DE10235286B4

DE10235286B4 - Propeller shaft clutch for a marine propulsion

Info

Publication number: DE10235286B4
Application number: DE10235286A
Authority: DE
Inventors: Rolf Beckmann
Original assignee: Renk GmbH
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2002-08-02
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2022-08-03
Also published as: PL205542B1; FI20031099A; FI20031099A0; FI118462B; DE10235286A1; PL361519A1

Abstract

Propellerwellen-Schaltkupplung zum Trennen oder Verbinden einer Antriebsverbindung zwischen einer Antriebsmaschine (1) und einem Propeller (3), wobei die Schaltkupplung (6) eine Zahnkupplung mit außenverzahnten Kupplungsnaben (11, 12) und einer auf die Kupplungsnaben (11, 12) axial aufschiebbaren innenverzahnten Kupplungshülse (13) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne der Kupplungsnaben (11, 12) und der Kupplungshülse (13) in Breitenrichtung keilförmig ausgeführt sind, so dass das Flankenspiel in der Verzahnung beim Aufschieben der Kupplungshülse (13) durch den Verschiebeweg der Kupplungshülse (13) einstellbar ist.Propeller shaft clutch for disconnecting or connecting a drive connection between a Driving machine (1) and a propeller (3), wherein the clutch (6) a toothed coupling with externally toothed Clutch hubs (11, 12) and one on the clutch hubs (11, 12) axially slidable internally toothed coupling sleeve (13), characterized in that the teeth the clutch hubs (11, 12) and the coupling sleeve (13) in the width direction cuneiform accomplished are, so the backlash in the gearing when pushing the coupling sleeve (13) by the displacement of the coupling sleeve (13) is adjustable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Propellerwellen-Schaltkupplung für einen Schiffsantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a propeller shaft clutch for a Ship propulsion according to the generic term of claim 1

Frachtschiffe sind üblicherweise nur mit einem Antriebsmotor ausgerüstet, der häufig als Zweitakt-Dieselmotor ausgeführt ist und direkt über die Propellerwelle den Propeller antreibt. Der Motor kann auch genutzt werden, einen Wellengenerator anzutreiben, um bei normaler Marschfahrt Bordstrom zu erzeugen. Der Antrieb des Wellengenerators erfolgt in der Regel über ein sogenanntes Tunnelgetriebe, wie es beispielsweise aus der EP 0 140 010 B1 bekannt ist, das zwischen Motor und Propeller angeordnet ist und dessen Antriebswelle über eine elastische Kupplung mit der Propellerwelle gekuppelt ist.Cargo ships are usually equipped only with a propulsion engine, which is often designed as a two-stroke diesel engine and drives the propeller directly through the propeller shaft. The motor can also be used to drive a wave generator to produce on-board power during normal cruising. The drive of the wave generator is usually via a so-called tunnel gear, as for example from the EP 0 140 010 B1 is known, which is arranged between the engine and propeller and whose drive shaft is coupled via a flexible coupling with the propeller shaft.

Fällt der Motor aus, so lässt sich das Schiff nicht mehr manövrieren und es besteht die Gefahr einer Havarie. Um die Ausfallsicherheit des Antriebes zu erhöhen, kann die Antriebsanlage mit einer Propellerwellen-Trennkupplung ausgeführt werden, die es im Notfall ermöglicht, den Dieselmotor schnell abzukuppeln und den Wellengenerator als Schiffsantrieb zu nutzen. Eine derartige Abschaltkupplung ist aus der DE 198 19 335 A1 bekannt. Der Wellengenerator wird dabei als Elektromotor gefahren und treibt über das Tunnelgetriebe den Propeller an. Da die Kupplung nur im selten auftretenden Notfall geschaltet wird, ist der Schaltmechanismus nur für eine geringe Anzahl von Schaltungen konzipiert, das Trennen erfolgt automatisch über Fernauslösung, das Wiedereinschalten ist meist nur manuell vor Ort möglich und erfordert sehr hohe Hydraulikdrücke von bis zu 1000 bar.If the engine fails, the ship can no longer be maneuvered and there is a danger of an accident. To increase the reliability of the drive, the drive system can be designed with a propeller shaft separating clutch, which makes it possible in an emergency to disengage the diesel engine quickly and to use the shaft generator as a marine propulsion. Such a shut-off is from the DE 198 19 335 A1 known. The shaft generator is driven as an electric motor and drives the propeller via the tunnel gearbox. Since the clutch is switched only in the rare emergency, the switching mechanism is designed for a small number of circuits, the separation is done automatically by remote control, the reconnection is usually only possible manually on site and requires very high hydraulic pressures of up to 1000 bar.

Um problematische Betriebsbereiche des Dieselmotors zu reduzieren und den Dieselmotor zu schonen, ist es zweckmäßig, den Antrieb über den Wellengenerator nicht nur im Notfall, sondern regelmäßig, bei allen Fahrstufen des Schiffes, die mit niedriger Schiffsgeschwindigkeit und somit mit niedriger Leistung durchgeführt werden, zu nutzen.Around to reduce problematic operating ranges of the diesel engine and To protect the diesel engine, it is expedient to drive via the shaft generator not only in an emergency, but regularly, at all driving levels of the Ship with low ship speed and thus with low power performed be used.

Aus der DE 37 00 584 C2 ist dazu eine ausrückbare Zahnkupplung zum Trennen der Propellerwelle bekannt. Damit sich die Kupplungshülse auf den außenverzahnten Kupplungsnaben verschieben lässt, muss an der Verzahnung Spiel vorgesehen werden. Das Verdrehspiel der Kupplungsverzahnung ist bei Propellerwellen unerwünscht, da bei jedem Hochfahren des Hauptmotors, bei der Durchfahrt der torsionskritischen Drehzahl, Wechseldrehmomente entstehen. Innerhalb der Kupplung verursacht dieses Spiel im Bereich der Verzahnung und der Lager Relativbewegungen, die eine ständige Schmierung erforderlich macht. Außerdem ist der Schaltmechanismus der Kupplung so ausgeführt, dass über außenliegende Hydraulikkolben, die mit dem Fundament verbunden sind, Kräfte erzeugt werden, die sowohl den Antriebsstrang als auch das Fundament belasten.From the DE 37 00 584 C2 For this purpose, a disengageable toothed coupling for separating the propeller shaft is known. To allow the coupling sleeve to be moved to the externally toothed coupling hubs, clearance must be provided on the toothing. The backlash of the coupling teeth is undesirable in propeller shafts, since at each start-up of the main engine, when passing through the torsion-critical speed, alternating torques arise. Within the coupling, this clearance in the area of the teeth and the bearings causes relative movements, which requires constant lubrication. In addition, the switching mechanism of the clutch is designed so that forces are generated via external hydraulic pistons which are connected to the foundation, which load both the drive train and the foundation.

Die GB 410 031 betrifft einen Schiffsantrieb mit einem Haupt- und einem Hilfsantriebsmotor. Für Langsamfahrt kann der Hauptmotor abgekoppelt werden und das Schiff mit dem Hilfsmotor angetrieben werden. Der Hilfsmotor kann dem Hauptmotor auch über eine Flüssigkeitskupplung zugeschaltet werden.The GB 410 031 relates to a marine propulsion with a main and an auxiliary drive motor. For slow travel, the main engine can be decoupled and the ship can be powered by the auxiliary engine. The auxiliary engine can be connected to the main engine via a fluid coupling.

Die DE-Auslegeschrift 1 181 992 bezieht sich auf eine Zahnkupplung mit einer Einrückservovorrichtung und einem die relative Phasenlage der Kupplungshälften ertastenden Fühler, welcher die Zahnkränze der Kupplungshälften teilweise in Eingriff bringt und die Einrückservovorrichtung steuert.The DE-Auslegeschrift 1 181 992 relates to a toothed coupling with an engaging servo device and a sensor which senses the relative phase of the coupling halves, which the sprockets the coupling halves partially engages and controls the engagement servo device.

Die DE 198 54 570 C1 betrifft eine Kupplung zum Kuppeln von zwei Wellenabschnitten einer Propellerwelle, die alternativ mit einem Zweitakt-Großdieselmotor oder einem Elektromotor antreibbar ist. Die Kupplung besteht aus einem Kupplungsring mit konischen Bohrungen, in welche konische Kupplungsbolzen hydraulisch eingerückt werden können.The DE 198 54 570 C1 relates to a coupling for coupling two shaft sections of a propeller shaft, which is alternatively drivable with a two-stroke large diesel engine or an electric motor. The coupling consists of a coupling ring with conical bores into which conical coupling bolts can be hydraulically engaged.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine betriebssichere unkomplizierte Propellerwellen-Schaltkupplung zu schaffen, welche das Antriebsdrehmoment verdrehspielfrei oder verdrehspielarm übertragen kann.Of the Invention is based on the object, a reliable and uncomplicated Propeller shaft clutch to create the driving torque can be transmitted without backlash or drehspielspielarm.

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

Durch die erfindungsgemäße Propellerwellen-Schaltkuppplung kann der Hauptmotor einfach und unkompliziert an die Propellerwelle an – oder abgekuppelt werden. Durch die Ausführung als Zahnkupplung mit keilförmiger Verzahnung ist die Schaltkupplung verdrehspielfrei oder verdrehspielarm und kann das Hauptantriebsdrehmoment mit hoher Sicherheit übertragen.By the propeller shaft switching coupling according to the invention The main motor can easily and easily to the propeller shaft on - or be uncoupled. By the execution as a toothed coupling with wedge-shaped Gearing is the clutch clutch backlash or drehrehspielarm and can transmit the main drive torque with high safety.

Aufgrund ihrer einfachen Betätigung lässt sich eine erfindungsgemäße Schaltkupplung in vorteilhafter Weise regelmäßig nutzen.by virtue of their simple operation let yourself a clutch according to the invention to use regularly in an advantageous manner.

Durch die Anordnung von Distanzstücken kann der Verschiebeweg der Kupplungshülse auf den Kupplungsnaben begrenzt werden, wodurch die Belastung der Verzahnungen mit der axialen Schaltkraft und ein unzulässig hohes Verkeilen der Verzahnungen in vorteilhafter Weise verhindert werden können.The arrangement of spacers, the displacement of the coupling sleeve can be limited to the clutch hubs, whereby the load on the teeth with the axial switching force and an inadmissibly high wedging the Verzah tions can be prevented in an advantageous manner.

Durch die direkte Anordnung der Schaltelemente auf der Kupplung selbst – ohne Anbindung an das Fundament – wird weder der Antriebsstrang noch das Fundament durch Schaltkräfte belastet und die Dichtungen des vorzugsweise hydrau lisch betätigten Schaltkolbens sind in keinem Betriebszustand einer relativen Drehbewegung ausgesetzt.By the direct arrangement of the switching elements on the coupling itself - without connection to the foundation - will neither the driveline nor the foundation loaded by shifting forces and the seals of the preferably hydrau cally actuated control piston are not exposed to any relative rotational movement in any operating condition.

Die Propellerwellen-Schaltkupplung kann mit einer Axial-Lager-Anordnung ausgestattet werden, welche die Propellerkräfte in eingekuppeltem Betriebszustand in vorteilhafter Weise auf das Schiffsdrucklager weiterleitet und im ausgekuppelten Zustand die Axialkräfte des Propellers selbst aufnehmen kann.The Propeller shaft clutch can with an axial bearing arrangement equipped, which the propeller forces in engaged operating condition advantageously forwards to the ship's thrust bearing and in the disengaged state, absorb the axial forces of the propeller itself can.

Die Schaltkupplung kann mit einem Stützzapfen ausgeführt werden, an welchem sich die beiden Kupplungshälften über zwei Radiallager gegeneinander abstützen können und unzulässiges Verschränken oder Klaffen der beiden Kupplungshälften in vorteilhafter Weise verhindert werden kann.The Clutch can with a support pin accomplished be, on which the two coupling halves on two radial bearings against each other support can and invalid fold or gaping of the two coupling halves in an advantageous manner can be prevented.

Bei ausgekuppelter Propellerwellen-Schaltkupplung kann die Propellerwelle in vorteilhafter Weise durch den Propellerwellen-Generator angetrieben werden, indem dieser als Elektromotor betrieben wird. Dadurch kann auf einen zusätzlichen Motor verzichtet werden und es können in vorteilhafter Weise Bauraum und Investitionskosten gespart werden. Der Propellerwellengenerator kann bei allen Fahrstufen mit geringer Schiffsgeschwindigkeit sowie auch im Notfall, wenn beispielsweise der Hauptmotor ausfällt, als Antriebselektromotor eingesetzt werden und bei normaler Marschfahrt kann er für die ökonomische Bordstromerzeugung herangezogen werden.at disengaged propeller shaft clutch, the propeller shaft be driven in an advantageous manner by the propeller shaft generator, by being operated as an electric motor. This can be done on one additional Motor can be waived and it can Advantageously, space and investment costs can be saved. The propeller shaft generator can with all driving levels with less Ship speed as well as in an emergency, if, for example the main engine fails when Drive electric motor can be used and during normal cruising can he for the economic on-board power generation be used.

Durch die Verwendung des Propellerwellen-Generators als alternativen Antrieb für die Propellerwelle können auch ältere Schiffsantriebe in einfacher Weise auf die strengeren Sicherheitsanforderungen mit einem zweiten Antriebsmotor nachgerüstet werden.By the use of the propeller shaft generator as an alternative drive for the Propeller shaft can also older ones Ship propulsion in a simple way to the more stringent safety requirements be retrofitted with a second drive motor.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.Further Features and advantages emerge from the subclaims in Connection with the description.

Nachfolgend werden die Merkmale der vorliegenden Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. In den zugehörigen schematischen Zeichnungen zeigt, diefollowing The features of the present invention are based on a preferred embodiment explained in more detail. In the associated schematic Drawings shows that

1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Antriebsanlage und 1 a block diagram of a drive system according to the invention and

2 stellt eine erfindungsgemäße Propellerwellen-Schaltkupplung dar. 2 represents a propeller shaft clutch according to the invention.

Die 1 zeigt schematisch die Anordnung der erfindungsgemäßen Elemente einer beispielhaften Schiffsantriebsanlage. Ein Hauptmotor 1 treibt eine Propellerwelle 2 an, welche an ihrem wasserseitigen Ende einen Propeller 3 trägt. Mit der Propellerwelle 2 ist über eine elastische Kupplung 9 ein zu einem Getriebe 5 gehörendes Zahnrad verbunden, welches einen Propellerwellen-Generator 4 antreibt. Das Getriebe 5 ist vorzugsweise ein Übersetzungsgetriebe wie es beispielsweise aus der EP 0 140 010 B1 bekannt ist. Neben dem Propellerwellen-Generator 4 ist ein weiterer Generator 7 zur Bordstromversorgung des Schiffes vorgesehen, der von einem weiteren Motor 8 angetrieben wird. Der Motor 8 ist vorzugsweise ein Dieselmotor und es ist selbstverständlich auch möglich – je nach Bedarf – weitere derartige Motor-Generator-Anordnungen auf dem Schiff vorzusehen.The 1 schematically shows the arrangement of the elements of an exemplary marine propulsion system according to the invention. A main engine 1 drives a propeller shaft 2 on, which at its water-side end a propeller 3 wearing. With the propeller shaft 2 is via a flexible coupling 9 one to a gearbox 5 associated gear connected to a propeller shaft generator 4 drives. The gear 5 is preferably a transmission gear as it is for example from the EP 0 140 010 B1 is known. Next to the propeller shaft generator 4 is another generator 7 intended for on-board power supply of the ship, that of another engine 8th is driven. The motor 8th is preferably a diesel engine and it is of course also possible - as needed - to provide further such engine-generator arrangements on the ship.

An der Propellerwelle 2 ist eine Kupplung 6 angeordnet, mit der sich die Antriebsverbindung zwischen dem Hauptmotor 1 und dem Propeller 3 trennen bzw. herstellen lässt. Die Kupplung 6 ist zwischen der Abzweigstelle für den Propellerwellengenerator 4 und dem Hauptmotor 1 eingebaut. Bei geöffneter Kupplung 6 kann der Propellerwellen-Generator 4 als Elektromotor betrieben werden und den Propeller 3 über das Getriebe 5 antreiben. Seine Stromversorgung kann dabei durch den anderen Generator 7 bereitgestellt werden. Zur Regelung des Elektromotors 4 können entsprechende Steuerungs- und/oder Regeleinrichtungen vorgesehen werden.At the propeller shaft 2 is a clutch 6 arranged, with which the drive connection between the main engine 1 and the propeller 3 can be separated or produced. The coupling 6 is between the branch point for the propeller shaft generator 4 and the main engine 1 built-in. With the clutch open 6 can the propeller shaft generator 4 be operated as an electric motor and the propeller 3 over the transmission 5 drive. Its power supply can be through the other generator 7 to be provided. For regulation of the electric motor 4 appropriate control and / or regulating devices can be provided.

Zur Schonung des Hauptdieselmotors 1 und/oder aus ökonomischen Gründen kann es sinnvoll sein, den Elektromotor 4 nicht nur im selten auftretenden Notfall einzusetzen, sondern auch bei allen Fahrstufen des Schiffes, die mit niedriger Schiffsgeschwindigkeit und somit mit niedriger Antriebsleistung durchgeführt werden. Bei Stillstand der Propellerwelle 2 kann der Hauptmotor 1 durch die Propellerwellen-Schaltkupplung 6 an- und abgekoppelt werden.To protect the main diesel engine 1 and / or for economic reasons, it may be useful to the electric motor 4 Not only in rare emergencies use, but also at all speeds of the ship, which are carried out at low vessel speed and thus with low drive power. At standstill of the propeller shaft 2 can be the main engine 1 through the propeller shaft clutch 6 be connected and disconnected.

Es ist auch möglich, durch die Positionierung einer Propellerwellen-Schaltkupplung zwischen Propeller 3 und Getriebe 5 den Propellerwellengenerator 4 – bei stillstehendem Propeller 3 – über den Hauptmotor 1 anzutreiben.It is also possible by positioning a propeller shaft clutch between propellers 3 and gear 5 the propeller shaft generator 4 - with the propeller stationary 3 - over the main engine 1 drive.

Die 2 zeigt eine beispielhafte Ausführung der Propellerwellen-Schaltkupplung 6. Die erste Kupplungshälfte besteht aus einem Flansch 10 und einer ersten außenverzahnten Kupplungsnabe 11, welche vorzugsweise durch Schrauben an der Kupplungshälfte befestigt ist. Mit der ersten Kupplungshälfte ist ein Zapfen 18 starr verbunden, der sich ins Innere der anderen hohlwellenförmigen Kupplungshälfte erstreckt. Die zweite Kupplungshälfte stützt sich mittels Radiallagern 19, 26 drehbar an dem Zapfen 18 ab, wodurch ein Verschränken und Klaffen der beiden entkuppelten Kupplungshälften verhindert wird.The 2 shows an exemplary embodiment of the propeller shaft clutch 6 , The first coupling half consists of a flange 10 and a first externally toothed clutch hub 11 , which is preferably secured by screws to the coupling half. With the first coupling half is a pin 18 rigidly connected, into the Inner of the other hollow shaft coupling half extends. The second coupling half is supported by radial bearings 19 . 26 rotatable on the pin 18 from, whereby a Verschränken and gaping of the two decoupled coupling halves is prevented.

An der zweiten Kupplungshälfte ist eine weitere außenverzahnte Kupplungsnabe 12 angeordnet, welche ebenfalls vorzugsweise verschraubt ist. Weiterhin ist an der zweiten Kupplungshälfte ein Schaltelement 15 vorgesehen, welches über Stege 22 mit einer innenverzahnten Kupplungshülse 13 verbunden ist. Mit dem Schaltelement 15 kann die Kupplungshülse 13 in axialer Richtung parallel zur Drehachse 29 der Schaltkupplung 6 verschoben werden. In der oberen Zeichnungshälfte befindet sich die Kupplungshülse 13 in ausgekuppelter Stellung. Durch die – vorzugsweise hydraulische – Betätigung des Schaltelements 15 kann die Kupplungshülse 13 in Richtung der anderen Kupplungshälfte verschoben wer den und umschließt dann – wie aus der unteren Zeichnungshälfte hervorgeht – beide Kupplungsnaben 11 und 12. Durch die Verzahnungen der Kupplungsnaben 11, 12 sowie der Kupplungshülse 13 sind die beiden Kupplungshälften in dieser Schaltstellung formschlüssig drehfest miteinander verbunden und stellen eine Antriebsverbindung mit hoher Betriebssicherheit dar.On the second coupling half is another externally toothed clutch hub 12 arranged, which is also preferably screwed. Furthermore, on the second coupling half a switching element 15 provided, which over webs 22 with an internally toothed coupling sleeve 13 connected is. With the switching element 15 can the coupling sleeve 13 in the axial direction parallel to the axis of rotation 29 the clutch 6 be moved. In the upper half of the drawing is the coupling sleeve 13 in disengaged position. By - preferably hydraulic - actuation of the switching element 15 can the coupling sleeve 13 moved in the direction of the other coupling half who and then encloses - as can be seen from the lower half of the drawing - both clutch hubs 11 and 12 , Through the teeth of the clutch hubs 11 . 12 and the coupling sleeve 13 are the two coupling halves in this switching position positively rotationally connected to each other and provide a drive connection with high reliability.

Wie aus 2a hervorgeht ist die Kupplungsverzahnung keilförmig ausgeführt, das heißt die Zahnlücken der Kupplungsnaben 11, 12 verkleinern sich über ihre Breite – und zwar in der Richtung des Verschiebeweges der Kupplungshülse 13 beim Einkuppeln der Propellerwellenschaltkupplung – während sich die Zahnlücken der Kupplungshülse 13 in entgegengesetzter Richtung verkleinern. Dadurch lässt sich das Flankenspiel in der Verzahnung, welches für das Verdrehspiel der Kupplung verantwortlich ist, durch den Aufschiebeweg der Kupplungshülse 13 einstellen. Die Verzahnungen der Kupplungsnaben 11, 12 sowie der Kupplungshülse 13 weisen den gleichen Keilwinkel auf und die Keilform ist vorzugsweise symmetrisch. Die Kupplungsnaben 11, 12 bilden, bei eingekuppelter Kupplung gemeinsam mit einer dazwischen angeordneten Axiallagerhälfte 27 eine zusammengehörende Keileinheit. Die Kupplungshülse 13 bildet eine zweite Keileinheit. Damit die Verzahnung im eingekuppelten Zustand nicht durch die axiale Schaltkraft belastet wird, kann am Schaltelement 15 oder an der Kupplungshülse 13 eine Axialwegbegrenzung vorgesehen werden. Vorzugsweise wird der Axialweg des Schaltelementes 15 durch Distanzstücke 23 begrenzt, welche gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnet sind und als Anschläge für das Schaltelement 15 dienen. Es ist jedoch auch möglich Anschläge vorzusehen, an welchen der Weg der Kupplungshülse 13 direkt begrenzt wird.How out 2a shows the coupling teeth is wedge-shaped, that is, the tooth gaps of the clutch hubs 11 . 12 diminish over its width - in the direction of the displacement of the coupling sleeve 13 when engaging the propeller shaft clutch - while the tooth gaps of the coupling sleeve 13 shrink in the opposite direction. This allows the backlash in the toothing, which is responsible for the torsional backlash of the coupling, by the Aufschiebeweg the coupling sleeve 13 to adjust. The teeth of the clutch hubs 11 . 12 and the coupling sleeve 13 have the same wedge angle and the wedge shape is preferably symmetrical. The clutch hubs 11 . 12 form, with clutch engaged together with an intermediate thrust bearing half arranged therebetween 27 a mating wedge unit. The coupling sleeve 13 forms a second wedge unit. Thus, the teeth in the engaged state is not burdened by the axial switching force, can on the switching element 15 or on the coupling sleeve 13 an Axialwegbegrenzung be provided. Preferably, the Axialweg of the switching element 15 through spacers 23 limited, which are distributed uniformly around the circumference and as stops for the switching element 15 serve. However, it is also possible to provide stops on which the path of the coupling sleeve 13 is directly limited.

Besonders vorteilhaft ist es, das Flankenspiel in der Kupplungs-Verzahnung bereits beim Zusammenbau der Kupplung festzulegen, indem die Axialwegbegrenzungen 23 entsprechend eingestellt werden. Je nachdem welchen Verschiebe-Weg die Axialwegbegrenzungen 23 zulassen, kann die Kupplungshülse 13 mehr oder weniger weit über die Kupplungsnaben 11, 12 geschoben werden, so dass das Flankenspiel in der Verzahnung eliminiert oder auf ein Minimum reduziert wird und die Schaltkupplung 6 kann das Antriebsdrehmoment dadurch verdrehspielfrei oder verdrehspielarm übertragen.It is particularly advantageous to already define the backlash in the coupling toothing during assembly of the coupling by limiting the axial travel 23 be adjusted accordingly. Depending on which displacement path the axial travel limits 23 allow the coupling sleeve 13 more or less far beyond the clutch hubs 11 . 12 be pushed so that the backlash in the toothing is eliminated or reduced to a minimum and the clutch 6 can thereby transmit the drive torque without backlash or drehrehspielarm.

Durch die Axialwegbegrenzung wird in vorteilhafter Weise ein unzulässig hohes Verkeilen der keilförmigen Verzahnung verhindert.By the Axialwegbegrenzung is advantageously an impermissibly high Wedging the wedge-shaped Interlocking prevents.

Die 2a stellt einen Schnitt durch die Kupplungsverzahnung – gemäß Ansicht A-A aus 2 – dar, wodurch die Keilform der Kupplungsverzahnung ersichtlich wird. Die obere Darstellung zeigt die ausgerückte Stellung und die untere die eingerückte Stellung.The 2a makes a cut through the coupling teeth - in accordance with view AA 2 - Is, whereby the wedge shape of the coupling teeth is visible. The upper illustration shows the disengaged position and the lower one shows the engaged position.

Die Kupplungsverzahnung ist vorzugsweise oberflächengehärtet und geschliffen.The Clutch toothing is preferably surface hardened and ground.

Wie aus 2 ersichtlich ist, umschließt das Schaltelement 15 zum axialen Verschieben der Kupplungshülse 13 die hohlwellenförmige Kupplungshälfte muffenartig und schließt mit – sich radial nach innen erstreckenden – Wandungen an die Kupplungshälfte an. An der Kupplungshälfte ist ein umlaufender Bund 16 angeordnet ist, der den Zwischenraum zwischen dem Schaltelement 15 und der äußeren Mantelfläche der Kupplungshälfte in zwei Druckräume 17, 21 unterteilt. Zur Abdichtung der Druckräume 17, 21 sind am Schaltelement 15 und am Bund 16 umlaufende Dichtungen 28 vorgesehen. Das Schaltelement 15 stützt die vorzugsweise hydraulisch erzeugte Schaltkraft an dem Bund 16 der einen Kupplungshälfte ab, so dass auf eine Anbindung an das Fundament verzichtet werden kann. Dadurch bleiben die Dichtungen 28 jederzeit frei von relativen Drehbewegungen und die Axialkraft des Schaltelementes 15 führt nicht zu einer Belastung der Wellenleitung und des Fundaments. Die Druckräume 17, 21 sind über Ölkanäle 14, 30 an eine Druckölversorgung angeschlossen und können unabhängig voneinander gesteuert mit Öl befüllt werden. Mit der Befüllung der ersten Druckkammer 17 verschiebt sich das Schaltelement 15 in axialer Richtung parallel zur Drehachse 29 und zieht die – über die Stege 22 verbundene – Kupplungshülse 13 von der einen Kupplungsnabe 11 herunter. Damit sind die beiden Kupplungshälften voneinander entkuppelt und lassen sich gegeneinander verdrehen. Zum Einkuppeln, das heißt zum Herstellen einer drehfesten Verbindung zwischen den Kupplungshälften, wird der andere Druckraum 21 mit Öl befüllt, während sich der erste Duckraum 17 entleert. Das Schaltelement 15 bewegt sich in entgegengesetzter Richtung und schiebt die Kupplungshülse 13 über die Stege 22 auf die Kupplungsnabe 11. Damit die Zähne der Kupplungshülse 13 beim Einkuppeln nicht an die Zähne der Kupplungsnabe 11 stoßen, ist es vorteilhaft entsprechende Anlaufschrägen vorzusehen. Andere Mittel zum Synchronisieren der Verzahnungen sind auch möglich.How out 2 can be seen, surrounds the switching element 15 for axial displacement of the coupling sleeve 13 the hollow shaft-shaped coupling half sleeve-like and closes with - radially inwardly extending - walls of the coupling half. On the coupling half is a circumferential collar 16 is arranged, which is the space between the switching element 15 and the outer surface of the coupling half in two pressure chambers 17 . 21 divided. For sealing the pressure chambers 17 . 21 are on the switching element 15 and at the federal government 16 circumferential seals 28 intended. The switching element 15 supports the preferably hydraulically generated switching force on the collar 16 the one coupling half, so that can be dispensed with a connection to the foundation. This leaves the seals 28 at any time free from relative rotational movements and the axial force of the switching element 15 does not stress the waveguide and the foundation. The pressure chambers 17 . 21 are over oil channels 14 . 30 connected to a pressurized oil supply and can be controlled independently filled with oil. With the filling of the first pressure chamber 17 shifts the switching element 15 in the axial direction parallel to the axis of rotation 29 and pull the - over the bars 22 connected - coupling sleeve 13 from the one clutch hub 11 down. Thus, the two coupling halves are decoupled from each other and can be rotated against each other. To engage, that is to produce a rotationally fixed connection between the coupling halves, the other pressure chamber 21 filled with oil, while the first Duck room 17 emptied. The switching element 15 moves in the opposite direction and pushes the coupling sleeve 13 over the footbridges 22 on the clutch hub 11 , So that the teeth of the coupling sleeve 13 when engaging, not on the teeth of the clutch hub 11 encounter, it is advantageous to provide appropriate run-on slopes. Other means for synchronizing the gears are also possible.

Aufgrund der Anordnung des Schaltelements 15 um die eine Kupplungshälfte herum, wird die hydraulische Wirkfläche des Schaltelements 15 durch eine große Kreisringfläche gebildet. Da sich die Schaltkraft aus dem Produkt von Fläche und Hydraulikdruck ergibt, sind bei dieser vorteilhaften Anordnung – mit der relativ großen Wirkfläche – nur geringe Öldrücke erforderlich, um die Schaltkraft zu erzeugen. Die entsprechenden Hydraulikdrücke können von der ohnehin vorhandenen Ölversorgungsanlage des Schiffs erzeugt werden.Due to the arrangement of the switching element 15 around the one coupling half, the hydraulic active surface of the switching element is 15 formed by a large annular surface. Since the switching force results from the product of area and hydraulic pressure, in this advantageous arrangement - with the relatively large effective area - only low oil pressures required to produce the switching force. The corresponding hydraulic pressures can be generated by the already existing oil supply system of the ship.

In eingekuppeltem Zustand kann die Schaltkupplung 6 das Drehmoment des Hauptmotors mit hoher Sicherheit verdrehspielfrei oder verdrehspielarm auf den Propeller übertragen. Zur Übertragung des Propellerschubes auf das Schiffsdrucklager können zwischen den beiden Kupplungshälften Druck- bzw. Axiallager 25, 27 vorgesehen werden. In eingekuppeltem Zustand tritt an den Drucklagern 25, 27 keine relative Drehbewegung auf und der Axialschub vom Propeller, welcher über die Propellerwelle mit dem ersten Flansch 10 verbunden ist, setzt das Drucklager 27 auf Block. Die Axialkraft wird somit von der ersten Kupplungshälfte über das stillstehende Drucklager 27 auf die Stirnseite der Kupplungsnabe 12 der anderen Kupplungshälfte und über deren Flansch 20 auf den anderen Abschnitt der Propellerwelle übertragen. Dieser Abschnitt der Propellerwelle ist vorzugsweise mit dem Hauptantriebsmotor verbunden und leitet die Axialkräfte über das Schiffsdrucklager in das Fundament ein. Zur Aufnahme von Axialkräften in umgekehrter Richtung, wie sie beispielsweise bei Rückwärtsfahrt auftreten, ist am Zapfen 18 ein Bund 24 vorgesehen, der sich über das Drucklager 25 an der – dem Hauptmotor zugewandten Stirnseite der – Kupplungsnabe 12 abstützt. Diese Zugkraft des Propellers wird über den, mit dem Flansch 20 verbundenen, Propellerwellenabschnitt auf das Schiffsdrucklager weitergeleitet.In engaged state, the clutch can 6 The torque of the main engine with high security backlash-free or drehspielspielarm transmitted to the propeller. To transfer the propeller thrust to the ship's thrust bearing, pressure or thrust bearings can be used between the two coupling halves 25 . 27 be provided. In engaged state occurs at the thrust bearings 25 . 27 no relative rotary motion on and the axial thrust from the propeller, which over the propeller shaft with the first flange 10 connected, sets the thrust bearing 27 on block. The axial force is thus from the first coupling half on the stationary thrust bearing 27 on the front side of the clutch hub 12 the other coupling half and over the flange 20 transferred to the other section of the propeller shaft. This section of the propeller shaft is preferably connected to the main drive motor and introduces the axial forces on the ship's thrust bearing in the foundation. To accommodate axial forces in the reverse direction, as they occur, for example, when reversing, is on the pin 18 A bunch 24 provided, which is about the thrust bearing 25 on the - facing the main motor end of the - clutch hub 12 supported. This pulling force of the propeller is over, with the flange 20 connected, Propellerwellenabschnitt forwarded to the ship's thrust bearing.

Da in eingekuppeltem Zustand weder an der Kupplungsverzahnung, noch in den Axiallagern 25, 27 entsprechende Relativbewegungen auftreten, kann in diesem Betriebszustand auf eine Schmierung dieser Teile verzichtet werden.As in the engaged state neither on the coupling teeth, nor in the thrust bearings 25 . 27 corresponding relative movements occur, can be dispensed with lubrication of these parts in this operating condition.

Bei ausgeschalteter Kupplung 6, das heißt bei getrennter Antriebsverbindung zwischen den beiden Kupplungshälften, kann der – mit dem Flansch 10 verbundene – Propeller wie bereits beschrieben durch den Propellerwellengenerator angetrieben werden. In diesem Betriebszustand steht der Hauptmotor und die über den entsprechenden Propellerwellenabschnitt und den Flansch 20 verbundene Kupplungshälfte. Die angetriebene und die stehende Kupplungshälfte drehen sich relativ zueinander und die Drucklager 25, 27 können die Axialkräfte des Propellers sicher aufnehmen. Die Drucklager 25, 27 sind vorzugsweise als Gleitlager ausgeführt und werden in diesem Betriebszustand durch Ölkanäle mit Schmieröl versorgt, so dass sich an den Gleitflächen entsprechende Schmierfilme bilden können. Auftretende Schubkräfte, welche die Kupplungshälften zusammenschieben, werden durch das erste Drucklager 27 zwischen der ersten Kupplungshälfte und der gegenüberliegenden Stirnseite der Kupplungsnabe 12 der anderen Kupplungshälfte aufgenommen. Zugkräfte, wie sie beispielsweise bei umgekehrter Antriebsrichtung auftreten können, werden vom Bund 24, der fest auf dem Zapfen 18 der ersten Kupplungshälfte angeordnet ist, in das Drucklager 25 eingeleitet, welches sich an der anderen Stirnseite der Kupplungsnabe 12, der stehenden Kupplungshälfte abstützt.When the clutch is off 6 , that is, with separate drive connection between the two coupling halves, can - with the flange 10 connected propellers as already described by the propeller shaft generator are driven. In this operating state is the main engine and the corresponding propeller shaft section and the flange 20 connected coupling half. The driven and the stationary coupling half rotate relative to each other and the thrust bearings 25 . 27 can safely absorb the axial forces of the propeller. The pressure bearings 25 . 27 are preferably designed as sliding bearings and are supplied in this operating condition by oil passages with lubricating oil, so that can form on the sliding surfaces corresponding lubricating films. Occurring shear forces which push the coupling halves together, are through the first thrust bearing 27 between the first coupling half and the opposite end face of the coupling hub 12 added to the other coupling half. Tensile forces, as they can occur, for example, in the reverse drive direction are provided by the federal government 24 that stuck on the journal 18 the first coupling half is arranged in the thrust bearing 25 introduced, which is located on the other end of the clutch hub 12 , which supports the stationary coupling half.

11: Hauptmotormain engine
22: Propellerwellepropeller shaft
33: Propellerpropeller
44: (Propellerwellen-)Generator/Elektromotor(Propeller shaft) generator / motor
55: Getriebetransmission
66: Kupplungclutch
77: Generatorgenerator
88th: Dieselmotordiesel engine
99: elastische Kupplungelastic clutch
1010: Flanschflange
1111: Kupplungsnabeclutch
1212: Kupplungsnabeclutch
1313: Kupplungshülsecoupling sleeve
1414: Ölkanaloil passage
1515: Schaltelementswitching element
1616: BundFederation
1717: Druckraumpressure chamber
1818: Zapfenspigot
1919: Lagercamp
2020: Flanschflange
2121: Druckraumpressure chamber
2222: Stegweb
2323: Distanzstückspacer
2424: BundFederation
2525: Drucklager/AxiallagerThrust bearing / thrust bearings
2626: Radiallagerradial bearings
2727: Drucklager/AxiallagerThrust bearing / thrust bearings
2828: Dichtungpoetry
2929: Drehachseaxis of rotation
3030: Ölkanaloil passage

Claims

Propeller shaft clutch for separating or connecting a drive connection between a prime mover ( 1 ) and a propeller ( 3 ), wherein the clutch ( 6 ) a toothed coupling with externally toothed coupling hubs ( 11 . 12 ) and one on the clutch hubs ( 11 . 12 ) axially slidable internally toothed coupling sleeve ( 13 ), characterized in that the teeth of the clutch hubs ( 11 . 12 ) and the coupling sleeve ( 13 ) are wedge-shaped in the width direction, so that the backlash in the toothing when sliding the coupling sleeve ( 13 ) by the displacement of the coupling sleeve ( 13 ) is adjustable.

Propeller shaft clutch according to claim 1, characterized in that for switching the clutch ( 6 ) a hydraulic switching element ( 15 ) is provided, through which the coupling sleeve ( 13 ) is displaceable in the axial direction and to limit the switching path spacers ( 23 ) are provided.

Propeller shaft clutch according to one of the preceding claims, characterized in that the clutch ( 6 ) is decoupled from the foundation and the switching element ( 15 ) on the clutch ( 6 ) is supported.

Propeller shaft clutch according to one of the preceding claims, characterized in that the switching element ( 15 ) which encloses a coupling half like a sleeve and with - radially inwardly extending - walls connected to the coupling half and on the coupling half a circumferential collar ( 16 ) is arranged, which the space between the switching element ( 15 ) and the coupling half in two pressure chambers ( 17 . 21 ), which are each supplied with pressurized oil and seals ( 28 ) are provided, which the pressure chambers ( 17 . 21 ) seal against the escape of oil, wherein the switching element ( 15 ) when filling the oil of a pressure chamber ( 17 ) moves on the coupling half in the axial direction and the over webs ( 22 ) coupled coupling sleeve ( 13 ) from the clutch hub ( 11 ) and when filling the other pressure chamber ( 21 ) the switching element ( 15 ) moves in the opposite direction and the coupling sleeve ( 13 ) on the clutch hub ( 11 ) postpones.

Propeller shaft clutch according to one of the preceding. Claims, characterized in that for mutual support of the coupling halves on the clutch ( 6 ) a support pin ( 18 ) and radial bearings ( 19 . 26 ) are provided.

Propeller shaft clutch according to one of the preceding claims, characterized in that on the clutch ( 6 ) Thrust bearing ( 25 . 27 ) are provided, which forward the forces introduced by the propeller in the coupled switching state to the ship's thrust bearing and record in disengaged switching state itself.

Propeller shaft clutch according to one of the preceding Claims, characterized in that the teeth of the clutch gear surface hardened and are ground.

Propeller shaft clutch according to one of the preceding claims for use in a ship propulsion system with a main engine ( 1 ) for driving a propeller ( 3 ) via a propeller shaft ( 2 ), from the power to a propeller shaft generator ( 4 ) is branchable, and at the propeller shaft ( 2 ) for separating the drive connection between propellers ( 3 ) and main engine ( 1 ) a clutch is arranged, as well as other means ( 7 . 8th ) are provided for generating electrical power, wherein the propeller shaft clutch ( 6 ) in the area between the branch point for the generator ( 4 ) and the main engine ( 1 ) and the propeller ( 3 ) by the propeller shaft generator ( 4 ) which can be driven by electricity from the other power generating means ( 7 . 8th ) is operable as an electric motor.

Propeller shaft clutch according to claim 8, characterized in that the further means ( 7 . 8th ) for generating electrical power from at least one further motor ( 8th ) for driving at least one further generator ( 7 ) consist.

Propeller shaft clutch according to claim 8 or 9, characterized in that the propeller shaft generator ( 4 ) by a transmission gear ( 5 ) and a flexible coupling ( 9 ) with the propeller shaft ( 2 ) connected is.