DE2100207C2

DE2100207C2 - Antriebsaggregat für Boote

Info

Publication number: DE2100207C2
Application number: DE2100207A
Authority: DE
Inventors: Karl Abdon Göteborg Bergstedt
Original assignee: Volvo Penta AB
Current assignee: Volvo Penta AB
Priority date: 1970-01-06
Filing date: 1971-01-05
Publication date: 1985-02-21
Also published as: SE356009B; US3605677A; GB1293999A; DE2100207A1; GB1294190A; SE355542B; FR2075237A5; DE2100208A1; DE2100208B2; DE2100208C3; CA921335A; CA931435A; JPS566918B1; FR2075238A5; JPS4948720B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebsaggregat für Boote gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Antriebsaggregat ist aus der US-PS 99 647 bekannt. Bei diesem Antriebsaggregat erfolgt das Verschwenken des gesamten Schraubengehäuses um eine leicht gegenüber der Horizontalen geneigte Achse außerhalb des Schraubengehäuses. Dies bedingt das Auftreten relativ hoher Steuerkräfte. Außerdem liegt die Schraube relativ weit weg vom Spiegel des Bootes, was ebenfalls die Steuerkräfte beim Schwenken des Schraubengehäuses erhöht.

Aus der US-PS 33 82 838 ist ein Antriebsaggregat für Boote bekannt, bei dem der Unterteil des Schraubengehäuses um eine nach unten und nach hinten vom Spiegel weg schräg nach unten gerichtete Antriebsachse relativ zum Oberteil des Schraubengehäuses drehbar ist, um die Steuerung des Bootes zu bewirken. Dies bedingt aber ein weites Wegliegen der Schraube vom Spiegel des Bootes, so daß auch bei dieser Lösung relativ hohe Sleuerkrafle auftreten, wenngleich hier nicht das gesinnte Schraubcngehäusc verschwenkt werden muß.

Es liegt einher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Antriebsaggregat der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß dieses bei optimaler Anordnung relativ geringe Sieuerkräfte verursacht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Antriebsaggregat der eingangs genannten Art vorgeschlagen, tins gemäß der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I genannten Merkmale aufweist

Gemäß dieser Lösung ist nicht nur auf an sich bekannte Weise lediglich das Unterteil des Schraubengehäuses zur Steuerung des Bootes und zur Richtungsänderung der Schraube um die Antriebsachse drehbar. Vielmehr wird durch die besondere Anordnung der Gegenwelle in dem genannten Winkel nach unten und nach hinten und die Anordnung der Antriebswelle, ausgehend von dieser Gegenwelle, in dem genannten Winkel nach unten und nach hinten gleichzeitig bewirkt, daß die Schraube in die Nähe des Spiegels des Bootes gelangt und darüber hinaus in die Nähe der Steuerachse, so daß ein kleiner Momentenarm zwischen Steuerachse und Schraube vorhanden ist Dies vermindert neben der geringeren Masse des zu drehenden Unterteils des Schraubengehäuses die Steuerkräfte.

Durch das besondere Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebswelle und Schraubenwelle in Abhängigkeil vom Winkel zwischen diesen beiden Wellen wird das auf das Unterteil des Schraubengehäuses einwirkende Moment herabgesetzt und somit auch die bereits erwähnten Steuerkräfte.

Eins weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung hinsichtlich der Herabsetzung der Steuerkräfte ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Ein Ausiührungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezug atif die Zeichnung beschrieben, die eine Schnittansicht einer Antriebsvorrichtung und von Teilen eines Bootes und eines Antriebsmotor darstellt.

In der Zeichnung ist eine Innenbord- und Außenbordantriebsvorrichtung gezeigt, die einen Innen- und Außenbordmotor allgemein unter 1 angegeben, umfaßt, der in einem Boot 2 mit einem Spiegel 3 mit einer durch

diesen führenden öffnung 4 angeordnet ist. Die öffnung 4 wird durch eine Stützfläche 5 mit einem Flansch 6 geschlossen, der dichtend mit der Außenfläche 7 des Spiegels in Eingriff steht und beispielsweise mit Bolzen 8 mit dem Spiegel fest verbunden ist. Die Stützfläche 5 umfaßt Stützteile, die sich von der Rückseite des Spiegels erstrecken und in denen ein Schwenkzapfen eines haubenförmigen Teils 11 eines Außenbordgehäuses oder-stcgs 12 läuft.

Das Gehäuse 12 umfaßt ein Oberteil 13 und ein steuerbares Unterteil 14, das eine Schraube 15 trägt und mit einer Stevensohle 16 und einer Kavitationsplatte 17 ausgestattet ist. Ein hydraulischer Schwenkzylinder 18 ist in der Stützfläche 5 angeordnet und wird mittels eines Ventilhebels 20 zum Einstellen eines Ventils, das eine unter Druck von einer Quelle, dargestellt durch eine Leitung 21, kommende Hydraulikflüssigkeit steuert, von einer entsprechenden räumlich von diesem getrennten Einrichtung betrieben wird. Eine Puffereinrichtung 24 ist so angeordnet, daß sie die Schwenkbewegung des Außenbordgehäuses nach vorn begrenzt, um somit zu verhindern, daß das Gehäuse so weit schwenkt, daß das Unterteil 13 die untere Kante 3' des Spiegels berührt. Bei größter Ausdehnung des hydraulischen Zylinders und der Kolbenanordnung 18 wird das Schraubcnge-

bo häusc um seine Schwenkachse Γ so weit geschwenkt, daß die Schraube 15 über die Wasseroberfläche gehoben wird.

Der Inncnbordmolor I ist mit einem Getriebe für Vorwärts- und Rückwärtsbewegung ausgestaltet, das

b5 von einem Hebel 25 von einem entsprechenden Kopplungsmcchanismus 26 vom normalen Bedienungsstand im Boot aus betätigt wird. Die Abtricbswelle 27 des Motors lagert in einem hohlen Ringteil 28. das außen

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dichtend mittels entsprechender Druckringe 29 aus Gummi oder ähnlichem Material mit der Stützfläche 5 verbunden ist Die Abtriebswelle 27 endet am hinteren Ende in einem Kugelgelenk 30, das wiederum mit einem Kugelgelenk 31 und durch dieses mit einer Gegenwelle 32 verbunden ist Entsprechende Keilverbindungen (ohne Abbildung) sind zwischen mindestens einer der Wellen und einer der Gelenke vorgesehen, um die. geometrisch notwendige Bewegung beim Schwenken des Schraubengehäuses 12 aufzunehmen. Die Gelenke 30 und 31 umfassen zusammen ein Doppelkugelgelenk. Die Schwenkachse T für das Schraubengehäuse erstreckt sich seitlich der Bootsmittellinie und schneidet sich bei Verlängerung im wesentlichen mit der Achse der Abtriebswelle 27 des Motors, ebenso liegt sie im wesentlichen zwischen den Kugelgelenken 30 und 31. Die Lage der Schwenkachse in bezug auf die Gelenke wird so gewählt, daß eine günstige Arbeitsachse der Gelenke hergestellt wird. Es wurde festgestellt, daß die Betätigung von Doppelkugelgelenken unter einem kleinen Winkel, wie beispielsweise 15°, die Arbeitsweise der Gelenke nicht nachteilig bee-nflußt, die Gegenwelle 32 ist in bezug auf die Welle 27 unter einen kleinen Winkel von im wesentlichen 15° nach unten gerichtet. Auf diese Weise wird die Geometrie des oberen Endes 33 des Oberteils 13 verbessert, wie auch der maximal für die Schwenkbewegung zulässige Winkel für das Schraubengehäuse 12 zunimmt, womit zwischen dem oberen Ende 33 und dem Flansch 6 oder dem Spiegel 3 ein größerer Spielraum besteht, und, da es einen maximal zulässigen Winkel für die Arbeitsweise von Kugelgeionken gibt, der größere Winkel für die Schwenkbewegung nicht diesen für die Gelenke zulässigen Maximalwert übersteigt. Im Einzelfall kann beispielsweise das Doppelkugelgelenk 30, 31 für eine genügende Arbeitsleistung bis zu einem Winkel von ca. 60° gebaut werden, und da die Gegenwelle um ca. 15° nach unten geneigt ist bei normaler Schwenkstellung des Außenbordgehäuses, könnten in diesem Fall die Gelenke eine Schwenkbewegung des Gehäuses nach oben und hinten um ca. 75° aufnehmen.

Die Haube 11 des Außenbordgehäuses, die die Lagerzapfen des Gehäuses trägt, ist so angeordnet, daß sie um die Stützfläche 5 gleichzeitig mit einem Schwenken des AuUenbordgehäuses geschwenkt wird. Das Ringteil 28 umfaßt ein genormtes, sich nach hinten erstreckendes, hohles, im allgemeine·) zylinderförmiges Teil 34. Die Haube U selbst weist ein ähnliches inneres, hohles Zylinderteil 35 auf, das sich nach vorn zum Teil 34 erstreckt. Ein flexibles, geripptes Verschlußstück 36 erstreckt sich zwischen den Teilen 34 und 35 und ist an diesen festgespannt, um die Kugelgelenke 30, 31 in einem wasserdichten Gehäuse abzuschließen.

Die Haube 11 und die Stützfläche 5 dienen dazu, das Verschlußstück 36 vor Beschädigung durch von außen kommende Fremdkörper zu schützen. Im weiteren ist beschrieben, daß die Stützfläche 5 zusammen mit dem Teil 28 die öffnung 4 im Spiegel 3 vollständig gegen das Eindringen von Wasser in das Boot abschließen, auch wenn Wasser an die Außenseite des Verschlußstücks 36 kommen sollte.

Die Gegenwelle 32 ist in Druckroüenlagern 37 und 38 innerhalb des Oberteils 13 des Außenbordgehäuses gelagert. Auf dieser Gegenwelle isi ein mit einem Kegelrad 'K), das am oberen Teil 41 einer Gelenkantricbswclle 42 angebracht ist, in Eingi iff stehendes Kegelrad 39 festgekeilt. Die Antriebswelle erstreckt sich von ihrem oberen Ende aus nach unten und vorn. Die Antriebswelle 42 ist drehbar gelagert oder in Drucklagern 43 und 44 im Oberteil 13 getragen, wie auch in einem Drucklager 45 im Gehäuseunterteil 14. Ein Gelenk 4€ macht es möglich, daß die Welle 42 zwischen ihren Enden zum leichteren Zusammenbau und zum leichteren Ausbau des Außenbordgehäuses getrennt werden kann und daß die Länge der Welle an die Lage der Lager angepaßt werden kann.

Das Unterteil 14 weist ein sich nach oben erstreckendes hohles Ansatzstück 47 auf, das am Gehäuseteil mittels Bolzen 48 an seinem oberen Ende 49 befestigt ist. Das hohle Ansatzstück 47 erstreckt sich nach oben in eine nach unten gerichtete, im allgemeinen röhrenförmige öffnung an einem vorspringenden Teil 50 des Geis häuseoberteils 13, worin es auf einem Bolzenlager 51 und auf einem Kugellager 52 auf einer mit der Achse der Welle 42 zusammenfallenden Achse gedreht werden kann. Ein Dichtungsring 52 ist zwischen dem Vorsprung 50 und dem oberen Ende 49 angeordnet, wobei das Gehäuseunterteil verhindert, daß Hydraulikflüssigkeit austreten und Wasser in den Vorsprung 50 eintreten kann, so daß die Lager 43,44,51 und 52 geschützt sind.

Die Außenfläche des Ansatzstücks 47 ist zwischen den Lagern 51 und 52 über einen Teil seines Umfangs mit Ritzelzähnen ausgestattet, die mit den Zähnen eines Zahnstangenteils 55 in Eingriff stehen. Auf diese Weise kann das Unterteil 14 des Gehäuses relativ zum Oberteil 13 gesteuert werden. Das Ansatzstück 47 trägt an seinem unteren Ende an einer Stelle innerhalb des Unterteils 14 ein Druckkugellager 56, das die Antriebswelle 42 knapp vor der Verbindung 46 trägt. Die Antriebswelle 42 endet unten in einem Kegelrad 57. Die Schraubenwelle 58 ist im Unterteil 14 in Druckkugellagern 59 und 60 und im Kugellager 61 gelagert. Sie weist eine mit dem Kegelrad 57 in Eingriff stehende Zahnscheibe 62 auf.

Die Schraube 15 ist vorzugsweise eine Druckschraube und dementsprechend außen auf der Schraubenwelle hinter dem Gehäuseteil 14 angebracht.

Die Antriebswelle 42 und die Schraubenwelle 58 drehen sich im gleichen Drehsinn, d. h. die Zähne des Rades 57 stehen mit den Zähnen des Rades 62 über die Welle 42 und die Welle 58 in Eingriff, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen diesen Wellen im wesentlichen gleich dem Kosinus des Winkels zwischen den Wellenachsen ist, um das auf das Gehäuseteil 14 über die Welle 42 einwirkende Moment auf ein Mindestmaß herabzusetzen.

Der Winkel zwischen der Achse der Antriebswelle 42 und der der Schraubenwelle 58 beträgt bei der abgebildeten Ausführungsform 58° oder 122°, der Kosinus dieses Winkels ist im wesentlichen 0,53, woraus sich zwischen der Antriebswelle 42 imd der Schraubenwelle 58 bzw. zwischen Zahnrad 57 und Zahnrad 62 ein Übersetzungsverhältnis von 1 :0,53 ergibt. Bei dieser Anordnung sind, da das Zahnrad 62 eine Zahnscheibe und das Rad 57 ein Kegelrad ist, die Zähne senkrecht oberhalb des Schnittpunktes der Antriebswellenachse mit der Schraubenwellenachse in Eingriff. Im Normalfall wird es sich als praktisch erweisen, daß das Übersetzungsver-

bo hältnis bei modernen Benzinmotoren und Schrauben mit hoher Drehzahl nicht wesentlich größer ist als 1 :0,53, anderenfalls würden bei wesentlich größerer Übersetzung von der Welle 42 zur Schraube weitere Drc-i,zahlbereiche für die Welle oder eine Schraube mit

b^ri niedriger Drehzahl notwendig werden.

Betrüge der Winkel zwischen den Wellen 42 und 58 beispielsweise 70", wäre das Übersetzungsverhältnis im wesentlichen I : 0.34. während es bei einem Winkel von

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75° 1 :0,26 oder fast 4 :1 betrüge, was unter normalen Umständen für ein Gleitboot oder für eine Schraube mit hoher Drehzahl nicht ausreichend wäre.

Wird der Winkel auf 50° verkleinert, würde das Übersetzungsverhältnis 1 :0,64, jedoch bei Herabsetzung auf 5 40° 1 :0,77 betragen. Solche Übersetzungsverhältnisse mögen zwar für Schrauben mit hoher Drehzahl erwünscht sein, jedoch würde die Geometrie des Außenbordgehäuses durch den kleineren Winkel nachteilig beeinträchtigt, und da das Unterteil 14 um die Achse der 10 Wellen 42 gesteuert wird, würde sich beim Abschwenken des Unterteils 14 von der normalen Stellung für geraden Kurs die Schraubenwelle unter einem unerwünschten Winkel nach oben schwenken. Dementsprechend wäre der Mindestwert für den Winkel zwischen 15 den Wellenachsen ca. 45°, um noch eine zufriedenstellende Arbeitsweise zu erzielen, während der Höchstwert bei ca. 70° liegen würde, auch wenn bei einer Schraube für niedrige Drehzahlen Winkel mit einem Wert bis zu ca. 75° verwendet werden. ' 20

Eine Neigung der Welle 42 nach unten und nach vorn um 58° zur Horizontalen gemessen ermöglicht eine Anordnung, bei der die Schraube 15 und die Kavitationsplatte 17 nahe an der unteren Kante 3' des Spiegels angeordnet werden können, wobei die Platte in Höhe der Kante 3' oder etwas darunter ausgerichtet und die Schraube genügend nahe am Spiegel angeordnet werden kann, um sie mehr im Bereich gleichförmiger Strömung als im Bereich der mehr achteraus liegenden Strömung zu halten, wobei die Platte und die Schraube so gestellt sind, daß sie leicht in der gewünschten Eintauchtiefe bleiben, nachdem das Boot auf volle Touren gebracht wurde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

21 OO 207 Patentansprüche:

1. Antriebsaggregat für Boote mit Innenbordmotor, mit einem vom Spiegel des Bootes getragenen, aus einem Oberteil und einem Unterteil bestehenden Schraubengehäuse, das um eine horizontale Achse aufklappbar und zum Steuern des Bootes um eine Achse senkrecht dazu drehbar ist, mit einer in das Oberteil des Schraubengehäuses eingesetzten Gegenwelle, die mit der Antriebswelle des Motors durch ein Universalgelenk verbunden is: und mittels eines weiteren Kcgclradgetriebes mit einer Antriebswelle verbunden ist, die an ihrem unteren Ende über ein Kegelradgetriebe mil einer im wesentlichen horizontalen Schraubenwelle verbunden ist, wobei die Gegenwellc, die Antriebswelle und die Schraubenwelle im Schraubengehäuse einen Z-Aufbau bilden, bei dem die Gegenwelle in normaler Bctriebsstellung des Schraubengehäuses zur horizontalen Ebene rückwärts und abwärts und die Antriebswelle in einem Winkel zur Schraubenwelle abwärts und vorwärts geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (14) um die in Längsrichtung des Schraubengehäuses montierte Antriebswelle (42) relativ zum Oberteil (13) drehbar ist, daß die Neigung der Gegenwelle (32) etwa 10" bis 30° und die der Antriebswelle (42) 45° bis 70" beträgt und daß das Übersetzungsverhältnis des die Antriebswelle (42) der Schraubenwelle (58) verbindenden Kegelradgetriebes (57, 62) im wesentlichen gleich dem Kosinus dieses Winkels ist.

2. Antriebsaggregat nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (!5) unmittelbar an der sich mit der horizontalen Schwenkachse (T) den Schraubcngehäusc:; (12) schneidenden, vertikalen Ebene angeordnet ist.