DE2100208B2 - Hydraulic steering device for boats - Google Patents
Hydraulic steering device for boatsInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Steuereinrichtung für Boote mit Innenbordmotor und einem vom Spiegel des Bootes getragenen Schraubengehäuse, das in vertikaler Ebene schwenkbar ist, bei dem am Schraubengehäuse mindestens der untere Teil für die Bootsteuerung mittels einer doppelwirkenden Kolben- und Zylindereinheit drehbar ist, welche mindestens einen Zylinder aufweist, der an einem Ende geschlosssen ist und auf einem der Schraubengehäuseteile, das drehbar sein kann, angeordnet ist, während ein über Kupplungsteile eines zwischengeschalteten Verbindungsteils axial bewegbarer Kolben so aufgebaut ist, daß er mit entsprechenden Kupplungsteilen auf dem anderen Schraubengehäuseteil, das drehbar sein kann, zusammenwirkt, so daß die Bewegung des Kolbens eine Drehung des unteren Schraubengehäuseteils bewirktThe present invention relates to a hydraulic steering device for inboard motor boats and a screw housing carried by the transom of the boat, which is in the vertical plane is pivotable, in which the screw housing at least the lower part for the boat control by means of a double-acting piston and cylinder unit is rotatable, which has at least one cylinder that is attached to is closed at one end and is arranged on one of the screw housing parts, which can be rotatable is, while a coupling parts of an intermediate connecting part axially movable The piston is constructed in such a way that it is connected to the corresponding coupling parts on the other screw housing part, which may be rotatable, cooperates so that the movement of the piston is a rotation of the lower Screw housing part causes
Gewöhnlich werden Boote mit derartigem Schraubengehäuse über Kabel oder andere mechanische Hilfsmittel gesteuert, die mit einem Steuerrad am Bedienungsstand und mit dem drehbaren Teil desBoats with such a screw housing are usually connected via cables or other mechanical means Aids controlled with a steering wheel on the control station and with the rotatable part of the
ίο Schraubengehäuses verbunden sind. Es sind auch hydraulische Steuereinrichtungen für Boote bekannt (US-PS 32 85 221), die jedoch den Nachteil haben, daß leicht Luft in das System eindringen kann, insbesondere dann, wenn das Boot längere Zeit nicht benutzt wird.ίο screw housing are connected. There are too hydraulic control devices for boats known (US-PS 32 85 221), but have the disadvantage that air can easily get into the system, especially if the boat is not going to be used for a long period of time.
Ii Die Steuerung kann dann unzuverlässig werden, so daß es schwierig ist, das Boot auf dem gewünschten Kurs zu halten.Ii The control can then become unreliable, so that it is difficult to keep the boat on the desired course.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, derartige hydraulische Steuereinrichtungen in dieser Richtung zu verbessern.The aim of the present invention is to provide such hydraulic control devices in this direction to enhance.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch eine Verbindung zwischen der Druckseite des Kolbens und einer Kammer erreicht, welche geöffnet ist, wenn der Kolben am oder nahe am äußeren Totpunkt steht, während eine weitere Verbindung zwischen der Kammer und einer Pumpe herstellbar istThis goal is achieved according to the invention by a connection between the pressure side of the piston and reached a chamber which is open when the Piston is at or close to outer dead center, while another connection between the Chamber and a pump can be produced
In solchen Fällen, in denen du: Kolben- und Zylindereinheit zwei von einander unabhängige Zylinder aufweist umfaßt die erste Verbindung eine Leitung, die in die Kolben so eingebohrt ist daß sie normalerweise gegen die Zylinderwand geschlossen und dann, wenn der Kolben vollständig oder fast vollständig ausgefahren ist, geöffnet ist, und weitere Leitungen, die die erste Leitung mit dem jeweiligen Zylinderraum auf der anderen Seite des Kolbens verbinden, wenn die erste Leitung geöffnet istIn those cases where you: piston and Cylinder unit has two independent cylinders, the first connection comprises a line, which is drilled into the piston so that it is normally closed against the cylinder wall and then, when the piston is fully or almost fully extended, is open, and others Lines that connect the first line to the respective cylinder space on the other side of the piston connect when the first line is open
Bei der anderen Verbindung ist ein Steuerventil so angeordnet daß die Hydraulikflüssigkeit nicht mehr in die Kammer zurückfließen kann.In the other connection, a control valve is arranged so that the hydraulic fluid is no longer in the chamber can flow back.
Ein Ausführungsbeispiel der viriindung ist unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the virus is shown below Described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows
Fig. 1 einen Seitenaufriß eines Bootsantriebs im Schnitt mit einer hydraulischen Steuereinrichtung mitFig. 1 is a side elevation of a boat drive in section with a hydraulic control device
+5 den erfindungsgemäßen Verbesserungen,+5 the improvements according to the invention,
F i g. 2 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie2-2der Fig. 1 undF i g. Figure 2 is an enlarged sectional view taken along line 2-2 of Figures 1 and 2
Fig.3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 2.3 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG Fig. 2.
Wie F i g. 1 zeigt, umfaßt die Antriebseinheit einen Innenbordmotor mit einem Vorwärts-, Leerlauf- und Rückwärtsgetriebe, der über einen Hebel 25 über eine entsprechende Kopplung 26 vom normalen Bedienungsstand des Bootes 2 aus gesteuert werden kann. Die Antriebseinheit weist außerdem ein hydraulisches Steuer-, Trimm- und Schwenksystem auf, das bevorzugt vom Bedienungsstand aus betätigt wird. Ein Trimm- und Schwenkzylinder (18) ist mit einem Rückstrom-Sperrventil mit einem Bedienungshebel 20 ausgestattet der über eine Kopplung 19 mit dem Hebel 25 verbunden ist, wobei das Rückstrom-Sperrventil gleichzeitig mit dem Schaltvorgang des Getriebes in Rückwärtsgang in Sperrstellung bewegt wird.Like F i g. 1 shows, the drive unit comprises an inboard motor with a forward, idle and reverse gear, which can be controlled by a lever 25 via a corresponding coupling 26 from the normal operating position of the boat 2. The drive unit also has a hydraulic control, trimming and swiveling system, which is preferably operated from the operator's station. A trim and swivel cylinder (18) is equipped with a non-return valve with an operating lever 20 which is connected to the lever 25 via a coupling 19, the non-return valve being moved into the locking position at the same time as the gearbox is shifted into reverse gear.
Das Oberteil 13 eines schwenkbaren und steuerbaren Außenbordschraubengehäuses 12 ist auf dem Spiegel 3 des Bootes auf einer horizontalen Transversalwelle angeordnet, deren Achse unter T angegeben ist. Die Welle ist in einem Stützarm 5 oder einer StützschaleThe upper part 13 of a pivotable and steerable outboard propeller housing 12 is arranged on the transom 3 of the boat on a horizontal transverse shaft, the axis of which is indicated under T. The shaft is in a support arm 5 or a support shell
lagernd am Boot angebracht. Eine Puffereinrichtung 24 begrenzt die Schwenkstellung des Schraubengehäuses nach vorn. Das untere Teil 14 des Schraubengehäuses 12 stellt ein steuerbares Schraubengehäuse dar, in dem die Schraube 15 angeordnet ist Eine Schraubenwelle wird über Zahnräder 57 und 62 von einer sich nach unten und vorn erstreckenden Antriebswelle 42 angetrieben, die wiederum von Zahnrädern 39 und 40 von einer Gegenwelle 32 angetrieben wird, die im oberen Gehäuseteil 1 j angeordnet ist Die Antriebswelle 27 des Motors 1 ist durch ein Doppelkugelgelenk 30,31 mit der Gegenwelle 32 verbunden. attached to the boat in stock. A buffer device 24 limits the forward pivoting position of the screw housing. The lower part 14 of the screw housing 12 represents a controllable screw housing in which the screw 15 is arranged.A screw shaft is driven via gears 57 and 62 from a drive shaft 42 extending downwards and forwards, which in turn is driven by gears 39 and 40 from a counter shaft 32, which is arranged in the upper housing part 1 j. The drive shaft 27 of the motor 1 is connected to the counter shaft 32 by a double ball joint 30, 31.
Ein sich nach oben erstreckendes Ansatzstück 47 des unteren Gehäuseteils t4 ist drehbar mittels eines Bolzenlagers 51 und eines Kugellagers 52 auf einer zur Antriebswelle 42 koaxialen Steuerachse im oberen Gehäuseteil 13 gelagert Die Welle 42 lagert in einem Lager 43 im oberen Gehäuseteil 13 und in den Lagern 56 und 45 im unteren Gehäuseteil 14. Das obere Gehäuseteil umfaßt eine Kammer oder Wanne 78, in der ein Zahnstangenteil 55 für die Steuerung und mit diesem zusammenwirkenden Zähne 54 des Ansatzstückes 47 gelagert sind. Die Kammer 78 ist mit öl gefüllt und weist eine Verbindung mit dem mit öl gefüllten innenraum des Schraubengehäuseteils 14 über das Lager 52 auf. Eine öldichtung 53 zwischen den runden Kantenteilen des oberen und des unteren Gehäuseteils 13 und 14 verhindert den Austritt von öl. Die ölfüllung in der Kammer und im unteren Gehäuseteil 14 stellt einen Teil der Hydraulikflüssigkeitsversorgung für das Steuer-, Trimm- und Schwenksystem dar. Das unter Druck stehende öl sorgt auch für die Schmierung der Zahnräder 39 und 40, der Lager 43 und 44 und 51 und der Lager für die Gegenwelle 32 im oberen Gehäuseteil 13. Eine entsprechende öldichtung 112 ist rings um die Welle 32 an ihrer Austrittsstelle aus dem oberen Gehäuseteil angeordnetAn upwardly extending extension 47 of the lower housing part t4 is rotatable by means of a Bolt bearing 51 and a ball bearing 52 on a coaxial to the drive shaft 42 control axis in the upper Housing part 13 supported The shaft 42 is supported in a bearing 43 in the upper housing part 13 and in the bearings 56 and 45 in the lower housing part 14. The upper housing part comprises a chamber or trough 78 in which a rack part 55 for the control and teeth 54 of the extension piece 47 that interact with this are stored. The chamber 78 is filled with oil and has a connection with the oil-filled interior of the screw housing part 14 via the bearing 52. An oil seal 53 between the rounded edge portions of the upper and lower housing parts 13 and 14 prevents oil from escaping. The oil filling in the Chamber and in the lower housing part 14 represents part of the hydraulic fluid supply for the control, Trim and swivel system. The pressurized oil also provides lubrication of the Gears 39 and 40, the bearings 43 and 44 and 51 and the bearings for the countershaft 32 in the upper housing part 13. A corresponding oil seal 112 is around the Shaft 32 arranged at its exit point from the upper housing part
Der im Schraubengehäuse 12 angeordnete Steuermechanismus ist in den Fig.2 und 3 dargestellt. Das Ansatzstück 47, das starr am unteren Gehäuseteil angebracht ist, trägt an seiner Außenwandung über etwas weniger als die Hälfte seiner Peripherie Zähne 54, die mit den Zähnen 63 des Zahnstangenteils 55 in Eingriff laufen. Die Zahnstange trägt jeweils an jedem Ende einen Kolben 64 und 66, wobei der Kolben 64 in einem Zylinder 65 und den Kolben 66 in einem Zylinder 67 angeordnet ist Die Zylinder haben jeweils ein äußeres, geschlossenes Ende 68 und 69. Ebenso weisen sie entsprechende Verbindungen zu den jeweiligen Leitungen 22 und 23 (Or die Hydraulikflüssigkeit auf. wobei die Kolben und Zylinder einen doppelwirkenden hydraulischen Zylinder- und Kolbenmechanismus bilden, der die Zahnstange 55 vorwärts und rückwärts bewegt. Durch Zufuhr von Flüssigkeit unter Druck durch die Leitung 22 wird das Gehäuseteil 14 um die Achse der Welle 42 so gedreht, daß das Boot mehr nach Backbord steuert Zufuhr von unter Druck stehender Flüssigkeit durch die Leitungen 23 führt zu einer Kursänderung mehr in Steuerbordrichtung.The control mechanism arranged in the screw housing 12 is shown in FIGS. That Extension piece 47, which is rigidly attached to the lower housing part, carries over on its outer wall slightly less than half of its periphery teeth 54, which align with teeth 63 of rack portion 55 in Intervention in progress. The rack carries a piston 64 and 66 at each end, the piston 64 in a cylinder 65 and the piston 66 is arranged in a cylinder 67. The cylinders each have a outer, closed end 68 and 69. They also have corresponding connections to the respective Lines 22 and 23 (Or the hydraulic fluid on. the pistons and cylinders forming a double-acting hydraulic cylinder and piston mechanism, which moves the rack 55 back and forth. By supplying liquid under pressure through the line 22, the housing part 14 is rotated about the axis of the shaft 42 so that the boat is more after Port controls supply of pressurized liquid through lines 23 leading to a Course change more in the starboard direction.
Die Hydraulik-Einrichtung umfaßt eine Pumpe und Steuerelemente, die allgemein unter der Bezugsziffer 70 angegeben sind. Die Steuerelemente werden durch ein Steuerrad 71 betätigt, wobei Hydraulik-Flüssigkeit in die Leitung 22 geführt wird und Flüssigkeit aus der Leitung 23 zurückfließen kann, ansprechend auf Drehung des Steuerrades in eine Richtung, und umgekehrt bei Drehung in die entgegengesetzte Die Bewegung des Zahnstangenteils 55 ist in beiden Richtungen begrenzt, wenn der eine oder der ändert· der Kolben 64 und 66 an der jeweiligen Zylinderwandung 68 oder 69 anstößt Die Zähne 63 auf der Zahnstange 55 erstrecken sich ein ganzes Stück an ihr entlang, während die Zähne 54 auf dem Ansatzstück 47 sich um seine ganze Peripherie herum erstrecken, um somit wirksam genug auf den ganzen möglichen Bewegungsbereich der Zahnstange 55 aufnehmen zuThe hydraulic system includes a pump and controls, indicated generally at 70. The controls are operated by a control wheel 71, hydraulic fluid being fed into line 22 and fluid being able to flow back out of line 23 in response to rotation of the control wheel in one direction, and vice versa when rotating in the opposite direction limited in both directions if the one or the other the piston 64 and 66 abuts the respective cylinder wall 68 or 69. The teeth 63 on the rack 55 extend a long way along it, while the teeth 54 on the extension 47 are extend around its entire periphery so as to accommodate the full range of motion of the rack 55 effectively enough
ίο können. Beispielsweise kann die Zahnstange so gebaut sein, daß sie ihre Bewegung ausreicht, um das Ansatzstück 47 und das untere Gehäuseteil 14 um insgesamt ca. 60° drehen kann; d. h. um 30° auf jeder Seite vom Totpunkt oder in einer Stellung für geradlinigen Kurs.ίο can. For example, the rack can be built in this way be that their movement is sufficient to the extension piece 47 and the lower housing part 14 to can rotate a total of approx. 60 °; d. H. by 30 ° on each Side of dead center or in a straight-line course position.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Zahnstangenteil 55 mit einem teilweise mit Gewinde versehenen, abgesetzten und im allgemeinen zylindrischen Endteil 73 ausgestattet, das durch den Kolben 64 geführt is* und in das gegen den Kolben eine Mutter 74 eingeschraubt ist um diesen fest g.· jjen die Schulter 75 des Zahnstangenteils 55 zu hauen. Das Endteil 73 ist an der Stelle 76 der Länge nach in eine Kammer 77 mit Kreuzbohrung in der Zahnstange gebohrt Das Steuergehäuse 50 stellt die Kammer oder Wanne 78 für die Flüssigkeit dar, wie auch ein Gehäuse für den Zahnstangenmechanismus. Die Kammer 78 hat durch ein Steuerventil 79 mit der Kammer 77 innerhalb der Zahnstange eine Verbindung. Das Steuerventil 79 kann eine leichte Feder 90 aufweisen, die auf einem Bolzen 91 sitzt.In the illustrated embodiment, the rack part 55 is partially threaded provided, stepped and generally cylindrical end portion 73 which is supported by the piston 64 and into which a nut 74 is screwed against the piston around the shoulder 75 of the rack part 55 to hew. The end part 73 is at the point 76 lengthwise in a chamber 77 with Cross-hole drilled in the rack. The control housing 50 provides the chamber or trough 78 for the Liquid, as well as a housing for the rack and pinion mechanism. Chamber 78 has passed a control valve 79 communicates with the chamber 77 within the rack. The control valve 79 can have a light spring 90 which sits on a bolt 91.
Der Zylinder 65 endet an einer Kante 80, die, wie im Ausschnitt 80' gezeigt ist einen kleinen Teil der Wandung 81 des Kolbens 64 freigibt, wenn dieser Kolben völlig gestreckt ist, d. h. wenn der Kolben 66 an oder nahe an der Endwandung 69 anhält. In diesen Teil der Kolbenwandung ist ein Durchlaß oder eine Leitung 82 gebohrt, die mit dem Inneren des Zylinders 65 durch eine um das Teil 73 der Zahnstange gebildete Auskehlung 83 und durch eine Leitung 84, die von der Endwandung 89 des Kolbens zur Auskehlung gebohrt isv, verbunden.The cylinder 65 ends at an edge 80 which, as in FIG Section 80 'shows a small part of the wall 81 of the piston 64 when the latter Piston is fully extended, d. H. when the piston 66 stops on or near the end wall 69. In this part A passage or conduit 82 is drilled into the piston wall which connects to the interior of the cylinder 65 through a groove 83 formed around the part 73 of the rack and through a conduit 84 leading from the End wall 89 of the piston is drilled to the recess.
Die mit dem Kolben 66 verbundene Anordnung ist, wie leicht zu ersehen ist gleich der oben beschriebenen am Kolben 64, wobei sie die Bohrung 85, die Leitung 36, das Steuerventil 87 und die Leitung 88 aufweist, die jeweils der Bohrung 76, der Leitung 82, dem Steuerventil 79 und der Leitung 84 entsprechen.The arrangement associated with the piston 66, as can be readily seen, is the same as that described above on the piston 64, wherein it has the bore 85, the line 36, the control valve 87 and the line 88, the the bore 76, the line 82, the control valve 79 and the line 84 correspond, respectively.
Die oben beschriebene Anordnung sorgt für selbsttätigen Auslaß von Flüssigkeit und Luft im Steuersystem. Die durch die Leitung 22 dem Zylinder 65 zugeführte Hydraulikflüssigkeit bewirkt, daß der Kolben 64 sich in einer Richtung aus dem Zylinder here js-bewegt bis der Kolben 66 fast die Endwandung 69 berührt wonach der Durchlaß 82 durch das abgeschnittene Teil oder die Kerbe 80' an der Kante 80 des Zylinders 65 mit der Kammer 78 eine Verbindung hat Die möglicherweise in der Leitung 22 und im Zylinder 65 vorhandene Luft wird nun zusammen mit der Hydraulikflüssigkeit durch die Leitungen 82 und 84 in die Kammer 78 geleitet Der zunehmende Druck in der Kammer 78 öffnet das nur leicht gespannte Steuerventil 87 und zunächst tritt die möglicherweise gefangene Luft, und danach die Hydraulikflüssigkeit durch das Steuerventil und die Bohrung 85 in den Zylinder 67 ein, wird von dort durch die Leitung 23 geführt und fließt schließlich zur Pumpe und den Steuerelementen 70 zurück. Eine Betätigung in umge-The arrangement described above provides for automatic discharge of liquid and air in the control system. The hydraulic fluid supplied to cylinder 65 through line 22 causes piston 64 to move in a direction out of the cylinder until piston 66 almost contacts end wall 69, at which point passage 82 through the cut or notch 80 'abuts the edge 80 of the cylinder 65 has a connection with the chamber 78. The air possibly present in the line 22 and in the cylinder 65 is now conducted together with the hydraulic fluid through the lines 82 and 84 into the chamber 78. The increasing pressure in the chamber 78 opens the only slightly tensioned control valve 87 and first the possibly trapped air, and then the hydraulic fluid through the control valve and the bore 85 into the cylinder 67, is passed from there through the line 23 and finally flows back to the pump and the control elements 70. An operation in the
kehrter Richtung, d.h. Zufuhr von Hydraulikflüssigkeit unter Druck durch die Leitung 23. zwingt den Kolben 66 zu einer Bewegung in einer Richtung aus dem Zylinder 67 heraus, bis die Leitung 86 offen ist, wonach Hydraulikflüssigkeit und die möglicherweise gefangene Luft durch die Leitungen 88 und 86 in die Kammer 78 und von dort durch das Steuerventil 79 und die Bohrung 76 in den Zylinder 65 fließen, von wo sie durcn die Leitung 22 schließlich zur Pumpe 70 zurückgeführt werden. Auf diese Weise wird durch mehrmalige Drehung des Steuerrades 71 bis zum vollen Anschlag in die eine und dann in die andere Richtung die Flüssigkeit hin- und hergeführt, um eine vollständige Entleerung oder Auslaß von Luft aus dem System zu sichern. reverse direction, ie supply of hydraulic fluid under pressure through line 23, forces the piston 66 to move in one direction out of the cylinder 67 until the line 86 is open, after which hydraulic fluid and the possibly trapped air through the lines 88 and 86 flow into the chamber 78 and from there through the control valve 79 and the bore 76 into the cylinder 65, from where they are finally returned to the pump 70 through the line 22. In this way, by rotating the control wheel 71 several times until it stops fully in one direction and then in the other direction, the liquid is guided back and forth in order to ensure complete evacuation or discharge of air from the system.
Heiin Betrieb steuert nun das Steuerrad die Bewegung der Zahnstange 55 /wischen den Stellungen des unteren Gehäuseteils auf Steuerbord und Backbord bis zu dem Punkt andern die Leitung 82 oder 86 offen ist wonach fortgesetzte Bewegung des Steuerrades ein« kleine Menge der Hydraulikflüssigkeit durch die Kammer 78 führt, genauso wie beim Luftablassen aui dem System, Das untere Gehäuseteil 14 kann etwa; über seine Endstellung auf Backbord oder Steuerborc durch äußere Einwirkung hinausgedreht werden, bis dei eine der oder andere der Kolben 64 oder 66 an dei jeweiligen Zylinderwand 68 oder 69 anstößt. Solch eir In operation, the steering wheel now controls the movement of the rack 55 / between the positions of the lower housing part on starboard and port to the point where the line 82 or 86 is open, after which the continued movement of the steering wheel leads a small amount of hydraulic fluid through the chamber 78 , just like when deflating aui the system, the lower housing part 14 can about; be rotated beyond its end position to port or starboard by external action until one or the other of the pistons 64 or 66 abuts the respective cylinder wall 68 or 69. Such eir
to Spielraum im System ist bei genau aufeinandei <ibgcMimmten Teilen klein, beispielsweise weniger al· 1" Ausschlag des unteren Gehäuseteils. Auf diese Weise sollte die Leitung 82 nur dann geöffnet werden, wenr der Kolben 66 sehr nahe an die Zylindcrwand 6? If the parts are exactly matched to one another, there is little play in the system, for example less than 1 "deflection of the lower housing part. In this way, the line 82 should only be opened when the piston 66 is very close to the cylinder wall 6?
gekommen ist und der Kolben in maximaler Backbord stellung ist, wahrend bei maximaler Steuerbordstelliinj die Leitung 86 geöffnet wird.has come and the piston is in the maximum port position, while at the maximum starboard position line 86 is opened.
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