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Antriebseinrichtung für einen ausklappbaren Ruderpropeller Die Erfindung
bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung für einen Ruderpropeller an einem Wasserfahrzeug,
bei der der Propeller an einem die unter den Wasserspiegel führende Antriebsübertragungselemente
enthaltenden Gehäuse angeordnet und zum Zwecke des Steuerns des Fahrzeugs um die
in Betriebsstellung zum Wasserspiegel stark, gegebenenfalls bis zu einem Winkel
von 90° geneigte Achse des Gehäuses um mindestens l80° schwenkbar ist, bei dem derPropeller
um eine andere annäherndwaagerechte Achse des Gehäuses aus dem Wasser ausklappbar
ist, wobei der Klappbereich etwa 180° ist, und bei dem der Antrieb für den Propeller
und der Antrieb für die Steuerbewegung des Propellers über je eine Wellenverbindung,
von denen mindestens eine eine Winkelveränderung oder Achsversetzung und gegebenenfalls
eine Längenänderung zuläßt, z. B. über je eine Kardanwelle, übertragen wird.
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Der Zweck derartiger um eine Hochachse schwenkbarer Ruderpropeller
ist, das Wasserfahrzeug mit einem sehr kleinen Wendekreis zu steuern und rückwärts
anzutreiben, ohne die Drehrichtung des Antriebsaggregates zu wechseln. Ist der Propeller,
wie eingangs beschrieben, aus dem Wasser herausklappbar, so kann damit einerseits
der Tiefgang des Fahrzeugs verkleinert werden, z. B. um das Fahrzeug verladen zu
können. Andererseits kann bei schwimmendem Fahrzeug der Propeller und das im Betrieb
unter Wasser befindliche Getriebe ausgebessert werden.
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Es ist bekannt, das den Propeller tragende Gehäuse um eine Achse aus
dem Wasser zu klappen, die etwa parallel liegt zu der Bordwand, an der der Propeller
angeordnet ist, die also z. B. parallel zu einem Spiegelheck bzw. querschiffs gerichtet
liegt. Wenn bei einer solchen Anordnung nichtlösbare Kupplungen für die Getriebeverbindungen
für Drehmoment- und Steuerantrieb verwendet werden, dann ist der Ausklappwinkel
begrenzt, und zwar auf solch eine Größe, daß der Ruderpropeller beispielsweise nach
hinten heraussteht, wenn er aus dem Wasser geklappt ist. Soll er weiter geklappt
werden, dann sind lösbare Kupplungen unbedingt notwendig. Diese Kupplungen erhöhen
den technischen Aufwand, machen die Handhabung schwieriger und sind mindestens für
Steuerantrieb unangenehm, weil eine bestimmte Relation zwischen Steuerrad bzw. Ruderindikator
einerseits und dem schwenkbaren Gehäuse andererseits erhalten bleiben muß (vgl.
deutsche Patentschrift 948 854).
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Es ist bereits ein Antrieb für Wasserfahrzeuge, vorzugsweise Amphibienfahrzeuge,
mit einem Ruderpropeller bekannt, bei dem die Ebene, in der das den Propeller tragende
Gehäuse aus dem Wasser geklappt wird, etwa parallel liegt zu der Bordwand, z. B.
auch zu einem Spiegelheck, an der bzw. an dem der Propeller angeordnet ist und etwa
senkrecht steht zu den das Drehmoment und/oder den Steuerantrieb übertragenden Wellen.
Bei dieser Anordnung wird zum aus dem Wasserklappen weniger Platz benötigt, und
es brauchen keine Kupplungen zum Herausklappen gelöst zu werden, doch ist die Anordnung
der Kardanwellen unzweckmäßig. Um einen Klappwinkel von 180° zulassen zu können,
liegen die Kupplungen für die Antriebsverbindungswelle und die Steuerverbindungswelle
je Antriebs- bzw. Abtriebsseite gleichweit von der Klappachse entfernt nebeneinander,
während die nebeneinanderliegenden Kupplungen auf An- bzw. Abtriebsseite um 90°
gegeneinander versetzt sind, um sich so beim Ausklappen des Propellers nicht gegenseitig
zu behindern. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß nicht nur die Steuerverbindungswelle,
sondern auch die das Drehmoment für den Antrieb übertragende Antriebsverbindungswelle
während des Betriebs stark ausgelenkt sind. Kardangelenke geben bekanntlich ein
pulsierendes Drehmoment ab. Die Amplitude des Pulsierens hängt von der Ausknikkung
ab; ist diese wie bei der bekannten Anordnung groß, so werden Antriebselemente und
Lagerungen zusätzlich belastet. Zwar gibt es bereits sogenannte homokinetische Gelenke,
die kein pulsierendes Drehmoment abgeben, doch arbeiten diese nicht so wartungsfrei
wie die bewährten Kardangelenke und sind auch nicht so robust (vgl. deutsche Auslegeschrift
1141557).
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Aufgabe der Erfindung ist ein Ruderpropeller der eingangs beschriebenen
Art, der also um l80° aus dem Wasser herausklappbar ist, bei dem jedoch das
Pulsieren
des Drehmomentes vermieden oder wenigstens stark vermindert ist.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
die das Drehmoment für den Propeller übertragende Antriebsverbindungswelle annähernd
in der Klappachse des Gehäuses angeordnet ist und daß die die Steuerbewegung übertragende
Steuerverbindungswelle beim Ausklappen den Mantel etwa eines halben schiefen, die
Antriebsverbindungswelle einschließenden Kegels beschreibt, dessen Spitze von der
sich auf der Stelle drehenden Steuerantriebskupplung gebildet und dessen etwa halbkreisförmigen
Grundfläche von der klappenden Steuerabtriebskupplung umschrieben wird, wobei die
Spitze des Kegels so im Raum festliegt, daß die Steuerverbindungswelle beim Ausklappen
von der Antriebsverbindungswälle frei geht.
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Für die Schmierung der das Drehmoment übertragenden Kardangelenke
ist es vorteilhaft, wenn die Antriebsverbindungswelle zur Klappachse leicht geneigt
ist.
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Die Erfindung wird dahingehend weiter ausgestaltet, daß die Antriebsverbindungswelle
und die Steuerverbindungswelle jeweils sowohl an der Antriebsseite als auch an der
Abtriebsseite mittels Kupplungen angeschlossen sind, die während des Ausklappens
betriebsmäßig nicht lösbar sind, um so die relative Stellung des Steuerantriebs
zum Steuerabtrieb in allen Betriebsstellungen bzw. Klappstellungen unverändert zu
erhalten. Solche Wellenverbindungen sind bei Ruderpropellern an sich bekannt, doch
sind sie in Kombination mit der vorher beschriebenen Erfindung besonders vorteilhaft.
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Die Erfindung ist an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es
zeigt , F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Fahrzeugheck und eine Seitenansicht
einer Anordnung nach der Erfindung, F i g. 2 im Querschnitt schematisch die Anordnung
der Verbindungswellen und Kupplungen nach der Erfindung und veranschaulicht die
Bewegung der Verbindungswellen beim Ausklappen des Ruderpropellers.
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Der Propeller 10 ist in einem den Unterwasserteil seines Getriebes
enthaltenden Unterwassergehäuses 11 in bekannter Weise gelagert. Das Unterwassergehäuse
ist um eine im Betrieb etwa vertikale Schwenkachse 12 schwenkbar von einem den überwasserteil
des Propellergetriebes enthaltenden überwassergehäuse 13 aufgenommen. Das in der
beschriebenen Weise schwenkbare Unterwassergehäuse ist mit einer als Drehmomentstütze
dienenden Flosse 14 versehen. Das überwassergetriebe ist an einem zylindrischen
Hals 15 befestigt, der um eine zum Wasserspiegel 16 etwa parallele und in Fahrtrichtung
des Wasserfahrzeugs 17 liegende Klappachse 18 in einem am Fahrzeugkörper befestigten
Halslager 19
drehbar gelagert ist. Der so aus dem Wasser ausklappbare Ruderpropeller
kann in bestimmten Stellungen, z. B. in der in F i g. 1 gezeichneten Betriebsstellung,
in einer später beispielsweise beschriebenen Weise arretiert werden. Der Hals ist
in dem Halslager gegen eine Längsverschiebung gesichert und abgedichtet.
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Durch Schwenken des Unterwassergehäuses um die Schwenkachse 12 wird
die Schubrichtung des Propellers geändert und so das Fahrzeug gesteuert. Wird der
Propeller über 90° hinaus geschwenkt, z. B. bezogen auf die in F i g. 1 gezeichnete
Lage um 180°, so kann von Vor- auf Rückwärtsfahrt übergegangen werden, ohne die
Antriebsmaschine umzusteuern. Durch Drehen des überwassergehäuses 13 um die Klappachse
18 kann der Propeller aus dem Wasser herausgeklappt werden, z. B. bezogen auf die
in F i g. 1 gezeichnete Lage um 180° nach oben. Auch in dieser hochgeklappten Lage
kann der Ruderpropeller arretiert werden, wie später beschrieben wird.
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Die Lagen der beschriebenen Achsen 12 und 18 brauchen nicht genauso
zu sein, wie vorstehend beschrieben wurde. Wesentlich ist lediglich, daß die Schwenkachse
12 geeignet ist, die Fahrtrichtung zu ändern, und daß die Klappachse 18 geeignet
ist, den Propeller aus dem Wasser herauszuklappen. Für die Erfindung ist es allerdings
wichtig, daß die Klappachse mindestens etwa parallel liegt zur Achse der Drehmomentantriebswelle
20 und der Achse der Steuerantriebswelle 21 im Oberwassergehäuse. Würde beispielsweise
der Ruderpropeller nicht wie gezeichnet am Heck 17a des Fahrzeugs, sondern seitlich
angeordnet sein, dann läge die Klappachse nicht in Fahrtrichtung, sondern senkrecht
dazu.
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Der Antrieb für das Drehmoment bzw. für den Schub des Propellers wird
von einer nicht gezeichneten Antriebsmaschine aus unter Umständen über ein nicht
gezeichnetes Getriebe auf eine elastische Kupplung 22 geleitet. Von dort aus wird
das Drehmoment über eine Antriebskupplung 23 (bezogen auf die folgende Kardanwelle),
eine als Antriebsverbindungswelle 24 bezeichnete Kardanwelle und eine Abtriebskupplung
25 (bezogen auf die vorhergehende Kardanwelle) auf die Drehmomentantriebswelle 20
übertragen.
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Der Antrieb für die Steuerbewegung des Unterwassergehäuses 11 bzw.
des Propellers 10 wird von einem nicht gezeichneten Steuerrad od. dgl. aus, das
zweckmäßig mit einem nicht gezeichneten Ruderindikator in Verbindung steht, über
eine Steuerantriebskupplung 26 (schematisch auch in F i g. 2 angedeutet), eine als
Steuerverbindungswelle 27 bezeichnete Kardanwelle und eine Steuerabtriebskupplung
28 auf die Steuerantriebswelle 21 übertragen. Zwei Extremlagen der Steuerabtriebskupplung
28 sind in F i g. 2 mit 28 ä und 28 b bezeichnet.
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Der Antrieb für den das überwassergehäuse tragenden Hals, der Antrieb
also für die Klappbewegung des Propellers, erfolgt von einer nicht gezeichneten
Kurbel oder einem nicht gezeichneten Motor aus über ein Antriebskettenrad 30 und
eine Kette 31 od. dgl. auf ein am Hals befestigtes Kettenrad 32. Mit diesem Kettenrad
arbeitet die bereits vorher erwähnte Verriegelungseinrichtung zusammen, die beispielsweise
ein von einem Hydraulikzylinder 33 aus bzw. von dem darin geführten Verriegelungskolben
betätigter Riegelbolzen 34 sein kann, der z. B. in die Zahnlücken des Kettenrades
einrasten kann. Eine Schalteinrichtung 35 schaltet die Hydraulikanlage in einer
oder beiden Endlagen des Verriegelungskolbens aus. Mit dieser Verriegelungseinrichtung
kann der Propeller im Rahmen der Kettenradteilung in beliebigen geklappten Lagen
verriegelt werden.
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Wesentlich für die Erfindung ist eine solche Wellenanordnung im Drehmoment-
und Steuerantrieb, daß zum Ausklappen des Propellers keine Kupplung gelöst zu werden
braucht. Hierzu ist im Ausführungsbeispiel die Antriebsverbindungswelle 24 etwa
in der Klappachse 18 angeordnet. Die Steuerabtriebskupp-
Jung 28
liegt in Betriebsstellung vertikal unter der Abtriebskupplung 25, d. h. etwa in
einer durch die Klappachse 18 verlaufenden vertikalen Ebene 40. Diese Stellung der
Steuerabtriebskupplung ist in F i g. 2 mit 28 a bezeichnet. Die Steuerantriebskupplung
26 ist unterhalb der durch die Klappachse 18 verlaufenden horizontalen Ebene 41
und seitlich der bereits erwähnten vertikalen Ebene 40 angeordnet. Beim Ausklappen
des Propellers um die Klappachse 18 beschreibt die Steuerabtriebskupplung 28 etwa
einen Halbkreis um die Klappachse 18. Die Extremlage dieser Kupplung in der ausgeklappten
Stellung des Propellers ist in F i g. 2 mit 28 b bezeichnet. Die Steuerverbindungswelle
bewegt sich während der Klappbewegung auf dem Mantel eines etwa halben schiefen
Kegels. Die Peripherie der Grundfläche dieses Kegels wird von dem besagten Halbkreis
28 a, 28b gebildet, während die Spitze des Kegels im Gelenkpunkt der Steuerantriebskupplung
26 liegt. Die Extremlagen der Achse der Steuerverbindungswelle sind in F i g. 2
mit 27 a, 27 b bezeichnet.
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Da die Antriebsverbindungswelle 24 zur Klappachse 18 etwas geneigt
ist, beschreibt sie beim Ausklappen ebenfalls einen schlanken Kegel. Der Raum, den
die Antriebsverbindungswelle mit den Anschlußelementen benötigt, ist in F i g. 2
mit einem Kreis 37
angedeutet. Wenn die Verbindungswellen so angeordnet sind,
daß die Steuerverbindungswelle in den Extremlagen 27 a, 27 b einen Abstand
von den Tangenten 36 a, 36 b an den besagten Kreis aufweist (bezogen
auf die Projektion der F i g. 2), dann ist die Gewähr gegeben, daß die beiden Verbindungswellen
sich beim Ausklappen nicht berühren. Die beschriebene Anordnung gilt auch für die
Verlängerung 38a, 38 b der Steuerverbindungswelle.
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Durch die Erfindung wird ein einfach zu transportierendes motorbetriebenes
Wasserfahrzeug geschaffen, dessen Propeller samt Antrieb auch bei schwimmendem Fahrzeug
gewartet und repariert werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß die relative
Lage des Propellers zum Ruderindikator gestört wird, wobei die Antriebsverbindungswelle
kein nennenswert pulsierendes Drehmoment abgibt.