DE102011005132B4

DE102011005132B4 - Anbindung einer als Lamellenbremse ausgeführten Wellenbremse an eine Getriebewelle eines Schiffsantriebs

Info

Publication number: DE102011005132B4
Application number: DE102011005132.5A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Mayer-Jabs
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2031-03-05
Also published as: DE102011005132A1

Abstract

Anbindung einer als Lamellenbremse ausgeführten Wellenbremse (2) an eine Getriebewelle (1) eines Schiffsantriebs, wobei der Innenlamellenträger (3) der Wellenbremse (2) mit der Getriebewelle (1) zum Zweck der Drehmomentübertragung mittels einer Mitnahmeverzahnung (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale und radiale Lagefixierung der Getriebewelle (1) und des Innenlamellenträgers (3) der Wellenbremse (2) durch eine mit der Getriebewelle (1) drehfest verbundene und als Hohlnabe ausgeführte Nabe (6) erfolgt, über die die Schmierölverteilung des über die Getriebewelle (1) in die Nabe (6) strömenden Schmieröls auf eine der Getriebewelle (1) abgewandte Zentrierung (12), die Wellenbremse (2) und die Mitnahmeverzahnung (5) erfolgt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Anbindung einer als Lamellenbremse ausgeführten Wellenbremse eines Schiffsantriebs an eine Getriebewelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Schiffsantriebe weisen nach dem Stand der Technik ein Dreiwellen-Wende-Untersetzungsgetriebe auf, welches zwischen dem Antriebsmotor und der Propellerwelle eingeschaltet ist, wobei bei derartigen Getrieben die Zahnräder stets im Eingriff sind und die Schaltung des Getriebes durch Ein- oder Ausrücken von hydraulisch betätigten Kupplungen erfolgt. Bei Leerlauf sind beide Kupplungen gelöst, wobei bei Gleichlauf von Antriebsmotor und Propellerwelle eine Gleichlaufkupplung und bei Gegenlauf von Brennkraftmaschine und Propellerwelle eine Gegenlaufkupplung eingerückt ist, während sich die jeweils andere Kupplung im geöffneten Zustand befindet.
Um bei schneller Drehrichtungsänderung einen durch die Massenträgheitsmomente der Kupplungen, der Zahnräder der Propellerwelle und des Propellers bedingten hohen Verschleiß der Kupplungslamellen und ein Abwürgen des Antriebsmotors zu vermeiden, ist nach dem Stand der Technik bekannt, die Propellerwelle bei Drehrichtungsänderungen, insbesondere beim Umschalten von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt, abzubremsen.
Aus der DE 40 36 578 C2 geht ein Verfahren zur Verzögerung eines Schiffsantriebes hervor, bei dem der Schiffsantrieb aus einer Brennkraftmaschine, einer Propellerwelle und einem zwischengeschalteten Dreiwellen-Wende-Untersetzungsgetriebe gebildet wird, welches in drei Schaltpositionen, nämlich „Leerlauf“, „Vorwärts“ und „Rückwärts“ mittels eines Deckschalters schaltbar ist. Hierbei erlaubt der Deckschalter außerhalb der Positionen „Vorwärts“ und „Rückwärts“ zugleich die Regelung der Drehzahl der Brennkraftmaschine, wobei beim Einleiten eines Not-Stop- Manövers zur Drehrichtungsumkehr des Schiffsantriebes nach Zurücknahme einer Regeleinrichtung der Brennkraftmaschine auf Leerlauf zunächst eine Bremse aktiviert wird, während eine Gleichlaufkupplung des Dreiwellen-Wende-Untersetzungsgetriebes solange eingerückt bleibt, bis die Drehzahl der Brennkraftmaschine durch die Bremse auf eine vorgegebene Drehzahl abgesunken ist, und wobei anschließend die Gleichlaufkupplung aus und eine Gegenlaufkupplung eingerückt wird. Nach dem Einrücken der Gegenlaufkupplung wird die Brennkraftmaschine wieder auf volle Drehzahl hochgefahren. Bei dem bekannten Verfahren ist vorgesehen, dass die Bremse als Motorbremse der antreibenden Brennkraftmaschine ausgebildet ist und dass die Motorbremse aus einer exzentrisch gelagerten Drosselklappe in einem Auspuffrohr der Brennkraftmaschine gebildet ist.
Ferner ist aus der DE 33 32 135 A1 eine Wellenbremse für Schiffsantriebe bekannt, bei der zum Antrieb einer Propellerwelle ein Dreiwellen-Wende-Untersetzungsgetriebe vorgesehen ist, welches eine Gleichlaufkupplung und eine Gegenlaufkupplung aufweist. Bei Vorwärtsfahrt wird über einen Deckschalter die Gleichlaufkupplung ein- und die Gegenlaufkupplung ausgerückt. Beim Umschalten des Deckschalters auf Rückwärtsfahrt wird die Gleichlaufkupplung ausgerückt und die Gegenlaufkupplung eingerückt. Bei einem Not- Stop- Manöver werden die rotierenden Elemente des Dreiwellen-Wende-Untersetzungsgetriebes samt Propellerwelle zunächst mittels einer in das Getriebe integrierten Lamellenbremse abgebremst. Erst nach dem Abbremsen der rotierenden Bauteile erfolgt durch das Ausrücken der Gleichlaufkupplung und das Einrücken der Gegenlaufkupplung ein Umschalten von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt.
Gemäß der DE 33 32 135 A1 ist vorgesehen, dass die Vorwärtswelle die hydraulisch betätigte Lamellenbremse aufweist, die rund um diese konzentrisch angebracht ist und betrieblich eine Verbindung zwischen der Vorwärtswelle und dem Gehäuse herstellen kann, wodurch die Vorwärtswelle abgebremst werden kann und wobei zwischen der Vorwärtswelle und der Propellerwelle ein Getriebe-Zahnradsatz angeordnet ist. Die Abbremsung der Vorwärtswelle bewirkt die Abbremsung der mit einer Schiffsschraube verbundenen Propellerwelle über den Getriebe-Zahnradsatz.
Bei Verwendung einer als Lamellenbremse ausgeführten Wellenbremse ist aus dem Stand der Technik bekannt, den Innenlamellenträger der Wellenbremse zur Drehmomentübertragung und Lagefixierung mittels eines Druckölpressverbandes an eine als Ritzelwelle ausgeführte Getriebewelle anzubinden.
In nachteiliger Weise ist bei dieser Art der Anbindung eine speziell ausgeführte Ritzelwelle erforderlich, so dass eine Wellenbremse nur mit großem Aufwand nachrüstbar ist. Des Weiteren muss zur Zuführung des Schmieröls und des Kühlöls für die Wellenbremse eine zusätzliche externe Leitung vorgesehen sein, was in hohen Herstellungs- und Montagekosten resultiert.
Ferner ist aus dem Stand der Technik bekannt, eine als Lamellenbremse ausgeführte Wellenbremse mittels einer zusätzlichen Mitnahmeverzahnung an eine als Ritzelwelle ausgeführte Getriebewelle anzubinden, wobei die Drehmomentübertragung und Lagefixierung über die Mitnahmeverzahnung realisiert werden. Auch in diesem Fall wird eine speziell ausgeführte Ritzelwelle benötigt. Zudem muss zur Zuführung des Schmieröls und des Kühlöls für die Wellenbremse eine zusätzliche externe Leitung vorgesehen sein.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anbindung einer als Lamellenbremse ausgeführten Wellenbremse eines Schiffsantriebs an eine Getriebewelle anzugeben, welche ein Nachrüsten des Schiffsantriebs mit einer Wellenbremse mit geringem Kosten- und Montageaufwand ermöglicht. Insbesondere soll die Anzahl der benötigten Bauteile reduziert werden und eine effiziente Schmier- und Kühlölversorgung der Wellenbremse gewährleistet werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird vorgeschlagen, die als Lamellenbremse ausgeführte Wellenbremse derart an die Getriebewelle anzubinden, dass die Drehmomentübertragung durch eine Mitnahmeverzahnung realisiert wird, wobei die Lagefixierung der Getriebewelle und des Innenlamellenträgers der Wellenbremse durch eine mit der Getriebewelle drehfest verbundene und als Hohlnabe ausgeführte Nabe erfolgt, über die die Schmierölverteilung des über die Getriebewelle in die Nabe strömenden Schmieröls auf die Zentrierung, die Lamellenbremse und die Mitnahmeverzahnung erfolgt. Zu diesem Zweck weist die Nabe entsprechende Schmierölzuführungen auf.
In vorteilhafter Weise kann die Mitnahmeverzahnung auf der Getriebewelle sehr kurz gehalten werden, da sie ausschließlich der Drehmomentübertragung dient und nicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, zusätzlich zur Aufnahme und Lagefixierung des Innenlamellenträgers der Wellenbremse. Dadurch wird eine Standardisierung der Getriebewelle ohne hohe Zusatzkosten für das Schiffsgetriebe ermöglicht. Demnach kann eine Standard-Schnittstelle für Getriebe-Anbauten, wie beispielsweise für die Wellenbremse oder für Nebenabtriebe definiert werden.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption sind die Schnittstellenbauteile, insbesondere der Adapterflansch und die Getriebewelle immer gleich, unabhängig von der Ausführung des Schiffsantriebs mit oder ohne eine Wellenbremse, was zu einer einfachen Nachrüstbarkeit des Basisgetriebes führt.
Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schmierölversorgung der Zentrierung, der Lamellenbremse und der Mitnahmeverzahnung der Getriebewelle über in die Schmierölzuführungen der Nabe integrierte Blenden steuerbar ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1: Eine schematische Schnittansicht eines Teils eines Schiffsantriebs umfassend eine Wellenbremse, die gemäß der Erfindung an eine Getriebewelle angebunden ist; und
2: eine schematische Schnittansicht eines Teils eines Schiffsantriebs, welcher keine Wellenbremse umfasst, zur Veranschaulichung der erzielbaren Standardisierung der Getriebewelle.

In 1 ist ein Teil eines Schiffsantriebs dargestellt, umfassend ein Dreiwellen-Wende-Untersetzungsgetriebe, welches zwischen dem Antriebsmotor und der Propellerwelle geschaltet ist. Gezeigt ist eine Getriebewelle 1, die als Ritzelwelle ausgeführt ist, welche mit der Sekundärseite der Gleichlaufkupplung des Schiffsantriebs verbunden ist.
Der Schiffsantrieb umfasst eine als Lamellenbremse ausgeführte Wellenbremse 2, über die die Getriebewelle 1 abgebremst bzw. an das Gehäuse 4 gekoppelt werden kann, deren Innenlamellenträger 3 mit der Getriebewelle 1 zum Zweck der Drehmomentübertragung mittels einer Mitnahmeverzahnung 5 verbunden ist. Der Außenlamellenträger der Wellenbremse 2 ist mit dem Gehäuse 4 drehfest verbunden oder durch das Gehäuse 4 gebildet.
Wie aus 1 ersichtlich, weist die Getriebewelle 1 zur Anbindung der Wellenbremse 2 eine als Hohlnabe ausgeführte Nabe 6 auf, welche mit der Getriebewelle 1 drehfest verbunden, vorzugsweise verschraubt ist. Die Nabe 6 dient zum einen der axialen und radialen Lagefixierung der Getriebewelle 1 und des Innenlamellenträgers 3 der Wellenbremse 2 und zum anderen der Schmierölverteilung des Schmieröls auf die der Getriebewelle 1 abgewandten Zentrierung 12, die Lamellenbremse 2 und die Mitnahmeverzahnung 5.
Gemäß der Erfindung ist die als Hohlwelle ausgeführte Getriebewelle 1 mit der Nabe 6 fluidtechnisch verbunden, wobei ein Teil des in die Getriebewelle 1 strömenden Schmieröls (Pfeil A) der Gleichlaufkupplung des Schiffsantriebs zugeführt wird, was in 1 durch Pfeil B veranschaulicht wird und wobei ein Teil des in die Getriebewelle 1 strömenden Schmieröls über die Getriebewelle 1 und eine Zuleitung 7 in den mittels eines Deckels 21 nach einer Seite verschlossenen Hohlraum 20 der Nabe 6 geleitet wird, was durch Pfeil C veranschaulicht wird. In die Zuleitung 7 kann eine Blende 13 integriert sein, um die Schmierölzufuhr zum Hohlraum 20 der Nabe 6 zu steuern.
Wie 1 zu entnehmen, weist die Nabe 6 Schmierölzuführungen 8, 9, 10 auf, über die die Schmierölversorgung der Zentrierung 12, der Lamellenbremse 2 und der Mitnahmeverzahnung 5 erfolgt. Vorzugsweise sind in die Schmierölzuführungen 8, 9, 10 der Nabe 6 Blenden 11 integriert, wodurch der Schmierölfluss steuerbar ist.
Bezugnehmend auf 1 wird das Schmieröl der Wellenbremse 2 über die Schmierölzuführung 9, einen Zuführkanal 14 und einer Zuführbohrung 15 des Innenlamellenträgers 3 zugeführt.
Durch die Zuführung des Schmier- und Kühlöls zur Wellenbremse 2 direkt und intern von der Getriebewelle 1 werden mit geringem konstruktiven Aufwand die Bremslamellen geschmiert bzw. gekühlt, wobei eine gleichzeitige Schmierölversorgung der Mitnahmeverzahnung 5 und der der Getriebewelle 1 abgewandten Zentrierung 12 ermöglicht wird.
In 1 ist die Zuleitung für die Hydraulik zur Betätigung der Wellenbremse 2 mit dem Bezugszeichen 16 versehen, wobei der gegen die Kraft eines Federelementes 17 axial verschiebliche Kolben mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet ist. Ferner ist in 1 mit dem Bezugszeichen 19 ein Adapterflansch bezeichnet.
Hierbei wird eine sehr effiziente und, wie bereits erläutert, einstellbare Schmierölverteilung mit möglichst wenig Schmierölstellen realisiert, so dass die Ölpumpe und der Ölrücklauf von der Wellenbremse 2 zum Hauptgetriebe kleiner dimensioniert werden können.
Gegenstand der 2 ist ein Schiffsantrieb, welcher keine Wellenbremse aufweist. Wie aus 2 ersichtlich, sind die Getriebewelle 1 und der Adapterflansch 19, die die Schnittstelle für die Anbindung der Wellenbremse 2 bilden, unabhängig von der Ausführung des Schiffsantriebs mit oder ohne Wellenbremse immer gleich, was zu einer einfachen Nachrüstbarkeit des Basisgetriebes führt. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Mitnahmeverzahnung 5 auf der Getriebewelle 1 sehr kurz gehalten wird, da sie ausschließlich der Drehmomentübertragung dient.
Bezugszeichenliste

1: Getriebewelle
2: Wellenbremse
3: Innenlamellenträger
4: Gehäuse
5: Mitnahmeverzahnung
6: Nabe
7: Zuleitung
8: Schmierölzuführung
9: Schmierölzuführung
10: Schmierölzuführung
11: Blende
12: Zentrierung
13: Blende
14: Zuführkanal
15: Zuführbohrung
16: Zuleitung für die Hydraulik
17: Federelement
18: Kolben
19: Adapterflansch
20: Hohlraum
21: Deckel
A: Strömungspfad des in die Getriebewelle strömenden Schmieröls
B: Strömungspfad des Schmieröls zur Gleichlaufkupplung
C: Strömungspfad des Schmieröls zur Nabe 6

Claims

Anbindung einer als Lamellenbremse ausgeführten Wellenbremse (2) an eine Getriebewelle (1) eines Schiffsantriebs, wobei der Innenlamellenträger (3) der Wellenbremse (2) mit der Getriebewelle (1) zum Zweck der Drehmomentübertragung mittels einer Mitnahmeverzahnung (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale und radiale Lagefixierung der Getriebewelle (1) und des Innenlamellenträgers (3) der Wellenbremse (2) durch eine mit der Getriebewelle (1) drehfest verbundene und als Hohlnabe ausgeführte Nabe (6) erfolgt, über die die Schmierölverteilung des über die Getriebewelle (1) in die Nabe (6) strömenden Schmieröls auf eine der Getriebewelle (1) abgewandte Zentrierung (12), die Wellenbremse (2) und die Mitnahmeverzahnung (5) erfolgt.
Anbindung einer als Lamellenbremse ausgeführten Wellenbremse (2) an eine Getriebewelle (1) eines Schiffsantriebs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebewelle (1) als Hohlwelle ausgeführt ist und mit der Nabe (6) fluidtechnisch verbunden ist, wobei ein Teil des in die Getriebewelle (1) strömenden Schmieröls über die Getriebewelle (1) und eine Zuleitung (7) in den Hohlraum (20) der Nabe (6) geleitet wird, wobei die Nabe (6) Schmierölzuführungen (8, 9, 10) aufweist, über die die Schmierölversorgung der der Getriebewelle (1) abgewandten Zentrierung (12), der Wellenbremse (2) und der Mitnahmeverzahnung (5) erfolgt.
Anbindung einer als Lamellenbremse ausgeführten Wellenbremse (2) an eine Getriebewelle (1) eines Schiffsantriebs nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Schmierölzuführungen (8, 9, 10) der Nabe (6) Blenden (11) integriert sind, wodurch der Schmierölfluss auf die der Getriebewelle (1) abgewandte Zentrierung (12), die Wellenbremse (2) und die Mitnahmeverzahnung (5) steuerbar ist.
Anbindung einer als Lamellenbremse ausgeführten Wellenbremse (2) an eine Getriebewelle (1) eines Schiffsantriebs nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Zuleitung (7) eine Blende (13) integriert ist, um die Schmierölzufuhr zum Hohlraum (20) der Nabe (6) zu steuern.
Anbindung einer als Lamellenbremse ausgeführten Wellenbremse (2) an eine Getriebewelle (1) eines Schiffsantriebs nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle für die Anbindung, die durch die Getriebewelle (1) und einen Adapterflansch (19) gebildet wird, immer gleich bleibt, unabhängig von der Ausführung des Schiffsantriebs mit oder ohne eine Wellenbremse (2).