(57)【要約】【課題】本発明は、主ドライブと、主ドライブによって間接的または直接的に駆動され得る少なくとも1つの発電機とからなる駆動装置を提供する。【解決手段】本発明は、駆動装置(1)であって、主ドライブ(3)と、船上の電気エネルギーを発生させるために主ドライブ(3)によって駆動可能な1つまたは複数のPTO発電機(9)であって、ギアボックスハウジング(10a)を有する1段ギアボックス(10)を介して主ドライブ(3)によって駆動され得る1つまたは複数のPTO発電機(9)とを備え、主ドライブ(3)がクランク軸(1)を有し、クランク軸(1)が1段ギアボックス(10)と、クランク軸(1)の回転運動がギアボックス(10)のギアボックス入力軸(5)に伝達されてPTO発電機(9)を駆動するように、弾性継手(6)によって間接的に結合され、PTO発電機(9)が、ギアボックス(10)のギアボックス入力軸(5)の周りに同心状に配置される、駆動装置(1)に関する。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置であって、主ドライブ(3)と、船上の電気エネルギーを発生させるために前記主ドライブ(3)によって駆動可能な1つまたは複数のPTO発電機(9)であって、ギアボックスハウジング(10a)を有する1段ギアボックス(10)を介して前記主ドライブ(3)によって駆動され得る1つまたは複数のPTO発電機(9)とを備え、前記主ドライブ(3)がクランク軸(1)を有し、前記クランク軸(1)が前記1段ギアボックス(10)と、前記クランク軸(1)の回転運動が前記ギアボックス(10)のギアボックス入力軸(5)に伝達されて前記PTO発電機(9)を駆動するように、弾性継手(6)によって間接的に結合され、前記PTO発電機(9)が、前記ギアボックス(10)の前記ギアボックス入力軸(5)の周りに同心状に配置される、駆動装置。
【請求項２】
前記主ドライブ(3)がディーゼルエンジンであることを特徴とする、請求項1に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記主ドライブ(3)の前記クランク軸(1)が前記ギアボックス入力軸(5)と、中間軸(4)を介して間接的に接続されることを特徴とする、請求項1または2に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記ギアボックス入力軸(5)が、中空軸として設計され、前記中間軸(4)がその中に案内されることを特徴とする、請求項3に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記弾性継手(6)が前記ギアボックスハウジング(10a)の外側に、前記ギアボックス(10)の正面で配置されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記ギアボックス入力軸(5)が、ベアリング(11)を用いて前記ギアボックスハウジング(10a)内に装着されることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記ギアボックス入力軸(5)がギアボックス入力大歯車(7)を有し、前記クランク軸(1)に同軸に配置されることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記ギアボックス入力大歯車(7)が、前記発電機(9)の、発電機軸に取り付けられた駆動側小歯車(8)とそれぞれかみ合い、それによって、前記発電機軸が前記ギアボックス入力軸(5)の回転運動を通じて駆動されることを特徴とする、請求項7に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記1段ギアボックス(10)が、i=5から15の範囲の速度伝達比iを備えて設計され、それによって、前記PTO発電機(9)を駆動するための前記主ドライブ(3)の速度がそれに応じて高まることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記PTO発電機(9)が前記ギアボックスハウジング(10a)に、フランジ接合されるかまたは直接固定されることを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記ギアボックスハウジング(10a)が前記主ドライブ(3)のハウジング(3a)に直接固定されることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項1に記載の特徴によるハイブリッド駆動装置(ハイブリッド駆動装置)に関する。したがって、本発明は、主ドライブと、主ドライブによって間接的または直接的に駆動され得る少なくとも1つの発電機とからなる、駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる補助ドライブ(パワーテイクオフという英語の用語の略語に基づきPTO軸またはPTOとも呼ばれる)は、とりわけ陸上車または船舶内のギアボックスの側方出力のところに、最も多く接続され得る機械的駆動源を提供する。例えば、機械的駆動動力を直接、カルダン軸または駆動軸を介してギアボックスを駆動するために使用することができる。
【０００３】
数ある中でも、発電機が、船上の電力を発生させるために主エンジンによって直接駆動され、これは「パワーテイクオフ(PTO)」として知られる。例えば、船では、いわゆる軸発電機が知られている。軸発電機は、典型的な電気系統発電機のように別個のディーゼル機関に結合されているのではなく、主ディーゼル機関のパワートレインによって、またはプロペラトレインによって駆動される。通常のPTO動作(パワーテイクアウト動作)中は、この発電機が、船の電気系統に電力を供給する。PTI動作(パワーテイクイン動作)中は、この電気系統発電機が、例えば補助ディーゼル機関集合体の発電機によって給電されて、PTH(パワーテイクホーム)モードまたはブースタモードにおいて同期モータとして働くことができる。主ドライブが万一故障した場合、いわゆるPTHモードは、船の操縦性を確保し、確実に船が次の港に向かえるようにするものである。
【０００４】
例えば、ドライブは、主エンジンの正面側、ならびにプロペラ軸側に載置することができる。この場合、ドライブを用いた、または用いない、多種多様な一般的解決策がある。プロペラ軸側では、プロペラ軸によって駆動されるトンネルギアボックスを必要とする解決策が広く普及している。船上の限られた空間条件により、船のタイプおよび船の構造に応じて発電機を空間的に配置するための、さまざまなオプションが必要とされる。しかし、種々の応用例では、PTOは、主エンジンの正面側にしか配置することができない。船内の可能な最小の貨物積込場所がこの目的のために使用されればよいように、特に短いPTOがこの場合必要となる。
【０００５】
とりわけ以下の問題および課題が、当技術分野で知られる解決策において生じている。設置スペースの最適な利用を達成するために、数少ない構成要素を用いてコスト効率良く実現し、高レベルの効率を有することのできるスペース節減構築方法が必要である。変化する用途に対するさまざまな定量的エネルギー需要をカバーすることができるが、それぞれの基本概念を変更しなくてよい解決策を提供することが、さらに必要とされている。加えて、そのような解決策を実現する際に、一般に入手可能な標準的なアセンブリが利用できれば有用である。この利点は、コスト効率の良い実現にあるだけでなく、そのような標準的なアセンブリの保守および修理措置についての世界的な利用可能性の向上にもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、上記の目標を、船用の電気エネルギーを発生させるための簡単かつコスト効率の良い概念を生み出すという枠組みの中で達成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項1に記載の特徴の組合せによって達成される。
【０００８】
本発明の第1の基本的思想では、駆動装置であって、主ドライブと、船上の電気エネルギーを発生させるために主ドライブによって駆動可能な1つまたは複数のPTO発電機であって、1段ギアボックスを介して主ドライブと駆動可能に接続される1つまたは複数のPTO発電機とを備える、駆動装置を提案する。この目的のために、特に、いわゆるマルチドライブ概念、すなわち、好ましくは複数の小型発電機の使用が提案される。出力のより小さなそのような発電機を所望の数および組合せにすることにより、好ましくはやはりスケーリングベースで得られる、組み合わせた所望の総出力を発生させることが可能になる。
【０００９】
本発明の概念のさらなる態様は、1段ギアボックスとそれぞれの中速発電機との組合せを意味する、ハイブリッド解決策を提供するというものである。経験の示すところによれば、これにより、アセンブリ全体がコンパクトでコスト効率の良いものになる。
【００１０】
本発明の別の態様は、発電機を主ドライブと接続することに関する。本発明によれば、この場合、弾性継手が、エンジンまたはギアボックスハウジングの外側に位置付けられることが提案され、それにより、良好なアクセス性と、同時にコンパクトな構造が可能になる。
【００１１】
この目的のために、本発明は、駆動装置であって、主ドライブと、船上の電気エネルギーを発生させるために主ドライブによって駆動可能な1つまたは複数のPTO発電機であって、1段ギアボックスによって主ドライブと駆動可能に接続される1つまたは複数のPTO発電機とを備え、主ドライブがクランク軸を有し、クランク軸が1段ギアボックスと、クランク軸の回転運動がギアボックスのギアボックス入力軸に伝達されてPTO発電機を駆動するように、弾性接手によって間接的に結合され、PTO発電機が、ギアボックスのギアボックス入力軸の周りに同心状に配置される、駆動装置を提案する。このモジュール式のコンパクトな構造が、同心状に配置された発電機の数に応じた駆動装置の可変な出力段(「マルチドライブ概念」)の実現を可能にする。結果として、タイプおよび出力段の観点でより小型の、標準的な発電機を使用することができる。
【００１２】
好ましい一実施形態では、主ドライブ(主エンジン)がディーゼルエンジンである。
【００１３】
本発明の別の有利な実施形態は、主ドライブのクランク軸がギアボックス入力軸と、中間軸を介して間接的に接続されることを可能にする。ギアボックス入力軸がこの場合、中空軸として設計され、中間軸がその中に案内されれば、さらに有利である。
【００１４】
本発明の特に有利な実施形態は、弾性継手がギアボックスハウジングの外側に、好ましくはギアボックスの真正面で配置されることを可能にする。これにより、弾性継手を例えばギアボックスの正面側に載置することが可能になり、それにより、必要な設置スペースが大幅に低減される。加えて、弾性継手に対する保守および点検作業も簡単になる。
【００１５】
ディーゼルエンジンとギアボックスとの間の接続は、振動を減衰させ、ディーゼルエンジンのクランク軸とギアボックス軸との間の空間変位を補償することのできるような、弾性継手によって確立される。そのような継手は、好ましくは、弾性ゴム要素付き、またはばね-オイル減衰システム付きの継手である。
【００１６】
ギアボックス入力軸はさらに、好ましくは、ベアリングを用いてギアボックスハウジング内に直接装着される。ギアボックス入力軸がギアボックス入力大歯車を有し、クランク軸に同軸に配置されることも、有利である。
【００１７】
本発明の別の有利な実施形態は、ギアボックス入力大歯車が、発電機の、発電機軸に取り付けられた駆動側小歯車とそれぞれかみ合い、それによって、発電機軸がギアボックス入力軸の回転運動を通じて駆動されることを可能にする。
【００１８】
1段ギアボックスが、好ましくはi=5から15の範囲の、さらに好ましくはi=10の大きさのある、高い速度伝達比iを備えて設計され、それによって、PTO発電機を駆動するための主ドライブの速度がそれに応じて高まることが、さらに有利に可能にされる。さらに高い速度伝達比も考えられる。あるいは、第2のギアボックス段があるならそれが発電機の速度をさらに上昇させるであろうが、これにより全体のコスト、効率、および複雑さ、ならびに必要な設置スペースに悪影響が及ぶことになる。ターゲットとする速度上昇と使用できる発電機サイズにこうして分けて考えることも、本発明の意味の範囲内で「ハイブリッド概念」と呼ばれる。
【００１９】
PTO発電機がギアボックスハウジングに、フランジ接合されるかまたは直接固定されることも、有利である。ギアボックスハウジングが主ドライブのハウジングに直接固定されることも、さらに有利である。
【００２０】
本発明の他の有利なさらなる開発は、下位請求項において特徴付けられるか、または図と、それに併せて本発明の好ましい実施形態についての説明とに基づき、下でより詳細に例示される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一例示的実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図1は、本発明の一例示的実施形態を通る断面図を示す。駆動装置は、主ドライブと、例えば船上の電気エネルギーを発生させるために主ドライブ3によって駆動可能な発電機9とを備える。発電機9は、1段ギアボックス10を介して主ドライブ3によって駆動され得るPTO発電機である。
【００２３】
主ドライブ3は、クランク軸1を有する。クランク軸1は1段ギアボックス10と、クランク軸1の回転運動の結果として、特にクランク軸1の回転運動を図示のギアボックス10のギアボックス入力軸5に伝達することによって、PTO発電機9が駆動されるように、中間軸4および弾性継手6を介して間接的に回転可能に結合される。
【００２４】
図示のPTO発電機9は、ギアボックス10のギアボックス入力軸5の周りに同心状に配置される。一代替実施形態では、追加のPTO発電機を同心状に配置することができ、ギアボックス入力大歯車7によって駆動することもできる。
【００２５】
図示の例示的実施形態では、主ドライブ3のクランク軸1はギアボックス入力軸5と、中間軸4を介して間接的に接続され、この場合、ギアボックス入力軸5は、中間軸4がギアボックス入力軸5の中に案内されるように、中空軸として設計される。
【００２６】
ギアボックスは、ギアボックスハウジング10aを有し、弾性継手6がギアボックスハウジング10aの外側に、ギアボックス10の真正面で配置される。ギアボックス入力軸5は、ベアリング11を用いてギアボックスハウジング10aの内側に装着される。ギアボックス入力軸5はさらに、ギアボックス入力大歯車7を有し、クランク軸1に同軸に配置される。ギアボックス入力大歯車7は、発電機9の、発電機軸に取り付けられた駆動側小歯車8とそれぞれかみ合い、それによって、発電機軸がギアボックス入力軸5およびそれに接続されたギアボックス入力大歯車7の回転運動を通じて駆動される。
【００２７】
PTO発電機9は、ギアボックスハウジング10aにフランジ接合されて、直接固定され、ギアボックスハウジング10aは、主ドライブ3のハウジング3aに直接固定される。
【００２８】
本発明は、その実装形態の点で、上で示した好ましい例示的実施形態に限定されない。そうではなく、根本的に異なる構成が与えられていても説明した解決策を使用する、いくつかの変形形態が考えられる。
【符号の説明】
【００２９】
1  クランク軸、駆動装置
3  主ドライブ
3a  ハウジング
4  中間軸
5  ギアボックス入力軸
6  弾性継手
7  ギアボックス入力大歯車
8  駆動側小歯車
9  PTO発電機
10  1段ギアボックス
10a  ギアボックスハウジング
11  ベアリング
【図１】
2019094056.tif 000003
【外国語明細書】
2019094056000001.pdf