DE2907189A1

DE2907189A1 - Fernbedienbares wasserfahrzeug- steuersystem

Info

Publication number: DE2907189A1
Application number: DE19792907189
Authority: DE
Inventors: Martin John Capdevielle; Walter Kulischenko
Original assignee: Pennwalt Corp
Current assignee: Pennwalt Corp
Priority date: 1978-02-23
Filing date: 1979-02-23
Publication date: 1979-08-30
Also published as: JPS54129694A; US4173937A; GB2014926A; GB2014926B; CA1115138A

Description

DR.-ING. WALTER ABITZ DR. DIETER F. MORF · S DIPL.-PHYS. M. GRITSCHNEDER Patentanwälte

MündwL,

23. Februar 1979

Postanschrift / Postal Address Postfach 8ΘΟΙΟ0, Θ000 München ββ

Plensenauerstraße 38

Telefon 9a 32 32

Telegramme: Chemindus München Telex:

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PENNWALT CORPORATION Three Parkway, Philadelphia, Pa., V.St.A.

Fernbedienbares Wasserfahrzeug-Steuersystem

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Die Erfindung betrifft, Wasserfahrzeug-Steuersysteme und insbesondere fernbedienbare Steuersysteme für Wasserfahrzeug-Antriebe, wie Aussenbordmotoren, Innenbordmotoren und Heckantriebseinheiten, und zur Fernsteuerung der Ruder und ähnlicher Steuerorgane.

Wasserfahrzeug-Steuersysteme mit Verwendung von fernbedienbaren drehbaren biegsamen Wellen sind an sich bekannt. Diese biegsamen Organe sind Grundelemente der Kraftübertragung und sind dazu bestimmt, Kraft oder eine Steuerung von einem treibenden Element auf ein zu treibendes Element zu übertragen, wenn eine direkte Kupplung zwischen diesen Elementen nicht durchführbar ist.

Bei den bekannten Wasserfahrzeug-Steuersystemen von der Art, auf die sich die Erfindung bezieht, ist das treibende Element eine Abtriebswelle einer Vorrichtung, die durch ein geeignetes Getriebe in entsprechender Weise "übersetzt" worden ist. Der übersetzte Abtrieb wird dann einer drehbaren biegsamen Welle zugeführt. Das getriebene Element ist gewöhnlich eine Vorrichtung, durch welche eine Drehbewegung von einer drehbaren biegsamen Welle in eine lineare Bewegung umgewandelt werden kann und welche einen Kugelumlaufzylinder, eine Gewindespindel od. dgl. aufweisen kann. Die lineare Bewegung wird auf ein geeignetes Abtriebsglied übertragen, welches das Ruder oder eine andere Steuerungseinrichtung betätigt oder steuert.

In Wasserfahrzeug-Steuersystemen verwendete Getriebe arbeiten nicht weich, haben ein unerwünschtes Spiel und

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sind etwas geräuschvoll, selbst wenn sie aus geeigneten nichtmetallischen Werkstoffen hergestellt worden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einem seit langem bestehenden Bedarf Rechnung zu tragen. Sie beseitigt jeden der vorerwähnten Nachteile der bekannten Systeme durch die Verwendung eines Riementriebs anstelle des früheren Zahnradgetriebes. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht, teilweise im Schnitt, des erfindungsgemäßen fernbedienbaren Steuersystems zur Verwendung mit Wasserfahrzeugen;

Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht eines Teils des in Fig. 1 dargestellten Steuersystems.

In Fig» 1 ist ein Boot 10 dargestellt, das ein von Hand bedienbares Steuerrad 12 besitzt, welches zweckmässig am Armaturenbrett 14 angeordnet werden kann. Die Steuerradwelle 16 ist durch herkömmliche Mittel mit einer Antriebsriemenscheibe 20 verbunden, derart, daß eine Umdrehung des Steuerrades 12 eine ähnliche Umdrehung der Antriebsriemenscheibe bewirkt. Die Antriebsriemenscheibe 20 teilt einer getriebenen Riemenscheibe 22 eine Drehbewegung über einen Antriebsriemen 24 mit, der um die Riemenscheiben herumgeführt ist. Die getriebene Riemenscheibe 22 hat einen kleineren Durchmesser als die treibende Riemenscheibe 20, so daß eine einzige Umdrehung der treibenden Riemenscheibe mehrere Umdrehungen der getriebenen Riemenscheibe zur Folge hat.

Erfindungsgemäß hat eine volle Umdrehung des Steuerrades 12 bzw. der Antriebsriemenscheibe 2O vier Umdrehungen

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der getriebenen Riemenscheibe 22 zur Folge. Das Durchmesserverhältnis der Riemenscheiben, mit dem diese Werte erzielt werden können, ist leicht berechenbar, so daß sich hierzu nähere Angaben erübrigen.

Die getriebene Riemenscheibe 22 ist am Armaturenbrett 14 beispielsweise durch ein Zapfenlager 26 oder in anderer geeigneter Weise drehbar gelagert.

Die Welle 28 der getriebenen Riemenscheibe 22 ist mit der drehbaren biegsamen Welle 30 verbunden, welche Drehmoment von der Welle 28 auf einen Kugelumlaufzylinder überträgt, der durch eine Halterung 38 am Boot 10 benachbart einem Querträger 40 befestigt ist. Der Riementrieb läßt sich leicht in eine in sich abgeschlossene Einheit einschließen und weist Mittel zur Verbindung der Welle mit der drehbaren biegsamen Welle 30 auf, welche Einheit am Armaturenbrett 14 angeschraubt werden kann. Der Kugelumlaufzylinder 36 ist von herkömmlicher Art und wandelt eine Drehbewegung von der biegsamen drehbaren Welle 30 in eine lineare Bewegung um, welch letztere auf ein Abtriebsglied 42 zur Steuerung eines Steuerarms 44 über ein Gelenk 46 Übertragen wird. Der Steuerarm 44. bewegt den Aussenbordmotor (nicht gezeigt) oder ein Ruder oder ein anderes Steuerorgan (ebenfalls nicht gezeigt) durch herkömmliche Mittel.

Der Steuerarm 44 ist in seiner Mittelstellung dargestellt. Die gestrichelten Linien 48 und 50 zeigen die Stellungen des Steuerarms 44 in seinen Endstellungen an. Im besonderen nimmt, wenn das Steuerrad 12 um etwa 1 1/2 Umdrehungen im Uhrzeigersinn bzw. nach rechts gedreht wird, der Steuerarm 44 die durch die gestrichelte Linie 48 angegebene Stellung ein, so daß das Boot 10 nach rechts läuft. Die Spindel im Kugelumlaufzylinder von Fig. 1 muß daher

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mit einem linksgängigen Gewinde versehen sein, wenn das Boot 10 in einer durch das Steuerrad vorgegebenen Richtung fahren soll. Wie erwähnt, ist der Kugelumlaufzylinder 36 von herkömmlicher Art und daher nicht mit Einzelheiten dargestellt. Er besitzt'gewöhnlich eine Mutter, eine Spindel, die mit bezug auf die Mutter drehbar ist, und eine Anzahl Kugeln, die in einer geschlossenen Schleife um den Innenumfang der Mutter herum angeordnet ist. Die Spindel ist natürlich frei drehbar, wird jedoch gegen eine lineare Dewegung gehalten. Die Mutter jedoch, die mit dem Abtriebsglied 42 verbunden ist, wird gegen eine Drehung gehalten und bewegt sich daher linear, wenn die Spindel gedreht wird.

Andererseits zeigen die gestrichelten Linien 50 die Stellung des Steuerarms 44, wenn das Steuerrad 12 um etwa 1 1/2 Umdrehungen nach links bzw. im Gegenzeigersinn gedreht wird, wodurch dem Boot 10 eine Fahrtrichtung nach links mitgeteilt wird.

Bei einem Riementrieb dreht sich jede Riemenscheibe unabhängig von der Zahl der verwendeten Riemenscheiben in der gleichen Richtung. Wenn jedoch ein Antriebsriemen verwendet wird, der Zähne auf seinen beiden Seiten aufweist, dreht sich eine Abtriebsriemenscheibe, die in geeigneter Weise in Eingriff mit dieser angeordnet ist, in einer entgegengesetzten Richtung. Erfindunqsgemäß drehen sich diese Riemenscheiben in der gleichen Richtung wie die Richtung, in der das Steuerrad 12 gedreht wird. Da es wünschenswert ist, daß das Boot 10 seinen Weg in der gleichen Richtung nimmt, wie das Rad 12 gedreht wird, muß auf die Wahl eines KugelumlaufZylinders mit einer Spindel geachtet werden, deren Gewinde in der richtigen Richtung ist. Daher ist,

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wenn der Kugelumlaufzylinder 36 auf der rechten oder Steuerbordseite angeordnet ist, wie in Fig. 1 gezeigt, eine linksgängige Spindel innerhalb des Kugelumlaufzylinder s 36 erforderlich, wenn der Steuerarm 44 das Ruder bzw. den Aussenbordmotor so verschwenken soll, daß die Fahrtrichtung des Bootes 10 mit der Drehrichtung des Steuerrades 12 übereinstimmt.

In denjenigen Fällen, in welchen der Kugelumlaufzylinder auf der Backbordseite und nicht auf der Steuerbordseite angeordnet ist, wie in der Zeichnung gezeigt, wird ein Kugelumlaufzylinder, der eine Spindel enthält, welche mit einem Gewinde von entgegengesetzter Steigung versehen ist, gewählt. Nichtsdestoweniger erleichtert die Erfindung die Wartung in Betrieb gewesenem Wasserfahrzeug-Steuersysteme des beschriebenen Typs, da sich die mit der Instandsetzung befaßte Person bzw. der Eigentümer des Wasserfahrzeugs hinsichtlich des Auswechselns des richtigen KugelumlaufZylinders leicht informieren kann. Die Erfindung gewinnt durch den Umstand noch erhöhte Bedeutung, daß die Zahl der für den Sport oder zum Vergnügen verwendetenFahrzeuge ständig zunimmt.

Ein Gehäuse 54 oder eine andere geeignete Abschirmung kann den Riementrieb schließen, um diesen gegen Schmutz, Feuchtigkeit u. dgl. zu schützen, sofern natürlich nicht eine in sich abgeschlossene Einheit, wie erwähnt, vorgesehen ist.

Die in Fig. 2 gezeigte getriebene Riemenscheibe 22 ist mit in Abstand voneinander befindlichen Zähnen 56 ebenso wie die Antriebsriemenscheibe 20 und irgendwelche weiteren Riemenscheiben, die im System gegebenenfalls verwendet werden, versehen. Die Zähne 56 wirken mit in Abstand von-

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einander befindlichen Vorsprüngen 58 am Treibriemen 24 zusammen. Die Welle 28 der getriebenen Riemenscheibe 22 ist mit einem geeigneten Anschlußendstück 60 versehen, durch welches das Gehäuse 62 der drehbaren biegsamen Welle 30 fest gehalten wird, und welches eine freie Drehung der biegsamen Welle 64 innerhalb des Gehäuses 62 gestattet. Die drehbare biegsame Welle 30 kann am Gehäuse 54 durch ein geeignetes Endanschlußstück angebracht werden, wenn eine zusätzliche Steifigkeit des Riementriebs gewünscht wird.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Steuerriemen für den Eingriff mit den Riemenscheiben beschränkt. Der Fachmann wird erkennen, daß andere geeignete Riementriebe oder Kettentriebe u. dgl. mit Vorteil im Rahmen der Erfindung verwendet werden können.

Die Spindel des KugelumlaufZylinders 36 hat zweckmässlg eine Teilung von 19,05 mm (0,750 "). Das Abtriebsglied 42 bewegt sich daher um 76,2 lineare Millimeter (3 lineare Zoll) bei jeder Drehung des Steuerrades 12 oder der Antriebsriemenscheibe 20. Aus seiner mittleren Stellung kann sich das Abtriebsglied 42 um etwa 114 mm (etwa 4 1/2 ") in jeder Richtung oder insgesamt um 228 lineare Millimeter (etwa 9 lineare Zoll) bewegen. Daher wird durch drei Umdrehungen des Steuerrades 12 das Abtriebsglied 44 aus der Stellung in die Stellung 48 bewegt oder umgekehrt.

Hierbei ist zu erwähnen, daß der Kugelumlaufzylinder statt das Steuerrad die statische Belastung beispielsweise beim Steuern eines Aussenbordmotors aufnimmt. Bei zwei Richtungs-Steuersystemen wird die auf den Aussenbordmotor ausgeübte statische Belastung unmittelbar auf das Steuerrad während des Steuervorgangs übertragen, so daß das Steuern in der

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einen Richtung durch die Drehrichtung des Motorpropellers unterstützt wird. Die Steuerung in der anderen Richtung erfährt daher eine Gegenwirkung durch die Propellerdrehung.. Der Unterschied in der zur Steuerung des Schiffes erforderlichen Kraft in der einen oder anderen Richtung ist offensichtlich und vermindert die Gesamtleistung des Wasserfahrzeugs. Ferner werden das Erschwerungsgefühl der Motorrückwirkung und die Probleme der ständigen Korrektur des Steuerrades durch die Erfindung im wesentlichen ausgeschaltet.

Der Kugelumlaufzylinder 36 kann mit einem Doppelsteigungszylinder versehen sein oder es kann die Spindel mit herkömmlichen Acme-Gewinden od. dgl. versehen sein.

Die Riemenscheiben können aus Polytetrafluoräthylen, Nylon, Polycarbonat oder aus einem anderen geeigneten Kunststoff hergestellt werden oder auch aus Metallen, wie Aluminium u. dgl..

Die Erfindung kann mit Vorteil in Verbindung mit Heckantriebseinheiten und Innenbordmotoren sowie mit Aussenbordmotoren verwendet werden.

Ende der Beschreibung.

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Zusammenfassung

Einfaches und billiges Steuersystem für Wasserfahrzeuge, bei welchem die Bewegung von einem von Hand bedienbaren Steuerrad ein entfernt angeordnetes Ruder oder anderes Steuerglied steuert. Die Erfindung unterscheidet sich durch das Fehlen eines Zahnradgetriebes, das dem Steuerrad zum "übersetzen" der Zahl der Umdrehungen vom Steuerrad nachgeschaltet ist, damit das Steuerglied in die Steuerstellung bewegt werden kann, ohne daß eine übermässige Anzahl von Steuerradumdrehungen erforderlich ist. Anstelle eines solchen Zahnradgetriebes wird ein Riementrieb verwendet. Wie bei den bekannten Steuersystemen werden die übersetzten Umdrehungen.gewöhnlich einer drehbaren biegsamen Welle zugeführt und ein Kugelumlaufzylinder od. dgl. wandelt die Drehbewegung der übersetzten Umdrehungen in eine lineare Bewegung eines Gliedes um, welches die Steuerung beeinflußt. Da das Steuerrad die Drehrichtung jeder Riemenscheibe bestimmt, welche in dem System verwendet wird, sowie die Drehrichtung der drehbaren biegsamen Welle und der Schraube bzw. Spindel im Kugelumlaufzylinder, welche sich alle in der gleichen Richtung drehen, ist es leicht erkennbar, ob ein Kugelumlaufzylinder ein rechts- oder linksgängiges Schraubglied enthält, wodurch ein späteres Auswechseln der Steuersysteme erleichtert wird. Bei den bekannten Zahnradgetrieben ist diese Möglichkeit nicht ohne weiteres erzielbar.

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Claims

P a t entansprüche

1» Wasserfahrzeug-Steuersystem, bei welchem eine von Hand bedienbare Steuereinrichtung eine Drehung eines drehbaren biegsamen Organs zur Steuerung der Bewegung eines Steuergliedes über einen Schraubtrieb bewirkt, welcher eine Drehbewegung von dem drehbaren biegsamen Organ in eine lineare Bewegung umwandelt, welch letztere eine Bewegung des Steuergliedes bewirkt, welches die Fahrtrichtung des Wasserfahrzeugs steuert, gekennzeichnet, durch das Fehlen eines Zahnradgetriebes zwischen der von Hand bedienbaren Steuereinrichtung und dem drehbaren biegsamen Organ und die Verwendung anstelle eines Zahnradgetriebes einer Antriebsriemenscheibe (20)„ die sich aufgrund und entsprechend der Drehung des von Hand bedienbaren Steuerorgans (12) dreht, einer getriebenen Riemenscheibe (20), eines Riomens (24)_f der kraftschlüssig um die treibende Riemenacheibe (20) und die getriebene Riemenscheibe (22) herumgeführt ist, wobei eine einzige Umdrehung der von Hand bedienbaren Steuereinrichtung (12) und der Antsfiebsriemen-

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scheibe (20) mehrere Umdrehungen der getriebenen Riemenscheibe zur Folge hat,

welches drehbare biegsame Organ (30) mit seinem einen Ende mit einem Abtrieb der getriebenen Riemenscheibe zur Drehung mit dieser verbunden ist/ während das andere Ende des drehbaren biegsamen Organs mit dem erwähnten Schraubtrieb verbunden ist.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, bei welchem der Schraubtrieb durch einen Kugelumlaufzylinder (36) mit einer in diesem drehbaren Schraube gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube Gewindegänge mit einer Steigung in einer Richtung aufweist, die bei einer Drehung der Steuereinrichtung (12) leicht ermittelbar ist.

3. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umdrehung der von Hand bedienbaren Steuereinrichtung (11) und die treibende Riemenscheibe (20) vier Umdrehungen der getriebenen Riemenscheibe (22) erzeugen.

4. Steuersystem nach Anspruch 3_f dadurch gekennzeichnet, daß vier Umdrehungen der getriebenen Riemenscheibe (22) vier Umdrehungen des drehbaren biegsamen Organs (30) zur Folge haben und die lineare Bewegung des Schraubtriebes auf ein Abtriebglied (42) übertragen wird, das an dem Steuerglied (44) angreift, welches Abtriebsglied sich 76,2 mm (3 lineare Zoll) in jeder Richtung aus einer Mittelstellung mit üjzug auf das

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Steuerglied bei vier Umdrehungen des drehbaren bieg samen Organs (30) dreht.

Steuersystem nach Anspruch 2₀ dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Riemenscheiben im Steuersystem verwendet werden und ein zusätzlicher Riemen kraftschlüssig an den zusätzlichen Riemenscheiben angreift, von denen sich jede in einer Richtung drehte welche durch die von Hand bedienbare Steuereinrichtung bestimmt wird»

Verfahren zum Auswechseln eines Kugelusnlaufzylinders in einem Wasserfahrzeug-Steuersystem,, bei welchem eine von Hand bedienbare Steuereinrichtung eine Drehung eines drehbaren biegsamen Organs zur Steuerung der Bewegung eines Steuergliedes über einen Schraubtrieb bewirkt,, der innerhalb des KugelumlaufZylinders arbeiten kann, welch letzterer eine Drehbewegung von dem drehbaren biegsamen Organ in eine lineare Bewegung umwandelt, um eine Bewegung des Steuergliedes zu bewirken, welches die Fahrtrichtung des Wasserfahrzeugs' steuert,, dadurch gekennzeichnet, daß

die von Hand bedienbare Steuereinrichtung in der einen Richtung gedreht wird,

ein Kugelumlaufzylinder gewählt wird, in welchem sich eine Schraube befindet, deren Gewindegänge eine Steigung in einer Richtung haben, die das Steuerglied veranlassen, das Wasserfahrzeug in einer Richtung zu steuern, die mit der Richtung übereinstimmt, in welcher die von Hand bedienbare Steuereinrichtung gedreht wurde und der auszuwechselnde Kugelumlaufzylinder durch einen gewählten Kugelumlaufzylinder ersetzt wird.

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gewählte Kugelumlaufzylinder auf der Steuerbordseite des Wasserfahrzeugs angeordnet ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gewählte Kugelumlaufzylinder auf der Backbordseite des Wasserfahrzeugs angeordnet ist.

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