EP4710005A1 - Wellenlager - Google Patents

Wellenlager

Info

Publication number
EP4710005A1
EP4710005A1 EP24724471.8A EP24724471A EP4710005A1 EP 4710005 A1 EP4710005 A1 EP 4710005A1 EP 24724471 A EP24724471 A EP 24724471A EP 4710005 A1 EP4710005 A1 EP 4710005A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bearing
shaft
axial
shaft bearing
radial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24724471.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Teske
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tkms GmbH
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
Tkms GmbH
ThyssenKrupp AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tkms GmbH, ThyssenKrupp AG filed Critical Tkms GmbH
Publication of EP4710005A1 publication Critical patent/EP4710005A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/54—Systems consisting of a plurality of bearings with rolling friction
    • F16C19/545—Systems comprising at least one rolling bearing for radial load in combination with at least one rolling bearing for axial load
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/32—Other parts
    • B63H23/321—Bearings or seals specially adapted for propeller shafts
    • B63H23/326—Water lubricated bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C27/00—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement
    • F16C27/08—Elastic or yielding bearings or bearing supports, for exclusively rotary movement primarily for axial load, e.g. for vertically-arranged shafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B63G2008/002—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/32—Other parts
    • B63H23/321—Bearings or seals specially adapted for propeller shafts
    • B63H2023/325—Thrust bearings, i.e. axial bearings for propeller shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/04—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly
    • F16C19/08—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for radial load mainly with two or more rows of balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/02—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows
    • F16C19/10—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for axial load mainly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C23/00—Bearings for exclusively rotary movement adjustable for aligning or positioning
    • F16C23/06—Ball or roller bearings
    • F16C23/08—Ball or roller bearings self-adjusting
    • F16C23/082—Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface
    • F16C23/086—Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface forming a track for rolling elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2326/00—Articles relating to transporting
    • F16C2326/30—Ships, e.g. propelling shafts and bearings therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/303—Parts of ball or roller bearings of hybrid bearings, e.g. rolling bearings with steel races and ceramic rolling elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wellenlager (10) bestehend aus dem Lagergehäuse (20) und einer Welle (30), wobei das Wellenlager (10) ein erstes axiales Lager (31), ein zweites axiales Lager (32) und wenigstens ein erstes radiales Lager (41) aufweist, wobei die Welle (30) im Inneren des Lagergehäuses (20) und zwischen dem ersten axialen Lager (31) und dem zweiten axialen Lager (32) wenigstens eine Verdickung (50) aufweist, wobei das erste axiale Lager (31) mittels einem ersten Druckelement (61) in axialer Richtung eine statische Vorspannung aufweist, wobei das zweite axiale Lager (32) mittels einem zweiten Druckelement (62) in axialer Richtung eine statische Vorspannung aufweist.

Description

Wellenlager
Die Erfindung betrifft ein Wellenlager, welches zur Aufnahme von Kräften ausgebildet ist und damit in einem Wasserfahrzeug mit geringer tragender Struktur, insbesondere einem modularen, unbemannten Unterwasserfahrzeug eingesetzt werden kann.
Gerade bei unbemannten Unterwasserfahrzeugen kann durch den Verzicht auf einen Druckkörper eine vergleichsweise leichte tragende Struktur verwendet werden. Insbesondere können auch große Teile eines solchen unbemannten Unterwasserfahrzeugs wasserdurchspült sein.
Als weiteres ergibt sich, dass in solchen unbemannten Unterwasserfahrzeugen aufgrund der massiven Reduktion der Masse, die durch den Verzicht auf die für die Mitnahme von Menschen notwendigen Strukturen, dass auch als Fahrmotoren vergleichsweise einfache und leichte Motoren zu Einsatz kommen.
Dennoch ergibt sich aus geometrischen Anforderungen oftmals die Notwendigkeit einer längeren Welle zwischen Motor und Propeller.
Aus der FR 494 165 A ist eine Verbesserung an Schublagern oder -kragen bekannt.
Aus der CN 2 03 246 580 U ist ein Tiefseehochtemperaturminiaturunterwasserpropeller mit magnetischer Transmission und Druckausgleich bekannt.
Aus der DE 10 2015 100 502 B4 ist eine Unterwasser-Antriebs-Einheit bekannt.
Aus der DE 31 12 306 A1 ist eine schwingungsgedämpfte Schiffdrucklagerung bekannt.
Aus der DE 10 2006 018 264 A1 ist eine Lageranordnung bekannt.
Aus der JP S56- 157 426 U ist ein Radiallager in Hybridbauweise bekannt. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wellenlager bereitzustellen, welches die Kräfte, auch die axialen Kräfte eines Vortriebspropellers aufzunehmen in der Lage ist und somit für den Einsatz in einem, insbesondere modularen, unbemannten Unterwasserfahrzeug geeignet ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das Wellenlager mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Das erfindungsgemäße Wellenlager bestehend aus dem Lagergehäuse und einer Welle. Das Wellenlager weist ein erstes axiales Lager, ein zweites axiales Lager und wenigstens ein erstes radiales Lager auf. Die Welle weist im Inneren des Lagergehäuses und zwischen dem ersten axialen Lager und dem zweiten axialen Lager wenigstens eine Verdickung auf. Dieses bedeutet, dass der Durchmesser der Welle im Bereich der Verdickung größer ist. Hierdurch entsteht die Möglichkeit zur Aufnahme axialer, also in Richtung der Längsachse der Welle gerichteter Kräfte. Hierbei kann es sich um eine durchgehende Verdickung zwischen dem ersten axialen Lager und dem zweiten axialen Lager handeln oder es kann zwei getrennte Verdickungen geben. Durch die zweite Variante kann Gewicht der Welle gespart werden. Das erste axiale Lager weist mittels eines ersten Druckelementes in axialer Richtung eine statische Vorspannung auf. Das zweite axiale Lager weist mittels eines zweiten Druckelementes in axialer Richtung eine statische Vorspannung auf. Ohne die Vorspannung könnte es bei einer bei einer Propellerwelle üblichen Durchbiegung dazu kommen, dass wenigstens bei einem der axialen Lager wenigstens einseitig das axiale Lager zu weit entlastet wird, sodass es in dem axialen Lager zu Verschiebungen und dadurch zu Beschädigungen kommt. Dieses wird dadurch verhindert, dass die beiden axialen Lager jeweils eine eigene Vorspannung aufweisen und so die Zuverlässigkeit der axialen Lager gewährleistet bleibt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Wellenlager ein zweites radiales Lager aus. Hierdurch ist eine zuverlässigere Lagerung möglich und gleichzeitig ein sicherer Lauf auch bei einem Durchbiegen der Welle gegeben. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das erste radiale Lager und bevorzugt auch das optionale zweite radiale Lager ein Pendelkugellager. Pendelkugellager sind beispielsweise in der DIN 630 beschrieben und eigenen sich besonders, um auch bei Verbiegen der Welle eine sichere Lagerung zu gewährleisten.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das erste Druckelement zwischen dem ersten axialen Lager und der Welle angeordnet. Das zweite Druckelement ist zwischen dem zweiten axialen Lager und der Welle angeordnet ist. Hierdurch können das erste axiale Lager und das zweite axiale Lager starr und damit stabiler an dem Lagergehäuse befestigt sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das erste radiale Lager zwischen dem ersten axialen Lager und dem zweiten axialen Lager im Bereich der Verdickung angeordnet. Hierdurch ist eine optimale Kraftverteilung gerade auch bei einer ungewünschten Durchbiegung der Welle gegeben.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bildet das erste radiale Lager und das zweite radiale Lager eine kraftübertragende Verbindung zwischen Welle und Lagergehäuse. Dieses bedeutet, dass Kräfte direkt und ohne weitere dazwischen liegende Bauteile von der Welle auf das erste radiale Lager und vom ersten radialen Lager auf das Lagergehäuse übertragen werden können. Damit können insbesondere auch bei ungewollter Durchbiegung der Welle Kräfte sehr zuverlässig übertragen werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Lagergehäuse wasserdurchspült. Der Vorteil ist, dass das Wellenlager somit nicht druckfest ausgeführt sein muss, um dem äußeren Wasserdruck standhalten zu können. Alternativ könnte das Wellenlager mit einer nicht oder nur sehr wenig kompressiblen Flüssigkeit verfällt sein und vorzugsweise ein Druckausgleich zur Umgebung aufweisen. In diesem Fall ist aber auf eine entsprechende Abdichtung der Welle zu achten, was wiederum den Reibungswiderstand im Betrieb erhöht und damit den Verschleiß.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Lagergehäuse einen Wassereinlass auf. Der Wassereinlass weist einen Filter auf. Hauptproblem bei einem wasserdurchspülten Lager wie bei jedem anderen Bauteil ist der Bewuchs. Durch den Filter soll zwar der Druckausgleich ermöglicht werden, aber das Eindringen von Sand aber vor allem auch von Lebensformen vermieden werden, um ein Bewuchs innerhalb des Lagergehäuses zu vermeiden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das erste axiale Lager und das zweite axiale Lager Axialrillenkugellager.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das erste axiale Lager, das zweite axiale Lager und das erste radiale Lager Keramiklager. Durch die Verwendung von Keramik werden Korrosionsprobleme vermieden. Des Weiteren habe diese sich in der wässrigen Umgebung als besonders geeignet herausgestellt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind das erste axiale Lager und das zweite axiale Lager mittels Federn mit einer einstellbaren Vorspannung belastet. Vorteil ist, dass durch den Einbau der Federn die Vorspannung beim Einbau gezielt eingestellt werden kann und somit auch Bautoleranzen leicht ausgeglichen werden können. In dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Radiallager an der Welle fixiert sind, aber mit ihrer Lagerschale am Lagergehäuse in axialer Richtung nicht fixiert sind, so dass sie der Bewegung der Federn folgen können. Dieses kann insbesondere dafür hilfreich sein, um eine Verspannung in den Radiallagern zu verhindern, wenn eine axiale Last beim Einbau oder dem Betrieb auftritt.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Unterwasserfahrzeug mit einem Fahrmotor, einem Propeller und einem erfindungsgemäßen Wellenlager mit einer Welle. Das Wellenlager ist zwischen dem Propeller und dem Fahrmotor angeordnet. Damit nimmt das Wellenlager alle axialen Kräfte und damit insbesondere die durch den Vortrieb erzeugten Kräfte auf und der Fahrmotor wird somit nicht damit belastet. Dieses ermöglicht die Verwendung von vergleichsweise einfachen und leichten Motoren, wie diese insbesondere für den Einsatz in einem unbemannten Unterwasserfahrzeug geeignet sind. Das Wellenlager ist mit der Struktur des Unterwasserfahrzeugs verbunden. Als Struktur ist die Gesamtheit der tragenden Teile zu verstehen. Bei einem unbemannten Unterwasserfahrzeug, insbesondere bei einem modularen Unterwasserfahrzeug kann es sich hierbei auch um ein einfaches Rahmengerüst handeln. Insbesondere ist der Fahrmotor, das Wellenlager und die Welle in einem von wasserumspülten Bereich des Unterwasserfahrzeugs angeordnet. Bei einem bemannten Unterseeboot ergibt der Druckkörper immer eine massive und damit leicht mit Kräften zu beaufschlagende Struktur, welche aber bei unbemannten Systemen entfällt. Die Welle kann mehrteilig ausgeführt sein, Insbesondere kann die Welle zwischen Wellenlager und Fahrmotor getrennt sein, sodass die Welle vorzugsweise hinter dem Wellenlager und vor dem Fahrmotor jeweils ein Verbindungselement aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Propeller direkt angrenzend an das Wellenlager angeordnet. Je kürzer der Abstand zwischen dem Propeller und dem Wellenlager ist, umso geringer sind die Verbiegungen der Welle. Hier wiederum ist das unbemannte Unterwasserfahrzeug bevorzugt, da bei einem bemannten Unterwasserfahrzeug durch den Druckkörper der wichtigste Teil der tragenden Struktur zumeist einen größeren Abstand zum Propeller aufweist, da gerade im Heckbereich eine strömungsoptimierte Sekundärhülle den Bereich zwischen Druckkörper und Propeller einnimmt. Das Wellenlager kann bei einer Welle die mehr als dreimal so lang ist wie die Länge des Wellenlagers, bevorzugt im dem Propeller zugeordneten Drittel der Wellenlänge angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Wellenlager und dem Fahrmotor eine Hohlwelle angeordnet. Zum einen ist dieser Bereich durch das Wellenlager von axialen Kräften frei, sodass dieser Bereich der Welle nur die Drehbewegung übertragen muss. Zum anderen kann eben dadurch Gewicht gespart werden und gleichzeitig das Drehmoment der Welle durch die verringerte Masse reduziert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Unterwasserfahrzeug ein unbemanntes Unterwasserfahrzeug, bevorzugt ein modulares unbemanntes Unterwasserfahrzeug.
Beispielswiese kann das der gesamte Antriebsstrang des Unterwasserfahrzeugs wie folgt aufgebaut sein: Der Fahrmotor weist üblicherweise eine sehr kurze Welle auf, welche aus dem Fahrmotor herausragt. Diese Welle des Fahrmotors wird über ein Verbindungselement mit einer Hohlwelle verbunden. Die Hohlwelle wird am gegenüberliegenden Ende mit der aus dem Wellenlager ragenden Welle mit einem weiteren Verbindungselement verbunden. Die Hohlwelle wird weiter bevorzugt von ein, besonders bevorzugt mit zwei Radiallagern gelagert. Da durch das erfindungsgemäße Wellenlager alle vom Propeller kommenden Kräfte aufgenommen sind, können die Radiallager der Hohlwelle einfach ausgeführt sein. Einzig vorteilhaft ist, dass diese Radiallager Dichtungen aufweisen, wobei diese Dichtungen nur dazu dienen, das Eindringen von Fremdkörpern wie Sand oder Bewuchs zu verhindern. Der Propeller ist bevorzugt direkt an der Welle des Wellenlagers angebunden und weist daher nur einen sehr geringen Abstand zum Wellenlager auf. Hierdurch werden Verbiegungen minimiert.
Bei einer modularen Bauweise des Unterwasserfahrzeugs sind Fahrmotor, Wellenlager und Propeller vorzugsweise in einem gemeinsamen Modul angeordnet. Bevorzugt weist dieses Antriebsmodul auch das Ruder auf. Bevorzugt ist der Fahrmotor ein elektrischer Fahrmotor, sodass nur eine elektrische Verbindung zu einem Modul mit einer Energieerzeugungsvorrichtung, zum Beispiel einer Brennstoffzellenvorrichtung, und/oder einem Modul mit einer Energiespeichervorrichtung, zu, Beispiel einem Akkumulator, hergestellt werden muss. Bevorzugt ist das gesamte Antriebsmodul wasserdurchspült und weist lediglich eine hydrodynamische Außenhülle auf.
Nachfolgend ist das erfindungsgemäße Wellenlager anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 Querschnitt
Fig. 2 Antriebsmodul
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch ein beispielhaftes Wellenlager 10 gezeigt. Die Darstellung ist rein schematisch und nicht maßstabsgerecht. Das Wellenlager 10 weist ein Lagergehäuse 20 auf. Dieses ist beispielsweise direkt an die Struktur eines Unterwasserfahrzeugs angebunden und kann somit die durch den Propeller erzeugte Vortriebskraft direkt in die Struktur einleiten. Die Welle 30 läuft durch das Lagergehäuse 20. Beispielsweise kann die Welle 30 kann auf einer Seite mit einem Propeller und auf der anderem mit einem Fahrmotor verbunden sein.
Das Wellenlager 10 weist insgesamt vier Lager 31 , 32, 41 , 42 auf, welche die Kräfte von der Welle 30 aufzunehmen in der Lage sind. Wesentlich für den Vortrieb sind das erste axiale Lager 31 und das zweite axiale Lager 32. Durch diese beiden axialen Lager 31 , 32 können Kräfte, welche entlang der Welle 30 wirken, also insbesondere der Vortrieb von der Welle 30 auf das Lagergehäuse 20 und damit letztendlich auf die Struktur übertragen werden, mit der das Wellenlager 20 verbunden ist. Der Vorteil ist, dass die Welle 30 auf der Motorseite damit frei von axialen Kräften ist und somit der Fahrmotor nicht die Vortriebskräfte aufnehmen muss. Eine symmetrische Auslegung ist notwendig, um sowohl Vorwärtsfahrt als auch Rückwärtsfahrt zu ermöglichen. Um die Kräfte von der Welle 30 auf die axialen Lager 31 , 32 zu bringen, weist die Welle 30 im Inneren des Lagergehäuses 20 eine Verdickung 50 auf, sodass sich eine seitliche Anlehnfläche für die axialen Lager 31 , 32 ergibt.
Des Weiteren weist das Wellenlager zwei als Pendelkugellager ausgeführte radiale Lager 41 , 42 auf. Durch die Form des Kreisausschnittes des Pendelkugellagers können das erste radiale Lager 41 und das zweite radiale Lager 42 eine gewisse Verbiegung der Welle 30 ausgleichen. Eine Verbiegung der Welle 30 könnte jedoch dazu führen, dass das erste axiale Lager 31 oder das zweite axiale Lager 32 punktuell so entlastet werden, dass das Lager beschädigt werden könnte. Um dieses zu verhindern, weist das Wellenlager 10 ein erstes Druckelement 61 am ersten axialen Lager 31 und ein zweites Druckelement 62 am zweiten axialen Lager 32 auf. Das erste Druckelement 61 und das zweite Druckelement 62 weisen jeweils eine Mehrzahl an Federelementen auf, welche sicherstellen, dass die axialen Lager 31 , 32 immer eine minimale Belastung haben und so stabil bleiben.
Um einen Druckausgleich zu erreichen, weist das Lagergehäuse 20 einen Wassereinlass mit einem Filter 70 auf. So kann Umgebungswasser in das Innere gelangen, sodass ein Druckausgleich besteht. Durch den Filter 70 wird ein Bewuchs innerhalb des Lagergehäuses 20 weitgehend vermieden. Um dennoch eine ausreichende Lebensdauer der Lager 31 , 32, 41 , 42 zu erreichen, sind dieses Keramiklager. In Fig. 2 ist ein Antriebsmodul beispielhaft gezeigt. Das Antriebsmodul weist eine tragende Struktur 140 auf, beispielsweise ein Stahlrahmengerüst. An der Struktur 140 ist der Fahrmotor 100 und das Wellenlager 10 befestigt. Zwischen dem Fahrmotor 100 und dem Wellenlager 10 ist eine Hohlwelle 150 angeordnet, die über ein Verbindungselement 120 mit der Welle des Fahrmotors 100 und auf der gegenüberliegenden Seite über ein Verbindungselement 120 mit der Welle 30 des Wellenlagers 10 verbunden ist. Zur Unterstützung wird die Hohlwelle 150 durch zwei Radiallager 130 gehalten, welche als einfache, lediglich gedichtete Keramikwälzlager ausgeführt sind. Die Dichtung der Radiallager 130 dient lediglich dazu, das Eindringen von Fremdkörpern zu verhindern und Bewuchs zu vermeiden. Auf der Welle 30 des Wellenlagers 10 ist der Propeller 110 in unmittelbarer Nähe zum Wellenlager 10 angeordnet. Alle Vortriebskräfte, die durch den Propeller 110 erzeugt werden, werden direkt auf das Wellenlager 10 übertragen und von dort in die Struktur 140 eingeleitet. Der Fahrmotor 100 bleibt somit von den Vortriebskräften unbelastet.
Bezugszeichen
10 Wellenlager
20 Lagergehäuse
30 Welle
31 erstes axiales Lager
32 zweites axiales Lager
41 erstes radiales Lager
42 zweites radiales Lager
50 Verdickung
61 erstes Druckelement
62 zweites Druckelement
70 Filter
100 Fahrmotor
110 Propeller
120 Verbindungselement
130 Radiallager
140 Struktur 150 Hohlwelle

Claims

Patentansprüche
1. Wellenlager (10) bestehend aus dem Lagergehäuse (20) und einer Welle (30), wobei das Wellenlager (10) ein erstes axiales Lager (31 ), ein zweites axiales Lager (32) und wenigstens ein erstes radiales Lager (41 ) aufweist, wobei die Welle (30) im Inneren des Lagergehäuses (20) und zwischen dem ersten axialen Lager (31 ) und dem zweiten axialen Lager (32) wenigstens eine Verdickung (50) aufweist, wobei das erste axiale Lager (31 ) mittels einem ersten Druckelement (61 ) in axialer Richtung eine statische Vorspannung aufweist, wobei das zweite axiale Lager (32) mittels einem zweiten Druckelement (62) in axialer Richtung eine statische Vorspannung aufweist.
2. Wellenlager (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenlager (10) ein zweites radiales (42) Lager ausweist.
3. Wellenlager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Druckelement (61 ) zwischen dem ersten axialen Lager (31 ) und der Welle (30) angeordnet ist, wobei das zweite Druckelement (62) zwischen dem zweiten axialen Lager (32) und der Welle (30) angeordnet ist.
4. Wellenlager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste radiale Lager (41 ) zwischen dem ersten axialen Lager (31 ) und dem zweiten axialen Lager (32) im Bereich der Verdickung (50) angeordnet ist.
5. Wellenlager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste radiale Lager (41 ) ein Pendelkugellager ist.
6. Wellenlager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (20) wasserdurchspült ist.
7. Wellenlager (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (20) einen Wassereinlass aufweist, wobei der Wassereinlass einen Filter (70) aufweist.
8. Wellenlager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste axiale Lager (31 ) und das zweite axiale Lager (32) Axialrillenkugellager sind.
9. Wellenlager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste axiale Lager (31 ), das zweite axiale Lager (32) und das erste radiale Lager (41 ) Keramiklager sind.
10. Wellenlager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste axiale Lager (31 ) und das zweite axiale Lager (32) mittels Federn mit einer einstellbaren Vorspannung belastet sind.
11 . Unterwasserfahrzeug mit einem Fahrmotor (100), einem Propeller (110) und einem Wellenlager (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Wellenlager (10) zwischen dem Propeller (110) und dem Fahrmotor (100) angeordnet ist, wobei das Wellenlager (10) mit der Struktur des Unterwasserfahrzeugs verbunden ist.
12. Unterwasserfahrzeug nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Propeller (110) direkt angrenzend an das Wellenlager (10) angeordnet ist.
13. Unterwasserfahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wellenlager (10) und dem Fahrmotor (100) eine Hohlwelle (150) angeordnet ist.
EP24724471.8A 2023-05-12 2024-05-03 Wellenlager Pending EP4710005A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023112673.3A DE102023112673B3 (de) 2023-05-12 2023-05-12 Wellenlager
PCT/EP2024/062198 WO2024235673A1 (de) 2023-05-12 2024-05-03 Wellenlager

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4710005A1 true EP4710005A1 (de) 2026-03-18

Family

ID=91030264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24724471.8A Pending EP4710005A1 (de) 2023-05-12 2024-05-03 Wellenlager

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4710005A1 (de)
KR (1) KR20260047178A (de)
DE (1) DE102023112673B3 (de)
WO (1) WO2024235673A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023121720A1 (de) 2023-08-14 2025-02-20 Thyssenkrupp Ag Vollständig auftauchfähiges modulares Unterwasserfahrzeug

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL5380C (de) 1918-07-03
JPS56157426U (de) 1980-04-23 1981-11-24
DE3112306A1 (de) 1981-03-28 1982-10-07 FAG Kugelfischer Georg Schäfer & Co, 8720 Schweinfurt Schwingungsgedaempfte schiffsdrucklagerung
DE102006018264B4 (de) 2006-04-20 2016-02-04 Schaeffler Kg Lageranordnung
CN203246580U (zh) 2013-03-21 2013-10-23 国家海洋技术中心 磁力传动压力补偿深海高压微型水下螺旋桨推进装置
DE102015100502B4 (de) 2015-01-14 2023-11-30 Cayago Tec Gmbh Unterwasser-Antriebs-Einheit

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024235673A1 (de) 2024-11-21
DE102023112673B3 (de) 2024-10-10
KR20260047178A (ko) 2026-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE68904401T2 (de) Lager fuer eine drehende welle.
EP3277557B1 (de) Kugelgewindetrieb und damit ausgestattete lenkung eines kraftfahrzeugs
DE102015119862B4 (de) Mittelstützvorrichtung für eine Gelenkwelle eines Fahrzeuges
DE102008001878A1 (de) Schraubradgetriebe mit schwenkbar gelagertem Schraubritzel und damit ausgestattete elektrische Hilfskraftlenkung
DE102023112673B3 (de) Wellenlager
DE102015104919A1 (de) Kugelgewindetrieb und damit ausgestattete Lenkung eines Kraftfahrzeugs
DE3308366A1 (de) Schiffsantriebsvorrichtung
DE3303646A1 (de) Innenbord-aussenbordantrieb
DE102021115043B4 (de) Antriebsvorrichtung
DE102025115463A1 (de) Drehschutzmechanismus für steer-by-wire-strassenradaktuator
CH648102A5 (de) Abzweiggetriebe fuer einen schiffsantrieb.
DE102008002769A1 (de) Schraubradgetriebe und damit ausgestattete elektrische Hilfskraftlenkung
DE102020208773A1 (de) Flossenlagerung für einen Flossenstabilisator
DE102007036695A1 (de) Getriebelageranordnung mit wenigstens einem zweireihigen Schrägkugellager
DE102008062539B4 (de) Anordnung zum Lagern einer Antriebseinheit
DE3930514A1 (de) Schiffsantriebsanlage
DE102005046301A1 (de) Verschiebeeinheit und Gelenkwelle mit einer Verschiebeeinheit
DE1303087B (de)
DE102020203672B3 (de) Wasserfahrzeug mit einem redundanten Antriebssystem
EP2841337B1 (de) Schiffsantrieb
EP2191154B1 (de) Wälzlagerung für axial gegeneinander verschiebbare bauteile, insbesondere für getriebe-schaltelemente
EP4380849B1 (de) Unterseeboot mit einem drucklager zur einkopplung der vortriebskräfte aus der antriebswelle in den druckkörper
DE102007047799A1 (de) Servolenkung
DE102023101317B3 (de) Wassergeschmiertes Wellenlager für eine Propellerwelle
DE102019215478A1 (de) Elektromechanisches Lenksystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Zusammenbau eines elektromechanischen Lenksystems

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20251212

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR