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Title:
CONTROL DEVICE AND BOAT DRIVE COMPRISING A CONTROL DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/094612
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a control device, especially for a boat drive, comprising an operating mechanism, a reduction gear (8, 11, 15/17) and an actuator (2) that can be moved at a control angle. According to the invention, the reduction gear comprises a multi-stage gear mechanism (8, 11, 15/17) provided with a toothed gear (10) on the drive side, and the operating mechanism comprises two servomotors (6) driving the toothed wheel simultaneously but in a slightly counter-rotating manner.

Inventors:
GALLATO FERNANDO (IT)
BERTOLO ADONE (IT)
SACCHI DANIELE (IT)
Application Number:
PCT/EP2010/051698
Publication Date:
August 26, 2010
Filing Date:
February 11, 2010
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
GALLATO FERNANDO (IT)
BERTOLO ADONE (IT)
SACCHI DANIELE (IT)
International Classes:
B63H5/125; B63H20/12
Foreign References:
US3013519A1961-12-19
DE1012843B1957-07-25
US20060073934A12006-04-06
Other References:
See also references of EP 2398698A1
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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.

Description:
Steuereinrichtung, und Bootsantrieb mit Steuereinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie einen Bootsaπtrieb nach dem Oberbegriff des Patentanspr U' 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