EP0297162B1 - Variable-pitch propellor for water-borne vessels - Google Patents

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EP0297162B1 EP87109600A EP87109600A EP0297162B1 EP 0297162 B1 EP0297162 B1 EP 0297162B1 EP 87109600 A EP87109600 A EP 87109600A EP 87109600 A EP87109600 A EP 87109600A EP 0297162 B1 EP0297162 B1 EP 0297162B1
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Description

Die Erfindung betrifft einen Verstellpropeller für Wasserfahrzeuge, welcher an einem außenbords abgestützten, schwenkbaren Tragkörper drehbar gelagert und von einer Kraftmaschine über eine Antriebsverbindung angetrieben ist, wobei dessen Propellerblätter in einer, an dem Ende der Antriebsverbindung an einer Antriebswelle befestigten Propellernabe drehbar gelagert und durch eine Verstelleinrichtung mit unterschiedlichen Steigungswinkeln einstellbar sind, wobei die Verstelleinrichtung als ein mit der Propellernabe rotierender Mechanismus ausgebildet und in die Propellernabe integriert ist sowie einen manuell betätigbaren, abströmseitig angeordneten Handgriff aufweist, mit welchem über einen Synchronflansch die gewünschte Stellung der Propellerblätter einstellbar ist.The invention relates to an adjustable propeller for watercraft, which is rotatably mounted on an outboard-supported, pivotable support body and is driven by an engine via a drive connection, the propeller blades of which are rotatably mounted in a propeller hub fastened to a drive shaft at the end of the drive connection and by an adjusting device are adjustable with different pitch angles, the adjusting device being designed as a mechanism rotating with the propeller hub and being integrated into the propeller hub and having a manually operable handle arranged on the outflow side, with which the desired position of the propeller blades can be set via a synchronous flange.

Verstellpropeller werden schon seit längerer Zeit als Antriebsmittel für wasserfahrzeuge verwendet. Sie bestehen im wesentlichen aus in einer Propellernabe drehbar gelagerten Propellerblättern, an welchen die Steigung der Propellerblätter eingestellt werden kann. Es werden gewöhnlich bei kleinen Antriebsleistungen zwei propellerblätter und bei größeren Antriebsleistungen drei, vier und mehr Propellerblätter verwendet. Die verschiedenen Ausführungsformen der Verstellpropeller unterscheiden sich somit, wenn von der Zahl der Propellerblätter abgesehen wird, nur durch die Art der Verstelleinrichtung für die Steigungseinstel lung der Propellerblätter.Variable pitch propellers have long been used as drive means for watercraft. They essentially consist of propeller blades rotatably mounted in a propeller hub, on which the pitch of the propeller blades can be adjusted. Two propeller blades are usually used for small drive powers and three, four and more propeller blades for larger drive powers. The different embodiments of the variable pitch propellers differ, apart from the number of propeller blades, only by the type of adjusting device for the pitch adjustment of the propeller blades.

Die Verstelleinrichtungen für die Verstellpropeller umfassen bei größeren Antriebsleistungen hydrostatische Schubkolbenantriebe, die im Innern der Antriebswelle und der Propellernabe untergebracht sind. Für kleinere Antriebsleistungen werden mechanische Verstelleinrichtungen verwendet, bei welchen die Propellerblätter durch Schubstangen verstellt werden, welche exzentrisch am Fuß des Propellerblattes angreifen. Die Schubstangen selbst werden über ein mechanisches Gestänge in Richtung der Achse der Propellernabe hin- und herbewegt. Hier kann die Verstellkraft entweder manuell oder durch einen Linearmotor aufgebracht werden.The adjustment devices for the variable pitch propellers include hydrostatic thrust piston drives, which are located inside the drive shaft and the propeller hub are housed. For smaller drive powers, mechanical adjustment devices are used in which the propeller blades are adjusted by push rods, which act eccentrically on the base of the propeller blade. The push rods themselves are moved back and forth via a mechanical linkage in the direction of the axis of the propeller hub. Here the adjustment force can be applied either manually or using a linear motor.

Diese Verstelleinrichtungen haben sich in den verschiedenen Anwendungsfällen bewährt. Sie weisen jedoch den Nachteil auf, daß es sich um aufwendige Konstruktionen handelt, die entsprechend teuer sind. Dies führt dazu, daß die Verstellpropeller nur bei bestimmten Kategorien von Wasserfahrzeugen Anwendung gefunden haben, da auch bei einfachster Konstruktion der Preis für bestimmte Wasserfahrzeugkategorien immer noch zu hoch ist.These adjustment devices have proven themselves in various applications. However, they have the disadvantage that they are complex constructions which are correspondingly expensive. This means that the variable pitch propellers have only been used in certain categories of watercraft, since even with the simplest construction, the price for certain categories of watercraft is still too high.

Deshalb ist bereits ein gattungsgemäßer Verstellpropeller vorgeschlagen worden, dessen Propellerblätter mit einem manuell betätigbaren Handgriff verstellbar sind (US-A-25 74 951). Dabei weist der Synchronflansch der Verstelleinrichtung einen Zahnkranz auf, der in zugeordnete Zahnkranzabschnitte an den Füßen der Propellerblätter eingreift. Eine feinfühlige Einstellung der Propellersteigung ist mit einem derart einfachen Zahnkranzantrieb allerdings nicht zu erreichen. Hinzu kommt, daß der Handgriff mit Hilfe einer Mutter fixiert wird, wobei eine zusätzliche unerwünschte Verstellung der Propellerblätter kaum vermieden werden kann. Auch bei einer anderen Ausführung mit einer spindelähnlichen Verstelleinrichtung (US-A-29 53 208) ist eine feinfühlige und genaue Einstellung der Steigung der Propellerblätter nicht möglich.Therefore, a generic adjustable propeller has already been proposed, the propeller blades of which can be adjusted with a manually operated handle (US-A-25 74 951). The synchronous flange of the adjusting device has a toothed ring which engages in assigned toothed ring sections on the feet of the propeller blades. However, a fine adjustment of the propeller pitch cannot be achieved with such a simple ring gear drive. In addition, the handle is fixed with the help of a nut, and an additional undesired adjustment of the propeller blades can hardly be avoided. Even in another version with a spindle-like adjustment device (US-A-29 53 208), a sensitive and precise adjustment of the pitch of the propeller blades is not possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Verstellpropeller so zu verbessern, daß damit eine feinfühlige und exakte Einstellung der Steigung der Propellerblätter möglich ist.The object of the invention is to improve a generic variable pitch propeller so that a sensitive and exact adjustment of the pitch of the propeller blades is possible.

Dieser Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Verstelleinrichtung als ein auf der Propellernabe befestigter Spindeltrieb ausgebildet ist, wobei die auf der Spindel drehbare Spindelmutter als Verschiebeglied für ein mit dem Synchronflansch verbundenes Verstellgestänge der Propellerblätter ausgebildet ist, daß der Handgriff mit der Spindelmutter drehfest gekuppelt, jedoch gegen eine Federvorspannung axial zu derselben verschiebbar ist, und daß als drehfeste Kupplung des Handgriffs mit der Spindelmutter fest in dem Handgriff angeordnete, axial gerichtete Stifte vorgesehen sind, welche durch die Spindelmutter in Bohrungen des Synchronflansches ragen. - Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved in that the adjusting device is designed as a spindle drive fastened to the propeller hub, the spindle nut rotatable on the spindle being designed as a displacement member for an adjusting linkage of the propeller blades connected to the synchronous flange, that the handle is non-rotatably coupled to the spindle nut, however is axially displaceable against a spring preload, and that axially directed pins are provided as a rotationally fixed coupling of the handle with the spindle nut in the handle, which project through the spindle nut into bores of the synchronous flange. - Advantageous embodiments of the invention emerge from the subclaims.

Bei Verstellpropellern, die an Außenbord-Antrieben und bei sogenannten Z-Antrieben eingesetzt sind, ist der Handgriff nach dem Hochschwenken des Antriebs leicht zugänglich und kann problemlos eingestellt werden.With variable pitch propellers that are used on outboard drives and so-called Z drives, the handle is easily accessible after swiveling up the drive and can be adjusted easily.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1
eine Seitenansicht eines Außenbord-Antriebes mit einem, mit der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung versehenen Verstellpropeller und
Fig. 2
einen schematisch dargestellten Längsschnitt der Nabe des Verstellpropellers für den Außenbord-Antrieb nach Figur 1.
An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described below. Show it:
Fig. 1
a side view of an outboard drive with a, provided with the adjustment device according to the invention propeller and
Fig. 2
a schematically illustrated longitudinal section of the hub of the variable pitch propeller for the outboard drive according to FIG. 1.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß zur Vereinfachung des Verstellantriebs ie bereits vorhandene Schwenkbarkeit des Außenbord-Antriebes ausgenützt werden kann; durch das Schwenken des Antriebes wird der mit diesen Antrieben verbundene Verstellpropeller über das Niveau der Wasserfläche geschwenkt und ist damit eicht zugänglich.The invention is based on the consideration that to simplify the adjustment drive ie existing swiveling of the outboard drive can be used; By swiveling the drive, the variable pitch propeller connected to these drives is swung over the level of the water surface and is therefore easily accessible.

Der in Fig. 1 dargestellte Aussenbord-Antrieb 1 weist einen Tragkörper 2 auf, auf welchem eine von einer Haube 3 abgedeckte Kraftmaschine, vorzugsweise ein thermischer Motor, abgestützt ist.The outboard drive 1 shown in FIG. 1 has a support body 2, on which an engine, preferably a thermal motor, covered by a hood 3 is supported.

Am unteren Ende 4 des Tragkörpers 2 ist ein Verstellpropeller 5 angeordnet, der auf einer Antriebswelle (nicht dargestellt) befestigt ist. Die horizontal liegende Antriebswelle wird von der Kraftmaschine über eine im Tragkörper 2 gelagerte Welle und über ein Winkelgetriebe angetrieben. Eine solche mechanische Kraftübertragung von der Kraftmaschine auf den Verstellpropeller 5 ist allgemein bekannt und wird deshalb nicht näher beschrieben.At the lower end 4 of the support body 2, an adjustable propeller 5 is arranged, which is attached to a drive shaft (not shown). The horizontal drive shaft is driven by the engine via a shaft mounted in the support body 2 and an angular gear. Such a mechanical power transmission from the engine to the variable pitch propeller 5 is generally known and is therefore not described in detail.

Der Aussenbord-Antrieb 1 ist an einem Befestigungssupport 6 drehbar gelagert, welcher an einer hierfür vorgesehenen Stelle an der teilweise gestrichelt dargestellten Rückwand 8 des Bootsrumpfes befestigt ist.The outboard drive 1 is rotatably mounted on a fastening support 6, which is fastened at a location provided for this purpose on the rear wall 8 of the boat hull, which is shown partly in broken lines.

Der Tragkörper 2 ist um eine Achse 9 schwenkbar gelagert und kann in die gestrichelt dargestellte Lage geschwenkt werden, wodurch der Verstellpropeller 5 aus dem Wasser ragt. Auf der Abströmseite 10 des Verstellpropellers ist an dessen Nabe 11 eine Vertelleinrichtung 12, siehe Fig. 2, befestigt, welche einen aus der Nabe 11 herausragenden Handgriff 15 aufweist.The support body 2 is pivotally mounted about an axis 9 and can be pivoted into the position shown in dashed lines, as a result of which the variable-pitch propeller 5 protrudes from the water. On the outflow side 10 of the variable pitch propeller, an adjusting device 12, see FIG. 2, is attached to its hub 11, which has a handle 15 protruding from the hub 11.

Die Verstelleinrichtung 12 wird anhand von Fig. 2 im Detail beschrieben.The adjusting device 12 is described in detail with reference to FIG. 2.

Auf der Antriebswelle 16 der mechanischen Antriebsvorrichtung der Kraftmaschine ist eine Propellernabe 17 befestigt, die sich aus einer Innennabe 18 und einer Aussennabe 19 zusammensetzt. Die Innennabe 18 ist im wesentlichen ein ringförmiger Hohlkörper, der auf das Ende der Antriebswelle 16 aufgesetzt und mit einer Mutter 14 gesichert ist. Die Innennabe 18 weist eine rohrförmige Nabenverlängerung auf, die an ihrem Ende mit einem Aussengewinde 21 versehen ist.A propeller hub 17, which is composed of an inner hub 18 and an outer hub 19, is attached to the drive shaft 16 of the mechanical drive device of the engine. The inner hub 18 is essentially an annular hollow body which is placed on the end of the drive shaft 16 and secured with a nut 14. The inner hub 18 has a tubular Hub extension, which is provided at its end with an external thread 21.

Die Aussennabe 19 ist ebenfalls im wesentlichen ein geschlossener Ring, welcher durch Stege 22 mit der Innennabe 18 verbunden ist. Zwischen den Stegen 27 liegen Durchgangskanäle 50, durch welche die Rauchgase der Antriebsmaschine abgeleitet werden. In der Aussennabe 19 sind Propellerblätter 25 drehbar gelagert. Das Propellerblatt weist einen Fuss 26 auf, mit welchem dasselbe durch Schrauben 24 mit einer Verstellplatte 27 verschraubt ist, welche durch einen in der Aussennabe 19 eingeschraubten Haltering 28 drehbar geführt ist.The outer hub 19 is also essentially a closed ring which is connected to the inner hub 18 by webs 22. Between the webs 27 there are through-channels 50 through which the flue gases of the drive machine are discharged. Propeller blades 25 are rotatably mounted in the outer hub 19. The propeller blade has a foot 26 with which it is screwed by screws 24 to an adjusting plate 27 which is rotatably guided by a retaining ring 28 screwed into the outer hub 19.

In der Verstellplatte 27 ist ein Führungsnut 31 eingearbeitet, in welche ein mit einem Gleitstein 31 versehener Zapfen 32 geführt ist. Der Zapfen 32 ist ein Teil einer Stosssstange 33, welche in einer Bohrung 35 in der Aussennabe 19 liegt. Die ringförmige Aussennabe 19 weist an der Stelle der Lagerung der Propellerblätter 25 eine entsprechende Materialverdickung auf.A guide groove 31 is incorporated in the adjustment plate 27, into which a pin 32 provided with a sliding block 31 is guided. The pin 32 is part of a bumper 33, which lies in a bore 35 in the outer hub 19. The annular outer hub 19 has a corresponding thickening of material at the location of the bearing of the propeller blades 25.

Die Stossstangen 33, die zur Abdichtung der Bohrung 35 und des Raumes um die Verstellplatte 27 mit Dichtungen 36, beispielsweise O-Ringen ausgerüstet sind, sind an dem aus der Bohrung 35 ragenden Ende 37 durch einen Synchronflansch 40 miteinander verbunden, der mittels Muttern 41 mit den Enden 37 der Stossstangen 33 fest verbunden ist.The bumpers 33, which are equipped with seals 36, for example O-rings, to seal the bore 35 and the space around the adjusting plate 27 are connected to one another at the end 37 protruding from the bore 35 by a synchronous flange 40 which is connected by means of nuts 41 the ends 37 of the bumpers 33 is firmly connected.

Der Synchronflansch 40 weist eine Innenbohrung 42 auf, mit welcher der Synchronflansch 40 in einer Führungsnut 43 einer Spindelmutter 45 drehbar geführt ist. Damit der Synchronflansch 40 in die Führungsnut 43 eingesetzt werden kann, weist die Spindelmutter einen Schraubring 46 auf, mit dem die eine Seitenwand der Führungsnut 43 gebildet wird.The synchronous flange 40 has an inner bore 42, with which the synchronous flange 40 is rotatably guided in a guide groove 43 of a spindle nut 45. So that the synchronous flange 40 can be inserted into the guide groove 43, the spindle nut has a screw ring 46 with which the one side wall of the guide groove 43 is formed.

Die Spindelmutter 45 bildet zusammen mit der das Aussengewinde 21 tragenden Nabenverlängerung 20 einen Spindeltrieb, welcher durch den Handgriff 15 drehbar ist. Hierzu ist der Handgriff 15 mit axial gerichteten Stiften 47 ausgerüstet, welche durch die Spindelmutter 45 in Bohrungen 48 des Synchronflansches 40 ragen.The spindle nut 45 forms, together with the hub extension 20 carrying the external thread 21, a spindle drive which can be rotated by the handle 15. For this purpose, the handle 15 is equipped with axially directed pins 47, which protrude through the spindle nut 45 into bores 48 of the synchronous flange 40.

Der Handgriff 15 wird durch Federkraft (nicht dargestellt) gegen die Spindelmutter 45 gezogen. Soll die Spindelmutter zur Verstellung der Steigung der Propellerblätter 25 axial verschoben werden, ist der Handgriff 15 soweit zurückzuziehen, dass die Stifte 47 aus der Spindelmutter 45 entfernt sind und diese gegenüber dem Synchronflansch 40 frei drehen kann. Durch das Drehen der Spindelmutter 45 wird diese und damit auch der Synchronflansch 40 mit den Stossstangen 33 axial verschoben, wobei die Verschiebung der Stossstangen 33 eine Drehung der Verstellplatte 27 und damit des Propellerblattes 25 bewirkt. Ist die gewünschte Steigung der Propellerblätter 25 eingestellt, werden die Stifte 47 des Handgriffes 15 wieder in die Bohrungen 48 des Synchronflansches 40 eingerastet. Dadurch ist der Spindeltrieb gesichert, so dass eine ungewollte Verstellung der Steigung der Propellerblätter 25 verhindert wird.The handle 15 is pulled against the spindle nut 45 by spring force (not shown). If the spindle nut is to be axially displaced in order to adjust the pitch of the propeller blades 25, the handle 15 must be withdrawn to such an extent that the pins 47 are removed from the spindle nut 45 and the latter can rotate freely with respect to the synchronous flange 40. By turning the spindle nut 45, this and thus also the synchronous flange 40 with the bumpers 33 is axially displaced, the displacement of the bumpers 33 causing the adjustment plate 27 and thus the propeller blade 25 to rotate. If the desired pitch of the propeller blades 25 is set, the pins 47 of the handle 15 are snapped back into the bores 48 of the synchronous flange 40. As a result, the spindle drive is secured, so that an unwanted adjustment of the pitch of the propeller blades 25 is prevented.

Durch die beschriebene Verstelleinrichtung ist es möglich, die Steigung der Verstellpropeller 25 den jeweiligen Fahrtbedingungen anzupassen. Wird beispieslweise mit dem Wasserfahrzeug Wasserski gefahren, werden die Propellerblätter 25 auf eine kleinere Steigung eingestellt, wodurch ein wesentlich besserer Antriebswirkungsgrad erreicht wird. Für schnelle Fahrt wird dagegen eine grössere Steigung der Propellerblätter 25 durch erneutes Drehen des Handgriffes 15 eingestellt, wodurch wieder ein guter Antriebswirkungsgrad erreicht wird. Durch diese Einstellmöglichkeit wird eine spürbare Einsparung von Brennstoff erreicht. Die Einsparung wird durch eine recht einfache und damit preisgünstige Lösung erreicht, die zudem auch problemlos betätigt werden kann.The adjustment device described makes it possible to adapt the pitch of the adjustment propeller 25 to the respective driving conditions. If, for example, water skiing is carried out with the watercraft, the propeller blades 25 are set to a smaller pitch, as a result of which a much better drive efficiency is achieved. For fast driving, on the other hand, a larger pitch of the propeller blades 25 is set by turning the handle 15 again, as a result of which a good drive efficiency is again achieved. This setting option saves a lot of fuel. The saving is achieved by a very simple and therefore inexpensive solution that can also be operated without any problems.

Wesentlich ist hierbei, dass der Spindeltrieb keinen wesentlich grösseren Durchmesser in Anspruch nimmt als denjenigen der Innennabe 18, so dass die durch die Durchgangskanäle 50 erfolgende Ableitung der Rauchgase der Antriebsmaschine unbehindert erfolgen kann.It is essential here that the spindle drive does not take up a much larger diameter than that of the inner hub 18, so that the smoke gases of the drive machine can be discharged unhindered through the through-channels 50.

Claims (4)

  1. Variable pitch propeller (5) for watercraft, which is borne to be rotatable at a pivotable carrier body (2) supported outboard and which is driven by a prime mover by way of a drive connection, wherein its propeller blades (25) are borne to be rotatable in a propeller hub fastened at a drive shaft (16) at the end of the drive connection and settable to different pitch angles by an adjusting equipment (12), wherein the adjusting equipment (12) is constructed as a mechanism rotating with the propeller hub (11) and integrated into the propeller hub as well as displays a manually actuable handle (15), which is arranged on the wake side and by which the desired pitch of the propeller blades is settable by way of a synchronising flange (40), characterised thereby, that the adjusting equipment (12) is constructed as a spindle drive (20, 21, 45) fastened on the propeller hub (11), wherein the spindle nut (45) rotatable on the spindle (20) is constructed as displacing member for an adjusting linkage (27 to 33), which is connected with the synchronising flange (40), of the propeller blades (25), that the handle (15) is coupled secure against rotation with the spindle nut (45) however displaceable axially relative to the same against a spring bias, and that axially oriented pins (47), which are firmly arranged in the handle (15) and project through the spindle nut (45) into bores (48) of the synchronising flange (40), are provided as rotationally secure coupling of the handle (15) with the spindle nut (45).
  2. Variable pitch propeller according to claim 1, characterised thereby, that the adjusting equipment (12) is fastened on the inner hub (18) of the propeller hub (11), which displays at least one channel (50), and permits the passage of smoke gases.
  3. Variable pitch propeller according to claim 1 or 2, characterised thereby, that the synchronising flange (40) projects into a guide groove (43) of the spindle nut (45) and is guided therein to be rotatable.
  4. Variable pitch propeller accoridng to claim 1, characterised thereby, that the handle stands under a spring bias, by which the handle (15) is drawn against the spindle nut (45).
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