DE10007737A1

DE10007737A1 - Adjustable propeller, especially for motor or sports boats, uses combination of magnet and sensor in lifting cylinder to control propeller fin angle

Info

Publication number: DE10007737A1
Application number: DE2000107737
Authority: DE
Inventors: Peter Mueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Nasyc Holding Sa Luxemburg/luxembourg Lu
Priority date: 2000-02-19
Filing date: 2000-02-19
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2020-02-20
Also published as: DE10007737C2

Abstract

A magnet is secured to the piston (16) for the lifting cylinder (17) used to alter propeller fin angle. Moving the piston inside the cylinder housing causes the magnet to be inserted into a chamber inside the cylinder, but without coming into contact with it. A sensor for detecting a change in the field generated by the magnet is located outside the chamber.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verstellpropeller, insbesondere für Motor- und Sportboote, mit an einer Propellernabe drehbar gelagerten Propellerflügeln, deren Flügelsteigung mit einem Hubzylinder über ein Verstellgetriebe ver änderbar ist, wobei im Bereich des Hubzylinders ein Sensor zum Erfassen der Flügelsteigung angeordnet ist.The invention relates to a variable pitch propeller, in particular for motor and Pleasure craft, with propeller blades rotatably mounted on a propeller hub, whose wing pitch ver with a lifting cylinder via an adjustment gear can be changed, with a sensor for detecting in the area of the lifting cylinder the wing pitch is arranged.

Bei einem Verstellpropeller dieser Gattung (DE 31 18 230 A1) ist die Kolben stange des in einem Zylindergehäuse angeordneten Kolbens des Hub zylinders abgedichtet durch den Deckelbereich des Zylindergehäuses hinaus geführt, so daß im Bereich dieses Endes der Sensor einer Rückmeldeein richtung für die Flügelsteigung angeordnet werden kann. Dafür geeignete Sensoren benötigen viel Platz und erreichen nicht die Genauigkeit, die bei Verstellpropellern für Motor- und Sportboote gewünscht wird.In a variable pitch propeller of this type (DE 31 18 230 A1) is the piston rod of the piston of the stroke arranged in a cylinder housing cylinder sealed through the cover area of the cylinder housing led so that in the area of this end the sensor of a feedback direction for the wing pitch can be arranged. Suitable for that Sensors take up a lot of space and do not achieve the accuracy that Variable pitch propellers for motor and sports boats is desired.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Flügelsteigung exakt zu erfassen.The object of the invention is to record the wing pitch exactly.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß am Kolben des Hubzylinders ein Magnet befestigt ist, der bei Verstellung des Kolbens im Zylindergehäuse berührungslos in eine am Zylindergehäuse angeordnete Kammer aus einem nicht magnetischen Material eintaucht, und daß außerhalb der Kammer ein die Änderung des vom Magneten ausgehenden Magnetfeldes erfassender Sensor angeordnet ist. - Derartige Sensoren sind auch als Magnetfeldsen soren bekannt, die im Handel erhältlich sind (z. B. unter der Bezeichnung KMZ 10 C der Firma Philips Semiconductors). Diese Magnetfeldsensoren erfassen nicht nur die Stärke des jeweiligen Magnetfeldes sondern auch seine Richtung, so daß die jeweilige Position eines am Sensor vorbei geführten Magneten, insbesondere Magnetstabes, exakt erfaßbar ist. Über das vom Sensor gelieferte Signal kann die Flügelsteigung exakt bestimmt werden. Zwischen dem Sensor und dem Magneten dürfen sich allerdings keine magnetischen Materialien befinden. Deswegen muß die Kammer aus einem nicht magnetischen Material, z. B. aus Edelstahl gefertigt sein. This object is achieved in that a magnet is attached to the piston of the lifting cylinder which, when the piston is adjusted in the cylinder housing, is immersed in a contactless manner in a chamber made of a non-magnetic material arranged on the cylinder housing, and that outside the chamber there is a change in the magnetic field emanating from the magnet detecting sensor is arranged. - Such sensors are also known as magnetic field sensors, which are commercially available (for example, under the name KMZ 10 C from Philips Semiconductors). These magnetic field sensors not only detect the strength of the respective magnetic field but also its direction, so that the respective position of a magnet guided past the sensor, in particular a magnetic rod, can be precisely detected. The pitch of the wing can be precisely determined using the signal supplied by the sensor. However, there must be no magnetic materials between the sensor and the magnet. Therefore, the chamber must be made of a non-magnetic material, e.g. B. made of stainless steel.

Bei einer bevorzugten Ausführung ist stirnseitig am Kolben ein Stab aus einem nicht magnetischen Material mit einem Hohlraum zur Aufnahme wenigstens eines stabförmigen Magneten befestigt. In Abhängigkeit von der Länge des Kolbenweges und/oder der zur Verfügung stehenden Länge des stabförmigen Magneten können ein oder mehrere stabförmige Magneten hintereinander im Hohlraum angeordnet sein. Die Kammer wird zweckmäßig außen am Zylindergehäuse angeordnet und in einer zugeordneten Öffnung im Deckelbereich des Zylindergehäuses abgedichtet befestigt. Im übrigen sollte die Kammer einen dem Querschnitt des Stabes so angepaßten Querschnitt aufweisen, daß der Stab berührungslos in die Kammer ein tauchen kann.In a preferred embodiment, a rod is on the end face of the piston a non-magnetic material with a cavity for receiving attached at least one rod-shaped magnet. Depending on the Length of the piston travel and / or the available length of the Rod-shaped magnets can have one or more rod-shaped magnets be arranged one behind the other in the cavity. The chamber becomes functional arranged on the outside of the cylinder housing and in an associated opening sealed in the cover area of the cylinder housing. Furthermore the chamber should match the cross-section of the rod Have cross-section that the rod into the chamber without contact can dive.

Im Hinblick auf die Anordnung des Sensors empfiehlt sich eine Ausführung derart, daß die Kammer außenseitig einen Radialflansch als Widerlager für eine Platine aufweist, auf der der Sensor angeordnet ist. Auf der Platine können außerdem ein Meßverstärker sowie eine Stromversorgung für den Sensor und den Meßverstärker angeordnet sein. Dann sind mit Ausnahme des Magneten alle zur Meßeinrichtung gehörenden Aggregate außerhalb des Zylindergehäuses und gegebenenfalls leicht zugänglich angeordnet.With regard to the arrangement of the sensor, a version is recommended such that the chamber has a radial flange on the outside as an abutment for has a circuit board on which the sensor is arranged. On the board can also a measuring amplifier and a power supply for the Sensor and the measuring amplifier can be arranged. Then with exception of the magnet all units belonging to the measuring device outside the Cylinder housing and optionally easily accessible.

Im folgenden wird ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert; es zeigen:In the following an embodiment shown in the drawing Invention explained; show it:

Fig. 1 schematisch und teilweise einen Schnitt durch den unteren Teil eines Außenbordmotors mit Verstellpropeller Fig. 1 shows schematically and partially a section through the lower part of an outboard motor with adjustable propeller

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1, Fig. 2 shows an enlarged detail from FIG. 1,

Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine Kammer, Fig. 3 is an axial section through a chamber,

Fig. 4 einen Axialschnitt durch einen Stab zur Aufnahme von Magneten, Fig. 4 is an axial section through a rod for receiving magnets,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Platine. Fig. 5 is a plan view of a circuit board.

In der Figur ist ein Gehäuse 1 eines Außenbordmotors angedeutet. Im Gehäuse 1 ist eine Antriebswelle 2 mit einem Kegelrad 3 gelagert. Ein Kegel rad 4 ist an einem Drucklager 5 abgestützt und sitzt auf einer hohlen Pro pellerwelle 6, die in einem Gehäuseeinsatz 7 gelagert ist. Auf der Propeller welle 6 ist neben dem Gehäuseeinsatz 7 eine Nabe 8 eines Verstellpro pellers befestigt. Die Nabe 8 trägt umfangsseitig um radiale Achsen drehbar angeordnete Propellerflügel 9, die mit Hilfe eines Verstellmechanismus 10 um ihre Achsen verstellt werden können. Der Verstellmechanismus 10 ist an sich bekannt, z. B. aus der DE 40 00 115 bzw. der US-PS 5 073 134, und braucht deshalb im einzelnen nicht beschrieben zu werden.In the figure, a housing 1 of an outboard motor is indicated. A drive shaft 2 with a bevel gear 3 is mounted in the housing 1 . A bevel wheel 4 is supported on a thrust bearing 5 and sits on a hollow per peller shaft 6 , which is mounted in a housing insert 7 . On the propeller shaft 6 , a hub 8 of a Verstellpro peller is attached in addition to the housing insert 7 . The hub 8 carries propeller blades 9 which are arranged on the circumferential side and can be adjusted about their axes with the aid of an adjusting mechanism 10 . The adjustment mechanism 10 is known per se, for. B. from DE 40 00 115 or US-PS 5 073 134, and therefore need not be described in detail.

Parallel zur Antriebswelle 2 verläuft im Gehäuse 1 ein Abgaskanal 11, an den weiterführende Kanäle in der Nabe 8 anschließen, so daß das Abgas eines nicht dargestellten Motors an der freien Seite der Nabe 8 austreten kann. Der Weg des Abgases ist durch Pfeile 12 angedeutet.In parallel to the drive shaft 2 , an exhaust duct 11 runs in the housing 1 , to which further ducts in the hub 8 connect, so that the exhaust gas of an engine, not shown, can escape on the free side of the hub 8 . The path of the exhaust gas is indicated by arrows 12 .

Zum Verstellmechanismus 10 gehört ein Verstellstößel 13, der innerhalb der hohlen Propellerwelle 6 angeordnet ist und sich beidseits darüber hinaus erstreckt. Das in der Figur linke Ende des Verstellstößels 13 ist mit dem Ver stellmechanismus 10 verbunden. Das in der Figur rechte Ende des Verstell stößels 13 trägt einen Radialflansch 14, der beidseits an einfach wirkenden Axiallagern 15 abgestützt ist. Die Axiallager 15 sind in einem Hohlkolben 16 angeordnet, dessen zugeordneter Zylinder 17 in das Gehäuse 1 eingesetzt ist. Zum Zylinder 17 führen Hydraulikleitungen 18. Bei der dargestellten Ausführung enden die Hydraulikleitungen 18 beidseits einer Kolbendich tung 19 und der sich in der Figur rechts neben der Kolbendichtung 19 befin dende Abschnitt des Hohlkolbens 16 weist einen etwas geringeren Außen durchmesser auf als der Abschnitt im Bereich der Kolbendichtung 19.The adjustment mechanism 10 includes an adjustment plunger 13 which is arranged within the hollow propeller shaft 6 and extends beyond it on both sides. The left end of the adjusting plunger 13 in the figure is connected to the adjusting mechanism 10 . The right end of the adjusting plunger 13 in the figure carries a radial flange 14 which is supported on both sides by single-acting thrust bearings 15 . The axial bearings 15 are arranged in a hollow piston 16 , the associated cylinder 17 of which is inserted into the housing 1 . Hydraulic lines 18 lead to cylinder 17 . In the embodiment shown, the hydraulic lines 18 end on both sides of a piston seal device 19 and the section of the hollow piston 16 located on the right next to the piston seal 19 in the figure has a slightly smaller outer diameter than the section in the area of the piston seal 19 .

An den Hohlkolben 16 schließt sich propellerwellenseitig eine hohle Kolben stange 20 an, durch die sich der Verstellstößel 13 erstreckt. Die Kolben stange 20 ist im Bereich eines an den Zylinder 17 anschließenden Axial flansches 21 mit einer Verdrehsicherung 22 versehen, die bei der darge stellten Ausführung aus Keilnuten mit zugeordneten Keilen besteht. Dadurch sind die Kolbenstange 20 und der damit verbundene Hohlkolben 16 axial verschieblich, aber drehfest im Zylinder 17 bzw. im Gehäuse 1 gelagert.At the hollow piston 16 , a hollow piston rod 20 adjoins the propeller shaft, through which the adjusting plunger 13 extends. The piston rod 20 is provided in the region of an axial flange 21 adjoining the cylinder 17 with an anti-rotation device 22 which, in the embodiment shown, consists of splines with associated wedges. As a result, the piston rod 20 and the hollow piston 16 connected to it are axially displaceable but non-rotatably mounted in the cylinder 17 or in the housing 1 .

Damit der Hohlkolben 16 und sein Axiallager 15 von außen zugänglich sind, weist der Zylinder 17 einen lösbaren Gehäusedeckel 23 auf, über den sich eine strömungsgünstige Abdeckhaube 25 erstreckt. Auch der Hohlkolben 16 weist einen lösbaren Kolbendeckel 24 auf.So that the hollow piston 16 and its axial bearing 15 are accessible from the outside, the cylinder 17 has a detachable housing cover 23 over which a flow-favorable cover hood 25 extends. The hollow piston 16 also has a detachable piston cover 24 .

Die Axiallager 15 können entweder geschlossen und selbstschmierend sein oder mit Getriebeöl versorgt werden über eine sich zwischen einer Getriebe schmierung und dem Verstellstößel 13 erstreckenden Bohrung 26 in der die Propellerwelle mit Schmiermittel versorgt werden.The thrust bearing 15 can either be closed and self-lubricating or be supplied with gear oil via a bore 26 extending between a gear lubrication and the adjusting plunger 13 in which the propeller shaft is supplied with lubricant.

Am Kolbendeckel 24 ist ein Stab 27 aus einem nicht magnetischen Material befestigt, der mit einem Gewindeende 28 in eine zugeordnete Bohrung des Kolbendeckels 24 eingedreht ist. Der Stab 27 weist einen langgestreckten Hohlraum 29 zur Aufnahme eines oder mehrerer stabförmiger Magneten 30 auf.On the piston head 24, a rod is fixed from a non-magnetic material 27 which is screwed with a threaded end 28 into an associated bore of the piston head 24th The rod 27 has an elongated cavity 29 for receiving one or more rod-shaped magnets 30 .

In der Flucht des Stabes 27 weist der Gehäusedeckel 23 eine durchgehende Gewindebohrung auf, in die das Gewindeende 31 einer langgestreckten Kammer 32 eingedreht ist. Die Kammer besitzt einen Radialflansch 33, der sich unter Zwischenschaltung einer Dichtung 34 auf der Außenseite des Gehäusedeckels 23 abstützt. Die Kammer besteht aus nicht magnetischem Material und ist kolbenseitig offen, so daß der Stab 27 darin eintauchen kann. Der innere Querschnitt der Kammer 32 ist dem Querschnitt des Stabes 27 so angepaßt, daß der Stab 27 berührungslos in die Kammer 32 eintaucht.In the alignment of the rod 27 , the housing cover 23 has a continuous threaded bore into which the threaded end 31 of an elongated chamber 32 is screwed. The chamber has a radial flange 33 , which is supported with the interposition of a seal 34 on the outside of the housing cover 23 . The chamber is made of non-magnetic material and is open on the piston side so that the rod 27 can be immersed in it. The inner cross section of the chamber 32 is adapted to the cross section of the rod 27 so that the rod 27 dips into the chamber 32 without contact.

Auf der zylinderabgewandten Seite des Radialflansches 33 ist eine Platine 35 abgestützt, die mit einer auf das äußere Gewindeende 36 der Kammer 32 aufgedrehten Mutter 37 unter Zwischenschaltung einer Hülse 38 gegen den Radialflansch 33 gespannt wird. Die Platine 35 trägt einerseits einen Magnetfeldsensor 39 und andererseits einen Meßverstärker 40 sowie eine Stromversorgung 41 für den Magnetfeldsensor 39 und den Meßver stärker 40. Zugehörige Versorgungsleitungen und Signalleitungen sind nicht dargestellt.On the side of the radial flange 33 facing away from the cylinder, a board 35 is supported, which is clamped against the radial flange 33 with a nut 37 screwed onto the outer threaded end 36 of the chamber 32 with the interposition of a sleeve 38 . The board 35 carries on the one hand a magnetic field sensor 39 and on the other hand a measuring amplifier 40 and a power supply 41 for the magnetic field sensor 39 and the measuring amplifier 40 . Associated supply lines and signal lines are not shown.

Wird der Hohlkolben 16 durch Zufuhr eines Druckmittels in den einen oder den anderen Arbeitsraum des Zylinders 17 verstellt, dann ändert sich im Bereich des Magnetfeldsensors 29 das von dem oder den im Hohlraum 29 des Stabes 27 angeordneten Magneten ausgehende Magnetfeld. Der Magnetfeldsensor erfaßt die Änderungen des Magnetfeldes nach Größe und Richtung, so daß daraus die jeweilige Position des Hohlkolbens 16 und damit die jeweilige Flügelsteigung exakt bestimmt werden können.Is the hollow piston moved by supplying a pressure medium in one or the other working chamber of the cylinder 17, 16, then the magnetic sensor changes in the field 29, the of the one or in the cavity 29 of the rod 27 magnets arranged outgoing magnetic field. The magnetic field sensor detects the changes in the magnetic field according to size and direction, so that the respective position of the hollow piston 16 and thus the respective wing pitch can be determined exactly.

Claims

1.Variable propeller, in particular for motor and sports boats, with propeller blades rotatably mounted on a propeller hub, the pitch of which can be changed with a lifting cylinder via an adjusting gear, a sensor for detecting the pitch of the wing being arranged in the area of the lifting cylinder, as characterized by that a magnet ( 30 ) is attached to the piston ( 16 ) of the lifting cylinder, which, when the piston ( 16 ) is adjusted in the cylinder housing, dips into a chamber ( 32 ) made of a non-magnetic material arranged on the cylinder housing, and that outside the chamber ( 32 ) a sensor ( 39 ) is arranged to detect the change in the magnetic field emanating from the magnet ( 30 ).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a rod ( 27 ) made of a non-magnetic material with a cavity ( 29 ) for receiving at least one rod-shaped magnet ( 30 ) is attached on the end face to the piston ( 16 ).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the chamber ( 32 ) is arranged on the outside of the cylinder housing and is fastened in a sealed manner in an associated opening in the cover region of the cylinder housing.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the chamber ( 32 ) has a cross section adapted to the cross section of the rod ( 27 ).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the chamber ( 32 ) on the outside has a radial flange ( 33 ) as an abutment for a circuit board ( 35 ) on which the sensor ( 39 ) is arranged.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a measuring amplifier ( 40 ) and a power supply ( 41 ) for the sensor ( 39 ) and the measuring amplifier ( 40 ) are arranged on the circuit board ( 35 ).