DE2100207A1 - Bootantnebsvorrichtung - Google Patents

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE 9 1 Π Π 9 Π

D-8000 MDNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 ■ TELEFON (0811) 911087

AB Volvo Penta, Göteborg / Schweden

Bootantriebsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für ein Boot mit Innenbordmotor und mit einem vom Spiegel des Boots getragenen Schraubengehäuse und im einzelnen auf Innenbord-Außenbordantriebsvorrichtungen für Boote eines Typs, bei dem das untere Stützteil für die Schraube am Außenbordgehäuse um die Achse einer sich nach oben erstreckenden Antriebswelle im Gehäuse gesteuert werden kann und bei dem das Getriebe zwischen der Antriebs- und der Schraubenwelle, das gewöhnlich ein Drehmoment bewirkt, um das Schraubengehäuse zu drehen, so daß auf diese Weise das Boot einen Bogen einschlagen kann, mit einem Übersetzungsverhältnis ausgestattet ist, das im wesentlichen gleich dem Cosinus des Winkels zwischen den beiden Wellen ist, wobei das Drehmoment verringert wird. Eine An-

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triebseinheit zum Ausgleich dieses Drehmoments wird in der US-Pate] schrift Nr. 3 ^82 8^8 beschrieben. Antriebseinheiten dieses Typs ha· ben den Nachteil, daß die Schraube räumlich getrennt vom Spiegel un< dar vertikalen Steuerachse angeordnet ist und somit eine große Steu< kraft bewirkt. Daher ist es ein Ziel der Erfindung, eine Antriebseil heit zu schaffen, bei der dieser Machteil ausgeschaltet ist.

Dieses Ziel wird mit einer Antriebsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art erreicht, welche erfindungsgemäß umfaßt einen oberer Teil des Schraubengehäuses, welches in vertikaler Ebene um eine horizontale Achse schwenkbar und mit einer mit der Abtriebswelle des Bootsmotors verbundenen Gegenwelle und mit einer nach unten und nach vorn geneigten Antriebswelle ausgestattet ist, wenn das Schraubengehäuse auf normalen Vorwärtsantrieb gestellt ist, und welches mit der Gegenwelle mittels eines Kegelradgetriebes verbunden ist, einen mit dem oberen Teil derart verbundenen unteren Teil des Schraubengehäuses, daß der untere Teil um die Achse der Antriebswelle drehbar ist, und ein zweites Kegelradgetriebe am unteren Ende 'der Antriebswelle für den Antrieb einer im allgemeinen horizontalen Schraubenwelle, wo bei der Winkel zwischen den Achsen der Wellen zwischen 45° und 70 liegt und das Übersetzungsverhältnis des zweiten Kegelradgetriebes ii wesentlichen gleich dem Kosinus dieses V/inkels ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die eine Schnittansicht einer Antriebsvorrichtung und von Teilen eines Bootes und eines Antriebsmotors darstellt.

In der Zeichnung ist eine Innenbord- und AußenbordsUiLi-iebsvorrichtung gezeigt, die einen Innen- und Außenbordmotor allgemein unter 1 angegeben, umfaßt, der in einem Boot 2 mit einem Spiegel 3 mit einer durch diesen führenden öffnung 4 angeordnet ist.Die öffnung 4 wird durch eine Stützfläche 5 mit einem Plansch 6 geschlossen, der dichtend mit der Außenfläche 7 des Spiegels in Eingriff steht und beispielsweise mit Bolzen 8 mit dem Spiegel fest verbunden ist. Die Stützfläche 5 umfaßt Stützteile die sich von der Rückseite des

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Spiegels erstrecken und in denen ein Schwenkzapfen eines haubenförmigen Teils 11 eines Außenbordgehäuses oder -stegs 12 läuft.

Das Gehäuse 12 umfaßt ein oberes Teil IJ und ein unteres steuerbares Teil 14, das eine Schraube 15 trägt und mit einer Stevensohle 16 urü einer Kavitationsplatte 17 ausgestattet ist. Ein hydraulischer Trimmer- und Schwenkzylinder 18 ist in der Stützfläche 5 angeordnet und wird mittels eines Ventilhebels 20 zum Einstellen eines Ventils, das eine unter Druck von einer Quelle, dargestellt durch eine Leitung 21, kommende Hydraulikflüssigkeit steuert, von einer entsprechenden räumlich von diesem getrennten Einrichtung betrieben wird. Eine Puffereinrichtung 24 ist so angeordnet, daß sie die Schwenkbewegung des Außenbordgehäuses nach vorn begrenzt, um somit zu verhindern, daß das Gehäuse so weit schwenkt, daß das untere Gehäuseteil IJ die untere Kante 3¹ des Spiegels berührt. Bei größter Ausdehnung des hydraulischen Zylinders und der Kolbenanordnung 18 wird das Schraubengehäuse um seine Schwenkachse T so weit geschwenkt, daß die Schraube 15 über die Wasseroberfläche gehoben wird.

Der Innenbordmotor 1 ist mit einem Getriebe für Vorwärts- und Rückwärtsbewegung ausgestattet, das von einem Hebel 25 von einem entsprechenden Kopplungsmechanismus 26 vom normalen Bedienungsstand im Boot aus betätigt wird. Oe Antriebswelle 27 des Motors lagert in einem hohlen Ringteil 28, das außen dichtend mittels d entsprechender Druckringe 29 aus Gummi oder ähnlichem Material mit der Stützfläche 5 verbunden ist. Die Abtriebswelle 27 endet am hinteren Ende in einem Kugelgelenk 30* das wiederum mit einem Kugelgelenk 31 und durch dieses mit einer Gegenwelle 32 verbunden ist. Es liegt auf der Hand, daß entsprechende Keilverbindungen (ohne Abbildung) zwischen mindestens einer der Wellen und einer der Gelenke vorgesehen sind, um die geometrisch notwendige Bewegung beim Schwenken des Schraubengehäuses 12 aufzunehmen. Die Gelenke JiQ und 31 umfassen zusammen ein Doppelkugelgelenk. Die Schwenkachse T für das Schraubengehäuse erstreckt sich seitlich der Bootsmittellinie und schneidet sich bei Verlängerung, im wesentlichen mit der Achse der Abtriebswelle 27 des Mo-

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tors, ebenso liegt sie im wesentlichen zwischen den Kugelgelenken 30 und 31· Die Lage der Schwenkachse in bezug auf die Gelenke wire so gewählt, daß eine günstige Arbeitsachse der Gelenke hergestellt wird. Es wurde festgestellt, daß die Betätigung von Doppelkugelgelenken unter einem kleinen Winkel, wie beispielsweise I5⁰, die Arbeitsweise der Gelenke nicht nachteilig beeinflußt, die Gegenwelle 32 ist in bezug auf die Welle 27 unter einem kleinen Winkel von im wesentlichen 15° nach unten gerichtet.Auf diese Weise wird die Geo metrie des oberen Endes 33 des Oberteils I3 verbessert, wie auch d maximal für die Schwenkbewegung zulässige Winkel für das Schrauben gehäuse 12 zunimmt, womit zwischen dem oberen Ende 33 und dem Flan 6 oder dem Spiegel 3 ein größerer Spielraum besteht, und, da, es e: maximal zulässigen Winkel für die Arbeitsweise von Kugelgelenken gibt, der größere Winkel für die Schwenkbewegung nicht diesen für die Gelenke zulässigen Maximalwert übersteigt. Im Einzelfall kann beispielsweise das Doppelkuge^lenk 30* 31 für eine genügende Arbeitsleistung bis zu einem Winkel von ca. 60° gebaut werden, und d£ die Gegenwelle um ca. 15° nach unten geneigt ist bei normaler Trimn Stellung des Außenbordgehäuses, könnten in diesem Fall die Gelenke eine Schwenkbewegung des Gehäuses nach oben und hinten um ca. 75° aufnehmen. Man sollte beachten, daß das Oberteil des oberen Gehäuseteils sich nach unten entlang und parallel über der Gegenwelle neigt, um auf diese Weise einen optimalen Spielraum des Spiegels nach dem Aufschwenken wie auch gute äußere Anordnung des Außenbordgehäuses zu erzielen.

Die Haube 11 des Außenbordgehäuses, die die Lagerzapfen des Gehäuses trägt, ist so angeordnet, daß sie um die Stützfläche 5 gleic zeitig mit einem Schwenken des Außenbordgehäuses geschwenkt wird. Das Ringteil 28 umfaßt ein genormtes, sich nach hinten erstreckendes, hohles, im allgemeinen zylinderförmiges Teil 34. Die Haube 11 selbst weist ein ähnliches inneres hohles Zylinderteil 35 auf, das sich nach vorn zum Teil J>K erstreckt. Ein flexibles geripptes Verschlußstück 36 erstreckt sich zwischen den Teilen 3^ und 35 und ist an diesen festgespannt, um die Kugelgelenke 30, 3¹ in einem wasserdichten Gehäuse abzuschließen.

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Die Haube 11 und die Stützfläche 5 dienen dazu* das Verschlußstück >6 vor Beschädigung durch von außen kommende Fremdkörper zu schützen. m weiteren ist beschrieben, daß die Stützfläche 5 zusammen mit dem 'eil 28 die öffnung 4 im Spiegel 3 vollständig gegen das Eindringen ^ron Wasser in das Boot abschließen, auch wenn Wasser an die Außen- »eite des Verschlußstück 36 kommen sollte.

Die Gegenwelle 32 ist in Druckrollenlagern 37 und 38 innerhalb des )berteils 13 des Außenbordgehäuses gelagert.Auf dieser Gegenwelle ist iin mit einem Kegelrad 40, das am oberen Teil 41 einer Gelenkantriebsrelle 42 angebracht ist, in Eingriff stehendes Kegelrad 39 festgeceilt. Die Antriebswelle erstreckt sich von ihrem oberen Ende aus lach unten und vorn.Die Antriebswelle 42 ist drehbar gelagert oder in )rucklagern 43 und 44 im Gehäuseoberteil I3 getragen, wie auch in iinem Drucklager 45 im Gehäuseunterteil l4.Ein Gelenk 46 macht es nöglich, daß die Welle 42 zwischen ihren Enden aum leichteren Zusamnenbau und zum leichteren Ausbau des Außenbordgehäuses getrennt weräen kann, und daß die Länge der Welle an die Lage der Lager angepaßt /ierden kann.

Das Gehäuseunterteil 14 weist ein sich nach oben erstreckendes hohles Ansatzstück 47 auf, das am Gehäuseteil mittels Bolzen 48 an seinem oberen Ende 49 befestigt ist. Das hohle Ansatzstück 47 erstreckt sich nach oben in eine nach unten gerichtete, im allgemeinen röhrenförmige öffnung an einem vorspringenden Teil 50 des Gehäuseoberteils 13, worin es auf einem Bolzenlager 51 und auf einem Kugellager 52 auf einer mit der Achse der Welle 42 zusammenfallenden Achse gedreht werden kann. Ein Dichtungsring 52 ist zwischen dem Vorsprung 50 und dem oberen Ende 49 angeordnet, wobei das Gehäuseunterteil verhindert, daß Hydraulikflüssigkeit austreten und Wasser in den Vorsprung 50 eintreten kann, so daß die Lager 43* 44, 51 und. 52 geschützt sind.

Die Außenfläche des Ansatzstücks 47 ist zwischen den Lagern SI und 52 über einen Teil seines Umfang» mit Ritzelzahnen ausgestattet,

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die mit den Zähnen eines Zahnstangenteils 55 in Eingriff stehen.Auf diese Weise kann das Unterteil 14 des Gehäuses relativ zum Oberteil

13 gesteuert werden. Das Ansatzstück ¹YJ trägt an seinem unteren End« an einer Stelle innerhalb des Unterteils 14 ein Druckkugellager 56, das die Antriebswelle 42 knapp vor der Verbindung 46 trägt. Die Antriebswelle 42 endet unten in einem Kegelrad 57. Die Schraubenwelle 58 ist im Gehäuseunterteil 14 in Druckkugellagern 59 und 60 und im Kugellager 6l gelagert. Sie weist eine mit dem Kegelrad 57 in Eingriff stehende Zahnscheibe 62 auf. Die Schraube 15 ist vorzugsweise eine Druckschraube und dem-entsprechend außen auf der Schraubenwelle hinter dem Gehäuseteil 14 angebracht.

Die Antriebswelle 42 und die Schraubenwelle 58 drehen sich im gleichen Drehsinn, d.h., die Zähne des Rades 57 stehen mit den Zähne des Rades 62 über die Welle 42 und die Welle 58 in Eingriff, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen diesen Wellen im wesentlichen gleich dem Cosinus des Winkels zwischen den Wellenachsen ist, um nach der Lehre des US-Patents Nr. 5 582 838 das auf das Gehäuseteil

14 über die Welle 42 einwirkende Moment auf ein Mindestmaß herabzusetzen.

Der Winkel zwischen der Achse der Antriebswelle 42 und der der Schraubenwelle 58 beträgt bei der abgebildeten Ausführungsform 58⁰ oder 122°, der Cosinus dieses Winkels ist im wesentlichen 0,53, woraus sich zwischen der Antriebswelle 42 und der Schraubenwelle 58, bzw. zwischen Zahnrad 57 und Zahnrad 62, ein Übersetzungsverhältnis von 1 : 0,53 ergibt. Bei dieser Anordnung sind, da das Zahnrad 62 eine Zahnscheibe und das Rad 57 ein Kegelrad ist, die Zähne senkrecht oberhalb des Schnittpunktes der Antriebswellenachse mit der Schraubenwellenachse in Eingriff. Im Normalfall wird es sich als praktisch erweisen, daß das Übersetzungsverhältnis bei modernen Benzinmotoren und Schrauben mit hoher Drehzahl nicht wesentlich größer 1st als 1 : 0,5j5, andernfalls würden bei wesent- lioh größerer Übersetzung von der Welle 42 zur Schraube weitere Drehzahlbereiche für die Welle oder eine Schraube mit niedriger

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Drehzahl notwendig werden.

Betrüge der Winkel zwischen den Wellen 42 und 58 beispielsweise 70°, wäre das Übersetzungsverhältnis im wesentlichen 1 : 0,34, während es bei einem Winkel von 75° 1 : 0,26 oder fast 4 : 1 betrüge, was unter normalen Umständen für ein Gleitboot oder für eine Schraube mit hoher Drehzahl nicht ausreichend wäre.

Wird der Winkel auf 50° verkleinert, würde das Übersetzungsverhältnis 1 : 0,64, jedoch bei Herabsetzung auf 40° 1 : 0,77 betragen. Solche Übersetzungsverhältnisse mögen zwar für Schrauben mit hoher Drehzahl erwünscht sein, jedoch würde die Geometrie des Außenbordgehäuses durch den kleineren Winkel nachteilig beeinträchtigt, und da das Unterteil 14 um die Achse der Wellen 42 gesteuert wird, würde sich beim Abschwenken des Unterteils 14 von der normalen Stellung für geraden Kurs die Schraubenwelle unter einem unerwünschten Winkel nach oben schwenken.Dementsprechend wäre der Mindestwert für den Winkel zwischen den WeUenachsen ca,45 , um noch eine zufriedenstellende Arbeitsweise zu erzielen, während der Höchstwert bei ca. 70° liegen würde, auch wenn bei einer Schraube für niedrige Drehzahlen Winkel mit einemWert bis zu ca. 75° verwendet werden.

Eine Neigung der Wel-le 42 nach unten und nach vorn um 58⁰ zur Horizontalen gemessen ermöglicht eine Anordnung, bei der die Schraube 15 und die Kavitationsplatte I7 nahe an der unteren Kante 3¹ des Spiegels angeordnet werden können, wobei die Platte in Höhe der Kante J5¹ oder etwas darunter ausgerichtet und die Schraube genügend nahe am Spiegel angeordnet werden kann, um sie mehr im Bereich gleichförmiger Strömung als im Bereich der mehr achteraus liegenden Strömung zu halten, wobei die Platte und die Schraube so gestellt sind, daß sie leicht in der gewünschten Eintauchtiefe bleiben, nachdem das Boot auf volle Touren gebracht wurde.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   l.jkntriebsvorrichtung für ein Boot mit Innenbordmotor und mit einem

   Spiegel des Boots getragenen Schraubengehäuse, gekennzeichnet durch einen oberen Teil (13) des Schraubengehäuses (12), welches in vertikaler Ebene um eine horizontale Achse schwenkbar und mit einer mit der Abtriebswelle des Bootsmotors (1) verbundenen Gegenwelle (32) und mit einer nach unten und nach vorn geneigten Antriebswelle (42) ausgestattet ist, wenn das Schraubengehäuse (12) auf normalen Vorwärtsantrieb gestellt ist, und welches mit der Gegenwelle (32) mittels eines Kegelradgetriebes (39* ^O) verbunden ist, einen mit dem oberen Teil (I3) derart verbundenen unteren Teil (14) des Schraubengehäuses (12), daß der untere Teil (14) um die Achse der Antriebswelle (42) drehbar ist, und ein zweites Kegelradgetriebe (57, 62) am unteren Ende der Antriebswelle für den Antrieb einer im allgemeinen horizontalen Schraubenwelle (58), wobei der Winkel zwischen den Achsen der Wellen zwischen 45° und 70° liegt und das Übersetzungsverhältnis des zweiten Kegelradgetriebes im wesentlichen gleich dem Cosinus dieses Winkels ist.
2. 2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gegenwelle (32) bei normaler Antriebsstellung des Schraubengehäuses (12) von ihrem vorderen Ende aus nach hinten unter einer nach unten gerichteten Neigung von ca. 10° bis relativ zur Horizontalen erstreckt.
3. 3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (I5) eine Druckschraube ist, und daß sich die Schraubenwelle (52) vom zweiten Kegelradgetriebe (57,62) aus nach hinten erstreckt.
4. 4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (42) im Schraubengehäuse

   (12) im allgemeinen einen Z-Auf bau aufwejst, und daß die Schraube (I5) unmittelbar an der sich mit der horizontalen Schwenkachse des Schraubengehäuses (12) schneidenden vertikalen Ebene angeordnet ist.

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