EP1029781A2 - Controllable pitch propeller, especially for watercraft - Google Patents

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EP1029781A2 EP99122538A EP99122538A EP1029781A2 EP 1029781 A2 EP1029781 A2 EP 1029781A2 EP 99122538 A EP99122538 A EP 99122538A EP 99122538 A EP99122538 A EP 99122538A EP 1029781 A2 EP1029781 A2 EP 1029781A2
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    • F02B61/045—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers for outboard marine engines

Definitions

  • a threaded hole 9 in the center for a self-locking thread ie a thread with a small pitch.
  • An associated thread end 10 is guided in the threaded bore 9 at the end of an adjusting shaft 11.
  • the adjusting shaft 11 extends through the hollow propeller shaft 5, it is mounted axially immovably at 12 in the area of the bevel gear 4, ie outside the propeller hub 6.
  • the adjusting shaft 11 carries a threaded end 13 of a non-self-locking thread, that is, a thread with a large pitch.
  • This threaded end 13 is guided in an associated threaded bore 14 which is arranged at the end of a piston rod 15.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verstellpropeller, insbesondere für Motor- und Sport-boote, dessen Propellerflügel mit in der Propellernabe (6) geführten Verstellstangen verstellbar sind, deren freie Enden an einem Joch (8) befestigt sind, das an einen doppelt wirkenden Hubzylinder angeschlossen ist. Um eine unerwünschte Verstellung der Steigung der Propellerflügel auf einfache Weise zu vermeiden und außerdem die Steigung der Propellerflügel feinfühliger einstellen zu können, soll das Joch (8) über ein selbsthemmendes Gewinde mit einer Verstellwelle (11) verbunden sein, an deren anderen Ende die drehfest geführte Kolbenstange (15) des Hubzylinders über ein nicht-selbsthemmendes Getriebe (13) angreift. <IMAGE>The invention relates to an adjustable propeller, in particular for motor and sports boats, the propeller blades of which are adjustable with adjusting rods guided in the propeller hub (6), the free ends of which are attached to a yoke (8) which is connected to a double-acting lifting cylinder. In order to avoid an undesired adjustment of the pitch of the propeller blades in a simple manner and also to be able to adjust the pitch of the propeller blades more sensitively, the yoke (8) should be connected via a self-locking thread to an adjusting shaft (11), at the other end of which the non-rotatably guided one Piston rod (15) of the lifting cylinder engages via a non-self-locking gear (13). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Verstellpropeller, insbesondere für Motor- und Sportboote, dessen Propellerflügel mit in der Propellernabe geführten Verstellstangen verstellbar sind, deren freie Enden an einem Joch befestigt sind, das an einen doppelt wirkenden Hubzylinder angeschlossen ist. Derartige Verstellpropeller sind bekannt (US-Patent 5073134). Mittels eines gesteuerten oder geregelten Hydrauliksystems und des davon beaufschlagten Hubzylinders kann die Steigung der Propellerflügel schnell und sicher eingestellt werden. Dementsprechend kann bei diesen Verstellpropellern die Steigung auch während der Beschleunigungsphase des Bootes so verändert werden, daß die Drehzahlen des motorischen Antriebs innerhalb vorgegebener Grenzen bleiben. Zum Manövrieren kann die Steigung der Propellerflügel auch so eingestellt werden, daß der Verstellpropeller einen Schub in Gegenrichtung erzeugt.The invention relates to a variable pitch propeller, in particular for motor and Sports boats, whose propeller blades with adjusting rods guided in the propeller hub are adjustable, the free ends of which are attached to a yoke, which is connected to a double-acting lifting cylinder. Such Variable pitch propellers are known (US Patent 5073134). By means of a controlled or regulated hydraulic system and the acted upon by it Lift cylinders can quickly and easily increase the pitch of the propeller blades be set safely. Accordingly, these variable pitch propellers the slope even during the acceleration phase of the Bootes are changed so that the speed of the motor drive stay within predetermined limits. The slope can be used for maneuvering the propeller blades can also be adjusted so that the variable pitch propeller creates a thrust in the opposite direction.

Bei Verstellpropellern für in See gehende Schiffe sind Systeme bekannt, die eine einmal eingestellte Steigung der Propellerflügel unverändert halten (DE 31 18 230 A1). Das erfordert allerdings einen erheblichen Aufwand.In variable pitch propellers for ships at sea, systems are known which keep a once set pitch of the propeller blades unchanged (DE 31 18 230 A1). However, this requires considerable effort.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine unerwünschte Verstellung der Steigung der Propellerflügel auf einfache Weise zu vermeiden. Außerdem soll die Steigung der Propellerflügel feinfühliger eingestellt werden können.The object of the invention is an undesirable adjustment of the slope to avoid the propeller blades in a simple way. In addition, the The pitch of the propeller blades can be adjusted more sensitively.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Joch über ein selbsthemmendes Gewinde mit einer Verstellwelle verbunden ist, an deren anderen Ende die drehfest geführte Kolbenstange des Hubzylinders über ein nicht-selbsthemmendes Gewinde angreift. Eine selbsthemmendes Gewinde besitzt eine so kleine Steigung, daß Gewindemutter und Gewindezapfen nur durch gegenseitiges Verdrehen verstellt werden können. Ein nicht-selbsthemmendes Gewinde besitzt eine so große Steigung, daß Gewindemutter und Gewindezapfen auch durch axiale Bewegung gegeneinander verstellt werden können. Dementsprechend wird bei dem eingangs beschriebenen Propeller durch Verstellung des doppelt wirkenden Hubzylinders bzw. seiner Kolbenstange die Verstellwelle mittels des nicht-selbsthemmenden Gewindes in Drehung versetzt, so daß sie über das selbsthemmende Gewinde das Joch in axialer Richtung bewegt. Vom Joch wird über die Verstellstangen die Steigung der Propellerflügel entsprechend geändert. Bei Ausfall des dem doppelt wirkenden Hubzylinders zugeordneten Hydrauliksystems, insbesondere bei Druckabfall, kann sich die Steigung der Propellerflügel nicht selbsttätig ändern, weil das selbsthemmende Gewinde eine Drehung der Verstellwelle und damit eine Axialverschiebung der Kolbenstange verhindert. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß das nicht-selbsthemmende Gewinde einerseits und das selbsthemmende Gewinde andererseits gleichsam ein untersetzendes Getriebe zwischen dem Weg des Kolbens im doppelt wirkenden Hubzylinder und dem Weg des Joches bzw. der Verstellstangen bilden. Dadurch läßt sich die Steigung der Propellerflügel wesentlich feinfühliger einstellen. Hinzu kommt, daß bei dementsprechend größeren Wegen der Kolbenstange im Hubzylinder mit weniger präzisen hydraulischen Ventilen und weniger empfindlichen elektronischen Meßsystemen für die Steuerung gearbeitet werden kann.This object is achieved in that the yoke has a self-locking Thread is connected to an adjusting shaft, on the at the other end, the piston rod of the lifting cylinder guided in a rotationally fixed manner non-self-locking thread attacks. A self-locking thread has such a small pitch that the threaded nut and threaded pin only can be adjusted by twisting each other. A non-self-locking Thread has such a pitch that the nut and threaded pin also adjusted against each other by axial movement can be. Accordingly, the above described Propeller by adjusting the double-acting lifting cylinder or its Piston rod the adjusting shaft by means of the non-self-locking thread set in rotation so that it over the self-locking thread Yoke moved in the axial direction. From the yoke to the adjustment rods The pitch of the propeller blades changed accordingly. If the hydraulic system associated with double-acting lifting cylinders, in particular if the pressure drops, the pitch of the propeller blades cannot change change automatically because the self-locking thread rotates the Adjustment shaft and thus prevents axial displacement of the piston rod. Another advantage is that the non-self-locking Thread on the one hand and the self-locking thread on the other, as it were a reduction gear between the path of the piston in the double-acting lifting cylinder and the path of the yoke or the adjusting rods form. This allows the pitch of the propeller blades to rise set much more sensitive. On top of that, accordingly larger because of the piston rod in the lifting cylinder with less precise hydraulic valves and less sensitive electronic measuring systems can be worked for the control.

In konstruktiver Hinsicht ist eine bevorzugte Ausführung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Joch eine Gewindebohrung und ein Ende der Verstellwelle ein zugeordnetes Gewindeende aufweist. Grundsätzlich könnte die Anordnung auch umgekehrt sein, also ein Joch mit Gewindeende und eine Verstellwelle mit Gewindebohrung.In terms of design, it is a preferred embodiment of the invention characterized in that the yoke has a threaded bore and an end the adjusting shaft has an associated thread end. Basically the arrangement could also be reversed, i.e. a yoke with a threaded end and an adjusting shaft with a threaded hole.

Die Kolbenstange weist vorzugsweise eine Gewindebohrung und das andere Ende der Verstellwelle ein zugeordnetes Gewindeende auf. Auch hierbei könnte die Anordnung umgekehrt derart sein, daß die Kolbenstange ein Gewindeende und das andere Ende der Verstellwelle eine zugeordnete Gewindebohrung aufweist.
Bei einer Ausführung mit einer Propellernabe, die an einer hohlen Propellerwelle befestigt ist, wobei die Propellerwelle außerhalb der Propellernabe über ein Getriebe an eine Antriebswelle gekuppelt ist, wobei auch der Hubzylinder außerhalb der Propellernabe angeordnet ist, soll erfindungsgemäß die Verstellwelle in der hohlen Propellerwelle angeordnet und axial unverschieblich gelagert sein. Insbesondere soll die Verstellwelle außerhalb der Propellernabe axial unverschieblich gelagert sein.The piston rod preferably has a threaded bore and the other end of the adjusting shaft has an associated threaded end. Here, too, the arrangement could be reversed such that the piston rod has a threaded end and the other end of the adjusting shaft has an associated threaded bore.
In an embodiment with a propeller hub which is fastened to a hollow propeller shaft, the propeller shaft being coupled to a drive shaft outside the propeller hub via a gearbox, the lifting cylinder also being arranged outside the propeller hub, according to the invention the adjusting shaft is arranged in the hollow propeller shaft and be axially immovable. In particular, the adjusting shaft should be axially immovable outside the propeller hub.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; die einzige Figur zeigt schematisch und teilweise einen Schnitt durch den unteren Teil eines Außenbordmotors mit Verstellpropeller.In the following an embodiment shown in the drawing Invention explained; the only figure shows schematically and partially one Section through the lower part of an outboard motor with adjustable propeller.

Im nur angedeuteten Gehäuse 1 eines Außenbordmotors für Motor- oder Sportboote ist eine Antriebswelle 2 geführt, die über ein Kegelradgetriebe 3, 4 eine hohle Propellerwelle 5 antreibt. Auf der Propellerwelle 5 ist eine Propellernabe 6 in üblicher Weise befestigt. Am Umfang der Propellernabe 6 sind nicht dargestellte Propellerflügel in an sich bekannter Weise (z.B. wie in der US 5 073 134 beschrieben) angeordnet und gelagert. Zur Verstellung der Propellerflügel dienen in der Propellernabe geführte Verstellstangen 7, die in der Zeichnung nur teilweise wiedergegeben sind und deren freie, über das Ende der Propellernabe hinausragende Enden über ein Joch 8 miteinander verbunden sind.In the only indicated housing 1 of an outboard motor for motor or Sports boats a drive shaft 2 is guided, which is a bevel gear 3, 4 drives a hollow propeller shaft 5. On the propeller shaft 5 is one Propeller hub 6 attached in the usual way. On the circumference of the propeller hub 6 are not shown propeller blades in a manner known per se (e.g. as in the US 5 073 134) arranged and stored. To adjust the Propeller blades are used in the propeller hub adjustment rods 7, which in of the drawing are only partially reproduced and their free, about Ends protruding from the end of the propeller hub via a yoke 8 are connected.

Im Joch 8 befindet sich mittig eine Gewindebohrung 9 für ein selbsthemmendes Gewinde, d.h. ein Gewinde mit kleiner Steigung. In der Gewindebohrung 9 ist ein zugeordnetes Gewindeende 10 am Ende einer Verstellwelle 11 geführt. Die Verstellwelle 11 erstreckt sich durch die hohle Propellerwelle 5, sie ist im Bereich des Kegelradgetriebes 4, also außerhalb der Propellernabe 6, axial unverschieblich bei 12 gelagert.
Am anderen Ende trägt die Verstellwelle 11 ein Gewindeende 13 eines nicht-selbsthemmenden Gewindes, also eines Gewindes mit großer Steigung. Dieses Gewindeende 13 ist in einer zugeordneten Gewindebohrung 14 geführt, die am Ende einer Kolbenstange 15 angeordnet ist. Die Kolbenstange 15 ist durch zumindest eine sich in axialer Richtung erstreckende Nut-Feder-Verbindung 16 drehfest in einer mit der Propellerwelle 5 verbundenen und der damit rotierenden Lagerbuchse 17 gelagert. Die Kolbenstange 15 ist mit einem Kolben 18 verbunden, der axial verschieblich in einem zugeordneten Zylinder 19 angeordnet ist. An beiden axialen Enden des Zylinders 19 befinden sich Hydraulikanschlüsse 20 bzw. 21.In the yoke 8 there is a threaded hole 9 in the center for a self-locking thread, ie a thread with a small pitch. An associated thread end 10 is guided in the threaded bore 9 at the end of an adjusting shaft 11. The adjusting shaft 11 extends through the hollow propeller shaft 5, it is mounted axially immovably at 12 in the area of the bevel gear 4, ie outside the propeller hub 6.
At the other end, the adjusting shaft 11 carries a threaded end 13 of a non-self-locking thread, that is, a thread with a large pitch. This threaded end 13 is guided in an associated threaded bore 14 which is arranged at the end of a piston rod 15. The piston rod 15 is rotatably supported by at least one tongue and groove connection 16 extending in the axial direction in a bearing bush 17 connected to the propeller shaft 5 and rotating therewith. The piston rod 15 is connected to a piston 18 which is arranged axially displaceably in an associated cylinder 19. Hydraulic connections 20 and 21 are located at both axial ends of the cylinder 19.

Zum Einstellen der Steigung der nicht dargestellten Propellerflügel wird dem Zylinder 19 über einen der beiden Hydraulikanschlüsse 20 bzw. 21 ein geeignetes Druckmedium zugeführt. Dabei bewegt sich der Kolben 18 in axialer Richtung. Die axiale Bewegung des Kolbens 18 wird durch das nicht-selbsthemmende Gewinde 13, 14 in eine Drehbewegung der Verstellwelle 11 umgesetzt, die ihrerseits über das selbsthemmende Gewinde 9, 10 diese Drehbewegung wieder in eine Axialbewegung des Jochs 8 und damit der Verstellstangen 7 umsetzt. Dabei ist der Weg des Kolbens 18 nach Maßgabe des Verhältnisses der Gewindesteigungen größer als der Weg des Joches 8. Deswegen kann die Steigung der Propellerflügel feinfühlig mit einem relativ großen Kolbenweg eingestellt werden.To adjust the pitch of the propeller blades, not shown, the Cylinder 19 via one of the two hydraulic connections 20 or 21 suitable pressure medium supplied. The piston 18 moves in axial direction. The axial movement of the piston 18 is due to the non-self-locking Threads 13, 14 in a rotary movement of the adjusting shaft 11 implemented, which in turn via the self-locking thread 9, 10 this Rotational movement again in an axial movement of the yoke 8 and thus the Adjustment rods 7 implemented. The path of the piston 18 is as specified the ratio of the thread pitches is greater than the path of the yoke 8. Therefore, the pitch of the propeller blades can be sensitive with a relative large piston travel can be set.

Claims (5)

Verstellpropeller, insbesondere für Motor- und Sportboote, dessen Propellerflügel mit in der Propellernabe geführten Verstellstangen verstellbar sind, deren freie Enden an einem Joch befestigt sind, das an einen doppelt wirkenden Hubzylinder angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (8) über ein selbsthemmendes Gewinde (9, 10) mit einer Verstellwelle (11) verbunden ist, an deren anderen Ende die drehfest geführte Kolbenstange (15) des Hubzylinders (18, 19) über ein nicht-selbsthemmendes Gewinde (13, 14) angreift.Variable pitch propeller, especially for motor and sports boats, the propeller blades of which are adjustable with adjusting rods guided in the propeller hub, the free ends of which are attached to a yoke which is connected to a double-acting lifting cylinder, characterized in that the yoke (8) has a self-locking Thread (9, 10) is connected to an adjusting shaft (11), at the other end of which the rotatably guided piston rod (15) of the lifting cylinder (18, 19) engages via a non-self-locking thread (13, 14). Verstellpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (8) eine Gewindebohrung (9) und ein Ende der Verstellwelle (11) ein zugeordnetes Gewindeende (10) aufweist.Variable pitch propeller according to claim 1, characterized in that the yoke (8) has a threaded bore (9) and one end of the variable shaft (11) has an associated threaded end (10). Verstellpropeller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (15) eine Gewindebohrung (14) und das andere Ende der Verstellwelle (11) ein zugeordnetes Gewindeende (13) aufweist.Variable pitch propeller according to claim 1 or 2, characterized in that the piston rod (15) has a threaded bore (14) and the other end of the variable shaft (11) has an associated threaded end (13). Verstellpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Propellernabe, die an einer hohlen Propellerwelle befestigt ist, wobei die Propellerwelle außerhalb der Propellernabe über ein Getriebe an eine Antriebswelle gekuppelt ist, wobei auch der Hubzylinder außerhalb der Propellernabe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellwelle (11) in der hohlen Propellerwelle (5) angeordnet und axial unverschieblich gelagert ist.Variable pitch propeller according to one of claims 1 to 3, with a propeller hub which is fastened to a hollow propeller shaft, the propeller shaft being coupled to a drive shaft via a transmission outside the propeller hub, the lifting cylinder also being arranged outside the propeller hub, characterized in that the adjusting shaft (11) is arranged in the hollow propeller shaft (5) and is axially immovable. Verstellpropeller nach einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellwelle (11) außerhalb der Propellernabe (6) axial unverschieblich gelagert ist.Variable pitch propeller according to one of claims to 4, characterized in that the adjusting shaft (11) is mounted axially immovably outside the propeller hub (6).
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