DE2100208C3 - 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 Schraubcngchüusc. das in vertikaler Ebene schwenkbar ist, bei dem am Schraubcngchäusc mindestens der untere Teil für die Bootsleuerung mittels einer doppclwirkcndcn Kolben- und Zylindereinheil drehbar ist, welche mindestens einen Zylinder aufweist, der an einem Ende geschlossscn ist und auf einem der Schraubengehäuseteile, das drehbar sein kann, angeordnet ist, während ein über Kupplungsteil eines Zwischengeschäften Verbindungslcils 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 bewirkt.The present invention relates to a hydraulic steering device for inboard motor boats and a screw jack carried by the transom of the boat. that in the vertical plane is pivotable, in which at least the lower part for the boat steering by means of a screw on the screw housing double-acting piston and cylinder unit is rotatable, which has at least one cylinder which is attached to is closed on one end and on one of the Screw housing parts, which can be rotatable, arranged is while a via coupling part of a Intermediate business connection pieces 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 Boole 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 Boole 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.
Die Steuerung kann dann unzuverlässig werden, so daß es schwierig ist, das Boot auf dem gewünschten Kurs zu halten.The steering can then become unreliable making it difficult to steer the boat on the desired course keep.
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 erfindungsgemaß 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 is;.This goal is according to the invention by a Connection between the pressure side of the piston and a chamber reached, 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 die 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 jeweiligenIn those cases where the 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 more Lines that connect the first line to the respective
Jj Zylinderraum auf der anderen Seite des Kolbens verbinden, wenn die erste Leitung geöffnet ist.Jj 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 Erfindung ist unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigtAn exemplary embodiment of the invention is described in more detail with reference to the accompanying drawings described. It shows
Fig. 1 einen Scilcnaiifriß eines Boolsantricbs im Schnitt mit einer hydraulischen Steuereinrichtung mit den erfindungsgemäßen Verbesserungen.Fig. 1 is a Scilcnaiifriß a Boolsantricbs in Section through a hydraulic control device with the improvements according to the invention.
Fig. 2 eine vergrößerte Schniiiansicht entlang der Linie 2-2 der Fig. I undFig. 2 is an enlarged sectional view along the Line 2-2 of Figures I and
Fig. 3 eine Schnittansichl entlang der Linie 3-3 der F ig. 2.Fig. 3 is a Schnittansichl along the line 3-3 of Fig. 2.
Wie Fig. I zeigt, umfaßt die Anlriebscinhcii einen Innenbordmotor mit einem Vorwärts-, Leerlauf- und "ückwärlsgctricbc. 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 Schwcnksyslcm auf, das bevorzugt vom Bedienungsstand aus betätigt wird. Kin Trimm- und Schwenkzylinder (18) ist mit einem Rückstrom-Sperrventil mit einem Bedienungshebel 20 ausgestattet, derAs FIG. I shows, the drive mechanism comprises one Inboard engine with a forward, idle and "ückwärlsgctricbc. Which via a lever 25 via a corresponding coupling 26 can be controlled from the normal operating station of the boat 2. the The drive unit also has a hydraulic control, trim and swivel system, which is preferred is operated from the control station. Kin trim and swivel cylinder (18) is equipped with a non-return valve equipped with an operating lever 20, the
w> über eine Kopplung 19 mit dem Hebe! 25 verbunden ist, wobei das Rückstrom-Sperrventil gleichzeitig mit dem Schaltvorgang des Getriebes in Rückwärtsgang in Spcrrstellung bewegt wird.w> via a coupling 19 with the lifting! 25 is connected, wherein the non-return valve simultaneously with the switching operation of the transmission in reverse gear in Lock is moved.
Das Oberteil 13 eines schwenkbaren und steuerbaren Außenbordschraubengehäuses 12 ist auf dem Spiegel 3 des Bootes auf einer horizontalen Transvcrsalwcllc angeordnet, deren Achse unter T angegeben ist. Die Welle ist in einem Slützarm 5 oder einer Stüt/schalcThe upper part 13 of a pivotable and steerable outboard propeller housing 12 is arranged on the transom 3 of the boat on a horizontal transvcrsalwcllc, the axis of which is indicated at T. The shaft is in a Slützarm 5 or a support / schalc
lagernd am Boot angebracht. Eine Puffereinrichuing 24 begrenzt die Schwenkslellung des Sehraubengehäuses 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 j2 angetrieben wird, die im oberen Gehäuseteil 13 angeordnet ist. Die Antriebswelle 27 des Motors 1 ist durch ein Doppelkugelgelenk 30,31 milder Gegen welle 32 verbunden.attached to the boat in stock. A buffer device 24 limits the pivoting position of the viewing hood housing forward. 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 via gears 57 and 62 of a down and driven front extending drive shaft 42, which in turn of gears 39 and 40 of a Counter shaft j2, which is arranged in the upper housing part 13, is driven. The drive shaft 27 of the Motor 1 is milder thanks to a double ball joint 30.31 Connected against shaft 32.
Ein sich nach oben erstreckendes Ansatzstück 47 des unteren Gehäuseteils 14 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 gefüll: 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 Gchäusetcils 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 Schwenksystcm 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 Austriilsslcllc aus dem oberen Gehäuseteil angeordnet.An upwardly extending extension 47 of the lower housing part 14 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 stored. 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 the 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 inner space filled with oil of the screw housing part 14 via the bearing 52. An oil seal 53 between the round edge parts the upper and lower housing parts 13 and 14 prevent 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. Trimm- und Schwenksystcm. The pressurized oil also ensures the lubrication of the Gears 39 and 40. of 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 at its outlet from the upper one Housing part arranged.
Der im Schraubengchäuse 12 angeordnete Steuemiechanismus ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Das Ansatzstück 47. das starr am unleren Gehäuseteil angebracht ist, trägt an seiner Außcnwandung über etwas weniger als die \ lälftc seiner Peripherie Zähne 54, die mit den Zähnen 63 des Zahnsiangcniciis 55 in Eingriff laufen. Die Zahnstange trägt jeweils an jecicm Ende einen Kolben 64 und 66, wobd 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 für 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 unier 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 Slcuerbordrichlung.The control chemistry arranged in the screw housing 12 is shown in FIGS. The extension 47 which is rigidly attached to the unleren housing part, carries on its Außcnwandung over somewhat less than the lälftc \ its peripheral teeth 54 that run with the teeth 63 of the Zahnsiangcniciis 55 in engagement. The rack has a piston 64 and 66 at each end, the piston 64 being arranged in a cylinder 65 and the piston 66 being arranged in a cylinder 67. The cylinders each have an outer, closed end 68 and 69. They also have corresponding connections to the respective lines 22 and 23 for the hydraulic fluid. wherein the pistons and cylinders form a double acting hydraulic cylinder and piston mechanism that moves the rack 55 back and forth. By supplying fluid and pressure through the line 22, the housing part 14 is rotated about the axis of the shaft 42 so that the boat steers more to port. Supply of pressurized liquid through the lines 23 leads to a change of course more in the port direction.
Die llyclrtiulik-liinrichtung 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 clic 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 Richtung.The llyclrtiulik-liineinrichtung comprises a pump and Controls generally indicated by reference numeral 70. The controls are through a Steering wheel 71 actuated, hydraulic fluid being guided into clic line 22 and fluid from the Line 23 can flow back in response to rotation of the steering wheel in one direction, and vice versa when rotating in the opposite direction.
Die Bewegung des Zahnstangenteils 55 im in beiden Richtungen begrenzt, venn der eine oder der ander·.' der Kolben 64 und 66 an der jeweiligen Zylinderwundung 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 movement of the rack part 55 is limited in both directions if one or the other '.' the piston 64 and 66 abuts the respective cylinder bore 68 or 69. The teeth 63 on the Toothed rack 55 extend a long way along it, while the teeth 54 on the extension piece 47 extend around its entire periphery so as to be effective enough on all possible Record range of motion of the rack 55 to
in 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.in 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 either side of dead center or in a position for straight course.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Zahnstangenteil 55 mit einem teilweise mit Gewinde versehenen, abgesetzten und im allgemeinen zylindrischen End-'eil 73 ausgestattet, das durch den Kolben 64 geführt ist und in das gegen den Kci -::n eine Mutter 74 eingeschraubt ist, um diesen fest gegen iie Schulter 75 des Zahnstangenteils 55 zu halten. Das Endteil 73 ist an der Stelle 76 der Länge nach in eine Kammer 77 mit Kreuzbohrung in der Zahnstange gebohrt. Das Steuergehäuf·.· 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 kannIn the illustrated embodiment, the rack part 55 is provided with a partially threaded, stepped and generally cylindrical end part 73 which is passed through the piston 64 and into which a nut 74 is screwed against the Kci - :: n, to hold it firmly against the shoulder 75 of the rack part 55. The end part 73 is drilled lengthwise at the point 76 into a chamber 77 with a cross hole in the rack. The control housing ·. · 50 represents the chamber or trough 78 for the liquid, as well as a housing for the rack and pinion mechanism. The chamber 78 communicates with the chamber 77 within the rack through a control valve 79. The control valve 79 can
jo eine leichte Feder 90 aufweisen, die auf einem Bolzen 91 sitzt.jo have a light spring 90 which is mounted on a bolt 91 sits.
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 dieserThe cylinder 65 ends at an edge 80 which. like in Cutout 80 'is shown, a small part of the wall 81 of the piston 64 exposes when this
r> 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 gebildeter> 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 one formed around the part 73 of the rack
•to Auskehlung 83 und durch eine Leitung 84. die von der Ei.Jwandung 89 des Kolbens zur Auskehlung gebohrt ist, verbunden.• to groove 83 and through a line 84. that of the Ei.Jwandung 89 of the piston is drilled to the recess, connected.
Die mit dem Kolben 66 verbundene Anordnung ist, wie leicht zu ersehen ist. gleich der oben beschriebenenThe assembly associated with piston 66 is as can be readily seen. same as described above
41S am Kolben 64, wobei sie die Bohrung 85. die Leitung 86. das Steuerventil 87 und die Leitung 88 aufweist, die jeweils der Bohrung 76, der Leitung 82, dem Steuerventil 79 und der Leitung 84 entsprechen.4 1 S on the piston 64, with the bore 85. the line 86. the control valve 87 and the line 88, which correspond to the bore 76, the line 82, the control valve 79 and the line 84, respectively.
Die oben beschriebene Anordnung sorgt für sclbst-The arrangement described above ensures self-
r)0 tätigen Auslaß von Flüssigkeil und Luft im Steuersystem. Die durch die Leitung 22 dem Zylinder 65 zugeführte Hydraulikflüssigkeit bewirkt, daß der Kolben S4 sich in einer Richtung aus dem Zylinder herausbewegt, bis der Kolben 66 fast die Endwandung r ) 0 active discharge of liquid wedge and air in the control system. The hydraulic fluid supplied to cylinder 65 through line 22 causes piston S4 to move in a direction out of the cylinder until piston 66 is nearly the end wall
« 69 berührt, wo;.ach 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"69 touched where;. After the passage 82 through the cut off part or the notch 80 'on the edge 80 of the cylinder 65 with the chamber 78 a connection Has. The air possibly present in the line 22 and in the cylinder 65 is now together with
b« 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 Hydraulikflüssigkeitb «of the hydraulic fluid through lines 82 and 84 passed into 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
b5 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-b5 through the control valve and the bore 85 in the Cylinder 67 a. is passed from there through line 23 and finally flows to the pump and the Controls 70 back. An operation in the
kehrtcr 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 durch die Leitung 22 schließlich zur Pumpe 70 zurückgeführt werden. Auf diese Weise wird durch mehrmalige in Drehung des Steuerrades 71 bis /um vollen Anschlag in die eine und dann in die andere Richtung die llüssigkeit hin- und hergeführt, um eine vollständige Knileerung oder Auslaß von I .lift aus dem S\ sicm /u sichern.reverse direction, d. H. Supply of hydraulic fluid under pressure through line 23, forces piston 66 to move in one direction out of the cylinder 67 out until line 86 is open. after which hydraulic fluid and the possibly trapped Air through lines 88 and 86 into chamber 78 and from there through control valve 79 and the bore 76 flow into the cylinder 65, from where they are finally returned to the pump 70 through the line 22 will. In this way, by rotating the control wheel 71 several times to / around the full stop in in one direction and then in the other direction, the liquid is passed back and forth to get a complete breakdown or secure the outlet of the I .lift from the S \ sicm / u.
Reim Betrieb steuert nun das Steuerrad die li Bewegung der Zahnstange 55 /wischen den Stellungen des unteren Gehäuseteil* auf Steuerbord und Backbord bis zu dem Punkt an dem die Leitung 82 oder 86 offen is wonach fortgesetzte Bewegung des Steuerrades ein kleine Menge der Hydraulikflüssigkeit durch di Kammer 78 führt, genauso wie beim I.iiflablassen au dem System. Das untere Gehäuseteil 14 kann etwa über seine Endstellung auf Backbord oder Stcuerbon durch äußere Einwirkung hinausgedreht werden, bis de eine der oder andere der Kolben 64 oder 66 an de jeweiligen Zylinderwand 68 oder 69 anstößt. Solch ei Spielraum im System ist bei genau aufeinande abgestimmten Teilen klein, beispielsweise weniger al I Ausschlag des unteren (iehäuscleils. Auf diese Weis sollte die Leitung 82 nur dann geöffnet werden, wen der Kolben 66 sehr nahe an die Zylinderwaiid 6' gekommen ist und der Kolben in maximaler Backbord stellung ist. während bei maximaler Stcucrhordstcllun; die Leitung86 geöffnet wird.In operation, the steering wheel now controls the left Movement of the rack 55 / between the positions of the lower housing part * on starboard and port to the point where line 82 or 86 is open at which point the steering wheel continues to move a small amount of hydraulic fluid passes through chamber 78, just as it did when draining the oil the system. The lower housing part 14 can about its end position on port or Stcuerbon are rotated out by external action until de one or the other of the pistons 64 or 66 to de respective cylinder wall 68 or 69 abuts. There is such leeway in the system with exactly one another coordinated parts small, for example less than I rash of the lower (iehäuscleils. In this way the line 82 should only be opened when the piston 66 is very close to the cylinder wall 6 ' has come and the piston is in the maximum port position. while at maximum Stcucrhordstcllun; the line86 is opened.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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