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Die Erfindung betrifft ein Schiffsgetriebe, umfassend mindestens einen Getriebeeingang, welcher in einem Schiffsantriebsstrang für eine Verbindung mit je einer Antriebsmaschine vorgesehen ist, mindestens einen Getriebeausgang und eine Welle, die permanent mit dem mindestens einen Getriebeausgang gekoppelt ist, wobei eine Dreheinrichtung vorgesehen ist, über welche in einem inaktiven Zustand der je einen Antriebsmaschine ein Verdrehen des mindestens einen Getriebeausgangs einleitbar ist, und wobei an einer Stirnseite der Welle eine Schalteinrichtung angeordnet ist, über die die Welle mit der Dreheinrichtung koppelbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Schiffsantriebsstrang mit einem vorgenannten Schiffsgetriebe sowie ein Marinefahrzeug.
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Bei Antriebssträngen von Marinefahrzeugen ist die Verwendung von Dreheinrichtungen bekannt, die häufig in der Praxis auch als Turning-Einrichtungen bezeichnet werden und einem Verdrehen von Schiffsantriebseinrichtungen, zumeist in Form von Schiffspropellern, mit sehr niedriger Drehzahl dienen. Durch dieses Verdrehen und damit Bewegen des jeweiligen Schiffspropellers kann dabei ein gezieltes Ausrichten des Schiffspropellers erreicht oder auch ein Einfrieren der Schiffspropellerwelle bei niedrigen Temperaturen verhindert werden. Außerdem dient das Verdrehen der Vermeidung von Lagerstandschäden, die ihre Ursache unter anderem in einem ungleichmäßigen Lagerverschleiß durch das bei Stillstand ggf. stattfindende Eingraben von Wälzkörpern in ihren Laufbahnen haben können. Teilweise wird eine Dreheinrichtung dabei auch mit in ein Schiffsgetriebe des jeweiligen Schiffsantriebsstranges integriert und sorgt bei Betätigung für ein Verdrehen eines jeweiligen Getriebeausgangs und damit auch der hieran im Antriebsstrang angebundenen Propellerwelle.
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Aus der
CN 1 12 141 310 A geht ein Schiffsgetriebe hervor, welches eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle umfasst, die über eine Stirnradstufe miteinander gekoppelt sind. Dabei werden über die beiden Wellen ein Getriebeausgang und einen Getriebeeingang miteinander gekoppelt, wobei Letzterer in einem Schiffsantriebsstrang einer Verbindung mit einer Antriebsmaschine dient. Koaxial zu der Antriebswelle ist zudem eine Dreheinrichtung vorgesehen, über welche ein Verdrehen der Antriebswelle und damit über die Stirnradstufe auch der Abtriebswelle mit Getriebeausgang dargestellt werden kann. Dieser Dreheinrichtung ist dabei eine Schalteinrichtung zugeordnet, welche in einer Schaltstellung für eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle und der Dreheinrichtung sorgt, wobei die Schalteinrichtung zudem in einer weiteren Schaltstellung ein Festsetzen der Antriebswelle herbeiführt. Dazu umfasst die Schalteinrichtung eine Schiebemuffe, welche über eine Innenverzahnung auf einer Außenverzahnung einer Zwischenwelle der Dreheinrichtung geführt ist und in der ersten Schaltstellung mit der Innenverzahnung in einer Außenverzahnung seitens der Antriebswelle eingreift. Zudem ist die Schiebemuffe mit einer Außenverzahnung ausgestattet, mit welcher sie in der zweiten Schaltstellung mit einer korrespondierenden Verzahnung eines Gehäuses des Schiffsgetriebes in Eingriff gelangt.
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Ferner ist aus der
DE 10 2011 007 758 A1 ein Schiffsgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Schiffsgetriebe zu schaffen, bei welchem eine Dreheinrichtung auf geeignete Art und Weise eingebunden werden kann, wobei gleichzeitig eine Schmiermittelversorgung von Komponenten des Schiffsgetriebes zuverlässig möglich sein soll.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Schiffsantriebsstrang, in welchem ein erfindungsgemäßes Schiffsgetriebe vorgesehen ist, ist zudem Gegenstand von Anspruch 10. Zudem betrifft Anspruch 11 ein Marinefahrzeug mit einem vorgenannten Schiffsantriebsstrang.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Schiffsgetriebe mindestens einen Getriebeeingang, welcher in einem Schiffsantriebsstrang für eine Verbindung mit je einer Antriebsmaschine vorgesehen ist, mindestens einen Getriebeausgang und eine Welle, die permanent mit dem mindestens einen Getriebeausgang gekoppelt ist. Zudem ist eine Dreheinrichtung vorgesehen, über welche in einem inaktiven Zustand der je einen Antriebsmaschine ein Verdrehen des mindestens einen Getriebeausgangs eingeleitet werden kann. Ferner ist eine Schalteinrichtung angeordnet, über die die Welle mit der Dreheinrichtung gekoppelt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Schiffsgetriebe ist also mit zumindest einem Getriebeeingang ausgestattet, welcher im verbauten Zustand des Schiffsgetriebes in einem Schiffsantriebsstrang der Anbindung je einer Antriebsmaschine dient. Konkret kann das Schiffsgetriebe dabei genau einen Getriebeeingang aufweisen, wenn in dem Schiffsantriebsstrang über das Schiffsgetriebe eine Verbindung einer Schiffsantriebsmaschine mit einer oder mehreren Schiffsantriebseinrichtungen, wie beispielsweise einem Schiffspropeller, möglich sein soll. Sollen allerdings über das Schiffsgetriebe mehrere Schiffsantriebsmaschinen, beispielsweise mindestens eine Hauptantriebsmaschine und mindestens eine Hilfsantriebsmaschinen, eingebunden werden können, so kann das Schiffsgetriebe auch mit mehreren Getriebeeingängen versehen sein.
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Ferner weist das erfindungsgemäße Schiffsgetriebe mindestens einen Getriebeausgang auf, an welchem innerhalb des Schiffsantriebsstranges im Weiteren eine Verbindung zu je einer Schiffsantriebseinrichtungen hergestellt ist. Dient das Schiffsgetriebe dabei einer Führung einer Antriebsleistung zu mehreren Schiffsantriebseinrichtungen, so ist das Schiffsgetriebe auch mit mehreren Getriebeausgängen ausgestattet. Das erfindungsgemäße Schiffsgetriebe weist aber mindestens einen Getriebeausgang auf.
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Innerhalb des Schiffsgetriebes ist die Welle permanent mit dem mindestens einen Getriebeausgang gekoppelt, worunter im Sinne der Erfindung zu verstehen ist, dass die Welle und der mindestens eine Getriebeausgang nicht unabhängig voneinander rotierbar sind, sondern stets unter einem festen Drehzahlverhältnis laufen. Dabei kann der mindestens eine Getriebeausgang an einem Wellenende der Welle ausgestaltet sein, wobei alternativ dazu und besonders bevorzugt auch eine permanente Koppelung zwischen der Welle und dem mindestens einen Getriebeausgang über eine oder mehrere zwischenliegende Übersetzungsstufen vorliegen kann. Insofern kann es sich bei der Welle um eine Ausgangswelle des Schiffsgetriebes oder auch um eine sonstige Welle des Getriebes handeln, die permanent mit einer den Getriebeausgang bildenden Ausgangswelle in Verbindung steht.
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Das erfindungsgemäße Schiffsgetriebe ist mit einer Dreheinrichtung ausgestattet, die auch als Turning-Einrichtung bezeichnet werden kann und dafür vorgesehen ist, den mindestens einen Getriebeausgang in einem inaktiven Zustand der mindestens einen Antriebsmaschine zu verdrehen. Dies kann dabei dazu dienen, durch das Verdrehen eine gezielte Ausrichtung des mindestens einen Getriebeausgangs und damit auch der hieran jeweils angebundenen Schiffsantriebseinrichtung herbeizuführen oder auch bei niedrigen Temperaturen gezielt ein Einfrieren der jeweiligen Schiffsantriebseinrichtung zu verhindern. Zudem können dadurch auch Lagerstandschäden vermieden werden, die ihre Ursache unter anderem in einem ungleichmäßigen Lagerverschleiß durch das bei Stillstand ggf. stattfindende Eingraben von Wälzkörpern in ihren Laufbahnen haben können.
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Im Rahmen der Erfindung kann die Dreheinrichtung dabei einen Stellmotor aufweisen, über welchen als Turningmotor das Verdrehen des Getriebeausgangs herbeigeführt werden kann. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Stellmotor dabei um einen Elektromotor handeln. Ergänzend dazu kann die Dreheinrichtung zudem mit einem manuellen Krafteinleitungselement ausgestattet sein, bei welchem es sich um ein Handrad handeln kann und an dem ein leichte Verdrehung manuell einleitbar ist. Durch dieses leichte Verdrehen kann ein Ausrichten der Dreheinrichtung zu der Welle für deren Koppelung herbeigeführt werden. Im Sinne der Erfindung ist dabei unter einem „Verdrehen des mindestens einen Getriebeausgangs“ eine Drehbewegung des Getriebeausgangs mit einer niedrigen Drehzahl zu verstehen, welche bevorzugt im Bereich von unter 10 Umdrehungen pro Minute liegt.
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Erfindungsgemäß ist eine Schalteinrichtung vorgesehen, wobei diese Schalteinrichtung bevorzugt an einer Stirnseite der Welle angeordnet ist, so dass diese Schalteinrichtung axial benachbart zu der Welle platziert ist. Über diese Schalteinrichtung kann die Welle dabei mit der Dreheinrichtung gekoppelt werden, was aufgrund der permanenten Koppelung der Welle mit dem mindestens einen Getriebeausgang auch eine Koppelung zwischen der Dreheinrichtung und dem Getriebeausgang zur Folge hat. Dementsprechend kann bei Betätigung der Schalteinrichtung und der damit einhergehenden Koppelung der Welle mit der Dreheinrichtung in dem inaktiven Zustand der je einen Antriebsmaschine auch das Verdrehen des mindestens einen Getriebeausgangs über die Dreheinrichtung herbeigeführt werden.
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Die Schalteinrichtung nimmt die Koppelung der Welle und der Dreheinrichtung dabei bevorzugt formschlüssig vor, wobei im Rahmen der Erfindung aber auch eine kraftschlüssige Koppelung zwischen der Welle und der Dreheinrichtung im betätigten Zustand der Schalteinrichtung denkbar wäre.
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Zwischen der Dreheinrichtung und der Welle kann innerhalb des Schiffsgetriebes mindestens eine Übersetzungsstufe vorgesehen sein, so dass eine durch die Dreheinrichtung hervorgerufene Drehbewegung im betätigten Zustand der Schalteinrichtung übersetzt auf die Welle übertragen wird. Dadurch kann seitens der Dreheinrichtung beispielsweise ein schnelllaufender Elektromotor Anwendung finden, dessen Antriebsbewegung mit hoher Drehzahl auf die Welle in eine Drehbewegung mit niedrigerer Drehzahl, aber höherem Drehmoment übersetzbar ist.
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„Axial“ bedeutet im Sinne der Erfindung eine Orientierung in Richtung einer Rotationsachse der Welle, während mit „radial“ eine Orientierung in Durchmesserrichtung der Welle gemeint ist.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass in der Welle eine axiale Schmiermittelversorgungsbohrung verläuft, die im Bereich der Stirnseite der Welle in mindestens eine Querbohrung übergeht. Die mindestens eine Querbohrung verläuft dabei radial in der Welle und verbindet die axiale Schmiermittelversorgungsbohrung mit einem Außenumfang der Welle. Mit anderen Worten ist also in der Welle des erfindungsgemäßen Schiffsgetriebes eine axial verlaufende Bohrung ausgestaltet, die einer Führung von Schmiermittel zur Versorgung von Komponenten des Schiffsgetriebes dient. Axial im Bereich der Stirnseite der Welle, an der auch die Schalteinrichtung platziert ist, geht diese Schmiermittelversorgungsbohrung in zumindest eine Querbohrung über. Dabei ist die mindestens eine Querbohrung dazu vorgesehen, die axial verlaufende Schmiermittelversorgungsbohrung radial mit einem Außenumfang der Welle zu verbinden.
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Eine derartige Ausgestaltung eines Schiffsgetriebes hat dabei den Vorteil, dass über die mindestens eine Querbohrung und die sich hieran anschließende, axial verlaufende Schmiermittelversorgungsbohrung eine Schmiermittelversorgung von Komponenten des Schiffsgetriebes dargestellt werden kann, indem Schmiermittel vom Außenumfang der Welle her über die Querbohrung in die Welle gelangen kann und im Weiteren dann über die axial verlaufende Schmiermittelversorgungsbohrung weiter in Richtung der zu versorgenden Komponenten geleitet wird. Dabei kann diese Versorgung realisiert werden, obwohl stirnseitig der Welle die Schalteinrichtung zur Koppelung der Welle mit der Dreheinrichtung platziert ist. Insgesamt kann dadurch also zum einen eine kompakte und geeignete Einbindung einer Dreheinrichtung an der Welle dargestellt sowie zum anderen eine Schmiermittelversorgung über die Welle verwirklicht werden. Dies lässt sich zudem mit niedrigem Herstellungsaufwand realisieren.
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Bei dem Schiffsgetriebe der
CN 1 12 141 310 A ist hingegen keine Versorgungsbohrung für Schmiermittel in der Antriebswelle ausgestaltet, so dass hier auch keine Versorgung von zu schmierenden und/oder zu kühlenden Komponenten des Schiffsgetriebes mit Schmiermittel über die Antriebswelle realisiert werden kann.
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Im Rahmen der Erfindung verläuft die axiale Schmiermittelversorgungsbohrung bevorzugt zentrisch in der Welle, so dass eine Längsmittelachse der Schmiermittelversorgungsbohrung koaxial zu der Rotationsachse der Welle platziert ist. Die mindestens eine Querbohrung ist insbesondere axial nahe einer Stirnseite der Welle in der Welle ausgebildet, wobei sie die Welle dabei bevorzugt vollständig quer durchläuft und dabei die Rotationsachse der Welle und damit auch die ihr verlaufende Schmiermittelversorgungsbohrung schneidet.
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Entsprechend der Erfindung ist radial umliegend zu der Welle und axial überdeckend mit der mindestens einen Querbohrung ein Ring vorgesehen, welcher gemeinsam mit der Welle und radial umliegend zu der Welle einen Schmiermittelsammelraum definiert. Der Ring weist zudem mindestens einen Durchgang auf, über welchen der Schmiermittelsammelraum und ein Außenbereich des Ringes verbunden sind. Durch einen derartigen Aufbau kann erreicht werden, dass sich Schmiermittel am Außenumfang der Welle und im Bereich der mindestens einen Querbohrung sammelt und dadurch leichter in die Querbohrung einströmen kann. Denn der zwischen Welle und umliegenden Ring gebildete Sammelraum führt zu einer Ansammlung von Schmiermittel, da dieses über den mindestens einen Durchgang des Ringes in den Schmiermittelsammelraum gelangen kann. Insgesamt wird hierdurch erreicht, dass trotz der bei Drehbewegung der Welle wirkenden Fliehkraft ein Einströmen des Schmiermittels in die Querbohrung und damit auch im Weiteren in die axial verlaufende Schmiermittelversorgungsbohrung stattfindet.
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Bei der vorgenannten Ausführungsform ist bevorzugt radial zwischen der Welle und dem Ring auf zumindest einer axialen Seite des Schmiermittelsammelraumes eine Dichtung vorgesehen, die ein ungewolltes Entweichen von Schmiermittel aus dem Schmiermittelsammelraum über einen jeweiligen radialen Spalt zwischen Welle und Ring unterbindet. Diese Dichtung kann dabei als einfacher Rechteckring ausgeführt sein.
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Der Ring kann als feststehender Ring an einem umliegenden Gehäuse des Schiffsgetriebes gegen Verdrehen gesichert sein, wobei dies bevorzugt über einen Stift vorgenommen sein kann. Weiter bevorzugt ist der Ring dann über einen Sicherungsring, insbesondere ein Sprengring, axial an dem Gehäuse festgesetzt, wobei zudem O-Ringe vorgesehen sein können, über welche ein gehäuseseitiger Übergang zu dem Ring beidseitig abgedichtet ist. Alternativ dazu kann der Ring aber auch gemeinsam mit der Welle rotieren, wobei der Ring dann zudem auch für die Fixierung eines Innenringes eines Lagers sorgen und/oder als Geberrad für einen Drehzahlsensor fungieren kann.
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Der mindestens eine Durchgang des Ringes, über welchen der Schmiermittelsammelraum mit Schmiermittel gespeist werden kann, kann als Bohrung mit kreisrundem Querschnitt im Ring vorliegen, wobei aber auch anderweitige Gestaltungen des mindestens einen Durchgangs im Rahmen der Erfindung denkbar sind.
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Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist die Welle mehrteilig ausgeführt, wobei ein erster Wellenteil der Welle axial zwischen der Schalteinrichtung und einem zweiten Wellenteil der Welle angeordnet und drehfest mit dem zweiten Wellenteil verbunden ist. Dabei kann an dem ersten Wellenteil die Koppelung der Welle mit der Dreheinrichtung über die Schalteinrichtung vorgenommen werden, wobei in dem ersten Wellenteil die mindestens eine Querbohrung ausgebildet ist, welche jeweils in einen ersten Abschnitt der Schmiermittelversorgungsbohrung übergeht. Zudem mündet der erste Abschnitt der Schmiermittelversorgungsbohrung in einem zweiten Abschnitt der Schmiermittelversorgungsbohrung, der in dem zweiten Wellenteil ausgestaltet ist. Eine derartige Ausgestaltung des Schiffsgetriebes hat dabei den Vorteil, dass durch den mehrteiligen Aufbau der Welle für die Umsetzung der Schmiermittelversorgung und der Koppelungsmöglichkeit der Dreheinrichtung nur geringfügige Modifikationen an einem bereits bestehenden Systems vorgenommen werden müssen, indem die Modifikationen im Wesentlichen im Bereich des ersten Wellenteils umzusetzen sind, während der axial hierauf folgende, zweite Wellenteil weitestgehend unverändert belassen werden kann. Hierdurch lässt sich durch Aufbau des Getriebes nach Art eines Baukastenprinzips der Herstellungsaufwand des Schiffsgetriebes reduzieren.
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Die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Wellenteil und dem zweiten Wellenteil ist bevorzugt über eine Mitnahmeverzahnung vorgenommen, indem der zweite Wellenteil mit einer Außen- oder Innenverzahnung ausgeführt ist, in die der erste Wellenteil mit einer korrespondierenden Innen- oder Außenverzahnung eingreift.
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Besonders bevorzugt ist eine radiale Lagerung des ersten Wellenteils zum einen im axialen Bereich der Schalteinrichtung über eine Gleitlagerung vorgenommen, sowie zum anderen im axialen Bereich des zweiten Wellenteils über die Führung des ersten Wellenteils in dem zweiten Wellenteil über die Mitnahmeverzahnung realisiert. Weiter bevorzugt ist der erste Wellenteil mit einer Anlaufscheibe ausgestattet, über welche eine Axiallagerung des ersten Wellenteils am umliegenden Getriebegehäuse im Sinne einer Gleitlagerung vorgenommen ist. Diese Anlaufscheibe liegt dabei als separate Scheibe vor, die axial auf dem ersten Wellenteil fixiert ist. Eine Schmiermittelversorgung der radialen Gleitlagerung und der axialen Gleitlagerung wird insbesondere ebenfalls über die axiale Schmiermittelversorgungsbohrung realisiert, indem eine oder mehrere, zusätzliche Versorgungskanäle in dem ersten Wellenteil ausgestaltet sind, die mit dem ersten Abschnitt der Schmiermittelversorgungsbohrung verbunden sind und auf einem Außenumfang des ersten Wellenteils im Bereich der Gleitlagerungen münden.
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Bei der mehrteiligen Ausführung der Welle ist auch die axiale Schmiermittelversorgungsbohrung durch mehrere Teile in Form des ersten und des zweiten Abschnitts gebildet. Dabei fluchten die beiden Abschnitte im zusammengefügten Zustand der Welle, so dass Schmiermittel aus dem ersten Abschnitt der Schmiermittelversorgungsbohrung problemlos in den zweiten Abschnitt der Versorgungsbohrung gelangen kann.
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Im Rahmen der Erfindung kann die Welle aber zumindest im Bereich der Stirnseite, an welcher die Schalteinrichtung vorgesehen ist, einteilig ausgeführt sein. Dies hat den Vorteil, dass zusätzliche Lagerungen für einen zwischen Schalteinrichtung und einem weiteren Wellenteil liegenden Wellenteil entfallen können.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung koppelt die Schalteinrichtung in einer ersten Schaltstellung die Welle mit der Dreheinrichtung, wobei die Schalteinrichtung ferner in einer zweiten Schaltstellung die Welle festsetzt sowie in einer dritten Schaltstellung die Welle weder mit der Dreheinrichtung koppelt, noch festsetzt. Bei dieser Variante der Erfindung können über die Schalteinrichtung also drei unterschiedliche Schaltzustände dargestellt werden, indem neben der Koppelung der Welle mit der Dreheinrichtung und einer Neutralschaltung, in welcher über die Schalteinrichtung keine Koppelung der Welle vorgenommen ist, zudem noch ein Festsetzen der Welle darstellbar ist. Letzteres hat dabei auch ein Festsetzen des mindestens einen Getriebeausgangs zur Folge. Dieses Festsetzen ist dabei insbesondere dafür vorgesehen, um ebenfalls in einem inaktiven Zustand einer Antriebsmaschine des Schiffsantriebsstranges ein gezieltes Blockieren des mindestens einen Getriebeausgangs und damit auch einer hieran angebundenen Schiffsantriebseinrichtung in bestimmten Situationen herbeizuführen.
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Zu diesen Situationen kann dabei beispielsweise ein Liegen des Marinefahrzeugs in strömenden Gewässern zählen, wie beispielsweise einem Kanal oder einem Fluss, wobei bei einem inaktiven Zustand einer Antriebsmaschine ansonsten aufgrund der Strömung des Gewässers ungewollte Drehbewegungen der Schiffsantriebseinrichtung, also zum Beispiel eines Schiffspropellers, erzeugt werden können, was störende Geräusche zur Folge haben kann. Außerdem ist es für Reparatur- oder Wartungsarbeiten an einer Schiffsantriebseinrichtung aus Sicherheitsgründen notwendig, den Abtrieb gezielt zu blockieren, um Verletzungen der arbeitenden Personen sicher ausschließen zu können.
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Auch bei einem Marinefahrzeug mit mehreren Antriebsmaschinen kann es vorteilhaft sein, einen Abtrieb der aktuell inaktiven Antriebsmaschine gezielt zu blockieren, um deren Mitdrehen bei Fahrt über eine andere Antriebsmaschine zu verhindern.
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In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform verbindet die Schalteinrichtung die Welle in der zweiten Schaltstellung drehfest mit einem permanent festgesetzten Bauteil. Dabei kann es sich bei diesem Bauteil um das umliegende Getriebegehäuse, einen Teil des Getriebegehäuses oder eine hiermit drehfest verbundene Komponente handeln. Bevorzugt liegt das Bauteil als separate Scheibe vor, die an dem Getriebegehäuse befestigt ist.
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Es ist eine vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, dass die Schalteinrichtung eine Schiebemuffe umfasst, über die die Welle formschlüssig mit der Dreheinrichtung gekoppelt werden kann. In diesem Fall wird also die Koppelung der Welle mit der Dreheinrichtung durch Formschluss über eine Schiebemuffe hergestellt, welche für die Ausbildung der Koppelung in eine entsprechende Schaltstellung bewegt werden kann und die Koppelung über entsprechende Zahneingriffe ausbildet. In vorteilhafter Weise kann hierdurch eine Verbindung zwischen der Dreheinrichtung und der Welle und damit auch dem mindestens einen Getriebeausgang auf zuverlässige Art und Weise verwirklicht werden.
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In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit in Kombination mit der davorstehenden Ausführungsform verbindet die Schiebemuffe in der ersten Schaltstellung der Schalteinrichtung die Welle und die Drehrichtung formschlüssig miteinander und setzt in der zweiten Schaltstellung die Welle formschlüssig fest. In diesem Fall ist also die Schalteinrichtung als formschlüssige Schalteinrichtung ausgebildet, bei der die im Vorfeld beschriebenen, drei Schaltstellungen realisiert werden können. Alternativ oder ergänzend dazu ist die Schiebemuffe axial verschiebbar auf einer Zwischenwelle geführt, die mit der Dreheinrichtung verbunden ist. Dabei ist die Schiebemuffe bevorzugt an einer Innenverzahnung auf der Zwischenwelle geführt, wobei die Schiebemuffe in der ersten Schaltstellung der Schalteinrichtung durch entsprechende Axialverschiebung in Zahneingriff mit einer korrespondierenden Außenverzahnung an der Welle bzw. dem entsprechenden Wellenteil gelangt.
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In der zweiten Schaltstellung, in welcher es zu einem Festsetzen der Welle kommt, fasst die Schiebemuffe bevorzugt zusätzlich zu dem Zahneingriff an der Innenverzahnung in die korrespondierende Außenverzahnung der Welle bzw. dem Wellenteil noch an einer Außenverzahnung in eine Verzahnung ein, die seitens des festgesetzten Bauteils ausgestaltet ist. Hierdurch führt die Schiebemuffe insofern auch das Festsetzen der Welle an dem festgesetzten Bauteil herbei.
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Entsprechend einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist die Welle eine Ritzelwelle, die über je eine Kupplung mit dem mindestens einen Getriebeeingang gekoppelt werden kann, wobei die Ritzelwelle über eine Stirnradstufe mit einer Ausgangswelle des Getriebes in Verbindung steht, an welcher der mindestens eine Getriebeausgang ausgebildet ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Schalteinrichtung eine Sicherheitseinrichtung zugeordnet, welche eine Betätigung der Schalteinrichtung nur in dem inaktiven Zustand der je einen Antriebsmaschine zulässt. Hintergrund ist hier, dass es im Zuge eines Antriebs des Marinefahrzeugs über die Antriebsmaschine nicht zu einer Koppelung der Welle mit der Dreheinrichtung oder gar einem Festsetzen der Welle kommen darf. Aus diesem Grund ist mit der Sicherheitseinrichtung eine Maßnahme getroffen, die ein ungewolltes Betätigen der Schalteinrichtung verhindert. Besonders bevorzugt umfasst diese Sicherheitseinrichtung dabei einen sensorüberwachten Sicherungsstift, der die Schalteinrichtung in bestimmten Positionen sichert, insbesondere formschlüssig fixiert. Wird dieser Sicherungsstift zur Betätigung der Schalteinrichtung gezogen, so hat dies weiter bevorzugt zwangsweise eine Überführung der je einen Antriebsmaschine in den inaktiven Zustand zur Folge. Im Rahmen der Erfindung können jedoch auch anderweitige Sicherheitseinrichtungen zur Anwendung kommen, über welche ein zeitgleiches Betätigen der Schalteinrichtung zu einem Betrieb der Antriebsmaschine verhindert wird.
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Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Schiffsantriebsstrang, in welchem ein Schiffsgetriebe gemäß einer oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Varianten vorgesehen ist. Dabei ist dieses Schiffsgetriebe bevorzugt zwischen mindestens einer Antriebsmaschine und zumindest einer Schiffsantriebseinrichtung vorgesehen, bei welcher es sich um ein Schiffspropeller handeln kann.
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Ferner betrifft die Erfindung ein Marinefahrzeug mit einem ein erfindungsgemäßes Schiffsgetriebe aufweisenden Schiffsantriebsstrang.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Ansicht eines Schiffsgetriebes entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine Schnittansicht eines Bereichs des Schiffsgetriebes aus 1; und
- 3 eine Schnittansicht eines Bereichs eines Schiffsgetriebes gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung.
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Aus 1 geht eine schematische Ansicht eines Schiffsgetriebes 1 hervor, welches für die Anwendung in einem Schiffsantriebsstrang eines Marinefahrzeugs vorgesehen und entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist. Das Schiffsgetriebe 1 verfügt über einen Getriebeeingang 2 und einen Getriebeausgang 3, wobei der Getriebeeingang 2 im verbauten Zustand des Schiffsgetriebes der Verbindung mit einer Schiffsantriebsmaschine dient, während an dem Getriebeausgang 3 des Schiffsgetriebes 1 im verbauten Zustand eine Verbindung zu einer Schiffsantriebseinrichtung hergestellt ist, bei welcher es sich insbesondere um ein Schiffspropeller handeln kann.
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Der Getriebeeingang 2 ist im vorliegenden Fall als Flansch 4 an einem Wellenende einer Eingangswelle 5 des Schiffsgetriebes 1 ausgebildet, wobei die Eingangswelle 5 an einem hierzu entgegengesetzt liegenden Ende zudem ein Stirnrad 6 drehfest trägt, über welches eine permanente Koppelung der Eingangswelle 5 mit einem Antrieb 7 für eine Primärpumpeneinrichtung hergestellt ist. Außerdem ist auf der Eingangswelle 5 ein Stirnrad 8 eine Antriebskonstante 9 drehfest platziert, über welche die Eingangswelle 5 permanent mit einer achsparallel liegenden Welle 10 gekoppelt ist, indem das Stirnrad 8 mit einem Stirnrad 11 der Antriebskonstante 9 im Zahneingriff steht, welches drehfest auf der Welle 10 platziert ist.
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Wie in 1 zu erkennen ist, ist der Getriebeausgang 3 durch einen Flansch 12 gebildet, der an einem Wellenende einer Ausgangswelle 13 des Schiffsgetriebes 1 vorhanden ist. Diese Ausgangswelle 13 liegt dabei achsversetzt zu der Eingangswelle 5, so dass auch Getriebeeingang 2 und Getriebeausgang 3 achsversetzt zueinander platziert sind. Zudem ist auf der Ausgangswelle 13 ein Stirnrad 14 drehfest angeordnet, welches gleichzeitig mit einem Stirnrad 15 und einem Stirnrad 16 im Zahneingriff steht und dabei mit dem Stirnrad 15 eine Stirnradstufe 17 und mit dem Stirnrad 16 eine Stirnradstufe 18 bildet. Während das Stirnrad 15 dabei drehfest auf einer Ritzelwelle 19 platziert ist, ist das Stirnrad 16 drehfest auf einer Ritzelwelle 20 angeordnet.
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Insofern ist die Ausgangswelle 13 über die beiden Stirnradstufen 17 und 18 permanent mit den Ritzelwellen 19 und 20 gekoppelt. Dementsprechend stehen auch die beiden Ritzelwelle 19 und 20 ständig mit dem Getriebeausgang 3 in Verbindung.
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Die Ritzelwelle 19 ist als Hohlwelle koaxial zu der Eingangswelle 5 angeordnet und kann über eine lastschaltbare Kupplung 21 drehfest mit dem Stirnrad 8 verbunden werden, was dementsprechend auch eine drehfeste Verbindung zwischen der Eingangswelle 5 und der Ritzelwelle 19 zur Folge hat. Dadurch findet dann eine Kraftflussführung von dem Getriebeeingang 2 über die Eingangswelle 5, die Ritzelwelle 19, die Stirnradstufe 17 und die Ausgangswelle 13 zum Getriebeausgang 3 statt.
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Hingegen ist die Ritzelwelle 20 koaxial zu der Welle 10 platziert und kann über eine lastschaltbare Kupplung 22 drehfest mit dem Stirnrad 11 verbunden werden, wodurch auch die Welle 10 und die Ritzelwelle 20 drehfest miteinander in Verbindung stehen. Dementsprechend hat eine Betätigung der Kupplung 22 eine Kraftflussführung von der Eingangswelle 5 über die Antriebskonstante 9 auf die Ritzelwelle 20 und im Weiteren dann über die Stirnradstufe 18 auf die Ausgangswelle 13 zum Getriebeausgang 3 zur Folge.
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Auf der Ritzelwelle 19 ist zudem ein Stirnrad 23 drehfest angeordnet, über welches die Ritzelwelle 19 permanent mit einem Antrieb 24 einer Sekundärpumpeneinrichtung gekoppelt ist. Dieses Stirnrad 23 ist dabei im Bereich eines der Kupplung 21 abgewandt liegenden, axialen Endes der Ritzelwelle 19 angeordnet.
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Wie in 1 zu erkennen ist, ist das Schiffsgetriebe 1 zudem mit einer Dreheinrichtung 25 ausgestattet, die in 1 nur schematisch angedeutet ist und einem gezielten Verdrehen des Getriebeausgangs 3 dient, wenn ein inaktiver Zustand der am Getriebeeingang 2 angebundenen Schiffsantriebsmaschine gegeben ist. Dabei kann dieses Verdrehen des Getriebeausgangs 3 über einen Turningmotor 26 der Dreheinrichtung 25 herbeigeführt werden, der als Elektromotor ausgestaltet und über den eine Antriebsbewegung einer Zwischenwelle 27 mit niedriger Umdrehung hervorrufbar ist.
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Die Dreheinrichtung 25 ist im vorliegenden Fall stirnseitig und axial auf einer der Welle 10 abgewandt liegenden Seite der Ritzelwelle 20 platziert, wobei die Zwischenwelle 27 dabei koaxial zu der Ritzelwelle 20 angeordnet ist. Für ein Verdrehen des Getriebeausgangs 3 kann die Zwischenwelle 27 dabei drehfest mit der Ritzelwelle 20 über eine zwischenliegende Schalteinrichtung 28 verbunden werden, so dass eine Drehbewegung der Zwischenwelle 27 eine entsprechende Drehbewegung der Ritzelwelle 20 zur Folge hat, was über die Stirnradstufe 18 auch ein Verdrehen der Ausgangswelle 13 und damit des Getriebeausgangs 3 nach sich zieht.
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In 2 ist das Schiffsgetriebe 1 im Bereich der Schalteinrichtung 28 näher im Detail dargestellt. Wie hierbei zu erkennen ist, umfasst die Schalteinrichtung 28 eine Schiebemuffe 29, die an einer Innenverzahnung 30 axial verschiebbar auf einer Mitnahmeverzahnung 31 der Zwischenwelle 27 geführt ist und über eine Stelleinrichtung 32 axial bewegt werden kann. Zudem ist die Schiebemuffe 29 noch mit einer weiteren Innenverzahnung 33 ausgestattet, an welcher sie in einer bestimmten axialen Position in Zahneingriff mit einer Außenverzahnung 34 der Ritzelwelle 20 gelangen kann, wodurch über die Schiebemuffe 29 die drehfeste Verbindung zwischen der Zwischenwelle 27 und der Ritzelwelle 20 hergestellt ist.
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Über die Schalteinrichtung 28 kann außerdem ein Festsetzen der Ritzelwelle 20 und damit letztendlich auch des Getriebeausgangs 3 herbeigeführt werden, indem über die Schiebemuffe 29 eine drehfeste Verbindung der Ritzelwelle 20 mit einem Getriebegehäuse 35 des Schiffsgetriebes 1 hergestellt wird. Dazu ist die Schiebemuffe 29 an ihrem Außenumfang noch mit einer Außenverzahnung 36 ausgestattet, welche an der Schiebemuffe 29 axial auf Höhe der Innenverzahnung 33 ausgebildet ist und ab einer bestimmten axialen Position der Schiebemuffe 29 in Zahneingriff mit einer Innenverzahnung 37 einer Scheibe 38 gelangt, die an dem Getriebegehäuse 35 befestigt ist. Bei Zahneingriff der Außenverzahnung 36 in die Innenverzahnung 37 koppelt die Schiebemuffe 29 dann auch die Ritzelwelle 20 mit der Scheibe 38 und damit dem Getriebegehäuse 35.
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Abgesehen davon, dass über die Ritzelwelle 20 ein Festsetzen des Getriebeausgangs 3 oder eine Koppelung des Getriebeausgangs 3 mit der Dreheinrichtung 25 herbeigeführt werden kann, dient die Ritzelwelle 20 in dem Schiffsgetriebe 1 auch einer Führung von Schmiermittel zur Schmierung und/oder Kühlung von Komponenten des Schiffsgetriebes 1. Dazu kann Schmiermittel über eine Zuführbohrung 39 im Getriebegehäuse 35 radial in den Bereich der Ritzelwelle 20 geführt werden, von wo aus das Schmiermittel dann über eine Querbohrung 40 in eine axiale Schmiermittelversorgungsbohrung 41 geleitet wird, die einer Weiterleitung des Schmiermittels in die entsprechenden Bereiche des Schiffsgetriebes 1 dient.
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Um dabei nach Möglichkeit nach Art eines Baukastenprinzips auf Gleichteile zurückgreifen zu können und damit den Herstellungsaufwand niedrig zu halten, setzt sich die Ritzelwelle 20 aus einem ersten Wellenteil 42 und einem zweiten Wellenteil 43 zusammen, die drehfest miteinander verbunden sind und gemeinsam die Ritzelwelle 20 bilden. Dabei ist der erste Wellenteil 42 axial zwischen der Zwischenwelle 27 und dem zweiten Wellenteil 43 platziert und mit einer Außenverzahnung 44 in einer Innenverzahnung 45 des zweiten Wellenteils 43 geführt, wobei die beiden Verzahnungen 44 und 45 dabei die drehfeste Verbindung zwischen den Wellenteilen 42 und 43 im Sinne einer Mitnahmeverzahnung herstellen.
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Der erste Wellenteil 42 bildet dabei an einer zu der Außenverzahnung 44 axial abgewandten Seite auch die Außenverzahnung 34 aus, an welcher der Zahneingriff mit der Innenverzahnung 33 der Schiebemuffe 29 ausgebildet werden kann. Zudem ist die Querbohrung 40 in dem ersten Wellenteil 42 ausgestaltet und geht in einen ersten Abschnitt 46 der Schmiermittelversorgungsbohrung 41 über, welcher an dem dem zweiten Wellenteil 43 axial zugewandten Ende in einem zweiten Abschnitt 47 der Schmiermittelversorgungsbohrung 41 mündet. Der zweite Abschnitt 47 ist dabei in dem zweiten Wellenteil 43 ausgebildet.
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Ein Einströmen von Schmiermittel in die Querbohrung 40 und damit in die Schmiermittelversorgungsbohrung 41 wird vorliegend dadurch begünstigt, indem im Bereich der Mündungen der Querbohrung 40 an dem Außenumfang des Wellenteils 42 ein Ansammeln von Schmiermittel erreicht wird. Zu diesem Zweck ist radial umliegend zu dem ersten Wellenteil 42 der Ritzelwelle 20 ein Ring 48 vorgesehen, welcher an dem Getriebegehäuse 35 festgesetzt ist und gemeinsam mit dem Wellenteil 42 und einem Geberrad 49 eines Drehzahlsensors einen Schmiermittelsammelraum 50 definiert. Dieser Schmiermittelsammelraum 50 kann dabei aus der Zuführbohrung 39 des Getriebegehäuses 35 über mehrere Durchgänge 51 gespeist werden, die in dem Ring 48 ausgestaltet sind und jeweils den Schmiermittelsammelraum 50 nach radial außen verbinden. Das Geberrad 49 dient neben seiner Funktion als Signalgeber für den Drehzahlsensor auch dazu einen Innenring des Wälzlagers 57 in axialer Richtung zu fixieren. Das Geberrad 49 und das auf der Ritzelwelle 19 angeordnete Stirnrad 23 können als identische Bauteile ausgeführt sein.
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Der Ring 48 ist an dem Getriebegehäuse 35 über einen Stift 52 gegen Verdrehen gesichert und zudem über einen Sprengring 53 axial festgesetzt. Zudem sind radial zwischen dem Ring 48 und dem Getriebegehäuse 35 O-Ringe 54 und 55 vorgesehen, die jeweils eine Abdichtung des radialen Zwischenraumes zwischen Getriebegehäuse 35 und Ring 48 dienen. Seitens der Ritzelwelle 20 wird eine Abdichtung des Schmiermittelsammelraumes 50 über einen Rechteckring 56 realisiert, welcher radial zwischen dem Geberrad 49 und dem Ring 48 angeordnet ist.
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Der erste Wellenteil 42 der Ritzelwelle 20 ist an einem Ende radial in dem zweiten Wellenteil 43 gelagert, dessen Lagerung in diesem Bereich über zwei Wälzlagerungen 57 und 58 vorgenommen ist. An dem der Schalteinrichtung 28 zugewandten axialen Seite ist der Wellenteil 42 zudem über ein Gleitlager 59 radial gelagert, wobei eine axiale Lagerung des Wellenteils 42 über eine Anlaufscheibe 60 nach Art einer Gleitlagerung vorgenommen ist, die axial zwischen dem Getriebegehäuse 35 und dem Wellenteil 42 platziert ist. Eine Schmiermittelversorgung des Gleitlagers 59 und auch der über die Anlaufscheibe 60 gebildeten Gleitlagerung erfolgt dabei aus der Schmiermittelversorgungsbohrung 41 heraus über Kanäle 61, die radial verlaufend in dem ersten Wellenteil 42 ausgebildet sind.
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Aus 3 geht noch eine Schnittansicht eines Bereichs eines Schiffsgetriebes 1 hervor, welches in diesem Fall entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ausgebildet ist. Dabei entspricht diese Ausgestaltungsmöglichkeit im Wesentlichen der Variante nach den 1 und 2, mit dem Unterschied, dass die Ritzelwelle 20 in diesem Fall einstückig ausgebildet ist und sich zumindest axial im Bereich der Schalteinrichtung 28 nicht aus mehreren Wellenteilen zusammensetzt. Insofern sind axial im Bereich der Schalteinrichtung 28 zusätzliche Gleitlagerungen entfallen, stattdessen wurde eine Lagerung der Ritzelwelle 20 in diesem Bereich über die beiden Wälzlagerungen 57 und 58 vorgenommen. Außerdem ist der Ring 48 in diesem Fall nicht festgesetzt, sondern rotiert gemeinsam mit der Ritzelwelle 20, wobei der Ring 48 zudem auch einer axialen Fixierung eines Innenringes 62 des Wälzlagers 57 dient. Ansonsten entspricht die Ausführungsform nach 3 der Variante nach den 1 und 2, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Schiffsgetriebes kann eine Einbindung einer Dreheinrichtung bei gleichzeitiger Darstellung eine Schmiermittelversorgung verwirklicht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schiffsgetriebe
- 2
- Getriebeeingang
- 3
- Getriebeausgang
- 4
- Flansch
- 5
- Eingangswelle
- 6
- Stirnrad
- 7
- Antrieb
- 8
- Stirnrad
- 9
- Antriebskonstante
- 10
- Welle
- 11
- Stirnrad
- 12
- Flansch
- 13
- Ausgangswelle
- 14
- Stirnrad
- 15
- Stirnrad
- 16
- Stirnrad
- 17
- Stirnradstufe
- 18
- Stirnradstufe
- 19
- Ritzelwelle
- 20
- Ritzelwelle
- 21
- Kupplung
- 22
- Kupplung
- 23
- Stirnrad
- 24
- Antrieb
- 25
- Dreheinrichtung
- 26
- Turningmotor
- 27
- Zwischenwelle
- 28
- Schalteinrichtung
- 29
- Schiebemuffe
- 30
- Innenverzahnung
- 31
- Mitnahmeverzahnung
- 32
- Stelleinrichtung
- 33
- Innenverzahnung
- 34
- Außenverzahnung
- 35
- Getriebegehäuse
- 36
- Außenverzahnung
- 37
- Innenverzahnung
- 38
- Scheibe
- 39
- Zuführbohrung
- 40
- Querbohrung
- 41
- Schm ierm ittelversorgungsbohrung
- 42
- Wellenteil
- 43
- Wellenteil
- 44
- Außenverzahnung
- 45
- Innenverzahnung
- 46
- Erster Abschnitt
- 47
- zweite Abschnitt
- 48
- Ring
- 49
- Geberrad
- 50
- Schmiermittelsammelraum
- 51
- Durchgänge
- 52
- Stift
- 53
- Sprengring
- 54
- O-Ring
- 55
- O-Ring
- 56
- Rechteckring
- 57
- Wälzlager
- 58
- Wälzlager
- 59
- Gleitlager
- 60
- Anlaufscheibe
- 61
- Kanäle
- 62
- Innenring
