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"Système de propulsion à hélices jumelées"
La présente invention concerne, d'une manière générale, un système de propulsion d'un bateau, Plus particulièrement, l'invention concerne une commande mé- canique d'hélices jumelées actionnées par un seul moteur, dans laquelle les hélices peuvent être commandées indé- pendamment l'une de l'autre, afin d'améliorer la mania- bilité du bateau.
Dans les canots de mer de plaisance, il est d'usage courant de prévoir au moins deux hélices, afin d'améliorer leurs caractéristiques de performance. L'em- ploi de deux hélices permet des manoeuvres plus précises
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à des vitesses relativement faibles, comme par exemple au moment d'accoster ou de quitter un ponton, Toutefoj3, pour obtenir la maniabilité voulue du oanot, il est indispen- sable que les hélices plissent être commandées indépendam- ment l'une de l'autre, efin que le pilote soit en mesure d'inverser le sens de rotation d'une des hélices, ou au moins de l'arrêter, tout en laissant tourner l'autre hélioe dans le même sens.
Cette possibilité est normalement pré- vue en utilisant un moteur distinct pour chaque hélice. ' Bien que cette solution soit satisfaisante, puisque chaque moteur peut être ainsi commandé à volonté, elle présente par définition un inconvénient majeur, tenant à la diffi- culté de synchroniser les moteurs lorsque le canot est en marche en eau profonde. Si les moteurs ne sont pas synchro- nisés, la manoeuvre du canot est en effet particulièrement difficile et oblige à agir d'une manière continue sur le gouvernail, afin de compenser les poussées inégales des hélices. Jusqu'à présent l'intérêt de disposer de deux moteurs résidait dans le fait que l'on se réservait ainsi une marge de sécurité, au cas où un défaut de fonctionne- ment de 'un des moteurs aurait amené sa mise hors de ser- vice totale.
Mais ce facteur a maintenant perdu de son im- portance, en raison des progrès effectués en ce qui con- cerne la sûreté de fonctionnement des moteurs et de leurs appareillages auxiliaires associés. Bien qu'une installa- tion à moteurs jumelés présente certains avantages pour la maniabilité et la sécurité du canot, l'emploi de deux mo- teurs est plus coûteux que celui d'un seul moteur d'une puissance déterminée, Habituellement, la puissance de chacun des deux moteurs est la même que celle du moteur
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unique et, dans une installation à moteurs jumelés, on dispose donc d'une puissance double de celle dans une 'installation à moteur unique, mais, dans l'un et l'autre cas, les vitesses du canot seront sensiblement les mêmes.
Comme il n'est pas essentiel de pouvoir disposer d'une puissance élevée, dans la plupart des cab où ce qui compte avant tout est la maniabilité du canot, le bénéfice retiré d'une installation à moteurs jumelés, comparé à celui d'une installation à moteur unique, est de faible importance, Par ailleurs, l'emploi de deux moteurs con- duit à une augmentation de la consommation totale en car- burant et, par conséquent, du coût d'utilisation du canot.
La présente invention se propose notamment de fournir un système de propulsion d'un canot de mer, com- portant deux hélices susceptibles d'être commandées indé- pendamment l'une de l'autre et entraînées par un seul moteur.
L'invention a également pour but de fournir t un système de propulsion, comprenant un méca- nisme à engrenages d'un type nouveau permettant la com- mande indépendante de deux hélices entraînées par un seul moteur, grâce auquel chaque hélice peut fournir soit une poussée en avant, soit une poussée en arrière, soit être totalement arrêtée, quelles que soient les conditions de fonotionnement de l'autre hélice.
un appareil de commande mécanique d'un canot de mer, comprenant un seul moteur entraînant une paire d'hé- lices et un mécanisme à engrenages/d'un type nouveau destiné à relier le moteur aux hélices, lequel mécanisme permet la commande indépendante de chaque hélice et comprend une paire
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de pignons de commande principaux, avec lesquels un pi- gnon, porté par un arbre reli à chaque hélice respective, peut être mis en prise alternativement et séleetiement, un double système de propulsion, qui est écono- mique à fabriquer et à installer et dont l'utilisation est simple et économique.
D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description qui va sui- vre, faite en regard des dessine annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif, plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention.
Sur les dessins : la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un canot de mer muni d'un système de propulsion de la présente invention, destiné à être installé entièrement à l'intérieur du canot; la figure 2 est une vue de dessus schématique, en plan, montrant l'installation du système de propulsion ; la figure 3 est un ochéma d'une installation de commande hydraulique du système de propulsion ; la figure 4 est une vue en coupe horizontale agrandie du mécanisme de commande à engrenages placé en position neutre, et des mécanismes de renvoi de la com- mande des arbres d'hélice; la figure 5 est une vue en coupe du mécanisme de commande à engrenages semblable à celui de la figure 4, montrant les pignons, associés avec chaque hélice, en prise pour un mouvement simultané en avant;
la figure 6 est une vue en coupe semblable à celle de la figure 5, montrant les pignons en prise pour
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un mouvement simultané en arrière ; la figure 7 est une vue agrandie en coupe, verticale, transversale, faite suivant la ligne 7-7 de la figure 4 ; la figure 8 est une vue agrandie en coupe verticale, transversale faite suivant la ligne 8-8 de la figure 5 ; la figure 9 consiste en des schémas des diffé- rentes combinaisons de la poussée que l'on peut obtenir grâce au système de propulsion de l'invention ; la figure 10 est une vue en élévation de la poupe d'un bateau sur laquelle est installée une variante du système de propulsion, le mécanisme de commande à en- grenages étant dans cette variante destiné à être monté sur la barre d'arcasse du bateau;
la figure 11 est une vue en élévation de la poupe d'un bateau, montrant une seconde variante du oys- tème de propulsion, dans laquelle le mécanisme de oom- mande à engrenages est destiné à être monté sur la barre d'arcasse ; la figure 12 est une vue agrandie en coupe de la partie centrale du mécanisme à engrenages de la fi- gure 10 ; la figure 13 est une vue agrandie en coupe de la partie centrale du mécanisme à engrenages de réparti- tion du couple moteur de la figure 11 ; la figure 14 est une vue agrandie en coupe faite suivant la ligne 14-14 de la figure 12 ; la figure 15 est une vue en bout du mécanisme à engrenages de la figure 14, le carter de l'arbre
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d'hélice étant enlevé ;
la figure 16 est une vue en coupe médian.', faite suivant la ligne 16-16 de la figure 10, du mécanisme de renvoi à angle droit de la commande d'une hélice ; la figure 17 est une vue en coupe médiane, faite suivant la ligne 17-17 de la figure 11,des mécanismes de renvoi à angle droit de la commande d'une hélice et de la commande de la direction.
En se référant maintenant aux dessins, lee fi- gures 1 à 8 inclus montrent l'installation du système de propulsion de la présente invention à l'intérieur d'un canot de mer typique 10. Le système de propulsion comprend d'une manière générale un moteur marin 11, une paire d'hé- lices 12, et le mécanisme de transmission du couple moteur de la présente invention, indiqué d'une manière générale par le numéro 13, lequel peut être commandé sélectivement, afin de relier à volonté le moteur et les hélices.
Du fait de la présence du mécanisme 13 de transmission du couple moteur, il est possible de déterminer l'emplacement à l'intérieur de la coque du moteur 11 d'un poids relative- ment important, qui peut être des types bien connus de moteur à essence à combustion interne ou de moteur Diesel, de façon que', la répartition des poids soit optimale.
Comme il ressortira de la description détaillée ci-après du présent système de propulsion, on peut également placer le moteur 11 en orientant son vilebrequin par rapport à la coque dans une disposition permettant d'obtenir le rende- ment optimal du moteur, sans tenir compte de l'emplacement ni de l'alignement des hélioes 12, Dans l'installation représentée, le moteur 11 est muni d'un arbre de commande
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14 qui s'étend vers l'arrière à partir de ce dernier et qui accouple mécaniquement le moteur au mécanisme 13 de transmission du couple. Les hélices 12, qui sont avanta- geusement de pas contraire afin de supprimer les effets de couple, sont portées sur leur arbre d'hélice respectif 15.
Ces arbres 15 sont supportes, près des hélices 12, par des consoles de suspension 16 fixées à la coque et déter- minant la position correcte des hélices à la poupe du ca- not, et ils pénètrent à l'intérieur de la coque à travers des boîtes à garniture appropriées 17. A l'intérieur de la coque, l'extrémité de chaque arbre d'hélice 15 est reliée en fonctionnement au mécanisme 13 da transmission du couple moteur, de la manière qui sera expliquée en détail dans ce qui suit,
Le canot 10 est muni de l'appareil classique de direction, du type à gouvernail 18, servant à commander la direction du canot pendant que ce dernier est en marche à des vitesses normales de croisière, Une roue de barre 19, servant à commander le gouvernai? 18, est prévue dans l'habitacle du pilote et cette roue est reliée au gouver- nail par un système classique de câbles.
Egalement dans l'habitacle se trouvent les commandes manuelles 2(.' du méca- nisme de transmission 13, ainsi que les autres commandes indispensables pour le moteur 11 (non représentées).
Selon la présente invention, le mécanisme 13 de transmission du couple moteur comprend un mécanisme à engre- nages 21, d'un type nouveau, qui assure la rotation sélec- tive de chaque hélice, aussi bien que l'inversion sélective, et également indépendante, du sens de rotation de chaque hélice. Le mécanisme à engrenages 21, que représentent en
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particulier les figures 4 à 8, comprend un carter @igide 22 dans lequel pénètre l'arbre de com@unde 14, et un système d'engrenages destiné à relier deux ensembles 23 d @rbres de sortie diamétralement disposés et s'étendant If oralement.
Chaque ensemble 23 d'arbre de sortie est accouplé @ son hé- lice respective 12 par l'intermédiaire d'un mécanitme 25 de renvoi à angle, droit de la commande de l'arbre d'helice. Le carter 22 est ouvert à sa partie supérieure et est muni d'une plaque de couvercle démontable 22a (voir les figures 7 et 8).
L'arbre d'entrée de mouvement 14 traverse une ou- verture 27, prévue dans la paroi avant, et s'étend ci,ne le carter 22, son extrémité étant montée dans un palier 28 porté par la paroi arrière du carter. L'extrémité avant de l'arbre 14 est normalement portée par le moteur 11. Ut. joint d'étanchéité 29, monté sur l'arbre 14 près de l'ouverture 27, est fixé au carter et assure l'étanchéité à l'huile entre l'arbre et le carter. Deux pignons coniques semblables 30 et 31 sont calés sur l'arbre 14, à l'intérieur du carter 22, en étant axialement écartés l'un de l'autre et disposés en vis-à-vis. Chaque ensemble 23 d'arbre de sortie comprend un tronçon d'arbre 32 se terminant près de l'arbre d'entrée 14 et sur lequel est calé un pignon conique 33, destiné à venir en prise avec les pignons 30 et 31.
Les dimensions des pi- gnons 33 sont convenablement choisies en fonction de la dis- tance entre les pignons 3î. et 31, pour que ni le pignon 30 ni le pignon 31 ne soient en prise avec les pignons 33, lorsque ces derniers seront placés entre eux dans les posi- tions que montre la figure 4.
Chaque ensemble 23 d'arbre de sortie comprend égale-
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ment un bcicier 34 à double palier, destiné à supporter en rotation de tronçon d'arbre 32. Les boitiers 34, qui repré- sentent le seul moyen de support de chaque tronçon d'arbre, sont indispensables pour éviter tout défaut d'alignement des arbres, étant donné que ces derniers sont soumis à des char- ges radiales aussi bien qu'à des charges axiales, ainsi qu'à des efforts de torsion. Supportant chaque boîtier 34 se trouve un bras 35 à deux branches, et un arbre 36 relie entre elles les branches opposées du bras, disposées de part et d'autre du bottier 34 (voir figure 4 et figures 7 et 8).
L'arbre 36 est monté dans un bloc de portée 37, fixé ?; la paroi inférieure du carter 22. La longueur des bras 35 est telle que les tronçons d'arbre 32 qu'ils supportent peuvent se déplacer sur un trajet en arc, permettant ainsi aux pignons '33 de venir correctement en prise avec chacun des pignons 30 et 31. Pour éviter que ce mouvement de pivotement ne se pour- suive au delà d'une limite voulue et ne provoque alors un défaut d'engrènement des pignons, le bloc de portée 37 est muni d'une paire de pattes 38, comportant des bords opposés 39, inclinés l'un par rapport à l'autre en divergeant vers le he.ut, destinés à attaquer certaines parties des bords des bras 35 à la limite extrême de leur mouvement da pivotement, et servant ainsi de butées fixes.
Relié à l'extrémité extérieure de chaque tronçon d'arbre 32 se trouve un arbre allongé 40, qui traverse une fente formée dans la paroi d'extrémité du carter 22. L'arbre 40 est relié au tronçon d'arbre 32 par l'intermédiaire d'un joint d'accouplement flexible 42, dont l'une des sections est montée fixe sur le tronçon d'arbre. L'arbre 40 est clavoté à l'autre section du joint d'accouplement 42, mais est mobile
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axialement par rappert à cette section du joint. L'extrémité opposée de l'arbre 40 est reliée par l'intermédiaire d'un second joint d'accouplement flexible 43 à l'arbre d entrai- nement 44 du mécanisme associé 25 de renvoi de la c/mmande de l'arbre d'hélice.
Les sections du joint d'accoup..ement 43 fixées/rigidement sur leurs parties 'respectives d: l'ar- bre 40 et de l'arbre d'entratnement 44;et, étant dciiné que les mécanismes de renvoi 25 occupent à l'intérieur de la coque du canot des positions à demeure, la liaison coulis- sante de l'arbre 40 et du joint d'accouplement 42 peut s'allonger axialement sous l'effet du mouvement en arc des ensembles 23 d'arbres de sortie. Les fentes 41 peuvent avoir une forme en arc, afin de ne pas gêner le mouvement correspondant des tronçons d'arbre 32 et des joints d'accou- plement associés 42.
Une plaque 45 est montée de façon à pouvoir coulis- ser parallèlement à la surface intérieure de chaque paroi d'extrémité du carter 22 et présente une ouverture destinée à recevoir la section du joint d'accouplement 42 qui est fixée sur le tronçon d'arbre 32. Un joint d'huile 46, placé sur la section du joint, est porté dans un évidement à re- bord 47 formé sur la surface intérieure de la plaque 45 de façon à permettre la rotation de la section du joint dans l'ouverture de la plaque, tout on empêchant des fuites d'huile à travers l'ouverture. la* plaque 45 est guidée, à son bord inférieur, par une glissière 48 en forme d'un U, fixée à la paroi d'extrémité du cart3r.
Ainsi, la plaque 45 ne sera pas susceptible de tourner en même temps que la section du joint sous l'effet de la résistance de frottement entre le joint d'huile 46 et la section du joint d'accouplement
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42. Une bague torique 49, s'étendant tout autour de l'ouver- ture 41, est avantageusement placée entre la plaque 45 et la paroi d'extrémité d. carter dans une rainure formée dans cette paroi:, afin d'empêcher que de l'huile ne passe entre la plaque et le carter.
Le mouvement de basculement de chaque ensemble 23 d'arbre de sortie est commendé par un dispositif de mise en position 50 centre par un ressort. Ce dispositif comprend une paire de pistons opposés 51 et un cylindre 52 à double ex- trémité, mont';
de façon à pouvoir être animé d'un mouvement de va-et-vient sur les pistons 51 , Le cylindre 52 consiste en une pièce en fonte coulée de forme allongée qui est pla- cée entre les branches espacées du bras 35, entre l'arbre
36 et le boîtier 34. Un arbre 53, s'étendant transversalement entre les branches du bras, traverse également un alésage forme dans le cylindre. L'arbre 53 est en contact à chacune des extrémités de la branche respective du bras.
Dans chaque extrémité du cylindre 52 est formé un alésage cylindrique destine à leger un piston 51 . Chacun des pistons 51, qui sont de forme cylindrique allongée, est muni à l'une de ses extrémités d'un prolongement fileté 54, qui fait saillie à travers. une ouverture prévue dans la paroi avant ou dans la paroi arrière du. carter 22. Sur chaque prolongement 54 est vissé un écrou 55, qui est serré contre la surface extérieure de la paroi du carter et qui supporte solidement le piston.
Une bague torique 56 est disposée dans une rainure annulaire ménagée dans le piston 51 à l'extrémité de ce der- nier oppose au prolongement 54, et assure l'étanchéité à l'huila du piston avec la surface de l'alésage du cylindre
52 do façon à empêcher pratiquement toute fuite d'huile et
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la baisse de pression :ui en résulterait. Dans le sens axial des pistons 51 et de leurs prolongements 54 est formé un alésage 57 qui est ouvert à chacune de ses extrémités et sert de canal à un fluide hydraulique ou à de l'huile, pour pénétrer dans l'alésage du cylindre.
Un second joint d'huile 58, disposé dans une rainure annulaire formée dans la paroi de l'alésage du cylindre pros d : l'extrémité extérieure, assure également l'étanchéité à l'huile du piston 51 et em- pâche toute fuite du fluide hydraulique hors du cylindre 52, aussi bien que l'entrée de l'huile de graissage, dont le carter 22 est à peu prés rempli. La petite quantité du fluide hydraulique s'échappant au-delà de la bague torique 56 du fait du mouvement de va-et-vient du piston 51 dans l'alésage du/eylindre est récupérée et renvoyée dans le ré- servoir du système hydraulique.
Un canal 59, percé longitu- dinalement dans la paroi du cylindre 52 et communiquant avec chacun des alésages près des jointe d'étanchéité 58, est relié au réservoir par l'intermédiaire d'une canalisation 60 de retour de l'huile récupérée. Les extrémités opposées du canal 59 sont bouchées afin d'empocher l'entrée de l'huile de graissage.
' Le centrage du cylindre 52, rzontt de façon à pou- voir être animé d'un mouvement da va-et-vient, est obtenu par l'action d'une paire de ressorti de compression 61. Les ressorts 61 sont disposée chacun autour de chaque piston 51 et près du bord extrême du cylindre 52. L'une des extrémités de chaque ressort 61 est en contact de la surface intérieure de la paroi respective du carter et l'extrémité opposée du ressort est en contact d'un rebord ou nervure annulaire 62 formée sur la surface du cylindre 52.
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Dans la position neutre ou inactive, les ensembles 23 des arbres de sortie.sont contrés comme le représentent les figures 4 et 7. Dans chaque ensemble, le bras 35 est disposé à pou pris verticalement, tandis que le pignon conique respectif 33 n'est en prise ni avec le pignon 30 ni avec le pignon 31 de l'arbre de commande 14. Après que le système de commande hydraulique, dont la description sera donnée en détail dans cc qui suit, aura. été actionné pour retirer des cylindres 52 et des pistons 51 toute la pres- sion du fluide hydraulique, les ressorts 61, qui exercent sur le cylindre 52 une force égale, mais de sens contraire l'un par rapport à l'autre, placeront l'ensemble 23 dans une position centrale ou neutre.
L'engrènement du pignon 33 de l'un des ensembles 23 c'arbre de sortie avec l'un ou l'autre des pignons coni- ques 30 ou 31 de l'arbre de commande, tournant d'une façon continue, provoque la rotation du tronçon d'arbre 32 cor- respondant. Ceux des pignons taie en prise détermineront le sens de rotation du tronçon d'arbre 32 et de l'hélice asso- ciée 12, puisque l'engrènement du pignon 33 avec le pignon 31 engendrera une rotation en sens contraire de celle engen- drée par l'engrènement du pignon 33 avec le pignon 30, La aise en prise des pignons voulus s'effectue facilement en augmentant dans l'alésage approprié du cylindre la pression du fluide hydraulique jusqu'à uno valeur où. la pression sur-. contera la force antagoniste du ressort 61.
Comme indiqué précédemment, le mouvement de basculement du bras 35 est limité par son contact avec les bords 37 des pattes de butée 38. Après que la pression aura été retirée du cylindre, l'ensemble 23 de l'arbre de sortie reviendra dans la position'
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centrale, en désengrénant les pignons,
Un synchroniseur est également prau afin de dimi- nuer les bruits et les charges engendras au ornent de la mise en prise des pignons ooniques 33 des enpmbles 23 d'arbres de sortie avec l'un ou l'autre due : gnons 30 et 31 de l'arbre de commando. Ce mécanisme comp:lnd un oollier 63 et un ressort de compression 64 du type hoicoidal, monté sur l'arbre de commande 14 entre loe deux pisons ooniques 30 et 31.
Deux colliers 63 et deux ressorts 6asont montés sur l'arbre de commande 14 afin de réaliser la synchronisa- tion avec soit le pignon 30, soit le pignon 31. Le collier 63 comprend un moyeu, cannelé à l'arbre de comnande 14 afin de pouvoir être animé d'un mouvement axial par rapport à l'arbre, et une bride annulaire 65 comportant une surface de frottement, placée en vis-à-vis de la bride de l'autre collier. Le ressort 64 est disposé entre la bride 65 du collier respectif et un pignon conique voisin, 30 ou 31. afin de pousser le collier en direction de l'autre collier.
Avantageusement, une partie 66 de l'arbre de commande 14, entre les pignons coniques 30 et 31 , cet d'un diamètre agrandi, en formant ainsi un épaulement par rapport à la section cannelée sur laquelle les colliers 63 sont montés, qui est normalement attaqué par les brides 65 des colliers.
La longueur de la ,partie agrandie 66 de l'arbre de commande est telle que les brides 65 sont espacées l'une do l'autre d'une distance sensiblement supérieure au diamètre des tron- çons d'arbre 32, qui font saillie sur une certaine distance au.delà de leur pignon respectif 33 en direction de l'arbre de commande 14. Au moment où un ensemble 23 d'arbre de sortie est mis en pivotement afin de mettre en prise son pignon 33
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avec soit le pignon 30 soit le pignon 31, le tronçon d'arbre 32 attaque la bride 65 du collier correspondant avant l'en- grènement des pignons.
Etant donne que les oolliers 63 sont entraînes en rotation d'une'Manière continue, le contact de frottement de la bride 65 avec le tronçon d'arbre 32 com- munique un mouvement de rotation au tronçon d'arbre 32
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préct:idoi:'ffi3nt immobile, en diminuant ainsi la différence relative des vitesses des pignons coniques 30 et 31 et du pignon oonique 33. Comme le montrent nettement les figures 5 et 6, le tronçon d'arbre 32 provoque le mouvement axial du collier 63 et la compressien du ressort 64.
Les deux mécanismes 25 de renvoi à angle droit de la commande des arbres d'hélice, dont la construction est la même, comprennent chacun un carter 67, destiné à rece- voir l'extrémité intérieure de l'arbre 15 d'hélice respec- tif. L'arbre 15 tourillonne dans une paire de paliers 68 et 69, montés sur les parois intérieures opposées du carter 67. Un pignon conique 70, monté sur l'arbre 15 de l'hélice 12, est en prise avec un pignon conique semblable 71, monté sur l'arbre d'entraînement 44. L'arbre d'entraînement 44 consiste en un arbre court, tourillonnant dans un palier 72 porté par une plaque démontable 73 fixée au carter 67.
Des joints d'huile 74 et 75 sont prévus aux ouvertures ménagées dans le carter 67 et dans la plaque 73 pour le pas- sage des arbres 15 et 44, respectivement.
L'installation hydraulique de oommande de l'action du/mécanisme à engrenages 21 sohématiquement représentée sur la figure 3 comprend une pompe à engrenage 76, servant à alimenter le fluide hydraulique sous pression. La pompe 76 est montée à l'extérieur, sur la paroi arrière du carter 22,
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et est entraide par l'arbre de commande 14, qui est ac- couple à la pompe par 1'intermédiaire de son arbre 77. La canalisation d'aspiration 78 de la pompe est reliée à un réservoir 79 et la canalisation de pression 80 est reliée à une soupape 81 de régulation de la pression. La canalisa- tion de pression 80 est également reliée aux orifices d'en- trée de deux soupapes à quatre voies, 82 et 83, commandées à la main et actionnées indépendamment l'une de l'autre.
L'orifice de retour du fluide de chacune dos soupapes, 82 et 83, est également relié au résorvoir 79. Deux orifices supplémentaires de chaque soupape sont reliés aux prolonge- ments 54 des pistons respectivement de chacun des dispcei- tifs de mise en position 50 par l'intermédiaire des cana- lisations 84,85 et 85, 87. Les soupapes 82 et 83 sont avantageusement du type dans lequel l'orifice de pression est bloqué et les canalisations 84., 85, et 86,87, sont reliées à l'orifice de retour dans la position centrale.
Au moment où elles sont actionnées dans l'une ou l'autre des deux autres positions, les soupapes agissent pour mettre sous pression le fluide dans l'un des alésages du cylindre, afin de provoquer le mouvement de pivotement des ensembles
23 d'arbres de sortie. Pour pouvoir être commodément coppan- dées, les deux soupapes 82 et 83 sont en outre monté:; dans l'habitacle du pilote, près de la roue de la barre 9 (voir figures 1 et 2).
Sur les schémas a à i inclus de le figure 9 la commando de la direction du canot, qui peut être assurée par le système de propulsion de la présente invention, dst clairement expliquée. Sur le schéma 9a, les ensemble 23 d'arbre de sortie de l'une et l'autre des hélice sont dars
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la position, centrale ou neutre, et le canot restera immo- bile. Pour déplacer le canot en avant (figure 9b), on ac- tionne les soupapes 82 et 83 afin de mettre en prise le pignon 33 de l'hélice de tribord avec le pignon 30, et le pignon 33 de l'hélice de babord avec la pignon 31. Ainsi, les arbres 40 seront mis en rotation dans le même sens et le canot se déplacera en avant, étnt donné que les hélices 12 sont de pas contraire.
En mettant en prise les pignons respectifs 33 avec los pignons opposés 30 et 31 de l'arbre de commande, comme indiqué sur le schéma 9c, les hélices 12 seront mises en rotation en sens contraire, engendrant ainsi une poussée déplaçant le canot en arrière. Un virage aigu à tribord ou à babord, voir schémas 9d et 9g, respective- ment, peut être obtenu en mettant ensemble en prise les pignons 33 avec scit la pignon 30 soit le pignon 31 à vo- lonté. Les deux hélices seront alors mises en rotation dans le mme sens, mais engendreront des poussées contraires.
Semblablement, un virage de grand rayon à tribord ou à babord peut être obtenu, comme indiqué sur les schémas 9e et 9h, respectivement, en n'entraînant seulement qu'une des héli- ces 12. Sur le schéma 9,2 l'hélice de babord est entraînée afin de fournir une poussée en avant et, sur le schéma 9h l'hélice de tribord est entraînée afin de fournir une pous- sée en avant. En entraînant l'hélice de tribord ou de babord
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en sens oontrirc, corsma sur le schéma 9 et gi, respectai- vement, le canot effectuera soit un grand virage à tribord soitun grand virage à babord, tout en allant en arrière, Ainsi donc, le canot peut être facilement manoeuvré aux faibles vitesses, où le gouvernail est relativement inopé- rant, au moyen du système de propulsion de la présente invention.
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La variante représentée sur les figures o, 12, 14, 15 et 16 est destinée aux installations à l'extérieur de la coque, dans lesquelles le moteur est du type l'in- terieur. Dans cette variante, le carter 90 du mécanise à engrenages est modifié afin d'être monté sur la barr d'ar- casse 91 d'un canot de marine 92, et ce carter enferme un arbre de commande 93 comportant une bride d'accouplement 94, montée à demeure sur son extrémité intérieure et destinée à relier l'arbre au moteur (non représenté). L'arbre de com- mande 93 est semblablement mont!: dons une paire de paliers à roulemert 95 portés par le carter 90.
Fixés au carter 90 par l'intermédiaire de brides boulonnées se trouvent deux pièces coulées tubulaires 96 qui sont disposées de façon à être dirigées obliquement vers le bas et qui supportent les hélices 97 dans la position voulue sous la coque du canot.
Chaque hélice 97 est montée sur son arbre respectif 98, lequel tourillonne dans une paire de paliers à roulement 98a, portés à l'extrémité inférieure des pièces coulées 96 (voir figure 16). Les pièces coulées 96 représentent les seuls supports des hélicas 97, et également d'un gouvernail 99. Les gouvernails 99 sont fixés chacun à un arbre 100, monté dans un palier 101 coulé d'une seule pièce avec la pièce 96 à l'extrémité inférieure de cette pice, et s'éten- dent verticalement vers le haut. Monté à demeure sur l'extré- mité supérieure de chaque arbre de gouvernail, se trouve le bras'102 d'un levier relié aux câbles 103 et 104 do l'appa- reil de direction.
Une barre rigide 105 est également re- liée au bras 102, afin de compléter la liaison de l'appareil de direction,
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La liaison de l'arbre de commande 93 à chacune des hélices 97 est assurée par l'intermédiaire d'un méca- nisme à engrenages à peu près semblable à celui décrit pré- cédemment. Ce mécanisme comprend pour chaque hélice 97 l'en- semble 106 d'un arbre de sortie, consistant en un élément articulé 107 es en un arbre 108, formé avec un pignon conique 109 l'une de ses extrémités.
L'arbre 108 est monté dans une @@ire de paliers à roulement 108a, portés par l'élé- ment 107. L'élément 107 est articulé sur un arbre 110, oc- cupan une position excentrique par rapport à l'arbre 108, Le basculement de l'élément 107 amènera donc le pignon 109 en prise avec l'un ou l'autre d'une paire de pignons coni- ques 111 et 112, montés fixes sur l'arbre de commande 93 et espacés d'une certaine distance l'un de l'autre. L'élé.
. ment 107 est également formé aveo une bride 120, destinée à être au contact de la surface d'un élément de portée 121, qui contribue à supporter l'ensemble 106 de l'arbre de sortie dans un alignement correct par rapport à l'arbre de commande 93. L'élément 121 est porté à l'extrémité supé- rieure du carter 93. Le basculement de 1'ensemble 106 de l'arbre de sortie est commandé par un dispositif hydrau- lique de mise en position 122, dont la construction et le fonctionnement sont semblables à ceux décrits précédemment.
Le cylindre 123 du dispositif 122 est relié à l'élément 107 par un axe-pivot 124. Une paire de butées réglables 107a sont prévues afin de limiter le mouvement de l'ensemble de l'ar- bre de sortie.
Un arbre 113, relié à l'arbre 108 par l'intermé- diaire d'un joint d'accouplement 114, traverse vers le bas la pièce coulée 96 jusqu'à l'extrémité inférieure de celle-
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ci. Cette extrémité de l'arbre 113 est reliée au moyen d'un joint d'accouplement 115 àun tronçon d'arbre 116, qu est monté en rotation dans l'extrémité inférieure de la pièce coulée 96 grâce à une paire de paliers à roulement 317.
Formé d'une seule pièce avec le tronçon d'arbre 115 se trouve un pignon conique 118 qui est en prise avceun pignon conique semblable 119 calé sur l'arbre 98 de l'hélice.
Une seconde variante du système de propulsion, également destinée à un montage extérieur sur la barre d'ar- oasse 125 d'un canot de mer 126, est représentée sur les figures 11, 13 et 17. Cette variante est de forme semblable à celle de la variante précédemment décrite, mais est conçue pour un fonctionnement mécanique, L'arbre 127 de l'hélice porte, dans cette variante, une paire de pignons ooniques
128 et 129, qui sont montés à rotation sur l'arbre en une disposition espacée l'un par rapport à l'autre, Un élément d'embrayage 130, également/monté sur l'arbre 127 entre les pignons 128 et 129, est claveté à l'arbre de façon à pou- voir être animé d'un mouvement coulissant axial.
Les faces des extrémités opposées de l'élément 130 sont formées avec des dents destinées à engréner en fonctionnement avec des dents semblables formées sur les faces d'extrémité voisines d'une paire de pignons 128 et 129. Un arbre 131 d'entrée de commande, tourillonnant dans une paire de paliers à roule- ment 132 montés dans la pièce coulée tubulaire 133, est muni à son extrémité inférieure d'un pignon conique 134. Le pi- gnon 134 engrène en même temps avec les deux pignons 128 et
129 de l'arbre d'hélice.
Une liaison d'entraînement entre l'arbre de oom- mande 131 et l'arbre 127 de l'hélice est obtenue en déplaçant
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axialement l'embrayage 130, afin de le mettre en prise avec le pignon voulu 128 ou 129. Le déplacement de l'embrayage 130 s'effectue par l'intermédiaire d'une transmission méca- nique, comprenant une tige de liaison 135 et un levier coude 136.' La ti,ge 135 est accouplée en fonctionnement à un appareil de commande manoeuvré à la main (non représenté) placé à l'intérieur de la coque du canot. Le levier coudé 136 est articulé sur un support 137 fixé sur la paroi inté- rieure de la pièce coulée 133.
Un bras 138 du levier coude se divise en deux branches, logeant entre elles l'embrayage 130, et le bras 138 est muni.. d'une paire de chevilles 139, qui attaquent une rainure annulaire 14C formée dans l'em- brayage.
L'arbre de commando 131 traverse vers le haut la pièce coulée 133 et est accouplé à un pignon conique 141 monté dans le carter 142. Le pignon 141 engrène avec un pignon conique semblable 143 entraîné par le moteur (non représenté), qui est du type à l'intérieur. L'action du mécanisme pour la commande de la direction est sensiblement la même que celle décrite ci-dessus en détail.
Le système de propulsion de la présente invention a été décrit en ce qui concerne des applications marines ; toutefois, il est manifeste que le système peut être facile- ment adapté ?- d'autres applications. Par exemple, on pourra l'utiliser dans les véhicules terrestres, où le fonctionne- ment indépendamment l'un de l'autre d'une paire d'éléments d'entraînement est particulièrement avantageux pour accroître les possibilités de manoeuvre du véhicule. Les modifications de structure nécessairos à l'installation du système de propulsion seront simples et ressortiront aisément de la
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description détaillée de la présente application.
Il est évident que le système do propulsion de la présente invention facilite dans une large mesure la mania- bilité du canot et en permet la commande plus précise aux faibles vitesses, où le gouvernail est relativement inopé- rant. L'appareil est d'une construction simple et peut être facilement installé dans un canot de mer du type ci-dessus sans qu'il soit nécessaire d'apporter des modifications importantes à la coque. Les avantages résultant de l'action d'hélices jumelées sont obtenus en n'utilisant qu'un soûl moteur, ce qui évite la présence des mécanismos compliqués nécessaires lorsqu'il D'agit de canots du type à moteurs jumelés. L'appareil peut être fabriqué et installé économi- quement et sa commande est particulièrement simple.
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"Twin propeller propulsion system"
The present invention relates, in general, to a propulsion system for a boat. More particularly, the invention relates to a mechanical control of twin propellers actuated by a single motor, in which the propellers can be independently controlled. - hanging from each other, in order to improve the maneuverability of the boat.
In recreational sea boats, it is common practice to provide at least two propellers, in order to improve their performance characteristics. The use of two propellers allows more precise maneuvers
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at relatively low speeds, such as when docking or leaving a pontoon, Toutefoj3, to obtain the desired maneuverability of the boat, it is essential that the propellers be controlled independently of one of the other, so that the pilot is able to reverse the direction of rotation of one of the propellers, or at least to stop it, while letting the other propeller rotate in the same direction.
This possibility is normally foreseen by using a separate motor for each propeller. Although this solution is satisfactory, since each motor can thus be controlled at will, it has by definition a major drawback, due to the difficulty of synchronizing the motors when the boat is running in deep water. If the motors are not synchronized, maneuvering the boat is in fact particularly difficult and requires continuous action on the rudder in order to compensate for the unequal thrusts of the propellers. Up to now, the advantage of having two engines has been the fact that a safety margin is thus reserved, in the event that a malfunction of one of the engines would have caused it to be taken out of service. total vice.
But this factor has now lost its importance, owing to the progress made in the operational safety of engines and their associated auxiliary equipment. Although a twin engine installation has certain advantages for the maneuverability and safety of the canoe, the use of two engines is more expensive than that of a single engine of a determined power. of each of the two motors is the same as that of the motor
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single engine installation and therefore twice as much power as in a single engine installation is available, but in either case the speeds of the boat will be substantially the same.
As high power is not essential, in most cabs where the most important thing is the maneuverability of the boat, the benefit of a twin engine installation, compared to that of a single engine installation is of little importance. Furthermore, the use of two engines leads to an increase in the total fuel consumption and, consequently, in the cost of using the boat.
The present invention proposes in particular to provide a propulsion system for a sea boat, comprising two propellers capable of being controlled independently of one another and driven by a single motor.
Another object of the invention is to provide a propulsion system, comprising a gear mechanism of a new type allowing the independent control of two propellers driven by a single motor, thanks to which each propeller can provide either one. thrust forward, either thrust back, or be completely stopped, whatever the operating conditions of the other propeller.
a mechanical control apparatus of a sea boat, comprising a single motor driving a pair of propellers and a new type gear mechanism for connecting the motor to the propellers, which mechanism allows the independent control of each propeller and include a pair
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main drive gears, with which a pinion, carried by a shaft connected to each respective propeller, can be engaged alternately and separately, a double propulsion system, which is economical to manufacture and install and of which the use is simple and economical.
Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the description which follows, given with reference to the appended drawings and giving, by way of explanation but in no way limiting, several embodiments in accordance with the invention.
In the drawings: FIG. 1 is a schematic elevational view of a sea boat fitted with a propulsion system of the present invention, intended to be installed entirely inside the boat; FIG. 2 is a schematic top plan view showing the installation of the propulsion system; FIG. 3 is a diagram of a hydraulic control installation for the propulsion system; FIG. 4 is an enlarged horizontal sectional view of the gear drive mechanism placed in the neutral position, and of the return mechanisms of the propeller shaft drive; Figure 5 is a sectional view of the gear drive mechanism similar to that of Figure 4, showing the pinions, associated with each propeller, in engagement for simultaneous forward movement;
Figure 6 is a sectional view similar to that of Figure 5, showing the gears in engagement for
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simultaneous backward movement; Figure 7 is an enlarged cross-sectional view, vertical, transverse, taken along the line 7-7 of Figure 4; Figure 8 is an enlarged vertical cross-sectional view taken along line 8-8 of Figure 5; FIG. 9 consists of diagrams of the different combinations of thrust which can be obtained by means of the propulsion system of the invention; FIG. 10 is an elevational view of the stern of a boat on which is installed a variant of the propulsion system, the gear control mechanism being in this variant intended to be mounted on the transom bar of the boat ;
Figure 11 is an elevational view of the stern of a boat, showing a second variant of the propulsion system, in which the gear control mechanism is intended to be mounted on the transom bar; Figure 12 is an enlarged sectional view of the central portion of the gear mechanism of Figure 10; FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of the central part of the driving torque distribution gear mechanism of FIG. 11; Figure 14 is an enlarged sectional view taken along line 14-14 of Figure 12; Figure 15 is an end view of the gear mechanism of Figure 14, the shaft housing
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propeller being removed;
Fig. 16 is a median sectional view taken on line 16-16 of Fig. 10 of the right angle deflection mechanism of the propeller drive; Figure 17 is a median sectional view, taken along line 17-17 of Figure 11, of the right angle return mechanisms of the propeller control and the steering control.
Referring now to the drawings, Figures 1 to 8 inclusive show the installation of the propulsion system of the present invention inside a typical sea boat 10. The propulsion system generally comprises a marine engine 11, a pair of propellers 12, and the engine torque transmission mechanism of the present invention, generally indicated by numeral 13, which can be selectively controlled, so as to connect the engine at will. engine and propellers.
Due to the presence of the engine torque transmission mechanism 13, it is possible to determine the location inside the shell of the relatively heavy engine 11, which can be of well known types of engine. internal combustion gasoline or diesel engine, so that the weight distribution is optimal.
As will emerge from the detailed description below of the present propulsion system, it is also possible to place the engine 11 by orienting its crankshaft relative to the hull in an arrangement which makes it possible to obtain the optimum efficiency of the engine, without taking into account. the location or the alignment of the helioas 12, In the installation shown, the motor 11 is provided with a control shaft
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14 which extends rearwardly from the latter and which mechanically couples the motor to the torque transmission mechanism 13. The propellers 12, which are advantageously of opposite pitch in order to eliminate the effects of torque, are carried on their respective propeller shaft 15.
These shafts 15 are supported, near the propellers 12, by suspension brackets 16 fixed to the hull and determining the correct position of the propellers at the stern of the cab, and they enter the interior of the hull through appropriate stuffing boxes 17. Inside the hull, the end of each propeller shaft 15 is operatively connected to the engine torque transmission mechanism 13, as will be explained in detail in the following. ,
The boat 10 is provided with the conventional rudder type steering apparatus 18 for controlling the direction of the boat while the boat is in motion at normal cruising speeds. A steering wheel 19 for controlling the boat. ruled? 18, is provided in the driver's cabin and this wheel is connected to the rudder by a conventional system of cables.
Also in the passenger compartment are the manual controls 2 (. 'Of the transmission mechanism 13, as well as the other controls essential for the engine 11 (not shown).
According to the present invention, the engine torque transmission mechanism 13 comprises a gear mechanism 21, of a new type, which ensures the selective rotation of each propeller, as well as the selective inversion, and also independent. , the direction of rotation of each propeller. The gear mechanism 21, represented by
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in particular Figures 4 to 8, comprises a rigid housing 22 into which the control shaft 14 enters, and a gear system intended to connect two sets 23 of output shafts diametrically arranged and extending orally. .
Each output shaft assembly 23 is coupled to its respective propeller 12 by means of a right-angled return mechanism 25 of the propeller shaft control. The housing 22 is open at its top and is provided with a removable cover plate 22a (see Figures 7 and 8).
The movement input shaft 14 passes through an opening 27, provided in the front wall, and extends here, not the housing 22, its end being mounted in a bearing 28 carried by the rear wall of the housing. The forward end of shaft 14 is normally carried by motor 11. Ut. seal 29, mounted on shaft 14 near opening 27, is attached to the housing and provides an oil seal between the shaft and the housing. Two similar bevel gears 30 and 31 are wedged on the shaft 14, inside the casing 22, being axially spaced from each other and arranged vis-à-vis. Each output shaft assembly 23 comprises a shaft section 32 terminating near the input shaft 14 and on which is wedged a bevel pinion 33, intended to come into engagement with the pinions 30 and 31.
The dimensions of the pinions 33 are suitably chosen depending on the distance between the pinions 3i. and 31, so that neither the pinion 30 nor the pinion 31 are in engagement with the pinions 33, when the latter are placed between them in the positions shown in figure 4.
Each output shaft assembly 23 also includes
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ment a double bearing bcicier 34, intended to support the shaft section 32 in rotation. The housings 34, which represent the only means of support for each shaft section, are essential to avoid any misalignment of the shaft sections. shafts, since the latter are subjected to radial loads as well as to axial loads, as well as to torsional forces. Supporting each housing 34 is an arm 35 with two branches, and a shaft 36 interconnects the opposite branches of the arm, arranged on either side of the housing 34 (see FIG. 4 and FIGS. 7 and 8).
The shaft 36 is mounted in a bearing block 37, fixed ?; the bottom wall of the housing 22. The length of the arms 35 is such that the shaft sections 32 which they support can move in an arcuate path, thus allowing the pinions 33 to properly engage each of the pinions 30 and 31. To prevent this pivoting movement from continuing beyond a desired limit and then causing the pinions to fail to mesh, the bearing block 37 is provided with a pair of tabs 38, comprising opposite edges 39, inclined with respect to each other while diverging towards the he.ut, intended to attack certain parts of the edges of the arms 35 at the extreme limit of their pivoting movement, and thus serving as fixed stops.
Connected to the outer end of each shaft section 32 is an elongated shaft 40, which passes through a slot formed in the end wall of the housing 22. The shaft 40 is connected to the shaft section 32 by the. intermediate of a flexible coupling joint 42, one of the sections of which is fixedly mounted on the shaft section. The shaft 40 is keyed to the other section of the coupling joint 42, but is movable
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axially with respect to this section of the seal. The opposite end of shaft 40 is connected via a second flexible coupling joint 43 to the drive shaft 44 of the associated drive return mechanism 25 of the shaft. 'propeller.
The sections of the coupling joint 43 fixed / rigidly on their respective parts of the shaft 40 and the drive shaft 44; and, it being understood that the return mechanisms 25 occupy at the same time. Within the hull of the boat in the fixed positions, the sliding connection of the shaft 40 and the coupling joint 42 can elongate axially under the effect of the arc motion of the sets 23 of output shafts. . The slots 41 may have an arcuate shape, so as not to interfere with the corresponding movement of the shaft sections 32 and the associated coupling joints 42.
A plate 45 is slidably mounted parallel to the inner surface of each end wall of housing 22 and has an opening for receiving the section of coupling joint 42 which is fixed to the shaft section. 32. An oil seal 46, placed over the seal section, is carried in a rimmed recess 47 formed on the inner surface of the plate 45 so as to allow rotation of the seal section in the opening. of the plate, while preventing oil leakage through the opening. the * plate 45 is guided, at its lower edge, by a U-shaped slide 48 attached to the end wall of the cart3r.
Thus, the plate 45 will not be able to rotate at the same time as the section of the seal under the effect of the frictional resistance between the oil seal 46 and the section of the coupling seal.
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42. An O-ring 49, extending all around the opening 41, is advantageously placed between the plate 45 and the end wall d. housing in a groove formed in this wall :, in order to prevent oil from passing between the plate and the housing.
The tilting movement of each output shaft assembly 23 is controlled by a spring-loaded center positioner 50. This device comprises a pair of opposed pistons 51 and a double-ended cylinder 52 mounted;
so as to be able to be animated with a reciprocating movement on the pistons 51, the cylinder 52 consists of an elongated cast iron part which is placed between the spaced branches of the arm 35, between the tree
36 and the housing 34. A shaft 53, extending transversely between the branches of the arm, also passes through a bore formed in the cylinder. The shaft 53 is in contact at each of the ends of the respective branch of the arm.
In each end of cylinder 52 is formed a cylindrical bore intended to lighten a piston 51. Each of the pistons 51, which are elongated cylindrical in shape, is provided at one of its ends with a threaded extension 54, which protrudes through. an opening provided in the front wall or in the rear wall of the. housing 22. On each extension 54 is screwed a nut 55, which is tightened against the outer surface of the wall of the housing and which firmly supports the piston.
An O-ring 56 is disposed in an annular groove formed in the piston 51 at the end of the latter opposing the extension 54, and ensures the oil-tightness of the piston with the surface of the bore of the cylinder.
52 do so as to practically prevent oil leakage and
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the pressure drop: ui would result. In the axial direction of the pistons 51 and their extensions 54 is formed a bore 57 which is open at each of its ends and serves as a channel for a hydraulic fluid or for oil, to enter the bore of the cylinder.
A second oil seal 58, disposed in an annular groove formed in the wall of the bore of the cylinder pros d: the outer end, also ensures the oil tightness of the piston 51 and prevents any leakage of the piston. hydraulic fluid out of cylinder 52, as well as the lubricating oil inlet, the sump 22 of which is nearly filled. The small amount of hydraulic fluid escaping past O-ring 56 due to reciprocating motion of piston 51 in the cylinder bore is collected and returned to the hydraulic system reservoir.
A channel 59, pierced longitudinally in the wall of the cylinder 52 and communicating with each of the bores near the seals 58, is connected to the reservoir by means of a return pipe 60 for the recovered oil. The opposite ends of channel 59 are plugged in order to pocket the entry of lubricating oil.
The centering of the cylinder 52, rzontt so as to be able to be animated by a reciprocating movement, is obtained by the action of a pair of compression springs 61. The springs 61 are each disposed around of each piston 51 and near the end edge of cylinder 52. One end of each spring 61 contacts the inner surface of the respective housing wall and the opposite end of the spring contacts a ledge or annular rib 62 formed on the surface of cylinder 52.
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In the neutral or inactive position, the sets 23 of the output shafts are countered as shown in Figures 4 and 7. In each set, the arm 35 is disposed vertically, while the respective bevel gear 33 is not engaged neither with the pinion 30 nor with the pinion 31 of the control shaft 14. After the hydraulic control system, the description of which will be given in detail in cc which follows, will have. been actuated to remove all hydraulic fluid pressure from the cylinders 52 and the pistons 51, the springs 61, which exert an equal force on the cylinder 52, but in opposite directions to each other, will place the pressure on the cylinder 52. 'set 23 in a central or neutral position.
The meshing of the pinion 33 of one of the output shaft assemblies 23 with one or the other of the bevel pinions 30 or 31 of the drive shaft, rotating in a continuous manner, causes the rotation of the corresponding shaft section 32. Those of the meshed gears in engagement will determine the direction of rotation of the shaft section 32 and of the associated propeller 12, since the meshing of the pinion 33 with the pinion 31 will generate a rotation in the opposite direction to that generated by the engagement of the pinion 33 with the pinion 30, The ease of engagement of the desired pinions is effected easily by increasing in the appropriate bore of the cylinder the pressure of the hydraulic fluid to a value where. pressure on-. will tell the antagonistic force of the spring 61.
As previously indicated, the rocking movement of arm 35 is limited by its contact with edges 37 of stop tabs 38. After pressure has been removed from the cylinder, output shaft assembly 23 will return to position. '
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central, by disengaging the gears,
A synchronizer is also prau in order to reduce the noises and the loads generated by the engagement of the oonic gears 33 of the assemblies 23 of output shafts with one or the other due: gnons 30 and 31 of the commando tree. This mechanism comp: lnd an oollier 63 and a compression spring 64 of the hoicoidal type, mounted on the control shaft 14 between loe two oonic pisons 30 and 31.
Two collars 63 and two springs 6a are mounted on the control shaft 14 in order to achieve synchronization with either the pinion 30 or the pinion 31. The collar 63 comprises a hub, splined to the control shaft 14 in order to be able to be driven in an axial movement relative to the shaft, and an annular flange 65 having a friction surface, placed vis-à-vis the flange of the other collar. The spring 64 is disposed between the flange 65 of the respective collar and an adjacent bevel gear, 30 or 31, in order to urge the collar towards the other collar.
Advantageously, a part 66 of the control shaft 14, between the bevel gears 30 and 31, this of an enlarged diameter, thus forming a shoulder with respect to the splined section on which the collars 63 are mounted, which is normally attacked by the flanges 65 of the collars.
The length of the enlarged portion 66 of the drive shaft is such that the flanges 65 are spaced apart a distance substantially greater than the diameter of the shaft sections 32, which protrude over it. a certain distance beyond their respective pinion 33 in the direction of the drive shaft 14. At the moment when an output shaft assembly 23 is pivoted in order to engage its pinion 33
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with either the pinion 30 or the pinion 31, the shaft section 32 engages the flange 65 of the corresponding collar before the pinions engage.
Since the bearings 63 are rotated in a continuous manner, the frictional contact of the flange 65 with the shaft section 32 communicates a rotational motion to the shaft section 32.
EMI15.1
Prect: idoi: 'ffi3nt motionless, thus reducing the relative difference in the speeds of the bevel gears 30 and 31 and of the oonic pinion 33. As clearly shown in Figures 5 and 6, the shaft section 32 causes the axial movement of the collar 63 and the compression of the spring 64.
The two propeller shaft drive right-angle deflection mechanisms 25, of the same construction, each include a housing 67, for receiving the inner end of the respective propeller shaft. tif. Shaft 15 is journalled in a pair of bearings 68 and 69, mounted on opposing interior walls of housing 67. A bevel gear 70, mounted on shaft 15 of propeller 12, engages a similar bevel gear 71. , mounted on the drive shaft 44. The drive shaft 44 consists of a short shaft, journaled in a bearing 72 carried by a removable plate 73 fixed to the housing 67.
Oil seals 74 and 75 are provided at the openings in the housing 67 and in the plate 73 for the passage of the shafts 15 and 44, respectively.
The hydraulic installation for controlling the action of the gear mechanism 21 sohematically shown in FIG. 3 comprises a gear pump 76, serving to supply the hydraulic fluid under pressure. The pump 76 is mounted outside, on the rear wall of the housing 22,
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and is aided by the control shaft 14, which is coupled to the pump via its shaft 77. The suction line 78 of the pump is connected to a reservoir 79 and the pressure line 80 is connected to a pressure regulating valve 81. The pressure line 80 is also connected to the inlet ports of two four-way valves, 82 and 83, which are manually operated and operated independently of each other.
The fluid return port of each of the valves, 82 and 83, is also connected to the resorvoir 79. Two additional ports of each valve are connected to the extensions 54 of the pistons respectively of each of the positioning devices 50. via lines 84, 85 and 85, 87. Valves 82 and 83 are advantageously of the type in which the pressure port is blocked and lines 84., 85, and 86, 87, are connected to the return orifice in the central position.
When actuated in either of the other two positions, the valves act to pressurize the fluid in one of the cylinder bores to cause the assemblies to pivot.
23 output shafts. In order to be able to be conveniently copied, the two valves 82 and 83 are also fitted :; in the driver's compartment, near the wheel of the bar 9 (see figures 1 and 2).
In the diagrams a to i inclusive of figure 9 the commando of the direction of the boat, which can be provided by the propulsion system of the present invention, is clearly explained. In figure 9a, the output shaft assembly 23 of one and the other of the propellers are dars
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position, central or neutral, and the boat will stand still. To move the boat forward (figure 9b), valves 82 and 83 are actuated to engage pinion 33 of the starboard propeller with pinion 30, and pinion 33 of the port propeller with the pinion 31. Thus, the shafts 40 will be rotated in the same direction and the boat will move forward, given that the propellers 12 are of opposite pitch.
By engaging the respective gears 33 with the opposing gears 30 and 31 of the drive shaft, as shown in Figure 9c, the propellers 12 will be rotated in the opposite direction, thereby generating thrust moving the canoe back. A sharp turn to starboard or port, see Figures 9d and 9g, respectively, can be achieved by engaging pinions 33 together with either pinion 30 or pinion 31 willing. The two propellers will then be rotated in the same direction, but will generate opposite thrusts.
Similarly, a large radius turn to starboard or port can be achieved, as shown in Figures 9e and 9h, respectively, by driving only one of the propellers 12. In Figure 9.2 the propeller port side is driven to provide forward thrust and in figure 9h the starboard propeller is driven to provide forward thrust. By driving the starboard or port propeller
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in direction oontrirc, corsma in diagram 9 and gi, respectively, the boat will make either a large turn to starboard or a large turn to port, while going astern, So therefore, the boat can be easily maneuvered at low speeds, where the rudder is relatively inoperative, by means of the propulsion system of the present invention.
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The variant shown in Figures o, 12, 14, 15 and 16 is intended for installations outside the hull, in which the engine is of the interior type. In this variant, the casing 90 of the gear mechanism is modified so as to be mounted on the stopping bar 91 of a marine lifeboat 92, and this casing encloses a control shaft 93 comprising a coupling flange. 94, permanently mounted on its inner end and intended to connect the shaft to the motor (not shown). The control shaft 93 is similarly mounted !: A pair of rolling bearings 95 carried by the housing 90.
Attached to the housing 90 by means of bolted flanges are two tubular castings 96 which are arranged so as to be directed obliquely downwards and which support the propellers 97 in the desired position under the hull of the boat.
Each propeller 97 is mounted on its respective shaft 98, which journals in a pair of rolling bearings 98a, carried at the lower end of the castings 96 (see Figure 16). The castings 96 represent the only supports for the helicas 97, and also for a rudder 99. The rudders 99 are each attached to a shaft 100, mounted in a bearing 101 integrally cast with the part 96 at the end. lower part of this part, and extend vertically upwards. Permanently mounted on the upper end of each rudder shaft is the arm 102 of a lever connected to cables 103 and 104 of the steering gear.
A rigid bar 105 is also connected to the arm 102, in order to complete the connection of the steering apparatus,
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The connection of the drive shaft 93 to each of the propellers 97 is provided by means of a gear mechanism much like that described above. This mechanism comprises for each propeller 97 the assembly 106 of an output shaft, consisting of an articulated element 107 and a shaft 108, formed with a bevel gear 109 at one of its ends.
Shaft 108 is mounted in an array of rolling bearings 108a, carried by element 107. Element 107 is hinged to shaft 110, occupying an eccentric position relative to shaft 108. The tilting of the element 107 will therefore bring the pinion 109 into engagement with one or the other of a pair of bevel gears 111 and 112, fixedly mounted on the control shaft 93 and spaced at a distance. certain distance from each other. The the.
. 107 is also formed with a flange 120, intended to contact the surface of a bearing member 121, which helps to support the output shaft assembly 106 in correct alignment with respect to the shaft. control 93. The element 121 is carried at the upper end of the housing 93. The tilting of the assembly 106 of the output shaft is controlled by a hydraulic positioning device 122, whose construction and operation are similar to those previously described.
The cylinder 123 of the device 122 is connected to the element 107 by a pivot pin 124. A pair of adjustable stops 107a are provided in order to limit the movement of the entire output shaft.
A shaft 113, connected to shaft 108 via a coupling joint 114, traverses downwardly through casting 96 to the lower end thereof.
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this. This end of the shaft 113 is connected by means of a coupling joint 115 to a shaft section 116, which is rotatably mounted in the lower end of the casting 96 by means of a pair of rolling bearings 317. .
Integrally formed with the shaft section 115 is a bevel gear 118 which engages a similar bevel gear 119 wedged on the propeller shaft 98.
A second variant of the propulsion system, also intended for external mounting on the transom bar 125 of a sea boat 126, is shown in Figures 11, 13 and 17. This variant is similar in shape to that. of the variant described above, but is designed for mechanical operation, the shaft 127 of the propeller carries, in this variant, a pair of oonic gears
128 and 129, which are rotatably mounted on the shaft in a spaced apart arrangement, A clutch element 130, also mounted on the shaft 127 between the pinions 128 and 129, is keyed to the shaft so as to be able to be driven by an axial sliding movement.
The faces of the opposing ends of element 130 are formed with teeth intended to mesh in operation with like teeth formed on the neighboring end faces of a pair of gears 128 and 129. A control input shaft 131 , journaled in a pair of rolling bearings 132 mounted in the tubular casting 133, is provided at its lower end with a bevel pinion 134. The pinion 134 engages simultaneously with the two pinions 128 and
129 of the propeller shaft.
A drive connection between the control shaft 131 and the propeller shaft 127 is obtained by moving
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axially the clutch 130, in order to engage it with the desired pinion 128 or 129. The displacement of the clutch 130 is effected by means of a mechanical transmission, comprising a connecting rod 135 and a elbow lever 136. ' The ti, ge 135 is operatively coupled to a hand operated control unit (not shown) placed inside the hull of the boat. The elbow lever 136 is articulated on a support 137 fixed to the interior wall of the casting 133.
An arm 138 of the elbow lever divides into two branches, housing the clutch 130 therebetween, and the arm 138 is provided with a pair of pegs 139, which engage an annular groove 14C formed in the clutch.
The commando shaft 131 passes upwardly through the casting 133 and is mated to a bevel gear 141 mounted in the housing 142. The gear 141 meshes with a similar bevel gear 143 driven by the motor (not shown), which is of the guy inside. The action of the mechanism for controlling the steering is substantially the same as that described above in detail.
The propulsion system of the present invention has been described with respect to marine applications; however, it is obvious that the system can be easily adapted? - other applications. For example, it could be used in land vehicles, where the independent operation of a pair of drive elements is particularly advantageous for increasing the maneuvering possibilities of the vehicle. The structural modifications necessary for the installation of the propulsion system will be simple and will easily come out of the
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detailed description of this application.
It is evident that the propulsion system of the present invention greatly facilitates the maneuverability of the boat and allows it to be more precisely controlled at low speeds, where the rudder is relatively inoperative. The apparatus is of simple construction and can be easily installed in a dinghy of the above type without the need for major modifications to the hull. The advantages resulting from the action of twin propellers are obtained by using only one engine, which avoids the presence of the complicated mechanisms necessary when it comes to boats of the type with twin engines. The device can be manufactured and installed economically and its operation is particularly simple.