DE2912995C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergetriebe, insbesondere für Schiffsruder, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Steuergetriebe der angegebenen Gattung (DE-AS 12 49 724) werden u. a. dazu verwendet, ein Schiffsruder oder dergleichen zu bewegen und in die gewünschte Stellung zu bringen. Zum Betätigen des Steuergetriebes dienen Steuerräder. Dabei wird die durch das Steuerrad eingeleitete Drehbewegung im Steuergetriebe in eine lineare Bewegung eines Stellgliedes gewandelt, wodurch das Schiffsruder gestellt wird. Die Wandlung der Drehbewegung in eine Linearbewegung erfolgt am besten durch ein an sich bekanntes Kugelschraubengetriebe (Wälzschrauben­ getriebe mit Kugeln als Wälzkörper).

Es ist bekannt, ein Steuergetriebe mit einer Servovorrichtung auszurüsten, welche den automatischen Betrieb der Steuerung besorgt oder eine Zweifachsteuerung erlaubt. Bei Zweifach­ steuerungen, z. B. mit zwei als Betätigungselement dienenden Steuerrädern, ist die Qualität der Steuerung, nämlich das schnelle und exakte In-Stellung-Bringen des Schiffsruders, weitgehend von der Leistung der Servovorrichtung abhängig. Oft ist es bei diesen Steuergetriebe ratsam, ja erforderlich, daß von beiden Steuerpositionen aus sowohl von Hand als auch mechanisch vollständig eingestellt werden kann, damit so sichergestellt wird, daß die Steuergenauigkeit ausreichend groß ist. Es ist jedoch vielfach nicht möglich, eine zusätzliche zweite Steuerung vorzusehen, welche von Hand bedient, aber auch mit einer Servovorrichtung als einzigem Drehmoment liefernden Element arbeiten kann.

Bei dem bekannten Steuergetriebe ist unmittelbar an jedem Steuerrad eine Vorrichtung zum Umwandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung vorgesehen. Dieses bekannte Steuergetriebe hat den Nachteil, daß es nur in bestimmten Stellungen schaltbar ist und daß Servovorrichtungen zum Verstärken der Steuerkraft für das Ruder nur unter erheblichem Aufwand angeschlossen werden können.

Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuergetriebe der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem sich zwei oder mehr Steuerwellen anschließen lassen, von denen jede einzelne auch allein von Hand bedient werden kann. Das Steuergetriebe soll außerdem einen geringen Raumbedarf aufweisen, betriebssicher arbeiten und leicht an Zusatzaggregate, wie Servovorrichtungen oder dergleichen, anschließbar sein.

Gelöst wird diese Aufgabe mittels der im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale.

Mit der Anordnung nach der Erfindung wird erreicht, daß das Steuergetriebe einen kompakten Aufbau hat und dementsprechend nur einen kleinen Bauraum beansprucht. Überdies kann das Steuergetriebe durch Anschließen von Zusatzaggregaten, wie Vorrichtungen der automatischen oder von Hand betriebenen Mehrfachsteuerung, den verschiedenen Anwendungsfällen angepaßt werden. Das Steuergetriebe kann von jeder Lage der einzelnen Führerstände aus mit einem Steuerrad oder dgl. bedient werden und läßt sich außerdem mit verhältnismäßig geringem Aufwand herstellen und installieren.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 2 ist ein durch fernbetätigbare Schaltmittel besonders einfaches und sicheres Ein- und Auskuppeln der Steuerräder gegeben.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 hat zum Ziel, ein mit Zahnrädern ausgestattetes Schaltgetriebe eines Steuergetriebes für die Zweifachsteuerung zu schaffen, bei der mindestens eines der beiden Steuerräder mit dem Schiffsruder oder dgl. immer in kraftschlüssiger Verbindung bleibt, so daß das Schiffsruder am Steuergetriebe betriebssicher angeschlossen ist.

Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist die Möglichkeit geschaffen, einen Motor, z. B. Servomotor, der zumindest einen Teil des für die Steuerung benötigten Drehmomentes liefert und somit das Drehen der Steuerräder erleichtert, anzuschließen.

Das erfindungsgemäße Steuergetriebe wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der hauptsächlichen Bauelemente eines Steuergetriebes,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das in Fig. 1 dargestellte Steuergetriebe und

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2.

In Fig. 2 ist mit 1 das Gehäuse eines Schaltgetriebes bezeichnet, welches durch zwei Betätigungselemente, die Steuerrichtung einstellende Steuerräder (nicht gezeigt) bedienbar ist. Die Steuerräder können an verschiedenen Führerständen in einem Motorboot angeordnet sein. Die Drehbewegungen der Steuerräder werden durch je eine biegsame, das Drehmoment des Steuerrades übertragende Steuerwelle (nicht gezeigt) zu den Anschlüssen 2 bzw. 3 des in das Gehäuse 1 eingebauten Schaltgetriebes geleitet. Diese Anschlüsse 2, 3 sind, wie in Fig. 1 und 2 deutlich zu erkennen ist, als Vierkant- Zapfen der im Gehäuse 1 gelagerten Eingangswelle 9 bzw. 10 ausgebildet, welche in die entsprechend geformte Bohrung des anzuschließenden Endes der betreffenden Steuerwelle formschlüssig eingreifen und somit das vom Steuerrad eingeleitete Drehmoment zum Schaltgetriebe übertragen. Schraubbuchsen sind an den Anschlüssen 2, 3 vorhanden, mit denen das auf seiner Mantelfläche mit entsprechendem Gewinde versehene, stillstehende Mantelrohr (nicht gezeigt) der Steuerwelle am Gehäuse 1 festgeschraubt wird.

In Fig. 1 ist das linear verschiebbare Stellglied 4 eingezeichnet, welches mit dem Schiffsruder (nicht gezeigt) verbunden ist und dieses bewegt. Das Gehäuse 1 des Schaltgetriebes kann an der Bootswand, und zwar am besten zusammen mit dem Schiffsruder, ohne viel Montageaufwand befestigt werden.

Aus den Darstellungen in Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, daß das Gehäuse 1 des Schaltgetriebes aus einem Gehäusetopf 5 mit zugehörigem Gehäusedeckel besteht. Im Innern des Gehäuses 1 sind zwei Zahnräder 6 und 7, sowie ein mit diesen Zahnrädern 6, 7 zusammenwirkendes Schaltrad 8 eingebaut. Sowohl die Zahnräder 6 und 7 als auch das Schaltrad 8 sind als geradeverzahnte Stirnräder ausgebildet.

Das Zahnrad 6 ist auf einer Eingangswelle 9 befestigt, welche ihrerseits im Gehäuse 1 in Kugellagern drehbar gelagert ist. Die Eingangswelle 9 ist über den Anschluß 2 mit einer ersten durch das betreffende Steuerrad drehbaren Steuerwelle (nicht gezeigt), welche biegsam ausgebildet ist, verbunden. Ebenso ist das Zahnrad 7 auf einer im Gehäuse 1 gelagerten Eingangswelle 10 festgesetzt. Die Eingangswelle 10 besitzt den Anschluß 3, der mit einer zweiten biegsamen Steuerwelle verbunden ist, die durch das andere Steuerrad betätigt wird.

Die Eingangswellen 9 und 10 sind parallel zueinander angeordnet und die Zahnräder 6, 7 im axialen Abstand voneinander auf der Eingangswelle 9 bzw. 10 befestigt.

Das Schaltrad 8 ist relativ zur Zwischenwelle 11 nicht drehbar, aber axial verschiebbar auf dieser gehalten, welche, parallel zwischen den beiden Eingangswellen 9 und 10 verlaufend, im Gehäuse 1 in Kugellagern gelagert ist. Die Zwischenwelle 11 besitzt eine in die entsprechend ausgebildete Bohrung des Schaltrades 8 eingreifende Kerbverzahnung (Keilwellenverbindung). Das in Fig. 2 eingezeichnete linke Ende dieser Zwischenwelle 11 weist einen Zapfen 12 auf, der durch den auf den Deckel des Gehäusetopfes 5 festgeschraubten Topfdeckel 13 von außen abgedeckt ist. Das gegenüberliegende rechte Ende der Zwischenwelle 11 ist mit seinem drehbaren Eingangselement eines Kugelschraubengetriebes 19 verbunden. Das Kugelschraubengetriebe 19 dient als Vorrichtung zur Umwandlung der Drehbewegung der Zwischenwelle 11 in eine Linearbewegung des Stellgliedes 4. Ein mit dem Stellglied 4 verbundenes Ausgangselement des Kugelschraubengetriebes 19 wird in an sich bekannter Weise linear verlagert, wenn sich die Zwischenwelle 11 zum Einstellen des Schiffsruders dreht.

Das Schaltrad 8 wird zur Herstellung eines Eingriffs des Schaltrades 8 mit einem der beiden Zahnräder 6, 7 durch den Schaltarm 14 in Richtung der Achse der Zwischenwelle 11 verschoben. Der Schaltarm 14 ist an dem einen Ende des Zugkabels 15 befestigt. Am anderen Ende des Zugkabels 15 kann zum Betätigen des Zugkabels 15 und entsprechenden axialen Verschieben des Schaltrades 8 beispielsweise ein Schalthebel (nicht gezeigt angeordnet sein. Der Schaltarm 14 wird durch die Druckfeder 16 entgegen der Richtung des Betätigungszuges des Zugkabels 15 an das Topfgehäuse 5 gedrückt.

Die Nabe von Zahnrad 8 ist mit einer radial offenen Ringnut 17 versehen, in die der Außenring des Kugellagers 18 eingreift. Dieses Kugellager 18 ist in einem Endabschnitt des Schaltarmes 14 eingebaut.

Beim fernbetätigbaren Schalten und axialen Verschieben des Schaltarmes 14 durch das Zugkabel 15 wird das Kugellager 18 entweder nach links oder nach rechts in der Zeichnung der Fig. 2 bewegt. Dadurch wird das Schaltrad 8 über den Außenring des Kugellagers 18 entweder nach rechts oder nach links auf der Zwischenwelle 11 verschoben.

Im Betrieb mit durch die Steuerräder (nicht gezeigt) eingeleiteter Drehbewegung rotiert der Außenring des Kugellagers 18, denn dieser wird im Grund der Ringnut 17 des rotierenden Schaltrads 8 durch Reibung mitgenommen.

In Fig. 2 ist der Schaltarm 14 zur rechten Seite verlagert, so daß das Schaltrad 8 mit dem Zahnrad 6 in Eingriff steht, aber vom Zahnrad 7 ausgekoppelt ist. Durch Betätigen des Zugkabels 15 kann der Schaltarm 14 nach links verschoben werden, so daß die Ringnut 17 in die Fig. 2 mit strichpunktierten Linien eingezeichnete Stellung einnimmt, bei der das Schaltrad 8 axial nach links verschoben und dadurch von dem Zahnrad 6 außer Eingriff und mit dem Zahnrad 7 in Eingriff gebracht ist.

Um sicherzustellen, daß bei jeder Schaltung das Schiffsruder mit mindestens einem der beiden Steuerräder in Verbindung steht, also immer gesteuert werden kann, sind die Zahnkränze der beiden Zahnräder 6, 7 in einem gegenseitigen Abstand auf ihrer Eingangswelle 9 bzw. 10 fest angeordnet, der kleiner als die wirksame Breite des Zahnkranzes des axial verschiebbaren Schaltrades 8 ist. Dementsprechend stehen die beiden Zahnräder 6 und 7 mit dem Schaltrad 8 gleichzeitig in Eingriff, wenn sich das Schaltrad 8 in seiner mittleren Stellung zwischen den beiden Zahnrädern 6 und 7 befindet.

Das erfindungsgemäße Steuergetriebe kann im Rahmen des Erfindungsgedankens abgewandelt werden. Insbesondere ist es möglich, mehr als zwei Betätigungselemente, z. B. Steuerräder, über Steuerwellen am Gehäuse des Schaltgetriebes anzuschließen, wobei dann zusätzlich zu den Zahnrädern 6 und 7 weitere Zahnräder, die mit dem Schaltrad 8 in Eingriff gebracht werden können, vorzusehen sind. Auch ist es möglich, anstelle des Kugelschraubengetriebes 19 eine andere Vorrichtung, z. B. ein Zahnstangengetriebe, zum Umwandeln einer Drehbewegung in eine Linearbewegung zu verwenden.

Anstelle des nur auf Zug beanspruchbaren Zugkabels 15 kann ein Kabel oder ein Gestänge verwendet werden, welches sowohl Zug- als auch Druckkräfte überträgt. Außerdem braucht das Schalten des Steuergetriebes zum axialen Verschieben des Schaltrades 8 auf der Zwischenwelle 1 nicht auf mechanischem Wege erfolgen. Vielmehr können hierzu auch hydraulische oder elektromagnetische Schaltmittel eingesetzt werden.

Für die automatische Steuerung kann der Zapfen 12 der Zwischenwelle 11 über eine geeignete Kupplung, zum Beispiel eine Magnetkupplung oder eine Freilaufkupplung, mit der Triebwelle eines Servomotors oder eines Motors verbunden sein. In diesem Fall wird anstelle des Topfdeckels 13 ein Motor oder eine Kupplung am Gehäuse 1 festgeschraubt bzw. angeflanscht.

Ein Servomotor oder ein Motor für die automatische Steuerung braucht nicht unbedingt am Zapfen 12 der Zwischenwelle 11 anzugreifen, sondern der betreffende Motor kann über ein zusätzliches Zahnradpaar, die Zwischenwelle 11 drehend bewegen.

Die Eingangswellen 9 und 10 und die Zwischenwelle 11 brauchen nicht in einer gemeinsamen Ebene zu liegen. Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind jedoch das mit dem Schaltarm 14 verbundene Ende des Zugkabels 15 als auch die Eingangswellen 9 und 10 und die Zwischenwelle 1 mit Zapfen 12 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Denn dies hat den Vorteil, daß das Gehäuse 1 relativ schmal baut und somit leicht in einem begrenzten Raum, z. B. entlang der Wandung eines Schiffes, untergebracht werden kann.

Claims (4)

1. Steuergetriebe, insbesondere für Schiffsruder, mit Steuerrädern oder dgl. zum Drehen von Steuerwellen, wobei die Steuerwellen mit einem fernbetätigbaren Schaltgetriebe verbunden und durch Schaltmittel wahlweise ein- und auskuppelbar angeordnet sind und das Schaltgetriebe die Drehbewegung der Steuerwellen in eine das Schiffsruder stellende, im wesentlichen lineare Bewegung eines Stellgliedes überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgetriebe aus einem Gehäuse (1) mit mindestens zwei, in diesem gelagerten, mit jeweils einer Steuerwelle drehfest verbundenen Eingangswellen (9, 10) und einer in diesem gelagerten Zwischenwelle (11) besteht, wobei auf jeder Eingangswelle (9, 10) ein Zahnrad (6 bzw. 7) befestigt und entweder das eine oder das andere Zahnrad (6 bzw. 7) mit einem auf der Zwischenwelle (11) drehfest und durch die Schaltmittel (Schaltarm 14, Zugkabel 15) axial verschiebbar angeordneten Schaltrad (9) in Eingriff bringbar angeordnet ist und die Zwischenwelle (11) mit einer Vorrichtung (Kugelschraubengetriebe 19) zum Umwandeln ihrer Drehbewegung in eine das Stellglied (4) stellende Linearbewegung verbunden ist.

2. Steuergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel durch ein Zugkabel (15) und einen mit diesem verbundenen, in Richtung der Achse der Zwischenwelle (11) verlagerbar angeordneten, zum axialen Verschieben des Schaltrades (8) in eine radial offene Ringnut (17) des Schaltrades (8) eingreifenden Schaltarm (14) ausgebildet sind.

3. Steuerglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Zahnräder (6, 7) und das Schaltrad (8) als Stirnräder mit parallel zueinander verlaufenden Achsen angeordnet sind, wobei die Zahnkränze der zwei Zahnräder (6, 7) einen gegenseitigen Abstand haben, der kleiner als die wirksame Breite des Zahnkranzes des Schaltrades (8) ist.

4. Steuerglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor zum Antrieb der Zwischenwelle (11) am Gehäuse (1) des Schaltgetriebes lösbar befestigt ist.