DE2447115B2 - Antriebsvorrichtung mit schmiereinrichtung - Google Patents

Description

Bei verhältnismäßig kleinen Booten, wie z. B. bei Freizeitsportbooten, ist die Verwendung eines Außenbordmotors oder eines in das Boot eingebauten Außenbordheckmotors weitverbreitet, wobei der zur Fortbewegung des Bootes dienende Motor an einem Querspant des Bootes befestigt ist. Im allgemeinen bildet eine untere Propellereinheit einen Teil des Gehäuses der Antriebsvorrichtung, wobei in der Propellereinrichtung eine horizontal verlaufende Propellerwelle gelasert ist, die mit einer senkrechten Antriebswelle über ein geeignetes Kegelradgetriebe zusammenkuppelbar ist.

Aus der US-PS 25 49 477 ist eine Antriebsvorrichtung bekannt, bei der die Einlauföffnung des Schmiermittelkanals in der Seitenwand der Getriebekammer in einer annähernd senkrechten Position gegenüber der Drehachse der zweiten Welle angeordnet ist. Die Einlauföffnung liegt dabei nahezu parallel zu der zweiten Welle und erstreckt sich in einer Höhe, die der auf die Wellenachse projizierten Längserstreckung der Zähne de;, Antriebskegelrades entspricht. Die Einlauföffnung ist der vollen Eingriffsstellung der Kegelräder — in fto be;:ug auf das Antriebskegelrad gesehen — diametral gegenübergesetzt. Von der Einlauföffnung führt der senkrechte Schmiermittelkanal über eine schräge Abzweigung in die Wellenkammer. Ein Schmiermittelkreislauf, der die Lagerstellen in der Wellenkammer, insbesondere die oben liegende Lagerstelle, ausreichend mit Schmiermittel versorgt, kann nur dann bewirkt werden, wenn das Niveau des Schmiermittels in der Getrieb-kammer über den Zähnen des Antnebskegelrades liegt Denn nur dann können diese in Verbindung mit der auf die einzelnen ölpartikeln ausgeübten Fliehkraft eine Pumpwirkung bewirken, die das Hochsteigen des Schmiennitteis in die Wellenkammer sicherstellt Sinkt hingegen das Niveau des Schmiermittels unter das Antriebskegelrad, so wird durch das mit dem Antriebskegelrad in Eingriff steherde Abtriebskegelrad eine zwar zur Schmierung der sich im Eingriff bestehenden Zähne ausreichende Olmenge an das Antriebskegelrad herangeführt, diese geringe Schmiermittelmenge reicht jedoch nicht mehr aus, die Wellenkammer zu versorgen. Es werden durch die Fliehkraft nur mehr Tröpfchen von Schmiermittel in die Eißlauföffnung geschleudert, eine eigentliche Pumpwirkung tritt nicht mehr auf. Die überwiegende Menge an Schmiermittel, d^;e bei gesunkenem Schmiermittelniveau in den Eingriffsbereich der Kegelräder transportiert wird, wird nämlich im Eingriffsbereich vor der vollen Eingriffsstellung der Kegelräder ausgequetscht und weggeschleudert Sie gelangt nicht mehr in die diametral gegenüberliegende Einlauföffnung.

Aus der US-PS 31 81 494 geht eine Antriebsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches hervor, bei der, über den vorstehend beschriebenen Stand der Technik hinaus, neben der Wellenkammer eine weitere, in die Getriebekammer mündende Kammer eine Schaltwelle für das schaltbare Winkelgetriebe enthält. Die in der weiteren Kammer liegenden Lagerstellen müssen ebenfalls mit Schmiermittel versorgt werden. Da die Einlauföffnung des Schmiermittelkanals exakt über der stärksten Eingriffsstellung der Kegelräder liegt und der Kanal in einem spitzen Winkel in die Wellenkammer geführt ist, kann sich kein kontinuierlicher Schmiermiuelkreislauf ausbilden, der die Lagerstellen in der Schaltwellenkammer mit Schmiermittel versorgt.

Aufgabe der Erfindung ist ein verbesserter Schmiermittelkreislauf, der die einzelnen Lagerstellen zuverlässig mit Schmiermittel versorgt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Vorteil gelöst, daß selbst dann, wenn ler Schmiermittelspiegel unter die Achse der Propellerwelle fallen sollte, durch die Drehung der angetriebenen Kegelräder das Schmiermittel bis in den Bereich des Antriebskegelrades nach oben transportiert wird. Die Zentrifugalkräfte und die durch den Eingriff der Zähne hervorgerufene, vorgenannte Pumpwirkung sorgen insbesondere im Bereich der versetzt angeordneten Einlauföffnung für eine nach oben durch den Einlaufkanal in die Antriebswellenkammer gerichtete ölströmung, in welcher Lager angeordnet sind. Das System sorgt daher für einen optimalen (»kreislauf, wobei das gute Ergebnis vorwiegend auf die Kombination der beiden vorgenannten Wirkungen zurückzuführen ist.

Für den Fall, daß eine Antriebsvorrichtung mit einer Schaltwellenkammer und darin liegenden, zu schmierenden Lagerstellen vorgesehen ist, sieht die Erfindung vor, daß das Schmiermittel von dem Schmiermittelkanal aus durch die Weüenkammer, das obere Lager, einen Rücklaiifkanal und die Kammer der Schaltwelle geführt ist Diese Kombination des Schmiermittelkreislaufes läßt sich aufgrund der Anordnung der Einlauföffnung und des unter Druck stehenden Schmiermittelstromes in vorteilhafter Weise verwirklichen.

Gemäß der DT-OS 14 25 829 ist bei einem Stirnrädergetriebe mit einem, in einer von der eigentlichen Getriebekammer getrennten Vorgelegekammer gekop-

pelteBi Vorgelege vorgeschlagen worden, zur Verringerung des Losbrechrnomentes der Vorgelegeräder eine verbesserte ölnebelschaiierung vorzusehen. Zu diesem Zweck ist in der Trennwand zwischen Getriebekammer und Vorgelegekammer, und zwar neben dem nächstlie- genden Stirnradpaar, von dem ein Rad in das Schmiermittel eintaucht, eine Auffangmulde ausgebildet, von der aus ein flach ansteigender Schmiermittelka nal zu der Welle eines Vorgelegerades geführt i«t Die unter einem spitzen Winkel zur Ebene des Stirnräderpaares liegende Auffangmulde wird von Schmiermittelpartikeln getroffen, die an den Seitenflächen der Stirnräder haften und die im Eingriffsbereich der Stirnräder seitlich ausgequetscht und infolge der Zentrifugalkraft weggeschleudert werden. Die Partikeln werden im wesentlichen parallel zur Ebene der Stirnräder weggeschleudert; ein geringer Anteil davon trifft die Auffangmulde und somit den anschließenden Schmiermittelkanal. Dadurch, daß sowohl die Auffangmulde als auch der Schmiermittelkanal in Richtung der in diesen Bereich fliegenden Partikeln verläuft, können diese mit geringem Widerstand zum Schmierbereich gelangen. Dieses Prinzip ist grundsätzlich nicht zur Anwendung bei einer Kegelräderpaare enthaltenden Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art geeignet, in der ein unter Druck stehender, kontinuierlicher Schmiermittelkreislauf anzustreben ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines an einem Bootsquerspant montierten Außenbordmotors,

Fig.2 eine vergrößerte senkrechte Schnittansicht durch den unteren Teil der Motorantriebseinrichtung, wobei die Schnittebene durch die Verbindungsstelle der Antriebswelle und der Propellerwelle geht,

K i g. 3 eine vergrößerte Teilschnittansicht entlang der Linie 3-3 nach F i g. 2,

F i g. 4 eine horizontale Teilschnittansicht entlang der Linie 4-4 nach F i g. 2 und

F i g. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 nach Fig.3.

In der F i g. 1 der Zeichnung ist ein Außenbordmotor 1 gezeigt, der mittels einer an sich bekannten Klemmeinrichtung und einem schwenkbaren Träger 3 an einem Querspant 2 eines Bootes befestigt ist. Der Motor 1 besitzt einen Antriebskopf 4, in welchem ein herkömmlicher Motor 5 angeordnet ist und der auf dem oberen Ende eines Antriebswellengehäuses 6 sitzt. An den unteren Teil des Gehäuses 6 schließt sich ein Getriebegehäuse 7 an, in dem ein Propeller 8 gelagert ist. Durch das Antriebswellengehäuse 6 erstreckt sich eine senkrechte Antriebswelle 9 nach unten, die in das Getriebegehäuse 7 eingreift und über ein Kegelradgetriebe It mit einer Propellerwelle 10 in einer Antriebsverbindung steht.

Das Getriebegehäuse 7 weist einen unteren Teil 12 auf, der ein Getriebegehäuse für die Propellerwelle 10 und das Kegelradgetriebe 11 bildet, sowie eine nach unten greifende Leitflosse 13. Das Getriebegehäuse 7 besitzt einen stromlinienförmig ausgebildeten oberen Gehäuseteil 14, der genügend breit ausgebildet ist und eine Aussparung 15 zur Aufnahme der Antriebswelle 9 aufweist. Am oberen Ende der Aussparung 15 ist ein Kugellager 16 angeordnet, während am gegenüberliegenden unteren Ende ein Nadellager 17 vorgesehen ist, und die Lager dienen zur drehbaren Abstützung des ■ ■nieren Endes der Antriebswelle 9. Die Aussparung 15 besitzt einen größeren Durchmesser als die Antriebswelle 9, so daß die Welle und die Lager ungehindert in der Aussparung 15 aufgenommen werden können. Das untere Ende der Antriebswelle 9 greift mit einem Kegelrad 18 in das Getriebegehäuse 12 ein, wobei das Kegelrad mit dem unteren Ende der Antriebswelle verkeilt und an diesem mittels einer Klemmschraube 19 gehalten ist. Das Kegelrad 18 besitzt in seinem unteren Teil mehrere Kegelradzähne, während der obere Teil

ίο von einer abgeschrägten Mantelfläche 20 begrenzt ward, deren Neigung der Neigung der Kegelradzähne entgegengesetzt ist In der benachbarten Wand des Getriebegehäuses 12 ist in unmittelbarer Nähe der oberen Mantelfläche 20 des Kegelrades 18 eine

Aussparung 21 vorgesehen.

Das Kegelrad 18 steht mit einem Paar einander gegenüberliegend angeordneter gleicher Kegelräder 2? und 23 in einem dauernden Eingriff, die innerhalb des Getriebegehäuses 12 auf gegenüberliegenden Seiten

ίο des Kegelrades 18 mitteis eines geeigneten Kugellagers 24 und eines Nadellagers 25 auf der Propellerwelle 10 drehbar gelagert sind. Das Kegelrad 22 ist ferner innerhalb des Gehäuses mittels eines Schrägrollenlagers 26 gelagert, so daß das innenüegende Ende der

:s Propellerwelle 10 abgestützt wird. Die sich gegenüberliegenden Stirnseiten der Kegelräder 22 und 23 können wahlweise mit einem Antriebsteil 27 in Eingriff gebracht werden, welches zwischen diesen Kegelrädern auf der Propellerwelle 10 verschiebbar gelagert ist. Das

jo Antriebsteil 27 ist mittels eines Arretierungsbolzens 28, der sich in einem länglichen Schlitz 29 der Propellerwelle 10 erstreckt, gegenüber dieser rotationsfest arretiert. Der Arretierungsbolzen 28 besitzt einen mittleren Teil, der zu einem Schiebezapfen 30 fluchtend angeordnet ist,

js welcher seinerseits in einer Axialbohrung der Propellerwelle 10 verschiebbar gelagert ist. Eine am innenliegenden Ende in der Axialbohrung angeordnete Feder 31 drückt den Arretierungsbolzen 28 in eine erste Antriebsstellung, wobei der Schiebezapfen 30 aus der

<o Axialbohrung herausragt, so daß sein äußeres Ende gegen einen Steuernocken 32 gleitend anliegt, welcher seinerseits am unteren Ende einer Steuerwelle 33 befestigt ist. Eine Drehung der Steuerwelk: 33 bewirkt eine entsprechende Verstellung des Schiebezapfens 30

₄s und des Arretierungsbolzens 28 entgegen der Kraft der Feder 31, wodurch das Antriebsteil 27 wahlweise zwischen einer mittleren Neutralstellung und sich gegenüberliegenden Antriebsstellungen einstellbar ist, wobei es in die entsprechenden Stirnseiten der

so Kegelräder 22 und 23 wahlweise eingreift.

Die Steuerwelle 33 greift durch eine sich im oberen Gehäuseteil 14 befindliche Aussparung oder Kammer 34 nach außen, wobei die Aussparung 34 parallel und seitlich fluchtend zur Aussparung 15 für die Antriebs-

ss welle angeordnet ist Die verschiedenen Aussparungen oder Kammern 12, 15 und 34 sind vorzugsweise mit einem flüssigen Schmiermittel 35 gefüllt, wie z. B. mit einem geeigneten Schmieröl, damit die Schmierung der sich bewegenden Teile aufrechterhalten und das

im Eindringen von Wasser u. dgl. verhindert wird. Ferner sind die Wandungen des Getriebegehäuses 12 an die Form der Kegelräder angepaßt, wobei insbesondere die obere, konische oder abgeschrägte Wandung in eine horizontale Wandung 36 übergeht, welche in einem

ι., kleinen Abstand parallel zur benachbarten Fläche des Kegelrades 22 verläuft.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird angestrebt,, dme Strömung des Schmieröls 35 durch die Kammer 12 und!

insbesondere nach oben durch die Kammer 15, welche die Antriebswelle aufnimmt, durch das Kugellager 16 und dann nach unten durch die Aussparung 34 zurück zum Getriebegehäuse 12, zu erzeugen.

Zu diesem Zweck befindet sich in der senkrechten Wandung der Aussparung 15 ein Kanal 37, der sich zwischen der Wandung 36 an der Oberseite des Kegelrades 22 und dem unteren Teil der die Antriebswelle aufnehmenden Aussparung 15 erstreckt. Ein Rücklaufkanal 38 verläuft von dem oberen, sich unmittelbar an das obere Ende des Kugellagers 19 anschließenden Wandteil nach unten zum oberen Ende der die Steucrwelie aufnehmenden Aussparung 34. Die zuletzt genannte Aussparung 34 verläuft nach unten und bildet eine direkte Verbindung zum unteren Ende des Getriebegehäuses 12. Der Schmiermittelkanal 37 bzw. die Einlauföffnung 39 weist eine bestimmte Lage gegenüber den sich im Eingriff befindlichen Kegelrädern 18 und 22 auf, so daß eine optimale Pumpwirkung und dadurch eine kontinuierliche ölzirkulation erreicht werden, wie dies nachfolgend beschrieben wird.

Wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist, besitzt der Schmiermittelkanal 37 einen im wesentlichen geradlinigen Verlauf und einen zylindrischen Querschnitt. Die Einlauföffnung 39 befindet sich an der Verbindungsslelle der schrägen Wandung der Aussparung 21 und der horizontalen Wandung 36, die den Kegelrädern 18 und 22 unmittelbar gegenüberliegt. Wie aus den F i g. 3 und 4 zu entnehmen ist, ist die Einlauföffnung 39 des Schmiermittelkanals 37 entgegen der Drehrichtung der Kegelräder 18, 22, 23 seitlich aus der durch die Wellenachsen bestimmten Ebene 40 versetzt, jedoch vor deren voller Eingriffsstellung in dem Bereich der Wand der Getriebekammer angeordnet, der in direkter Verlängerung der Zahnlängsrichtung liegt Die Einlauföffnung befindet sich daher im Abstand zur vollen oder maximalen Eingriffsstelle der Zähne der Kegelräder 18 und 22. Die Größe der Versetzung ist vom Radius und von der Auslegung der Kegelradzähne der Kegelräder abhängig. Die Pumptasche zwischen den Zähnen bildet sich aus, wenn die vordere obere Kante eines Antriebszahnes sich am weitesten an die ablaufende Flanke eines benachbarten angetriebenen Zahnes nähert. Die Stelle, an welcher dies in bezug auf die !Ebene des Antriebszahnrades und Propellerzahnrades geschieht, hängt von dem Radius der Zahnräder und von der Größe und Anzahl der vorgesehenen Zähne ab. Die Versetzung kann daher zwischen 2° und 15° liegen und sollte so bemessen sein, daß die Einlauföffnung 39 an einer Stelle liegt, an welcher Schmieröl durch die von den Zahnrädern ausgeübte Druck- und Zentrifugalwirkung maximal gefördert wird. Bei der Anordnung der Einlauföffnung 39 für das Schmieröl sollte zur Erzielung einer maximalen ölzirkulation auch die Drehzahl der Zahnräder berücksichtigt werden, weil dadurch die Strömungsgeschwindigkeit des von den Zähnen abgeschleuderten Öls beeinflußt wird.

Die Einlauföffnung 39 ist ferner in bezug auf die Einlaufseiile des angetriebenen Kegelrades 22 derart angeordnet, daß das sich am Boden des Getriebegehäuses 12 befindliche öl von dem Kegelrad 22 zur Einlauföffnung des Einlaufkanals nach oben gefördert wird. Die von dem Kegelrad 22 erzeugte Zentrifugalkraft bewegt daher das öl aus dem Getriebegehäuse 12 nach oben in den Kanal 37 hinein. An dieser Stelle kommen die Kegelräder 18 und 22 in Eingriff und drücken das sich zwischen den Zähnen befindliche Schmieröl nach außen, wenn sich die Zähne aufeinander abwälzen.

ίο Durch diese Lage der Einlauföffnung 39 IaQt sich ein vergleichsweise größerer ölstrom erzeugen, als mit einer über der Stelle des maximalen Zahneingriffes befindlichen. Die Verstärkung der Pumpwirkung erfolgt sowohl durch die Kraft, die das sich zwischen den

ι.s Zähnen befindliche öl herausdrückt, als auch durch die auf das öl wirkenden Zentrifugalkräfte.

Die Anordnung des Rücklaufkanals 38 unmittelbar über dem Kugellager 16 hat den Vorteil, daß das Lager 16 von einem dauernden ölstrom durchflossen wird, während das öl unter dem Einfluß der Schwerkraft und des in der die Antriebswelle aufnehmenden Aussparung 15 herrschenden Druckes durch die Aussparung 34, in welcher die Steuerwelle aufgenommen ist, zum Getriebegehäuse 12 zurückfließt. Ein Teil des sich in der

2s Aussparung 15 befindlichen Öls fließt naturgemäß unter dem Einfluß des Druckes und der Schwerkraft unmittelbar durch das tragende Nadellager 17 nach unten, das im unteren Ende der Aussparung 15 angeordnet ist, so daß auch dieses zuverlässig mit Schmiermittel versorgt wird.

Die verschiedenen Abschnitte des unteren Getriebegehäuses 7 sind in an sich bekannter Weise dauernd mit Schmieröl 35 gefüllt, damit die ölzirkulation sichergestellt ist und das Eindringen von Wasser od. dgl.

vs verhindert wird. Die ölzirkulation aufgrund der Anordnung der Einlauföffnung garantiert, daß selbst bei einem erheblichen Ölverlust eine ausreichende Schmierung aufrechterhalten wird. Selbst wenn der ölstand bis unter die Achse der Propellerwelle 10 abfällt, wird durch die Bewegung des verbleibenden Schmieröls 35 eine ausreichende ölzirkulatiori aufrechterhalten, die für die Schmierung der Kegelräder und der Lage 16 und 17 für die Antriebswelle erforderlich ist.

Außerdem ist beim Betrieb mit einem verringerten

ölstand die Kraft, die zur Förderung des Öls notwendig ist, kleiner als die für die ölförderung erforderliche Kraft, wenn die Gehäuseteile vollständig mit öl gefüllt sind, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Es kann deshalb sogar unter gewissen Umständen, z. B. wenn es auf eine maximale Drehzahl ankommt, erwünscht sein, den Außenbordmotor mit einer verringerten ölmenge zu fahren. Selbstverständlich muß natürlich besonder: darauf geachtet werden, daß das Eintreten von Wassei verhindert wird, da Wasser zu einer schneller Beschädigung des Antriebssystems führt

Durch die anhand dieses Ausführungsbeispiels erläu terte Konstruktion wird im unteren Teil der Antriebs einrichtung eines Wasserfahrzeuges eine zuverlässig« ölzirkulation erzielt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Antriebsvorrichtung mit Schmiereinrichtung insbesondere für ein Wasserfahrzeug, mit einem ein Schmiermittel enthaltenden Gehäuse, in dem in einer Getriebekammer ein Kegelrad-Winkelgetriebe und dessen erste Welle gelagert sind, während die zweite, stehende Welle eine durch ein Lager von der Getriebekammer getrennte Wellenkammer durch- ι ο setzt, wobei die Wellenkammer mit der Getriebekammer über einen Schmiermittelkanal verbunden ist, dessen Eintrittsöffnung in der Getriebekammer im Eingriffsbereich der Kegelräder angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnung (39) entgegen der Drehrichtung der Kegelräder (18, 22, 23) seitlich aus cU?r durch die Wellenachsen bestimmten Ebene versetzt, jedoch vorderen voller Eingriffsstellung in dem Bereich der Wand der Getriebekammer (12) angeordnet ist, der in gedachter Verlängerung der Zahnlängsrichtung liegt, wobei das Schmiermittel von dem Schmiermittelkanal (37) aus in einen, außerhalb der Getriebekammer liegende Teile der Antriebsvorrichtung mit Schmiermittel versorgenden, Schmiermittelkreislauf geführt ist

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, in dessen Gehäuse neben der Wellenkammer eine weitere, in die Getriebekammer mündende Kammer zur Aufnahme einer Schaltwelle für das Winkelgetriebe vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittel von dem Schmiermittelkanal (37) aus durch die Wellenkammer (15), das obere Lager (16), einen Rücklaufkanal (38) und die Kammer (34) der Schaltwelle (33) geführt ist.