DE102022213159B3

DE102022213159B3 - Marine transmission with a power take-off

Info

Publication number: DE102022213159B3
Application number: DE102022213159.2A
Authority: DE
Inventors: Jörg Amann; Reinhold Mayer-Jabs
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-12-06
Filing date: 2022-12-06
Publication date: 2024-05-29
Anticipated expiration: 2042-12-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schiffsgetriebe (1) mit einem Nebenantrieb (20). Das Schiffsgetriebe (1) umfasst eine mit einem Hauptantriebsmotor (2) verbindbare Hauptantriebswelle (4), eine Hauptantriebskupplung (5) und eine Abtriebswelle (9), wobei die Hauptantriebswelle (4) mittels der Hauptantriebskupplung (5) mit der Abtriebswelle (9) des Schiffsgetriebes (1) verbindbar ist. Der Nebenantrieb (20) umfasst eine mit einem Nebenantriebsmotor (21) verbindbare erste Nebenantriebswelle (24). Die Nebenantriebswelle (24) ist mit der Abtriebswelle (9) verbunden oder verbindbar. Der Nebenantrieb (20) umfasst ferner eine zweite Nebenantriebswelle (30), welche mit axialem Abstand und koaxial zu der ersten Nebenantriebswelle (24) angeordnet ist. Dabei ist die erste Nebenantriebswelle (24) mittels eines Koppelelements (29) drehmomentübertragend mit der zweiten Nebenantriebswelle (30) verbunden.The invention relates to a marine transmission (1) with a power take-off (20). The marine transmission (1) comprises a main drive shaft (4) that can be connected to a main drive motor (2), a main drive coupling (5) and an output shaft (9), wherein the main drive shaft (4) can be connected to the output shaft (9) of the marine transmission (1) by means of the main drive coupling (5). The power take-off (20) comprises a first power take-off shaft (24) that can be connected to a power take-off motor (21). The power take-off shaft (24) is connected or can be connected to the output shaft (9). The power take-off (20) further comprises a second power take-off shaft (30) that is arranged at an axial distance from and coaxial with the first power take-off shaft (24). The first power take-off shaft (24) is connected to the second power take-off shaft (30) by means of a coupling element (29) in a torque-transmitting manner.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schiffsgetriebe mit einem Nebenantrieb.The present invention relates to a marine transmission with a power take-off.

Schiffsgetriebe mit einem Nebenantrieb sind bekannt. Nebenantriebe an Schiffsgetrieben werden auch PTI (engl. für Power Take In) genannt. Nebenantriebe werden beispielsweise zum Anschließen einer elektrischen Maschine genutzt, mit der das Schiff zusätzlich oder anstatt des Hauptantriebsmotors angetrieben werden kann. Dadurch werden verschiedene Betriebsarten und eine breite Anwendbarkeit des Schiffsantriebs ermöglicht. Dabei sind Betriebsarten möglich, in denen die Zusatzantriebsmaschine an die Abtriebswelle des Schiffsgetriebes angekoppelt ist, und andere Betriebsarten, in denen die elektrische Maschine von der Abtriebswelle abgekoppelt ist. Es kann beispielsweise ein rein elektrischer Antrieb realisiert werden, bei dem das Schiff ausschließlich durch die elektrische Maschine angetrieben wird. Dabei kann der Propeller durch Umkehren der Antriebsdrehrichtung der elektrischen Maschine auch in zwei Drehrichtungen angetrieben werden. Daneben kann die Abtriebswelle auch nur von dem Hauptantriebsmotor oder von dem Hauptantriebsmotor und von der elektrischen Maschine gleichzeitig angetrieben werden.Marine gearboxes with a power take-off are well known. Power take-offs on marine gearboxes are also called PTI (Power Take In). Power take-offs are used, for example, to connect an electric machine that can be used to drive the ship in addition to or instead of the main drive motor. This enables different operating modes and a wide range of applicability of the marine drive. Operating modes are possible in which the additional drive machine is coupled to the output shaft of the marine gearbox, and other operating modes in which the electric machine is decoupled from the output shaft. For example, a purely electric drive can be implemented in which the ship is driven exclusively by the electric machine. The propeller can also be driven in two directions by reversing the drive direction of the electric machine. In addition, the output shaft can also be driven only by the main drive motor or by the main drive motor and the electric machine at the same time.

Aus der DE 10 2012 218 910 A1 ist ein Schiffsgetriebe mit einem Nebenantrieb bekannt. Das darin beschriebene Schiffsgetriebe umfasst eine mit einem Hauptantriebsmotor verbundene Antriebswelle, welche über eine schaltbare Hauptantriebskupplung, eine Ritzelwelle mit einem Antriebsritzel und ein Abtriebszahnrad mit einer Abtriebswelle verbindbar ist. Der Nebenantrieb ist dabei mittels eines Nebenantriebsritzels und eines damit kämmenden Nebenantriebszahnrads antriebswirksam an die Ritzelwelle des Schiffsgetriebes angeschlossen und somit ebenfalls mit der Abtriebswelle verbunden.From the EN 10 2012 218 910 A1 A marine transmission with a power take-off is known. The marine transmission described therein comprises a drive shaft connected to a main drive motor, which can be connected to an output shaft via a switchable main drive clutch, a pinion shaft with a drive pinion and an output gear. The power take-off is connected to the pinion shaft of the marine transmission by means of a power take-off pinion and a power take-off gear meshing with it, and is thus also connected to the output shaft.

Aus der DE 10 2018 211 767 A1 ist ferner ein Schiffsgetriebe mit einem Hauptantrieb und mit einem Nebenantrieb bekannt. Dabei ist eine Hauptantriebswelle wahlweise über eine Vorwärts- oder eine Rückwärtskupplung mit einer Abtriebswelle verbindbar. Der Nebenantrieb ist dabei über ein Planetengetriebe mit einer Zwischenwelle des Schiffsgetriebes verbindbar.From the EN 10 2018 211 767 A1 A marine transmission with a main drive and a secondary drive is also known. A main drive shaft can be connected to an output shaft either via a forward or reverse clutch. The secondary drive can be connected to an intermediate shaft of the marine transmission via a planetary gear.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Schiffsgetriebe mit einem Nebenantrieb insbesondere im Hinblick auf eine breite Anwendbarkeit und eine hohe Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu verbessern.It is the object of the present invention to improve a marine transmission with a power take-off, in particular with regard to broad applicability and high reliability and service life.

Diese Aufgabe wird durch ein Schiffsgetriebe gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a marine transmission according to claim 1. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

Es wird ein Schiffsgetriebe mit einem Nebenantrieb vorgeschlagen, wobei das Schiffsgetriebe eine mit einem Hauptantriebsmotor verbindbare Hauptantriebswelle umfasst, welche mittels einer Hauptantriebskupplung mit einer Abtriebswelle verbindbar ist. Die Abtriebswelle des Schiffsgetriebes kann entweder unmittelbar oder über weitere Wellen mit einer Propellerwelle des Schiffs verbunden sein. Der genannte Nebenantrieb umfasst eine erste Nebenantriebswelle, welche mit einem Nebenantriebsmotor verbindbar ist. Dazu kann die Nebenantriebswelle einen Antriebsflansch zur Verbindung mit einer Motorwelle des Nebenantriebsmotors oder einer dazwischen angeordneten Verbindungswelle aufweisen. Die erste Nebenantriebswelle bildet demnach die Eingangswelle des Nebenantriebs. Die erste Nebenantriebswelle ist mit der Abtriebswelle antriebswirksam verbunden oder mit der Abtriebswelle verbindbar, um das Schiff zumindest zeitweise mittels des Nebenantriebsmotors anzutreiben. Beispielsweise kann die erste Nebenantriebswelle mittels einer schaltbaren Nebenantriebskupplung mit der Abtriebswelle verbindbar sein. Der Nebenantrieb kann dadurch entweder allein oder zusammen mit dem Hauptantrieb zum Antreiben der Propellerwelle genutzt werden. Bei der Verwendung einer elektrischen Maschine als Nebenantriebsmotor kann diese in bestimmten Betriebsphasen auch generatorisch betrieben werden, um beispielsweise einen elektrischen Energiespeicher aufzuladen oder um die generierte elektrische Energie direkt von elektrischen Verbrauchern auf dem Schiff zu nutzen.A marine transmission with a power take-off is proposed, wherein the marine transmission comprises a main drive shaft that can be connected to a main drive motor and can be connected to an output shaft by means of a main drive coupling. The output shaft of the marine transmission can be connected to a propeller shaft of the ship either directly or via further shafts. The said power take-off comprises a first auxiliary drive shaft that can be connected to a power take-off motor. For this purpose, the power take-off shaft can have a drive flange for connection to a motor shaft of the power take-off motor or a connecting shaft arranged therebetween. The first auxiliary drive shaft therefore forms the input shaft of the power take-off. The first auxiliary drive shaft is drivingly connected to the output shaft or can be connected to the output shaft in order to drive the ship at least temporarily by means of the power take-off motor. For example, the first auxiliary drive shaft can be connected to the output shaft by means of a switchable auxiliary drive coupling. The auxiliary drive can therefore be used either alone or together with the main drive to drive the propeller shaft. When an electric machine is used as an auxiliary drive motor, it can also be operated as a generator in certain operating phases, for example to charge an electrical energy storage device or to use the generated electrical energy directly from electrical consumers on the ship.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird nun vorgeschlagen, dass der Nebenantrieb eine zweite Nebenantriebswelle umfasst, welche mit axialem Abstand und koaxial zu der ersten Nebenantriebswelle angeordnet ist. Die erste und die zweite Nebenantriebswelle sind also im Leistungsfluss hintereinander angeordnet, sodass beim Betrieb des Nebenantriebs eine Antriebsleistung von der ersten Nebenantriebswelle auf die zweite Nebenantriebswelle übertragen wird. Dabei ist die erste Nebenantriebswelle mittels eines Koppelelements drehmomentübertragend mit der zweiten Nebenantriebswelle verbunden. Die Verbindung mittels des Koppelelements kann so ausgestaltet sein, dass zumindest nahezu keine Querkraft von der ersten Nebenantriebswelle auf die zweite Nebenantriebswelle übertragen wird. Mit anderen Worten wird von der ersten Nebenantriebswelle nur ein Torsionsmoment, aber keine Querkraft und kein Biegemoment auf die zweite Nebenantriebswelle übertragen. Dies erlaubt die Verwendung von leichteren, kompakteren Lagern der Wellen in dem Schiffsgetriebe und erhöht die Lebensdauer. Der axiale Abstand zwischen den beiden Nebenantriebswellen kann dabei sehr gering sein. Er sollte lediglich zumindest so groß sein, dass die zwischen den beiden miteinander verbundenen Wellenenden erforderliche Bewegungsfreiheit für die Entkoppelung der Querkraft im Bereich des Koppelelements gegeben ist.Within the scope of the present invention, it is now proposed that the auxiliary drive comprises a second auxiliary drive shaft, which is arranged at an axial distance and coaxially to the first auxiliary drive shaft. The first and second auxiliary drive shafts are therefore arranged one behind the other in the power flow, so that when the auxiliary drive is operating, a drive power is transmitted from the first auxiliary drive shaft to the second auxiliary drive shaft. The first auxiliary drive shaft is connected to the second auxiliary drive shaft by means of a coupling element in a torque-transmitting manner. The connection by means of the coupling element can be designed in such a way that at least almost no transverse force is transmitted from the first auxiliary drive shaft to the second auxiliary drive shaft. In other words, only a torsional moment, but no transverse force and no bending moment, is transmitted from the first auxiliary drive shaft to the second auxiliary drive shaft. This allows the use of lighter, more compact bearings for the shafts in the marine transmission and increases the service life. The axial The distance between the two auxiliary drive shafts can be very small. It should just be at least large enough to allow the necessary freedom of movement between the two connected shaft ends to decouple the transverse force in the area of the coupling element.

Gemäß der Erfindung ist das Koppelelement als Verbindungshülse mit zumindest einer Innenverzahnung ausgebildet, wobei die Innenverzahnung im Eingriff steht mit einer ersten Mitnahmeverzahnung an der ersten Nebenantriebswelle und mit einer zweiten Mitnahmeverzahnung an der zweiten Nebenantriebswelle. Auf diese Weise können die Wellenenden der ersten und zweiten Nebenantriebswellen drehmomentübertragend miteinander verbunden werden. Anstatt einer einzigen, durchgehenden Innenverzahnung kann die Verbindungshülse auch an jedem axialen Ende eine separate Innenverzahnung aufweisen, die mit der jeweils zugeordneten Mitnahmeverzahnung der beiden Nebenantriebswellen im Eingriff steht.According to the invention, the coupling element is designed as a connecting sleeve with at least one internal toothing, the internal toothing being in engagement with a first driving toothing on the first auxiliary drive shaft and with a second driving toothing on the second auxiliary drive shaft. In this way, the shaft ends of the first and second auxiliary drive shafts can be connected to one another in a torque-transmitting manner. Instead of a single, continuous internal toothing, the connecting sleeve can also have a separate internal toothing at each axial end, which is in engagement with the respectively assigned driving toothing of the two auxiliary drive shafts.

In einer Ausführung kann vorgesehen sein, dass die erste oder die zweite Mitnahmeverzahnung eine Balligkeit aufweist, oder dass die erste und die zweite Mitnahmeverzahnung eine Balligkeit aufweisen. Die Balligkeit im Bereich der Mitnahmeverzahnungen bewirkt, dass keine Querkraft von der ersten Nebenantriebswelle auf die zweite Nebenantriebswelle übertragen wird. Die Balligkeit ist eine Art der Flankenmodifikation an den Flanken einer Verzahnung. Bei der Balligkeit wird Material an den Enden der Zahnflanke weggenommen. Dadurch ergibt sich bei einer Mitnahmeverzahnung eine gewisse Spielfreiheit in der Verbindung, wodurch wiederum eine Querkraft eliminiert oder reduziert werden kann, welche durch Fehler in der Ausrichtung der beiden miteinander zu verbindenden Wellenenden verursacht wird. Solche Fehler in der Ausrichtung können z.B. durch eine Durchbiegung einer Welle, oder durch Ungenauigkeiten beim Zusammenbau entstehen.In one embodiment, it can be provided that the first or the second driving toothing has a crown, or that the first and the second driving toothing have a crown. The crowning in the area of the driving toothing ensures that no transverse force is transferred from the first auxiliary drive shaft to the second auxiliary drive shaft. The crowning is a type of flank modification on the flanks of a toothing. With the crowning, material is removed from the ends of the tooth flank. This results in a certain amount of play in the connection with a driving toothing, which in turn can eliminate or reduce a transverse force caused by errors in the alignment of the two shaft ends to be connected to one another. Such errors in alignment can arise, for example, from a deflection of a shaft or from inaccuracies during assembly.

Möglich sind eine Höhenballigkeit oder eine Breitenballigkeit an den Mitnahmeverzahnungen. Vorteilhaft ist hier insbesondere eine Breitenballigkeit. Unter Breitenballigkeit wird eine Zahnformkorrektur in Richtung der Zahnbreite verstanden. Dabei reduziert sich die Zahndicke von der Mitte des Zahns zu den Seiten hin nach einem konvexen Profil. Die Zahnhöhe kann dabei über die gesamte Zahnbreite gleichbleiben. In Bezug auf die genannten Wellen und deren Rotationsachsen verändert sich die Zahndicke also in axialer Richtung.It is possible to have either a crowning of the height or a crowning of the width on the driving gear teeth. Crowning of the width is particularly advantageous here. Crowning of the width is understood to mean a correction of the tooth shape in the direction of the tooth width. The tooth thickness is reduced from the middle of the tooth to the sides according to a convex profile. The tooth height can remain the same across the entire tooth width. In relation to the shafts mentioned and their axes of rotation, the tooth thickness therefore changes in the axial direction.

Eine Breitenballigkeit an zumindest einer der beiden Mitnahmeverzahnungen sorgt also dafür, dass Ausrichtungsfehler zwischen den zu verbindenden Wellen ausgeglichen werden können. Die Ausrichtungsfehler können in Form von Winkelabweichungen und in Form von Koaxialitätsabweichungen an den Wellen-Nabe-Verbindungen auftreten. Derartige Ausrichtungsfehler können bereits bei der Produktion und Montage der Bauteile im Zusammenhang mit Bauteiltoleranzen entstehen. Ferner entstehen Ausrichtungsfehler auch während des Betriebs eines durch eine Verlagerung der Bauteile des Schiffsgetriebes und des gesamten Schiffsantriebs unter Last. Die Ausrichtungsfehler können hohe Kräfte und Belastungen in den Verzahnungen und auch an den Wellenlagern der miteinander verbundenen Wellen bewirken, was wiederum zu Schäden und einer reduzierten Lebensdauer führt. Derartige Belastungen können dank der Breitenballigkeit an der Mitnahmeverzahnung eliminiert oder zumindest erheblich reduziert werden. Ausfälle durch Beschädigung können dadurch vermieden und die Lebensdauer der Antriebsanordnung kann dadurch verlängert werden.A crowning on at least one of the two driving gears ensures that alignment errors between the shafts to be connected can be compensated. The alignment errors can occur in the form of angular deviations and in the form of coaxiality deviations on the shaft-hub connections. Such alignment errors can arise during production and assembly of the components in connection with component tolerances. Furthermore, alignment errors also arise during operation of a ship due to a displacement of the components of the ship's gearbox and the entire ship's propulsion system under load. The alignment errors can cause high forces and loads in the gears and also on the shaft bearings of the interconnected shafts, which in turn leads to damage and a reduced service life. Such loads can be eliminated or at least significantly reduced thanks to the crowning on the driving gear. Failures due to damage can thus be avoided and the service life of the drive arrangement can be extended.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Schmierung von Wellenlagern, mit denen die erste und die zweite Nebenantriebswelle in unten beschriebenen Modulgehäusen gelagert sind. Eine zuverlässige Versorgung der Wellenlager ist ein wesentlicher Faktor für die zuverlässige Funktion und Langlebigkeit eines Schiffsgetriebes. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbindungshülse so ausgeführt ist, dass sie Schmieröl in Richtung zumindest eines Wellenlagers der ersten Nebenantriebswelle führt. Dies wird dadurch realisiert, dass die Verbindungshülse Ölzuführbohrungen für die Schmierölversorgung zumindest eines Wellenlagers aufweist. Schmieröl kann vorzugweise durch eine Bohrung in der zweiten Nebenantriebswelle in die Verbindungshülse geführt werden, von wo aus das Schmieröl durch die Ölzuführbohrungen möglichst direkt zu den Wellenlagern geführt wird. Die Ölzuführbohrungen können dazu bevorzugt im axial äußeren Bereich der Verbindungshülse angeordnet sein, sodass der Weg des Schmieröls von den Ölzuführbohrungen zu dem jeweiligen Wellenlager möglichst kurz ist. Da die Verbindungshülse nahe an den Wellenlagern der ersten und zweiten Nebenantriebswelle angeordnet ist, kann sie vorteilhaft dazu genutzt werden Schmieröl zielgerichtet zu den Wellenlagern zu leiten. Die Wellenlager sind vorzugweise als Wälzlager ausgeführt.A further aspect of the invention relates to the lubrication of shaft bearings with which the first and second auxiliary drive shafts are mounted in module housings described below. A reliable supply of the shaft bearings is an essential factor for the reliable function and longevity of a marine transmission. According to the present invention, it is provided that the connecting sleeve is designed in such a way that it guides lubricating oil in the direction of at least one shaft bearing of the first auxiliary drive shaft. This is achieved by the connecting sleeve having oil supply holes for the lubricating oil supply to at least one shaft bearing. Lubricating oil can preferably be guided through a hole in the second auxiliary drive shaft into the connecting sleeve, from where the lubricating oil is guided as directly as possible to the shaft bearings through the oil supply holes. The oil supply holes can preferably be arranged in the axially outer region of the connecting sleeve so that the path of the lubricating oil from the oil supply holes to the respective shaft bearing is as short as possible. Since the connecting sleeve is arranged close to the shaft bearings of the first and second auxiliary drive shafts, it can advantageously be used to guide lubricating oil in a targeted manner to the shaft bearings. The shaft bearings are preferably designed as rolling bearings.

Nach einer weiteren Ausführung kann vorgesehen sein, dass der Nebenantrieb ein erstes Modulgehäuse umfasst, in dem die erste Nebenantriebswelle gelagert ist, und dass der Nebenantrieb ein zweites Modulgehäuse umfasst, in dem die zweite Nebenantriebswelle gelagert ist. Das hat den Vorteil, dass die beiden Modulgehäuse ihrer Umgebung entsprechend angepasst werden können, wodurch Platz und Material gespart werden können. Das erste Modulgehäuse und das zweite Modulgehäuse können insbesondere starr miteinander verbunden sein, beispielsweise mittels einer Schraubflanschverbindung. Ferner können baugleiche Modulgehäuse nach einer modularen Bauweise für verschiedene Anwendungen häufiger wiederverwendet werden. Wenn beispielsweise eine Steuereinrichtung für den Nebenantrieb an einem Modulgehäuse angeordnet ist, so kann dieses Modulgehäuse inklusive der Steuereinheit an verschiedenen Baureihen eines Schiffsgetriebes verwendet werden, ohne an dem jeweiligen Grundgetriebe oder dessen Getriebegehäuse Änderungen für die Steuereinheit des Nebenantriebs erforderlich sind. Vorzugsweise weist das erste Modulgehäuse dazu eine erste Schnittstelle zur Befestigung einer hydraulischen Steuereinrichtung auf. Diese erste Schnittstelle kann eine bearbeitete Anflanschfläche umfassen. Das erste Modulgehäuse kann ferner eine zweite Schnittstelle zur Befestigung einer Nebenantriebsbremse aufweisen, sodass ein entsprechender Nebenantrieb mit einer Nebenantriebsbremse ebenfalls ohne Veränderung des Grundgetriebes an verschiedenen Baureihen eines Schiffsgetriebes anwendbar ist.According to a further embodiment, it can be provided that the auxiliary drive comprises a first module housing in which the first auxiliary drive shaft is mounted, and that the auxiliary drive comprises a second module housing in which the second auxiliary drive shaft is mounted. This has the advantage that the two module housings can be adapted to their environment, thereby saving space and material. The first module housing and the second module housing can in particular be rigidly connected to one another. , for example by means of a screw flange connection. Furthermore, identical module housings can be reused more frequently for different applications according to a modular design. If, for example, a control device for the auxiliary drive is arranged on a module housing, this module housing including the control unit can be used on different series of a marine transmission without changes to the respective basic transmission or its transmission housing for the control unit of the auxiliary drive. The first module housing preferably has a first interface for attaching a hydraulic control device. This first interface can comprise a machined flange surface. The first module housing can also have a second interface for attaching a auxiliary drive brake, so that a corresponding auxiliary drive with a auxiliary drive brake can also be used on different series of a marine transmission without changing the basic transmission.

Auf der zweiten Nebenantriebswelle kann ein Nebenantriebszahnrad verdrehfest angeordnet sein, welches mit einer Stirnradverzahnung auf einer Zwischenwelle im Eingriff steht. Das heißt, dass die Antriebsleistung des Nebenantriebs von der zweiten Nebenantriebswelle über das Nebenantriebszahnrad und die Stirnradverzahnung auf die Zwischenwelle übertragen wird.A power take-off gear can be arranged on the second auxiliary drive shaft in a rotationally fixed manner, which meshes with a spur gear on an intermediate shaft. This means that the drive power of the power take-off is transmitted from the second auxiliary drive shaft to the intermediate shaft via the power take-off gear and the spur gear.

Nach einer bevorzugten Ausführung wird die Zwischenwelle zumindest teilweise durch eine Nebenantriebskupplung gebildet oder die Zwischenwelle kann beispielsweise verdrehfest mit der Antriebsseite der Nebenantriebskupplung verbunden sein. Die Nebenantriebskupplung ist vorzugsweise als Reibkupplung in Form einer Lamellenkupplung ausgeführt. Dabei kann die oben genannte Stirnradverzahnung am Außenumfang eines Außenlamellenträgers der Nebenantriebskupplung angeordnet sein, wobei der Außenlamellenträger verdrehfest auf der Zwischenwelle befestigt ist. Mithilfe der Nebenantriebskupplung kann der Nebenantrieb unabhängig vom Hauptantrieb an- und abgekoppelt werden, d.h. mittels der Nebenantriebskupplung kann die erste Nebenantriebswelle antriebswirksam mit der Abtriebswelle des Schiffsgetriebes verbunden und von ihr getrennt werden.According to a preferred embodiment, the intermediate shaft is at least partially formed by a power take-off clutch or the intermediate shaft can, for example, be connected in a rotationally fixed manner to the drive side of the power take-off clutch. The power take-off clutch is preferably designed as a friction clutch in the form of a multi-disk clutch. The above-mentioned spur gear teeth can be arranged on the outer circumference of an outer disk carrier of the power take-off clutch, with the outer disk carrier being fixed in a rotationally fixed manner to the intermediate shaft. With the help of the power take-off clutch, the power take-off can be coupled and uncoupled independently of the main drive, i.e. the first power take-off shaft can be connected to and separated from the output shaft of the marine transmission in a driving manner using the power take-off clutch.

Im Folgenden werden die Erfindung und deren Vorteile anhand des Ausführungsbeispiels in der anliegenden Figur noch näher erläutert.In the following, the invention and its advantages are explained in more detail using the embodiment in the attached figure.

Dabei zeigen

1 eine schematische Darstellung eines Schiffsantriebs mit einem erfindungsgemäßen Schiffsgetriebe;
2 eine Schnittzeichnung eines Ausschnitts eines Schiffsgetriebes mit einem Nebenantrieb und
3 einen Ausschnitt aus der Schnittzeichnung in 2 mit einer Verbindungshülse.

Show

1 a schematic representation of a ship propulsion system with a marine transmission according to the invention;
2 a sectional drawing of a section of a marine transmission with a power take-off and
3 a section of the sectional drawing in 2 with a connecting sleeve.

In der 1 ist der schematische Aufbau eines Schiffsantriebs mit einem Schiffsgetriebe 1, welches einen Nebenantrieb 20 umfasst. Das Schiffsgetriebe 1 umfasst eine Antriebswelle 4, eine Ritzelwelle 6 und eine Abtriebswelle 9. Die Antriebswelle 4 ist über eine Verbindungswelle 3 mit einer Antriebsmaschine 2, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, verbunden. Die Abtriebswelle 9 ist mit einer Propellerwelle 10 drehfest verbunden. Auf der Propellerwelle 10 ist ein Propeller 11 zum Antrieb des Schiffes befestigt. Die Antriebswelle 4 ist mittels einer Hauptantriebskupplung 5 mit der Ritzelwelle 6 verbindbar. Im normalen Fahrbetrieb ist die Hauptantriebskupplung 5 geschlossen und der Propeller 11 wird durch den Hauptantriebsmotor 2 angetrieben. Die Antriebswelle 4, die Hauptantriebskupplung, die Ritzelwelle 6 und die Abtriebswelle 9 sind Bauteile des Hauptantriebs, die alle zumindest teilweise in einem Getriebegehäuse 12 des Schiffsgetriebes 1 angeordnet und gelagert sind. Das Getriebegehäuse 12 mit den Bauteilen des Hauptantriebs kann als Grundgetriebe bezeichnet werden, welches für verschiedene Anwendungen mit oder ohne einen Nebenantrieb verwendet werden kann.In the 1 is the schematic structure of a ship's propulsion system with a ship's gearbox 1, which includes a power take-off drive 20. The ship's gearbox 1 includes a drive shaft 4, a pinion shaft 6, and an output shaft 9. The drive shaft 4 is connected to a drive machine 2, for example an internal combustion engine, via a connecting shaft 3. The output shaft 9 is connected in a rotationally fixed manner to a propeller shaft 10. A propeller 11 for driving the ship is attached to the propeller shaft 10. The drive shaft 4 can be connected to the pinion shaft 6 by means of a main drive coupling 5. During normal driving operation, the main drive coupling 5 is closed and the propeller 11 is driven by the main drive motor 2. The drive shaft 4, the main drive coupling, the pinion shaft 6, and the output shaft 9 are components of the main drive, all of which are at least partially arranged and mounted in a gear housing 12 of the ship's gearbox 1. The gearbox housing 12 with the components of the main drive can be referred to as the basic gearbox, which can be used for various applications with or without a power take-off.

Die Hauptantriebskupplung 5 ist als Reiblamellenkupplung ausgebildet. Die Hauptantriebskupplung 5 weist daher einen Innenlamellenträger und einen Außenlamellenträger auf. Dabei ist der Außenlamellenträger verdrehfest mit der Antriebswelle 4 verbunden und der Innenlamellenträger ist starr mit der als Hohlwelle ausgebildeten Ritzelwelle 6 verbunden. Auf der Ritzelwelle 6 ist ein Antriebsritzel 7 verdrehfest angeordnet. Das Antriebsritzel 7 kämmt mit einem verdrehfest auf der Abtriebswelle 9 angeordneten Abtriebszahnrad 8.The main drive clutch 5 is designed as a friction disk clutch. The main drive clutch 5 therefore has an inner disk carrier and an outer disk carrier. The outer disk carrier is connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft 4 and the inner disk carrier is rigidly connected to the pinion shaft 6, which is designed as a hollow shaft. A drive pinion 7 is arranged in a rotationally fixed manner on the pinion shaft 6. The drive pinion 7 meshes with an output gear 8 arranged in a rotationally fixed manner on the output shaft 9.

Das Schiffsgetriebe 1 umfasst ferner einen Nebenantrieb 20. Der Nebenantrieb 20 ist mittels eines Nebenantriebsmotors 21 antreibbar. Der Nebenantriebsmotor 21 kann insbesondere als elektrische Maschine ausgeführt sein. Der Nebenantrieb 20 kann zusammen mit dem Hauptantriebsmotor 2 oder auch allein betrieben werden. Mithilfe des Nebenantriebs 20 mit einem Elektromotor als Nebenantriebsmotor 21 kann das Schiff zumindest zeitweise rein elektrisch angetrieben werden.The marine transmission 1 further comprises a power take-off 20. The power take-off 20 can be driven by means of a power take-off motor 21. The power take-off motor 21 can be designed in particular as an electric machine. The power take-off 20 can be operated together with the main drive motor 2 or on its own. With the help of the power take-off 20 with an electric motor as the power take-off motor 21, the ship can be driven purely electrically, at least temporarily.

Der Nebenantriebsmotor 21 ist in diesem Ausführungsbeispiel über eine Verbindungswelle 22 mit einer ersten Nebenantriebswelle 24 verbunden. Die erste Nebenantriebswelle 24 weist antriebsseitig einen Verbindungsflansch 23 auf, über den sie mit der Verbindungswelle 22 verbunden ist. Die erste Nebenantriebswelle 24 ist mittels zweier Wellenlager 26 und 27 in einem ersten Modulgehäuse 28 gelagert. Die erste Nebenantriebswelle 24 ist mittels einer Verbindungshülse 29 verdrehfest mit einer zweiten Nebenantriebswelle 30 verbunden. Gegenüber herkömmlichen Nebenantrieben mit einer einzigen Nebenantriebswelle kommen hier also zwei hintereinander angeordnete Nebenantriebswellen 24 und 30 zum Einsatz. Die zweite Nebenantriebswelle 30 ist mittels zweier weiterer Wellenlager 31 und 32 in einem zweiten Modulgehäuse 34 gelagert.In this embodiment, the auxiliary drive motor 21 is connected to a first auxiliary drive shaft 24 via a connecting shaft 22. The first auxiliary drive shaft 24 has a connecting flange 23 on the drive side, via which it is connected to the connecting shaft 22. The first The auxiliary drive shaft 24 is mounted in a first module housing 28 by means of two shaft bearings 26 and 27. The first auxiliary drive shaft 24 is connected in a rotationally fixed manner to a second auxiliary drive shaft 30 by means of a connecting sleeve 29. In contrast to conventional auxiliary drives with a single auxiliary drive shaft, two auxiliary drive shafts 24 and 30 arranged one behind the other are used here. The second auxiliary drive shaft 30 is mounted in a second module housing 34 by means of two further shaft bearings 31 and 32.

Im Sinne einer Modulbauweise kann das erste Modul, umfassend das erste Modulgehäuse 28 und die erste Nebenantriebswelle 24, bei unterschiedlichen Getriebefamilien bzw. Getriebebaureihen in identischer Bauweise eingesetzt werden. Dies spart Entwicklungsaufwand und ermöglicht eine kostengünstigere Herstellung wegen höherer Stückzahlen. Weiter begünstigt wird diese Modulbauweise, wenn das erste Modulgehäuse 28 Schnittstellen zur Befestigung einer hydraulischen Steuereinrichtung für den Nebenantrieb 20 und/oder für eine Nebenantriebsbremse 45 aufweist. Solche Schnittstellen ermöglichen die breite Verwendbarkeit des ersten Modulgehäuses 28 für verschiedene Anwendungen. Das zweite Modul, umfassend das erste Modulgehäuse 34 und die erste Nebenantriebswelle 30, kann variabel gestaltet und bei verschiedenen Anwendungen an verschiedene Getriebegehäuse 12 des jeweiligen Grundgetriebes angepasst werden.In the sense of a modular design, the first module, comprising the first module housing 28 and the first auxiliary drive shaft 24, can be used in different transmission families or transmission series in an identical design. This saves development effort and enables more cost-effective production due to higher quantities. This modular design is further favored if the first module housing 28 has interfaces for attaching a hydraulic control device for the auxiliary drive 20 and/or for an auxiliary drive brake 45. Such interfaces enable the first module housing 28 to be widely used for various applications. The second module, comprising the first module housing 34 and the first auxiliary drive shaft 30, can be designed variably and adapted to different transmission housings 12 of the respective basic transmission for different applications.

Auf der zweiten Nebenantriebswelle 30 ist ein Nebenantriebszahnrad 33 verdrehfest angeordnet, welches mit einer Stirnradverzahnung 35 im Eingriff steht, die wiederum verdrehfest zu einer Zwischenwelle 36 des Schiffsgetriebes 1 angeordnet ist. Die Stirnradverzahnung 35 ist am Außenumfang eines Außenlamellenträgers einer Nebenantriebskupplung 37 angeordnet, wobei der Außenlamellenträger verdrehfest auf der Zwischenwelle 36 angeordnet ist. Die Zwischenwelle 36 und die auf der Zwischenwelle 36 angeordnete Nebenantriebskupplung 37 sind in dem Getriebegehäuse 12 des Grundgetriebes angeordnet.A secondary drive gear 33 is arranged in a rotationally fixed manner on the second auxiliary drive shaft 30, which is in engagement with a spur gear 35, which in turn is arranged in a rotationally fixed manner to an intermediate shaft 36 of the marine transmission 1. The spur gear 35 is arranged on the outer circumference of an outer disk carrier of a secondary drive clutch 37, wherein the outer disk carrier is arranged in a rotationally fixed manner on the intermediate shaft 36. The intermediate shaft 36 and the secondary drive clutch 37 arranged on the intermediate shaft 36 are arranged in the transmission housing 12 of the basic transmission.

Mithilfe der Nebenantriebskupplung 37 kann der Nebenantrieb 20 an- und abgekoppelt werden. Die Nebenantriebskupplung 37 ist ebenfalls als Reiblamellenkupplung ausgebildet. Die Nebenantriebskupplung 37 weist daher auch einen Innenlamellenträger und einen Außenlamellenträger auf. Dabei ist der Außenlamellenträger verdrehfest mit der Zwischenwelle 36 verbunden und der Innenlamellenträger ist starr mit einer Nebenantriebsritzelwelle 38 verbunden. Auf der Nebenantriebsritzelwelle 38 ist ein Nebenantriebsritzel 39 verdrehfest angeordnet. Das Nebenantriebsritzel 39 kämmt wiederum mit dem verdrehfest auf der Abtriebswelle 9 angeordneten Abtriebszahnrad 8. Auf diese Weise werden die Antriebsleistungen des Hauptantriebsstrangs und des Nebenantriebs 20 auf dem Abtriebszahnrad 8 bzw. der zugeordneten Abtriebswelle 9 zusammengeführt bzw. aufsummiert, wenn der Hauptantrieb und der Nebenantrieb 20 gleichzeitig betrieben werden.The auxiliary drive 20 can be coupled and uncoupled using the auxiliary drive clutch 37. The auxiliary drive clutch 37 is also designed as a friction disk clutch. The auxiliary drive clutch 37 therefore also has an inner disk carrier and an outer disk carrier. The outer disk carrier is connected to the intermediate shaft 36 in a rotationally fixed manner and the inner disk carrier is rigidly connected to a auxiliary drive pinion shaft 38. A secondary drive pinion 39 is arranged in a rotationally fixed manner on the auxiliary drive pinion shaft 38. The auxiliary drive pinion 39 in turn meshes with the output gear 8 arranged in a rotationally fixed manner on the output shaft 9. In this way, the drive power of the main drive train and the auxiliary drive 20 are brought together or added up on the output gear 8 or the associated output shaft 9 when the main drive and the auxiliary drive 20 are operated simultaneously.

Die Zwischenwelle 36 ist durch die als Hohlwelle ausgeführte Nebenantriebsritzelwelle 38 hindurchgeführt. Die Zwischenwelle 36 und die Nebenantriebsritzelwelle 38 sind also koaxial zueinander angeordnet. Die Zwischenwelle 36 ist mittels nicht näher bezeichneter Wälzlager in dem Getriebegehäuse 12 gelagert.The intermediate shaft 36 is guided through the auxiliary drive pinion shaft 38, which is designed as a hollow shaft. The intermediate shaft 36 and the auxiliary drive pinion shaft 38 are thus arranged coaxially to one another. The intermediate shaft 36 is mounted in the transmission housing 12 by means of rolling bearings (not specified in more detail).

Die Hauptantriebskupplung 4 und die Nebenantriebskupplung 22 können beide mittels einer Getriebesteuereinrichtung oder einer Schiffssteuereinrichtung angesteuert und betätigt werden, sodass in jeder Betriebsphase ein geeigneter Antriebsmodus gewählt werden kann.The main drive clutch 4 and the auxiliary drive clutch 22 can both be controlled and operated by means of a transmission control device or a ship control device so that a suitable drive mode can be selected in each operating phase.

Auf der dem Hauptantriebsmotor 2 gegenüberliegenden Getriebeseite, also der Abtriebsseite des Schiffsgetriebes 1, kann vorteilhaft ein Nebenabtrieb 50 an der Antriebswelle 4 angeschlossen sein. Über einen solchen Nebenabtrieb 50 kann eine Primärpumpe des Schiffsgetriebes 1 angetrieben werden.On the transmission side opposite the main drive motor 2, i.e. the output side of the marine transmission 1, a power take-off 50 can advantageously be connected to the drive shaft 4. A primary pump of the marine transmission 1 can be driven via such a power take-off 50.

In der 2 ist ein Ausschnitt einer Ausführungsform des Schiffsgetriebes 1 dargestellt, in dem insbesondere die Bauteile des Nebenantriebs 20 erkennbar sind. Die erste Nebenantriebswelle 24 ist in dem ersten Modulgehäuse 28 angeordnet und darin in zwei Wälzlagern 26 und 27 gelagert. Die zweite Nebenantriebswelle 30 ist in dem zweiten Modulgehäuse 34 angeordnet und dort in zwei Wälzlagern 31 und 32 gelagert.In the 2 a section of an embodiment of the marine transmission 1 is shown, in which in particular the components of the auxiliary drive 20 can be seen. The first auxiliary drive shaft 24 is arranged in the first module housing 28 and is mounted therein in two roller bearings 26 and 27. The second auxiliary drive shaft 30 is arranged in the second module housing 34 and is mounted therein in two roller bearings 31 and 32.

Die erste Nebenantriebswelle 24 ist mit der zweiten Nebenantriebswelle 30 mittels eines Koppelelements in Form einer Verbindungshülse 29 drehmomentübertragend verbunden. Die Verbindungshülse 29 mit zumindest einer Innenverzahnung 41 ausgebildet ist. Wie in der 3 dargestellt ist, steht die Innenverzahnung 41 im Eingriff mit einer ersten Mitnahmeverzahnung 25 an der ersten Nebenantriebswelle 24 und mit einer zweiten Mitnahmeverzahnung 40 an der zweiten Nebenantriebswelle 30.The first auxiliary drive shaft 24 is connected to the second auxiliary drive shaft 30 by means of a coupling element in the form of a connecting sleeve 29 in a torque-transmitting manner. The connecting sleeve 29 is designed with at least one internal toothing 41. As shown in the 3 As shown, the internal toothing 41 is in engagement with a first driving toothing 25 on the first auxiliary drive shaft 24 and with a second driving toothing 40 on the second auxiliary drive shaft 30.

An dem starr auf der ersten Nebenantriebswelle 24 befestigten Antriebsflansch 23 ist eine Bremsscheibe einer Nebenantriebsbremse 45 befestigt. Die Bremsscheibe rotiert also während des Betriebs des Nebenantriebs 20 mit der ersten Nebenantriebswelle 24. Die hier nicht dargestellten stationären Teile der Nebenantriebsbremse 45 sind an dem ersten Modulgehäuse 28 befestigt, welches dazu eine Schnittstelle in Form einer bearbeiteten Anflanschfläche aufweist.A brake disk of a power take-off brake 45 is attached to the drive flange 23, which is rigidly attached to the first power take-off shaft 24. The brake disk therefore rotates with the first power take-off shaft 24 during operation of the power take-off 20. The stationary parts of the power take-off brake 45, which are not shown here, are attached to the first module housing 28, which has an interface in the form of a machined flange surface.

In der 3 ist das Koppelelement 29 in Form der Verbindungshülse 29 näher dargestellt. Die Verbindungshülse 29 verbindet die Wellenenden der ersten Nebenantriebswelle 24 und der zweiten Nebenantriebswelle 30, welche sich mit einem geringen axialen Abstand gegenüberliegen. Die drehfeste Verbindung wird durch jeweils eine erste und eine zweite Mitnahmeverzahnung 25 bzw. 40 auf den beiden Wellenenden bewirkt, welche jeweils im Eingriff stehen mit der Innenverzahnung 41 am Innenumfang der Verbindungshülse 29.In the 3 the coupling element 29 is shown in more detail in the form of the connecting sleeve 29. The connecting sleeve 29 connects the shaft ends of the first auxiliary drive shaft 24 and the second auxiliary drive shaft 30, which are opposite each other with a small axial distance. The rotationally fixed connection is brought about by a first and a second driving toothing 25 and 40 on the two shaft ends, which are each in engagement with the internal toothing 41 on the inner circumference of the connecting sleeve 29.

Eine der beiden Mitnahmeverzahnungen 40 weist eine Balligkeit auf, welche bewirkt, dass bei der Übertragung eines Antriebsdrehmoments keine Querkraft auf die zweite Nebenantriebswelle 30 übertragen wird.One of the two driving gear teeth 40 has a crowning, which ensures that no transverse force is transmitted to the second auxiliary drive shaft 30 when a drive torque is transmitted.

Darüber hinaus ist die Verbindungshülse 29 so ausgeführt, dass sie Schmieröl in Richtung der beiden anliegenden Wellenlager 27 und 31 der ersten und der zweiten Nebenantriebswelle 24, 30 führt. Das Schmieröl wird durch eine zentrale Bohrung 43 in der zweiten Nebenantriebswelle 30 und den Zwischenraum 44 zwischen den sich gegenüberliegenden Wellenenden der ersten und zweiten Nebenantriebswellen 24 und 30 zugeführt. Der Zwischenraum 44 ergibt sich durch den axialen Abstand, mit dem die beiden Nebenantriebswellen 24 und 30 zueinander angeordnet sind. Von dem Zwischenraum 44 wird das Schmieröl durch die Eingriffsbereiche der Innenverzahnung 41 mit den beiden Mitnahmeverzahnungen 25 und 40 weitergeleitet. Durch Ölzuführbohrungen 42 in der Verbindungshülse 29 fließt das Schmieröl weiter zu den jeweils zugeordneten Wellenlagern 27 und 31.In addition, the connecting sleeve 29 is designed in such a way that it guides lubricating oil in the direction of the two adjacent shaft bearings 27 and 31 of the first and second auxiliary drive shafts 24, 30. The lubricating oil is supplied through a central bore 43 in the second auxiliary drive shaft 30 and the gap 44 between the opposite shaft ends of the first and second auxiliary drive shafts 24 and 30. The gap 44 results from the axial distance at which the two auxiliary drive shafts 24 and 30 are arranged from one another. From the gap 44, the lubricating oil is passed on through the engagement areas of the internal gearing 41 with the two driving gearings 25 and 40. The lubricating oil flows through oil supply bores 42 in the connecting sleeve 29 to the respectively assigned shaft bearings 27 and 31.

BezugszeichenReference symbols

11: SchiffsgetriebeMarine gear
22: HauptantriebsmotorMain drive motor
33: VerbindungswelleConnecting shaft
44: Antriebswelledrive shaft
55: HauptantriebskupplungMain drive clutch
66: RitzelwellePinion shaft
77: AntriebsritzelDrive pinion
88th: AbtriebszahnradOutput gear
99: AbtriebswelleOutput shaft
1010: PropellerwellePropeller shaft
1111: Propellerpropeller
1212: Getriebegehäuse Gearbox housing
2020: NebenantriebPower take-off
2121: NebenantriebsmotorPower take-off motor
2222: VerbindungswelleConnecting shaft
2323: VerbindungsflanschConnecting flange
2424: erste Nebenantriebswellefirst auxiliary drive shaft
2525: erste Mitnahmeverzahnungfirst driving gear
2626: WellenlagerShaft bearings
2727: WellenlagerShaft bearings
2828: erstes Modulgehäusefirst module housing
2929: Koppelelement, VerbindungshülseCoupling element, connecting sleeve
3030: zweite Nebenantriebswellesecond auxiliary drive shaft
3131: WellenlagerShaft bearings
3232: WellenlagerShaft bearings
3333: NebenantriebszahnradPTO gear
3434: zweites Modulgehäusesecond module housing
3535: StirnradverzahnungSpur gearing
3636: ZwischenwelleIntermediate shaft
3737: NebenantriebskupplungPTO clutch
3838: NebenantriebsritzelwellePTO pinion shaft
3939: NebenantriebsritzelPTO pinion
4040: zweite Mitnahmeverzahnungsecond driving gear
4141: InnenverzahnungInternal gearing
4242: ÖlzuführbohrungOil supply hole
4343: ÖlbohrungOil drilling
4444: ZwischenraumSpace
4545: NebenantriebsbremsePTO brake
5050: NebenabtriebPower take-off

Claims

Marine transmission (1) with a power take-off (20), wherein the marine transmission (1) comprises a main drive shaft (4) connectable to a main drive motor (2), a main drive coupling (5) and an output shaft (9), wherein the main drive shaft (4) can be connected to the output shaft (9) of the marine transmission (1) by means of the main drive coupling (5), and wherein the power take-off (20) comprises a first power take-off shaft (24) connectable to a power take-off motor (21), which is connected or connectable to the output shaft (9), wherein the power take-off (20) comprises a second power take-off shaft (30) which is arranged at an axial distance and coaxially to the first power take-off shaft (24), and that the first power take-off shaft (24) is connected to the second power take-off shaft (30) by means of a coupling element (29) in a torque-transmitting manner. drive shaft (30), characterized in that the coupling element is in the form of a connecting sleeve (29) with at least one internal toothing (41), and that the at least one internal toothing (41) is in engagement with a first driving toothing (25) on the first auxiliary drive shaft (24) and with a second driving toothing (40) on the second auxiliary drive shaft (30), that the connecting sleeve (29) is designed such that it guides lubricating oil in the direction of at least one shaft bearing (27, 31) of the first and/or the second auxiliary drive shaft (24, 30), and that the connecting sleeve has oil supply bores (42) for supplying lubricating oil to at least one shaft bearing (27, 31).

Marine Gear (1) to Claim 1 , characterized in that the first or the second driving toothing (25, 40) has a crowning, or that the first and the second driving toothing (25, 40) have a crowning.

Marine transmission (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the auxiliary drive (20) comprises a first module housing (28) in which the first auxiliary drive shaft (24) is mounted, and that the auxiliary drive (20) comprises a second module housing (34) in which the second auxiliary drive shaft (30) is mounted.

Marine Gear (1) to Claim 3 characterized in that the first module housing (28) has a first interface for fastening a hydraulic control device.

Marine Gear (1) to Claim 3 or 4 characterized in that the first module housing (28) has a second interface for fastening a power take-off brake (45).

Marine transmission (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a secondary drive gear (33) is arranged on the second secondary drive shaft (30) in a rotationally fixed manner, which is in engagement with a spur gear toothing (35) on an intermediate shaft (36) of the marine transmission (1).