JP2012517937A - 制御装置、及び、制御装置を備えたボート駆動装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、特にはボート駆動部のための、制御装置に関する。当該制御装置は、姿勢駆動部と、減速ギヤ装置（８、１１、１５／１７）と、ある制御角度だけ移動可能な姿勢要素（２）と、を備えている。本発明によれば、減速ギヤ装置が、駆動側歯車（１０）を有する多段変速機構（８、１１、１５／１７）を備えており、姿勢駆動部は歯車（１０）を同時に、且つ、互いを僅かに回転駆動する２つのサーボモータ（６）を有している。

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の上位概念部分に従う制御装置、及び、特許請求の範囲の請求項２の上位概念部分に従うボート駆動装置に関している。

姿勢要素の制御のためにサーボモータまたは電気モータとこれに後置される歯車減速ギヤ装置とを有する公知の制御装置は、しばしば、制御動作の伝達の際に「遊び」が生じるという問題がある。特には、係合する歯車の互いの間にバックラッシュが生じるという問題がある。このことは、制御要素がその制御位置において、すなわち所定のサーボモータ制御において、安定しないことを意味する。このような制御装置は、ボート駆動の際にも用いられる。当該制御装置は、鉛直軸回りに回動可能な駆動制御装置を、とりわけ船内駆動部として、有している。そのような制御装置による制御は、とりわけ、各操舵姿勢（オール姿勢）または各制御姿勢が遊びのために不安定となって、操舵者が操舵ハンドルにおいて鈍い間接的な制御の感覚しか感じない、という欠点を有している。

ＷＯ２００５／００５２４９によって、ボートのための船内プロペラ駆動装置が知られている。その場合、２つの対称の（逆向きの）推進プロペラを有するプロペラ軸と水中部材（水中ハウジング）とを有する前進駆動装置が、鉛直軸回りに回動可能に船腹内に配置されている。この場合、ボートの操舵作用は、従来のようにオールによるのでは無くて、プロペラ推進の帰結としての前進駆動ベクトルの回動によってもたらされる。この公知のプロペラ駆動装置の場合、プロペラ軸を伴う水中部材は、サーボモータによって歯車減速ギヤ装置を介して制御される。この公知の制御装置の場合にも、制御動作の伝達の際の遊びに由来して、操舵者は、動作姿勢ないし制御姿勢が不正確で直接的でなく作用していることを認知する。

本発明の課題は、当該制御装置の動作の際に可能な限り小さい遊びのみ生じるような、冒頭で述べられたタイプの制御装置を改善することである。また、本発明の課題は、冒頭で述べられたタイプのボード駆動の際において、操舵者が操舵ハンドルにおいて直接の安定した制御の感覚を得られるような、遊び無く作用する制御装置を提供することである。

本発明の課題は、独立請求項である請求項１及び２の特徴によって解決される。有利な実施の形態は、下位請求項から明らかである。

本発明によれば、多段変速機構を有する制御装置において、駆動側歯車が２つのサーボモータによって同時に駆動されるが、当該２つのサーボモータが互いに対しても僅かに（leicht）作用する。これにより、変速機の遊び、特にはバックラッシュ、が除去されるという利点が達成される。２つの互いに作用するサーボモータは、共通に駆動される歯車に対して、何らのバックラッシュも与えないで、両者の間でしっかりとクランプする。

本発明の課題は、本発明に従う、互いに対して僅かに作用する２つの共通駆動のためのサーボモータを有する制御装置、を備えたボード駆動装置の際にも解決される。ボート駆動装置のための遊びの無い制御の利点は、安定した「操舵位置（オール位置）」すなわち安定したプロペラ推進ベクトルの位置が生じることである。従って、ボートはコース上を正確に進行できる。操舵者は、操舵ハンドルにおいて、操舵ハンドルの動作がボートの制御動作に直接変換されている、という感覚を得られる。

好適な実施の形態によれば、２つのサーボモータが、それぞれ、電気モータとして形成されている、すなわち、電気制御システムからエネルギーを受け取って、良好に調整可能であり、電気的に制御可能である。

更に好適な実施の形態によれば、２つのサーボモータないし電気モータの回転数は、それぞれ、第１遊星歯車装置によって第１ギヤ比で伝達され、当該２つの第１遊星歯車装置の出力は、それぞれ、駆動ピニオンによって行われる。これにより、第１の回転数伝達が比較的狭い構造空間でも可能とされる。

更に好適な実施の形態によれば、第２遊星歯車装置が、駆動制御装置の回動軸に対して同軸に、設けられている。第２遊星歯車装置は、第２減速ギヤ装置として機能し、その遊星キャリヤを介して、２つの第１遊星歯車装置の２つの駆動ピニオンによって駆動される。

更に好適な実施の形態によれば、第３減速ギヤ装置が設けられる。その場合、第２遊星歯車装置の取出太陽歯車が制御スリーブの外歯と噛み合っている。制御スリーブは、水中部材と結合されている。全体として、３つのコンパクトな減速ギヤ段によって、高い減速比が達成される。これにより、電気モータの回転トルクが比較的小さい場合においても、プロペラ推進駆動の推進ベクトルの回動（操舵）のために、大変大きい制御トルクを利用できる。さらに、電気的な制御によって、ボート速度に依存する制御速度（角度速度）やボート速度に依存する制御角度が達成され得る。

更に好適な実施の形態によれば、制御装置を有する駆動制御装置が、船腹部と堅固に結合された船腹中間部に弾性的に嵌め込まれている。これにより、駆動制御装置は、船腹部に弾性的に軸支されながら、鉛直軸回りの回動動作を実施する。好ましくは、船腹中間部は、破断部としてサンドイッチ構造に形成されている。これは、衝突時において、変形エネルギを吸収可能である。

本発明による一実施の形態が、図面に示されており、以下により詳細に説明される。本発明の更なる特徴及び／または利点が、当該説明及び／または図面から理解可能である。

制御装置を有する、部分的に図示されたボート駆動装置。 ２つの駆動ピニオンによって駆動される、制御装置の遊星キャリヤ。

図１は、部分的に図示されたボート駆動装置１を示している。当該ボート駆動装置１は、鉛直軸ｚ（鉛直方向軸）回りに回動可能な駆動制御装置を有する。駆動制御装置は、ここでは部分的に、水中部材２によって図示されている。流線形に形成された水中部材２は、１個または対称な２個の不図示のプロペラ（スクリューとも呼ばれる）を保持している。当該プロペラは、駆動軸３を介して、船腹部に配置された不図示のエンジンによって駆動され得る。駆動軸３は、エンジン側において、傘歯車４（傘歯車ギヤ段の一部）を介して駆動され、プロペラ側において、不図示の傘歯車駆動機構によって不図示のプロペラを駆動する。プロペラ軸は、回動可能に配置された水中部材２を伴って回動され得て、プロペラ推進の結果としての前進ベクトルが、船中心軸線に対してある角度を形成する。これによって、ある操舵角度がもたらされる。このようなタイプのボート（船）のためには、従来のオールは必要無い。水中部材２の回動は、制御装置５によって行われる。制御装置５は、電気モータとして形成された２つのサーボモータを有している。当該サーボモータのうち、一つの電気モータ６のみが、１つの電気ブレーキ７と共に、図面内に図示されている。電気モータ６は、駆動軸６ａを有している。当該駆動軸６ａは、同軸に配置され第１遊星歯車装置８として形成された減速ギヤ装置８を駆動する。出力側で、第１遊星歯車装置８は、駆動ピニオン９を有している。当該駆動ピニオン９は、第２遊星歯車装置１１の遊星キャリヤ１０を駆動する、すなわち、遊星キャリヤ１０と噛み合い状態にある。駆動される遊星キャリヤ１０は、遊星ボルト１２に軸支された遊星歯車１３を有している。遊星歯車１３は、分割されていて、それぞれ固定太陽歯車１４及び取出（abtreibenden）太陽歯車１５と噛み合い状態にある。固定太陽歯車１４は、ハウジング部１６と噛み合っており、取出太陽歯車１５は、制御スリーブ１７の外歯と噛み合っている。制御スリーブ１７は、変速機ハウジング１８に対して回動可能に軸支されており、軸方向には固定されている。制御スリーブ１７は、水中部材２に対して回転しないように結合されている。太陽歯車１５と制御スリーブ１７との間の歯車段が、第３の減速ギヤ段である。モータ駆動軸６ａから３つの減速ギヤ段を介しての減速比は、全体で約１：１０００である。

ボート駆動装置１、特には変速機ハウジング１８は、船腹中間部１９の開口に嵌め込まれる一方、当該開口との間に環状ギャップ２０を形成している。この環状ギャップ２０は、柔軟シール要素２１によって橋渡しされて、密封されている。船腹中間部１９は、サンドイッチ構造で製造されて、破断部として形成されている。船腹中間部１９は、不図示の船腹部と堅固に結合されている。

図２は、図１の遊星キャリヤ１０を軸方向に見た図である。遊星キャリヤ１０は、２つの駆動ピニオン、第１駆動ピニオン９（図１参照）及び第２駆動ピニオン２２と噛み合っている。第２駆動ピニオン２２は、第１駆動ピニオン９と同様に駆動される。すなわち、電気ブレーキ７及び駆動軸６ａを有する第２電気モータと第２減速装置８とによって駆動される。これにより、遊星キャリヤ１０は、２つの駆動ピニオン９、２２によって共通に駆動される。ここで、２つの駆動ピニオン９、２２は、互いに対して僅かに（leicht）作用するため、遊星キャリヤ１０の外歯に対するバックラッシュが除去される。これにより、遊星キャリヤ１０（遊星歯車キャリヤとも言う）は、２つの駆動ピニオン９、２２の間で遊び無く「クランプ」される（eingespannen）。これにより、水中部材２すなわち推進ベクトルの回動の際、周方向の遊びが実際上除去される。これにより、制御装置５は遊び無く作用する。すなわち、決定された操舵角度において、安定した「オールポジション（漕ぎ位置姿勢）」が生じる。同時に、操舵者が、操舵ハンドルを操作するとすぐに、操作ハンドルにおいてボートの直接の操舵角度を感知できる。すなわち、操舵ハンドルにおける遊びも除去される。これにより、操舵者が、操舵駆動（操舵ハンドルの角度操作）の直接の反応を感知できる。

１ ボート駆動装置
２ 水中部材（姿勢要素）
３ 駆動軸
４ 傘歯車
５ 制御装置
６ 電気モータ（姿勢駆動部）
６ａ 駆動軸
７ 電気ブレーキ
８ 第１遊星歯車装置（１段）
９ 第１駆動ピニオン
１０ 遊星キャリヤ
１１ 第２遊星歯車装置（２段）
１２ 遊星ボルト
１３ 遊星歯車
１４ 太陽歯車、固定
１５ 太陽歯車、取出
１６ ハウジング部
１７ 制御スリーブ
１８ 変速機ハウジング
１９ 船腹中間部
２０ 環状ギャップ
２１ シール要素
２２ 第２駆動ピニオン
ｚ 鉛直軸

Claims (11)

1. 特にはボート駆動部のための、制御装置であって、
   姿勢駆動部と、
   減速ギヤ装置（８、１１、１５／１７）と、
   ある制御角度だけ移動可能な姿勢要素（２）と、
   を備え、
   減速ギヤ装置は、駆動側歯車（１０）を有する多段変速機構（８、１１、１５／１７）を有しており、
   姿勢駆動部は、歯車（１０）を同時に、且つ、互いを僅かに、回転駆動する２つのサーボモータ（６）を有している
   ことを特徴とする制御装置。
2. 船腹部に鉛直軸（ｚ）回りに回動可能に配置され、ボートの操舵作用を達成するために制御装置（５）によってある制御角度だけ移動可能である、駆動制御装置（２）を有するボード駆動装置であって、
   制御装置（５）が、請求項１に記載された制御装置である
   ことを特徴とする請求項１に記載のボート駆動装置。
3. 前記２つのサーボモータは、それぞれ、好適には電気ブレーキ（７）を有する、電気モータ（６）として形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のボート駆動装置。
4. 電気モータ（６）には、それぞれ、第１減速ギヤ装置が後置されており、
   当該第１減速ギヤ装置は、第１及び第２駆動ピニオン（９、２２）を有する第１遊星歯車装置（８）として形成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載のボート駆動装置。
5. 第１遊星歯車装置（８）には、第２減速ギヤ装置としての第２遊星歯車装置（１１）が後置されている
   ことを特徴とする請求項４に記載のボート駆動装置。
6. 駆動側歯車は、第２遊星歯車装置（１１）の遊星キャリヤ（１０）として形成されており、２つの駆動ピニオン（９、２２）と同時に係合している
   ことを特徴とする請求項３または４に記載のボート駆動装置。
7. 第２遊星歯車装置（１１）は、駆動される遊星キャリヤ（１０）の他に、遊星歯車（１３）を有しており、当該遊星歯車（１３）は、一方では固定太陽歯車（１４）と噛み合っており、他方では取出太陽歯車（１５）と噛み合っている
   ことを特徴とする請求項６に記載のボート駆動装置。
8. 取出太陽歯車（１５）は、制御スリーブ（１７）の駆動側の外歯と噛み合っており、これによって第３減速ギヤ装置が形成されている
   ことを特徴とする請求項７に記載のボート駆動装置。
9. 制御スリーブ（１７）は、回動可能な水中部材（２）と結合されており、
   当該水中部材（２）は、少なくとも１つのプロペラと、その駆動軸と、を有している
   ことを特徴とする請求項８に記載のボート駆動装置。
10. 制御装置（５）を有する駆動制御装置が、船腹部に堅固に結合された船腹中間部（１９）内に、弾性的に装備されている
    ことを特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載のボート駆動装置。
11. 船腹中間部（１９）は、特にはサンドイッチ構造に、破断部として形成されている
    ことを特徴とする請求項１０に記載のボート駆動装置。

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