DE2245615A1

DE2245615A1 - Getriebeeinheit

Info

Publication number: DE2245615A1
Application number: DE2245615A
Authority: DE
Inventors: Edward Frank Cooper
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-09-17
Filing date: 1972-09-16
Publication date: 1973-03-22
Also published as: JPS49100794A; US3808899A; CA997172A

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHÖN WALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DIPL.-CHEM. ALEK VON KREISLER DlPL-CHEM. CAROLA KELLER DR-ING. KLÖPSCH DIPL.-ING. SELTING

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

15. September 1972 Sg/est

Edward Frank Cooper

2, Penning Road, MiIford, Auckland, Neuseeland

Getriebeeinheit

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit mit zwei im wesentlichen parallel zueinander liegenden Wellen, von denen wenigstens eine zur Veränderung des gegenseitigen Abstandes der Wellen verstellbar ist, mit an den Wellen befestigten Riemenscheiben, über die mindestens ein endloser Treibriemen läuft, und mit verstellbaren Schutzhauben, die im wesentlichen über den Riemen angeordnet sind, wobei mindestens eine der parallelen Wellen eine an eine Antriebsvorrichtung anschließbare Antriebswelle und die andere eine Abtriebswelle bildet.

Mit derartigen Getriebeeinheiten läßt sich die Ausgangsdrehung einer Antriebsmaschine richtungsabhängig oder neutral steuern. Sie werden insbesondere - jedoch nicht ausschließlich - für kleine Seeschiffe verwandt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Getriebeeinheit zu schaffen, die einfach in der Konstruktion und wirksam im Betrieb ist. Die Getriebeeinheit soll außerdem

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im Dauerbetrieb zuverlässig arbeiten und zwar sowohl bei Vorwärtslauf als auch bei Rückwärtslauf.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Treibriemen und die Riemenscheiben einen Vorwärtsantrieb von der Antriebswelle zur Abtriebswelle bilden, daß an jeder der Wellen ein Reibrad angebracht ist, daß die Reibräder und die Treibriemen so bemessen sind, daß der Reibradantrieb und der Ireibriemenantrieb alternativ bei verschiedenen Wellenabständen wirksam werden, daß eine neutrale Position der verstellbaren Welle existiert, in der die Wellen voneinander abgeschaltet sind, und daß schließlich die Schutzhauben derart um den Treibriemen herumgelegt sind, daß dieser in der Rücklaufstellung oder bei neutralem Betrieb zurückgehalten oder frei gehalten wird.

Wie schon erwähnt, dient die erfindungsgemäße Getriebeeinheit der Leistungsübertragung von einer Leistungsquelle oder einer Antriebsmaschine, beispielsweise einer Schiffsmaschine, um sowohl einen Vorwärtsantrieb für das Schiff als auch einen Rückwärtsantrieb zu ermöglichen, ohne die üblicherweise benötigten Zahnradsätze verwenden zu müssen, oder zum Reversieren der Drehrichtung der Antriebseinrichtung. Mit der erfindungsgemäßen Getriebeeinheit läßt sich ferner ein neutraler Zustand zwischen Vorwärts- und Reversierbetrieb einstellen. In diesem neutralen Zustand sind Ausgangswelle und Eingangswelle voneinander abgeschaltet.

Ungeachtet dieser bevorzugten Anwendungsform der Erfindung für Schiffsgetriebe kann die Erfindung auch in solchen Fällen angewandt werden, in denen nur eine einzige Drehrichtung benötigt wird.

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Eine bevorzugte Ausführungsform der Getriebeeinheit> ist zur Anwendung auf kleinen Schiffen geeignet. Die Bestandteile der Getriebeeinheit sind dabei an einem Stützrahmen befestigt, so daß die gesamte Getriebeeinheit in der erforderlichen Weise, vorzugsweise an starren Befestigungsmitteln, direkt an dem Schiff montiert werden kann.

In dem Rahmen sind zwei Wellen drehbar gelagert. Die Wellen laufen parallel zueinander und in gegenseitiger Ausrichtung, wobei vorzugsweise die eine Welle über der anderen liegt. Eine Welle, vorzugsweise die obere Welle, ist mit der Ausgangswelle der Antriebsvorrichtung verbunden, während die andere Welle den Ausgang der Getriebeeinheit bildet.

An jeder Welle sind feste Riemenscheiben montiert, über die ein kontinuierlicher Riemen läuft und die Leistung beim Vorwärtsantrieb überträgt. Vorzugsweise sind die Riemenscheiben übereinander angeordnet, und der Treibriemen ist als V-Rlemen ausgebildet. Infolge seiner Eigenelastizität ist er bestrebt, eine im wesentlichen kreisförmige Formation anzunehmen, wenn er nicht unter Spannung steht, wie es während des Betriebes der Fall ist. In Abhängigkeit von der jeweils zu übertragenden Leistung können mehr als ein Treibriemen nebst zugehörigen Riemenscheiben vorgesehen sein.

Jede Welle ist ferner mit einem oder mehreren Antriebsrädern versehen, die übereinander angeordnet sind, so daß sie mit ihren sich gegenseitig berührenden Umfangsflachen einen Reibantrieb für den Umkehrbetrieb bilden.

Eine der Wellen, vorzugsweise die obere Welle, ist verstellbar montiert, so daß der Abstand zwiscl^en den "beiden Wellen verändert werden kann. Bei Maximalabstand wird der

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Riemen gespannt, um einen Vorwärtsantrieb zu ermöglichen. Bei Minimalabstand kommen dagegen die Antriebsräder miteinander in Berührung und bilden einen Reibantrieb für den Umkehrbetrieb. Vorzugsweise ist der Abstand so gewählt« daß zwischen diesen beiden Betriebsarten eine neutrale Position eingestellt werden kann, die sich dann ergibt, wenn der Riemen nicht von den Riemenscheiben mitgenommen wird und daher von diesen frei ist, und wenn die Antriebsräder (Reibräder ) noch nicht miteinander in Berührung stehen.

Die Anordnung gestattet leicht durchzuführende Variationen zwischen Riemenscheiben und Vorwärts-Antriebsrädern, so daß die Möglichkeit eines Umbaus mit geringem Aufwand besteht.

An den Riemen für den Vorwärtsantrieb sind Schutzhauben als Haltemittel vorgesehen. Die Schutzhauben haben u. a. den Zweck, die Treibriemen in verformtem Zustand zu halten, wenn die beiden* Wellen einen relativ geringen Abstand zueinander haben und zu verhindern, daß die Treibriemen ihre Kreis-Formation einnehmen. Wenn die obere Welle in Richtung auf die untere Welle bewegt wird und auf diese Weise die Spannung von dem Riemen genommen wird, löst sich dieser von der unteren Riemenscheibe und ist bestrebt,seine Kreis-Formation einzunehmen. Die Schutzhauben sind so angeordnet, daß sie den Riemen hieran hindern und ihn in einer Formation halten, die im wesentlichen derjenigen Formation entspricht, unter der der Riemen sonst arbeitet. Vorzugsweise sind seitlich angeordnete Schutzhauben vorgesehen, von denen jede auf einer Seite des Riemens liegt. Je* Schutzhaube erstreckt sich in Anpassung an den jeweiligen Riementrum nach oben, jedooh im Abstand

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nach außen gegenüber dem Riemen versetzt. Durch diese Anordnung wird bei Nachlassen der Rieraenspannung derjenige Riemeriteil, der um die untere Riemenscheibe herumliegt, frei nach unten sinken. Die Seitenteile des Riemens sind bestrebt nach außen auszuweichen, bis sie die Schutzhaube!! berühren. Die Schutzhauben verhindern eineweitere nach außen gerichtete Bewegung und halten so den oberen Teil', des Riemens in Bogenform im Abstand von der oberen Riemenscheibe.

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Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Getriebeeinheit,

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt der Getriebeeinheit,

Fig. 3 zeigt die Ansicht einer Ausfiihrungsform des Steuermechanismus der Getriebeeinheit,

Fig. 4 zeigt eine Stirnansicht einer Ausfiihrungsform der Getriebeeinheit,

Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht der Getriebeeinheit, und

Fig. 6 eine Ansicht einer zweiten Ausführungsform des Steuermechanismus der Getriebeeinheit.

Nach dem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die erfindungsgemäße Getriebeeinheit vorzugsweise aus einem Mehrfach-V-Antrieb für den Vorwärtsbetrieb und einem Mehrfach-V-Relbantrieb für den Rückwärtsbetrieb. Um die Antriebsriemen herum sind ferner verstellbare Schutzhauben angebracht, die dafür sorgen, daß die Riemen während des neutralen und des Reversierbetriebes von den Riemenscheiben freigehalten oder abgehalten werden. Die Getriebeeinheit ist vorzugsweise an einem kontakten Rahmen montiert, an dem außerdem eine Vorrichtung zur Steuerung der Drehrichtung der Abtriebswelle angebracht ist. Die Steuervorrichtung kann durch einen unmittelbar an ihr angebrachten Hebel betätigt werden oder durch Fern-

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steuerung, im Falle eines Seeschiffes beispielsweise von der Schiffsbrücke oder vom Maschinenhaus aus.

An einem Hauptrahmen oder -gehäuse 8 (Figuren 1 und 2) sind zwei Wellen 1 und 6 gelagert. Die Welle 1 stellt die Eingangs- oder Antriebswelle dar, die drehfest mit einer (nicht dargestellten) Antriebsvorrichtung ver- . bunden sein kann, und die Welle 6 ist die Ausgangs- oder Abtriebswelle. Die Wellenlager sind mit 2 und 7 bezeichnet. Die Lager 7» in denen die Welle 6 rotiert, sind vorzugsweise auf einem Rahmenteil 3» das als Schwenkarm wirkt, montiert. Das Rahmenteil 3 ist am Punkt "P" drehbar am Hauptrahmen 8 befestigt. Dies bedeutet, daß die Entfernung zwischen den beiden Wellen 1 und 6 gesteuert, d.h. mittels einer geeigneten Steuervorrichtung variiert werden kann, während beide Wellen im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet bleiben.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann die Steuervorrichtung als Gleitnockenmechanismus 12 (Fig. 3) oder als Drehnocke oder Exzentersteuerung (Fig. 6) ausgebildet sein.

Bei dem Gleitnockenmechanismus nach Fig. 3 erkennt man, daß die Stange 14 bei einer Bewegung der Gleitnocke 11 von links nach rechts angehoben oder verlängert wird, dabei das Rahmenteil 3 bewegt und-Welle 1 von Welle 6 entfernt. In ähnlicher Weise wird bei Verwendung einer Umschaltvorrichtung, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, durch Drehung ßiner Nocke oder einer exzentrischen Scheibe 19 im Uhrzeigersinn, bis der Flügel 19a den Nockenfolger 21 durch die Führung 20 hindurch nach oben drückt, eine Hubbewegung erzeugt. Da der Nockenfolger

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In diesem Fall mit dem Rahmenteil J3 verbunden ist, wird dadurch eine Bewegung der Welle 1 von der Welle 6 fort bewirkt.

Unter Verwendung einer derartigen Steuervorrichtung wird durch Fortbewegung der Welle 1 von der Welle 6 die die Riemenscheiben 5 und 10 trennende Entfernung vergrößert. Die Riemenscheiben 5 und 10 sind vorzugsweise Jeweils an einem Ende der Wellen 1 und 6 befestigt, und zwar außerhalb der Stützlager. Durch die Vergrößerung der Entfernung zwischen den Riemenscheiben wird in dem oder den Treibriemen 15 (Fig. 2, 4 und 5) eine Antriebsspannung erzeugt, mit dem Ergebnis, daß die von einer Energiequelle oder einer Antriebsmaschine der Antriebswelle 1 mitgeteilte Rotationsbewegung zur Abtriebswelle 6 übertragen wird, die hierdurch im gleichen Drehsinn gedreht wird wie die Welle 1.

Gleichzeitig mit der nach außen gerichteten Bewegung des Rahmenteiles J5 durch ein mechanisches Hebelgestänge 18, wie es in Figur 4' dargestellt ist, werden die die Riemen formenden Schutzhauben 17 um ihren mit "G" (Fig. 4 und 5) bezeichneten Gelenkpunkt herum, also von den Treibriemen 15 fort nach außen in eine Stellung geschwenkt, in der sie die Treibriemen nicht bremsen oder in irgendeiner Form auf sie einwirken oder die Freiheit oder die bekanntlich bei variierenden Antriebsspannungen auftretenden Vibrationen behindern.

Im folgenden soll nun die Bewegung der Steuervorrichtung (Fig. 3 und 6) in Gegenrichtung erläutert werden. Die Bewegung der Gleitnocke 11 (Fig. 3) nach links oder eine Drehung der Nocke ader Exzentrizität 19 (Fig. 6) in die mit 19b bezeichnete Position bewirkt, daß eine nach !men gerichtete (Schließ-) Bewegung auf das Rahmenteil 3 ausge-

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übt wird, und daß die beiden Wellen 1 und 6 näher arieinandergeführt werden. Gleichzeitig verursacht die nach innen gerichtete Bewegung des Rahmenteiles 3 über das in Pig, 4 dargestellte Hebelgestänge 18 eine nach innen gerichtete (Schließ-) Bewegung der Schutzhauben 17 bis zu einem Punkt, an dem diese den Treibriemen 15 daran hindern, der nach innen gerichteten (Schließ-) Bewegung der Riemenscheiben 5 und 10 zu folgen, was die natürlichen Elastizitätseigenschaften der Riemen ansonsten zulassen würden* Das Ergebnis würde normalerweise sein, daß die Treibriemen ihren Antriebskontakt mit den Riemenscheiben aufgeben würden und die beiden Wellen 1 und 6 nicht langer miteinander verbinden würden. Die Welle 1 fährt jedoch fort mit derjenigen Geschwindigkeit und in derjenigen Richtung zu drehen, die ihr von der Antriebsvorrichtung mitgeteilt wird und die Welle 6 wird von jeglicher Antriebskraft befreit, da die Treibriemen, die sich jetzt im entspannten Zustand befinden, von den Schutzhauben 17 von der Riemenscheibe abgehalten werden. Die Führungshauben 17 sind um ihr Lager "G" herum derart angeordnet, daß die Treibriemen bei Aufhören der Treibspannung frei von der Riemenscheibe 10, und insbesondere aus den Nuten der Riemenscheibe, herabsinken, und auf diese Weise von den Schutäiauben 17 in ihrem von der Riemenscheibe 10 entfernten Zustand gehalten werden.

Wenn die nach innen gerichtete (Schließ-) Bewegung des Rahmenteiles 3 fortgesetzt wird, bewirkt die Welle 1, daß die Antriebsräder oder -scheiben 4 und 9 miteinander in Berührung kommen. Die Antriebsräder oder -scheiben 4 und sind vorzugsweise als Mehrfachscheiben ausgebildet und jeweils an den Wellen 1 und 6 befestigt. Im Anschluß an die fortgesetzte nach innen gerichtete Bewegung und den Kontakt

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der Antriebsräder oder -scheiben kann eine Schlußbewegung der in den Figuren 3 bzw. 6 dargestellten Steuervorrichtung erfolgen. Diese Schlußbewegung bewirkt das Zusammendrücken einefs Andruckblockes 16 für das Reibgetriebe, beispielsweise eines Gummiblockes, der dadurch einen festen aber elastischen Druck an den Kontaktstellen zwischen den Antriebsrädern oder -scheiben 4 und 9 ausübt, alt dem Ergebnis, daß die Unfangsbewegung des Reibrades 4 und der Welle 1 auf das Reibrad 9 übertragen wird, welches hierdurch in Gegenrichtung zu derjenigen Richtung angetrieben wird, in der die Eingangswelle dreht. Dies ergibt einen Umkehrantrieb.

Aus den in den Figuren 3 und 6 dargestellten Steuervorrichtungen erkennt man, daß in der Mitte oder wenigstens annähernd in der Mitte zwischen zwei Außenstellungen sowohl bei der Nooke als auch bei der Exzentrizität eine Stellung vorgesehen ist, die beispielsweise mit 19c bezeichnet ist, in der die nach innen oder außen gerichtete Schließ- oder Öffnungsbewegung des Rahmenteiles 3 arretiert und festgehalten wird. In dieser Position sind die Treibriemen, die nun keiner Antriebsspannung mehr ausgesetzt sind, in im wesentlichen schlaffem Zustand und werden daher von den Antriebsscheiben ferngehalten. Die Wellen 1 und 6 werden von der jeweiligen Steuervorrichtung festgehalten, gleichgültig ob diese die in Fig. 3 oder in Fig. 6 gezeigte Form hat. In dieser Position sind die die Vorwärtsbewegung bewirkenden Treibriemen von den Riemenscheiben frei und die Reibräder oder -scheiben befinden sich nicht in Kontakt miteinander.

Diese Position stellt also einen vollständig neutralen Zustand dar. Die Antriebsvorrichtung kann fortfahren zu ro-

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tieren, ohne daß dies irgendeinen Einfluß auf die Ausgangswelle 6, die dadurch weder angetrieben noch gebremst wird, haben würde. Die Ausgangszeile kann daher ohne Behinderung frei rotieren.

Obwohl die vorliegende Erfindung am Ausführungsbeispiel einer Schiffs-Getriebeeinheit beschrieben wurde, ist klar, daß sie keineswegs auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt is

t.

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Claims

. - 12 -

Ansprüche

VJ Getriebeeinheit mit zwei im wesentlichen parallel zueinander liegenden Wellen, von denen wenigstens eine zur Veränderung des gegenseitigen Abstandes der Wellen verstellbar ist, mit an den Wellen befestigten Riemenscheiben, über die mindestens ein endloser Treibriemen läuft, und mit verstellbaren Sohutzhauben, die im wesentlichen über den Riemen angeordnet sind, wobei mindestens eine der parallelen Wellen eine ai eine Antriebsvorrichtung anschließbare Antriebswelle und die andere eine Abtriebswelle bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibriemen (15) und die Riemenscheiben (5*10) einen Vorwärtsantrieb von der Antriebswelle (1) zur Abtriebswelle (6) bilden, daß an jeder der Wellen ein Reibrad (4,9) angebracht ist, daß die Reibräder (4,9) und die Treibriemen (15) so bemessen sind, daß der Reibradantrieb und der Treibriemenantrieb alternativ bei verschiedenen Wellenabständen wirksam werden, und eine neutrale Position der verstellbaren Welle (1) existiert, in der die Wellen (1,6) voneinander abgeschaltet sind, und daß schließlich die Schutzhauben (17) derart um den Treibriemen (15) herumgelegt sind, daß dieser in der Rücklaufstellung oder bei neutralem Betrieb zurückgehalten oder frei gehalten wird.
2. Getriebeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (1,6) im wesentlichen übereinanderliegend angeordnet sind, daß die obere Welle (1) die Antriebswelle und die untere Welle (6) die Abtriebswelle bildet, daß die Antriebswelle auf einem schwenkbar an einem Hauptrahmen (8) befestigten Rahmenteil (3) oder Arm angeordnet ist, wobei durch Verschwenken des Rahmenteils (3) oder Armes die Entfernung zwischen der Antriebswelle (1) und der Abtriebswelle (6) veränderbar ist, und daß eine Steuervorrichtung (12,19)

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für die Positionssteuerung der Antriebswelle (1) in Bezug auf die Abtriebswelle (6) vorgesehen ist.
3. Getriebeeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekenn-· . zeichnet, daß die Steuervorrichtung (12,19) an aera. die Antriebswelle (1) tragenden schwenkbaren Rahmenteil (3) oder Arm angreift und derart ausgebildet ist, daß die Antriebswelle (1) in der ersten Stellung der Steuervorrichtung so positioniert ist, daß sie eine Vorwärtsbewegung auf die Abtriebswelle (6) überträgt, daß die Antriebswelle (1) in einer zweiten Position relativ zur Abtriebswelle (6) derart gestellt ist, daß der Abtriebswelle (6) eine Umkehrbewegung erteilt wird, und daß an der Steuervorrichtung (12,19) eine dritte Position vorgesehen ist, in der die Wellen (1,6) relativ zueinander so positioniert sind, daß die Antriebswelle (1) keinen Einfluß auf die Abtriebswelle (6) ausübt (neutrale Position).
k. Getriebeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (12,19) einen bei Umkehrbetrieb zusammengedrückten Druckblock (16) für den Reibantrieb aufweist, welcher die Reibräder oder -scheiben (12,19) mit festem, jedoch elastischem Druck an ihren Berührungspunkten gegeneinanderpreßt.
5. Getriebeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Schutzhauben (17) schwenkbar am Hauptrahmen (8) montiert und um den endlosen Riemen (15) herum angeordnet sind, und daß die Schutzhauben (17) über ein mechanisches Hebelgestänge (18) mit dem schwenkbaren Rahmenteil (3) oder Arm verbunden und synchron mit diesem durch die Steuervorrichtung (12,19) verstellbar sind,

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und daß die Verstellung der Sohutzhauben (17) derart erfolgt, daß eine Fortbewegung der Antriebswelle (1) von der Abtriebswelle (6) zum Zwecke des Festziehens des endlosen Riemens (15) um die Rieraenscheiben (5,10) für eine Vorwärtsbewegung der Abtriebswelle (6) das Hebelgestänge (18) die Schutzhauben (17) von dem Riemen (15) und den Riemenscheiben (5*10) fortschwenkt, so daß sie auf den Betrieb der Einheit keine Wirkung ausüben, und diß bei einer Bewegung der Antriebswelle (1) in Richtung auf die Abtriebswelle (6) zur Einstellung einer neutralen oder einer Umkehrposition der Riemen (15) gelöst wird und das Hebelgestänge (18) zwischen dem Rahmenteil (3) und den Schutzhauben (17) die Schutzhauben (17) an den losen Riemen heranschwenkt, um diesen in einer Rückhalteposition frei von den Wellen (1,6) und Riemenscheiben (5,10) zu halten.

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