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Ein- oder Mehrmotoren-Antriebsanlage, insbesondere für Schiffsantriebe
Die Erfindung betrifft Ein- oder Mehrmotoren-Antriebssnlagen, insbesondere für Schiffaantriebe,
mit einer die hohle Ritzelwelle durchsetzenden Getriebe-Antriebswelle und einer
auf der Antriebsgegenseite befindlichen Schaltkupplung.
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Bei Schiffeantriebsanlagen, im besonderen mit Antrieben durch mehrere
Motoren, ist erforderlich, zum Ab- und Zuschalten der Motoren beim Wenden ihrer
Drehrichtung, zum Ab- und Zuschalten der Motoren bei der Umstellung vom Mehrmotoren-
auf den Einmotoren-Betrieb und umgekehrt, und sum Abschalten einee Motors bei einem
Defekt an ihm zwischen Jedem Motor und der von ihm angetriebenen Ritzelwelle des
Getriebes eine Schaltkupplung anzuordnen.
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Bei einer bekannten Ausführungsform beiindet sich die Schaltkupplung
zwischen dem Motor und dem Getriebe. Hierbei sind Jedoch grundsätzlich die verschleißenden
Bauelemente der kupplung nicht frei zugänglich und austauschbar.
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Um eine freie Zugänglichkeit der Kupplung und einen ungehinderten
Wechsel der Kupplungslamellen ale verschleißende Bauelemente su ermöglichen, wird
bei einer weiteren bekannten Ausführungsform, der sogenannten Hohlwellenbauart,
die Schaltkupplung auf der dem Motor abgewandten Getriebeseite angeordnet. Dabei
ist die Getriebe-Antriebewelle in der hohlen Getriebe-Ritzelwelle an ihren beiden
Enden regulär gelagert und an ihrem einen Ende über eine radial und axial nachgiebige
elastische Motor-Kupplung vom Motor aue angetrieben, während sich am anderen, propellerseitigen,
Wellenende die Schaltkupplung zur Verbindung mit der Getriebe-Ritzelvelle befindet.
Aber auch diese AusfUhrungsform besitzt einige schwerwiegende Nachteile. Die Wärmedehnungen
des Motors und des Getriebes und die durch den Seegang hervorgerufenen Schiffskarper-Verformungen
ergeben bei einem großen Schiffegetriebe eine Lageveränderung, besonder einen Achsversatz,
der Motor-Abtriebewelle zur Getriebe-Antriebswelle in der Größenordnung von einigen
Millimetern. Die Rückstellkraft der elastischen Motor-Kupplung, die bei den genannten
Abmessungen einige Tonnen betragen kann, ergibt damit eine zusätzliche Beanspruchung
besonders der.Iotorseitigen Getriebelager und der getriebezeitigen Motorlager, aber
auch der Verzahnungen, was schon wiederholt zu Betriebeetörungen Anlaß gab.
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Aue diesen Nachteilen ergab sich die Aufgabe, eine Verbindung zwischen
dem Antriebsmotor und dem Getriebe bzw. eine Lagerung von Getriebelementen zu finden,
die die Nachteile der bekannten Ausführungsformen vermeidet.
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Nach der Erfindung wird bei einer Ein- oder Mehrmotoren-Antriebsanlage,
insbesondere für Schiffsantriebe, mit einer die hohle Ritzelwelle durchsetzenden
Getriebe-Antriebswelle und einer auf der Antriebegegenseite befindlichen Schaltkupplung
die Getriebe-Antriebswelle einerseits durch ein
Pendellager im Primärteil
der elastischen Motorkupplung und andererseits durch ein Pendellager in der hohlen
Getriebe-Ritzelwelle an deren antriebsgegenseitigem Ende doppelgelenkig gelagert,
wobei die Getriebe-Antriebswelle in beiden Pendellagern axial verschiebbar ist.
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Das Pendellager für die Lagerung der Getriebe-Antriebswelle in der
hohlen Ritzelwelle an deren antriebsseitigem Ende kann nach der Erfindung ein bekanntee
Pendellager sein, oder auch durch ein Gleitlager verwirklicht werden, das durch
eine biegeelastische Membrane mit der Ritzelwelle verbunden ist.
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Durch dieee erfindungsgemäßen Maßnahmen bildet die Getriebe-Antriebewelle
mit ihren beiden Gelenkstellen eine Doppelgelenkwelle, und ee wird erreicht, daß
ein Achsenversatz sowie auch eine Achsenschränkung zwischen dem Getriebe und dem
Antriebsmotor ermöglicht wird, ohne daß in den Motor- und Getriebelagern Zusatzkräfte
entstehen. Des weiteren ist keine genaue Ausrichtung des Motore zum Getriebe mehr
erforderlich.
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Nach der Erfindung ist weiter daß Außenteil der auf dem antriebegegenseitig
frei auskragenden Teil der Getriebe Antriebswelle angeordneten Schaltkupplung an
seinem äußeren Ende durch ein Führungslager auf der Getriebe-Antriebswelle und an
seinem inneren Ende durch die Zentrierwirkung einer kugelig-balligen der formechlüssigen
Eraftübertragung vom Außenteil der Schaltkupplung zur Getriebe Ritselwelle dienenden
Zahnkupplung konzentrisch zur Getriebe-Antriebswelle geführt, wosu eich die Zahnkupplungenabe
und das Pendellager für die gelenkige Lagerung der Getriebe-Antriebswelle in der
Getriebe-Ritzelwelle an ihrem antriebeseitlgen Ende in einer Wirkungsebene befinden.
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Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung ist sichergestellt, daß
durch einen Achsenversatz wie auch eine Achsenschränkung zwischen dem Getriebe und
dem Antriebsmotor die Schaltkupplung und das gesamte weitere Getriebe keine Zusatzbeanspruchung
erfahren.
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Nach einer weiteren Erfindung wird bei einer Ein- oder Mehrmotoren-Antriebsanlage,
insbesondere für Schiffsantriebe, mit einer die hohle Ritzelwelle durchsetzenden
Getriebe-Antriebswelle und einer auf der Antriebegegenseite befindlichen Schaltkupplung
das Außenteil der Schaltkupplung auf dem antriebsseitig frei auskragenden Teil der
Getriebe-Antriebswelle durch 2 Lager konzentrisch zur Getriebe-Antriebswelle gelagert,
und die Getriebe-Antriebswelle einerseits durch ein Pendellager im Primärteil der
elaetischen Motor-Kupplung und andererseits in der hohlen Getrlebe-Ritselwelle an
deren antriebsgegenseitigem Ende etatt durch ein Pendellager durch die Zentrierwirkung
einer kugelig-balligen der formschlüssigen Kraftübertragung vom Außenteil der Schaltkupplung
zur Getriebe-Ritzelwelle dienenden Zahnkupplung doppelgelenkig geführt.
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Durch diese erfindungsgemäße Gestaltung der Antriebsanlage ist wiederum
erreicht, daß durch einen Achsenversatz wie auch eine *chsenschränkung zwischen
dem Getriebe und dem Antriebemotor die Motor- und Getriebelager, dte Schaltkupplung
und die Verzahnungen keine Zusatzkräfte inhalten.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigt die Abb. 1 eine erfindungsgemäße Lagerung der Getriebe-Antriebswelle
sowie Anordnung und Lagerung des Außenteils der Schaltkupplung, dle Abb. 2 eine
Anlage nach der Abb. 1 mit einer anderen erfindungsgemäßen lagerung der Getriebe-Antriebswelle
in der Getriebe-Ritzeiwelle, und die Abb. 3 eine erfindungsgemäße Lagerung der Getriebe-Antriebswelle
einerseits in der elastischen Motorkupplung nach der Abb. 1 sowie andererseits ihre
Lagerung und Zentrierung über die Schaltkupplung und die Zahnkupplung an der Ritzelwelle.
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D1e hohle Getriebe-Ritzelwelle 1 mit den Zahnrädern 2, die in den
Getriebelagern 3 gelagert ist, trägt an ihrem linken, propellerseitigen, Ende die
kugelig-ballige Zahnkupplungsnabe 4. Die Getriebe-Antriebswelle 5 wird an ihrem
rechten, motorseitigen, Ende über die elastische Motor-Kupplung 6 von der Motorwelle
7 aus angetrieben und ist mit ihrem rechten Ende dUrch das Pendellager 8, z.B. Pendelwälzlager,
im Primärteil der elastischen Kupplung 6 gelenkig gelagert. Im Ausführungsbeispiel
nach der Abb. 1 befindet sich in der Mit-####bene 9 der Zahnkupplunganabe 4 das
Pendelwälzlager 10, mit dem die Getriebe-Abtriebewelle 5 um den Schnittpunkt 11
der Zahnkupplungs-Mittenebene 9 mit der Welle 1 gelenkig in der Ritzelwelle 1 gelagert
ist. Die Getriebe-Antriebswelle 5 ist in den Pendellagern 8 und 10 auch axial verschiebbar.
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Die Getriebe-Antriebswelle 5 mit ihren beiden Gelenkwellen (elastische
Kupplung 6 mit Pendellager 8 und Pendellager 10) bildet somit eine Doppelgelenkwelle,
die mit ihren Doppelgelenk-Eigenschaften einen axialen Versatz sowie auch eine
Achsenschränkung
zwischen Getriebe und Antriebsmotor ermdglicht. Die Getriebe-Antriebswelle 5 schwenkt
dabei gegenüber der hohlen Ritzelwelle 1 und damit dem gesamten Getriebe um den
Drehpunkt 11. Auf dem Uber das Lager 10 frei auskragenden Ende der Getriebe-Antriebswelle
5, und damit auf der dem Antriebsmotor abgewandten Seite des Getriebes, befindet
sich die Nabe 12 mit der hydraulischen Betätigungseinrichtung und den Innenlamellen
der Lamellen-Schaltkupplung 13. Das Außenteil 14 dieser Kupplung 13 ist an seinem
linken Ende mittels eines Lagers 15 (Wälz-oder Gleitlager) auf der Getriebe-Abtriebswelle
5 gelagert, an seinem rechten Ende mittels der Zahnkupplungshülse 16 auf der um
den Schwenkpunkt 11 kugelig-balligen Zahnkupplungsnabe 14 durch die Zentrierwirkung
der Zahnkupplung 4,16 sowie des Pendellagers 10 zentriert. Das Kupplungs-Außenteil
14 ist somit unabhängig von einer Achsenschränkung der Welle 5 zur Welle 1 immer
auf seiner ganzen Länge konzentrisch zur Kupplungsnabe 12 geführt, Die Zahnkupplung
4,16 überträgt das Drehmoment von der Schaltkupplungshülse 14 formschlüssig weiter
zur Getriebe-Ritzelwelle 1.
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Die bei Schiffsantriebsanlagen oft verwendeten Gummikupplungen 6 besitzen
die Eigenschaft, unter der Wirkung eines Drehmoments nicht nur eine Verdrehung zuzulassen,
sondern auch eine Axialbewegung zu ergeben. Um durch diese Axialbewegung keine Zwangszustände
im Antrieb zu erhalten, wird, wie bereits genannt, die Getriebe-Antriebswelle 5
in den beiden Lagern 8 und 10 axial verschiebbar gemacht. Dadurch wird während eines
einwandfreien Zustands der Kupplung 6 die axiale Lage der Getriebe-Antriebswelle
5 durch die Kupplung 6 bestimmt.
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Die axiale Lage der Ritzelwelle t wird über daa duppelachrägvrzahnt'e
Getriebe durch. das Propellerschublager vorgegeben. Im Falle eines: Defa der elastischen
Glieder
der Kupplung 6, s.B. ihrem Reißen, übernehmen an der ZahnkupplungshUlve
16 angebrachte Anschlagscheiben 17 die axiale Wegbegrenzung der Getriebe-Antriebswelle
5.
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Das im Normal-Betriebszustand zwischen der Zahnkupplungenabe 4 und
den beiden Anschiagscheiben 17 in beiden Richtungen vorhandene Axialspiel nimmt
dann die axiale Wärmedehnung und die elastischen Dehnungen zwischen den beiden Festpunkten,
dem Propellerschublager und der Motorwelle 7, auf.
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Im Ausführungsbeispiel der Abb. 2 ist anstelle des Pendelwälzlagers
10 daß Gleitlager 18 angeordnet. Um durch die Pendelbewegung der Getriebe-Antriebswelle
5 keine unsulEssig hohe Kantenpressung in diesem Lager 18 entstehen zu lassen und
diesem Lager ebenfalls eine Pendelbarkeit zu geben, ist dieses Lager 18 mit der
Getriebe-Ritzelwelle 1 durch eine biegefähige Membrane 19 verbunden.
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Im Ausführungsbeispiel der Abb. 3 ist die Getriebe-Antriebswelle 5
nicht mehr in der Getriebe-Ritzelwelle 1 direkt gelagert. Dafür ist das Schaltkupplungs-Außenteil
14 an seinem rechten Ende durch das Lager 20 auf der Getriebe-Antriebswelle 5 gelagert.
Das ganze System Getriebe-Antriebswelle 5 - Schaltkupplung 13 ist jetzt links in
der Zahnkupplung 4,16 abgestützt und zentriert und schwenkt dann bei einem Achsenversatz
zwischen dem Getriebe und dem Antriebsmotor wiederum um den Mittelpunkt 11 der kugelig-balligen
Zahnkupplung 4,16. Daß dabei die Zahnkupplung 4,16 das anteilig Gewicht der Welle
5 und das der Schaltkupplung 13 aufnehmen muß, bedeutet für sie jedoch keine Beeinträchtigung
ihrer Funktionsfähigkeit.
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Die erfindungsgemäßen Lagerungen und Zentrierungen der Getriebe-Antriebswelle
und des Schaltkupplunge-Außenteils, die hier mit dem Ausftihrungsbeispiel einer
Lamellen-Schaltkupplung beschrieben wurden, können aber auch mit anderen Schal tkupplunge-Bauart
en, wie hydrodynamischen Kupplungen, verwirklicht werden.
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Es hat sich gezeigt, daß sich mit der erfindungsgemäßen Auegestaltung
einer Ein- oder Mehrmotoren-Antriebsanlage, insbesondere bei Schiffsantrieben, die
eingangs aufgeführten Nachteile vermeiden lassen.