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Trimmeinrichtung für Gleitboote Die Erfindung betrifft eine Trimmeinrichtung
für Gleitbotte an einem innerhalb oder außerhalb des Bootsspiegels angebrachten
Motor mit einem außerhalb angeordneten, um eine norizontale Achse drehbaren Getriebe,
bei der ein Hydraulikkreis mit Pumpe und Schiebeantrieb für das Getriebe sowie eine
elektrische Steuerschaltung für die Steuerung der Hydraulik vorgesehen sind.
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Zur Veränderung des Gleitwinkels eines Bootes zum Wasserspiegel sind
verschiedene Trimmvorrichtungen, z. B. Trimmklappen sowie manuell steuerbare Trimmvorrichtungen
bekannt.
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Auch das Verschwenken des Z-Getriebes bekannter Innen- oder Außenbordmotoren
der eingangs genannten Art mittels einer
vom Armaturenbrett aus
gesteuerten Hydraulik sind bekannt. Es soll damit der schnelle Ubergang vom Verdrängen
in die Gleitfahrt gewährleistet werden, um einen rasanten Start aus delil Stand
und sichere Fahreingenschaften zu erreichen. Auch die Betriebskosten können durch
ein richtiges Trimmen erheblich gesenkt werden. Der Nachteil der bekannten Trimmvorrichtungen,
bei denen man in einigen Fällen ctas gesamte außen angeordnete Z-Getriebe oder Getriebemotoreinheit
wegschwenken kann, besteht zum einen in der Abhängigkeit des Trimmvorganges von
der manuellen Steuerung am Armaturenbrett immer zwischen Verdrägungs- und Gleitzustand
und zum anderen darin, daß das Steuern zulange dauert. In der Praxis wira eine zunächst
mit großem Kostenaufwand hergestellte Trimmeinrichtung z. T. überhaupt nicht benutzt,
weil der Steuermann während des Trimmens dauern eine Taste drücken muß und seine
ganze lvonzentration auf das Trimmen richten müßte. Zum anderen ist bei einer vorgesehenen
Trimmvorrichtung die Betätigung derselben unerläßlich, weil eine falsche Trimmstellung
in der Praxis sehr gefährlich werden kann, z. B. wenn das Wasser unruhiy wird. In
jedem Falle gefährdet es die Sicherheit, wenn bei Veränderungen der Wasserverhältnisse
das Umsteuern der Trimmvorrichtung zu viel Zeit Denotigt.
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Mit den bekannten Trimmvorrichtungen wird nach einiger Zeit daher
gewöhnlich mit falscher Trimmstellung gefahren, so daß sich ein größerer Energieverbrauch
des betreffenden Bootes ergibt als ohne die Trimmvorrichtung.
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Die Aufyabe der Erfindung besteht daner in der Verbesserung einer
Trimmeinrichtung der eingangs bezeichneten Art, so daß die Steuerung dr Trimmeinrichtung
nur kurzzeitig von der Steuermann eingostellt zu werden braucht, im übrigen automatisch
anläuft, ohne daß für die wahrt und den Energieverbrauch ungünstige Stellungen in
der Trimmeinrichtung gehalten werden.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß beide Stirnseiten
des Hydraulikzylinders des Schiebeantriebs parallel über ein Elektromagnetventil
miteinander in Strömungsverbinduny stehen und parallel dazu über eine Hydraulikpumpe
verbunden sind, ein von den Getriebe betätigbarer Regelschalter mit zwei Schalterstufen
zur Steuerung des Elektromagnetventils in der ersten und Steuerung der Hydraulikpumpe
in der zweiten Schaltstufe und ein Dämpfer vorgesehen sind. hierbei geht die
Erfindung
/von der Erkenntnis aus, daß bei laufendem Propeller bzw. Schiffsschraube das an
dem Propeller befestigte, um die genannte horizontale Achse schwenkbare Getriebe
durch die Propellerkraft selbsttätig beigeklappt wird, wenn zwischen den Stirnseiten
des Hydraulikzylinders bzw. dem oberen und unteren Totraum eine Strömungsverbindung
offen ist. Mit der Hydraulik und der elektrischen Anlage gemäß den vorstehenden
Merkmalen kann man diese Erkenntnis erfindungsgemäß in Kombination mit dem zweistufigen
Regelschalter ausnutzen, um alIe die gewünschten Verstellmöglichkeiten der bekannten
Trimmeinrichtungen zu automatisieren. Der Dämpfer nimmt bis zur 1. SchaXFtufe den
gesamten Impuls des beiklappenden Getriebes auf. Bei einigen bevorzugten Ausführungsformen
ragt der Dämpfer, z.
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B. als Gummipuffer, über die erste Berührungsstelle zwischen Getriebe
und Regelschalter in Wirkrichtung hinaus.
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-er ahrer des mit einer solchen Trimmeinrichtung ausgerüsteten Bootes
braucht lediglich zu Beginn ein Programm auszuwahlen, ohne sich im Verlaufe der
Fahrt
deren Steuerung befassen zu müssen. Dies vergrössert die Sicherheit
der Bootsfahrt, bessert die Fahrteigenschaften und verringert den nergiebe, darf.
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Bei vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist ein Trimmschalter
elektrisch an dem Elektromagnetventil und der Hydraulikpumpe angeschlossen. Dieser
Brimmschalter kann als Wahlschalter ausgebildet und auch in Kombination so ausgestaltet
sein, daß man entweder ein oder mehrere Progra mme einstellen oder das manuelle
Trimmen wählen kann, was bisweilen erwünscht ist.
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Von Vorteil ist es gemäß der Erfindung auch, wenn der zweistufige
Regelschalter am Boots spiegel außen oder innen befestigt und einen etwa quer zum
Bootsspiegel beweglichen Druckzapfen aufweist. Diese Ausführungsform dürfte die
einfachste, weil auch weitgehend wartungsfreie sein. Die gesamte Trimmeinrichtung
besticht durch inre Einfachheit und preiswerte Herstellung. Die Anbringung eines
solchen Schalters mit den zugehörigen elektrischen und hydraulischen Leitungen kann
selbst von ungeübten Personen vorgenommen werdnn, wobei die Berührung des Druckzapfens
des Regelschalters durch die Getriebewandung, die im Betrieb mehr oder weniger nahe
an den Boots spiegel herangeschwenkt
wird, bedingt durch die Propellerschubkraft
bei größerem Druck von der ersten Schaltstufe des Regelschalters zu dessen zweiten
Schaltstufe zusammengedrückt wird, eindeutig festgelegt und eingestellt werden.
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Zweckmäßig wird ein Rückschlagventil in einer äußeren Nebenschlußleitung
oder im Kolben des Schiebeantriebs angeordnet. Solche Ventile sind ansich bekannt,
und haben wegen des reichhaltigen Angebotes im Handel den oben erwähnten Vorteil,
daß sich die Automatisierung bekannter Anlagen durch zusätzlichen Einbau der beschriebenen
Teile gemäß den Merkmalen nach der Erfindung ohne weiteres vornehmen läßt.
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Vorteilhaft ist erfindungsgemäß auch eine zwischen Steuerschaltung
und Hydraulikpumpe vorgesehene Verzögerungsschaltung. Diese kann zweckmäßig sein,
wenn bei Unregelmäßigkeiten im Betrieb, bei schlechten Wasserverhältnissen oder
bei plötzlichem Geschwindigkeitswechsel der Schalter kurzzeitig von der ersten in
die zweite Stufe und zurück geschaltet wird.
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Die Pumpe wird durch diese erfindungsgemäße Maßnahme erheblich geschont.
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Die beiden Trimmendstellungen müssen selbstverständlich durch Endschalter
begrenzt werden, der den Schiebeantrieb
in den betreffenden Endstellungen
abschaltet. Während in der Trimmendstellung ein solcher Endschalter in bekannter
Weise vorzusehen ist, dient der Regelschalter in der anderen Endstellung als Endschalter.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Zeichnungen.
Es zeigen: Fig. 1 die Ruhestellung der Trimmeinrichtung, z. 13.
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vor Beginn des Starts, Fig. 2 einen anderen Zustand der Anlage gemäß
Figur 1, nämlich während des automatischen Trimmvorganges und Fig. 3 die Darstellung
des Zustandes bei Fahrt zurück und Stoßbelastung bei Zug nach vorn.
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Mit 1-4a sind die verschiedenen Stellungen des schematisch in den
Figuren als Hebel dargestellten Getriebe bes 20 gezeigt. Der Bootskörper 21 ist
in den drei guten auch nur schematisch gezeigt, weiche nsbesondere
die
schräg links gezeigte strichpunktierte Linie, der Bootsspiegel, interessiert.
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Bei der in den Figuren dargestellten besonderen Ausführungsform ist
der zweistufige Regelschalter 22 an der hinteren Stirnseite 23 des Hydraulikzylinders
8 befestigt, der seinerseits am Bootsspiegel 21 angebracht ist. Er muß selbstverständlich
um die horizontale Achse 24 schwenkbar angelenkt sein, wie dies auch bei dem Getriebe
20 der Fall ist, dessen horizontale Schwenkachse schematisch bei 25 dargestellt
ist. Im Hydraulikzylinder 8 kann sich der Kolben 26 hin, und herbewegen, der über
die Kolbenstange 27 das Getriebe 20 als Schiebeantrieb betätigt. Die beiden Stirnseiten
23 und 28 des Hydraulikzylinders 8 sind über die Hydraulikleitung 29, in welcher
das Rückschlagventil 9 angebracht ist, miteinander verbunden. Dies bedeutet, daß
die Hydraulikflüssigkeit beim Zurückbewegen des Kolbens 26 aus der Stellung 1 in
die Stellung 2 in Pfeil richtung durch das Rückschlagventil 9 fließen kann, wenn
alle anderen Verbindungsleitungen geschlossen wären. Eine Strömung in die andere
Richtung durch das Rückschlagventil ist unterbunden. Das RUckschlagventil öffnet
nur bei höhen Drücken gegen die Wirkrichtung
des Schubs.
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Barallel zur Leitungsschleife 29 liegt die weitere Leiitungsschleife
30 mit dem Elektromagnetventil 7. Dazu wiederum parallel liegt die Leitungsschleife
31 mit der Hydraulikpumpe 5, in deren Kreis, d. h.
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am Ende der Schleife 31 das Ausgleichsgefäß 10 angeschlossen ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Hydraulikpumpe um eine Zahnradpumpe, mit der
ein Durchflußverhinderer in Reihe geschaltet sein muß, um den Rückstrom des oles,
welches als Hydraulikflüssigkeit verwendet wird, zu verhindern. Hätte man als Hydraulikpumpe
eine Kolbenpumpe verwendet, so wäre dieser Durchflußverhinderer selbstverständlich
überflüssig.
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Die Schaltung der Hydraulikleitungen gemäß vorstehenden Merkmalen
bedeutet, daß bei stillstehender Hydraulikpumpe 5 diese sperrt und bei gleichzeitig
sperrendem Elektroventil 7 eine Bewegung des Kolbens 26 im Zylinder 8 unmöglich
ist. Damit steht das Getriebe 20 fest. Es kommt nun darauf an, die Hydraulikpumpe
5 und/oder das Elektromagnetventil 7 durch geeignete elektrische Impulse zu öffnen
oder zu schließen.
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Hierzu ist ein Trimmschalter 6 hinter dem Zündschloß 32 vorgesehen,
der außer dem linken Trimmknopf für
die Automatik noch einen Doppeltaster
für die manuelle Stellung "auf" und "ab" zum Heben oder Senken des Getriebes 20
aufweist. Mit diesem Trimmschalter 6 ist elektrisch das Elektromagnetventil 7 einerseits
und die Hydraulikpumpe 5 das Trimmlageanzeigeinstrument 42 andererseits verbunden.
Der Steuerschaltkreis wird jedoch erst durch eine weitere Leiterschleife 33, 34,
geschlossen, in welcher der zweistufige Regelschalter 22 liegt. In der ersten Schalterstufe
des Schalters 22, z. B. wenn sich das Getriebe 20 in der in allen Figuren mit gestrichelten
Linien gezeigten Stellung 3 befindet, wird ein Impuls auf das Elektromagnetventil
7 der Art gegeben, daß dieses schließt. Erst bei weiterem Niederdrücken des Druckzapfens
35 des Regelscnalters 22, d. h. bei Erreichen der zweiten Schalterstellung wird
über Leitung 34 ein Impuls auf die Hydraulikpumpe 5 mit dem Befehl gegeben, in einer
Richtung Hydrauliköl zu pumpen.
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Eine weitere Schaltung 11 ist schließlich noch für die Steuerung der
Vorwärts- oder Rückwärts fahrt vorgesehen. Auch von dieser läuft eine elektrische
Leitung zum Elektromagnetventil 7. Die Dämpfung der Impulse des Getriebes 20 beim
Beiklappen an den Bootsspiegel wird durch einen Gummidämpfer 40 erreicht.
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Der Betrieb der Trimmeinrichtung gemäß der Erfindung ist folgender:
Nachdem der Druckzapfen 35 des zweistufigen Regelschalters 22 zum Einjustieren in
der gewünschten Länge herausgeschraubt ist, kann nach dem Installieren des Elektromagnetventils
7 mit der dazugehörigen Beipaßleitung 30', des Gummidämpfers 40, des Trimmschalters
6 und der zugehörigen elektrischen Leitungen die Einrichtung praktisch als einsatzfäig
angesehen werden. Wenn das Zündschloß 32 nicht betätigt ist und weder dem Ventil
7 noch der Pumpe 5 Energie zugeführt wird, kann in der oben beschriebenen Weise
der Kolben 26 keinerlei Bewegung im Zylinder 8 vornehmen.
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Wird die Zündung eingeschaltet, bleibt das Elektromagnetventil zunächst
geschlossen, so daß die Lage des Getriebes 20 festbleibt. Erst bei Betätigung des
Trimmschalters 6 durch Schalten in die Stellung 'lauf'' kann beispielsweise durch
Betätigen der Hydraulikpumpe 5 das Getriebe 20 gehoben werden und umgekehrt. Dies
hat mit der Automatik noch nichts zu tun. Alle zwischen den Stellungen 2 und 3 befindlichen
Zwischenstellungen einschließlich der Stellungen 2 und 3 können durch diese Handbetätigung
erreicht werden. Es ist dem
Steuermann dadurch möglich, ohne körperlichen
Krafteinsatz das Boots bzw. den Motor in den gewunschten Startzustand zu bringen.
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Durch das Anlassen des Motors wird der Trimmschalter 6 auf Automatik
geschaltet. Beim Trimmen in Stellung "auf" bleibt das Elektromagnetventil 7 stets
geschlossen. Die Hydraulikpumpe fördert das öl bei der einen Stirnseite 28 des Hydraulik
zylinders 8 herein, wodurch es auf der anderen Stirnseite 23 herausgedrückt wird.
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In Figur 2 ist der automatische Trimmvorgang gezeigt, wozu der Trimmschalter
6 bereits in den vorerwähnten Automatikzustand geschaltet wurde. Der Fahrtschalter
11 wird z. B. in Stellung "vor" zur Vorausfahrt geschaltet. Die Propellerschubkraft
drückt jetzt das Getriebe 20 an den Bootsspiegel 21, so daß Hydrauliköl bei geöffnetem
Elektromagnetventil 7 von der Stirnseite 23 des Hydraulikzylinders 8 zur Stirnseite
28 gelangen kann. Das Elektromagnetventil 7 öffnet bei Leerlaufstellung. Erreicht
das Getriebe 20 nun die erste Stufe des Regelschalters 22, d. h. die Stellung 3,
wobei das Boot z. B. mit Teillast fährt, dann schließt das Elektromagnetventil 7.
Die Hydraulikpumpe 5 ist noch nicht eingeschaltet. Diese beginnt erst bei tollast
zu laufen, wenn nämlich die zweite Stufe des
Regelschalters 22
- bei stärkerem Niederdrücken des Druckzapfens - erreicht ist. Die vorzugsweise
eingebaute Verzögerungsschaltung sorgt außerdem dafür, daß die Pumpe erst nach einer
gewissen Verzögerung, wenn nämlich das Getriebe 20 längere Zeit den Regelschalter
22 in der zweiten Schaltstufe gehalten hat, die Pumpe einthaltet. Am Trimmschalter
6 ist entsprechend dem Programm zuvor die gewünschte Endstellung eingestellt worden,
z. B. die Wahlstellung 4 des Getriebes 20. Ist durch die Tätigkeit der Hydraulikpumpe
5 und Schieben des Getriebes 20 die gewünschte Stellung 4 erreicht, dann schaltet
die Pumpe wieder ab.
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Die Information bzw. das Steuersignal über die eweilige Stellung des
Getriebes 25 bekommt der Trimmschalter von dem Trimmlageanzeigeinstrument 42. Das
Ele~ktromagnetventil 7 öffnet erst wieder, wenn mit der Schaltung 11 auf Leerlauf
geschaltet wurde.
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Der als Wahischalter ausgebildete Trimmschalter 6 erfüllt somit indirekt
die Funktion eines Ausschalters der Trimmautomatik.
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Die Zeit zum Umstellen von Stellung 2 auf Stellung 3 und Vollastbeschleunigung
darf höchstens 1 bis 2 Sek.
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dauern. Dies erreicht man in zweckmäßiger Weise durch Querschnittsänderungen
der Saug- bzw. Druckleitungen.
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Bis zum Einschalten der Pumpe, d.h. für die obengenannte Verzögerung,
sind fünf bis sechs Sekunden zweckmäßig. Auf jeden Fall muß soviel Zeit zur Verfügung
stehen, daß das Boot bei höchstmöglicher Zuladung in Gleitlage kommt. Beginnt man
bei Stellung 3 des Getriebes 20, dann genügen 3 bis 5 Sekunen.
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Eine weitere automatische Verzögerung kann man in Abhängigkeit von
der Drehzahl des Motors oder von der Geschwindigkeit des Bootes bringen.
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In Figur 3 ist schließlich noch die Stellung bei Fahrt zurück gezeigt.
Unabhängig von der Stellung am Trimmschalter 6 muß heim Einschalten des Rückwärtsganges
an der Schaltung 11 das Elektromagnetventil 7 schließen. Bei Stoßbelastung, z. B.
durch ein Unterwasserhindernis 41, öffnet das oben beschriebene druckabhängige Kugelrückschlagventil
9, das nur in Pfeilrichtung die Hydraulikflüssigkeit durchläßt. Das Öffnen erfolgt
nur bei einem Druck, der höher als der durch das Trimmen bedingte Druck ist. Bei
der Rückwärtsfahrt wird das Kugelrückschlaga uentil 9 nicht ausgelöst, da hierbei
die Propellerschubkraft, durch Begrenzung z. B. der
lung, nur ca. 1/4 der Kraft bei Vollgas beträgt.