DE2501675A1 - Schiffsgetriebe - Google Patents

Description

DipUng. W. Dahlke 16. Januar 1975

DipL-Ing. H.-]. Lippert L. /kr

Patentanwalts

506 Refrcih bsi Köln 250167 5

Frankenforstsr Straße 137

B.V. KONINKLIJKE MAATSCHAPPIJ "DE SCHELDE" YIissingen, Fiederlande

"Schiffsgetriebe»

Die Erfindung betrifft ein Schiffsgetriebe für mindestens einen Antriebsmotor, der durch die eingebaute Untersetzung auf eine Propellerwelle einwirkt, wobei mindestens eine zusätzliche Antriebswelle vorgesehen ist, durch die ein Teil der installierten Leistung über ein getrenntes Vorgelege für jede abgezweigte Welle (sogenanntes Power-take-off, PTO) abgezweigt wird, wobei jede Antriebswelle, die als eine schwimmende Drehmomentenwelle ausgeführt ist, durch Kardankupplungen am Motorenende und am Abtriebsende gelagert ist, um damit durch das hohlgebohrte

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Kauptritzel zu führen, ohne es zu berühren, während die von jeder Antriebswelle eingeführte Hauptleistung am Abtriebsende auf das Hauptritzel über eine Wechselkupplung übertragen wird.

Bei diesem Leistungsfluß zum PTO wird gewöhnlich eine Kupplung eingebaut, die entweder bei Stillstand oder während des Laufs schaltbar ist. Als Regel wird die Bezeichnung (Power-take-off), abgekürzt PTO, die aus den Vereinigten Staaten von Amerika stammt, sowohl für diesen abgezweigten Leistungsfluß als auch für die entsprechenden Maschineneinrichtungen verwendet. Es gibt im Prinzip zwei verschiedene Stellen, an denen die Hilfsleistung abgezweigt werden kann, d.h. direkt von einer Motorantriebswelle, dem sogenannten primären PTO, oder von einer Welle an der Hauptschaltkupplung vorbei, und in diesem EaIl handelt es sich um ein sekundäres PTO. Im Falle des sekundären PTOs wird die Hilfsleistung allgemein von dem Hauptritzel abgezweigt, und in diesem Falle ist keine Hilfsleistung verfügbar, wenn die Propellerwelle steht. Andererseits kann Leistung von einer primären PTO immer noch abgeleitet werden, wenn der Hauptleistungsfluß durch die Hauptschaltkupplung unterbrochen ist, was dazu führt, daß die Propellerwelle steht. Aus diesem Grunde ist deshalb das primäre PTO in der Praxis am meisten angewendet. Hinsichtlich der Abzweigstelle der primären PTO sind zwei Ausführungen bekannt:

1. am En.de der Antriebsdrehmomentenwelle, die dann durch die

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- 3 Hauptschaltkupplung verlängert wird oder

2. von dem Teil der Drehmomentenwelle, der vor dem Hauptritzel sitzt.

Die Erfindung betrifft das zweite Ausführungsbeispiel, das in Verbindung mit vielen Installationen vorteilhaft ist, und zwar in Verbindung mit der Verfügbarkeit von Raum an Bord. Es sind Ausführungen bekannt, bei denen eine schwimmende Drehmomenten—, welle als eine Antriebswelle angewendet wird und das PTO mit dem Ende der Drehmomentenwelle nach dem ersten Ausführungs"bei— spiel verbunden ist. Ferner sind /usführungen bekannt, "bei denen das PTO nach dem zweiten Ausführungsbeispiel angeschlossen ist, bei dem die Antriebsdrehmomentenwelle jedoch nicht schwimmt, sondern in Lagern getragen ist, die starr in dem Getriebe sitzen. Die Erfindung bezweckt das Auffinden einer Lösung für den Antrieb eines primären PTOs nach dem zweiten Ausführungsbeispiel, jedoch in Kombination mit einer schwimmenden Drehmomentenwelle. Die Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsdrehmomentenwelle an der Motorseite des Getriebes zunächst durch das hohlgebohrte PTO-Zahnrad führt, ohne es zu berühren, ehe sie durch das Hauptritzel führt, und daß das PTO-Zahnrad durch einen Satz beweglicher Kupplungen angetrieben ist, die an den Enden einer Drehmomentenhülse befestigt sind, welche sich in der Bohrung des PTO-Zahnrads und um die An-" triebsdrehmomentenwelle herum befindet, ohne den einen wie den

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anderen Teil zu berühren.

Als Folge dieser Lösung des genannten Problems ist es möglich, die PTO-Transmission an oder innerhalb des Hauptgetriebes anzuordnen oder diese unabhängig auf dem Schiffundament unmittelbar vor dem Hauptgetriebe anzuordnen, während die schwimmende Drehmomentenwelle durch die hohlgebohrte Welle des PTO-Zahnrades geht.

Obgleich das primäre PTO in der Regel bevorzugt wird, verwendet man hin und wieder auch sekundäre PTOs. Es ist dann von großem Torteil für den Hersteller von Getrieben, entweder ein primäres oder ein sekundäres PTO nach den Vorschriften des Schiffeigners liefern zu können, wobei nur geringe Anpassungen an das standardisierte Grundgetriebe erforderlich sind. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die bewegliche Kupplung an der Drehmomentenhülse entweder von der Antriebswelle, was zu einem primären PTO führt, oder von dem Hauptritzel aus angetrieben wird, was zu einem sekundären PTO führt.

TJm das erforderliche Drehmoment von dem PTO von der Antriebsdr ehmomentenwel Ie abnehmen zu können, muß die Drehmomentenwelle mit einem Plansch versehen sein, während zu Montage- und Demontagezwecken die Drehmomentenwelle in zwei Teile geteilt sein muß.

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Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die geteilte Antriebsdrehmomentenwelle mit Planschen an der Stelle verbunden wird, von der aus die bewegliche Kupplung für das PTO angetrieben werden soll.

Falls es erforderlich sein muß, daß das PTO schaltbar ist, beispielsweise beim Stillstand, kann die Erfindung dafür sorgen, daß die beweglichen Kupplungen als Zahnkupplungen ausgeführt sind, die zusammen mit der Drehmomentenhülse verschiebbar sind und die im ständigen Eingriff mit dem PTO-Zahnrad in einem verlängerten Zahnkupplungsring bleiben und die am Antriebsende von dem G-egenzahnkupplungsring ausgerückt werden können, so daß das PTO schaltbar ist. Weil die Drehmomentenhülse im getrennten Zustand nur an einer Seite durch die Zahnkupplung getragen würde, sieht die Erfindung eine Außenlagerung der ausgerückten Zahnkupplung in der Nähe ihres freien Endes zusammen mit der Drehmomentenhülse im hohlen PTO-Zahnrad vor.

Falls es nicht erforderlich ist, daß das PTO schaltbar ist, kann natürlich die Schaltbarkeit der Zahnkupplungen und der Drehmomentenhülse entfallen, und die Konstruktion kann so ausgeführt sein, daß Anschläge vorgesehen sind, die das axiale Spiel der Zahnkupplungen und der Drehmomentenhülse begrenzen, natürlich werden die Charakteristiken des beweglichen Power-take-off dadurch nicht beeinflußt.

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Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 ein Schnitt durch einen Teil eines Getriebes nach der Erfindung,

Fig. 2 im Schnitt eine Einzelheit aus Fig. 1, nämlich die Darstellung des Antriebs des greifenden PTO, und zwar 2a als primäres PTO und 2b als sekundäres PTO,

Fig. 3a ,und 3b die Darstellung des gleichen Schnitts wie in Fig. 2, jedoch in der ausgerückten Position bzw. in der Leerlaufposition,

Fig. 4 die Darstellung der gleichen Einzelheit wie in Fig. 2 und 3, jedoch mit drei verschiedenen Positionen.

Die Zeichnungen stellen das G-esamtgetriebe für den Fall eines Ein-Motorenantriebs und nur die Hälfte davon im Falle eines Zwei-Motorenantriebs dar.

Im letzteren Fall müssen die Backbord- und Steuerbord-PTOs nicht identisch sein. Ferner kann ein einziges PTO in einem mit zwei

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Motoren angetriebenen Getriebe vorgesehen sein. Natürlich gilt das Vorstehende auch für Getriebe,·die von mehr als zwei Motoren angetrieben werden. Mit 2 ist ein Motor bezeichnet. Durch die Propellerwelle wird der Antriebsschub des Propellers 3 auf den Hauptschubblock 4 übertragen, der sich innerhalb der Propellerwellenlinie befinden kann, der jedoch auch vor oder hinter dem Hauptzahnrad 6 innerhalb des Getriebes eingebaut sein kann. Die Propellerwelle ist mit der Abtriebswelle 5 des Getriebes 1 verbunden. An der Abtriebswelle sitzt das Hauptzahnrad 6. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel hat das Zahnrad 6 eine V-Verzahnung. Es kann sich jedoch auch um eine Schrägverzahnung handeln. Die Abtriebswelle des Getriebes ist in den Lagern 7 gelagert, während die Lager 7 an dem Schiffsfundament durch die Seiten 8 des Getriebes abgestützt sind. Das Hauptritzel 9 kämmt mit dem Hauptzahnrad 6. Für eine gleichmäßige Belastung über die Breite der Verzahnung hinweg sind die Lager 10 ebenfalls in robuster Konstruktion vorgesehen und sind an den Seiten 8 des Getriebes 1 befestigt. An de^feückseite des Getriebes ist die Welle 11 des Ritzels 9 verlängert und trägt den sekundären Teil 12 einer Schaltkupplung über einen Flansch an ihrem Ende. Am Ende der Kupplung ist ein Pendellager 13, das das Ende der Antriebsdrehmomentenwelle 16 trägt. Durch einen Ansatz 15 ist der primäre Teil der Schaltkupplung an der Welle 16 befestigt; in diesem Fall besteht die Kupplung H aus einer luftbetriebenen Luftriemenkupplung. Die Motorseite der Drehmomentenwelle ist mit dem Motor 2 über eine

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torsionselastische Kupplung 17 verbunden, und dabei ist die Drehmomentenwelle gleichzeitig in dieser Kupplung zentriert. In Anbetracht einer möglichen Fehlfluchtung zwischen dem Motor 2 und dem gesamten Getriebe 1, möglicher dauerhafter Ver-Ziehungen des Fundaments des Schiffes, elastischer Verziehungen als Folge der von dem Schiff erlittenen Spannungen als Folge des Vorschubs, der Lastverteilung und der Seebedingungen und schließlich der thermischen Verziehungen ist es angebracht und wünschenswert, die Verbindung zwischen dem Motor und dem Getriebe nicht nur torsionselastisch vorzusehen, sondern auch in (Verrichtung beweglich zu gestalten. Zu diesem Zweck ist eine schwimmende Antriebswelle 16 vorgesehen, die durch Kardankupplungen in der Kupplung 17 und im Lager 13 gelagert ist. Die gewählte Schaltkupplung 14 absorbiert mühelos die auftretenden Auslenkungswinkel der Antriebswelle 16. Andererseits muß die Drehmomentenwelle vom Motor zur Schaltkupplung 14 durch alle Teile des Getriebes mit ausreichendem Raum gehen. Zu diesem Zweck ist die Ritzelwelle 11 hohlgebohrt. Ferner muß die Drehmomentenwelle 16 durch das PTO-Getriebe 18 gehen, das zwischen das Hauptgetriebe 8 und den Motor eingebaut ist, ohne daß eine Berührung erfolgt. In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel ist dieses PTO-Getriebe 18 an das Hauptgetriebe 8 angebaut, das PTO-«· Getriebe 18 kann jedoch auch getrennt am Fundament des Schiffes abgestützt sein, während die Antriebswelle und die Abtriebs-PTO-Welle Seite an Seite, übereinander oder in jeder Zwischenlage

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relativ zueinander angeordnet sein können. Innerhalb des PTO-Getriebes 18 bezeichnet 19 das Antriebszahnrad mit V-Verzahnung oder Schrägverzahnung, das mit dem Ritzel 20 kämmt. Durch Lager 21 ist das PTO-Zahnrad 19 im Getriebe 18 gelagert, und der Ritzel 20 ist durch Lager 22 gelagert. Die Lager des PTO-Ritzels und des PTO-Rads können entweder Rollenlager oder Gleitlager sein. Beim Arbeiten mit Gleitlager muß die PTO-Ritzelwelle ferner mit einem axialen DruckBock versehen sein, während bei der Verwendung von Schrägverzahnung das auch für die PTO-Radwelle erforderlich ist.

Die Abtriebs-PTO-Welle 23 läuft zu einer angetriebenen Hilfsmaschine 24, bei der es sich beispielsweise um einen Generator oder um Transportgutpumpe handeln kann. Zur Erleichterung der Montage und zur Punktion als Antriebspunkt von der Drehmomentenwelle 16 zum PTO-Zahnrad 19 ist die Drehmomentenwelle 16 in zwei /bschnitte bei 25 mittels eines Satzes Plansche aufgeteilt. Da die Drehmomentenwelle an der Motorseite in das Getriebe in einer solchen Weise eingeführt werden muß, daß eine Leckdichtigkeit erreicht wird, trotzdem aber eine Bewegbarkeit gegenüber dem PTO-Getriebe 18 sichergestellt ist, ist eine elastische Dichtung 26 vorgesehen.

Das PTO-Zahnrad 19 kann sowohl für ein primäres als auch für ein sekundäres System eingesetzt werden. Ein primäres Ausführungsbeispiel ist in Pig. 2a gezeigt, ein sekundäres Aus-

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führungsbeispiel in Fig. 2b. Es versteht sich, daß wegen der sehr geringen Unterschiede in der Konstruktion die Herstellung eines Standardgetriebes die Herstellung eines Getriebes mit kurzer Lieferfrist ermöglicht, das ein primäres oder ein sekundäres PTO nach Bedarf hat. Im Falle des primären Ausführungsbeispiels ist ein Ring mit Innenverzahnung 27, der zusammen mit dem gezahnten Flansch 28 eine der Zahnkupplungen des Universalantriebe des PTO-Zahnrads 19 bildet, am Flansch 25 der Eingangsdrehmomentenwelle 16 befestigt. Die andere Universalzahnkupplung ist durch den Ring mit der Innenverzahnung 29 und durch den gezahnten Flansch 30 gebildet, wobei der Ring mit der Innenverzahnung 29 an dem Zahnrad 19 befestigt ist. Beide Zahnkupplungen 27, 28,'29, 30 sind miteinander durch eine Drehmomentenhülse 31 verbunden. Diese Hülse geht durch das hohlgebohrte PTO-Zahnrad 19 und umschließt die Eingangswelle 16, ohne jemals den einen wie'den anderen Teil zu berühren, auch während der maximal zulässigen Querauslenkung der Eingangswelle 16 in bezug auf das Getriebe 8 bzw. 18. Im verzahnten Flansch 28 ist eine Nut eingearbeitet, in die eine ortsfeste Gabel 32 paßt. Die Gabel 32 ist an einem Hebelsystem 33 befestigt, mit dem die Gabel in eine erste oder zweite Position geschaltet werden kann und deren Betätigungshebel von dem Getriebe vorsteht. Wenn die Gabel 32 und folglich der verzahnte Flansch 28 versetzt werden, verlagert sich die gesamte Drehmomentenhülse 31 mit den verzahnten Flanschen, so daß das PTO-Zahnrad 1.9 mit dem Antriebsring mit der Innenverzahnung 27 verbunden bzw. von diesem getrennt werden

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kann. Die getrennte Situation ist in Fig. 3a gezeigt. Bezüglich dieser Position ist der Ring mit der Innenverzahnung 29 in verlängerter Form ausgeführt, um eine Abstützung des verzahnten Flansches 30 und der Drehmomentenhülse 31 in beiden Arbeitspositionen aufrechterhalten zu können. In der getrennten Position wandert der Zentrierring 36 der Drehmomentenhülse 31 in de Bohrung 37 des PTO-Zahnrads 19. Auf diese Weise wird die Drehmomentenhülse zum weiteren Betrieb tempriert. Es ist klar, daß mit dieser Konstruktion ein Schalten nur vorgenommen werden kann, wenn die Teile nicht laufen.

In Fig. 2b und 3b ist die Ausführung des sekundären PTOs gezeigt. Hier gilt die gleiche Beschreibung wie für Fig. 2a und 3a, mit Ausnahme der Tatsache, daß der Ring mit der Innenverzahnung 27 durch einen Ring mit Innenverzahnung 34 ersetzt ist, der am Hauptritzel 9 durch einen Zwischenflansch 35 befestigt ist. Daraus geht hervor, daß einfach durch Ersetzen des Rings mit der Innenverzahnung 27 durch den Ring mit der Innenverzahnung 34 mit dem Zwischenflansch 35 der Hersteller in die Lage versetzt wird, ein primäres PTO In ein sekundäres PTO oder umgekehrt umzuwandeln.

Natürlich ist es auch möglich, den PTO-Antrieb nicht trennbar auszuführen, und in diesem Falle entfällt die Gabel 32 mit ihrem Mechanismus 33, und der Ring mit der Innenverzahnung 29 kann

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kürzer sein, während Blockiervorrichtungen vorgesehen sind, um die Drehmomentenhülse in den Universalzahnkupplungen zentriert zu halten.

Eine dritte Möglichkeit für die Anwendung dieser Erfindung besteht darin, das PTO so auszuführen, daß, nachdem es sich einmal im montierten Getriebe befindet, es in eine Leerlaufposition, in eine primäre oder in eine sekundäre Position nach Bedarf geschaltet werden kann (Fig. 4). Zu diesem Zweck erhält der Flansch 28 eine solche Größe, daß er über den Hing 27 der Wgllenflansche 25 wandern kann. Der Flansch 28 wird dann mit Innenverzahnung versehen, der Ring 27 und der Flansch 35 mit Außenverzahnung. Die Leerlaufposition befindet sich in diesem Fall vor der primären Position, weil die tragende Zentrierung der Drehmomentenhülse im PTO-Zahnrad nur in der Leerlaufposition wirksam sein kann. In dieser Ausführung ist der Ring mit der Innenverzahnung 29 natürlich länger als bei den vorhergehenden Konstruktionen. Es versteht sich, daß es auch möglich ist, die genannte 3-Positions-Konstruktion ohne die neutrale Position auszuführen.

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Claims (7)

- 13 Patentansprüche

1. Schiffsgetriebe für mindestens einen Antriebsmotor, der eine Propellerwelle durch die eingebaute Untersetzung antreibt, mit mindestens einer zusätzlichen Antriebswelle, durch die ein Teil der installierten Leistung durch ein getrenntes Torgelege für jede abgezweigte Welle (sogenanntes Power-take-off, PTO) abzweigbar ist, wobei jede Antriebswelle, die als eine schwimmende Drehmomentenwelle ausgeführt ist, durch Universalkupplungen an der Motorseite und an der Abtriebseite gelagert ist, wobei sie berührungsfrei durch das hohlgebohrte Hauptritzel geht, während die Hauptleistung, die von jeder Antriebswelle eingeführt wird, am Abtriebsende zum Hauptritzel über eine Schaltkupplung übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsdrehmomentenwelle (16) an der Motorseite des Getriebes zunächst durch das hohlgebohrte PTO-Zahnrad (19) berührungsfrei geht, ehe sie durch das Hauptritzel (9) geht, und daß das PTO-Zahnrad (19) durch einen Satz beweglicher Kupplungen (28, 30) antreibbar ist, die an den Enden einer Drehmomentenhülse (31) befestigt sind, welche sich in der Bohrung des PTO-Zahnrads (19) und um die Antriebsdrehmomentenwelle (16) jeweils berührungsfrei damit befindet.

2. Schiffsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch g e -

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k e η η ζ eichnet , daß durch die bewegliche Kupplung an ihrem Antriebsende (27, 28) die Drehmomentenhülse (31) von der-Antriebswelle (16) angetrieben ist und das PTO eine primäre Ausführung ist.

3. Schiffsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle mit Planschen (25) in zwei Abschnitte an der Stelle geteilt ist, von der die bewegliche Kupplung für das primäre PTO anzutreiben ist.

4. Schiffsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß durch die bewegliche Kupplung an ihrem Antriebsende (28, 34, 35) die Drehmomentenhülse (31) von dem Hauptritzel aus antreibbar ist und das PTO eine sekundäre Ausführung ist.

5. Schiffsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die beweglichen Kupplungen (27, 28, 34, 35 - 29, 30) Zahnkupplungen eingesetzt sind, die zusammen mit der Drehmomentenhülse (31) verschiebbar sind und die im ständigen Eingriff mit dem PTO-Zahnrad in einem verlängerten Zahnkupplungsring (29) bleiben und die am Antriebsende von dem Gegenzahnkupplungsring trennbar sind, derart, daß das PTO schaltbar ist.

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6. Schiffsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 "bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ring mit Innenverzahnung (27, 34, 35) sowohl mit der Antriebswelle (16) als auch mit dem Hauptritzel (9) verbunden ist, derart, daß die bewegliche Zahnkupplung an der Antriebsseite (28) der Drehmomentenhülse (31) antreibbar ist, und daß die Drehmomentenhülse entweder zwischen zwei Positionen zur Bildung eines PTO, das zwischen einer primären (27, 28) und einer sekundären (35, 28) Position schaltbar ist oder zwischen drei Positionen zur Bildung eines PTOs verschiebbar ist, das zwischen einer primären (27, 28), einer sekundären (35, 28) und einer neutralen Position (0, 28) schaltbar ist.

7. Schiffsgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer neutralen Position die getrennte Zahnkupplung außen in der Nähe ihres freien Endes im hohlen PTO-Zahnrad (36, 37) zusammen mit der Drehmomentenhülse abgestützt ist.

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