DE3135782C2 - Wellenkupplung - Google Patents

Abstract

In einem Antrieb für ein Wasserfahrzeug mit einem inbords angeordneten Motor und einem Wendegetriebe wird der Propeller über einen zweigeteilten Wellenstrang angetrieben, wobei die beiden Teilwellen einen stumpfen Winkel einschließen und über eine Kupplungseinheit miteinander verbunden sind. Die Kupplungseinheit besteht aus einer Gelenkkupplung zum Übertragen der Drehbewegung bzw. der Motorleistung auf den Propeller und aus einem Kugelgelenk zum Übertragen von Axialkräften (Propellerschub) von einer Teilwelle auf die andere. Die den Propeller tragende Teilwelle (Propellerwelle) ist nur in Radiallagern aufgenommen, der Propellerschub wird von den Lagern der Getriebe-Abtriebswelle aufgenommen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellenkupplung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei Antriebsanlagen für Wasserfahrzeuge, wie z. B. Sport- oder Arbeitsboote, erfolgt die Kraftübertragung vom Motor und einem angeflanschten Wendegetriebe vielfach über eine Gelenkkupplung auf die in der Regel zum Propeller hin geneigte Propellerwelle. Dabei ist das abtriebsseitige Glied der Gelenkkupplung, das mit der Propellerwelle verbunden ist, im Bootskörper gelagert. Dieses Lager nimmt außer Radialkräften den Propellerschub auf. Ein weiteres Lager zur radialen Abstützung der Propellerwelle ist am Propellerseitigen Ende der Propellerwelle vorgesehen (Firmendruckschrift »The Scatra CVA unit« der schwedischen Firma Scatra AB, genaues Veröffentlichungsdatum unbekannt, aber vor dem Anmeldetag). Diese Art der Lagerung erfordert ein hohes Maß an Genauigkeit beim Einbau der Antriebsanlage, da das Propellerschublager und die Gelenkkupplung in einer ganz bestimmten Lage zueinander stehen müssen.

Der vorliegenden Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine den Einbau der Antriebsanlage vereinfachende Propellerwellenanordnung zu schaffen.

Mit der DE-AN H 11 876XII/47c, bekanntgemacht am 28. Juni 1956, ist eine Wellenkupplung zum Verbinden zweier geneigt zueinander verlaufender Wellen bekanntgeworden, die auch eine Übertragung von Axialkräften von der einen auf die andere Welle ermöglicht. Bei dieser Ausführung ist im Schnittpunkt der beiden Wellen ein Kugelgelenk angeordnet Ungünstig ist dabei aber, daß die Kraftübertragung gewissermaßen über die Mantelfläche einer quer zur Kraftrichtung liegenden kugelig begrenzten Scheibe erfolgt Da mit dieser Anordnung nur relativ kleine Axialkräfte übertragen werden können, kann die bekannte Kupplungsart nicht zur ο Lösung der Aufgabe herangezogen werden.

Zur Lösung der Aufgabe wird deshalb eine Propellerwellenanordnung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruches vorgeschlagen. Bei dieser Ausführung ist die zum Übertragen der aus dem Propellerschub herrührenden Axialkräfte dienende kugelige Fläche verhältnismäßig groß und liegt quer zur Kraftrichtung. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit ist eine Ausführung nach Anspruch 2 empfehlenswert Die Verwendung eines Faltenbalges ist an sich aus der GB-PS 6 28 663 bekannt Diese Ausführung kann mit dem Merkmal des Anspruchs 3 weiter ausgestaltet werden. Dabei bietet die Ausführung nach Anspruch 3 den Vorteil, daß der Faltenbalg nicht unter Einwirkung der auf das Schmiermittel wirkenden Fliehkraft einseitig radial ausgebaucht werden kann, was eine Unwucht der Kupplung zur Folge hätte. Die Gelenkkupplung kann als Metall-Faltenbalg (Anspruch 4) ausgeführt sein. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführung als Gummige-Ienk-Kardankupplung nach Anspruch 5.

Die erfindungsgemäße Kombination einer Gelenkkupplung zur Übertragung der Drehbewegung mit einer Einrichtung zum Übertragen des Propellerschubes bei Vorwärtsfahrt bzw. -zuges bei Rückwärtsfahrt in Achsrichtung der beiden Teilwellen ermöglicht ein einfaches Einbauen der beiden Teilwellen, da ihre Lage zueinander immer definiert ist Der Propellerschub bzw. -zug wird dann in das Wendegetriebe eingeleitet. Die Lager auf der Abtriebswelle der bei kleineren Wasserfahrzeugen zur Verwendung kommenden Wendegetriebe sind nämlich in der Regel so ausgelegt, daß sie zusätzlich zu den aus der Verzahnung resultierenden Kräften die axialen Propellerkräfte aufnehmen können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den F i g. 1 bis 6 in verschiedenen Ausführungen dargestellten Einbaubeispiels beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Anordnung der Propellerwellenanordnung innerhalb eines Wasserfahrzeugs,

F i g. 2 schematisch eine einfache Anordnung der Verbindung zwischen den beiden Teilwellen,

F i g. 3 und 4 weitere Varianten der Verbindung,

F i g. 5 eine Teilansicht von F i g. 5 in PfeilrichtungV,
F i g. 6 einen Teilschnitt entlang der Linie VI-Vl.
In Fig. 1 sind ein Antriebsmotor 1, ein daran angeflanschtes Wendegetriebe 2 mit einer Abtriebswelle 3 und eine Propellerwelle 4 mit einem Propeller 5 gezeigt. Die Propellerwelle 4 ist mit nicht dargestellten Lagern in einem Stevenrohr 6 in einem nur angedeuteten Wasserfahrzeug 7 aufgenommen. Die Abtriebswelle 3 ist mit der Propellerwelle 4 mittels einer Kupplung 10 verbunden. Zur Befestigung des Motors 1 sind Konsolen 8 vorhanden.

Die Kupplung 10 ist in F i g. 2 detaillierter dargestellt. Ein mit der Abtriebswelle 3 verbindbarer erster Flansch 30 und ein mit der Propellerwelle 4 verbindbarer zweiter Flansch 33 sind zum Übertragen der Drehbewegung über einen als Gelenkkupplung dienenden elastischen Balg 19 verbunden, der an Ringe 20, 21 anvulkanisiert oder in anderer Weise mit ihnen verbunden ist. Die

Schrauben zum Verbinden der Abtriebswelle 3 bzw. der Propellerwelle 4 mit den Flanschen 30, 33 sind mit 31 'zw. 34 bezeichnet

An den Flansch 30 ist eine Zentrierung 36 für den Zwischenring 32 und den Ring 20 angeschraubt, die zwei mit Abstand zueinander in den Inneniaum der Gelenkkupplung weisende Ansätze 37,38 aufweist In den freien Raum zwischen den Ansätzen 37,38 ragt ein vom Flansch 33 abstehender Ansatz 39. Fluchtende Bohrungen 41,42 in den Ansätzen 37,38 nehmen einen Bolzen 40 auf, der einr Bohrung 43 des Ansatzes 39 durchdringt und das Innenteil 45 eines Kugelgelenks 44 in Form eines sphärischen Gleitlagers aufnimmt Das zugehörige Außenteil 46 ist in der Bohrung 43 aufgenommen. Die Achse 47 des Bolzens 40 ist senkrecht zur Achse 24 der Abtriebswelle 3 gerichtet Zum Schmieren des Kugelgelenks 44 ist eine verschließbare Öffnung (Schraube 48) in der Zentrierung 36 vorgesehen.

Die Anordnung des elastischen Balges 19 ist so, daß seine Mittelebene 22 durch den Schnittpunkt 23 der Achsen 24,25 von Abtriebswelle 3 und Propellerwelle 4 geht Der Schnittpunkt 23 ist gleichzeitig de·- Mittelpunkt des Kugelgelenkes 44. An Stelle des Gleitlagers kann, ohne daß das Prinzip der Wellenverbindung geändert würde, auch ein Wälzlager angeordnet werden, z. B. ein Pendelrollenlager oder ein Pendelkugellager.

Im normalen Fahrbetrieb, d. h. bei Vorwärtsfahrt des Wasserfahrzeugs, wird die Drehbewegung bzw. die Leistung vom Motor 1 zum Propeller 5 über die Gelenkkupplung übertragen. Der Propellerschub in Pfeilrichtung 26 wird über das Kugelgelenk 44 auf die Abtriebswelle 3 bzw. ihre Lager geleitet Die Übertragung der Motorleistung bzw. der Drehbewegung einerseits und des Propellerschubes andererseits wird also von zwei verschiedenen Einrichtungen vorgenommen. Bei Rückwärtsfahrt wird die Drehbewegung bzw. die Leistung vom Motor 1 zum Propeller 5 ebenfalls über die Gelenkkupplung übertragen. Der Propeller 5 erzeugt jetzt eine Zugkraft, die in Pfeilrichtung 27 wirkt und über das Kugelgelenk 44 wieder auf die Abtriebswelle 3 bzw. ihre Lager geleitet wird. Dabei steht zur Aufnahme der Propellerschub- oder -Zugkräfte eine wesentlich größere Fläche des Kugelgelenks zur Verfügung als bei den herkömmlichen Kugelgelenken.

Eine andere Ausführung der Gelenkkupplung ist in Fig.3 dargestellt. Hier wird anstelle des elastischen Balges 19 ein Metall-Faltenbalg verwendet, der mit 50 bezeichnet ist. Er ist durch Verschweißen oder in anderer geeigneter Weise mit zwei Ringen 51,52 verbunden, die an den Flanschen 30,33 angeschraubt sind (Aufnahmebohrungen 53,54 für nicht dargestellte Befestigungsschrauben). Der weitere Aufbau der Wellenverbindung entspricht ganz dem Beispiel nach F i g. 2.

Die Fig.4 bis 6 zeigen eine weitere Variante für die Gelenkkupplung zur Übertragung der Drehbewegung bzw. der Leistung vom Motor 1 zum Propeller 5, nämlich über eine Gummigelenk-Kardankupplung. Ein erster Flansch 56 ist mit der Abtriebswelle 3 verschraubbar (Gewindebohrung 57) und ein zweiter Flansch 58 mit der Propellerwelle 4 (Gewindebohrung 59). Dazwischen ist ein nicht gelagertes Zwischenglied 60 vorgesehen. Der erste Flansch 56 ist über vier Gelenkzapfen 61, vier Lenkerhebel 62 bis 65 und vier Gelenkzapfen 66 bis 69 mit dem Zwischenglied 60 verbunden, der zweite Flansch 58 über vier Gelenkzapfen 70, vier Lenkerhebel (von denen nur zwei sichtbar und mit 7t, 72 bezeichnet sind) und die vier Gelenkzapfen 66 bis 69. Die GelenkzaDfen 61.66 bis 69. 70 sind iin Bereich der Lenkerhebel kugelig gestaltet Zwischen den Gelenkzapfen und den Aufnahmebohrungen der Lenkerhebel sind Ringe 73 aus Gummi oder einem anderen elastischen Werkstoff angeordnet Die Lenkerhebel sind aus Montagegründen geteilt, die beiden Hälften, z. B. 64', 64" werden mit Schrauben 74 zusammengehalten. Dabei werden die Gummiringe 73 gleichzeitig vorgespannt Es besteht also eine erste Gelenkkette aus dem ersten Flansch 56, den Lenkerhebeln 62 bis 65 und dem Zwischenglied 60,

ίο und eine zweite Gelenkkette aus dem Zwischenglied 60, den Lenkerhebeln 71, 72 u. a. und dem zweiten Flansch 58. Die Kupplung ist so in der Lage, im eingebauten Zustand den Winkel zwischen den Achsen 24, 25 zu überbrücken. Innerhalb des von den l.enkerhebeln und dem Zwischenglied 60 umschlossenen Raumes ist ein die beiden Flansche 56,58 verbindendes Kugelgelenk 75 in der Art des vorher beschriebenen Kugelgelenks 44 angeordnet, bei dem die Ansätze 37,38 bzw. 39 an an die Flansche 56, 58 angeschraubten Einsätzen 76, 77 angebracht sind. Das Kugelgelenk ist von einem elastischen Faltenbalg 78 umgeben, der auf den Einsätzen 76, 77 aufgebracht und festgeklemmt ist, z. B. mit Schlauchbindern 79. Die von dem Faltenbalg 78 gebildete Kammer 80 ist mit einem Schmiermittel gefüllt, das an der Verschlußschraube 48 eingefüllt werden kann. In seinem mittleren Bereich stützt sich der Faltenbalg 78 mit seiner äußeren Mantelfläche an der inneren Mantelfläche des Zwischengliedes 60 ab.
Selbstverständlich kann auch bei den Ausführungen nach den F i g. 3 und 4 anstelle des sphärischen Gleitlagers ein Wälzlager, z. B. ein Pendelrollenlager oder ein Pendelkugellager verwendet werden. Darüber hinaus sind weitere Abwandlungen der beschriebenen Beispiele möglich, was die Form und Befestigung des metallisehen Faltenbalges oder der Gummigelenk-Kardankupplung betrifft. Auch ist die Schmiermittelkammer 80 bei allen beschriebenen Kugelgelenken und Gelenkkupplungen anwendbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Wellenkupplung zum Verbinden einer Abtriebswelle und einer geneigt dazu angeordneten Propellerwelle eines Wasserfahrzeugs, bestehend aus einer die Drehbewegung übertragenden Gelenkkupplung und einem von ihr umgebenen, Axialkräfte übertragenden Kugelgelenk, dadurch gekennzeichnet, daß ein stirnseitiger Ansatz (39) der Propellerwelle (4) das Außenteil (46) des Kugelgelenkes aufnimmt und mit beiderseitigem Abstand in den Raum zwischen zwei parallel dazu gerichteten stirnseitigen Ansätzen (37,38) der Abtriebswelle (3) ragt, und daß ein senkrecht zu der Achse (24) der Abtriebswelle (3) von den Ansätzen (37, 38) aufgenommener Bolzen (40) das Innenteil (45) des Kugelgelenkes (44) trägC das seinerseits vom Aulsenteil (46) umschlossen ist

2. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgelenk im Inneren einer geschlossenen, von einem Faltenbalg (78) gebildeten und mit einem Schmiermittel gefüllten Kammer (80) angeordnet ist, wobei der Faltenbalg (78) auf den beiden Wellen (3,4) oder auf mit ihnen verbundenen Teilen (76,77) befestigt ist

3. Wellenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der mittlere Bereich des Faltenbalges (78) mit seiner äußeren Mantelfläche an einer inneren Mantelfläche der Gelenkkupplung (50; 56 bis 73) abstützt.

4. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Metall-Faltenbalges (50) als Gelenkkupplung.

5. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Gummigelenk-Kardankupplung (56 bis 73) als Gelenkkupplung.