WO2010094612A1 - Steuereinrichtung und bootsantrieb mit steuereinrichtung - Google Patents

Steuereinrichtung und bootsantrieb mit steuereinrichtung Download PDF

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Adone Bertolo
Daniele Sacchi
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    • Y10T74/19—Gearing

Definitions

  • Control device and boat drive with control device
  • the invention relates to a control device according to the preamble of claim 1 and a Bootsa ⁇ trieb according to the preamble of patent claim ' Che 2,
  • control devices which include a servo or electric motor and a nachg ⁇ schaitetes gear reduction gear for adjusting a Stellglie-, often have the problem that in the transmission of the steep movement Spie! occurs, in particular a Fiankenspiel between the meshing gears. This causes the actuator in its set position, d. H. is not stable when detected steep motor.
  • Such control devices are also used in boat drives, soft one by one
  • WO 2005/005249 has disclosed an inboard propeller drive for a boat, wherein a propulsion unit, comprising a propeller shaft with two opposite train propellers and an underwater housing, is arranged pivotably about a vertical axis in the boat hull.
  • the control effect of the boat is thus not - as usual - by a rudder, but by pivoting the Vortriebs ⁇
  • the drive-side gearwheel is simultaneously driven by two servomotors, which work slightly against each other.
  • Wig also solved in a control device according to the invention with two jointly driving, slightly counteracting servomotors.
  • the advantage of this zero-clearance control for a boat propulsion system is that a stable "rudder position", ie a stable position of the propulsion thrust vector sets in. The boat thus runs exactly on course, and the helmsman has the feeling at the steering wheel that the movements of the steering wheel directly In
  • the two servomotors are each designed as electric motors, d. H. They draw their energy from the electrical system, are easily controlled and electronically controlled,
  • the speed of the two servomotors or electric motors is in each case reduced by a first planetary gear in a first stage, wherein the output of the two first planetary gear each carried out via a drive pinion.
  • a second PI ⁇ hest provided.
  • a third gear reduction stage is provided in which the output side Son ⁇ enrad the second planetary gear engages in an outer toothing of the control sleeve, which in turn is connected to the underwater housing,
  • the Vortri erritt with the control device is flexibly guided through a hull intermediate piece, which is firmly connected to the boat hull.
  • the and control unit vertical vibration movements, due to storage in the fuselage run.
  • the fuselage spacer is designed in sandwich construction. This can gie in case of collision
  • Fig. 1 is a partially illustrated Bootsa ⁇ trieb with control device
  • Flg. 1 shows a partially illustrated boat drive 1 with a propulsion and control unit pivotable about a vertical axis z (vertical axis), partially shown here by an underwater housing 2.
  • the aerodynamically formed underwater housing 2 carries one or two counter-rotating propeller not shown (also called screws), which are driven by a drive shaft 3 of a not shown, arranged in the boat hull internal combustion engine.
  • the Antriebswelüe 3 is the engine side via a bevel gear 4 (part of a bevel gear stage) driven and drives in turn via a not shown bevel gear not shown PropellerweSle or the Propeüerwefen.
  • the first planetary gear has a drive pinion 9, which drives a pinion carrier 10 of a second pinion 11, that is to say a pinion. H. with this engaged with teeth.
  • the driven planet carrier 10 has been charged to planet pins 12 and each with a fixed
  • Sun gear 14 and a sun gear 15 are in meshing.
  • the fixed sun gear 14 driving sun gear 15 engages se 17, soft ge in axial Direction is fixed.
  • the control sleeve 17 is rotatably connected to the underwater housing 2.
  • the gear stage between the sun gear 15 and the transmission sleeve 17 is a third reduction stage. Overall, the reduction from the motor drive line 6a via three reduction stages totals approximately 1: 1000.
  • the boat drive 1, in particular the gear housing 18 passes through an opening of a fuselage intermediate piece 19 and forms with this a Rsngspaft 20 which is bridged by flexible sealing elements 21 and thus sealed.
  • the hull adapter 19 is made in sandwich construction and as Crashtei! formed, which is firmly connected to the boat hull, not shown.
  • Fig. 2 shows a view in the axial direction of the planet carrier 10 of FIG. 1, softer with two drive pinions, the first drive pinion! 9 (see, Fig. 1) and a second A ⁇ triebsritzel 22 is in meshing engagement.
  • the second drive pinion 22 is like the first drive!
  • the planet carrier 10 is driven jointly by the two A ⁇ friebsritzel ⁇ 9, 22, but both drive pinion 9, 22 slightly against each other work, so a backlash is eliminated with the external toothing of Planete ⁇ ckens 10.
  • the planetary carrier 10 (also planetary carrier) is thus "clamped" clearance-free between the two drive pinions n 9, 22.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung, insbesondere für einen Bootsantrieb, umfassend einen Stellantrieb, ein Untersetzungsgetriebe (8, 11, 15/17) und ein um einen Steuerwinkel verstellbares Stellglied (2). Es wird vorgeschlagen, dass das Untersetzungsgetriebe ein mehrstufiges Zahnradgetriebe (8, 11, 15/17) mit einem antriebsseitigen Zahnrad (10) umfasst, und dass der Stellantrieb zwei das Zahnrad (10) gleichzeitig, jedoch leicht gegensinnig antreibende Stellmotoren (6) umfasst.

Description

Steuereinrichtung, und Bootsantrieb mit Steuereinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie einen Bootsaπtrieb nach dem Oberbegriff des PatentansprU' ches 2,
Bekannte Steuereinrichtungen, welche einen Servo- oder Elektromotor und ein nachgθschaitetes Zahnrad Untersetzungsgetriebe zur Verstellung eines Stellglie- des umfassen, haben vielfach das Problem, dass bei der Übertragung der Steilbewegung Spie! auftritt, insbesondere ein Fiankenspiel zwischen den miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern. Dies führt dazu, dass das Stellglied in seiner eingestellten Position, d. h. bei festgestelltem Steilmotor nicht stabil ist. Derartige Steuereinrichtungen werden auch bei Bootsantrieben verwendet, weiche eine um eine
nenbordantrieb aufweisen. Die Steuerung mit einer derartigen Steuereinrichtung hat
Durch die WO 2005/005249 wurde ein Innenbord-Propelierantrieb für ein Boot bekannt, wobei eine Vortriebseinheit, umfassend eine Propellerwelle mit zwei gegen» läufigen Zugpropeliern und ein Unterwassergehäuse, um eine Hochachse schwenkbar im Bootsrumpf angeordnet ist. Die Steuerwirkung des Bootes wird somit nicht - wie herkömmlich - durch ein Ruder, sondern durch Verschwenkung des Vortriebs¬
antrieb wird das Unterwassergehäuse mit der Propellerwelle mittels eines Servomotors über ein Zahnradgetriebe verstellt. Auch bei dieser bekannten Steuereinrichtung ist von einem Spiel bei der Übertragung der Stellbewegung auszugehen, d. h. der Rudergänger hat die Wahrnehmung, dass die Ruder- bzw. Steueranlage ungenau und nicht direkt arbeitet.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuereinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass beim Betrieb der Steuerein- richtung möglichst kein Spie! auftritt. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem Bootsantrieb der eingangs genannten Art eine spielfrei arbeitende Steuereinrichtung zu schaffen, wobei auch der Steuermann am Steuerrad das Gefühl einer direkten, stabilen Steuerung hat.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der beiden unabhängigen Ansprüche 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Un-
Erfindungsgemäß ist bei einer Steuereinrichtung mit einem mehrstufigen Untersetzungsgetriebe vorgesehen, dass das antriebsseitige Zahnrad gleichzeitig von zwei Stellmotoren angetrieben wird, welche leicht gegeneinander arbeiten. Damit wird der Vorteil erreicht, dass das Spiel im Getriebe, insbesondere das Flankenspiel eliminiert wird, Die zwei gegeneinander arbeitenden Stellmotoren lassen bei dem gemeinsam angetriebenen Zahnrad kein Flankenspiel zu und spannen es quasi zwischen sich ein.
ig wsrd auch bei einem dungsgemäßen Steuereinrichtung mit zwei gemeinsam antreibenden, leicht gegeneinander wirkenden Stellmotoren gelöst. Der Vorteil dieser spielfreien Steuerung für einen Bootsantrieb besteht darin, dass sich eine stabile „Ruderlage", d. h. eine stabile Lage des Propelierschubvektors einstellt. Das Boot läuft somit genau auf Kurs, und der Steuermann hat das Gefühl am Steuerrad, dass die Bewegungen des Steuerrades direkt In
Nach einer bevorzugten Ausfϋhrungsform sind die beiden Stellmotoren jeweil als Elektromotoren ausgebildet, d. h. sie beziehen ihre Energie aus dem Bordnetz, sind gut regelbar und elektronisch ansteuerbar,
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsforrπ wird die Drehzahl der beiden Stellmotoren bzw. Elektromotoren jeweils durch ein erstes Planetengetriebe in einer ersten Stufe untersetzt, wobei der Abtrieb der beiden ersten Planetengetriebe jeweils über ein Antriebsritzel erfolgt. Damit wird auf relativ engem Bauraum eine ers-
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein zweites PI πhest, vorgesehen. Das zweite iert als zweite und wird über seinen P von den beiden Antriebsritzeln der ersten Planetengetriebe anc
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine dritte Zahnraduntersetzungsstufe vorgesehen, bei welcher das abtriebsseitige Sonπenrad des zweiten Planetengetriebes in eine Außenverzahnung der Steuerhülse eingreift, die ihrerseits mit dem Unterwassergehäuse verbunden ist, Insgesamt wird durch die drei kompakten Untersetzungsstufen eine hohe Untersetzung erreicht, sodass bei einem relativ geringen Drehmoment der Elektromotoren ein sehr großes Steuermoment zur Verschwenkung des Vortriebsvektors aus dem PropeHerschub zur Verfügung steht. Darüber hinaus können - mittels elektronischer Steuerung - auch eine von der
sowie ein von der Bootsgeschwindigkeit abhängiger Steuerwinke! erreicht werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vortri ereinheit mit der Steuereinrichtung flexibel durch ein Rumpfzwischenstück hindurch geführt, welches fest mit dem Bootsrumpf verbunden ist. Damit kann die und Steuereinheit vertikale Schwingungsbewegungen, bedingt durch Lagerung im Rumpf, ausführen. Bevorzugt ist das Rumpfzwischenstück in Sandwichbauweise ausgebildet. Dieses kann im Kollisionsfalle Verformuπ gie
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben, wobei sich aus der Beschreibung und/oder der Zeichnung weitere Merkmale und/oder Vorteile ergeben können. Es zeigen:
Fig. 1 einen teilweise dargestellten Bootsaπtrieb mit Steuereinrichtung und
Fig. 2 einen Plaπetenträger der Steuereinrichtung, angetrieben von zwei An-
Flg. 1 zeigt einen teilweise dargestellten Bootsantrieb 1 mit einer um eine senkrechte Achse z (Hochachse) schwenkbaren Vortriebs- und Steuereinheit, hier teilweise durch ein Unterwassergehäuse 2 dargestellt. Das strömungsgünstig ausge bildete Unterwassergehäuse 2 trägt einen oder zwei gegenläufige nicht dargestellte Propeller (auch Schrauben genannt), welche durch eine Antriebswelle 3 von einer nicht dargestellten, im Bootsrumpf angeordneten Brennkraftmaschine angetrieben werden. Die Antriebswelüe 3 wird motorseitig über ein Kegelrad 4 (Teil einer Kegelradstufe) angetrieben und treibt ihrerseits über einen nicht dargestellten Kegeltrieb die nicht dargestellte PropellerweSle oder die Propeüerwefen an. Die Propellerwelle
der aus dem Propellerschub resultierende bildet und damit eine Steuerwirkun« ein herkömmliches Ruder nicht erforderte
2 erfolgt durch eine Steuereinrichtun ausgebildete Stellmotoren aufwe
[ich lektromotor 6 mit einer elektrischen Bremse tor 6 eine Antriebswelle βa auf, welche ein
seite weist das erste Planeteng \ ein Antriebsritzel 9 auf, welches einen Pia- netenträger 10 eines zweiten P etriebes 11 antreibt, d. h. mit diesem in Zahn- eingriff steht. Der angetriebene Planetenträger 10 weist auf Planetenbolzen 12 gela- ilt sind und jeweils mit einem feststehenden
Sonnenrad 14 und einem Sonnenrad 15 in Zahneingriff stehen. Das feststehende Sonneπrad 14 treibende Sonnenrad 15 greift se 17 ein, weiche ge in axialer Richtung fixiert ist. Die Steuerhülse 17 ist drehfest mit dem Unterwassergehäuse 2 verbunden. Die Zahnradstufe zwischen Sonnenrad 15 und Getriebehülse 17 ist eine dritte Untersetzuπgsstufe, Insgesamt beträgt die Untersetzung von der Motoran- triebsweiie 6a über drei Untersetzungsstufen insgesamt ca. 1 : 1000.
Der Bootsantrieb 1 , insbesondere das Getriebegehäuse 18 durchsetzt eine Öffnung eines Rumpfzwischenstücks 19 und bildet mit diesem einen Rsngspaft 20, welcher durch flexible Dichtelemente 21 überbrückt wird und damit abgedichtet ist. Das Rumpfzwischenstück 19 ist in Sandwichbauweise hergestellt und als Crashtei! ausgebildet, welches fest mit dem nicht dargestellten Bootsrumpf verbunden ist.
Fig. 2 zeigt eine Ansicht in axialer Richtung auf den Planetenträger 10 aus Fig. 1 , weicher mit zwei Antriebsritzeln, dem ersten Antriebsritze! 9 (vgl, Fig. 1 ) und einem zweiten Aπtriebsritzel 22 in Zahneingriff steht. Das zweite Antriebsritzel 22 wird wie das erste Antriebsritze! 9 angetrieben, d. h. von einem zweiten Elektromotor 6 mit Elektrobremse 7 sowie Antriebswelle 6a und einem zweiten Untersetzungsgetriebe 8. Somit wird der Planetenträger 10 gemeinsam von den beiden Aπfriebsritzelπ 9, 22 angetrieben, wobei jedoch beide Antriebsritzel 9, 22 leicht gegeneinander arbeiten, sodass ein Zahnflankenspiel mit der Außenverzahnung des Planeteπträgers 10 eliminiert wird. Der Planetenträger 10 (auch Planetenradträger) ist somit spielfrei zwischen den beiden Antriebsritzel n 9, 22 „eingespannt". Damit ist auch ein Um- fangsspiel bei der Verschwenkung des Unterwassergehäuses 2, d. h. des Schubvektors praktisch eliminiert. Die Steuereinrichtung 5 arbeitet somit spielfrei, d. h. es ergibt sich eine stabile „Ruderlage" bei einem bestimmten Steuerwinkel. Gleichzeitig empfindet der Steuermann am Steuerrad eine direkte Steuerwirkung auf das Boot, sobald er das Steuerrad bewegt. Somit ist auch das Spie! am Steuerrad eliminiert, d. h. der Steuermann spürt eine direkte Reaktion auf seine Steuereinschläge (Winkei- bewegungen am Steuerrad). Bezügszeichen
Unterwassergehäuse (Stellglied)
Elektromotor (Stellantrieb) Antriebswelle I
Sonπeπrad, fest Soπnenrad, abtreibend
Hochachse

Claims

1. Steuereinrichtung, insbesondere für einen Bootsantrieb, umfassend einen Stellantrieb, ein Untersetzungsgetriebe (8, 11 , 15/17} und ein um einen Steuerwinke! verstellbares Stellglied (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe ein mehrstufiges Zahnradgetriebe (8, 11 , 15/17) mit einem antriebsseitigen Zahnrad (10) und der Stellantrieb zwei das Zahnrad (10) gleic sinnig antreibende Stellmotoren (6) umfassen.
2. Bootsantrieb mit einer Vortriebs Steuereinheit (2), welche im Bootsum eine senkrechte Achse (z) angeordnet und von einer Steuer-
5) zur Erzieiuπg einer rkung für das Boot um einen Steuerwinkel Ibar ist, gekennzeichnet, durch eine Steuereinrichtung (5) nach dem An- 1.
3. Bootsantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stellmotoren jeweils als Elektromotoren (6), vorzugsweise mit einer Elektrobrem- se (7) ausgebildet sind,
4. Bootsantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass den E motoren (5) jeweils erste Untersetzungsstufen nachgeschaltet sind, welche als Planetengetriebe (8) mit einem ersten und einem zweiten Antriebsritze! (9, 22) gebildet sind.
Bootsantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass den ersten
(8) ein zweites Planetengetriebe (11 ) als zweite Untersetzungsstufe nachgeschaltet ist.
ootsantrieb nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad als Planetenträger (10) des zweiten Planetengetriebes (11 ) und mit den beiden Antriebsritzein (9, 22) gleichzeitig in Eingriff steht.
7. Bootsantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Pianetengetriebe (11) neben dem angetriebenem Planetenträger (1G) Planetenräder (13) umfasst, welche einerseits mit einem festgehaltenen Sonnenrad (14) und andererseits mit einem abtreibenden Sonnenrad (15) in Eingriff stehen.
bende Sonnenrad (15) mit einer antriebsseitigen Außenverzahnung einer Steuerhülse (17) in Eingriff steht, wodurch eine dritte Untersetzungsstufe gebildet wird,
9. Bootsantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (17) mit einem schwenkbaren Unterwassergehäuse (2) verbunden ist, welches mindestens einen Propeller und dessen Antriebswelle umfasst,
10. Bootsantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vortriebs- und Steuereinheit mit der Steuereinrichtung (5) flexibel in ein Rumpfzwischenstück (19) eingesetzt ist, welches fest mit dem Bootsrumpf verbun-
11. Bootsantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rumpfzwischenstück (19) als Crashteil, insbesondere in Sandwichbauweise ausgebildet ist.
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