DE2925530A1 - Schiffsschraubenvorrichtung - Google Patents

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Schiffsschraubenvorrichtung mit einer Nabe und drehbar in der Nabe gelagerten Flügeln.

Das Manövrieren eines Bootes, insbesondere eines Schiffes, zwischen vorwärts und rückwärts birgt bedeutende technische Probleme. In einer Schraube mit festen Flügeln muß, wenn der Schub der Schraube durch Änderung ihrer Drehrichtung geändert wird, die kinetische Energie der Schraube in sehr kurzer Zeit absorbiert werden, zur gleichen Zeit wie neue Energie zugeführt werden muß, um eine umgekehrte Drehung zu erzielen. Als Ergebnis der kurzen Zeitperioden werden die Wellensysteme,Kopplungen usw. großen Kräften unterworfen, und Stoßkräfte, die leicht auftreten können, müssen dann mittels Reibungskupplungen, Gummielementen, Maximal-Drehmoments-Kopplungen usw. ausgeglichen werden.

Sogar Schrauben mit drehbaren Flügeln sind großen Kräften unterworfen, nicht nur Kräften aus dem umgebenden Wasser, sondern auch bedeutenden Drehkräften und einem Drehmoment, die von der Schrägstellung, Breite und Drehung der Flügel verursacht werden. Diese Drehkräfte können sehr groß sein. Für eine übliche Motoranbringung mit Außenbordantrieb und einer Leichtmetallschraube liegt die Drehkraft ungefähr im Bereich von 40 bis 50 Nm bei maximaler Drehzahl (40 Hz) für die Schraube.

Um daher die Schraubenflügel drehen zu können, die drehbar auf einer rotierenden Nabe gelagert sind, werden bedeutende Kräfte und ein Drehmoment benötigt, die gewöhnlich mit Hilfe hydraulischer Systeme erzeugt werden, die sehr teuer und kompliziert sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schraubenvorrichtung zu schaffen, die auf einfache und billige Weise das Problem des Erzielens ausreichend großer Manövrierkräfte zum Ändern des Winkels der Flügel löst.

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Diese Aufgabe wird durch eine Schiffsschraubenvorrichtung mit einer Nabe und drehbar in der Nabe gelagerten Flügeln gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Flügel drehbar zwischen zwei Endstellungen sind, wobei eine Endstellung die Einstellung der Flügel zur Fortbewegung inseiner ersten Richtung mit einer bestimmten Drehrichtung der Nabe bestimmt, und die zweite Endstellung die Einstellung der Flügel zur Fortbewegung in der entgegengesetzten Richtung mit der gleichen Drehrichtung bestimmt, daß die Nabe drehbar auf einer Schraubenwelle gelagert und eine übertragungseinrichtung zwischen der Welle und den Flügeln angeordnet ist, und diese Einrichtung selektiv so in Eingriff bringbar ist, daß, wenn eine Relativdrehung zwischen der Nabe und der Welle vorhanden ist, sich die Flügel in eine dieser Endstellungen drehen.

Die Schiffsschraube weist drehbar gelagerte Flügel in ihrer Nabe auf, die ein Verschieben zwischen vorwärts und rückwärts ermöglichen, ohne daß die Richtung der Rotation umgekehrt wird. Die Nabe ist drehbar auf der Schraubenwelle gelagert und enthält eine Übertragungseinrichtung zwischen der Welle und den Flügeln. Die übertragungseinrichtung kann zwischen Stellungen für vorwärts, rückwärts und Leerlauf geschaltet werden. Die Erfindung verwendet die Drehkraft des Motors und das Reaktionsmoment des Wassers gegen die Flügel, um eine relative Drehung zwischen der Welle und der Nabe zu erzielen, wodurch die übertragungseinrichtung die Flügel zu einem von zwei Anschlägen dreht, die die Stellungen für vorwärts und rückwärts bestimmen.

Die Schraubenvorrichtung gemäß der Erfindung verwendet die Drehkraft des Motors und das Reaktionsmoment aus dem Wasser, das auf die Flügel wirkt, wenn sich die Schraube dreht, um die Umkehrung der Stellung der Flügel zwischen vorwärts und rückwärts zu erzielen. Dies führt zu einem relativ einfachen mechanischem Aufbau, der in der Nabe angeordnet und aus einfachen herkömmlichen Komponenten aufgebaut ist. Gleichzeitig wird das Schraubenwellensystem keiner Stoßkraft unterworfen, wenn es zwischen vorwärts und rückwärts verschoben wird, da die Drehrichtung der Schraube und die Geschwindigkeit nicht geändert

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werden braucht.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den unteren Teil einer Außenbordantriebseinheit mit einer Schraubenvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Heckansicht der Schraubenvorrichtung in Figur 1;

Fig. 3 eine schematische Ansicht von oben auf die Nabe und einen Flügel, die den Umkehrwinkel des Flügels darstellt; und

Fig. 4 eine Ansicht entsprechend Firrur 3, die den Umkehrwinkel des Flügels in einer alternativen Ausführungsform darstellt.

Die Figur 1 zeigt den unteren Teil einer Außenbordantriebseinheit 1, deren allgemeine Ausführung herkömmlich sein kann, und daher nicht weiter im Detail beschrieben werden muß. Eine Schraubenwelle 2 ist drehbar in dem Antriebseinheitgehäuse gelagert, und weist eine zentrale Bohrung 3 auf, in der eine Steuerstange 4 verschiebbar gelagert ist. Das linksseitige Ende der Stange 4 wird durch eine Feder 6 gegen ein Nockenelement 5 gepreßt, das in dem rechtsseitigen Teil der Bohrung angeordnet ist. Das Nockenelement 5 ist mit einer nichtgezeigten Verschiebe- bzw. Schaltsteuerung verbunden, und weist eine Nockenkrümmung 7 mit drei Anschlägen auf, die die Schaltstellungen vorwärts, Leerlauf und rückwärts bestimmen, die im weiteren beschrieben werden.

Auf der Schraubenwelle 2 ist eine Schraubennabe 8 drehbar gelagert, die aus zwei Nabenhälften 9 und 10 besteht. In der Nabe 8 ist ein Paar diametral gegenüberliegender Lagerspindeln 11 drehbar gelagert, die mit Zahnkränzen 12 versehen sind.

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2§2§§30

Ein Schraubenflügel 13 ist fest an jede Lagerspindel angeschraubt. Ein Paar Zahnräder 14, die frei drehbar auf der Schraubenwelle gelagert sind, steht mit den Zahnkränzen 12 in diametral gegenüberliegenden Lagen in Eingriff. Die Seiten der Zahnräder 14, die zueinander weisen, sind mit Kopplungszähnen 15 versehen. Eine Kupplungshülse 16 ist verschiebbar auf der Schraubenwelle zwischen den Zahnrädern 14 gelagert. Die Kupplungshülse 16 hat Kopplungszähne 17, die mit den Zähnen 15 der Zahnräder in Eingriff stehen und ist mittels eines Stifts, der sich durch einen Schlitz in der Welle 2 erstreckt, mit der Steuerstange 4 verbunden. So ist die Kupplungshülse zur Drehung zusammen mit der Schraubenwelle befestigt und ist gleichzeitig auf der Welle axial verschiebbar. In der in Figur 1 gezeigten Stellung der Kupplungshülse 16 (Leerlauf bzw. neutral), sind die beiden Zahnräder 14 beide auf der Welle 2 frei drehbar. Durch Verschieben der Hülse 16 nach rechts oder links von der gezeigten Stellung, so daß ihre Kopplungszähne 17 in Eingriff mit den entsprechenden Kopplungszähnen 15 auf dem entsprechenden Zahnrad 14 gebracht werden, kann eines der Zahnräder 14 auf der Schraubenwelle festgelegt werden.

Wenn zum Beispiel die Kupplungshülse 16 nach rechts von der Stellung in Figur 1 durch Bewegen des Nockenelements 5 nach unten bewegt wird, so daß das Ende der Steuerstange 4 gegen die oberste Stufe der Nockenkrümmung 7 anliegt, wird das rechtsseitige Zahnrad auf der Welle 2 festgelegt. Wenn sich die Welle dreht, wird eine Drehkraft von der Welle über das rechtsseitige Zahnrad 14 auf die Zahnkränze 12 übertragen, wobei die Flügel um einen bestimmten Winkel, der durch einen der beiden Anschlagstifte 18, wie es deutlicher in Figur 3 gezeigt ist, bestimmt ist. Wenn sich die Welle 2 im Uhrzeigersinn, vom Heck aus gesehen, dreht, werden die Flügel wie es in Figur mit durchgezogenen Linien gezeigt ist, zur Vorwärtsbewegung eingestellt. Wenn das linksseitige Zahnrad 14 auf der Welle in entsprechender Weise festgelegt wird und dadurch das rechtsseitige Zahnrad 14

werden die Flügel
freigibt /zur ümkenrung gedreht, wie es mit den strichpunktierten Linien in Figur 3 dargestellt ist.

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-R-

In der beschriebenen Ausführungsform bewegen sich die Flügel mit dem kleinstmöglichen Winkel zwischen vorwärts und rückwärts. In einer alternativen Ausführungsform, wie sie schematisch in Figur angegeben ist, sind die Anschlagstifte 18 so angeordnet, daß die Flügel sich um den größtmöglichen Winkel zwischen vorwärts und rückwärts drehen. So bewegen sich die Flügel durch eine Ebene durch die Schraubenwelle. Diese Ausführungsform ist insbesondere für Segelboote geeignet, weil die Flügel während des Segeins für einen Minimalwiderstand im Wasser ausgerichtet werden können. Die Rückwärtsbewegungsfähigkeit ist dann in den beiden Fällen etwas unterschiedlich, wegen der Tatsache, daß in dem ersten Fall der Fluß gegen den Nasenteil und die konvexe Seite des Flügels (normalerweise die Saugseite) beim Rückwärtsbewegen wirkt, während im zweiten Fall der Fluß gegen den scharfen hinteren Rand des Flügels und seine konkave Seite (normalerweise die Antriebsseite) wirkt.

Die beschriebene Ausführungsform schafft eine Schraubenvorrichtung, die auf einfache Art auf vorwärts, rückwärts und Leerlauf gestellt werden kann. In einer Weiterbildung der Erfindung kann auch eine Schraube geschaffen werden, die mit variabler Neigung betrieben werden kann. Im Prinzip wird dies durch ein variables Anordnen der Stellungen für die Anschläge 18 erreicht, zum Beispiel durch das Anordnen der Anschläge auf drehbaren Rädern in dem Gehäuse mit Stellungen, die auf geeignete Weise bestimmt werden, zum Beispiel durch die Stellung des Gashebels.

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Leer seife

Claims (6)

AB Volvo Penta, Göteborg/Schweden SchiffsSchraubenvorrichtung PATENTANSPRÜCHE

1. Schiffsschraubenvorrichtung mit einer Nabe und drehbar in der Nabe gelagerten Flügeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (13) drehbar zwischen zwei Endstellungen sind, wobei eine Endstellung die Einstellung der Flügel zur Fortbewegung in einer ersten Richtung mit einer bestimmten Drehrichtung der Nabe (8) bestimmt, und die zweite Endstellung die Einstellung der Flügel zur Fortbewegung in der entgegengesetzten

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Iß IBS IO

Richtung mit der gleichen Drehrichtung bestimmt, daß die Nabe drehbar auf einer Schraubenwelle (2) gelagert und eine Übertragungseinrichtung (12, 14, 16) zwischen der Welle und den Flügeln angeordnet ist, und diese Einrichtung selektiv so in Eingriff bringbar ist, daß, wenn eine Relativdrehung zwischen der Nabe und der Welle vorhanden ist, sich die Flügel in eine dieser Endstellungen drehen.

2. Schiffsschraubenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung zwei axial einen Abstand aufweisende Zahnräder (14), die so gelagert sind, daß sie frei auf der Schraubenwelle (2) drehbar sind, ein Zahnrad (12), das fest an jeden Schraubenflügel (13) befestigt ist, wobei diese zwei zuerst erwähnten Zahnräder mit diesem zuletzt erwähnten Zahnrad in diametral entgegengesetzten Lagen in Eingriff stehen, und eine Kopplungsvorrichtung (16) zum selektiven Festlegen eines der beiden zuerst erwähnten Zahnräder auf der Welle oder zum Freigeben beider von der Welle umfaßt.

3. Schiffsschraubenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Endstellungen durch zwei Endanschläge (18) bestimmt sind, die so angeordnet sind, daß die Flügel (13) sich um den kleinstmöglichen Winkel zwischen den Endstellungen drehen.

4. Schiffsschraubenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Endstellungen durch zwei Endanschläge (18) bestimmt sind, die so angeordnet sind, daß die Flügel (13) sich um den größtmöglichen Winkel zwischen den Endstellungen drehen und dadurch durch eine Ebene parallel zur Schraubenwelle (2) hindurch gehen.

5. Schiffsschraubenvorrichtung nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungsvorrichtung (16) mittels einer Steuerstange (4) manövrierbar ist, die in einer zentralen Bohrung (3) in der Schraubenwelle (2) axial verschiebbar ist.

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6. Schiffsschraubenvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerstange (4) mit einer Kupplungshülse (16) verbunden ist, die nicht drehbar, aber axial auf der Welle verschiebbar ist, und diese Hülse zwischen den Zahnrädern (14) angeordnet ist, die drehbar auf der Welle gelagert sind und auch Kopplungsoberflächen (17) zum in Eingriff bringen mit den entsprechenden Oberflächen (15) auf den Zahnradseiten, die zueinander weisen, umfaßt.

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