WO2010037743A2

WO2010037743A2 - Steuereinrichtung für einen schiffsantrieb

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Publication number: WO2010037743A2
Application number: PCT/EP2009/062612
Authority: WO
Inventors: Tino Kirschner; Alfred Kienzle; Juergen Pescheck; Horst Schulz; Michele Zottele; Nicola Zanoni; Andrea Pellegrinetti
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2010-04-08
Also published as: US20110177904A1; WO2010037743A3; EP2328802A2; US8550948B2; EP2328802B1; DE102008042599A1

Abstract

Schiffsantrieb (3) mit mindestens einer fest im Schiffsrumpf (6) angeordneten Getriebeeinheit (4, 204)) und einer um eine Steuerachse (10, 110, 210, 310, 410) von einer Steuereinrichtung (200, 300) schwenkbaren Antriebseinheit (5, 205) außerhalb des Schiffsrumpfes, wobei die Steuereinrichtung einen Steuermotor (120, 220, 320) und mindestens ein Steuergetriebe (130, 230, 330) aufweist. Hierbei ist das Steuergetriebe als reduziertes Planetenradgetriebe, bestehend aus zwei Zentralrädern (131, 132, 231, 232, 331, 332) und einem Planetenradträger (233, 333, 433) mit mindestens zwei Planetenrädern (238, 338) ausgebildet ist und koaxial zur Steuerachse angeordnet ist.

Description

Steuereinrichtung für einen Schiffsantrieb

Die Erfindung betrifft einen Schiffsantrieb mit einer Steuereinrichtung zur Veränderung der Wirkuπgsrichtung des Propeüerschubs,

Bekannte Schiffsantriebe, weisen in einer Ausführungsform mindestens eine, auch als Ruderpropβller bezeichnete, unter Wasser angeordnete Vortriebs- und Steuereinheit auf, welche mit ein oder zwei Propellern bestückt und um eine vertikale Steuerachse schwenkbar ist. Durch die Verschwenkbarkeit des durch die Propeller erzeugten Schubvektors wird eine Steuerwirkung für das Boot erreicht. Die Verschwenkung erfolgt über eine Steuerweite, welche von einer Steuereinrichtung angesteuert wird.

Bekannt ist es, den Ruderpropeller hydraulisch über einen Hydraulikmotor zu schwenken. Nachteile einer hydraulischen Steuereinrichtung sind zum einen das hohe Gewicht, der bauliche Aufwand und die Kosten der Hydraulik- komponenten. Zum Antrieb des HydraυSikmotors wird eine Hydraulikpumpe benötigt, die ihrerseits wieder von einem Elektromotor oder dem Verbrennungsmotor angetrieben werden muss, was nachteilig für den Wirkungsgrad des Gesamtsystems ist.

Weiterhin ist ein elektromotorischer Antrieb mit einem zweistufigen Planetengetriebe bekannt, weiches nach dem Elektromotor koaxiai zu diesem angeordnet ist und über eine nachfolgende Stirπradstufe die drehbar gelagerten Steuerwelle antreibt. Nachteilig ist hierbei das entsprechende Spie! der in Reihe geschalteten Planetengetriebesätze. Zudem benötigt diese Art von Steu- erungseinrichtung eine starke Bremseinrichtung, um eine unbeabsichtigte Verdrehung einer schwenkbaren Antriebseinheit durch äußere und innere Kräfte zu vermeiden. Darüber hinaus hat ein Steuergeiriebe, welche aus zwei hinterem- ander angeordneten Plaπeteπgetriebesätze eine relativ hohe Bauiänge und weist eine relativ hohe Zahl an Bauteilen auf.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, ein Steueruπgsge- triebe für einen Schiffsantrieb ohne die genannten Nachteile des Stands der Technik zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 geföst Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Schiffsantrieb umfasst mindestens eine fest im Schiffsrumpf angeordnete Getriebeeinheil und eine um eine Steuerachse schwenkbaren Antriebseinheit außerhalb des Schiffsrumpfes. Die Antriebseinheit wird hierbei mittels einer Steuereinrichtung zur Einstellung des Schiffskurses verschwenkt. Die Steuereinrichtung umfasst einen Steuermotor, welcher die zur Verschwen- kung erforderliche mechanische Leistung bereitstellt, und ein Sfeuergetriebe, welches die relative hohe Drehzahl des Steuermotors auf eine zur exakten Verstellung der Antriebeinheit notwendige geringe Winkelgeschwindigkeit redu-

Steuergetriebe ist erfindungsgemäß als ein reduziertes Planetenradgetriebe ausgebildet, welches aus zwei Zentralrädern und einem Plaπetenradträger mit mindestens zwei Planetenrädern. Zudem ist das reduzierte Planetenradgetriebe koaxial zur Steuerachse angeordnet.

Bevorzugt ist das Steuergetriebe als ein reduziertes Planetenradgetriebe in der Bauweise als Wolfrom-Planetenradsatz ausgeführt.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist ein erstes Zentralrad des Steuergetriebes drehfest mit άer Getriebeeinheit verbunden. Der vom ⁵!anetenradträger ist hi ein zweites Zentralrad als Ausgangsgiied wirksam, wobei das Ausgangsglied drehfest mit der schwenkbaren Antriebseinheit verbunden ist.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gegenstandes weist das Steuergetriebe einen zentralen Durchläse auf, in welchem mindestens eine vertikale Welle zur Übertragung einer Antriebsleistung an die Antriebseinheit

Bevorzugt sind die Zentralräder außenverzahnt ausgeführt,

Außerdem kann gemäß der Erfindung vorgesehen sein, dass an den Planetenrädern eine durchgehende, einheitliche Verzahnung durch einen ersten und zweiten Eingriffsabschnrtt des Planetenrads ausgebildet ist und die

Schließlich wird als vorteilhaft beurteilt, dass der Antrieb des als Eingangsglied wirksamen Planetenradträgers als Stirnradstufe mit einer Beveloid- Verzahnung ausgebildet ist.

In einer besonderen Ausgestaltung ist die Stirnradstufe zum Antrieb des als EiπgangsgSied wirksamen Planetenradträgers mit einer Beveloid-

In einer weiteren Ausführung ist zwischen dem Steuermotor und dem Eingangsglied des Steuergetriebes eine Getriebevorstufe zur zusätzlichen Reduktion der Drehzahl des Steuermotors angeordnet. Es ist außerdem möglich, dass zum Verschwenken der Antriebseinheit bei Stromausfal! eine Notbetätigungsvorrichtung vorgesehen ist, mit weicher das Eingangsglied des Steuergetriebes verdreht werden kann.

In einer alternativen Ausführung ist bei einer Anordnung von zwei Plane tenrädern am Planetenradträger zur Reduzierung des Zahnspiels zwischen Planetenrädem und Zentralrädern eine elastische Vorspannvorrichtung vorgesehen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Schwenkbarkeit der gegenüber der feststehenden Getriebeeinheit auf einen maximalen Schwenkwinkel begrenzt und an einer Schwenkwsnkelbegrenzung zwischen Getriebeeinheit und Steuereinheit eine Dämpfungsvorrichtung aπgeord-

Nachfolgeπd wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Antriebsanordπung zum

Antreiben und Steuern eines Schiffes;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung nach dem Fig. 4 eine Schnittdarsteiluπg einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung;

Fig, 5 eine perspektivische Darstellung der Steuereinrichtung herausge-

eiπes Planetenradträgers und

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung der Steuereinrichtung mit einer

Steuerwinkeibegrenzung,

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Aπtriebsanordnung zum Antreiben und Steuern eines Schiffes 1 , wobei ein Schiff auch mehrere der beschriebenen Antriebsanordπungen aulweisen kann. Die Antriebsanordnuπg umfasst einen Antriebsmotor 2 und einen Schiffsantrieb 3, welcher als Ruder- propelier ausgebiidet ist. Der Schiffsantrieb 3 besteht hierbei aus einer Getrie- beeinheit 4 und einer mit dieser gekoppelten Antriebseinheit 5, wobei die Ge- triebeeiπheit 4 fest innerhalb des Rumpfes 6 und öle Antriebseinheit 5 um eine vertikale Steuerachse 10 schwenkbar außerhalb des Rumpfes 6 im Wasser angeordnet ist, An der Antriebseinheit 5 ist mindestens eine Propellerwelle 7 mit einem drehfest an dieser befestigten Propeller 8 drehbar angeordnet. Der Momentenfluss von Antriebsmotor 2 zur Propellerwelle 7 erfolgt Z-förmsg durch Getriebeeinheit 4 und Antriebseinheit 5 mittels eines Antriebsstranges, der auch eine Motorwelle 9 und die Propellerwelle 7 umfasst, welche über nicht dargestellte horizontal und vertikal drehbar angeordnete Wellen gekoppelt sind. Die Steuerbewegung des Schiffes 1 erfolgt durch das Schwenken der Antriebseinheit 5, wodurch sich die sich die Richtung der Schubwirkung des Propeilers 8 ändert. Somit erfüllt die Antriebseinheit 5 die Funktionen Antreiben und Steuern, bzw. sowohl die Erzeugung als auch die Ausrichtung einer Schubkraft. Die Verschwenkung der Antriebseinheit 5 gegenüber der Getriebeeinheit 4 erfolgt mittels einer unter Figur 2 bis 7 beschriebenen Steuereinrichtung um die vertikale Steuerachse 10, welche gleichzeitig die Drehachse der mindestens einen vertikalen Welle ist. Zusätzlich können in der Getriebeeinheit 4 eine oder mehrere Stirnradstufen angeordnet sein, um die Drehzahl des Aπtriebsmotors 2 in die gewünschte Propeüerdrehzahi zu wandeln.

In Figur 2 ist eine Steuereinrichtung 100 nach dem Stand der Technik schematisch dargestellt. Die Steuereinrichtung 100 umfasst einen elektrischen Steuermotor 120 und ein Steuergetriebe 130, wobei das Steuergetriebe 130 konzentrisch zu einer Motorachse 121 des Steuermotors 120 angeordnet ist. Eine Ausgangswelle 139 des Steuergetriebes 130 ist über eine Stirnradstufe 180 mit der um die Steuerachse 110 schwenkbaren Steuerweile 151 gekoppelt. Die Steuerweite 151 ist drehfest mit der nicht dargestellten Antriebsesnheit 5

Das Steuergetriebe 130 besteht aus zwei konzentrisch in Reihe angeordneten Planetengetriebesätzen, d.h. das Ausgangsgised eines ersten Planetengetriebesatzes ist mit dem Eingangsglied eines zweiten Planetengetriebesatzes drehfest verbunden. Ein Planetengetriebesatz umfasst ein auf dessen Mittelachse angeordnetes Sonnenrad, mindestens zwei Planetenräder, weiche drehbar an einem Pianetenradträger angeordnet sind und mit dem Sonnenrad im Eingriff stehen sowie ein ebenfalls zentrisch zur Getriebemittelachse angeordnetes Hohlrad, dessen Innenverzahnung auch mit den Planetenrädern im Eingriff steht.

In der Steuereinrichtung 100 nach dem Stand der Technik ist ein Sonnenrad 131 des ersten Planetengetriebesatzes als Eingaπgsgiied des Steuergetriebes 130 drehfest mit der Steuermotorwelle 122 verbunden, so dass Steuermotor 120 und Steuergetriebe 130 dieselbe Mittelachse 121 aufweisen. Die Mittelachse 121 verläuft parallel zur Steuerachse 110. Ein Hohlrad 132 ist feststehend. Das vom Steuermotor 120 angetriebene Sonneπrad 131 treibt die Plaπetenräder 133 an, welche sich am Hohlrad 132 abstützen und so den Pia¬

erfolgt über den Plaπeteπradträger 134 als Ausgangsgiied. Bei einer derart gewählten Anordnung der Elemente eines Planetengetriebes ist die Winkelgeschwindigkeit des Ausgangsglieds geringer als die des Eingangsgüeds. Der Planetenradträger 134 und ein Sonπenrad 135 eines zweiten Planetengetriebe- satzes sind drehtest miteinander verbunden. Ein Hohlrad 136 des zweiten Planetengetriebesatz ist ebenfalls feststehend, so dass das Soπnenrad 135 über mehrere Planetenräder 137 einen Planeteπradträger 138 antreibt, wodurch die Winkelgeschwindigkeit bzw. die Drehzahl nochmals reduziert wird. Der Plane- tenradträger 138 als Ausgangsglied des Steuergetriebes 130 ist drehfest mit einer Getriebeausgangswelle 139 verbunden, welche in einer Stimradstufe 160 mittels einer Außenverzahnung 141 mit einer innenverzahnung 152 im Eingriff steht. Die Innenverzahnung 152 ist koaxial zur Steuerachse 110 angeordnet und drehfest mit der Steuerachse 151 verbunden.

durch über die Getriebeausgangswelle 140 und die Innenverzahnung 152 die Steuerweüe 151 und damit die Antriebseinheit 5 um die vertikaie Achse 110 geschwenkt wird. Das Steuergetriebe 130 reduziert die Drehzahl des Steuer- motors 120, um an der Antriebseinheit 5 eine zu deren exakter Versteliung erforderiiche geringe Winkelgeschwindigkeit einzustellen. Bei der gezeigten Anordnung von zwei Planeteπgetriebesätzen in Reihe entspricht die Gesamtübersetzung des Steuergetriebes 130 dem Produkt der Einzelübersetzungen der Planetengetriebesätze. Eine zusätzliche Drehzahireduzierung wird durch die Übersetzung der Stirnradstufe 180 zwischen der an der Getriebeausgangswelle 140 ausgebildeten Außenverzahnung 141 und der Inπenverzahnung 152 erreicht.

Ist der Steuermotor 120 ausgeschaltet und das Schiff auf Kurs, können äußere Störkräfte aus dem Wasser oder innere Kräfte wie beispielsweise eine Radialkraftkomponente aus dem Propellerschub auf die Antriebsei nheit 5 wirken. Unter der Einwirkung dieser Kräfte kann das Steuergetriebe 130 und somit der Steuermotor 120 über die Getriebeausgangsweile 140 angetrieben werden, so dass die Antriebseinheit 5 unerwünschter Weise verdreht wird und sich der Kurs des Schiffes ändert. Um das Durchdrehen der Steuereinrichtung 100 zu verhindern, ist zusätzlich eine schaitbare Bremsvorrichtung 125 in der Steuereinrichtung erforderlich, welche im Falle eines ausgeschalteten Steuermotors 120 einem auf die Antriebseinheit 5 wirkenden Störmomeπt einen Widerstand entgegensetzt und so eine Verstellung der Aπtriebseinheit 5 verhindert.

Eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung 200 ist in Figur 3 schematisch dargestellt. Diese umfasst einen elektrischen Steuermotor 220, ein Steuergetriebe 230 und optional ein als Vorstufe wirksames einstufiges Pianetengetriebe 240, welches konzentrisch zu einer Mittelachse 221 des Steuermotors 220 angeordnet ist. Das Steuergetriebe 230 ist hierbei konzentrisch um die Steuerachse 210 angeordnet und weist einen in Figur 4 gezeigten zentralen Durchläse zur Durchführung einer vertikalen Welle, welche ein Antriebsmoment zur Propellerwelle leitet, auf.

Das Steuergetriebe 230 ist erfindungsgemäß als reduziertes Pianetengetriebe ausgeführt. In der Fachsprache wird unter einem reduzierten Planeten- radgetriebe ein Planetenradgetriebe verstanden, welches aus zwei Zentralrädern und einem Planetenradträger mit mindestens zwei Planetenradsätzen besteht, wobei die Plaπetenräder eines ersten Planetenradsatzes mit einem

einem zweiten Zentralrad im Eingriff stehen. Die Planetenräder beider Planetenradsätze sind hierbei drehfest zu einem so genannten Stufenplaπetenrad verbunden. Ausführuπgsformen eines reduzierten Planetenradgetriebes sind beispielsweise der Wolfrom-PSanetenradgetrlebesatz oder das so genannte „Hi-

nannte Stellgetriebe und ermöglichen hohe Übersetzungen ins Langsame. Das hier beschriebene Steuergetriebe 230 ist als Wolfrom-Getriebesatz ausgebildet. Er umfasst zwei Zentralräder, die entweder als Sonnen- oder als Hohlräder ausgebildet sind. Auch die Ausbildung eines ersten Zeπtralrades als Sonπeπrad und eines zweiten Zentralrades als Hohlrad ist denkbar. Außerdem umfasst das Wolfrom-Getriebe einen Pianetenradträger, an welchem zwei Planetenradsätze angeordnet sind, wobei wie oben beschrieben die Planetenräder eines ersten Pfanetenradsatzes mit dem ersten Zentralrad im Eingriff stehen und die Planetenräder eines zweiten Planetenradsatzes mit dem zweiten Zentralrad im Eingriff stehen. Die Planetenräder der beiden Planetenradsätze drehen sich jeweils um die gleiche Welle und sind drehfest miteinander verbunden. Um eine Übersetzung und damit eine Drehzahlwandlung zu erreichen müssen die Zentralräder und/oder die drehfest miteinander zu einem Stufenpianetenrad verbundenen Planetenräder eine Zähnezahldifferenz zueinander aufweisen. Weisen entweder nur die Planetenräder oder nur die Zentrairäder gleiche Zähnezahlen auf, muss die Zähnezahldifferenz bei den sich unterscheidenden Verzahnungen gleich der Anzahl der Planetenräder pro Planetenradsatz sein. Um funktionierende Eingriffsverhältnisse zu erhalten, weisen die sich unterscheidenden Verzahnungen unterschiedliche Profilverschiebungen auf. Je geringer deren Zähnezahldifferenz ist, umso größer ist die Übersetzung.

Das derart gestaltete Steuergetriebe 230 weist als ein erstes Zentralrad ein feststehendes Sonnenrad 231 auf, das mit der Getriebeeinheit 204 des Schiffsantriebs fest verbunden ist. Das zweite Zentralrad ist als ein Sonnenrad 232 ausgebildet, welches drehbar um die Steuerachse 210 angeordnet und drehfest mit einer Steuerwelle 251 und damit mit der nicht gezeigten Steuereinheit 205 verbunden ist. Das Sonnenrad 232 bildet somit das Ausgangsglied des Steuergetriebes 230. Das Eingangsglied des Steuergetriebes 230 bildet ein Planetenradträger 233, der zwei Planetensätze trägt. Ein erster Planetenradsatz besteht aus mindestens zwei Plaπetenrädern 234 und ein zweiter Planetenradsatz besteht aus mindestens zwei Planetenrädern 236. Die Planetenräder 234 und 236 sind paarweise drehfest miteinander verbunden und drehen sich um die gleiche Welle, zudem stehen sie in oben beschriebener Welse mit den Sonnenräderπ 231 und 232 im Eingriff.

Um eine Übersetzungswirkung zu erreichen müssen zumindest entweder die Sonπeπräder 231 und 232 oder die Pfanetenräder der Planetensätze 234 und 236 eine Zähnezahldiffereπz aufweisen. Fertigungstechnisch und bezügisch des Bauraums ist es von Vorteil, die Plaπeteπräder beider Planeten-

metrie gleich zu gestalten und als jeweils ein, unter Figur 4 beschriebenes, durchgehend verzahntes Stufenplanetenrad auszuführen, welches mit einem ersten Eingriffsabschnitt 235 mit dem Zentralrad 231 und mit einem zweiten Eingriffsabschnitt 237 mit dem Zentralrad 232 im Eingriff steht. Die Eingriffsbreiten der beiden Eingriffsabschnitte müssen nicht zwangsläufig gleich sein, sondern können an die Lastverhältnisse angepasst werden.

Der als Eingangsglied des Steuergetriebes 230 wirkende Planetenrad- träger 233 wird mittels einer Stirnradstufe 260 von einer Ausgangsweite 242 des Planetengetriebes 240 angetrieben, kann aber auch von einer Steuermotorweite 222 bewegt werden, falls auf den Pfanetengetriebesatz 240 verzichtet wird. Im beschriebenen Beispiel weist die Ausgangswelle 242 des Plaπetenge-

\m Esng

der Mittelachse 221 des Steuermotors 220, wodurch sich vorteilhafterweise der Eiπbauraum für den elektrischen Steuermotor 220 in der Getriebeeinheit 4 günstiger gestaltet. Theoretisch wäre aber auch die Verwendung eines normalen Stirnrades möglich, allerdings müssten dann Steuerachse 210 und Mittelachse 221 parallel verlaufen. Nach der Übersetzung der Stirnradstufe 260 wird anschließend im Steuergetriebe 230 die Drehzahl weiter reduziert. Der angetriebene Planetenradträger 233 lässt die Planetenräder 234 des ersten Planetenradsatzes sich auf dem feststehenden Sonnenrad 231 abstützen und die Planeteπräder 236 des zweiten Plaπetenradsatzes auf dem Sonneπrad 232 abwälzen, Die Zähnezahfen und Verzahnungsgeometrieπ der beiden Planelenradsätze sind in diesem Ausführungsbeispie! gleich. Hätten nun weder beide Sonnenräder 231 und 232 noch die Ptenetenräder 234 und 236 eine Zähne- zahldifferenz, würden die Planetenräder 236 teer auf dem Sonnenrad 232 abwälzen und das Sonnenrad 232 würde still stehen. Aufgrund der Zähπezahldif- ferenz der Sonnenräder 231 und 232 und/oder der Zähnezahldifferenz der Planetenräder 234 und 236 jedoch dreht sich das Sonnenrad 232 bei einer Urndrehung des Pianetenradträgers 233 um eine Anzahl von Zähnen die der Zähnezahldifferenz entspricht. Eine Zähnezahldifferenz zwischen den beiden Sonnenrädern 231 und 232 oder der Planetenräder 234 und 236 ist nur möglich, wenn diese zur Herstellung korrekter Eingriffsverhältnisse unterschiedliche Profilverschiebungeπ aufweisen,

Eine weitere Besonderheit eines Wolfrom-Getriebes ist die Abhängigkeit der Durchtriebsverluste bzw. des Getriebewirkungsgrades von der Durchtriebsrichtung. Wird der Woifrom-Radsatz wie beschrieben über den Planetenradträ- ger 233 angetrieben, so sind die Durchtriebsveriuste deutlich geringer und damit der Getriebewirkungsgrad deutlich höher wie bei einem Antrieb des Wolfram-Getriebes über die Steuerwelle 251. Diese Eigenschaft ist für den beschriebenen Anwendungsfall erwünscht. Sollten Störmomente an der Steuereinheit 5 angreifen, so erhöhen die für diese Antriebsseite größeren Durchtriebsverluste äen Widerstand gegen die unerwünschte Verdrehung der Steuereinheit 5. Eine am Steuermotor 220 angeordnete Bremsvorrichtung 225 kann somit für deutisch geringere Bremsmomente ausgelegt werden als beim unter Figur 2 beschriebenen Stand der Technik. Bei einem Stromausfall muss die Steuerung des Schiffes immer noch möglich sein. Zu diesem Zweck ist an dem Steuermotor 220 eine Notbetätigungsvorrichtung 228 ausgebildet, welche drehfest mit der SteuermotorwelSe 222 verbunden ist. Mittels der Notbetätigungsvorrichtung 226 kann die Steuermotorwelle 222 manuell gedreht und damit die Antriebseinheit 5 geschwenkt werden. Figur 4 zeigt einen Teilschnitt der Steuereinrichtung 200. Das Soπnenrad 231 ist mit Befestigungsmitteln 271 , welche in diesem Beispie! als Zylinder- schraubeπ ausgebildet sind, fest mit der Getriebeeinheit 204 verbunden. Das Sonnenrad 232 ist drehfest mittels eines Schrumpfsitzes an der Steuerwelle 251 angeordnet Die Steuerwelle 251 ist in der Getriebeeinheit drehbar gelagert und als Hohlwelle gestaltet, so dass sie einen zentralen Durchlass 253 aufweist. In dem zentralen Durchlass 253 ist eine vertikale Antriebsweite 211 drehbar um die Steuerachse 210 angeordnet. Die in der Getriebeeinheit 204 angeordnete vertikale Antriebsweite 211 ist mittels eines Koppelglieds 213 mit einer vertikalen Antriebsweite 212, welche durch eine Antriebseinheit 205 zur Propelterwelle führt, drehfest verbunden. An dem Pianetenradträger 233, welcher über eine Beveloid-Außenverzahnung 252 antreibbar ist, sind drei Stufen- planetenräder 238 drehbar angeordnet. Die Stufenplanetenräder 238 wurden durch eine kompakte drehfeste Verbindung der Planetenräder 234 und 236 zu einem Bauteil gebildet und sind mittels eines Wälzlagers 274 drehbar um einen Lagerbolzen 273 angeordnet. Das Stufenplanetenrad 238 weist zwei Eingriffsabschnitte 235 und 237 auf und steht mit dem Eingriffsabschnitt 235 mit dem Sonnenrad 231 und mit einem Eingriffsabschnitt 237 mit dem Sonnenrad 232 im Eingriff. Fertigungstechnisch ist es von Vorteil, die Eingriffsabschnitte 235 und 237 bezüglich der Verzahnungsgeometrie gleich zu gestalten. Die Eingriffsbreiten der beiden Abschnitte müssen nicht zwangsläufig gleich sein, sondern können an die Lastverhältnisse angepasst werden.

An einem unteren Ende der Steuerwelie 251 ist ein Steuerflansch 254 nach oben drehfest mit der Steuerwelle 251 und nach unten mit dem Steuergehäuse 255 der schwenkbaren Antriebseinheit 205 verbunden. Somit überträgt der Steuerflansch 254 die Schwenkbewegung der Steuerwelie 251 auf die Antriebseinheit 205 um diese bei gewünschter Kursänderung um die Steuerachse 210 zu verdrehen. In Figur 5 ist ein Schnitt durch eine alternativ ausgestaltete Steuereinrichtung 300 mit einem Steuergetriebe in Wolfram-Anordnung dargestellt, Ein Steuermotor 320 ist mit seiner Mittelachse 321 parallel zu einer Steuerachse 310 angeordnet und weist eine Steuermotorwelle 322, welche Drehfest mit einer Ausgaπgswelle 342 verbunden ist. An der Ausgangswelle ist eine Stirn- Verzahnung 341 ausgebildet, die mit einer Außenverzahnung 352 eines Plane- teπradträgers 333 im Eingriff steht, so dass die Stirnverzahnung 341 und die Außenverzahnung 352 eine Stirnradstufe 360 bilden. Eine Stirnverzahnung 327 einer Notbetätigung 326 greift ebenfalls in die Außenverzahnung 352 des Pia- neteπradträgers 333 ein und ist der Darstellung gegenüber der Stirnradstufe 360 angeordnet. Der Planetenradträger 333 ist drehbar um ein Sonnenrad 331 angeordnet, welches drehfest mit einer nicht dargestellten Getriebeeinheit verbunden ist und trägt mindestens zwei Stufenräder 338, welche jeweils mittels eines Lagers 374 drehbar um einen Lagerboizen 373 angeordnet sind. Alle

planetenrad 338 ist eine durchgehende Verzahnung ausgebildet, welche mit einem Eingriffsabschnitt 335 in die Außenverzahnung des Sonnrads 331 eingreift und mit einem Eingriffsabschnitt 337 mit Außenverzahnung eines Sonnenrades 332 im Eingriff steht. Das Sonnenrad 332 als Abtriebsgiied des Steuergetriebes 330 ist drehfest mit einer nicht dargestellten Steuerweite einer Aπtriebseinheit verbunden. Ein zentraler Durchläse 353 in den Sonnerädern 331 und 332 schafft den Bauraυm für die Anordnung einer nicht gezeigten vertikalen Welle, welche die Leistung des nicht dargestellten Antriebsmotors 2 an die Propeilerwelle 7 weiterleitet. Dte Funktionsweise des Steuergetriebes

330 ist prinzipiell gleich dem unter Figur 3 beschriebenem Steuergetriebe 230. Da die Stufenräder 338 eine durchgehende Verzahnung 339 durch beide Eingriffsbereiche 335 und 337 aufweisen, sind diese leicht herstellbar und montierbar. Um ein Übersetzungsverhältnis zu erhalten, müssen dte Sonnenräder

331 und 332 eine Zähnezahidiffereπz aufweisen, die gleich der Anzahl der Stufenräder 338 ist. Um bei einem Stromausfall immer noch den Kurs des Schiffes ändern zu können, ist die Notbetätiguπg 326 vorgesehen, welche gedreht werden und damit zum Steuern des Schiffes den Planetenradträger 333 antreiben kann. Eine Bremsvorrichtung 325 verhindert eine Versteliung der Antriebseinheit durch Störmomente. Auch bei der Steuereinrichtung 300 eines Schiffes kann aufgrund der Verwendung eines Wolfrom-Getriebes als Steuergetriebe 330 bzw. dessen Besonderheit hinsichtlich der unterschiedlichen Wirkungsgrade bei Umkehrung des Antriebs die Bremsvorrichtung 325 schwächer und damit kleiner ausfallen als

Figur 8 zeigt eine teilhatten Ausgestaltung eines Planetenradträgers 433. Für die Anwendung als Steuergetriebe mit Anforderungen an die Steuerpräzision ist Spielarmut der Getriebeteile sehr wichtig. Ein Planetenträger 433, an welchem zwei nicht gezeigte Planetenräder unter 180" gegenüberliegend um einen Achsmittelpunkt 491 und einen Achsmittelpunkf 492 drehbar angeordnet sind. Der Absfand von dem Achsmittelpunkt 491 oder 492 zu einer Steuerachse 410, welche das Zentrum des Planetenradträgers 433 bildet, wird als ein Achsabstand a bezeichnet. Der Planetenradträger 433 kann als vorteilhafte Ausgestaltung einen elastisch begrenzt veränderlichen Achsabstand a dadurch erhalten, dass mehrere in Richtung des Achsabstandes a angeordnete Spannschrauben 493 vorgesehen sind. Die Spannschrauben 493 sind hierbei jeweils in ein Gewinde 495, welches im Planetenradträger 433 ausgebildet ist, eingeschraubt. Die Struktur des Planetenradträgers 433 ist aufgrund einer Aussparung 494 nachgiebig bezüglich der Wirkungsrichtung der Spannschrauben 493 gestaltet. Mittels der Spannschrauben 493 ist durch ein stufenlos wählbares Anzugsmoment eine begrenzte Einstellbarkeit des Achsabstandes a der Planeteπräder zur Spielverminderung möglich. Eine weitere Ausgestaltung kann dadurch erfolgen, dass die bei Montage eingestellten Spannschrauben 493 durch ein Sicherungsmittel gegen Lösen gesichert werden. Ein mögliches Sicherungsmit- tel ist beispielsweise eine flüssige Schraubensicherung auf Basis von aπaero- ben Klebstoffen im Bereich des Gewindes 495.

In Figur 7 ist eine perspektivische Ansicht einer aus der Steuereinrichtung 200 heraus gelösten Baugruppe, welche das Steuergetriebe 230 und den Steuerflansch umfassi dargestellt Theoretisch ist der Steuerflansch 254 und damit die nicht gezeigte Antriebseinheit 205 eines als Ruderpropeller ausgeführten Schiffsantriebs 203 um einen Schwenkwinke! von über 360° um die Steuerachse 210 schwenkbar. Allerdings kann ein maximaler Schwenkwinkel σ_max durch konstruktive Besonderheiten des Schiffsantriebs 3 oder des Rumpfes 6 eingeschränkt sein. Beispielsweise kann eine Ausbildung einer als Tunnel bezeichneten Vertiefung in der Außenkontur des Rumpfes 6 den Schweπkwinkel begrenzen. Der Schwenkwinke! kann mittels einer dafür vorgesehenen Senso- rik gemessen und in der Schiffssteuerung erfasst bzw. angezeigt werden, eine mechanische Begrenzung ist jedoch aus Sicherheitsgründen in jedem Falle erforderlich. Hierzu ist mindestens ein Anschlagelement 281 vorgesehen, welcher fest an der nicht gezeigten Getriebeeinheit 204 angeordnet ist. Aus dem Stand der Technik sind nur starre Anschläge bekannt, welche die Nachteile von beispielsweise Anschlaggeräuschen oder unerwünschten Belastungsspitzen für die Bauteile mit sich bringen. Die Steuereinrichtung 200 weist in dem verschwenkbaren Steuerflansch 254 an zwei den maximalen Schwenkwinkel σjmax begrenzenden Absätzen 282 und 283 jeweils mindestens ein elastisches Element als Anschlagdämpfer 284 auf welches beispielsweise als Gummipuffer ausgeführt ist. Die Befestigung des Anschlagdämpfers 284 ist in einer Dämpferaufnahme 285 vorgesehen, welche als Senkbohrung ausgeführt ist. Der in die Senkbohrung eingesetzte Anschlagdämpfer 284 ist zylindrisch

einfachen Herstellbarkeit. Darüber hinaus ist das elastische Element in vorteilhafter Weise zum einen fest angeordnet, zum anderen aber auch einfach austauschbar, da eiastische Elemente einem Verschleiß unterliegen. Die Anschlagdämpfer 284 können ebenso gut an dem Anschlagelement 281 ange- ordnet sein. Der Aπschlagelement 281 selbst kann zur Erfüllung der Funktion auch an der schwenkbaren Steuereinheit 205 und die Absätze 282 und 283 an der feststehenden Getriebeeinheit 204 ausgebildet sein.

Bezugszeichen

2

110

Steuerrπotoβwelle

130 Steuergetriebe

131 Sonnenrad Hohlrad

Soπneπrad Hohlrad 137

139

151 Innenverzahnung

200

205 Antriebseinheit

210

211

212

213 Koppeigfied

220 Steuermotor

221 Mittelachse

222 Steuermotorweliβ 225

226

Steuergetriebe

232

235 Eingriffsabschnitt

Planetenradsatz Eingriffsabschnitt

Planetengetriebestufe

242 Ausgangswelk

251 Steuerwelle

252 Bevetoid-

253 zentraler Steuerflansch 255

271

272 Befestigungj

273 Lagerbolzen

274 Wälzlager

281 Anschlagelement 282

284

Steuerachse

320 Steuermotor

321 Mittelachse

322 Steuermotorwell

325 Bremsvorrichtun

326 Notbetätigungsv

327 Stirnverzahnung

331

332 Sonnenrad

333

335 Esng

Stufenplanetenrad Verzahnung ig

zentraler Durchläse iZlager

491 Achsmitteipunkt

492 Achsmittelpunkt

493 Spannschraube

494 Aussparung

495 Gewinde

Claims

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1 , Schiffsantrieb (3) mit mindestens einer fest im Schiffsrumpf (6) angeordneten Getriebeeinheit (4, 204) und einer um eine Steuerachse (10, 110, 210, 310) von einer Steuereinrichtung (200, 300) schwenkbaren Antriebseinheit (5, 205) außerhalb des Schiffsrumpfes, wobei die Steuereinrichtung einen Steuermotor (120, 220, 320) und mindestens ein Steuergetriebe (130, 230, 330) aufweist, dadurch geken nzeich net, dass das Steuergetriebe (230, 330) als reduziertes Planetenradgetriebe, bestehend aus zwei Zentrairä- dem (231, 232, 331, 332) und einem Planetenradträger (233, 333) mit mindestens zwei Planetenrädern (238, 338) ausgebildet ist und koaxial zur Steuerachse angeordnet ist.

2. Schiffsantrieb nach Anspruch 1 , dadurch geken nzeich net, dass das Steuergetriebe (230, 330) als Wolfrom-Planetenradsatz ausgeführt

3. Schiffsantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass das erste Zentralrad (231 , 331 ) des Steuergetriebes (230, 330) drehfest mit der Getriebeeinheit (204) verbunden ist und der vom Steuermotor (220, 320) angetriebene Planetenradträger (233_S 333) als Eingangsgiied und ein zweites Zentrairad (232, 332) als Ausgangsgiied wirksam ist, wobei das Ausgangsgiied drehfest mit der schwenkbaren Antriebseinheit (5, 205) verbun-

4. Schiffsantrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch kennzeichnet, dass das Steuergetriebe (230, 330) eine! Durchläse (253, 353) aufweist, in welchem mindestens eine vertikale WeI! (211, 212) zur Übertragung einer Antriebsleistung angeordnet ist.

5. Schiffsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, dass die Zentralräder (231 , 232, 331 , 332) außenverzahnt sind.

8. Schiffsantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e - kennzeichnet, dass an den Planetenrädern (338) eine durchgehende, einheitliche Verzahnung (339) durch einen ersten (335) und zweiten Eingriffsabschnitt (337) des Planetenrads (338) ausgebildet ist und die Zentralräder (331, 332) unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen,

7, Schiffsantrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch geken nzeich net, dass der Antrieb des als Eingangsglied wirksamen Planetenradträgers (233, 333) als Stirπradstufe (260,360) ausgebildet ist.

8. Schiffsantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimradstufe (280) zum Antrieb des als Eingangsglied wirksamen Planetenradträgers (233) als einer Beveloid-Verzahnung (241 , 252) ausgebildet

9. Schiffsantrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich net, dass zwischen dem Steuermotor (220) und dem Eingangsgiied des Steuergetriebes eine Getriebevorstufe (240) zur zusätzlichen Reduktion der Drehzahl des Steuermotors angeordnet ist,

10. Schiffsantrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch geken nzeich net, dass zum Verschweπkeπ der Antriebseinheit (5, 205} bei Stromausfaü eine Notbetätigungsvorrichtung (226, 328, 327) vorgesehen ist, mit weicher das Eingangsgüed des Steuergetriebes (230, 330) verdreht werden kann.

11. Schiffsantrieb nach mindestens einem der vorangegangenen An- geken nzeichnet, das: am Plaπetenradträger (433) zur Spiels zwischen Planetenrädern und Zentralrädern eine elastische Vorspann- vorrichtuπg (493, 494) vorgesehen ist.

12. Schiffsantrieb nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbarkeit der Antriebseinheit (205) gegenüber der feststehenden Getriebeeinheit (205) auf einen maximalen Schwenkwinke! (σ_max) begrenzt ist und an einer Schwenkwinkelbegrenzung (281, 282, 283) zwischen Getriebeeinheit und Steuereinheit eine Dämpfungsvorrichtung (284, 285) angeordnet ist.