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Die vorliegende Erfindung betrifft ein motorgetriebenes Wasserfahrzeug mit einem hydraulischen Lenksystem, welches eine ein Hydraulikaggregat mit einer motorisch angetriebenen Hydraulikpumpe umfassende, durch Steuermittel beeinflussbare Druckversorgungseinheit und zwei von dieser über eine Leitungsanordnung gegensinnig beaufschlagbare Lenkaktuatoren umfasst.
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Zur Lenkung von motorgetriebenen Wasserfahrzeugen, wie insbesondere Sport- und Freizeitbooten, existieren verschiedene Konzepte. Je nach der Ausführung des Bootsantriebs kommen verstellbare Steuerruder zum Einsatz oder ist der Antrieb insgesamt oder zumindest ein Teil desselben seitwärts verstellbar (Außenbordmotor bzw. Z-Drive). Die jeweilige, durch Betätigung von Steuermitteln (z. B. eines Lenk- bzw. Steuerrades) hervorgerufene Verstellung kann dabei, was die Übertragung von den Steuermitteln zum zu verstellenden Teil angeht, auf unterschiedliche Weise erfolgen, beispielsweise mechanisch (z. B. über Seilzüge), elektrisch (sog. steerby-wire) oder hydraulisch. Im zuletzt genannten Fall wirken auf das zu verstellende Teil ein oder mehrere, durch eine Druckversorgungseinheit zu beaufschlagende hydraulische Lenkaktuatoren ein. Die Hydraulikpumpe des von der Druckversorgungseinheit umfassten Hydraulikaggregats kann dabei insbesondere durch einen Elektromotor angetrieben sein; aber auch der Antrieb durch einen Verbrennungsmotor, insbesondere durch einen Nebenabtrieb des der Fortbewegung des Wasserfahrzeugs dienenden Antriebsmotors ist möglich.
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Ein Wasserfahrzeug mit den eingangs angegebenen Merkmalen ist beispielsweise aus der
EP 0 102 579 A2 bekannt. Die Druckversorgungseinheit umfasst dabei zusätzlich zu dem Hydraulikaggregat eine Wegeventilgruppe, mittels derer die Beaufschlagung der beiden - als Hydraulikzylinder ausgeführten - hydraulischen Lenkaktuatoren umgesteuert werden kann. Alternativ könnte - bei einem hydraulischen Direktantrieb - ein reversierbares Hydraulikaggregat implementiert sein.
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Da die Manövrierunfähigkeit eines Wasserfahrzeugs für die an Bord befindlichen Personen katastrophale Auswirkungen haben kann, kommt einer ausfallsicheren Ausführung des Lenksystems größte Bedeutung zu. Vor diesem Hintergrund ist bekannt, Notlenkeinrichtungen zu realisieren. Bei der vorstehend genannten
EP 0 102 579 A2 ist hierzu in strömungstechnischer Parallelschaltung zu dem Hydraulikaggregat eine - direkt über das Lenk- bzw. Steuerrad - manuell betätigbare Pumpe (Notpumpe) vorgesehen. Um im „normalen“, das Hydraulikaggregat nutzenden Betrieb des Lenksystems eine Beeinflussung durch die durch die Notpumpe zusätzlich geförderte Hydraulikflüssigkeit zu unterbinden, kann eine Ventilanordnung vorgesehen sein, die, gesteuert durch den Hydraulikdruck des Hydraulikaggregats, die Notpumpe kurzschließt, solange das Hydraulikaggregat Druckfluid liefert.
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Die
US 2 175 800 A offenbart eine hydraulische Lenkeinrichtung für ein Wasserfahrzeug. Diese weist einen Lenkaktuator in Form eines doppeltwirkenden Hydraulikzylinders auf. Dessen beide Arbeitsräume sind von einer durch Steuermittel beinflussbaren Druckversorgungseinheit, welche ihrerseits ein Hydraulikaggregat mit einer motorisch angetriebenen Hydraulikpumpe umfasst, über eine Leitungsanordnung gegensinnig beaufschlagbar. Das Hydraulikaggregat fördert dabei Hydraulikflüssigkeit zu einem über die besagten Steuermittel verstellbaren Dreh-Umschaltventil, mittels dessen die Richtung der Beaufschlagung des Lenkaktuators veränderbar ist. Zwischen das Dreh-Umschaltventil und die beiden Arbeitsräume des Lenkaktuators sind dabei zwei hydraulisch schaltbare 3/2-Wegeventile geschaltet, welche bei Förderung von Hydraulikflüssigkeit durch das Hydraulikaggregat das Dreh-Umschaltventil hydraulisch mit den beiden Arbeitsräumen des Lenkaktuators verbinden. Liegt keine Förderung von Hydraulikflüssigkeit durch das Hydraulikaggregat vor, sind die beiden Arbeitsräume des Lenkaktuators demgegenüber hydraulisch mit den Arbeitsräumen eines doppeltwirkenden Gleichlauf-Geberzylinders verbunden, dessen über ein Steuerrad verstellbare Kolbeneinheit einen Kolben und eine Kolbenstange aufweist, wobei der Kolben der Kolbeneinheit zwei querschnittsgleiche Arbeitsräume voneinander abgrenzt.
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Die
JP S51- 73 496 U offenbart eine hydraulische Lenkeinrichtung für ein Wasserfahrzeug. Diese weist zwei als parallel zueinander angeordnete Hydraulikzylinder ausgeführte Lenkaktuatoren auf. Deren Kolbenarbeitsräume sind von einer Druckversorgungseinheit, welche ihrerseits ein Hydraulikaggregat mit einer motorisch angetriebenen Hydraulikpumpe umfasst, über eine Leitungsanordnung gegensinnig beaufschlagbar. Die Richtung der Beaufschlagung lässt sich dabei über ein durch Steuermittel beinflussbares 4/3-Wegeventil umsteuern. Zwischen das Umschaltventil und die beiden Lenkaktuatoren sind dabei zwei 3/2-Wegeventile geschaltet. Über diese können die Lenkaktuatoren alternativ mit den beiden Arbeitsräumen eines doppeltwirkenden Geberzylinders hydraulisch verbunden werden, dessen Kolbeneinheit über ein Steuerrad verstellbar ist.
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Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gemacht, ein verbessertes Wasserfahrzeug der eingangs angegebenen Art bereitzustellen, dessen Lenksystem sich trotz eines vergleichsweise einfachen, robusten und kostengünstigen Aufbaus durch eine große Zuverlässigkeit im Notlenkmodus und auch im Übrigen eine hohe inhärente Sicherheit auszeichnet.
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Gelöst wird diese Aufgabenstellung gemäß der vorliegenden Erfindung durch das in Anspruch 1 angegebene Wasserfahrzeug. Das erfindungsgemäße Wasserfahrzeug weist demnach, ebenso wie dies für jenes nach der
EP 0 102 579 A2 gilt, eine hydraulische Notlenkeinrichtung auf, welche von dem Hydraulikaggregat unabhängig ist und auch im Falle des Ausfalls des Hydraulikaggregats funktionstüchtig bleibt. Ein permanent mit dem Lenk- bzw. Steuerrad gekoppelte Hydraulikpumpe ist demgegenüber nicht vorgesehen. Vielmehr kann im Notfall, d. h. bei Ausfall des Hydraulikaggregats eine Beaufschlagung der beiden hydraulischen Lenkaktuatoren mittels eines Geberzylinders erfolgen, der als Gleichlauf-Geberzylinder ausgeführt ist, indem er zwei querschnittsgleiche, durch einen Kolben voneinander abgegrenzte Arbeitsräume aufweist. Der Kolben ist dabei Teil einer manuell betätigbaren Kolbeneinheit, wobei an einem Ende der Kolbenstange ein Handgriff angeordnet ist, um die Kolbenanordnung in dem Zylinder des Gleichlauf-Geberzylinders zu verschieben.
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Über eine Notleitungsanordnung sind dabei die beiden Arbeitsräume des Gleichlauf-Geberzylinders auf jeweils einen der beiden Lenkaktuatoren schaltbar. Um die Funktion des Lenksystems dergestalt sicherzustellen, dass in dessen „Normalbetrieb“ die Notlenkeinrichtung nicht mit dem übrigen Lenksystem interferiert, sind gemäß der Erfindung zwei manuell betätigbare Wegeventile vorgesehen, jeweils eines zwischen jedem Arbeitsraum des Gleichlauf-Geberzylinders und dem zugeordneten hydraulischen Lenkaktuator. Im „normalen“, das Hydraulikaggregat nutzenden Betrieb des Lenksystems ist dabei die hydraulische Notlenkeinrichtung von dem übrigen Lenksystem hydraulisch abgekoppelt, indem auf den Strömungswegen zwischen den beiden Lenkaktuatoren und dem Gleichlauf-Geberzylinder jeweils ein manuell betätigbares, die hydraulische Verbindung zwischen Arbeitsraum des Gleichlauf-Geberzylinders und Lenkaktuator sperrendes Wegeventil angeordnet ist. Gemäß der Erfindung sind die beiden manuell betätigbaren Wegeventile jeweils als ein 3/2-Wegeventil ausgeführt, das den zugeordneten Lenkaktuator entweder - über die Leitungsanordnung - mit einem Anschluss der Druckversorgungseinheit oder aber - über die Notleitungsanordnung - mit dem zugeordneten Arbeitsraum des Gleichlauf-Geberzylinders verbindet.
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Für die Handhabung/Bedienung ist dabei von besonderem Vorteil, dass die beiden manuell betätigbaren, bevorzugt zu einer Ventilgruppe zusammengefassten Wegeventile über eine gemeinsame Betätigung gekoppelt manuell schaltbar sind. Bevorzugter Ort der Anordnung der manuell betätigbaren Wegeventile ist dabei die Anbindung der Notleitungsanordnung an die die Druckversorgungseinheit mit den Lenkaktuatoren verbindende Leitungsanordnung.
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Indem zur Notbetätigung der beiden Lenkaktuatoren ein zwei gegenläufig arbeitende Arbeitsräume aufweisender Gleichlauf-Geberzylinder vorgesehen ist, lässt sich bei einem vergleichsweise einfachen, robusten, zuverlässigen und kostengünstigen Aufbau des Lenksystems eine Notlenkfunktionalität sicherstellen, die sich auch unter den in einem Notfall typischerweise herrschenden psychischen Belastungen der beteiligten Personen intuitiv richtig handhaben lässt. Dies kommt der Sicherheit zusätzlich entgegen.
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Bei geeigneter Abstimmung des Gleichlauf-Geberzylinders auf die beiden Lenkaktuatoren reicht bei typischen Anwendungen der Erfindung für die Betätigung der Notlenkeinrichtung, d. h. die manuelle Verstellung der Kolbeneinheit des Gleichlauf-Geberzylinders die Muskelkraft einer Person aus. Damit ist gemäß der Erfindung direkt an der Kolbeneinheit des Gleichlauf-Geberzylinders ein Handgriff angeordnet.
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Je nach der individuellen Einbausituation, d. h. insbesondere der geometrischen Verhältnisse, erweist sich als vorteilhaft, dass gemäß der Erfindung die Notleitungsanordnung einen Ausdehnungs-/Ausgleichsraum umfasst, der durch einen in die Notleitungsanordnung integrierten durchströmten Kompensator (Gummikompensator, Wellrohrkompensator, oder dergleichen) realisiert ist. Ein solcher Ausdehnungs-/Ausgleichsraum in der Notleitungsanordnung verschafft einen erweiterten Gestaltungsspielraum hinsichtlich der individuellen Ausführung des Lenksystems. In Umsetzung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Volumenänderungen der beiden Lenkaktuatoren (z. B. bei einer mehr oder weniger weit von der Geradeausstellung entfernt erfolgenden Verstellung) dem Betrage nach voneinander abweichen.
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Die hydraulischen Lenkaktuatoren können als - einfach oder doppeltwirkend ausgebildete - Linearaktuatoren, d. h. Hydraulikzylinder ausgeführt sein. Dies stellt eine besonders bevorzugte Ausgestaltung dar. Im Einzelfall, beispielsweise aufgrund einer spezifischen Einbausituation, können mit Vorteil aber auch andere hydraulische Lenkaktuatoren zum Einsatz kommen.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Das in der Zeichnung teilweise schematisch, d. h. insbesondere unter Missachtung konkreter Größenverhältnisse gezeigte motorgetriebene Wasserfahrzeug 1 umfasst einen Rumpf 2 mit einem heckseitig daran angeordneten Außenbordmotor 3. Dieser ist, um das Wasserfahrzeug zu lenken, um die im Wesentlichen vertikale Achse A schwenkbar gelagert (Doppelpfeil B). Das Wasserfahrzeug 1 ist mit einem hydraulischen Lenksystem ausgestattet. Dieses umfasst zwei hydraulische Lenkaktuatoren 4 in Form von einfach wirkenden, jeweils endseitig einerseits am Rumpf 2 des Wasserfahrzeugs 1 und andererseits am Außenbordmotor 3 angelenkten Hydraulikzylindern 5, ein Hydraulikaggregat 6, eine Steuerventilgruppe 7 und eine die vorstehenden Komponenten miteinander verbindende Leitungsanordnung 8. Das Hydraulikaggregat 6, welches seinerseits eine von einem Elektromotor 9 angetriebene Hydraulikpumpe 10 sowie einen Hydraulikflüssigkeits-Vorratsbehälter 11 umfasst, und die Steuerventilgruppe 7 stellen zusammengefasst in ihrer Gesamtheit eine Druckversorgungseinheit 12 dar.
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Weiterhin umfasst das Lenksystem einen mit einem als Steuerrad 13 ausgeführten Steuermittel 14 gekoppelten Geber 15, der über Steuerleitungen 16, 17 auf das Hydraulikaggregat 6 sowie auf die Steuerventilgruppe 7 steuernd einwirkt, und zwar dergestalt, dass die durch die Steuermittel 14 beeinflussbare Druckversorgungseinheit 12, um die Winkelstellung des Außenbordmotors 3 relativ zum Rumpf 2 zu verstellen und hierdurch eine Änderung des gefahrenen Kurses herbeizuführen, die beiden Lenkaktuatoren 4 in der Weise gegensinnig beaufschlagt, dass die Kolbenstange 35 eines der beiden Hydraulikzylinder 5 ausgefahren wird, wohingegen aus dem jeweils anderen Hydraulikzylinder 5 Hydraulikflüssigkeit in den Vorratsbehälter 11 verdrängt wird.
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Da das Wasserfahrzeug in dem vorstehenden Umfang dem hinlänglich bekannten Stand der Technik entspricht und es auf konstruktive und sonstige Details auch gar nicht ankommt, erübrigen sich weitergehende Erläuterungen.
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Zur Bereitstellung einer Notlenkfunktionalität ist das Wasserfahrzeug 1 mit einer Notlenkeinrichtung ausgestattet. Diese umfasst einen doppeltwirkenden Gleichlauf-Geberzylinder 18 mit einem Zylinder 19 und einer Kolbeneinheit 20. Letztere umfasst ihrerseits eine (an beiden Enden des Zylinders 19 abgedichtet aus diesem herausgeführte) Kolbenstange 21 und einen starr mit dieser verbundenen Kolben 22. Dieser ist dergestalt dichtend in dem Zylinder 19 geführt, dass er zwei querschnittsgleiche hydraulische Arbeitsräume 23, 24 voneinander abgrenzt. Die Kolbeneinheit 20 ist manuell betätigbar, wozu an der Kolbenstange 21 endseitig ein Handgriff 25 angebracht ist. Durch Verschieben der Kolbeneinheit (Doppelpfeil C) verändert sich das Volumen der beiden Arbeitsräume 23, 24 gegensinnig um den gleichen Betrag.
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Weiterhin umfasst die Notlenkeinrichtung zwei zu einer Ventilgruppe 26 zusammengefasste, jeweils als ein 3/2-Wegeventil 27 ausgeführte Wegeventile 28. Die beiden Wegeventile 28 sind manuell betätigbar. Infolge ihrer Koppelung zu einer Ventilgruppe 26 ist dabei nur ein einziges Betätigungsglied 29 vorgesehen. Jedes der beiden Wegeventile 28 ist dabei dergestalt einem der beiden Lenkaktuatoren 4 zugeordnet, dass ein Anschluss 30 des jeweiligen Wegeventils 28 mit dem Anschluss 31 des jeweils zugeordneten Lenkaktuators 4 kommuniziert. Jeweils ein weiterer Anschluss 32 jedes Wegeventils 28 ist über die Leitungsanordnung 8 mit der Druckversorgungseinheit 12 verbunden. Und der jeweilige dritte Anschluss 33 jedes der beiden Wegeventile 28 ist über die Notleitungsanordnung 34 mit einem der beiden Arbeitsräume 23, 24 des doppeltwirkenden Gleichlauf-Geberzylinders 18 verbunden. Hierzu weist der Gleichlauf-Geberzylinder 18 zwei Anschlüsse 36, 37 auf.
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Durch manuelles Umschalten der beiden Wegeventile 28 aus der gezeigten ersten Betriebsstellung in die zweite Betriebsstellung wird die fluidische Verbindung der Lenkaktuatoren 4 zu der Druckversorgungseinheit 12 unterbrochen und eine fluidische Verbindung zum Gleichlauf-Geberzylinder 18 hergestellt. In dieser Betriebsstellung der Ventilgruppe 26 ist ein Notlenkbetrieb unter manueller Betätigung des Gleichlauf-Geberzylinders 18 möglich. Erkennbar liegt bei der gezeigten Ausführungsform somit, anders als im Normalbetrieb, im Notlenkmodus in dem Sinne ein hermetisch geschlossenes System vor, als auch bei Betätigung der Notlenkung keine fluidische Verbindung zum Vorratsbehälter 11 besteht. Im Normalbetrieb ist demgegenüber bei Betätigung der Lenkung jeweils einer der beiden Hydraulikzylinder 5 zum Vorratsbehälter hin offen (s.o.).
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Gezeigt ist in der Zeichnung weiterhin ein in einem Strang der Notleitungsanordnung 34 angeordneter Ausdehnungs-/Ausgleichsraum 38. Dieser ist als ein in die Notleitungsanordnung 34 integrierter durchströmter Kompensator 39 realisiert.
