EP1445191A1 - Vorrichtung zum automatischen Steuern eines maritimen Fahrzeugs - Google Patents

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EP1445191A1
EP1445191A1 EP04002263A EP04002263A EP1445191A1 EP 1445191 A1 EP1445191 A1 EP 1445191A1 EP 04002263 A EP04002263 A EP 04002263A EP 04002263 A EP04002263 A EP 04002263A EP 1445191 A1 EP1445191 A1 EP 1445191A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
planetary gear
ring gear
electromagnet
locking member
circulation lock
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04002263A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Joachim Dipl.-Ing. Schmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jefa Steering ApS
Original Assignee
Jefa Steering ApS
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Filing date
Publication date
Application filed by Jefa Steering ApS filed Critical Jefa Steering ApS
Publication of EP1445191A1 publication Critical patent/EP1445191A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H25/00Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
    • B63H25/06Steering by rudders
    • B63H25/08Steering gear
    • B63H25/14Steering gear power assisted; power driven, i.e. using steering engine
    • B63H25/16Steering gear power assisted; power driven, i.e. using steering engine with alternative muscle or power operated steering

Definitions

  • the invention relates to a device for automatically controlling a maritime vehicle, the device having a control drive, the one Planetary gear connected with at least one internally toothed ring gear is.
  • z. B mechanical couplings, in particular electromechanical clutches, used that the frictional connection between the steering gear and the oars.
  • the planetary gear serves the rotary movement emitted by the control drive To reduce in at least one gear stage so far that at the oars sufficient taxpayer is available.
  • the invention has for its object a device of the beginning to point out the type mentioned, which is particularly small and the above Avoids disadvantages.
  • the planetary gear has an actuatable circulation lock for the ring gear.
  • the coupling created in this way is thus in the structure of the planetary gear integrated, so that particularly compact as well as small structural dimensions can be realized.
  • control device that can be overcome with a manually operated that the degree of translation, which is perceived as disadvantageous, is significantly reduced, because the downforce is on the path of lower resistance, that is, over the Ring gear can be done.
  • the ring gear with slide or roller bearings in Support planetary gear so that with the device according to the invention also a manually operated control unit particularly friction as well can be operated quietly.
  • the device according to the invention by at least one automatically and / or manually excitable electromagnet marked to activate the circulation lock.
  • electromagnet have short switching times, so that the circulation lock with a Electromagnets can advantageously be switched quickly.
  • the device To deactivate the circulation lock, the device according to the invention a spring element corresponding to the electromagnet.
  • the spring element is designed so that its maximum spring force is less than the attraction force of the electromagnet. It follows that the circulation block is only active as long as a switching current that generates the attractive force applied to the electromagnet.
  • the circulation lock has at least a slidably mounted in the housing of the planetary gear Locking element, which is preferably designed as a cylindrical locking pin is.
  • This preferably has one at one of its two ends Permanent magnet, which forms a first pole of the electromagnet.
  • the second pole of the electromagnet is created with a magnetic coil, which is also advantageously integrated into the housing of the planetary gear.
  • the circulation block several, preferably two slidably mounted in the housing of the planetary gear and has mechanically coupled locking members.
  • the blocking elements in the manner of a claw coupling, based on the Circumference of the internally toothed ring gear, evenly distributed in the housing arranged.
  • the opposite of the permanent magnet free end of the locking member is designed as a locking lug that with at least one recess arranged in the wheel body of the ring gear in Intervention can be brought.
  • the depression is preferably in the outer Area of one of the end faces of the wheel body, so that the locking pin for Axis of rotation of the ring gear can be arranged in parallel.
  • the depression on the outer, facing away from the internal toothing Attach the outer surface of the wheel body so that the locking pin, based on the axis of rotation of the ring gear, has a radial orientation.
  • the latch and the recess each corresponding, tapered or beveled contact surfaces exhibit. This ensures that from the adhesion between Steering drive and rudders when the load limit is exceeded or a predetermined permissible drive torque a force component results, which interrupts the adhesion automatically.
  • the beveled or beveled Contact surfaces cause the distribution of the drive torque resulting locking force applied to the locking lug in a radially directed and in an axially parallel force component. If the axially parallel force component exceeds that from the tightening force of the Electromagnet and spring force resulting force, the shifts Locking pin automatically. The locking lug slips out of the recess, whereby their bevelled contact surfaces slide apart.
  • the drawing shows a planetary gear 1 with a ring gear 2 for an inventive Device for the automatic control of a maritime Vehicle.
  • the planetary gear 1 has an actuatable circulation lock 3 for the ring gear 2.
  • circulation lock 3 To activate circulation lock 3, two are automatic here and / or manually excitable electromagnet 4 is provided.
  • To deactivate the circulation lock 3 serves a corresponding to the electromagnet 4 Spring element 5, which is designed as a spiral compression spring.
  • the circulation barrier 3 is completely integrated in the housing 6 of the planetary gear 1, and has a displaceably mounted locking member 7, which is designed as a cylindrical Lock pin is formed.
  • the ring gear 2 has one in an end face 8 of the end faces of its wheel body arranged recess 9, with which a free end of the locking member 7 forming latch 10 can be brought into engagement.
  • the latch 10 and the recess 9 have mutually corresponding, beveled or beveled Contact surfaces 11, 12 to form an overload protection.
  • the free end of the locking member 7 facing away from the latch 10 has a permanent magnet 13 on which the locking member 7 surrounding magnetic coil 14 corresponds.
  • the housing 6 of the planetary gear 1 is driven by a motor 15 and limited on the output side by a bearing cover 16.
  • the housing 6 each has one the bearing cover 16 closable receiving space 17, the preferably as a cylindrically shaped lowering of the locking member 7 in formed on the ring gear 2 recess 9 leading bore 18 is.
  • the permanent magnet 13 is on the locking member 7 by a recording head 19th held, the adjacent to the solenoid 14, and that as a helical compression spring trained spring element 5 compressing the circulation lock 3 shows in activated state.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum automatischen Steuern eines maritimen Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung einen Steuerantrieb hat, dem ein Planetengetriebe (1) mit wenigstens einem innenverzahnten Hohlrad (2) nachgeschaltet ist, weist das Planetengetriebe eine betätigbare Umlaufsperre (3) für das Hohlrad auf und hat wenigstens einen automatisch und/oder manuell erregbaren Elektromagneten (14) zum Aktivieren der Umlaufsperre, sowie wenigstens ein mit dem Elektromagneten korrespondierendes Federelement (5) zum Deaktivieren der Umlaufsperre. Die Umlaufsperre weist wenigstens ein im Gehäuse des Planetengetriebes verschieblich gelagertes Sperrorgan (7) auf. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automatischen Steuern eines maritimen Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung einen Steuerantrieb hat, dem ein Planetengetriebe mit wenigstens einem innenverzahnten Hohlrad nachgeschaltet ist.
Nach einem Abschalten oder einem Ausfall des Steuerantriebes der Vorrichtung zum automatischen Steuern eines maritimen Fahrzeugs, insbesondere eines Schiffes, muß ein sofortiges und zuverlässiges Umschalten auf ein manuell bedienbares Steuerorgan, beispielsweise auf ein Steuerrad, möglich sein. Dazu werden in bekannter Weise z. B. mechanische Kupplungen, insbesondere elektromechanische Kupplungen, eingesetzt, die den Kraftschluß zwischen dem Steuerantrieb und den Schiffsrudern unterbrechen. Das Planetengetriebe dient dazu, die vom Steuerantrieb abgegebene Drehbewegung in wenigstens einer Getriebestufe so weit zu untersetzen, daß an den Schiffsrudern eine ausreichende Steuerkraft zur Verfügung steht.
Bei manueller Steuerung wird das Planetengetriebe jedoch mitgedreht, was aufgrund des nunmehr gegebenen Übersetzungsgrades als nachteilig empfunden wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, die besonders klein baut und die vorstehenden Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 angegeben.
Erfindungsgemäß weist das Planetengetriebe eine betätigbare Umlaufsperre für das Hohlrad auf. Die auf diese Weise geschaffene Kupplung ist somit in den Aufbau des Planetengetriebes integriert, so daß besonders kompakte sowie geringe bauliche Abmessungen realisierbar sind.
Außerdem kann der mit einem manuell bedienbaren Steuerorgan zu überwindende, als nachteilig empfundene Übersetzungsgrad deutlich verkleinert werden, da der Abtrieb auf dem Weg des geringeren Widerstandes, also über das Hohlrad erfolgen kann.
Dazu ist mit Vorteil vorgesehen, das Hohlrad mit Gleit- oder Rollenlagern im Planetengetriebe abzustützen, so daß mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch ein manuell bedienbares Steuerorgan besonders reibungs- sowie geräuscharm betrieben werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung durch wenigstens einen automatisch und/oder manuell erregbaren Elektromagneten zum Aktivieren der Umlaufsperre gekennzeichnet. Elektromagneten weisen kurze Schaltzeiten auf, so daß die Umlaufsperre mit einem Elektromagneten vorteilhaft schnell schaltbar ist.
Zum Deaktivieren der Umlaufsperre weist die Vorrichtung erfindungsgemäß ein mit dem Elektromagneten korrespondierendes Federelement auf. Das Federelement ist derart ausgelegt, daß seine maximale Federkraft kleiner ist als die Anzugskraft des Elektromagneten. Daraus ergibt sich, daß die Umlaufsperre nur so lange aktiv ist, wie ein die Anzugskraft erzeugender Schaltstrom am Elektromagneten ansteht.
Um eine sofortige manuelle Übernahme der Schiffssteuerung zu gewährleisten, ist es besonders günstig, den Schaltstrom unmittelbar vom Versorgungsstrom des Steuerantriebes abzugreifen. Die Umlaufsperre ist somit nur dann aktiv, wenn der Steuerantrieb eingeschaltet ist, und somit die Vorrichtung als sogenannter "Autopilot" arbeiten kann.
Nach einer nächsten Weiterbildung der Erfindung weist die Umlaufsperre wenigstens ein im Gehäuse des Planetengetriebes verschieblich gelagertes Sperrorgan auf, das vorzugsweise als zylindrisch ausgeformter Sperrstift ausgebildet ist. Dieser weist vorzugsweise an einem seiner beiden Enden einen Permanentmagneten auf, der einen ersten Pol des Elektromagneten ausbildet. Der zweite Pol des Elektromagneten wird mit einer Magnetspule erzeugt, die mit Vorteil ebenfalls in das Gehäuse des Planetengetriebes integriert ist.
Es kann selbstverständlich vorgesehen sein, daß die Umlaufsperre mehrere, vorzugsweise zwei im Gehäuse des Planetengetriebes verschieblich gelagerte und mechanisch miteinander gekoppelte Sperrorgane aufweist. Dabei sind die Sperrorgane nach Art einer Klauenkupplung, bezogen auf den Umfang des innenverzahnten Hohlrades, gleichmäßig im Gehäuse verteilt angeordnet.
Weiterhin ist vorgesehen, daß das dem Permanentmagneten gegenüberliegende freie Ende des Sperrorganes als eine Rastnase ausgebildet ist, die mit wenigstens einer im Radkörper des Hohlrades angeordneten Vertiefung in Eingriff bringbar ist. Die Vertiefung befindet sich vorzugsweise im äußeren Bereich einer der Stirnflächen des Radkörpers, so daß der Sperrstift zur Drehachse des Hohlrades parallel angeordnet werden kann. Es ist jedoch ebenso denkbar, die Vertiefung auf der äußeren, der Innenverzahnung abgewandten Mantelfläche des Radkörpers anzubringen, so daß der Sperrstift, bezogen auf die Drehachse des Hohlrades, eine radiale Ausrichtung aufweist.
Um eine bei Vorrichtungen der hier in Rede stehenden Art vorteilhafte Überlastsicherung zu realisieren, ist vorgesehen, daß die Rastnase und die Vertiefung jeweils miteinander korrespondierende, an- bzw. abgeschrägte Anlageflächen aufweisen. Damit ist erreicht, daß aus dem Kraftschluß zwischen Steuerantrieb und Schiffsrudern bei Überschreitung der Belastungsgrenze bzw. eines vorbestimmten zulässigen Antriebsmomentes eine Kraftkomponente resultiert, die den Kraftschluß selbsttätig unterbricht. Die an- bzw. abgeschrägten Anlageflächen bewirken dabei die Aufteilung der aus dem Antriebsdrehmoment resultierenden und an der Rastnase anstehenden Sperrkraft in eine radial gerichtete und in eine achsparallel gerichtete Kraftkomponente. Übersteigt die achsparallele Kraftkomponente die aus Anzugskraft des Elektromagneten und Federkraft resultierende Kraft, verschiebt sich der Sperrstift selbsttätig. Dabei rutscht die Rastnase aus der Vertiefung heraus, wobei ihre abgeschrägten Anlageflächen auseinander gleiten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, aus dem sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt.
Die Zeichnung zeigt ein Planetengetriebe 1 mit einem Hohlrad 2 für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatischen Steuern eines maritimen Fahrzeugs. Das Planetengetriebe 1 weist eine betätigbare Umlaufsperre 3 für das Hohlrad 2 auf. Zum Aktivieren der Umlaufsperre 3 sind hier zwei automatisch und/oder manuell erregbare Elektromagnet 4 vorgesehen. Zum Deaktivieren der Umlaufsperre 3 dient ein mit dem Elektromagneten 4 korrespondierendes Federelement 5, das als Spiraldruckfeder ausgebildet ist. Die Umlaufsperre 3 ist komplett in das Gehäuse 6 des Planetengetriebes 1 integriert, und weist ein verschieblich gelagertes Sperrorgan 7 auf, das als zylindrisch ausgeformter Sperrstift ausgebildet ist.
Das Hohlrad 2 weist eine in einer Stirnfläche 8 der Stirnflächen seines Radkörpers angeordnete Vertiefung 9 auf, mit der eine ein freies Ende des Sperrorganes 7 ausbildende Rastnase 10 in Eingriff bringbar ist. Die Rastnase 10 und die Vertiefung 9 weisen miteinander korrespondierende, an- bzw. abgeschrägte Anlageflächen 11, 12 zur Ausbildung einer Überlastsicherung auf.
Das der Rastnase 10 abgewandte freie Ende des Sperrorganes 7 weist einen Permanentmagneten 13 auf, der mit einer das Sperrorgan 7 umgebenden Magnetspule 14 korrespondiert.
Das Gehäuse 6 des Planetengetriebes 1 wird antriebsseitig von einem Motor 15 und abtriebsseitig von einem Lagerabschlußdeckel 16 begrenzt.
Zur Aufnahme des Elektromagneten 4 weist das Gehäuse 6 jeweils einen mit dem Lagerabschlußdeckel 16 verschließbaren Aufnahmeraum 17 auf, der vorzugsweise als zylindrisch ausgeformte Senkung einer das Sperrorgan 7 in die am Hohlrad 2 angeordnete Vertiefung 9 führenden Bohrung 18 ausgebildet ist.
Der Permanentmagnet 13 wird am Sperrorgan 7 von einem Aufnahmekopf 19 gehalten, der an der Magnetspule 14 anliegend, sowie das als Schraubdruckfeder ausgebildete Federelement 5 zusammendrückend, die Umlaufsperre 3 in aktiviertem Zustand zeigt.

Claims (8)

  1. Vorrichtung zum automatischen Steuern eines maritimen Fahrzeugs, wobei die Vorrichtung einen Steuerantrieb hat, dem ein Planetengetriebe mit wenigstens einem innenverzahnten Hohlrad nachgeschaltet ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe eine betätigbare Umlaufsperre für das Hohlrad aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wenigstens einen automatisch und/oder manuell erregbaren Elektromagneten zum Aktivieren der Umlaufsperre.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch wenigstens ein mit dem Elektromagneten korrespondierendes Federelement zum Deaktivieren der Umlaufsperre.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufsperre wenigstens ein im Gehäuse des Planetengetriebes verschieblich gelagertes Sperrorgan aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan als zylindrisch ausgeformter Sperrstift ausgebildet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad wenigstens eine in einer der Stirnflächen seines Radkörpers angeordnete Vertiefung aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan wenigstens eine mit der Vertiefung in Eingriff bringbare Rastnase aufweist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastnase und die Vertiefung jeweils miteinander korrespondierende, an- bzw. abgeschrägte Anlageflächen zur Ausbildung einer Überlastsicherung aufweisen.
EP04002263A 2003-02-08 2004-02-03 Vorrichtung zum automatischen Steuern eines maritimen Fahrzeugs Withdrawn EP1445191A1 (de)

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