DE1916702C3

DE1916702C3 - Schiffswendegetriebe

Info

Publication number: DE1916702C3
Application number: DE1916702A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. Oberengstringen Naegeli; Hans Widen Sigg
Original assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Current assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Priority date: 1969-04-01
Filing date: 1969-04-01
Publication date: 1978-04-27
Also published as: SE357338B; NL7004319A; DE1916702A1; DE1916702B2; GB1231122A; FR2042786A5; JPS5076B1; CH514464A

Description

Die Erfindung betrifft ein Schiffswendegetriebe, das zwischen eine oder mehrere, mit unveränderbarem Drehsinn laufende Antriebsmaschinen und eine oder mehrere, jeweils eine Schiffsschraube tragenden Abtriebswellen geschaltet ist, das jeweils mindestens eine Zwischenwelle für Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrt und je eine jeder Zwischenwelle zugeordnete im Stillstand schaltbare formschlüssige Kupplung aufweist ind zum Umschalten auf Stillstand abgebremst wird.

Es ist bereits ein derartiges Getriebe bekannt, bei dem eine Bremse auf der Antriebswelle und eine Haltebremse auf der Antriebswelle vorgesehen sind. Zum Umsteuern wird das Getriebe mittels der Bremse auf der Abtriebswelle zunächst auf Stillstand abgebremst. Die Antriebswelle wird während des Ausrückens bzw. Einrijckens der Kupplungen durch eine Haltebremse am Drehen gehindert. Es sind also zum Umsteuern dieses bekannten Getriebes zwei unabhängig voneinander zu betätigende Bremsen erforderlich (brit. Patentschrift 54 000).

Bei einem anderen bekannten Schiffswendeijetriebe

sind die Kupplungen als Reibungskupplungen ausgebildet. Auf der Antriebsseite und der Abtriebsseite mindestens einer Zwischenwelle jeder für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt vorgesehenen Zwischenwellen gruppe ist je eine Bremse vorgesehen, mit denen die Antriebsseite und die Abtriebsseite, die während des Umschaltens kurzzeitig voneinander getrennt sind, unabhängig voneinander gebremst werder (DAS 11 16 106).

ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schiffswendegetriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem nur eine Bremse erforderlich ist

Zur Lösung dieser Aufgabe ist {;emäß der Erfindung vorgesehen, daß die Kupplungen zeitlich überlappend ein- bzw. ausrückbar sind, so daß :!u keinem Zeitpunkt des Schaltvorganges alle Kupplungen gleichzeitig vollständig ausgerückt sind.

Zum Abbremsen des Getriebes für den Umschaltvorgang ist also nur eine einzige Bremse erforderlich, die an beliebiger Stelle des Getriebes, z. B. an der Antriebswelle, der Abtriebswelle oder einer Zwischenwelle angeordnet sein kann.

Nach Drosselung der Antriebsmaschine wird das Wendegetriebe mit der Bremse auf Stillstand abge bremst Da die Antriebs- und die Abtriebsseite des Getriebes auch während des Umsteuervnrganges stets mechanisch verbunden bleiben, hindert die eine Bremse sowohl die Antriebsmaschine an einer Leerlaufdrehung als auch die Schraubenwelle an einer Drehung infolge des vom Wasse,- auf die Schraube übertragenen Drehmomentes.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Kupplungen über einen jeder Antriebswelle zugeordneten Drehzahlgeber ge schaltet werden, der die Betätigungsvorrichtung der Kupplungen nur bei Stillstand aller Getriebeteile auslöst. Dadurch ist ein zu frühes Schalten der noch relativ zueinander bewegten Küppiungshälften verhindert, was zu Kupplungsschäden führen würde.

Vorteilhafterweise wird nach der Umschaltung der Kupplungen das Antriebsmoment der Antriebsmaschine bei festgehaltener Bremse so weit erhöht, bis es mindestens gleich dem wirkenden Schraubendrehmoment ist. Dadurch wird verhindert, daß das Getriebe von dem noch in ursprünglicher Fahrtrichtung fahrenden Schiff über die Schraube entgegengesetzt der neu gewählten Antriebsdrehrichtung angetrieben wird. Hat die Antriebsmaschine dieses Drehmoment erreicht, so wird die Bremse gelöst, worauf die Schraubenwelle im umgekehrten Drehsinn rotiert.

Um eine große Bremsleistung aufbringen zu können, ui.nfaßt die Bremse gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mehrere Bremsflächenpaare. Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist je eines dieser Bremsflächenpaare je einer Zwischenwelle zugeordnet.

Die Erfindung sowie vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

F i %. 1 zeigt im Grundriß und F i g. 2 im Querschnitt einen zweistufigen umsteuerbaren Schiffsantrieb mit einer Antriebsmaschine, einer Schraubenwelle und je einer Zwischenwelle für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt. Mit strichpunktierten Linien ist eine Variante gezeigt, bei der der Kraftfluß für Vorwärts- und Rückwärtsgang auf je zwei Zwischenwellen verteilt ist.

Fig. 3 zeigt im Grundriß und Fig.4 im Querschnitt eine Ausführung für zwei Antriebsmaschinen, die eine

mit größerer und die andere mit kleinerer Leistung. Mit strichpunktierten Linien ist eine Variante angegeben, bei der der Kraftfluß der größeren Antriebsmaschine für Vorwärtsgang auf zwei Zwischenwellen verteilt ist

Fig.5 zeigt eine andere Ausführung für zwei Antriebsmaschinen mit je eimer Zwischenwelle für Vorwärtsgang und einer gemeinsamen Zwischenwelle für Rückwärtsgang. Mit strichpunktierten Linien ist eine Variante angegeben, bei der der Kraftfluß für Vorwärtsgang je Antriebsmaschine auf zwei zwischenwellen verteilt ist

Fig.6 zeigt eine weitere Ausführung für zwei Antriebsmaschinen, je Antriebsmaschine eine Zwischenwelle für Vorwärtsgang und eine Zwischenwelle für Rückwärtsgang.

Mit strichpunktierten Linien ist eine Variante gezeigt, bei der der Kraftfluß je Antriebsmaschine für Vorwärts- und Rückwärtsgang auf zwei Zwischenwellen verteilt ist

Fig.7 zeigt eine Ausführung mit einer Antriebsmaschine und zwei gegenläufigen AbtriebsweP-;n mil je einer Zwischenwelle für Vorwärtsgang und je einer Zwischenwelle für Rückwärtsgang.

F i g. 8 zeigt eine Ausführung mit zwei gegenläufigen, konzentrisch zueinander angeordneten Abtriebswellen, einer Antriebsmaschine und mit je einer Zwischenwelle für Vorwärts- und Rückwärtsgang.

Fig.9 zeigt eine Ausführung mit ebenfalls zwei gegenläufigen, konzentrisch zueinander angeordneten Abtriebswellen, jedoch mit zwei gegenläufigen Antriebsmaschinen, mit je zwei Antriebsritzeln und je zwei Kupplungen und je einer Zwischenwelle für Vorwärts- und Rückwärtsgang. Mit strichpunktierten Linien ist eine Variante gezeigt, bei der der Kraftfluß für Vorwärts- und Rückwärtsgang auf zwei Zwischenwellen verteilt ist

Fig. 10 bis 15 zeigen eine Ausführung der Kupplung nach Fi g. 1 in verschiedenen Stellungen:

Fig. 10 die Kupplung in ausgerücktem Zustand, F i g. 11 die Kupplung in halb eingerücktem Zustand,

Fig. 12 und 13 bzw. Fig. 14 und 15 die beiden möglichen Stellungen der Kupplung in ganz eingerücktem Zustand.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist die Antriebsmaschine 1 über die Antriebswelle 2 mit dem Ritzel 3 /erbunden, das mit dem Zahnrad 4 im Eingriff steht, welches seinerseits Zahnrad 5 treibt Zahnrad 4 ist über die Zahnkupplung 6 für Vorwärtsgang mit der Zwischenwelle 7 kuppelbar und entsprechend ist Zainrad S über die Zahnkupplung 8 für Rückwärtsgang mit der Zwischenwelle 9 kuppelbar. Die Zwischenw;llen 7,9 tragen Ritzel 10,11, die im Eingriff mit dem auf der Abtriebswelle 13 befestigten Rad 12 stehen.

Ist Kupplung 6 eingerückt und Kupplung 8 ausgerückt so dreht sich die Abtriebswelle 13 vorwärts; ist Kupplung 6 ausgerückt und Kupplung 8 eingerückt, so dreht sich die Abtriebswelle 13 rückwärts. Die beiden Ritzel 10, U sind an ihrer Stirnseite je mii einer Bremse 14,15 versehen, bei deren gemeinsamer Betätigung das gesamte Antriebssystem bis auf vollkommenen Stillstand abgebremst wird. Gemäß Fig. 10 bis 15 weisen die Kupplungen 6 und 8 je eine Kupplungsnabe 30 mit drei Zahnkränzen 31, 32 und 33 auf, bei denen jeder zweite Zahn weggelassen ist, sowie eine Kupplungshülse 34 mit zwei Zahnkränzen 35 und 36, bei denen ebenfalls jeder zweite Zahn weggelassen ist und die um eine ursprüngliche Zahnteilung gegeneinander verschoben sind. Die Kuppiungsnabc 30 ist fest mit der Zwischenwelle 7 bzw. 9 verbunden, während die Kupplungshülse 34 über eine zweite Kupplungsnabe 37 mit Zahnrad 4 bzw 5 verbunden ist

Das Einrücken der Kupplungen 6 und 8 erfolgt bei

s vollkommenem Stillstand des Getriebes, also auch des Zahnrades 4 und der Zwischenwelle 7 bzw. des Zahnrades 5 und der Zwischenwelle 9, durch axiales Verschieben der Kupplungshülse 34 in der einen Richtung oder, wenn in diesem Fall Zahn auf Zahn steht,

ίο automatisch gesteuert in der anderen Richtung, in der dann ein Einrücken sicher möglich ist Dabei rückt zuerst einer der beiden Zahnkränze 35 oder 36 der Hülse 34 axial soweit in den Zahnkranz 32 der Nabe 30 ein, bis der andere Zahnkranz 36 bzw. 35 der Hülse 34 auf Zahnkranz 33 bzw. 31 stößt (Fig. 11). Beim Anfahren des treibenden Zahnrades 4 in Richtung des Pfeiles A in F i g. 11 wird die volle axiale Verschiebung erreicht (Fig. 12 und 13); d.h. die Zähne des zweiten Zahnkranzes 36 oder 35 der Hü'«··? 34 sind dann ebenfalls in Eingriff und machen die K «pplung spielfrei. Die Betätigung der Kupplungen ist nur möglich, wenn das Getriebe vollständig stillsteht Deshalb ist die Betätigungsvorrichtung für die Kupplungen mit einem am Antriebsritzel 3 befestigten Drehzahlgeber 16 (Fig. 1) gekoppelt, der die Betätigungsvorrichtung solange blockiert bis die Drehzahl den Wert Null erreicht hat

Die Kupplung 6 kann nur ausgerück) werden, wenn die zweite Kupplung 8 eingerückt ist oder umgekehrt Damit wird vermieden, daß die mechanische Verbindung zwischen den Bremsen 14,15 und der Antriebswelle 2 unterbrochen wird und die Antriebsmaschine 1 bei stillstehender Abtriebswelle 13 rotieren kann, was ein Einrücken der Kupplungen 6, 8 unmöglich machen würde. Die Bremsen 14, 15 sind so ausgelegt daß sie zusammen das nötige Bremsmoment erzeugen, um das Antriebssystem gegen das Schraubendrehmoment, bewirkt durch die vom Wasser angetriebene Schraube, und das Leerlaufmoment der Antriebsmaschine inner halb eines vorgegebenen Zeitraums abbremsen können.

Der Betätigungsmechanismus der Bremsen 14,15 ist

so mit dem Umsteuersystem verbunden, daß ein Lösen der Bremsen 14, 15 erst möglich ist, v/enn die

Antriebsmaschine 1 ein Drehmoment erzeugt, das

gleich oder größer dem wirkenden Schraubendrehmoment ist Dadurch wird vermieden, daß die Schraube nach erfolgter Umsteuerung der Kupplung 6, 8 nochmals vom Wasser angetrieben in der ursprünglichen Drehrichtung rotiert und zuerst von der Antriebs- maschine 1 gebremst werden muß, bevor sie in der umgesteuerten Richtung drehen kann.

Die Bremsen 14, 15, 14', 15' sind als Teilbelagscheibunbremsen ausgebildet, wie sie im Prinzip auch vom Kraftfahrzeug her bekannt sind. Um die zu Wäiine umgewandelte, beim Bremsen vernichtete Energie schnell und wirksam abführen zu können, werden gekühlte Bremsscheiben eingesetzt

Für größere übertragene Leistungen ist es vorteilhaft den Kraftfluß für den Vorwärtsgang zu teilen, indem eine zweite Zwischenwellengruppe für Vorwärtsgang, bestehend aus Zahnrad 4', Kupplung 6', Z-vischenwelle T, Ritzel 10', Bremse 14', symmetrisch zur ersten Vorwärtsgang-Zwischenwellengruppe bezüglich der Antriebswelle 2 ange i^rdnet 'vird.

Dasselbe ist auch möglich für den Rückwärtsgang, indem eine zweite Zwischenwellengruppe für Rückwärtsgang, bestehend aus Zahnrad 5', Kupplung 8', Zwischenwelle Ψ, Ritzel 11', Bremse 15' symmetrisch

zur ersten Rückwärtsgang-Zwischenwellengruppe bezüglich der Antriebswelle 2 angeordnet wird.

In Fig. 3 und 4 ist eine Anordnung für zwei Antriebsmaschinen verschiedener Leistung und mit entgegengesetztem Drehsinn dargestellt, wobei die Antriebsmaschine I große Leistung und die Antriebsmaschine 17 kleine Leistung hat. Die Anordnung für die Antriebsmaschine 1 entspricht derjenigen von Fig. I. Die Antriebsmaschine 17 kleiner Leistung ist über eine Antriebswelle 1 mit einem Ritzel 19 verbunden, das im Eingriff steht mit dem Zahnrad 5 der Zwischenwellengruppe für Rückwärtsgang. Die Antriebswellen 2, 18 sind mit den entsprechenden Rtizeln 3, 19 durch Überholkupplungen 20 verbunden, die gestatten, wahlweise die einzelnen Antriebsmaschinen allein durch Beschleunigen oder Verzögern zu- oder abzuschalten.

Die kleinere Antriebsmaschine 17 wird für Marschfahr! dip große Antriebsmaschine 1 für den hohen Geschwindigkeitsbereich eingesetzt. Wiederum ist es vorteilhaft, den KraftfluB für Vorwärtsgang der größeren Antriebsmaschine 1 aufzuteilen, indem wie in Fig. I eine zweite komplette Zwischenwellengruppe für Vorwärtsgang symmetrisch zur Antriebswelle 2 angeordnet wird.

In F i g. 5 arbeiten zwei Antriebsmaschinen 1 mit etwa gleicher Leistung und gleichem Drehsinn über je eine, oder in strichpunktierter Variante über je zwei komplette Zwischenwellengruppen für Vorwärtsgang auf die Abtriebswelle 13.

Die beiden Zahnräder 4 der Zwischenwellengruppen für Vorwärtsgang greifen in ein einzelnes Zahnrad 5 der gemeinsamen Zwischenwellengruppe für Rückwärtsgang ein. Die Antriebswellen 2 sind je über eine Überholkupplung 20 mit ihren Ritzeln 3 verbunden, damit die Antriebsmaschinen 1 nach Belieben zu- oder abgeschaltet werden können.

In Fig. 6 arbeiten zwei Antriebsmaschinen 1 mit gleichem Drehsinn über je eine komplette Zwischenwellengruppe für Vorwärtsgang und eine komplette Zwischenwellengruppe für Rückwärtsgang auf die Abtriebswelle 13. Überholkupplungen 20 verbinden je die Antriebswellen 2 mit den Ritzeln 3, damit die einzelnen Antriebsmaschinen 1 nach Belieben zu- oder abgeschaltet werden können.

Wie in den vorhergehenden Fällen besteht die Möglichkeit, den Kraftfluß für Vorwärtsgang und Rückwärtsgang aufzuteilen, indem je eine zweite komplette Zwischenwellengruppe für Vorwärtsgang bzw. für Rückwärtsgang symmetrisch zu je einer Antriebswelle 2 angeordnet wird.

In Fig. 7 arbeitet eine Antriebsmaschine 1 auf zwei gegenläufige Abtriebswellen 13. Das Ritzel 3 steht im Eingriff mit den beiden Zahnrädern 4, 5 der Zwischenwellengruppen für Vorwärtsgang bzw. Rückwärtsgang, deren Ritzel 10,11, je mit Rad 12 auf den Abtriebswellen 13 im Eingriff stehen. Zahnrad 4 bzw. 5 treibt Zahnrad 5" bzw. 4" der Zwischenwellengruppen für Rückwärtsgang bzw. Vorwärtsgang an, die wiederum über die Ritzel 11, 10 je mit Rad 12 der Abtriebswellen 13 im Eingriff stehen. Sind die beiden Kupplungen 6 eingerückt und die Kupplungen 8 ausgerückt, so drehen die beiden Abtriebswellen in Richtung vorwärts; sind die beiden Kupplungen 6 ausgerückt und 8 eingerückt so drehen die beiden Abtriebswellen in Richtung rückwärts.

Gemäß Fig. 8 treibt eine Antriebsmaschine 1 zwei gegenläufige konzentrisch zueinander angeordnete Abtriebswellen 13 an.

Die Antriebsmaschine 1 ist über eine Antriebswelle 2 mit dem Ritzel 3 verbunden, mit dem noch der Drehzahlgeber 16 gekuppelt ist. Ritzel 3 steht im Eingriff mit Rad 4, das seinerseits mit Rad 5 kämmt. Für Vorwärtsgang treibt Riad 4 bzw. 5 über die Zwischenwellen 7 und die Zahnkupplungen 6 die Ritzel 10 an, die im Eingriff mit den Rädern 12 auf der inneren bzw. der äußeren Abtriebswelh: 13 stehen, wie es in Fig. 8 dargestellt ist. Die Zahnkupplungen 8 sind dabei ausgerückt. Für Rückwärtsgang treibt Rad 4 bzw. 5 über die Zwischenwellen 9 und Zahnkupplungen 8 die Ritzel 11 an, die im Eingriff mit den Rädern 12 auf der äußerer bzw. inneren Abtriebswelle 13 stehen. Die Zahnkupplungen 6 sind dabei ausgerückt. Alle vier Ritzel 10, 11 sind mit Bremsen 14, 15 verbunden, die den Stillstand des Antriebssystems und damit das Schalten der Zahnkupplungen 6,8 ermöglichen.

Gemäß F i g. 9 treiben zwei Antriebsmaschinen I vor gleicher '.eislung und entgegengesetztem Drehsinn zwei gegenläufige konzentrisch zueinander angeordnete Abtriebswellen 13 an.

Für Vorwärtsgang treibt je eine Antriebsmaschine 1 über je eine Antriebswelle 2 und über je eine Zahnkupplung 6 je ein Ritzel 3, das mit je einem Rad 4 im Eingriff steht. Die Räder 4 sind über je eine Zwischenwelle 7 mit je einem Ritzel 10 verbunden, die je in Rad 12 auf der inneren bzw. äußeren Abtriebswelle 13 eingreifen. Die beiden Zahnkupplungen 8 sind dabei ausgerückt.

Für Rückwärtsgang treibt jede Antriebsmaschine 1 über eine Antriebswelle 2 und über eine Zahnkupplung 8 je ein Ritzel 21, das mit je einem Rad 4 im Eingrifl steht. Die Räder 4 treiben nun auf gleiche Weise wie be Vorwärtsgang, aber in umgekehrter Drehrichtung die beiden Abtriebsweller, 13 an. Die Zahnkupplungen f sind dabei ausgerückt.

Das vollständige Abbremsen des Antriebssystem« geschieht durch die Bremsen 14, die mit den Ritzeln IC verbunden sind. Jede Antriebswelle 2 weist einer Drehzahlgeber 16 auf.

Für große übertragene Leistungen ist es vorteilhaft den Kraftfluß für Vorwärtsgang von Ritzel 3 bis Ra '. Ii aufzuteilen, indem symmetrisch zu Ritzel 3 je eint zusätzliche Zwischenwellengruppe, bestehend aus Rac 4', Zwischenwelle T, Ritzel 10', Bremse 14' angeordnei wird.

Das gleiche Prinzip kann für den Rückwärtsgang angewendet werden, indem je symmetrisch zu Ritzel 21 eine zusätzliche Zwischenwellengruppe, bestehend au; Rad 5', Zwischenwelle 9', Ritzel 11', Bremse 15 vorgesehen wird.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schiffswendegetriebe, das zwischen eine oder mehrere, mit unveränderbarem Drehsinn laufende Antriebsmaschinen und eine oder mehrere, jeweils eine Schiffsschraube tragenden Abtriebswellen geschaltet ist, das jeweils mindestens eine Zwischenwelle für Vorwärts- bzw. Rückwärtsfahrt und je eine jeder Zwischenwelle zugeordnete, im Stillstand schaltbare formschlüssige Kupplung aufweist und zum Umschalten auf Stillstand abgebremst wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (6, 6, 6', 8') zeitlich überlappend ein- bzw. ausrückbar sind, so daß zu keinem Zeitpunkt des Schaltvorganges alle Kupplungen gleichzeitig vollständig ausgerückt sind.

2. Schiffswendegetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (6,8, fi', 8') über einen jeder Antriebswelle (2, 18) zugeordneten Drehzahlgeoer (16) geschaltet werden, der die Betätigungsvorrichtung der Kupplungen nur bei Stillstand aller Getriebeteile auslöst

3. Schiffswendegetriebe nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse (14,15,14', 15') erst gelöst werden kann, wenn nach erfolgter Umschaltung der Kupplungen (6, 8, 6'. 8') das Antriebsmoment der Antriebsmaschinen (2, 18) mindestens gleich dem wirkenden Schraubendrehmoment ist.

4. Schiffswendegetriebe nach einem der Ansprüche I bis Λ dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (6, 8, 6', 8') mitte¹! einer hydraulischen Hilfskraftvorrichtung be'ätigbar sind.

5. Schiffswendegetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (6,8,6', 8') mittels einer pneumatischen Hilfsvorrichtung betätigbar sind.

6. Schiffswendegetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse mehrere Bremsflächenpaare (14,15,14', 15') umfaßt.

7. Schiffswendegetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zwischenwelle (7,9,7', S) je ein Bremsflächenpaar (14 bzw. 15) zugeordnet ist.