DE3101272C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Faltpropeller für Bootsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Faltpropeller ist aus der US-PS 9 97 884 bekannt. Der dort beschriebene Faltpropeller zeichnet sich dadurch aus, daß dieser durch eine aktive mechanische Verstellung von Faltzustand in den Betriebszustand gebracht wird und umgekehrt.

Zu einer anderen Gruppe gehört der Faltpropeller gemäß der US-PS 8 66 369, bei dem der Propellerflügel selbsttätig durch den Wasserdruck in den angefalteten Zustand gebracht wird, wenn sich die Propellerwelle dreht. Zu dieser Gruppe von Faltpropellern gehört auch derjenige der vorliegenden Erfindung.

Wenn der Fachmann den Faltpropeller gemäß der US-PS 9 97 884 dahingehend abändern würde, einen selbsttätigen Faltvorgang zu realisieren, so würde zunächst einmal der Fachmann annehmen, daß durch die besondere Lage der Befestigungsachsen ohne ein Getriebe der Faltvorgang automatisch durch den Wasserdruck bewerkstelligbar wäre. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Relativdrehung zwischen Welle und Nabe bei der US-PS 8 66 369 keinen Einfluß auf eine Transmissionseinrichtung hat bzw. auf den Faltvorgang unmittelbar, da durch das Verdrehen der Welle gegenüber der Nabe lediglich der aufgefaltete Zustand stabilisiert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Faltpropeller der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Flügel dünn und leicht ausgebildet sein können und somit eine Erhöhung des Wirkungsgrades erzielbar ist, und zwar sowohl bei Vorwärtsfahrt als auch bei Rückwärtsfahrt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Dabei basiert die Erfindung auf der Erkenntnis, daß die auf einen Propellerflügel wirkende Strömungskraft nahezu senkrecht zu einem Abschnitt der Flügeloberfläche wirkt, und zwar unabhängig von den Betriebszuständen. Beim Propeller entsprechend der Erfindung bewegen sich die Flügel beim Auseinanderfalten auf einem Kreisweg, was bedeutet, daß die Flügel sich auf einem Weg bewegen, welcher stets fast senkrecht zur Strömungskraft liegt, welche auf die Flügel wirkt. Da im Prinzip keine Arbeit erforderlich ist, um eine Bewegung senkrecht zu einer wirkenden Kraft durchzuführen, wird eine Arbeit erforderlich, um eine Bewegung in der Wirkungslinie der Kraft durchzuführen. Dies bedeutet, daß die Flügel des Propellers entsprechend der Erfindung theoretisch ohne Arbeitsleistung auseinandergefaltet werden können. Dabei hat der Erfinder erkannt, daß der selbsttätige Faltvorgang im Zusammenhang mit der gewinkelten Befestigungsachse dann in besonders guter Weise realisierbar ist, wenn eine selbsttätige Transmissionseinrichtung vorgesehen wird, und zwar im Zusammenhang mit einer relativ zur Propellerwelle in begrenztem Umfang drehbaren Nabe dahingehend, daß sich diese begrenzte Drehung über die Transmissionseinrichtung dem passiven Faltvorgang aufgrund der Wasserkräfte funktionssicher und ohne Beschädigungen vollziehen läßt.

Durch die erfindungsgemäße Lösung können nicht nur leichte und dünne Flügel gebaut werden, sondern es wird auch ein geringes Trägheitsmoment um die Drehachse (daraus resultiert ein geringes Eingriffsdrehmoment) und geringe Druckimpulse im Wasser erzielt. Es ist sichergestellt, daß bei allen Betriebsbedingungen ein Auseinanderfalten der Propellerflügel mit geringem Kraftaufwand möglich ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Propellernabe mit einem im gefalteten Zustand dargestellten Flügel,

Fig. 2 eine Ansicht entsprechend Fig. 1 mit in Betriebsstellung befindlichem Flügel,

Fig. 3a, 3b und 4a, 4b schematische Seitenansichten bzw. Stirnansichten verschiedener Ausführungsformen von Propellern gemäß der Erfindung,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Propeller mit der Darstellung des Transmissionsmechanismus und

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines modifizierten Trans­ missionsmechanismus.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Faltpropeller entsprechend der Erfindung, welcher eine Nabe 1 umfaßt. In der Nabe 1 sind zwei, drei oder vier Flügel 2 drehbar befestigt. Zur vereinfachten Darstellung ist nur ein Flügel in den Figuren dargestellt. Beim dargestellten Beispiel liegt die Befestigungsachse 3 des Flügels 2 in einem Winkel von ungefähr 45° zur Drehachse 4 der Nabe 1 und in einem Winkel von ungefähr 135° zur Längsachse des Flügels, so daß der Flügel in der in Fig. 1 dargestellten Lage parallel zur Achse 4 liegt. Wenn der Flügel um eine halbe Umdrehung aus dieser Lage verdreht wird, wird der Flügel in die in Fig. 2 dargestellte Lage verschwenkt, in der der Flügel mit der Drehachse 4 einen Winkel von 90° bildet. Wie dies in Fig. 2 angezeigt ist, bewegt sich der Flügel auf einem Kreisweg, wobei die Bewegung immer nahezu senkrecht zur durch den Pfeil 5 angezeigten Strömungskraft liegt. Bei dem Propeller entsprechend der Erfindung können die Flügel 2 prinzipiell unterschiedliche Lagen einnehmen, wie dies in Fig. 3a, 3b und 4a, 4b dargestellt ist. Beim in Fig. 3a, 3b dargestellten Beispiel sind die Befestigungsachsen 3 der Flügel 2 entsprechend dem Beispiel in Fig. 1 und 2 nach hinten um 45° geneigt. Daraus resultiert, daß die Saugseiten der Flügel 2 im Faltzustand aufeinander zu gerichtet sind. Fig. 4a, 4b zeigen eine Ausführungsform, bei der die beiden Lagerachsen 3 der Flügel nach vorne um 45° geneigt sind. Daraus resultiert ein Gegenüberliegen der Druckseiten der Flügel. Beim erstgenannten Beispiel können die Flügelachsen in derselben oder in verschiedenen Ebenen liegen und der Propeller kann mit höchstens vier Flügeln versehen werden, die um 360° drehbar sind. Beim zweiten Beispiel befinden sich die Flügelachsen 3 in unterschiedlichen Ebenen (siehe Fig. 4b), so daß der Propeller mit höchstens drei Flügeln versehen sein kann, die um 180° drehbar sind.

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch einen Propeller entsprechend der Erfindung im Zusammenhang mit einer praktischen Ausführungsform. Die Nabe 1 umfaßt einen Nabenabschnitt 10, welcher auf einer Propellerwelle 11 drehbar befestigt ist. Dieser Nabenabschnitt 10 wird jedoch durch einen Stift 12 auf der Propellerwelle axial gesichert. Ein zweiter Nabenabschnitt 13, welcher die beiden Propellerflügel 2 trägt, ist an dem ersten Nabenabschnitt 10 befestigt. Die Nabenabschnitte bilden einen Hohlraum 15, in dem sich ein Transmissionsgetriebe befindet. Dieses Transmissionsgetriebe umfaßt ein Zahnrad 16, welches an der Propellerwelle 11 befestigt ist. Weiterhin umfaßt das Transmissionsgetriebe zwei Zahnräder 17, 18, die mit dem Zahnrad 16 im Eingriff stehen und welche an Flügelwellen 19, 20 befestigt sind. Diese Flügelwellen sind frei drehbar im Nabenabschnitt 13 und jeweils an einem individuellen Flügel 2 befestigt. Das Zahnrad 16 ist mit einem Stift 21 versehen, welcher in eine Kreisnut 22 des Nabenabschnittes 10 eingreift. Aus der Figur ist ersichtlich, daß die Zahnräder 17, 18 unterschiedlich groß sind und in radialer Richtung der Propellerwelle an unterschiedlichen Stellen (verschiedene Radien) in das Zahnrad 16 eingreifen. Dies ermöglicht ein höheres Übersetzungsverhältnis und die Geometrie vereinfacht das Fräsen der Zähne des Zahnrades 16, welche leicht konisch sind.

Beim dargestellten Beispiel sind die Drehachsen 3 der Flügel um 45° nach hinten zur Drehachse 4 der Nabe geneigt und die Flügel 2 liegen parallel zur Achse 4, wenn sie sich im Faltzustand befinden. Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Zahnrad 16 und den Zahnrädern 17, 18 beträgt 0,75 : 1 und die Kreisnut 22 verläuft über 270°. Wenn die Flügel aufeinander zu gerichtet werden, befindet sich der Stift 21 auf halbem Wege zwischen den Enden der Nut 22, so daß eine Drehung des Zahnrades 16 um 135° in beiden Richtungen relativ zum Nabenabschnitt 10 möglich ist. Mit dem Übersetzungsverhältnis von 0,75 : 1 resultiert aus dieser Drehung eine Drehung der Flügelwellen 19, 20 um 180° in jeweils eine der genannten Richtungen, wodurch ein Aufstellen der Flügel in die Betriebsstellung erfolgt, d. h. in eine Stellung senkrecht zur Drehachse der Nabe. Unabhängig davon, ob die Propellerwelle vorwärts oder rückwärts getrieben wird, bewirkt das Reaktionsdrehmoment ein Zusammenfalten der Flügel.

Anstelle der dargestellten Ausführungsform kann der Propeller mit einstellbaren Anschlägen (nicht dargestellt) für den Stift 21 versehen sein, so daß der Drehwinkel der Flügelwellen verändert werden kann, um so den Verstellhub zu ändern.

Fig. 6 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform eines Transmissionsmechanismus zum Übertragen der Relativdrehung zwischen der Propellerwelle und der Nabe für die Drehung der Propellerflügel. In der Darstellung bezeichnet das Bezugszeichen 30 eine Mutter, welche an der Propellerwelle (nicht dargestellt) befestigt ist. Die Mutter 30 steht mit einer Schraube 31 im Eingriff, deren Verlängerung eine Zahnstange 32 bildet. Eine Propellerflügelwelle 33 ist mit einem Zahnrad 34 verbunden, welches mit dem Gewinde der Zahnstange 32 im Eingriff steht. Die Zahnstange ist nicht drehbar, jedoch axial verschiebbar in einer nicht dargestellten Propellernabe befestigt, die, wie beim vorherigen Beispiel, relativ zur Propellerwelle begrenzt drehbar ist. Wenn die Welle relativ zur Nabe gedreht wird, versetzt das Zusammenwirken von Mutter 30 und Schraube 31 die Zahnstange 32 in axialer Richtung, so daß das Zahnrad 34 und somit die Flügelwelle 33 gedreht wird.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt. Der Winkel zwischen den Drehachsen der Propellerflügel und der Drehachse der Nabe kann innerhalb eines Bereichs von ungefähr 35° bis 50° verändert werden. Weiterhin können die Propellerflügel im Faltzustand bis zu 15° zur Drehachse der Nabe geneigt sein. Die Transmission zwischen der Propellerwelle und den Flügeln kann Verbindungsarme, Nockeneinrichtungen und dgl. umfassen. Es ist von Bedeutung, daß die Reibung niedrig gehalten wird, da das Reaktionsdrehmoment im Faltzustand der Flügel relativ klein ist.

Bei einer modifizierten Ausführungsform der Transmission in Fig. 5 kann das an der Propellerwelle befestigte Zahnrad nur in eines der Flügelwellenzahnräder eingreifen, wobei dieses Zahnrad wiederum in das andere Flügelwellenzahnrad eingreift.

Claims (9)

1. Faltpropeller für Bootsmotoren mit einer Nabe zur Anbringung einer Propellerwelle und zumindest zwei von der Nabe gehaltenen Propellerflügeln, die drehbar in der Nabe so befestigt sind, daß sie zwischen einer aufgefalteten Betriebslage und einer zusammengefalteten Lage bewegbar sind, in der die Flügel nach hinten in Richtung der Welle verlaufen, und daß die Befestigungsachsen der Propellerflügel in einem solchen Winkel relativ zur Drehachse der Nabe angeordnet sind, daß die Propellerflügel durch Drehung um die jeweilige Befestigungsachse zumindest um im wesentlichen eine halbe Umdrehung zwischen dem zusammengefalteten Zustand und dem aufgefalteten Betriebszustand bewegbar sind, und mit einer Transmissionseinrichtung, durch die ein Drehmoment auf die Propellerflügel übertragbar ist, um diese zwischen dem zusammengefalteten und dem aufgefalteten Zustand zu drehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Transmissionseinrichtung (16, 17, 18; 30, 31, 32, 34) mittels der zwischen Propellerwelle (11) und Nabe begrenzt möglichen Relativbewegung aufgrund der äußeren Wasserkräfte einen passiven Faltvorgang der Propellerflügel (2) bewirkt, und daß die Nabe (1) mit einer Einrichtung (21, 22) versehen ist, durch die eine begrenzte Drehung der Nabe relativ zur Propellerwelle (11) möglich ist.

2. Faltpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsachsen (3) relativ zu den Propellerflügeln (2) so orientiert sind, daß die Saugseiten der Propellerflügel (2) im zusammengefalteten Zustand aufeinander zu gerichtet sind.

3. Faltpropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsachsen (3) relativ zu den Propellerflügeln (2) so orientiert sind, daß die Druckseiten der Propellerflügel (2) im zusammengefalteten Zustand aufeinander zu gerichtet sind.

4. Faltpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Befestigungsachsen (3) zur Drehachse (4) der Nabe ungefähr 35° bis 50° beträgt.

5. Faltpropeller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Befestigungsachsen (3) zur Drehachse (4) der Nabe ungefähr 45° beträgt und daß die Längsachsen der Propellerflügel (2) im zusammengefalteten Zustand der Propellerflügel (2) im wesentlichen parallel zur Drehachse (4) der Nabe liegen.

6. Faltpropeller nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (2) in der Nabe (10, 13) um einen Winkel von 360° drehbar sind, daß die Einrichtung (21, 22) so ausgeführt ist, daß sie die Drehung der Nabe relativ zur Propellerwelle (11) auf einen Winkel von 270° begrenzt und daß das Übersetzungsverhältnis der Transmissionseinrichtung (16, 17, 18) ungefähr 0,75 : 1 beträgt.

7. Faltpropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerflügel (2) geneigte Wellen (19, 20) aufweisen, welche Zahnräder (17, 18) tragen, wobei zumindest eines dieser Zahnräder mit einem Zahnrad (16) kämmt, welches drehfest mit der Propellerwelle (11) verbunden ist, und wobei das verbleibende Zahnrad entweder mit dem erstgenannten Zahnrad oder dem an der Propellerwelle (11) befestigten Zahnrad (16) kämmt.

8. Faltpropeller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (17, 18) der Wellen (19, 20) der Propellerflügel unterschiedliche Radien haben und an verschiedenen Radialstellungen in das Propellerwellenzahnrad (16) eingreifen.

9. Faltpropeller nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Wellen (33) der Propellerflügel (2) Zahnräder (34) tragen, die mit einer Zahnstange (32) kämmen, die verschiebbar in der Nabe angeordnet ist, und daß die Zahnstange einen Gewindeabschnitt (31) aufweist, welcher mit einer Mutter (30) in Eingriff steht, welche drehfest mit der Propellerwelle (11) verbunden ist.