DE102019001646A1

DE102019001646A1 - Elektrisch angetriebener Außenbordmotor mit einer im Wesentlichen senkrechten, außenbords am Bootskörper mechanisch fest zu verbindenen Höhenverstellungsmeachanik und einer in dem Außenbordmotor integrierten von der Antriebs-/Motorposition unabhängigen Lenk- bzw. Dreh-/Schwenkvorrichtung für die untere Vortriebseinheit .

Info

Publication number: DE102019001646A1
Application number: DE102019001646.7A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2020-09-10

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrisch angetriebenen Außenbordmotor insbesondere für kleinere Sport- und Freizeitboote mit einer im Wesentlichen senkrechten, außenbords am Bootskörper mechanisch zu verbindenden Höhenverstellungsmechanik und einer in dem Außenbordmotor integrierten, von der Antriebs-/Motorposition unabhängigen Lenk- bzw. Schwenkvorrichtung für die untere Vortriebseinheit.Dir bessere Manövrierfähigkeit wird durch eine um bis zu 360° um die senkrecht angeordnete Motorwelle drehbare Unterwasser-Vortriebseinheit gewährleistet und ein zusätzlich den Propeller umgebendes Mantelrohr/Schutzrohr mit seitlich angeordneten Strömungsblechen.Der maximale gewünschte Lenkwinkel wird durch ein am Außenbordmotor verbautes Lenkstirnrad und die Länge des Tillerarmes variabel bestimmt. Die Anlenkung kann weiterhin über im Boot fest verbaute Bowdenzug-/Teleflex-Lenkungen erfolgen.Erfindungsgemäß stellt dieser Außenbordantrieb eine Synthese zwischen Außenbord- und dem POD- Antrieb da, weil der der untere um drehbare Teil der Vortriebseinheit (Winkelgetriebe und Propeller) einem Azi-POD Antrieb gleichkommtDas zusätzliche Mantelrohr (16) bietet zum einen strömungstechnische Vorteile vergleichbar dem eines Jetantriebs und zum anderen gleichzeitig einen Verletzungsschutz für Schwimmer und Taucher. Zusätzlich schützt das Mantelrohr den Propeller vor Beschädigungen z. B. durch Treibgut.Die optional seitlich am Schutzrohr angebrachten Strömungsbleche (17) erhöhen zusätzlich die Lenkwirkung und den Geradeauslauf des Bootes.Der genaue Zusammenbau des Außenbordantriebs wird in Figur 1 erläutert

Description

Elektrischer Bootsantrieb
Die Erfindung betrifft einen elektrisch angetriebenen Außenbordmotor für insbesondere kleine Sport- und Freizeitboote mit einer im Wesentlichen senkrechten, außenbords am Bootskörper mechanisch fest zu verbindenden Höhenverstellungsmechanik und einer in dem Außenbordmotor integrierten von der Antriebs-/Motorposition unabhängigen Lenk- bzw. Dreh-/Schwenkvorrichtung für die untere Vortriebseinheit.
Stand der Technik
Bei Sport und Freizeitbooten gibt es im wesentlichen folgende (Elektro-) Motoren basierte Antriebsformen:
Innenbordmotor
Als Innenbordmotor bezeichnet man einen Hauptantriebsmotor auf einem Boot oder Schiff, der im Rumpf fest eingebaut ist.
Die Antriebswelle wird dabei nach Backbord durch den Rumpf nach außen geführt
An dieser Durchführung ist die sich drehende Welle durch eine Stopfbuchse abgedichtet.
Beim Innenbordmotor erfolgt die Kraftübertragung zum Propeller:

- über eine starre Welle (wenn der Motor mittschiffs eingebaut ist)
- über eine Welle mit Umlenkgetriebe (zur Richtungsumkehr, wenn der Motor aus Platz- oder Gewichtsgründen im Heck eingebaut ist),
- gelegentlich als V-Antrieb bezeichnet über einen am Bootsheck angebauten, lenk- und trimmbaren Z-Antrieb
- über einen unter dem Boot angebauten, um 360° schwenkbaren Pod-Antrieb

Diese Antriebsform benötigte außer beim POD-Antrieb zusätzlich eine vom Propeller angeströmte Ruderanlage zur Lenkung des Bootes.
POD-Antrieb
Propellergondel (auch Pod-Antrieb oder Azi-Pod genannt), ist die Bezeichnung für ein Antriebsaggregat für Wasser- und Luftfahrzeuge. Der Antrieb ist mit einer strömungsgünstigen Gondel verkleidet und um bis zu 360 Grad um die Hochachse drehbar. Ein solcher Antrieb ist t. B. aus der Patentschrift DE 10 2008 037 677 bekannt.
Der Propeller kann als Zugpropeller vorne an der Gondel oder als ummantelter Schubpropeller hinten an der Gondel angebracht werden. In der Gondel kann sich auch der Antrieb in Form eines Elektromotors befinden.
Die „klassische“ Propellergondel ist der Schottel-Ruderpropeller (Schottelantrieb), ein durch eine Kortdüse ummantelter Schubpropeller, der sich, um 360° um die Hochachse drehbar, vor allem unter dem Rumpf von Fähren und Schleppern befindet.
Dabei wird er vom Motor im Rumpf über Wellen und Winkelgetriebe angetrieben.
Die Propellergondel ist technisch eine konsequente Fortentwicklung des herkömmlichen Schottelantrieb, ohne jedoch die Schutz- und Patentrechte Schottels zu berühren.
Die Propellergondeln haben allerdings auch einige Nachteile. So ist der Design bedingte Wirkungsgrad in der Regel schlechter als bei einem konventionellen Innenbordantrieb (Propeller-Welle-Motor), da die Masse viel größer ist, und höhere Getriebe- oder mechanische Übertragungsverluste auftreten als bei konventionellen Anlagen. Bei einer POD-Propellergondel mit integriertem Elektromotor ist der Durchmesser des Motors nach oben begrenzt, da dieser sonst den Propeller im Wirkungsgrad strömungsbedingt beeinträchtigt.
Aussenbordmotor
Ein Außenbordmotor (umgangssprachlich Außenborder) ist ein Schiffsmotor, bei dem Motor, Kraftübertragung, Getriebe und Propeller in einer konstruktiven Einheit verbunden sind.
Im Gegensatz zum Innenbordmotor kann diese Einheit mit relativ geringem Montageaufwand vom Boot an- und abgebaut werden. Das Gehäuse der Antriebseinheit (Motor) und das der Vortriebseinheit (Winkelgetriebe mit Propeller) sind dabei über einen Schaft mit innenliegender Welle zur Kraftübertragung fest und Drehstarr mit einander verbunden.
Die meisten Antriebsmotoren sind Verbrennungsmotoren. Aus Umweltschutzgründen sind in einigen Wassersportrevieren Außenborder mit Elektromotor eine Alternative. Außenbordmotoren werden im Gegensatz zu Innenbordmotoren häufig auf kleinen Motorbooten und Dingis angebracht und werden auch als Hilfsantrieb von Segelbooten eingesetzt.
Außenborder werden meistens am Heck des Bootes („Motorspiegel“) oder in einem als Bünn bezeichneten Motorschacht innerhalb des Bootes in der Nähe des Hecks angebracht. Außenborder werden für den Anbau an unterschiedliche Boote mit verschieden langen Schäften hergestellt. Welche Schaftlänge erforderlich ist, gibt praktisch der Bootsbauer durch die Höhe des Bootsspiegels vor. Beim Anbau eines Außenbordmotors mit nicht zum Bootsspiegel passender Schaftlänge verschlechtern sich die Fahreigenschaften des Bootes.
Kleinere Außenborder sind meist mit einer Pinnen-Steuerung ausgestattet, mit der der Motor in seiner Halterung um seine Hochachse nach Back- oder Steuerbord geschwenkt wird.
Durch das Schwenken des Griffes um die Vertikalachse kann die Schubrichtung des Motors und damit eine Richtungsbeeinflussung der Bootsbewegung erreicht werden.
Nachteilig ist dabei eine in vielen Fällen unbequeme Körperhaltung, die nach einem längeren Steuern des Motors schnell zu Ermüdungserscheinungen führt.
Aus diesem Grunde werden Boote mit Außenbordmotoren oftmals mit einer zusätzlichen Lenkung ausgerüstet. Diese besteht aus einem im Armaturenbrett des Bootes angebrachten Lenkrad und einer Bowdenzugvorrichtung („Teleflex-Lenkung“), die über ein Stützlager und über einen sog. Tillerarm mit dem Pinnenarm des Außenbordmotors kinematisch verbunden ist, und so die Lenkbewegung und die Lenkkräfte des Lenkrades überträgt.
2.2 Ziel der Erfindung ist es, einen komfortableren und universellen Außenbordantrieb mit verbesserter Lenkwirkung und Manövrierfähigkeit bei gleichzeitig besserer Schubwirkung zu finden. Dazu wird ein Außenbordantrieb vorgeschlagen, der über höhenverstellbare Montageschienen am Heckspiegel des Bootes montiert wird. Der Vorteil dieser Höhenverstellung ist, dass der Außenbordmotor nicht mehr wie sonst üblich über unterschiedliche Schaftlängen an das Boot angepasst wird, sondern über die individuell einstellbare optimale Position des Antriebsteiles oberhalb der Wasserlinie.
Dir bessere Manövrierfähigkeit wird durch eine um bis zu 360° um die senkrecht angeordnete Motorwelle drehbare Unterwasser-Vortriebseinheit gewährleistet und ein den Propeller umgebendes Mantelrohr/Schutzrohr mit seitlich angeordneten Strömungsblechen.
Der maximale gewünschte Lenkwinkel wird durch ein am Außenbordmotor verbautes Lenkstirnrad und die Länge des Tillerarmes bestimmt.
Die Anlenkung kann weiterhin über im Boot fest verbaute Bowdenzug-/Teleflex-Lenkungen erfolgen.
2.3 Erfindungsgemäß besteht ist der Außenbordantrieb aus einem Oberwasserteil (Antriebseinheit bestehend aus Motor (2) und elektronische Steuerung (1)) und einem gesondert lenkbaren Unterwasserteil (11) (mechanische Vortriebseinheit mit Winkelgetriebe (13) und Propeller (14).
Der sonst bei Außenbordmotoren vorhandene starre Mantelschaft zwischen Antriebs- und Vortriebseinheit entfällt, weil die untere Vortriebseinheit unabhängig von der Motorposition dreh- und somit lenkbar ausgeführt ist.
Die Anlenkung kann ebenfalls über eine handelsübliche Teleflex-Lenkung erfolgen, weil an der Rückseite des Gehäuses der Antriebseinheit ein eigenes Lenkgestänge (23) mit Tillerarm (20) vorgesehen ist.
Das Lenkgestänge (23) verbindet das untere Lenk-Stirnrad (22) und den obenliegenden Tillerarm (20) und ist an mindestens zwei Punkten durch Führungslager (24) gesichert. Das Lenkstirnrad (22) überträgt dann den gewünschten Lenkweg bzw. Lenkwinkel auf die an einem Drehkranz (8) befestigte Vortriebseinheit.
Erfindungsgemäß besteht das Unterwasserteil/die Vortriebseinheit aus einem konischen geformten Trägergehäuse (11) und einem daran unten fest und wasserdicht verschraubten Winkelgetriebe (13) mit Propelleraufnahme.
Das Trägergehäuse (11) weist oben einen kreisförmigen Dicht- und Montageflansch (10) auf, und unten eine abdichtbaren Montageflansch für das wasserdichte Winkelgetriebe (13) der Vortriebseinheit. Über den nach oben gerichteten Wellenschaft (12) des Winkelgetriebes (13) wird dieses innerhalb des Trägergehäuses (11) mittels einer Wellenkupplung (4) kraftschlüssig mit dem Wellenausgang (3) des Motors (2) verbunden. Zusätzlich wird die Wellenkupplung von einem Lager-Wellendichtring (Simmering) (5) mit einem Lagersitz umgeben, der in einer eigenen Lagerschale (6) sitzt.
Der Unterwasserteil mit der drehbar gelagerten Vortriebseinheit ist von dem Oberwasserteil durch einen Trennboden abgeschottet, die zugleich Trägerplatte (7) ist. Dieser, mit einer rückseitigen Stehwand (18) fest verbundene Trennboden dient zugleich als Momentenstütze für die Schub- und Lenkkräfte die über die Vortriebseinheit im Fahrbetrieb einwirken. An diesem Trennboden wird auch der innere Ring des Drehkranzes (8) starr verschraubt. Der Tragflansch (10) der unteren Vortriebseinheit wird hingegen mit dem äußeren, drehbaren Ring des Drehkranzes (8) kraftschlüssig verschraubt.
Weil der Elektromotor 2) nicht wie bei der elektrischen POD-Propellergondel im Unterwasserteil integriert, sondern oberhalb der Wasserlinie angeordnet ist, ist dieser technische Lösungsansatz sowohl unter Wirkungsgradaspekten (geringerer Strömungswiderstand), als auch unter Kostengesichtspunkten (keine aufwendige wasserdichte Motorkapselung erforderlich) deutlich vorteilhafter.
Vorteilhafterweise kann der untere Teil der Vortriebseinheit (Winkelgetriebe und Propeller) auch zusätzlich mit einem Mantelrohr (16) umgeben werden, das zum einen strömungstechnische Vorteile vergleichbar dem eines Jetantriebs bietet und zum anderen gleichzeitig einen Verletzungsschutz für Schwimmer und Taucher bietet. Zusätzlich schützt das Mantelrohr den Propeller vor Beschädigungen z. B. durch Treibgut. Die optional seitlich am Schutzrohr angebrachten Strömungsbleche (17) erhöhen zusätzlich die Lenkwirkung und den Geradeauslauf des Bootes.
Erfindungsgemäß stellt dieser Außenbordantrieb damit eine Synthese zwischen Außenbord-, POD- und Jetantrieb da.

Der genaue Zusammenbau des Außenbordantriebs wird in 1 erläutert dargestellt
2 zeigt den zusammengebauten Zustand mit dem wasserdichten Gehäuse gem. Anspruch 9
3 und 4 zeigen die Lenkkinematik der drehbaren untern Vortriebseinheit: Tillerarmvariante (3), unterer Bowdenzugvariante (4)
5 zeigt die Doppelpropellervariante gem. Anspruch 10
6 zeigt das Propellerschutzrohr mit den Strömungsblechen gem. Anspruch 7

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008037677 [0005]

Claims

Elektrisch betriebener Außenbordmotor bestehend aus einer im Wesentlichen senkrechten, außenbords am Heck des Bootskörper fest anschraubbaren höhenverstellbaren Antriebseinheit mit einem fest gelagerten Antriebselement (Elektromotor (2) sowie vorzugsweise oberhalb des Motors angeordneten Steuer- und Regelelemente (elektronische Motorsteuerung (1)) und einer unterhalb des Motors (2) angeordneten und verbundene Vortriebseinheit mit mindestens einem Propeller (14), dadurch gekennzeichnet, daß die an einem gesonderten konisch geformten Trägergehäuse (11) befestigte untere Vortriebseinheit (13/14) zur starr fixierten Antriebseinheit (Elektromotor (2)) über Zahnrad-(22), Zahnriemen- oder Bowdenzugverbindung (21) kontrolliert mittels eines Drehkranzes (8) zur Motorachse gedreht werden kann.
Elektrischer Außenbordmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehvorrichtung (8) zusätzlich über einen oben am Außenbordmotor angebrachten Tillerarm (20) in einem Winkelbereich von 0° bis 180° (+/-90°) zur waagerechten schwenkbar ist
Elektrischer Außenbordmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergehäuse (11) oben einen kreisförmigen Tragflansch (10) aufweist, über den die gesamte untere Vortriebseinheit mit einem wasserdichten (Zahn-) Drehkranz (8) verschraubt ist, der einen drehbaren, gelagerten und zugleich wassergedichteten Übergang zur oberen Antriebseinheit darstellt.
Elektrischer Außenbordmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das der an der Seitenfläche des Tragflansches (10) ein Zahnkranz oder Zahnkranzsegment (9) fest aufgesetzt ist, der eine kraftschlüssige Übertragung der die gewünschten Dreh-/Lenkbewegung über ein Stirnzahnrad (22) auf die gesamte untere Vortriebseinheit ermöglicht
Elektrischer Außenbordmotor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale, daß die gesamte Antriebseinheit über die Montageschienen (25) höhenverstellbar (26) ist und somit keine unterschiedlichen Schaftlängen erforderlich macht.
Elektrischer Außenbordmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller der Vortriebseinheit mit einem zusätzlichen Schutzrohr/Mantelrohr (16)) umgeben ist.
Elektrischer Außenbordmotor nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (16) seitlich parallel angeordnete Strömungsbleche (17) aufweist.
Elektrischer Außenbordmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das Antriebselement (Elektromotor) und die oberhalb des Motors (2) angeordneten Steuer- und Regelelektronik (1) durch einen Zwischenboden (7) wasserdicht zur Vortriebseinheit abgeschottet sind
Elektrischer Außenbordmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das ein Gehäuse (19) welches einen Innenraum mit Antriebselement (Elektromotor (2)) und die Steuer- und Regelelektronik (1) umschließt, zumindest in Betriebsstellung den unterhalb des Gehäuseendes angrenzenden Bereich zu der Vortriebseinheit (Unterwasserteil) vorzugsweise vollständig wasserdicht gegen die Umgebung abdichtet
Elektrischer Außenbordmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vortriebselement zwei innerhalb einer Ringdüse oder einem Schutzrohr / Mantelrohr (16) gelagerte gegenläufigen Propeller (15) aufweist.