-
Bootsschraube Die Erfindung bezieht sich auf eine Bootsschraube mit
durch die Nabe geführtem Auspuff sowie auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen.
-
Bootsschrauben mit Auspuffnaben aus Aluminium, Stahl oder Bronze,
wie sie beispielsweise in der US-PS 3 563 670 beschrieben sind, finden verbreitete
Verwendung
an Außenbordmotoren sowie auch an fest eingebauten Bootsantrieben.
Es wurde bereits mehrfach versucht, Bootsschrauben aus Kunststoffen herzustellen,
wobei beträchtliche Erfolge mit der Verwendung von Polykarbonaten erzielt wurden.
Polykarbonat ist jedoch nicht für Bootsschrauben mit Auspuffnabe geeignet, da sie
von Brennstoffrückständen sowie von Verbrennungsprodukten angegriffen werden.
-
In den US-Patentschriften 3 033 293 und 3 318 388 ist die Herstellung
von der erfindungsgemäßen ähnlichen Bootsschrauben beschrieben, diese haben jedoch
keine Auspuffnaben und verwenden andere Ausbildungen und Werkstoffe als die erfindungsgemäße
Schraube, deren Leistung und Betriebsverhalten diesen gegenüber erheblich verbessert
werden konnte.
-
Eine wesentliche Schwierigkeit bestand darin, einen Werkstoff zu finden,
welcher maßhaltig zu der gewünschten Form formbar ist, die erforderliche Haltbarkeit
aufweist und gleichzeitig widerstandsfähig gegenüber Auspuffgasen und Brennstoffrückständen
ist. Eine weitere Schwierigkeit bei der Herstellung derartiger Schrauben bietet
die Konstruktion einer Nabe, welche eine elastisch nachgiebige Verbindung zwischen
der Schraube und der Schraubenwelle schafft, um das Triebwerk bei plötzlichem Festlaufen
der Schraube vor Schäden zu schützen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bootsschraube aus Kunststoff
zu schaffen, welche eine höhere Festigkeit und längere Haltbarkeit hat als eine
Aluminiumschraube gleicher Form und Abmessungen. Die Erfindung strebt weiterhin
an , eine haltbare und wirksame, elastisch nachgiebige Verbindung zwischen einer
solchen Schraube und einer Schraubenwelle zu schaffen. Ferner soll die Erfindung
eine Schraube der genannten Art mit
einem an der Nabe angesetzten
oder angeformten Deflektorring sowie ein Verfahren für ihre Herstellung schaffen.
-
Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Schraubennabe
und Schraubenflügel einstückig aus mit wenigstens dreißig Gew.% Glasfaser verstärktem
Nylon geformt sind und daß die Nabe ein äußeres zylindrisches Gehäuse, ein inneres
Nabenteil und eine Anzahl das innere Nabenteil im Gehäuse haltender Stege aufweist.
-
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist eine Bootsschraube
der genannten Art aus glasfaserverstärktem Nylon mit einer Beimischung eines ionomeren
Harzes geformt. Das innere Nabenteil ist über eine Anzahl von Stegen in das umgebende
zylindrische Gehäuse eingesetzt. Eine in das innere Nabenteil eingeformte Metallbuchse
bietet eine Anlagefläche für einen elastisch nachgiebigen Körper, welcher unter
Kompression zwischen ihr und einer die Schraubenwelle aufnehmenden inneren Buchse
eingesetzt ist. Der elastische Körper kann stoffschlüssig auf der inneren Buchse
befestigt sein und/oder beim Zusammenbau unter Kompression eingesetzt werden.
-
In eine ringförmige Nut am hinteren Ende des äußeren Nabengehäuses
kann ein vorgeformter Deflektorring eingesetzt und durch warmes Aufweiten des hinteren
Randes des Gehäuses in Anlage an die Innenfläche des Ringes befestigt werden. In
einer anderen Ausführungsform kann der hintere Rand des äußeren Gehäuses in ähnlicher
Weise auswärts geschweift sein und bildet dann einen mit dem Gehäuse einstückigen
Deflektorring.
-
Wesentliche Vorteile der erfindungsgemäßen Bootsschraube sind ihr
Widerstand gegen plastische Verformung, ihr geringes Gewicht und ihre verlängerte
Betriebslebensdauer.
-
Dank des verringerten Gewichts sind durch Massenkräfte des Schraube
bewirkte Stoßbelastungen der Antriebseinrichtungen sowie auch die Auswirkungen von
gegebenenfalls
durch Absplittern von Teilen der Schraube hervorgerufener Unwucht derselben erheblich
verringert.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der Ausbildung
der Befestigungseinrichtungen, welche die Schraube tragen und bei plötzlichem Festlaufen
derselben eine Beschädigung der Antriebseinrichtungen und des Triebwerks verhüten
Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Bootsschraube zusammen mit ihrem Deflektorring
einfach und wirtschaftlich herstellbar.
-
Die ih das innere Nabenteil eingeformte, voræugsweise aus Aluminium
gefertigte Buchse dient einerseits der Versteifung der Nabe und bietet andererseits
dem zwischen ihr und der inneren, die Schraubenwelle aufnehmenden Buchse komprimierten,
elastischen oder stoßdämpfenden Material einen vorbestimmten Gleitwiderstand.
-
Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
beschrieben. Darin zeigen: Fig. 1 eine Längsschnittansicht der Nabe einer erfindungsgemäßen
Bootsschraube, Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 und
Fig. 3 eine Teil-Längsschnittansicht des hinteren Endes der in Fig. 1 gezeigten
Nabe vor dem Aufweiten des hinteren Randes zum Befestigen eines Deflektorrings.
-
Eine in Fig. 1 gezeigte Schraubennabe 1 ist in bekannter Weise einstückig
mit den dazugehörigen Schraubenflügeln 2 im Spritzgußverfahren hergestellt. Als
Material hierfür findet vorzugsweise ein Polyamid der
in der veröffentlichten
niederländischen Patentanmeldung 67-05,239 beschriebenen und von der Firma E.I.
-
duPont de Nemours & Co. unter der Bezeichnung Zytel in den Handel
gebrachten Art Verwendung. Dieses Material besteht aus einem innigen Gemisch aus
50 bis 99 Gew.
-
eines Polyamids und 1 bis 50 Gew.% eines ionischen Copolymers aus
einem C2 ~/ 10m(-Alken und 0,2 bis 25 Mol.% einer , alkenisch ungesättigten Carbonsäure,
wobei wenigstens 100,0/ der sauren Gruppen im Copolymer durch Metallionen neutraliesiert
sind. Das Polyamid ist vorzugsweise Polyhexamethylenadipamid. Bevorzugte Copolymere
basiegen auf Äthylen und Methacryl- oder Maleinsäure. Die Metallionen sind vorzugsweise
Zinkionen. Die Verbindung kann ferner auch ein Antioxidans enthalten.
-
Zur Erzielung der gewünschten Festigkeit und Haltbarkeit dient ein
Zusatz von Glasfasern. Die größte Haltbarkeit läßt sich mit einer Beimischung von
33 Gew.% Glasfasern erzielen. Brauchbare Ergebnisse sind mit Beimischungen von 30
bis 50 Gew.% erzielbar, Wobei sich innerhalb dieses Bereichs etwas veränderliche
Eigenschaften hinsichtlich Flexibilität und Härte ergeben.
-
Das beschriebene Material eignet sich gut zum Spritzgießen insbesondere
bei Schmierung mit einer gesättigten Fettsäure wie etwa Aluminiumstearat.
-
Die Nabe 2 hat ein äußeres Ring-Gehäuse 3 und ein von drei Stegen
5 darin gehaltenes inneres Nabenteil 4. Beim Formvorgang wird eine vorzugsweise
aus Aluminium gefertigte Buchse 10 in das innere Nabenteil 4 eingeformt und bildet
in diesem eine gleichmäßige Bohrung 11. Am hinteren Ende des inneren Nabenteils
4 ist eine engere Bohrung 12 gebildet.
-
Eine innere Buchse 14 mit einer Keilnutverzahnung 15 an der Innenseite
erstreckt sich durch die Bohrung 11 und ist satt in die Bohrung 12 eingepaßt
Ein
ringförmiger elastischer Körper 16 umgibt die innere Buchse 14 und ist zwischen
dieser und der Innenwandung der Bohrung 11 eingepreßt. Der elastische Körper 16
besteht beispielsweise aus Naturkautschuk und ist stoffschlüssig auf der etwa aus
Aluminium geformten inneren Buchse 14 befestigt und dann zusammen mit dieser im
Preßsitz in die Bohrung 11 eingesetzt.
-
Die Außenfläche der Buchse 10 ist vorzugsweise gerieft oder gekerbt.
Beim Formvorgang fließt dann das geschmolzene Material in die Riefen oder Kerben,
so daß sich die Buchse 10 dann nicht in der Nabe verdrehen oder verschieben kann.
-
Die Buchse 10 erfüllt wenigstens drei verschiedene Aufgaben. Erstens
bildet sie eine Aussteifung für das innere Nabenteil 4 und verhindert ein kaltes
Fließen des Nylonmaterials desselben, wie es eintreten könnte, wenn sich der elastische
Körper 16 in direkter Anlage an dem Nylonteil befände. Zweitens schafft die Buchse
10 eine Bohrung 11 mit stabilen Abmessungen.
-
Aufgrund der Form der Schraube und der Eigenschaften des Nylonmaterials
wäre sonst nicht sichergestellt, daß eine einfache Mittelbohrung maßhaltig aushärtet.
-
Drittens schafft die Buchse 10 einen vorbestimmbaren Reibungskoeffizienten
gegenüber der Außenfläche des elastischen Körpers 16. Diese Wirkung wäre ohne die
Buchse wegen der unbestimmbaren Anordnung von an der Nylonoberfläche freiliegenden
Glasfasern nicht erzielbar.
-
Eine aus dem vorstehend beschriebenen Material gefertigte Bootsschraube
ist nicht plastisch bzw. dauerhaft verformbar. Durch Anschlagen an irgendwelche
Gegenstünde unter Wasser können Teile der Schraubenflügel absplittern. Die Schraube
ist jedoch in bezug auf das Absplittern von Teilen erheblich widerstandsfähiger
als
eine entsprechende Schraube aus Aluminium in bezug auf Verbiegen
oder sonstiges Verformen der Flügelränder.
-
Dank dem geringen Gewicht des Materials hat das Absplittern von Teilen
sehr viel geringere Auswirkungen auf den Rundlauf der Schraube als Verformungen
oder das Abbrechen von Teilen bei metallenen Schrauben.
-
Eine Schraube aus dem vorstehend beschriebenen Material wiegt etwa
nur halb soviel wie eine entsprechende Schraube aus Aluminium und hat Dank ihrer
Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion und Verschleiß eine beträchtlich längere Lebensdauer.
-
In Fig. 2 erkennt man die Riefen 17 an der zylindrischen Außenfläche
der Buchse 10. Die keilnutverzahnte innere Buchse 14 sowie der stoßdämpfende elastische
Körper 16 sind in die Bohrung 11 eingesetzt. Das innere Nabenteil 4 ist vorzugsweise
von wenigstens drei einstückig mit der Nabe und den Schraubenflügeln 'geformten
Stegen 5 gehalten. Die Anzahl der Stege hängt von der der Schraubenflügel ab Es
hat sich herausgestellt, daß sich die geringste Verformung beim Spritzguß dann ergibt,
wenn die Anzahl der Stege ein Vielfaches von der Anzahl der Schraubenflügel beträgt.
In jedem Falle sind jedoch wenigstens drei Stege notwendig, um das Taumeln oder
Flattern der Nabe einer zweiflügeligen Schraube zu verhindern.
-
In Fig. 3 ist ein Verfahren zum Befestigen eines Deflektorrings 20
am zylindrischen äußeren Gehäuse 3 der Schraubennabe dargestellt. Beim Formen der
Schraube bleibt das hintere Ende 21 des Gehäuses 3 geradlinig zylindrisch, und der
hintere Rand wird mit einer umlaufenden Stufe 22 abgesetzt. Ein vorzugsweise aus
6/6-Nylon gefertigter Deflektorring 20 hat einen solchen Innendurchmesser, daß er
sich in festem Sitz auf die Stufe 22 des Gehäuses 3 aufschieben läßt. Ein in Fig.
3 gestrichelt
dargestelltes, konisches Werkzeug 23 wird auf eine
zur Erweichung des Materials der Schraube ausreichende Temperatur erwärmt und dann
in das offene hintere Ende 24 des Nabengehäuses eingeführt und erwärmt mit seiner
Oberfläche 26 das hintere Endstück 21 des Gehäuses unter gleichzeitigem Aufweiten
desselben bis in Anlage an der Innenfläche des Deflektorrongs 20* (Fig. 1). In einer
anderen Ausführung kann auch das hintere Randstück des Gehäuses allein aufgeweitet
werden, um auf diese Weise einen Deflektorring zu bilden. Durch den Deflektorring
erhält die Strömung des die Schraube umströmenden Wassers eine auswärts gerichtete
Komponente. Dadurch ist dann das Ansaugen der Auspuffgase zur Unterdruckseite der
Schraubenflügel vermieden. Die für die Verformung des hinteren Randteils 21 des
Gehäuses 3 erforderliche Temperatur kann als allgemein bekannt gelten.
-
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern erstreckt sich auf zahlreiche Änderungen und Abwandlungen derselben.