DE3134373C2 - Schiffsantriebsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schiffsantriebsvorrichtung und ins­ besondere eine Heckantriebseinheit, bei der ein Antriebsarm sowohl eine Steuerbewegung um eine Steuerachse als auch eine Kippbewegung um eine im wesentlichen horizontale Kippachse vor­ nehmen kann und somit zur Maximierung seiner Antriebswirksam­ keit getrimmt werden kann.

Die Erfindung geht von einer Schiffsantriebsvorrichtung aus, wie sie beispielsweise in der US-A-39 33 116 offenbart ist. Die aus der US-A-39 33 116 bekannte Schiffsantriebsvorrichtung um­ faßt eine am Heck eines Bootes zu befestigende Halterung mit einem oberen und einem unteren Halterungsteil, einen Antriebs­ arm der einen drehbar gehaltenen Propeller aufweist, und einen in Antriebsverbindung mit dem Propeller stehenden Antriebs­ strang, der sich durch die Halterung hindurch in den Antriebs­ arm erstreckt und an einen Antriebsmotor anschließbar ist. Der Antriebsarm ist um eine im wesentlichen horizontale Kippachse schwenkbar und um eine im wesentlichen vertikale Steuerachse steuerbar an der Halterung angeordnet. Die schwenkbare Befesti­ gung des Antriebsarms ist bei der bekannten Schiffsantriebsvor­ richtung durch ein Kardangelenk realisiert. Das Kardangelenk hat einen Kardanring, der um die vertikale Steuerachse schwenk­ bar an der Halterung befestigt ist. Der Antriebsarm ist gelen­ kig mit dem Kardanring verbunden, so daß er um die quer zur Steuerachse verlaufende Kippachse verschwenkbar ist, wobei sich die Steuerachse und die Kippachse im Zentrum des Kardanrings schneiden.

Der Antriebsstrang der aus der US-A-39 33 116 bekannten Schiffsantriebsvorrichtung erstreckt sich durch den Kardanring hindurch in den Antriebsarm, wobei der Antriebsstrang ein etwa im Zentrum des Kardanrings zentriertes Doppelkreuzgelenk auf­ weist, das einen bootsseitigen Antriebswellenabschnitt mit ei­ nem antriebsarmseitigen Antriebswellenabschnitt des Antriebs­ strangs verbindet, damit der antriebsarmseitige Teil des An­ triebsstrangs den Kipp- und/oder Steuerbewegungen des Antriebs­ armes folgen kann.

Die Schiffsantriebsvorrichtung nach der US-A-39 33 116 weist ferner eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung und ein Schwenklager auf, das die Zylinder-Kolben-Anordnung an einem ihrer Enden schwenkbeweglich um eine zur Kippachse parallele Achse mit dem Antriebsarm verbindet. Das andere Ende der Zylin­ der-Kolben-Anordnung ist in der Nähe des oberen Halterungsteils an einem Schwenklager schwenkbeweglich um eine zur Kippachse parallele Achse befestigt, wobei das letztgenannte Schwenklager an einem sich vertikal längs der Steuerachse durch den oberen Halterungsteil erstreckenden Schwenkzapfen des Kardanrings be­ festigt ist, um den Steuerbewegungen des Kardanrings und des Antriebsarms folgen zu können. Die Zylinder-Kolben-Anordnung dient zur ferngesteuerten Einstellung der Kipp-Position des Antriebsarms vom Boot aus.

Ein weiteres konventionelles Beispiel für eine Schiffsantriebs­ vorrichtung mit einem Kardangelenk der in der US-A-39 33 116 beschriebenen Art mit einem durch den Kardanring hindurch ge­ führten Antriebsstrang, der im Inneren des Kardanrings ein Dop­ pelkreuzgelenk hat, ist in der DE-OS 15 56 848 offenbart.

Ein weiteres Beispiel für eine derartige kardanische Lagerung eines Antriebsarms mit einem durch einen Kardanring hindurch­ geführten Antriebsstrang ist in der DE 31 05 620 A1 beschrie­ ben, die auf eine ältere, nachveröffentlichte Patentanmeldung zurückgeht.

Ein Nachteil der vorstehend genannten konventionellen Schiffs­ antriebsvorrichtungen besteht darin, daß der Kardanring ver­ gleichsweise viel Platz in Anspruch nimmt, da sein Innendurch­ messer verhältnismäßig groß ausgebildet sein muß, damit der durch ihn hindurchgeführte Antriebsstrang ausreichend Platz hat und eine gegenseitige Behinderung von Antriebsstrang und Kar­ danring beim Schwenken des Kardanrings vermieden wird. Ein gro­ ßer Innendurchmesser des Kardanrings ist ferner erforderlich, damit der Antriebsarm bei seinen Kippbewegungen um die horizon­ tale Kippachse nicht an den Ring anstößt. Bezüglich der Platz­ inanspruchnahme des Kardanrings ist nicht nur dessen eigentli­ ches Bauvolumen, sondern auch der Raumbereich in Betracht zu ziehen, der für Schwenkbewegungen des Kardanrings freigehalten werden muß. Sofern man nicht eine Beschränkung des Schwenkbe­ reichs des Antriebsarms um die Steuerachse in Kauf nehmen will, muß der Kardanring in einem vergleichsweise großen Abstand von dem Bootsheck gehalten sein, damit er bei seinen Schwenkbewe­ gungen nicht an der Halterung oder am Bootsheck anstößt. Die Anordnung des Kardangelenks in einem vergleichsweise großen Abstand von dem Heck ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, daß die Schiffsantriebsvorrichtung insgesamt verhältnismäßig viel Platz in Anspruch nimmt und der entsprechend weit nach hinten versetzte Antriebsarm ein vergleichsweise großes Kippmoment über die Halterung auf das Heck ausübt.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, bei einer Schiffsantriebsvorrichtung mit einem schwenk­ beweglich um eine horizontale Kippachse und um eine quer zu der Kippachse liegende Steuerachse an einer Heckhalterung angeord­ neten Antriebsarm und mit einem sich durch die Halterung hin­ durch in den Antriebsarm erstreckenden Antriebsstrang die ge­ lenkige Kopplung des Antriebsarms mit der Halterung unter Ver­ wendung platzsparender Gelenkanordnungen zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Im Unterschied zu den oben genannten bekannten Schiffsantriebs­ vorrichtungen ist die Kippachse des Antriebsarms bei der erfin­ dungsgemäß ausgebildeten Schiffsantriebsvorrichtung vertikal gegenüber dem Antriebsstrang versetzt angeordnet. Entsprechend diesem Erfindungsgedanken kann auf den mit den oben genannten Nachteilen behafteten, vom Antriebsstrang durchsetzten Kardan­ ring völlig verzichtet werden. Die gelenkige Ankopplung des Antriebsarms an der Heckhalterung durch Kreuzgelenke oder Ku­ gelgelenke führt zu einer wesentlich vereinfachten und platz­ sparenden Konstruktion, wobei der Schwenkbereich des Antriebs­ arms weder bei der Schwenkung um die Kippachse noch bei der Schwenkung um die Steuerachse wesentlich begrenzt ist. Die Ge­ lenke können ferner vergleichsweise nahe an dem Bootsheck mit der Halterung verbunden sein, um somit auch den Antriebsarm näher an das Bootsheck heranzubringen und das vom Antriebsarm über die Halterung auf das Heck ausgeübte Kippmoment möglichst klein zu halten.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine teilweise schematische Seitenansicht einer Schiffsantriebsvorrichtung nach der Erfindung in einer Teil­ schnittdarstellung.

Fig. 2 ist eine fragmetarisch auseinandergezogene Teildarstel­ lung einer Schiffsantriebsvorrichtung als Modifikation der in der Fig. 1 gezeigten Konstruktion.

In der Zeichnung ist eine Schiffsantriebsvorrichtung darge­ stellt, die an einem Bootsrumpf 11 bzw. an dessen Heck 13 befe­ stigt ist. Die gezeigte Schiffsantriebsvorrichtung ist grund­ sätzlich als Heckantriebseinheit 15 mit einem im Boot befestig­ ten Antriebsmotor 17 (schematisch dargestellt) und mit einem Antriebsarm 19 ausgebildet. Der Antriebsarm 19 weist einen drehbar daran angeordneten Propeller 21 auf und ist relativ zum Heck 13 so gehalten, daß er sowohl eine Kippbewegung als auch eine Steuerbewegung vornehmen kann.

Der Antriebsarm 19 ist am Heck 13 mittels einer Heckhalterung 25 gehalten, die durch irgendeine geeignete Einrichtung am Heck 13 befestigt ist und einen unteren Teil 27 mit einer leicht nach oben und nach hinten geneigten Befestigungsöse 29 aufweist. Ein oberer Teil 31 der Heckhalterung hat eine im wesentlichen horizontal und nach hinten sich erstreckende Befestigungsöse 33, und ein zentraler Teil 35, der den oberen und unteren Teil 31 und 27 miteinander verbindet, weist einen hülsen­ förmigen Bereich 37 auf, der vorzugsweise im wesentlichen zylindrisch ist und eine in Längsrichtung des Bootes im we­ sentlichen horizontal sich erstreckende Achse 39 hat. Wie dargestellt, ragt die untere Befestigungsöse 29 weiter nach hinten als die obere Befestigungsöse 33.

Der Antriebsarm 19 hat einen zentralen Teil mit einem Be­ festigungsausleger 45, der nach vorne und nach unten geneigt ist. Nahe seinem oberen Ende hat der Antriebsarm 19 einen quer sich erstreckenden, im wesentlichen horizontalen Schwenk­ zapfen (Schwenklager) 47 sowie einen hülsenförmigen Bereich 49, der zwischen dem Schwenkzapfen 47 und dem Befestigungs­ ausleger 45 angeordnet ist. Dieser hülsenförmige Bereich 49 ist vorn offen, vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und hat eine Achse 51, die im wesentlichen mit der Achse 39 des hülsenförmigen Bereiches 37 der Heckhalterung 25 zusammenfällt.

Mit den hülsenförmigen Bereichen 37 und 49 an der Heckhalterung 25 und dem Antriebsarm 19 verbunden und sich zwischen diesen Bereichen erstreckend, ist ein flexibles Rohr oder Abschirmstück 55, das eine ziehharmonikaartige Ausbildung hat und aus Gummi oder gummiartigem Material bestehen kann.

Eine Einrichtung in Form eines wahlweise längenverstellbaren Ver­ bindungsgliedes ist vorgesehen, um kipp- und steuerbeweg­ lich den Antriebsarm 19 mit der Heckhalterung 25 zu ver­ binden. Obschon verschiedene Konstruktionen hierfür ver­ wendet werden können, umfaßt die gezeigte Einrichtung ein ausfahrbares und einziehbares starres Gestängeglied. Obschon verschiedene Ausführungen hierfür verwendet werden können, ist die dargestellte Ausführung des starren Gestängegliedes eine hydraulische Zylinder-Kolben- Anordnung 57, die sich wenigstens teilweise in einer Ausnehmung 59 im oberen Ende des Antriebsarmes 19 erstreckt und an ihrem rückwärtigen Ende 61 schwenkbe­ weglich mit dem Schwenkzapfen 47 nahe dem oberen Ende des Antriebsarmes 19 verbunden ist.

Das vordere Ende 63 der hydraulischen Zylinder-Kolben-Anordnung 57 enthält einen nach vorne abstehenden Befestigungsarm 65, der mit der oberen nach hinten ragenden Befestigungs­ öse 33 an der Heckhalterung 25 durch ein oberes Universalgelenk in Form eines Kugelgelenkes 71 verbunden ist. Das Universalgelenk 71 ermöglicht eine Schwenkbewegung des Antriebsarmes 19 relativ zur Heckhaltrung 25 in sowohl horizontalen als auch vertikalen Ebenen, so daß der Antriebsarm 19 sowohl eine Steuerbewegung als auch eine Trimmverstellung erfahren kann. Obgleich verschiedene Anordnungen verwendet werden können, umfaßt das dargestellte obere niversalgelenk 71 eine Kugelfassung 73, die im Befestigungsarm 65 der hydraulischen Zylinder-Kolben-Anordnung 57 ausgebildet ist, und eine Kugel 75, die von der Fassung 73 beweglich aufgenommen ist und sich von einem Zapfen 77 erstreckt, der an der oberen, von der Heckhalterung 25 abstehenden Befestigungsöse 33 befestigt ist.

Des weiteren umfaßt die Einrichtung zur kipp- und steuer­ beweglichen Verbindung des Antriebsarmes 19 mit der Heck­ halterung 25 ein unteres Universalgelenk in Form eines Kugelgelenks 81, das den Befestigungsausleger 45 am Antriebsarm 19 mit der unteren Befestigungsöse 29 an der Heckhalterung 25 ver­ bindet. Obgleich verschiedene Anordnungen hierfür verwendet werden können, weist das gezeigte untere Universalge­ lenk 81 eine Kugelfassung 83, die im Befestigungsaus­ leger 45 des Antriebsarmes 19 ausgebildet ist, und eine Kugel 85 auf, die beweglich in der Fassung 83 aufge­ nommen ist und sich von einem Zapfen 87 erstreckt, der an der unteren Befestigungsöse 29 an einer Stelle be­ festigt ist, die in Bezug auf die Befestigungsstelle der oberen Kugel 25 des oberen Universalgelenkes 71 nach hinten versetzt liegt.

Ergebnis der beschriebenen Konstruktion ist, daß die Steuerachse 91 für den Antriebsarm 19 durch den Mittelpunkt der Kugeln 75 und 85 geht und leicht nach oben und nach vorne geneigt liegt. Das Kippen erfolgt um eine quer­ liegende Kippachse, die sich durch den Mittelpunkt der unteren Kugel 85 erstreckt.

Die hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung 57 dient ferner als Einrichtung zum Kippen des Antriebsarmes 19 relativ zur Heckhalterung 25 um die Kippachse, so daß der An­ triebsarm 19 relativ zum Boot 11 zur Erzielung einer maximalen Antriebswirksamkeit getrimmt werden kann.

Wenn sich der Antriebsarm 19 in der normalen Betriebs­ stellung befindet, ist die hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung 57 ausgefahren oder gestreckt. Irgendeine geeignete Einrichtung kann mit der hydraulischen Zylinder-Kolben-Anordnung 57 verbunden sein, um gezielt ein Druckfluid zuzuführen und somit die hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung 57 betriebsmäßig zu verkürzen oder zu verlängern, was zu einer Ver­ änderung der Trimmstellung des Antriebsarmes 19 führt. Bei der gezeigten Konstruktion ist eine schematisch dar­ gestellte Hydraulikpumpe 93 inbordseitig des Heckes 13 angeordnet und mit den gegenüberliegenden Enden der hydraulischen Zylinder-Kolben-Anordnung 57 durch ein paar Hydraulikleitungen 95 verbunden.

Irgendeine nicht gezeigte Einrichtung kann vorgesehen sein, um die Steuerbewegung des Antriebsarmes 19 um die Steuerachse 91 zu bewirken.

In der beschriebenen Konstruktion ist ferner eine Antriebs­ verbindung in Form eines Antriebsstrangs 101 vorgesehen, die antreibend den Propeller 21 mit dem Motor 17 verbindet. Die Antriebsverbindung 101 umfaßt eine Abtriebswelle 103, die sich vom Motor 17 oder gegebenenfalls von einem inbordseitig angeordneten nicht dargestellten Umkehr- oder Schaltgetriebe erstreckt und mit einem Doppel-Universalgelenk oder Kreuzgelenk sowie einer ausdehn­ baren Wellenanordnung 111 verbunden ist. Die Wellenan­ ordnung 111 erstreckt durch das Heck 13 und durch den hülsenförmigen Bereich 37 an der Heckhalterung 25, durch das Abschirmungsstück oder Rohr 55 und durch den hülsenförmigen Bereich 49 am Antriebsarm 19. Das Vorsehen des doppelten Universalgelenkes und der ausdehnbaren Wellenanordnung 111 schafft eine kontinuierliche Leistungsabgabe vom Motor 17 an den Propeller 21 unabhängig von den Trimm- und Steuerbewegungen des Antriebsarmes 19 relativ zur Heck­ halterung 25. Insbesondere umfaßt das doppelte Universal­ gelenk und die ausdehnbare Wellenanordnung 111 ein erstes Universalgelenk 113, das mit der Abtriebswelle 103 ver­ bunden ist und weiter in Verbindung mit einer ersten Stummel­ welle 115 steht, die teleskopartig auf einer zweiten Stummel­ welle 117 aufgekeilt ist, die wiederum über ein zweites Universalgelenk 119 in Verbindung mit einer Welle 121 steht, die in Lagern 123 und 125 im Antriebsarm 19 gehalten ist.

In dem Antriebsarm umfaßt die Antriebsverbindung 101 ferner eine vertikale Treibwelle 127, die an ihrem unteren Ende über ein Kegelradgetriebe 133 mit einer den Propeller 21 tragenden Welle 135 verbunden ist.

Der Antriebsarm 19 enthält ferner eine Wasserpumpe 141, die von einer Welle 143 angetrieben wird, die durch ein Kegelrad 145 mit der Propellerwelle 135 verknüpft ist und nicht gezeigte geeignete Ein- und Auslaßlei­ tungen aufweist.

Alternativ kann gemäß Fig. 2 die obere Kugel 75 direkt an dem hülsenförmigen Bereich 37 der Heckhalterung 25 be­ festigt sein. Des weiteren kann die zuvor erwähnte Aus­ nehmung 59 in einer Halterung oder einem Element 151 ausgebildet sein, das in geeigneter Weise am oberen Teil des Antriebsarmes 19 angebracht ist. Ferner kann die hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung 57 so ausgebildet sein, daß sie einen Zylinder 161 aufweist, dessen äußere Seitenflächen 163 eng in mitschiffs sich erstreckenden inneren Seitenflächen 165 der Ausnehmung 59 einpassen, so daß der Zylinder 161 in Schiffslängsrichtung relativ zur Ausnehmung 59 eine Bewegung vornehmen kann und gleich­ zeitig eine Übertragung der seitlichen Kraft von dem Antriebsarm 19 auf die hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung 57 erfolgen kann.

Claims (8)

1. Schiffsantriebsvorrichtung mit folgenden Merkmalen:

• a) eine am Reck (13) eines Bootes zu befestigende Halte­ rung (25), die einen oberen und einen unteren Halte­ rungsteil (31 bzw. 27) umfaßt,
• b) ein Antriebsarm (19), der einen drehbar gehaltenen Propeller (21) aufweist,
• c) ein in Antriebsverbindung mit dem Propeller (21) ste­ hender Antriebsstrang (111, 119, 121), der sich durch die Halterung (25) hindurch in den Antriebsarm (19) erstreckt und an einen Antriebsmotor (17) anschließbar ist,
• d) ein erstes Kreuzgelenk oder Kugelgelenk (81) das den Antriebsarm (19) in vertikalem Abstand von dem An­ triebsstrang (111, 119, 121) mit einem der Halterungs­ teile (27 bzw. 31) schwenkbeweglich um eine im wesent­ lichen horizontale Kippachse und um eine quer zu der Kippachse liegende Steuerachse (91) verbindet,
• e) ein Schwenklager (47), das ein wahlweise längenver­ stellbares starres Verbindungsglied (57) an einem seiner Enden (61) schwenkbeweglich um eine zur Kipp­ achse parallele Achse mit dem Antriebsarm (19) verbin­ det,
• f) ein zweites Kreuzgelenk oder Kugelgelenk (71), das das andere Ende (63) des starren Verbindungsgliedes (57) schwenkbeweglich um die Steuerachse (91) und um eine zur Kippachse parallele Achse in vertikalem Abstand von dem Antriebsstrang (111, 119, 121) mit dem anderen Halterungsteil (31 bzw. 27) verbindet,
• g) Die Kippachse geht durch den Mittelpunkt des ersten Kreuzgelenkes oder Kugelgelenkes (81), und die Steuer­ achse geht durch den Mittelpunkt des ersten und des zweiten Kreuzgelenkes oder Kugelgelenkes (91, 71).

2. Schiffsantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Kreuzgelenk oder Kugelgelenk (81) mit dem unte­ ren Halterungsteil (27) und das zweite Kreuzgelenk oder Kugelgelenk (71) mit dem oberen Halterungsteil (31) verbunden ist.

3. Schiffsantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Halterung (25) zwischen dem oberen und dem unteren Halterungsteil (31 bzw. 27) einen hülsenförmi­ gen Bereich (37) aufweist, wobei der Antriebsarm (19) oberhalb des ersten Kreuzgelenks oder Kugelgelenks (81) und unterhalb des Schwenklagers (47) einen nach vorne offenen, zu dem hülsenförmigen Bereich (37) der Halterung (25) ausgerichteten hülsenförmigen Bereich (49) hat, wobei sich zwischen dem hülsenförmigen Be­ reich (37) der Halterung (25) und dem hülsenförmigen Bereich (49) des Antriebsarmes (19) ein flexibles ringförmiges Element (55) erstreckt und wobei sich der Antriebsstrang (111, 119, 121) durch den hülsenförmi­ gen Bereich (37) der Halterung (25), durch das fle­ xible ringförmige Element (55) und durch den hülsen­ förmigen Bereich (49) des Antriebsarmes (19) er­ streckt.

4. Schiffsantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das erste Kreuzgelenk oder Kugelgelenk (81) und das zweite Kreuzgelenk oder Kugelgelenk (71) auf einer sich durch die Achse der hülsenförmigen Bereiche (37, 49) er­ streckenden gemeinsamen vertikalen Ebene liegen wobei die sich von dem mit dem unteren Halterungsteil (27) verbundenen Kreuzgelenk oder Kugelgelenk (81 bzw. 71) zu dem mit dem oberen Halterungsteil (31) verbundenen Kreuzgelenk oder Kugelgelenk (71 bzw. 81) nach oben erstreckende Steuerachse (91) in der Ebene liegt und nach vorn geneigt ist.

5. Schiffsantriebsvorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das wahlweise längen­ verstellbare starre Verbindungsglied (57) eine hydrau­ lische Zylinder-Kolben-Anordnung ist.

6. Schiffsantriebsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung (57) und der Antriebsarm (19) Flächen (163, 165) aufweisen, die relativ zueinander in Richtung der Achse der Zylinder- Kolben-Anordnung (57) bewegbar sind und gleichzeitig eine Übertragung von seitlichen Kräften des Antriebs­ armes (19) auf die hydraulische Zylinder-Kolben-Anord­ nung (57) ermöglichen.

7. Schiffsantriebsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Antriebsarm (19) in einer normalen Fahrt­ stellung ist, wenn die Zylinder-Kolben-Anordnung (57) gestreckt ist.

8. Schiffsantriebsvorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei zur Steuerung der Längenver­ stellung der Zylinder-Kolben-Anordnung (57) eine Ein­ richtung (93, 95) zur Zuführung eines Hydraulikfluids zu der Zylinder-Kolben-Anordnung (57) vorgesehen ist.