzahl ergibt. Dadurch kann der Motor 12 mit seiner Nenndrehzahl optimal auf die Propellerlastkurve angepasst werden.If an operating state is desired, as in single-engine operation, the second gear with the additional gear ratio can be engaged during a brief standstill of the system, resulting in a higher overall ratio and therefore a lower output rpm. This allows the engine 12 be optimally adapted to the propeller load curve with its rated speed.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht aus einem zusätzlichen Planetengetriebe 1, das an der gemeinsamen Abtriebswelle 2 angeordnet ist. Das Planetengetriebe ist dabei über eine Hohlwelle 3a mit der Abtriebswelle 2 verbunden und zentrisch um eine gedachte Verlängerung der Abtriebswelle 2 herum angeordnet. Der Antrieb geht von einem gemeinsamen Hauptabtriebsstirnrad 3 auf ein Hohlrad 4 des Planetengetriebes 1. Der Abtrieb erfolgt über einen Planetenträger 5, in dem die Planetenräder gelagert sind, auf die Hauptabtriebswelle 2. Das Sonnenrad 6 kann entweder gegen das Gehäuse 8 blockiert werden oder läuft mit dem Planetensatz frei um. Damit kann jeder der beiden Motoren 12 mit dem gleichen Planetenzusatzgetriebe 1 in der zweiten Schaltstufe betrieben werden.The solution according to the invention consists of an additional planetary gear 1 at the common output shaft 2 is arranged. The planetary gear is via a hollow shaft 3a with the output shaft 2 connected and centric to an imaginary extension of the output shaft 2 arranged around. The drive comes from a common main output spur gear 3 on a ring gear 4 of the planetary gear 1 , The output takes place via a planet carrier 5 , in which the planet gears are stored, on the main output shaft 2 , The sun wheel 6 can either against the case 8th be blocked or runs around freely with the planetary set. This allows each of the two engines 12 with the same planetary gearbox 1 in the second switching stage operate.

Im ersten Gang bzw. der ersten Schaltstufe, die in der oberen Hälfte der Zeichnung dargestellt ist, in der Regel meist der Normalbetrieb, wird das Planetengetriebe 1 als Block geschaltet, wobei das antreibende Hohlrad 4 mit dem abtreibenden Planetenträger 5 über eine Zahnkupplung 7 direkt gekuppelt wird. Das Sonnenrad 6 ist dabei frei drehbar und läuft mit dem Planetensatz gemeinsam um.In the first gear or the first switching stage, which is shown in the upper half of the drawing, usually usually the normal operation, the planetary gear 1 connected as a block, wherein the driving ring gear 4 with the abortive planet carrier 5 via a gear coupling 7 directly coupled. The sun wheel 6 is freely rotatable and runs together with the planetary gear set.

Zum Umschalten auf den zweiten Gang bzw. die zweite Schaltstufe wird im Stillstand die Verbindung der Zahnkupplung 7 zwischen Hohlrad 4 und Planetenträger 5 unterbrochen und das Sonnenrad 6 gegen das Gehäuse 8 blockiert. Damit kann bei gleich bleibender Drehrichtung der Abtriebswelle 2 eine vorgegebene zusätzliche Untersetzung erreicht werden. Diese Schaltstellung ist in der unteren Bildhälfte dargestellt.To switch to the second gear or the second shift stage is the connection of the gear coupling at a standstill 7 between ring gear 4 and planet carrier 5 interrupted and the sun wheel 6 against the case 8th blocked. This can with the same direction of rotation of the output shaft 2 a predetermined additional reduction can be achieved. This switch position is shown in the lower half of the picture.

Der Umschaltmechanismus ist so gestaltet, dass mit einem einzigen Stellmechanismus 9 beide Stellvorgänge, nämlich das Auskuppeln der Zahnkupplung 7 und das Festsetzen des Sonnenrades 6 gleichzeitig betätigt werden. Dazu ist der Stellmechanismus 9 als Schiebeeinrichtung ausgeführt, welche die Zahnkupplung 7 und das Blockierelement des Sonnenrades gleichzeitig verschiebt, wobei das Sonnenrad 6 – wie in der unteren Bildhälfte dargestellt – im zweiten Gang mit dem Gehäuse 8 geblockt und der Planetenträger 5 vom Hohlrad entkoppelt wird. In der entgegengesetzten Schieberichtung wird der Planetenträger 5 mit dem Hohlrad gekuppelt, während das Sonnenrad 6 aus der Arretierung am Gehäuse 8 herausgeschoben wird – wie in der oberen Bildhälfte dargestellt ist.The switching mechanism is designed so that with a single actuating mechanism 9 both adjusting operations, namely the disengagement of the gear coupling 7 and fixing the sun gear 6 be operated simultaneously. This is the adjusting mechanism 9 designed as a sliding device which the gear coupling 7 and simultaneously displaces the blocking element of the sun gear, the sun gear 6 - as shown in the lower half of the picture - in second gear with the housing 8th blocked and the planet carrier 5 is decoupled from the ring gear. In the opposite sliding direction of the planet carrier 5 coupled with the ring gear while the sun gear 6 from the lock on the housing 8th is pushed out - as shown in the upper half of the picture.

Zum erleichterten Finden einer korrekten „Zahn auf Lücke" Stellung zum Einrücken kann eine zusätzliche Dreheinrichtung 10 vorgesehen werden, mit welcher die Zahnräder unabhängig von den Motoren 12 verdreht werden können.To facilitate finding a correct "tooth gap" position to engage can be an additional turning device 10 be provided with which the gears independent of the motors 12 can be twisted.

Eine Automatisierung des Ein- und Ausrückens ist durch eine im Betrieb schaltbare Bremse, die zwischen Sonnenrad 6 und dem Gehäuse 8 angeordnet ist, sowie durch eine im Betrieb schaltbare Reibungskupplung oder Synchronkupplung bzw. Freilauf zwischen Hohlrad 4 und Planetenträger 5 möglich. Hierzu können beispielsweise Lamellenkupplungen oder Scheibenbremsen oder Lamellenbremsen vorgesehen werden.An automation of the engagement and disengagement is by a switchable in operation brake between the sun 6 and the housing 8th is arranged, as well as by a switchable in operation friction clutch or synchronizer clutch or freewheel between the ring gear 4 and planet carrier 5 possible. For this purpose, for example, multi-plate clutches or disc brakes or disc brakes can be provided.

Die Schaltstellung der beiden Gänge kann über Stellungssensoren an ein Schiffssteuersystem gemeldet werden.The Switch position of the two gears can over Position sensors are reported to a ship control system.

11
Planetengetriebeplanetary gear
22
Abtriebswelleoutput shaft
33
Abtriebsradoutput gear
3a3a
Hohlwellehollow shaft
44
Hohlradring gear
55
Planetenträgerplanet carrier
66
Sonnenradsun
77
Zahnkupplunggear coupling
88th
Gehäusecasing
99
Verstelleinrichtungadjustment
1010
Drehvorrichtungrotator
1111
Planetenlagerungplanet support
1212
Motorengine

Claims (9)

Schiffsgetriebe zur Übertragung der Antriebsleistung von mindestens einem Antriebsmotor auf Schiffsantriebselemente, wie Propeller oder Waterjet, mit mindestens zwei Schaltstufen, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und ggf. jede weitere Schaltstufe durch ein zuschaltbares Planetengetriebe (1) erzeugt wird.Ship transmission for transmitting the drive power of at least one drive motor to marine propulsion elements, such as propellers or waterjet, with at least two switching stages, characterized in that the second and possibly each further switching stage by a shiftable planetary gear ( 1 ) is produced. Schiffsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (1) über eine Hohlwelle (3a) mit einer Abtriebswelle verbunden ist und das Planetengetriebe zentrisch um eine gedachte Verlängerung der Abtriebswelle herum angeordnet ist.Marine gearbox according to claim 1, characterized in that the planetary gear ( 1 ) via a hollow shaft ( 3a ) Is connected to an output shaft and the planetary gear is arranged centrally about an imaginary extension of the output shaft around. Schiffsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (1) für die erste Schaltstufe als Block schaltbar ist, wobei das Hauptabtriebsrad (3) mit der Abtriebswelle (2) über eine Zahnkupplung (7) kuppelbar ist.Marine gearbox according to one of the preceding claims, characterized in that the planetary gear ( 1 ) is switchable as a block for the first switching stage, wherein the main driven gear ( 3 ) with the output shaft ( 2 ) via a toothed coupling ( 7 ) is detachable. Schiffsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment in der zweiten Schaltstufe bei gehäusefestem Sonnenrad (6) über das Hohlrad (4) in das Planetengetriebe (1) eingetrieben und über einen Planetenträger (5) abgetrieben wird.Marine gearbox according to one of the preceding claims, characterized in that the torque in the second switching stage with housing-fixed sun gear ( 6 ) via the ring gear ( 4 ) in the planetary gear ( 1 ) and via a planet carrier ( 5 ) is driven off. Schiffsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (1) durch eine Verstelleinrichtung (9) bei Stillstand der Anlage von einer zur anderen Schaltstufe schaltbar ist.Marine gearbox according to one of the preceding claims, characterized in that the planetary gear ( 1 ) by an adjusting device ( 9 ) is switchable at standstill of the system from one to the other switching stage. Schiffsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Getriebeelementen des Planetengetriebes (1) Bremsen, lastschaltbare Kupplungen und/oder Freiläufe vorgesehen sind und das Planetengetriebe bei rotierender Anlage schaltbar ist.Marine gearbox according to one of the preceding claims, characterized in that on the transmission elements of the planetary gear ( 1 ) Brakes, powershift clutches and / or freewheels are provided and the planetary gear is switched with rotating system. Schiffsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (1) bei einer Mehrmotorenanlage mit jedem Motor (12) in der zweiten Schaltstufe betreibbar ist.Marine gearbox according to one of the preceding claims, characterized in that the planetary gear ( 1 ) in a multi-engine system with each engine ( 12 ) is operable in the second switching stage. Schiffsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Getriebeelement eine Drehvorrichtung (10) vorgesehen ist, mit welcher die Zahnräder in schaltbare Positionen verdrehbar sind.Marine gearbox according to one of the preceding claims, characterized in that on at least one transmission element, a rotating device ( 10 ) is provided, with which the gears are rotatable in switchable positions. Schiffsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Planetenräder mit Wälz- oder Gleitlagerungen ausführbar sind.Marine gearbox according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the bearing of the planetary gears with rolling or sliding bearings are executable.
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