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Die Erfindung betrifft einen Antrieb eines Wasserfahrzeuges, beispielsweise einen Ruderpropeller, mit einem Antriebsmotor und einer außerhalb des Wasserfahrzeuges angeordneten Antriebseinheit, die ein Gehäuse mit einem darin angeordneten Unterwassergetriebe umfasst. Das Unterwassergetriebe ist eingangsseitig mit einer drehbaren Antriebswelle ausgestattet, welche mit dem Antriebsmotor verbunden und von diesem antreibbar ist und weist abtriebsseitig mindestens einen Propeller auf, der vom Unterwassergetriebe über eine entsprechende Abtriebswelle antreibbar ist. Ferner umfasst das Unterwassergetriebe einen Schmiermittelkreislauf mit einer Schmiermittelpumpe, so dass die beweglichen Teile, insbesondere die Getriebestufen mit Schmiermittel, wie Öl versorgt werden können.
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Aus der
DE 20 2009 009 031 U1 ist es dazu bekannt, den Schmiermittelkreislauf innerhalb des Unterwassergetriebes mit einer an die Motoreinrichtungen gekoppelten Steckpumpe oder dergleichen aufrechtzuerhalten.
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Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist es, dass derartige Pumpen aufgrund der erforderlichen Lagerungen und Dichtungen montage- und wartungsintensiv sind und auch einem gewissen Verschleiß unterliegen, so dass sie in regelmäßigen Abständen gewartet werden müssen. Dies beeinträchtigt die Zuverlässigkeit und Langzeiteinsatzfähigkeit des gesamten Antriebes.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Antrieb der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welcher einfacher herzustellen ist und sich durch besonders zuverlässigen und wartungsfreien Dauerbetrieb auszeichnet.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung eines Antriebes gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe besteht darin, dass die Schmiermittelpumpe von einem unmittelbar an einem drehenden Teil des Unterwassergetriebes befestigten Pumpenläufer gebildet ist. Insofern löst sich die Erfindung von den bisher separat eingesetzten und mit eigener Lagerung und Abdichtung versehenen Schmiermittelpumpe und verwendet zur Aufrechterhaltung des notwendigen Schmiermittelkreislaufes einen Pumpenläufer, der unmittelbar an einem drehenden Teil des Unterwassergetriebes befestigt ist und somit zwangsweise beim Betrieb des Antriebes in Rotation versetzt und zur Nutzung als Schmiermittelpumpe verwendet wird.
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Zur Steigerung der Pumpleistung und auch zur Schaffung eines an die jeweiligen Erfordernisse angepassten gerichteten Förderstroms kann nach einem Vorschlag der Erfindung dem Pumpenläufer ein Pumpenstator zugeordnet sein, der von einem entsprechend wirkenden Teil des Gehäuses gebildet wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, einen Gehäuseabschnitt des Unterwassergetriebes so anzuordnen, dass er den sich mit dem drehenden Teil des Unterwassergetriebes mitdrehenden Pumpenläufer umgibt und sich eine zwangsweise gerichtete Förderung des Schmiermittels einstellt.
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Die Auswahl des für die unmittelbare Befestigung des Pumpenläufers geeigneten drehenden Teils des Unterwassergetriebes unterliegt keinen generellen Beschränkungen, sondern kann vom Fachmann je nach Einbausituation und gewünschter Pumpenleistung sowie der Art des Schmiermittelkreislaufes und dergleichen frei gewählt werden. Bevorzugt kommen solche drehenden Teile des Unterwassergetriebes in Betracht, die sich innerhalb des eingefüllten Schmiermittelniveaus des Unterwassergetriebes befinden und eine ausreichend hohe Drehzahl im Normalbetrieb des Antriebes aufweisen, um dem darauf befestigten und mitdrehenden Pumpenläufer die erforderliche Rotationsgeschwindigkeit zu verleihen.
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Nach einem Vorschlag der Erfindung ist der Pumpenläufer auf der Antriebswelle befestigt, welche den Antriebsmotor gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Überwassergetriebes mit dem Unterwassergetriebe verbindet, d. h. die Eingangswelle des Unterwassergetriebes bildet.
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Nach einem anderen Vorschlag der Erfindung umfasst das Unterwassergetriebe eine Kegelradstufe und der Pumpenläufer ist an einem Kegelrad der Kegelradstufe befestigt. Um auch hier ausreichend hohe Drehzahlen des Pumpenläufers sicherzustellen, befindet sich die Kegelradstufe bevorzugt eingangsseitig des Unterwassergetriebes.
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Der erfindungsgemäße Antrieb des Wasserfahrzeuges kann so ausgestaltet sein, dass das Gehäuse des Unterwassergetriebes nur bis zu einem Teilniveau mit Schmiermittel befüllt ist, um Panschverluste innerhalb des Unterwassergetriebes zu minimieren. Der als Schmiermittelpumpe dienende Pumpenläufer ist in einem solchen Falle vorzugsweise so angeordnet, dass er lediglich überschüssiges Schmiermittel, d. h. das gewünschte Niveau übersteigendes Schmiermittel abpumpt und zurück in den Schmiermittelkreislauf speist. Auf diese Weise wird selbsttätig das gewünschte Schmiermittelniveau innerhalb des Unterwassergetriebes aufrechterhalten.
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Nach einem alternativen Vorschlag der Erfindung kann auch vorgesehen sein, das Gehäuse des Unterwassergetriebes vollständig mit Schmiermittel zu befüllen, wobei dann das Schmiermittel von der Schmiermittelpumpe lediglich im Schmiermittelkreislauf umgewälzt wird.
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Wie bereits eingangs erwähnt, kann nach einer Ausführungsform der Erfindung zwischen dem Antriebsmotor, der sich innerhalb des Schiffsrumpfes befinden kann und der außerhalb des Wasserfahrzeuges, d. h. unter Wasser angeordneten Antriebseinheit noch ein Überwassergetriebe vorgesehen sein, welches beispielsweise ebenfalls innerhalb des Schiffsrumpfes angeordnet sein kann. Nach der Erfindung kann dieses Überwassergetriebe ebenfalls an den Schmiermittelkreislauf angeschlossen und von der Schmiermittelpumpe mit Schmiermittel beaufschlagt werden. Hierdurch ergibt sich nicht nur der bauliche Vorteil lediglich eines einzigen Schmiermittelkreislaufes, sondern das Schmiermittel kann durch eine Förderung in den Bereich des Gehäuses des Unterwassergetriebes, welches vom Wasser umspült ist, effektiv gekühlt werden, bevor es von der Schmiermittelpumpe wieder in den Schmiermittelkreislauf eingefördert wird. Das Gehäuse des Unterwassergetriebes übernimmt damit auch die Funktion eines Schmiermittelkühlers.
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Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 in schematisierter Darstellung ein Unterwassergetriebe gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebes;
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2 ein Unterwassergetriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebes;
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3 in schematisierter Darstellung einen Antrieb eines Wasserfahrzeuges gemäß Stand der Technik.
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In der 3 ist ein Antrieb eines Wasserfahrzeuges in der Ausbildung als Ruderpropeller nach dem Stand der Technik dargestellt, welches die folgenden wesentlichen Bestandteile umfasst:
Mittels einer Lagerung L ist innerhalb eines hier nicht dargestellten Schiffsrumpfes ein Antriebsmotor M mit einem nachgeschalteten Oberwassergetriebe O vorgesehen, wobei innerhalb der Lagerung L eine außerhalb des Wasserfahrzeuges angeordnete Antriebseinheit E des Ruderpropellers gehaltert und um die vertikale Achse frei drehbar angeordnet ist.
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Die Antriebseinheit E umfasst ein Gehäuse G, welches ein Unterwassergetriebe UG enthält, das über eine drehbare Antriebswelle 10 eingangsseitig mit dem Oberwassergetriebe O und dem Antriebsmotor M verbunden und dergestalt vom Antriebsmotor M antreibbar ist.
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Abtriebsseitig des Unterwassergetriebes UG ist eine Abtriebswelle 1 vorgesehen, an der ein Propeller R befestigt ist, so dass bei Inbetriebnahme des Antriebsmotors M dessen Drehmoment vom Ober- und Unterwassergetriebe O, UG auf den Propeller R übertragen wird und insoweit der Antrieb des Wasserfahrzeuges bewirkt wird.
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Man erkennt ferner innerhalb der Antriebseinheit E eine Schmiermittelpumpe P, die beim Stand der Technik als separate Einheit entweder mit einem eigenen Antrieb versehen ist oder als Steckpumpe ihre Antriebsleistung von der Abtriebswelle 1 bezieht und die Förderung eines Schmiermittels in einen Schmiermittelkreislauf mit Ablauf A und Zulauf Z bewirkt. Auf diese Weise ist eine Schmierung der drehenden Teile des Unterwassergetriebes UG und gegebenenfalls auch des Oberwassergetriebes O durch diesen Schmiermittelkreislauf mittels der Schmiermittelpumpe P sichergestellt.
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Bei den nachfolgend anhand der 1 und 2 erläuterten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Antriebes wird die als separate Einheit mit eigener Lagerung und Dichtungskomponenten versehene Schmiermittelpumpe P durch einen in das Unterwassergetriebe UG integrierten Pumpenläufer ersetzt, um einen einfacheren und wartungsärmeren Aufbau zu erreichen.
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So zeigt die 1 ein Unterwassergetriebe UG, welches eingangsseitig über die in einem Lager 14 gelagerte Antriebswelle 10 verfügt und abtriebsseitig die bereits erläuterte Abtriebswelle 1 zum Antrieb des Propellers R (nicht dargestellt) aufweist.
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Am eingangsseitigen Ende des Unterwassergetriebes weist die Antriebswelle 10 zunächst eine Kegelradstufe KR auf, die von einem in einem Lager 9 gelagerten Antriebsritzel 100 der Antriebswelle 10 und einem damit in Eingriff stehenden und auf der Abtriebswelle 1 frei drehbar gelagerten Tellerrad 11 gebildet wird.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel treibt das Tellerrad 11 zur weiteren Drehzahlreduzierung der zwischen Antriebswelle 10 und Abtriebswelle 1 über eine Kupplung 7 ein Sonnenrad 6 eines Planetengetriebes an, das als weitere Komponenten ein Hohlrad 4, ein darin ablaufendes Planetenrad 5 mit Planetenlager 50 und einen Planetenträger 2 mit Planetenbolzen 3 zur Aufnahme des Planetenrades 5 umfasst. Der Planetenträger 2 ist verdrehfest auf die Abtriebswelle 1 aufgeschrumpft oder anderweitig drehmomentfest mit der Abtriebswelle 1 verbunden.
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Zur Schaffung des bereits erwähnten Schmiermittelkreislaufes ist an dem Tellerrad 11 der eingangsseitigen Kegelradstufe KR ein Pumpenläufer 12 befestigt, der bei Betrieb des vorangehend erläuterten Unterwassergetriebes UG gemäß 1 sich mit dem Tellerrad 11 mitdreht und bei dieser Drehung die mit Pfeilen angedeutete zwangsweise Förderung des hier nicht dargestellten Schmiermittels, in welchem das Unterwassergetriebe UG angeordnet ist, bewirkt.
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Zu diesem Zweck ist das Gehäuse G des Unterwassergetriebes UG, wie beispielsweise aus 3 ersichtlich, zumindest bis zu einem Teilniveau N mit Schmiermittel befüllt und der Pumpenläufer 12 pumpt überschüssiges Schmiermittel fortlaufend ab, so dass ein selbsttätiges Halten des eingefüllten Schmiermittelniveaus N gewährleistet ist.
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Um den Förderstrom des Pumpenläufers 12 in eine gewünschte definierte Richtung zu lenken und die Förderleistung zu steigern, ist darüber hinaus ein Pumpenstator 13 vorgesehen, welcher ortsfest von Teilen des Gehäuses G der Antriebseinheit E gebildet werden kann, beispielsweise wie im dargestellten Ausführungsbeispiel von einem Lagerflansch zur Aufnahme der bereits erwähnten Lager 9, 14.
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Mit einem solchen Pumpenläufer 12, der unmittelbar an einem drehenden Teil des Unterwassergetriebes UG, hier dem Tellerrad 11 der Kegelradstufe KR befestigt ist, wird somit eine Schmiermittelpumpe zur Schaffung eines Schmiermittelkreislaufes bereitgestellt, die ohne eigene Lagerung und ohne Dichtungen und dergleichen auskommt, sich insoweit durch einfachsten Aufbau auszeichnet und vollkommen wartungsfrei und damit höchst zuverlässig ist.
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Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand der Darstellung gemäß 2, bei der gleiche Teile gleiche Bezugszeichen erhalten haben und zur Vermeidung von Wiederholungen nachfolgend nicht nochmals gesondert erläutert werden, sofern dies nicht zum Verständnis der Erfindung erforderlich ist.
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Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 der Pumpenläufer 15 nicht im Bereich der Kegelradstufe KR angeordnet, sondern ist eingangsseitig des Unterwassergetriebes UG unmittelbar auf der Antriebswelle 10 angeordnet, die zwischen dem Antriebsmotor M bzw. einem nachgeschalteten Überwassergetriebe O und dem Unterwassergetriebe UG verläuft. Auch hier kann zur Verstärkung der Pumpleistung und zur Schaffung eines gerichteten Förderstroms ein Pumpenstator 16 von Teilen des Gehäuses G des Unterwassergetriebes UG gebildet werden.
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Während im Ausführungsbeispiel gemäß 1 der Pumpenläufer 12 eine Förderung des Schmiermittels nach oben, d. h. aus der Antriebseinheit E heraus in Richtung auf das Überwassergetriebe O bewirkt und insoweit im Bereich des Ablaufs A des Schmiermittelkreislaufes angeordnet ist, fördert der Pumpenläufer 15 im Ausführungsbeispiel gemäß 2 das Schmiermittel in das Gehäuse G der Antriebseinheit E hinein, d. h. der Pumpenläufer ist dem Zulauf Z des Schmiermittelkreislaufes zugeordnet. Insoweit eignet sich die Ausführungsform gemäß 2 eher für solche Antriebseinheiten E, deren Gehäuse G vollständig mit Schmiermittel befüllt sind, so dass infolge der Förderleistung des Pumpenläufers 15 und des sich einstellenden Zulaufs an Schmiermittel auch ein Ablauf A in Richtung auf das Oberwassergetriebe O bewirkt wird.
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Beiden Ausführungsformen ist es neben dem einfachen und wartungsfreien Aufbau der Schmiermittelpumpe zu eigen, dass ein Schmiermittelkreislauf nicht nur innerhalb der Antriebseinheit E, sondern über diese hinausgehend auch bis in das Oberwassergetriebe O aufrechterhalten werden kann, so dass das Schmiermittel bei seinem Durchlauf durch die Antriebseinheit E, dessen Gehäuse G stets von Wasser umspült ist, aufgrund der üblicherweise niedrigen Wassertemperatur auch eine erwünschte Abkühlung erfährt und insoweit das Gehäuse G der Antriebseinheit E auch als Schmiermittelkühler dient.
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Ferner bietet die Anordnung des Pumpenläufers 15 auf der Antriebswelle 10 gemäß 2 den Vorteil, dass – wie dargestellt – die Kegelradstufe KR in der Zeichenebene auf der rechten Seite der Antriebswelle 10, d. h. zwischen dieser und dem Planetengetriebe wie auch auf der linken Seite, d. h. auf der dem Planetengetriebe abgewandten Seite der Antriebswelle 10 angeordnet werden kann, wie anhand der Darstellung in der 1 ersichtlich. Hierdurch kann je nach Bedarf die Drehrichtung des Propellers R bei vorgegebener Drehrichtung des Antriebsmotors M vorgegeben werden, ohne dass es größerer konstruktiver Änderungen bedarf.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, bei der Anordnung der Kegelradstufe KR gemäß 2 das Tellerrad 8 derselben mit einem Pumpenläufer 12 analog zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 mit Befestigung am Tellerrad 11 vorzusehen.
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Im Rahmen der Erfindung sind für die Ausbildung der Schmiermittelpumpe keine zusätzlichen Lagerungen oder Dichtungen mehr erforderlich. Es entsteht somit eine verschleißfreie und sehr zuverlässige Pumpe für den Schmiermitteltransport innerhalb des Antriebes des Wasserfahrzeuges.
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Die vorangehend erläuterte Erfindung ist nicht auf Antriebe in Gestalt eines Ruderpropellers beschränkt, sondern kann prinzipiell bei jedem Antrieb mit einem Unterwassergetriebe vorgesehen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202009009031 U1 [0002]
