DE2544338A1 - Getriebe fuer einen bootsstrahlantrieb - Google Patents

Getriebe fuer einen bootsstrahlantrieb

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DE2544338A1
DE2544338A1 DE19752544338 DE2544338A DE2544338A1 DE 2544338 A1 DE2544338 A1 DE 2544338A1 DE 19752544338 DE19752544338 DE 19752544338 DE 2544338 A DE2544338 A DE 2544338A DE 2544338 A1 DE2544338 A1 DE 2544338A1
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overdrive
jet propulsion
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propulsion assembly
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DE19752544338
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William L Woodfill
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Brunswick Corp
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Brunswick Corp
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H3/00Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/10Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts with one or more one-way clutches as an essential feature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/02Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing
    • B63H23/06Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing for transmitting drive from a single propulsion power unit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/02Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used
    • F16H61/0202Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric
    • F16H61/0204Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal
    • F16H61/0206Layout of electro-hydraulic control circuits, e.g. arrangement of valves
    • F16H61/0211Layout of electro-hydraulic control circuits, e.g. arrangement of valves characterised by low integration or small number of valves

Description

  • Getriebe fur einen Bootsstrahlantrieb Die Erfindung betrifft Bootsstrahlantriebe und insbesondere ein automatisches Getriebe, das für eine bessere Anpassung des MotoraOtriebs an die Strahlbelastungsbedingungen im Reise- bzw. Dauergeschwindigkeitsbereich und bei Geschwindigkeiten oberhalb dieses Bereiches sorgt.
  • Die Eigenschaften und Leistungskennwerte handelsüblicher Bootsantriebseinheiten mit Strahlpumpe sind ebenso wie die entsprechenden Kennwerte von propellergetriebenen Booten bzw. Schiffen bekannt. In der Regel gilt für jedes einzelne Boot und für jeden einzelnen Motor, daß propellergetriebene Boote bei Vollgas eine ungefähr 10% größere Geschwindigkeit erreichen; dies gilt zumindest für Boote mit Strahlantrieb und Innenbord-Außenbord-Antrieb in der Größenklasse mit einer Gesamtlänge von 18 Fuß bis 22 Fuß.
  • Für sich genommen ist dieser Geschwindigkeitsunterschied von nicht allzu großer Bedeutung, wenn die Sicherheit, das Fehlen von unter das Boot ragende Vorsprüngen und der geringe jähriche Unterhalt des Strahlantriebs berücksichtigt werden. Wenn jedoch der gesamte Geschwindigkeitsbereich in Betracht gezogen wird, zeigt sich, daß der Strahlantrieb deutliche Nachteile bei niedrigen und mittleren Bootsgeschwindigkeiten, d.h, hinsichtlich der Dauerbetriebseigenschaften,hat. Bei einer normalen Dauergeschwindigkeit von 25 kn muß beispielsweise der gleiche Motor wahrscheinlich bei einem Bootsstrahlantrieb mit einer um 1000 Upm höheren Drehzahl arbeiten als bei Innenbord-Außenbord-Antrieb, also beispielsweise mit 3000 Upm statt 2000 Upm. Stärkeres Motorgeräusch und höhere Kraftstoff-und Unterhaltskosten sind die offensichtlichen Nachteile.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Getriebe für einen Bootsstrahlantrieb zu schaffen, durch das das Dauerbetriebsverhalten beträchtlich verbessert werden kann.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines automatischen Getriebes der beschriebenen Art zur Erzeugung von ausreichendem Schub für normale Bootsgeschwindigkeiten mittels eines Strahlantriebs bei Motordrehzahlen, die den Motordrehzahlen propellergetriebener Boots bei entsprechenden Bootsgeschwindigkeiten vergleichbar sind.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines automatischen Getriebes1 das das Motordrehmoment und die Motorleistung dem Drehmoment- und Leistungsbedarf des Strahlpumpenrades in einem weiten Bereich der Bootsgeschwindigkeiten anpassen kann.
  • Allgemein sollen die genannten Ziele mit einer im Prinzip einfachen, zuverlässigen und wirtschaftlichen Konstruktion erreicht werden, wobei eine beträchtliche Verbesserung des Betriebsverhaltens von Bootsstrahlantrieben unter verschiedenen Gesichtspunkten, zu denen eine Verminderung der Geräuscherzeugung, eine Verbesserung der Kraftstoffausnutzung und bessere Manövrierbarkeit bei niedrigen Geschwindigkeiten, beispielsweise beim Anlegen, gehören, erreicht werden soll.
  • Eine erfindungsgemäße Strahlantriebsbaugruppe ist in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung liefert somit ein Mehrganggetriebe zum Kuppeln eines Motors mit dem Pumpenrad eines Bootsstrahlantriebs in der Weise, daß bei Fahrzuständen bis zu einem bestimmten oberen Grenzwert der Bootsgeschwindigkeiten der Strahlantrieb von einer sogenannten Overdriveeinrichtung angetrieben wird und daß bei strahlerzeugten Bootsgeschwindigkeiten oberhalb dieser normalen Reise- bzw. Dauergeschwindigkeiten ein geringeres Abtriebsdrehzahlverhältnis, beispielsweise ein direkter Antrieb, automatisch eingestellt wird. Im folgenden wird zur Erläuterung ein einfaches Getriebe ausführlich beschrieben, wobei das Getriebeschmiermittel als Arbeitsfluid zum hydraulischen Herstellen des eingerückten Zustandes der Overdriveeinrichtung benutzt wird, ohne daß dabei der vollständigo Umlauf des Schmiermittels zum Getriebe und durch das Getriebe beeinträchtiyt wird, und zwar unabhängig davon, ob die Overdriveeinrichtung eingerückt oder ausgerückt ist.
  • In den Zeichnungen sind lediglich zur Erläuterung bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine vereinfachte Seitenansilit eines Motors und eines Bootsstrahlantriebs, die durch ein erfindungsgemäßes Getriebe miteinander verbunden sind; Fig. 2 einen Längsschnitt durch die wesentlichen Teile des Getriebes gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab; Fig. 3 eine schematische Darstellung der elektrischen und hydraulischen Steuerelemente für das Getriebe gemäß den Fig. 1 und 2; Fig. 3A eine Fig. 3 ähnliche Darstellung, die eine Abwandlung zeigt; Fig. 4 und 5 Diagramme, die das Betriebsverhalten des Motors und des Antriebs gemäß Fig. 1 im Vergleich zu herkömmlichen Antrieben zeigen; Fig. 6 eine schematische Darstellung von Elementen einer Abwandlung der Baugruppe gemäß Fig. 1; Fig. 7 eine Fig. 6 ähnliche Darstellung,die eine weitere Abwandlung zeigt; und Fig. 8 einen Schaltplan eines Steuersystems für die Abwandlung gemäß Fig. 7.
  • In Fig. 1 ist die Erfindung in Anwendung auf ein automatisches Getriebe 10 dargestellt, das das Abtriebsende einer Kurbelwelle eines Motors 11 mit dem Pumpenrad eines Bootsstrahlantriebes 12 verbindet. Die Antriebsanlage ist in ein kleines Boot, beispielsweise ein 21-Fuß-Boot, eingebaut, das eine Heckplatte 13 aufweist, an der die Halterung für ein Heckaustrittsgehäuse 14 des Antriebs 12 angebracht ist. In üblicher Weise ist ein Einlaß 15 des Strahlantriebs im wesentlichen bündig mit der Unterseite 16 des Bootes ausgebildet und angeordnet.
  • Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Gehäuse des Getriebes 10 an einem Ende mit einem Schwungradgehäuse 17 des Motors 11 und an seinem anderen Ende mit einer Ringflanschhalterung 18 für ein Gehäuse 19 einer Kupplung 20 verbunden ist, die die Verbindung zu einer Pumpenradantriebswelle 21 des Strahlantriebs 12 bildet. Ein Schwungrad 22 des Motors kann beispielsweise über eine Einrichtung 23 flexibel mit einer Eingangswelle 24 des Getriebes verbunden sein. Eine Ausgangswelle 25 des Getriebes liegt auf der gleichen Achse wie die Welle 24 und weist ein angeformtes oder auf andere Weise von ihr getragenes, napfförmiges Element 26 auf, das sich in Axialrichtung mit dem benachbarten Ende der Welle 24 überlappt. Radiallager 27 und 28, die mit Abstand voneinander angeordnet sind, sorgen im Bereich der Uberlappung für konzentrische und fluchtende Ausrichtung, und eine Einwegkupplung 29 sitzt zwischen der Bohrung des Elementes 26 und einer Hülse 30, die über Keilnuten mit der Welle 24 verbunden ist. Die Eingangswelle 24 wird in Radialrichtung von einem Lager 31 in einer Vorderwand bzw.
  • einem Stützelement 32 sowie von den Lagern 27 und 28 aDgestützt. Die radiale Abstützung der Ausgangswelle 25 erfolgt über Lager 33 in einer Rückwand bzw. einem Stützelement 34 des Getriebes 10, Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist eine hülsenartige Nabe 35 eines flanschartig ausgebildeten, antreibenden Elementes 36 der Kupplung 20 über Keilnuten mit der Welle 25 verbunden. Die Nabe 35 dient als Sitz für die Lager 33.
  • Erfindungsgemäß werden die Wellen 24 und 25 von einer wahlweise ausrückbaren Oberdriveeinrichtung gekuppelt; d.h. einer Einrichtung, die eine Ubersetzung ins Schnelle bewirkt. Diese Overdriveeinrichtung überbrückt die Einwegkupplung 29. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist eine einzige Nebenwelle 37 über Endlager 38 und 39 im Stützelement 32 bzw. 34 drehbar gelagert. Erste kämmende Zahnräder 40 und 41 sind über Keilnuten mit der Eingangswelle 24 bzw. der Nebenwelle 37 verbunden.
  • Ferner sind zweite kämmende Zahnräder 42 und 43 vorgesehen, von denen eines von der Nebenwelle 37 getragen wird und das andere am Element 26 ausgebildet bzw. von diesem getragen wird, Die insgesamt erreichte Erhöhung der Drehzahl der Welle 25 im Vergleich zur Welle 24 bei Antrieb der Welle 25 über die Zahnräder 40, 41, 42 und 43 der Overdriveeinrichtung kann zur Erläuterung durch ein geeignetes Overdriveverhältnis von beispielsweise 1:1,3 ausgedrückt werden. Zur wahlweisen Verbindung und Trennung der Zahnräder 41 und 42 auf der Nebenwelle 37 dient eine einfach wirkende, hydraulisch betätigte Scheberupp1ung 44.
  • Die Scheibenkupplung 44 kann zahlreiche erste Scheibenelemente 45 aufweisen, die in Axialrichtung auf einer mit der Nebenwelle 37 verkeilten Antriebshülse 46 verschiebbar, jedoch über äußere Keilnuten derselben drehfest mit dieser verbunden sind. Ferner kann die Kupplung 44 zahlreiche zweite Scheibenelemente 47 aufweisen, die jeweils abwechselnd mit den Scheibenelementen 45 angeordnet sind und entlang einer axial verlaufenden Hülse bzw.
  • einem Zahnbereich 48 des Zahnrades 42 ebenfalls axial verschiebbar sind, jedoch über Keile bzw. Schlitze drehfest damit verbunden sind. Im übrigen kann sich das Zahnrad 42 über ein Gleitlager 49 auf der Nebenwelle 37 frei drehen.
  • Mit Hilfe eines geeigneten Mittels, beispielsweise einer Mutter 51, ist eine in Axialrichtung festliegende Widerlagerplatte 50 an der Nebenwelle befestigt. Eine in Axialrichtung verschiebbare Druckplatte 52, die mit der Hülse 48 verkeilt ist, wird von einem ringförmigen Kolben 53 über eine ebenfalls mit der Hülse 48 verkeilt Tellerfeder 54 am linken Ende der Hülse mit hydraulisch hervorgerufenem, von links nach rechts wirkendem Schub beaufschlagt.
  • Der Kolben 53 ist in seiner linken1 d.h. zurückgezogenen Stellung in einem ringförmigen hydraulischen Zylinder dargestellt, der im Zahnrad 42 ausgebildet ist. Hydraulischer Betätigungsdruck wird auf die Stirnseite des Kolbens 53 aufgebracht über einen zentralen Kanal bzw eine zentralge Leitung 55 in der Welle 37, einen oder mehrere radiale Kanäle 56, die zu einer als Sammler wirkenden, in der Welle 37 ausgebildeten Umfangsnut 57 führen, die mit einer oder mehreren Öffnungen in der Lagerbuchse 49 ausgerichtet ist, sowie über eine Verteilernut 58 und radiale Kanäle 59. Wenn die Kupplung 44 eingerückt werden soll, wird auf die Leitung 55 von einer Pumpe 60 Öldruck gegeben, die von der Welle 37 angetrieben wird. Ein mit einer Drossel- bzw. Zumeßöffnung versehener Zapfen 61 am linken Ende der Leitung 55 sorgt für die Zufuhr des Betätigungsdrucks. Die Pumpe 60 dient auch zur inneren Schmierung des Getriebes und ist über eine Zufuhrleitung 62 mit einem Sumpffilter 63 am Boden der Ölwanne verbunden, die einen Teil des äußeren betHiwebVeV gehäuses bildet.
  • Die Schaltung zum Betreiben der Scheibenkupplung 44 der Overdriveeinrichtung wird im folgenden unter zusätzlicher Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert, in der drei normalerweise geschlossene (iNC), in Reihe geschaltete elektrische Schalter 64, 65 und 66 dargestellt sind, die den Anschluß eines Solenoids 67, das im erregten Zustand ein normalerweise offenes hydraulisches Ventil 68 schließt, an die Spannung einer mitgeführten Batterie steuern. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist das Ventil 68 in einer üblichen Öllieferleitung 70 von der Pumpe 60 angeordnet, und es steuert die Abgabe von Schmiermittel über ein Austrittsrohr 69 in eine Reihe von über Kanäle miteinander verbundenen Hohlräumen, aus denen die Lager 31 und 38 versorgt werden. Ein überdruckventil 60',das Bestandteil einer zusammengehörenden Baugruppe mit der Pumpe 60 ist, sorgt dafür, daß die Strömung vorzugsweise in der Lieferleitung 70 zum Ventil 68 erfolgt. Somit bewirkt das Überdruckventil 60', daß die Strömung in den Kanal 55 der Welle nur dann gelangt, wenn das Ventil 68 geschlossen ist. Die Bezeichnung des Schalters 64 soll darauf hinweisen, daß er in der Weise arbeitet, daß seine normalerweise geschlossenen Kontakte geöffnet werden, wenn der Bootsführer Vollgas gibt. Die Bezeichnung des Schalters 65 soll darauf hinweisen, daß seine normalerweise'geschlossenen Kontakte wahlweise von Hand geöffnet werden können, beispeilsweise von einer Stelle am Schalt- und Instrumentenbrett des Bootsführers. Die Bezeichnung des Schalters 66 soll darauf hinweisen, daß er in Abhängigkeit vom gemessenen Staudruck des Wassers aufgrund der Vorwärtsbewegung des Bootes druckbetätigt wird, wobei eine Einstellvorrichtung 66' beispielsweise so eingestellt ist, daß der Staudruck die normalerweise geschlossenen Kontakt des Schalters 66 öffnet, wenn eine bestimmte obere Grenze des normalen Reise- bzw. Dauergeschwindigkeitsbereichs erreicht wird. Eine Betätigung des Schalters 66 und in entsprechender Weise auch eines der Schalter 64 und 65 führt somit zu einer Enterregung des Solenoids 67, wodurch die Strömung in der Lieferleitung 70 wieder möglich ist und wodurch der direkte Antrieb über die Freilaufkupplung 29 hergestellt wird. Dies heißt mit anderen Worten, daß die Overdriveeinrichtung nur so lange eingeschaltet bleibt, wie alle drei Schalter 64, 65 und 66 in ihrem normalerweise geschlossenen Zustand sind.
  • Fig. 3A ist eine Fig. 3 ähnliche, schematische Darstellung einer anderen möglichen Schaltung mit einem Relais 72, das auf einen bestimmten Grenzwert der Bootsgeschwindigkeit ansprechen soll und in diesem Fall spannungsempfindlich ist und mittels einer Einstelleinrichtung 72' so eingestellt ist, daß es seine normalerweise geschlossenen Kontakte öffnet, wenn eine von einem Tachometergenerator 73, der beispielsweise proportional zur Drehzahl des Motors läuft, erzeugte Spannung einen bestimmten Wert erreicht, der dem gewunschten Grenzwert der Bootsgeschwindigkeit entspricht. Mit Ausnahme eines weiteren normalerweise geschlossenen Schalters 74 können die übrigen Teile der Schaltung gemäß Fig. 3A die gleichen sein, wie sie für Fig. 3 beschrieben wurden. Diese Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der Schalter 74 ist in Reihe mit den Schaltern 64, 65 und 66 geschaltet, so daß das Abfallen des Solenoids 67 durch einen weiteren Zustand bestimmt werden kann.
  • Fig. 4 ist ein Diagramm, das das Betriebsverhalten als Bootsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Motordrehzahl wiedergibt, wie es bei Vergleichsuntersuchungen an einem 21-Fuß-Glastronboot mit einem Chevroletmotor mit 3 einem Hubraum von 7440 cm beobachtet wurde. Die ausgezogene, linke Kurve B wurde mit einem normalen "Mercruiser"-Innenbord-Außenbord-Antrieb unter Benutzung des Motors mit einem Hubraum von 7440 cm ermittelt. Die Kurve zeigt einen anfänglichen Bereich schwachen Anstiegs, bevor das Boot in den Gleitzustand übergeht.
  • Sobald das Boot gleitet, erfolgt ein verhältnismäßig steiler Anstieg im Bereich günstiger Reise- bzw. Dauergeschwindigkeiten. Bei extrem hohen Geschwindigkeiten zeigt der Abfall der Kurve an, daß bei gegebener Zunahme der Motordrehzahl die Zunahme der Bootsgeschwindigkeit geringer wird. Die ausgezogene rechte Kurve A zeigt das Betriebsverhalten eines Wasserstrahlantriebs als direkter Antrieb in allen Geschwindigkeitsbereichen. Es ist deutlich erkennbar, daß' ein solcher Antrieb eine um ungefähr 1000 Upm höhere Drehzahl als der Innenbord-Außenbord-Antrieb erfordert, um eine bestimmte Geschwindigkeit im Reisegeschwindigkeitsbereich zu erreichen, wogegen sich die Wirksamkeit bei extrem hohen Geschwindigkeiten der eines Innenbord-Außenbord-Antriebs nähert. Die gestrichelte Kurve C zeigt die Verbesserung des Betriebsverhaltens bei Bootsgeschwindigkeiten bis zu einem bestimmten oberen Grenzwert (L) des Betriebsverhaltens im Reise- bzw. Dauergeschwindigkeitsbereich, die durch Anwendung eines Overdrives mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1,3 im gesamten Geschwindigkeitsbereich bis zum Grenzwert L erreicht wird. Wenn der Schalter 66 oder der Schalter 72 betätigt wird, was bedeutet, daß dieser obere Grenzwert festgestellt wurde, geht das Betriebsverhalten des Strahlantriebs selbstverständlich automatisch zum Betriebsverhalten über, wie es durch die Kurve A dargestellt ist, Bei einer nachfolgenden Verminderung der Geschwindigkeit erfaßt der Staudruckschalter 66 oder das tachometerbetätigte Relais 72 den Grenzwert L, wodurch der Kreis zum Solenoid 67 geschlossen und wieder die Verbindung über die Overdriveeinrichtung hergestellt wird.
  • Fig. 5 zeigt im Vergleich die Kraftstoffausnutzung als Funktion der Bootsgeschwindigkeit für einen Strahlantrieb mit Overdrive (Kurve D) und direkten Strahlantrieb (Kurve E) bei genau den gleichen Bauelementen im gleichen 21-Fuß-Boot, Es ist erkennbar, daß die Kraftstoffausnutzung bei diesem speziellen Boot einen Höchstwert dicht bei 28 kn hat, wobei die Anwendung des Overdrives eine Verbesserung der Kraftstoffausnutzung, geindessen in Fahrkilometer je Liter Kraftstoff, von 17% bewirkt, die mit F bezeichnet ist und den größten Unterschied zwischen den zwei Kurven wiedergibt.
  • Fig. 6 zeigt eine Abwandlung des Getriebes gemäß Fig. 2, wobei dieses abgewandelte Getriebe 75 zwischen dem Motor 11 und dem Strahlantrieb 12 auch eine neutrale" Verbindung, d.h. eine Trennung, vorsieht, damit der Motor leerlaufen kann, ohne Antrieb zu erzeugen. In Fig. 6 sind ein Overdriveweg 76 und ein direkter Antriebsweg 77 erkennbar. Im direkten Antriebsweg 77 ist ausführlicher dargestellt, daß ein von Hand betätigbarer Schalthebel 78 vorgesehen ist, der dazu dient, miteinander kuppelbare Elemente 79 zu trennen, damit Leerlauf eingestellt wird, wobei zu beachten ist, daß unverändert für den eingekuppelten Zustand eine Einwegkupplung 29 vorgesehen ist. Fig. 6 zeigt ferner, daß durch eine Verschiebung des Schalthebels 78 in die Neutralstellung der Schalter 74 (siehe auch Fig.3A) so betätigt wird, daß seine normalerweise geschlossenen Kontakte geöffnet werden, wodurch sichergestellt wird, daß das Pumpenrad des Strahlantriebes 12 nicht über den Overdriveweg angekuppelt ist, solange die Neutralstellung gewählt ist.
  • Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Anwendung der Erfindung auf ein Mehrgangoverdrivegetriebe 80, das die Abtriebsseite des Motors 11 mit dem Strahlantrieb 12 verbindet.
  • Bei diesem Getriebe ist ein erstes Overdriveverhältnis OD1 von beispielsweise 1:1,3 für den Betrieb bis zu einer bestimmten, oberen Fahrgeschwindigkeit vorgesehen, wie dies in Verbindung mit den Fig. 1 bis 5 erläutert wurde.
  • Für einen bestimmten Bereich größerer Geschwindigkeiten ist nach dem Auskuppeln des Weges mit dem Overdriveverhältnis OD1 ein zweites Overdriveverhältnis OD2 von beispielsweise 1:1,2 wirksam. Schließlich wird für Geschwindigkeiten oberhalb einer bestimmten Grenze des Betriebs mit dem Overdriveverhältnis OD2 die direkte Antriebsverbindung 81 hergestellt. Im Ergebnis wird dadurch ein Zwischenschritt in der gestrichelten Kurve in Fig. t eingeführt, was bedeutet, daß der Übergang vom Overdriveantrieb zum direkten Antrieb weniger plötzlich erfolgt, als dies durch Kurve C in Fig. 4 gezeigt wird.
  • Es versteht sich, daß, um den beschriebenen Overdrive mit zwei übersetzungsverhältnissen zu erreichen, für den direkten Antrieb wiederum die Freilaufkupplung 29 sowie eine weitere Freilaufkupplung 29 für den Antriebsweg mit dem niedrigeren Overdriveverhältnis OD2 benötigt werden. Jeder der zwei Overdrivewege kann seine eigene Pumpe undseineigenes Steuerventil haben, beispielsweise ein Ventil wie das Ventil 68, das bereits für den Overdriveweg mit dem höheren Overdriveverhältnis OD1 beschrieben wurde. Ein ähnliches Ventil 68' ist für den Overdriveweg mit dem Overdriveverhältnis OD2 vorgesehen In der Schaltung gemäß Fig. 8 ist erkennbar, daß ein erstes normalerweise geschlossenes Relais 72 und ein zweites normalerweise geschlossenes Relais 82 parallel angeordnet sind, die dazu dienen, die jeweiligen Overdrivebedingungen festzulegen, unter denen die Ventile 68 und 68' nacheinander geschlossen werden, um zunächst -den einen und dann den anderen der zwei Overdrivewege abzuschalten, Aus ähnlichen Gründen, wie sie bereits erläutert wurden, ist daher das Relais 72 über seine Einstelleinrichtung 72' so eingestellt, daß seine normalerweise geschlossenen Kontakte geöffnet werden1 wenn die vom Tachometer 73 erzeugte Spannung einen-Wert erreicht, der der Drehzahl für die Umschaltung vom Overdriveverhältnis OD1 zum Overdriveverhältnis ODZ entspricht. Das Relais 82 ist über eine EinstelLeinrichtung 82' so eingestellt, daß seine normalerweise geschlossenen Kontakte geöffnet werden, wenn die vom Tachometer 73 erzeugte Spannung einen höheren Wert hat, der der höheren Geschwindigkeit entspricht, bei der die Umschaltung vom Overdriveverhältnis OD2 zum direkten Antrieb erfolgen soll.
  • Es ist erkennbar, daß die beschriebenen Getriebe mit einer im Prinzip einfachen und zuverlässigen Kontruktion die genannte Aufgabe erfüllt. Die Erfindung ist auf zahlreiche Übersetzungsverhältnisse und Umschaltbedingungen anwendbar, die jeweils für bestimmte Motoren in bestimmten Booten geeignet erscheinen. Unabhängig von der Anzahl der gewählten Overdrivebereiche steht bei BedarE immer ein direkter Antrieb zur Verfügung. Als Ergebnis ergeben sich zwangsläufig längere Lebensdauer1 weniger Geräusch und bessere Kraftstoffausnutzung in einem größeren Bereich der normalen BootsgeschwindigkeiLen, wobei das Betriebsverhalten praktisch das von Innenbord-Außenbord- Antrieben erreicht und wobei weniger Begrenzungen der Einsatzmöglichkeiten als beim Innenbord-Außenbord-Antrieb bestehen Gleichzeitig werden die anerkannten Vorteile des Strahlantriebs im Vergleich zu Propellerantrieben beibehalten.
  • Die Erfindung wurde vorstehend ausführlich anhand bevorzugter Ausführungsformen erläutert. Es versteht sich jedoch, daß gewisse Elemente lediglich ein Prinzip erläutern sollen. Beispielsweise >mrde anhand von Fig. 2 erläutert, daß das Schmiersystem über das Austrittsrohr 79 in das Getriebe mündet; es versteht sich jedoch, daß dieses Asutrittsrohr lediglich ein Beispiel für eines von mehreren solcher Austrittsöffnungen ist, die für eine richtige SchmiermittelzuEuhr zu allen beweglichen Teilen des Getriebes sorgen. Ferner kann beispielsweise der Overdriveweg eines von zahlreichen möglichen Planetengetrieben sein, bei denen das Schalten durch Anlegen eines Reibbandes bzw. Bremsbandes an einen bestimmten Teil oder mehrere bestimmte Teile des Planetengetriebesystems erfolgt, wobei dann die Steuerung entsprechend gewählter Bereiche des festgestellten Staudrucks, der festgestellten Tachometergeneratorausgangsspannung oder anderer solcher Kenngrößen der Geschwindigkeit je nach Wunsch oder bequemer Verfügbarkeit erfolgt.
  • Patentansprüche:

Claims (19)

  1. Patentansprüche f~n 3. ßStrahlantriebsbaugruppe mit veränderlicher Drehzahl zum in Einbau in ein Boot oder Schiff, gekennzeichnet durch einen Motor (11), ein Wasserstrahlpurnpenrad, ein Strahlantriebsgehäuse und ein Wechselgetriebe (10, 75, 80), das bei zunehmender Bootsgeschwindigkeit einen automatischen Leistungswegwechsel von einem höheren Vorwärts-Abtriebsdrehzahlverhältnis zu einem niedrigeren Vorwärts-Abtriebsdrehzahlverhältnis ausführt, wobei das höhere Abtriebsdrehzahlverhältnis bei allen niedrigen und mittleren Bootsgeschwindigkeiten eingeschaltet ist und das niedrigere Abtriebsdrehzahlverhältnis nur für hohe Geschwindigkeiten bestimmt ist.
  2. 2. Strahlantriebsbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Motor (11) -eine drosselbetätigte Sinrichtung (64) gehört, die im wesentlichen bei Vollgas betätigt wird und durch die der Leistungswegwechsel vom höheren Vorwärts-Abtriebsdrehzahlverhältnis zum niedrigeren Vorwärts-Abtriebsdrehzahlverhältnis automatisch bewirkt wird, wenn die Drossel auf praktisch Vollgasbetrieb eingestellt wird.
  3. 3. Strahlantriebsbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselgetriebe (10, 75, 80) eine Einrichtung (72, 73) aufweist, die auf das Erreichen einer bestimmten Motordrehzahl anspricht und dann automatisch den Leistungswegwechsel vom höheren Varwärts-Abtriebsdrehzahlverhältnis zum niedrigeren Vorwärts-Abtriebsdrehzahlverhältnis bewirkt.
  4. 4. Strahlantriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselgetriebe (10, 75, 80) eine Einrichtung (66) aufweist, die auf das Erreichen einer bestimmten Bootsgeschwindigkeit anspricht und dann automatisch den Leistungswegwechsel vom höheren Vorwärts-Abtriebsdrehzahlverhältnis zum niedrigeren Vorwärts-Abtriebsdrehzahlverhältnis bewirkt.
  5. 5. Strahlantriebsbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangswelle (24) zur Verbindung mit dem Motor (11) und eine Ausgangswelle (25) zur Verbindung mit dem Pumpenrad vorgesehen sind, daß das Wechselgetriebe (10, 75, 80) eine erste Kupplungseinrichtung (77, 81) mit einer Einwegkupplung (29) zum Kuppeln der Eingangswelle mit der Ausgangswelle in Pumpenradantriebsrichtung und eine wahlweise ausrückbare Overdriveeinrichtung (40, 41, 42, 43, 44) umfaßt, die die Eingangswelle und die Ausgangswelle miteinander kuppelt und dabei die Einwegkupplung überbrückt, und daß der automatische Leistungswegwechsel von einer geschwindigkeitgesteuerten Einrichtung (66, 72, 73) bewirkt wird, die auf das Erreichen eines bestimmten oberen Grenzwertes der mittleren Bootsgeschwindigkeit anspricht und bei Feststellung des bestimmten Geschwindigiitswertes die Overdriveeinrichtung ausrückt.
  6. 6. Strahlantriebsbaugruppe nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß die geschwindigkeitsgesteuerte Einrichtung (66) eìne Sonde für Wasserstaudruck umfaßt.
  7. 7. Strahlantriebsbaugruppe nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß die geschwindigkeitsgesteuerte Einrichtung einen Tachometergenerator (73) und ein an den Tachometergenerator angeschlossenes Relais (72) umfaßt, das seinen Zustand ändert, wenn eine bestimmte Generatorausgangsspannung erreicht wird.
  8. 8. Strahlantriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Overdriveeinrichtung eine bezüglich der Eingangswelle (24) und der Ausgangswelle (25) versetzte Nebenwelle (37), erste kämmende Zahnräder (40, 41) auf der Eingangs- und der Nebenwelle, zweite kämmende Zahnräder (42, 43) auf der Ausgangs- und der Nebenwelle und eine ausrückbare Kupplung (44) umfaßt, die das erste und-das zweite Zahnrad auf der Nebenwelle bei Geschwindigkeiten unterhalb des bestimmten Geschwindigkeitsgrenzwertes miteinander kuppelt.
  9. 9. Strahlantriebsbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorgespannte Federeinrichtung (54) die ausrückbare Kupplung (44) in Ausrückrichtung beaufschlagt und daß eine hilfskraftbetätigte Einrichtung (53) die ausrückbare Kupplung bei Geschwindigkeiten unterhalb des vorbestimmten Geschwindigkeitswertes einrückt.
  10. 10. Strahlantriebsbaugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ausrückbare Kupplung eine Scheibenkupplung (44) ist, daß eine hydraulische Betätigungseinrichtung (53) für die Scheibenkupplung vorgesehen ist, daß eine Schmierpumpe (60) zur Umlaufschmierung der Baugruppe vorgesehen ist, daß zur Pumpe eine erste Schmierinittellieferleitung (70) mit einem normalerweise geschlossenen Solenoidventil (67, 68) gehört, daß die Pumpe eine zweite Schmiermittellieferleitung (55) mit einem Uberdruckventil (60') aufweist, das so eingestellt ist, daß es Schmiermittel in die zweite Schmiermittellieferleitung bei Lieferdrücken einläBt, die größer sind als der Lieferdruck in der ersten Lieferleitung, wenn das Solenoidventil geöffnet ist, so daß durch Schließen des Solenoidventils die Pumpenförderung in die zweite Lieferleitung erfolgt, und daß eine betriebliche Verbindung (56, 57, 58, 59) von der zweiten Lieferleitung zur Betätigungseinrichtung (53) vor dem Schmiermittelaustritt in die Baugruppe besteht.
  11. 11. Strahlantriebsbaugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lieferleitung einen langen Kanal (55) in der Nebenwelle (37) umfaßt, daß die betriebliche Verbindung eine Abzweigung (56, 57, 58, 59) vom Kanal in der Welle zur Betätigungseinrichtung (53) umfaßt und daß in der zweiten Leitung eine Drosselstelle zwischen der Abzweigung und der Stelle des ersten Schmiermittelaustritts in die Baugruppe ausgebildet ist.
  12. 12. Strahlantriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 11, gekennzeichnet durch eine von Hand betätigbare Einrichtung (65), die so angeschlossen ist,daß sie wahlweise der geschwindigkeitsgesteuerten Einrichtung (66, 72, 73) vorgeht, so daß die Overdriveeinrichtung wahlweise ausgerückt werden kann.
  13. 13. Strahlantriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 11, gekennzeichnet durch eine drosselbetätigte Einrichtung (64), die bei praktisch Vollgasbetrieb betätigt wird und so angeschlossen ist, daß sie wahlweise der geschwindigkeitsgesteuerten Einrichtung (66, 72, 73) vorgeht, so daß dadurch die Overdriveeinrichtung bei Vollgasbetrieb ausgerückt werden kann.
  14. 14. Strahlantriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 13, gekennzeichnet durch eine Kupplung im direkten Antriebsweg zwischen der Eingangswelle (24) und der Ausgangswelle (21), wobei diese Kupplung ein bewegbares Betätigungselement (78) umfaßt, das eine Antriebs- bzw. Einrückstellung und eine neutrale Ausrückstellung einnehmen kann, und eine Overdrivesteuereinrichtung (74), die auf die neutrale Stellung des Betätigungselementes anspricht und so angeschlossen ist,daß sie der geschwindigkeitsgesteuerten Einrichtung (66, 72, 73) nur dann vorgeht, wenn sich das Betätigungselement in seiner neutralen Stellung befindet.
  15. 15. Strahlantriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kupplungseinrichtung ein direktes Antriebsverhältnis von 1:1 zwischen der Drehung der Eingangswelle (24) und der Drehung der Ausgangswelle (25) erzeugt, wenn die Overdriveeinrichtung ausgekuppelt ist.
  16. 16. Strahlantriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kupplungseinrichtung ein Getriebe mit Übersetzung ins Schnelle umfaßt, das ein kleineres Abtriebsdrehzahlverhältnis als die wahlweise ausrückbare Overdriveeinrichtung hat.
  17. 17. Strahlantriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die wahlweise ausrückbare Overdriveeinrichtung eine von zwei wahlweise ausrückbaren Overdriveeinrichtungen mit verschiedenen Overdriveverhältnissen ist, daß die geschwindigkeitsgesteuerte Einrichtung (72, 73, 82) auf das Erreichen eines bestimmten, ersten oberen Grenzwertes der mittleren Bootsgeschwindigkeit anspricht und ein Ausrücken der Overdriveeinrichtung mit dem höheren Overdriveverhältnis sowie ein Einrücken der Overdriveeinrichtung mit dem niedrigeren Overdriveverhältnis bewirkt und daß die geschwindigkeitsgesteuerte Einrichtung ferner auf das Erreichen eines bestimmten, zweiten und höheren oberen Grenzwertes der mittleren Bootsgeschwindigkeit anspricht und das Ausrücken der Overdriveeinrichtung mit dem niedrigeren Overdriveverhältnis sowie ein Einrücken der ersten Kupplungseinrichtung (81) bewirkt.
  18. 18. Strahlantriebsbaugruppe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Overdriveeinrichtung mit dem niedrigeren Overdriveverhältnis eine Einwegkupplung (29') umfaßt, so daß dann, wenn die Overdriveeinrichtung mit dem höheren Overdriveverhältnis eingekuppelt ist, diese der Overdriveeinrichtung mit dem niedrigeren Overdriveverhältnis vorgeht bzw. sie überbrückt.
  19. 19. Strahlantriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 5 bis i8, dadurch gekennzeichnet, daß die gescnwindigkeitsgesteuerte Einrichtung (66, 72, 73) ferner das Wiedereinrücken der Overdriveeinrichtung bewirkt, wenn sie bei einer Geschwindigkeitsabnahme im wesentlichen den bestimmten Geschwindigkeitsgrenzwert feststellt,
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