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Dokumentenidentifikation DE10152447B4 13.04.2006
Titel Klapptriebwerk für ein Segelflugzeug, insbesondere ein Modellsegelflugzeug
Anmelder PK OHG, 78549 Spaichingen, DE
Erfinder Kratt, Helmut, 78549 Spaichingen, DE
Vertreter Patentanwälte Westphal Mussgnug & Partner, 78048 Villingen-Schwenningen
DE-Anmeldedatum 26.10.2001
DE-Aktenzeichen 10152447
Offenlegungstag 15.05.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.04.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.04.2006
IPC-Hauptklasse B64C 31/024(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Klapptriebwerk für ein Segelflugzeug, insbesondere ein Modellsegelflugzeug, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Solche Klapptriebwerke sind bereits bekannt und beispielsweise in der Zeitschrift „Aufwind", Ausgabe 5/2001, auf den Seiten 26 und 27 beschrieben und auch bildlich dargestellt.

Der Gedanke, in ein Segelflugzeug oder Modellsegelflugzeug einen Motor einzubauen, entstand schon vor langer Zeit. Nachdem sich die Segelfliegerei vom Hangfliegen in Richtung des thermischen Streckenfluges weiterentwickelt hatte, wollten die damaligen Piloten das Risiko von Außenlandungen mit dem damit verbundenen Zerlegen der Flugzeuge und anschließendem risikoreichen Straßentransport weiter reduzieren. Konstrukteure in England und der deutsche Segelflugpionier Wolf Hirth hatten schon damals genaue Vorstellung vom Wandersegelflug und der Auslegung eines autorisierten Segelflugzeuges.

Die ersten Motoren für Segelflugzeuge waren überwiegend sogenannte Flautenschieber oder Heimkehrhilfen mit relativ geringen Steigleistungen. Moderne Motoren ermöglichten es dann, dass nur noch die Luftschraube ausgeklappt wurde und der Motor mit Auspuffanlage im Rumpf fest verblieb. Die Luftschrauben wurden durch zuverlässige Zahnriemen angetrieben und entsprechend untersetzt. Die bekannten Klapptriebwerke zeichnen sich durch einen Gehäuserahmen aus, aus dem der Antriebsarm, an dessen Ende der Propeller sitzt, um eine Schwenkachse herausgeschwenkt wird.

Da der Einbau der Klapptriebwerkseinheit in einen in der Regel aus Gewichtsgründen eher schwachdimensionierten Bereich der hinteren Rumpfröhre des Segelflugzeuges erfolgt, müssen bei den bisherigen Segelflugzeugen bzw. Modellsegelflugzeugen entsprechende Verstärkungen in den Rumpfröhren vorgesehen werden. Darüber hinaus sind bei den bisher bekannten Klapptriebwerken verhältnismäßig lange Klappen im oberen Rumpfrücken des Segelflugzeuges notwendig. Die Länge der Klappen ist durch den Verschwenkweg des Antriebsarms samt Propeller beim Ausklappen des Klapptriebwerkes bedingt. Die verhältnismäßig langen Klappen im oberen Rumpfrücken führen zudem zu einer enormen Schwächung der gesamten Rumpfröhre des Flugzeuges.

Die DE 635 885 A beschreibt ein Klapptriebwerk für Segelflugzeuge, bei dem das Ein- und Ausklappen des Antriebarms um eine feststehende Achse erfolgt.

Die DE 89 00 130 U1 offenbart ein Klapptriebwerk für ein Segelflugzeug, bei dem eine gewisse Verkürzung der Klappen an der Rumpfoberfläche erreicht wird, wobei ein Scherenhebelsystem zum Einsatz kommt. Ein Teil des Klappmechanismus wird entlang einer Gewindespindel geführt.

Die DE 295 11 046 U1 zeigt ebenfalls ein Klapptriebwerk, bei dem ebenso wie bei den vorgenannten Schriften der Antriebsmotor mit ausgeklappt wird.

Die DE 195 04 361 beschreibt ein Klapptriebwerk, bei dem der Motor fest im Rumpf angeordnet und der Faltpropeller über einen Antriebsstrang angetrieben wird. Der Klappvorgang erfolgt um eine feste Drehachse.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Klapptriebwerk für ein Segelflugzeug oder Modellsegelflugzeug anzugeben, das die oben genannten Nachteile vermeidet und insbesondere kleinere Klappen im oberen Rumpfrücken des Flugzeuges erlaubt, so dass die Stabilität des gesamten Flugzeuges insgesamt erhöht ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Klapptriebwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung beruht im wesentlichen darauf, anstelle des bisher üblichen Verschwenkens des Antriebsarms um eine Schwenkachse herum zwei aufeinander abgestimmte Kulissenführungen vorzusehen, welche es zusammen mit geeignet angeordneten Kulissensteinen erlaubt, den Antriebsarm aus dem Gehäuserahmen des Antriebswerks einerseits herauszuschwenken und andererseits gleichzeitig bei der Verschwenkbewegung eine axiale Verschiebung des Antriebsarmes in Längsrichtung der Rumpfachse des Flugzeuges zu ermöglichen. Damit wird beim Einschwenken des Antriebsarms in den Rumpf des Segelflugzeuges zugleich ein Nach-Hinten-Ziehen des Antriebsarmes erreicht.

Durch dieses „Nach-Hinten-Ziehen" des Antriebsarmes wird der gesamte zur Verfügung zu stellende Stauraum für das Klapptriebwerk innerhalb des Rumpfes des Segelflugzeuges im Vergleich zu herkömmlichen Klapptriebwerken deutlich minimiert. Die Folge ist, dass kürzere Klappen ausreichend sind und demzufolge der für das Klapptriebwerk vorgesehene Ausschnitt auf dem oberen Rumpfrücken des Segelflugzeuges verhältnismäßig klein gewählt werden kann.

Gemäß eine vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Klapptriebwerk einen Gehäuserahmen mit zwei gegenüberliegenden Seitenwandungen auf, in die jeweils eine bevorzugt nach unten gewölbte erste Kulissenführung eingearbeitet ist. In den Antriebsarm ist eine entlang seiner Längserstreckung verlaufende zweite, vorzugsweise lineare, Kulissenführung eingearbeitet. In der ersten Kulissenführung sitzt ein am unteren Ende des Antriebsarms feststehender Kulissenstein und in der zweiten Kulissenführung ein am Gehäuserahmen festgelegter zweiter Kulissenstein.

Die Kulissensteine sind vorzugsweise als Bolzen ausgeführt.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein erster Antriebsmotor, insbesondere ein Elektromotor, zum Verfahren des Antriebsarms von der Einbaulage in eine Ausfahrlage und umgekehrt vorgesehen ist. Dieser Antriebsmotor kann beispielsweise eine Spindel antreiben, die mit einem Schneckenrad am Antriebsarm kämmend in Eingriff steht.

Die Spindel ist hierbei vorzugsweise in ihrer Längsachse verkippbar angeordnet, so dass die Schnecke am Antriebsarm in dauerhaften kämmendem Eingriff mit der Spindel während des Verschwenkvorganges steht.

Es kann erfindungsgemäß ein zweiter Antriebsmotor vorgesehen sein zum Antreiben des Propellers. Dieser zweite Antriebsmotor ist zweckmäßigerweise über eine selbsttätige Kupplung mit dem Propeller in Wirkverbindung. Die selbsttätige Kupplung ist so gestaltet, dass im ausgefahrenen Zustand des Antriebsarmes automatisch eine Kraftübertragung vom zweiten Motor zum Propeller möglich ist. Als Kraftübertragungseinrichtung kann beispielsweise ein Zahnriemen vorgesehen werden.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Propeller als Faltpropeller ausgebildet, welcher mittels Fliehkraft selbsttätig ausklappt. Ein solcher Faltpropeller hat den Vorteil, dass dieser, wenn er nicht benötigt wird, eingeklappte Propellerflügel aufweist, die ebenfalls dazu beitragen, dass weniger Platz in der Einfahrlage des Klapptriebwerkes innerhalb des Rumpfes des Flugzeugs benötigt wird.

Das Klapptriebwerk nach der Erfindung wird anschließend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit 4 Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht des gesamten Klapptriebwerkes mit teilweiser Durchsicht durch die einzelnen Komponenten,

2 eine Seitenansicht des Klapptriebwerkes ähnlich zu 1, jedoch ohne Durchsichtsdarstellung,

3 eine Draufsicht von oben auf das Klapptriebwerk, und

4 eine Ansicht von hinten auf das Klapptriebwerk.

In den nachfolgenden Figuren bezeichnen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.

Das in den 1 bis 4 dargestellte Klapptriebwerk verfügt über einen Gehäuserahmen 10, der zwei gegenüberliegende Seitenwandungen 12, 13 aufweist, welche über Distanzbolzen 19 miteinander verbunden sind. Wie insbesondere aus 3 erkennbar, ist der Gehäuserahmen 10 nach unten und oben offen. In die beiden gegenüberliegenden Seitenwandungen 12 und 13 des Gehäuserahmens 10 ist ein nach unten gewölbter Schlitz, der annähernd wannenförmig gebildet ist, als Kulissenführung 16 eingearbeitet. In dieser Kulissenführung 16 sitzt ein als Kulissenstein 33 wirkender Bolzen, der am unteren Ende eines Antriebsarmes 30 befestigt ist. Dieser Antriebsarm 30 besteht aus zwei gegenüberliegenden Seitenwandungen 30a und 30b, welche ebenfalls wieder über Bolzen 31 miteinander verbunden sind. Entlang der Längserstreckung des Antriebsarmes 30 sind in die beiden gegenüberliegenden Seitenwandungen 30a und 30b geradeverlaufende Schlitze als zweite Kulissenführung 32 eingearbeitet. In dieser Kulissenführung 32 sitzt ein am Gehäuserahmen 10 feststehend angeordneter Bolzen 17 als Kulissenstein.

Innerhalb des Antriebsarms 30 und damit zwischen den Seitenwandungen 30a und 30b ist eine Kraftübertragungseinrichtung angeordnet, durch welche der am oberen Ende des Antriebsarms 30 sitzende Propeller 50 über einen Elektromotor 70 angetrieben werden kann. Diese Kraftübertragungseinrichtung ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Zahnriemen 72. Dieser Zahnriemen 72 steht über eine selbsttätige Kupplungseinrichtung 80 mit dem am Gehäuserahmen 10 befestigten Elektromotor 70 in Verbindung, sobald sich der Antriebsarm in seiner voll ausgefahrenen Lage befindet. Am oberen Ende des Antriebsarm 30 ist der Zahnriemen 72 direkt oder über eine Getriebeanordnung mit einer Drehwelle des Propellers 50 in Wirkverbindung. Das Übersetzungsverhältnis der gesamten Kraftübertragungseinrichtung von Elektromotor 70 auf Propeller 50 beträgt vorzugsweise 1:1, kann jedoch auch anders gewählt werden, soweit erforderlich.

Der Propeller 50 ist, wie in den 1 bis 4 dargestellt, als Faltpropeller ausgebildet. Ein solcher Faltpropeller ist an sich bekannt. Über eine geeignete Federeinrichtung werden die einzelnen Blätter des Propellers, im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Faltpropeller vier Propellerblätter auf, drücken Blattfedern im nicht angetriebenen Zustand die einzelnen Propellerblätter parallel aneinander. Dabei ist Federkraft der Federn so dimensioniert, dass bei einem Antrieb der Drehwelle des Propellers 50 mit einer vorgegebenen Drehzahl aufgrund der Fliehkraft die Propellerblätter entgegen der Federkraft wirken und auseinander klappen.

Für das Ein- und Ausfahren des Antriebsarmes 30 aus dem Gehäuserahmen 10 verfügt die Anordnung über einen weiteren Motor 60, der am Gehäuserahmen 10 befestigt ist. Dieser Motor 60 treibt über ein Getriebe 61 eine Spindel 62 an. Die Längsachse X dieser Spindel 62 erstreckt sich in etwa parallel zur Rumpfachse des Flugzeuges im eingebauten Zustand des Klapptriebwerkes.

Die Spindel 62 ist vorzugsweise zusammen mit dem Getriebe 61 und dem Motor 60 verschwenkbar um einen Drehpunkt 65 gelagert. Eine Federeinrichtung 66 sorgt dafür, dass die Spindel 62 stets an die Schnecke 64 gedrückt wird, damit ein kämmender Eingriff zwischen Schnecke 62 und 64 gewährleistet ist.

Wird die Spindel 62 vom Elektromotor 60 in die für die Verschwenkung des Antriebsarms 30 von der Ausfahrlage in die Einfahrlage notwendige Richtung angetrieben, wandert die Schnecke 64 allmählich in Richtung Elektromotor 60, wodurch der Verschwenkvorgang einsetzt. Dank der beiden Kulissenführungen 16 und 32 verschwenkt der Schwenkarm 30 in der in 1 dargestellten Lage nach links unter gleichzeitigem Zurückziehen des Antriebsarmes 30 in Richtung Elektromotor 60. Bei dieser Verschwenkbewegung des Antriebsarmes 30 mit gleichzeitiger lateraler Bewegung verschwenkt die Achse X der Spindel 62 dank der Federkraft der Federeinrichtung 66 etwas nach unten, wobei jedoch die Spindel 62 mit der Schnecke 64 in Angriff bleibt. In 1 sind die Lagen des Antriebsarms 30, des Kulissensteins 33, der Schnecke 64 und der Spindelachse X im eingefahrenen Zustand durch die Bezugszeichen 30', 33', 64' und X' strichliert angedeutet. Es ist hierbei deutlich zu erkennen, dass der Kulissenstein 33 vom linken Ende der Kulissenführung 60 zum rechtsseitigen Ende wandert und auch die Schnecke 64' sich einerseits in Richtung Elektromotor 60 und andererseits zum unteren Ende des Gehäuserahmens 10 bewegt. Darüber hinaus, ist erkennbar, dass die Achse X der Spindel 62 eine Verschwenkbewegung nach unten durchführt.

Soll aus dieser letztgenannten, eingefahrenen Lage des Antriebsarms 30 diese wieder in die Ausfahrlage gebracht werden, wird die Spindel 62 in entgegengesetzte Richtung angetrieben, wodurch die Schnecke 64 wieder in Richtung distales Ende der Spindel 62 läuft. Der Antriebsarm 30 verfährt dann in Längsrichtung des Gehäuserahmens 10 einerseits und verschwenkt gleichzeitig in seine Ausfahrlage.

Der oben beschriebene Spindelantrieb weist vorzugsweise eine Endlagenerkennung auf. Anstelle eines vierblättrigen Propellers können auch Zwei-, Drei- oder Mehrblattfaltpropeller eingesetzt werden.

Alle für die Antriebseinheit und Steuerung benötigten Komponenten und Anschlüsse befinden sich innerhalb des Gehäuserahmens und sind dort vorzugsweise fest eingebaut. Der Gehäuserahmen 10 ist beispielsweise über eine Vier-.-Aufhängung über eine Steck-Klemmverbindung in den Flugzeugrumpf eingebaut.

Die Vorteile eines solchen Klapptriebwerkes bestehen in einem kleinen Platzbedarf sowie darin, dass ein kleinerer Rumpfausschnitt in Segelflugzeug notwendig ist. Darüber hinaus erfolgt durch eine solche Anordnung nahezu keine Lastigkeitsveränderung im Flugverhalten. Eine Schwächung des Flugzeugrumpfes im Einbaubereich ist durch eine solche Anordnung weitgehend ausgeschlossen. Durch die spezielle Aus- bzw. Einfahrmechanik, wie sie oben beschrieben ist, kann der Platzbedarf im Flugzeugrumpf auf ein Minimum beschränkt werden.

10Gehäuserahmen 12, 13Seitenwände 16Kulissenführung 17zweiter Kulissenstein 19Bolzen 30, 30'Antriebsarm 30a, 30bSeitenwände des Antriebsarms 31Bolzen 32Kulissenführung 33, 33'erster Kulissenstein 50Propeller 60Antriebsmotor 61Getriebe 62Spindel 64Schneckenrad 64'Schneckenrad 65Drehpunkt 66Federeinrichtung 70Antriebsmotor 72Zahnriemen 80Kupplung

Anspruch[de]
  1. Klapptriebwerk für ein Segelflugzeug mit einem nach oben offenem Gehäuserahmen (10), aus welchem ein an einem Antriebsarm (30) zu befestigender Propeller (50) von seiner etwa annähernd zur Rumpfachse des Segelflugzeugs waagerecht verlaufender Einbaulage in eine Ausfahrlage mit einem vorgegebenen Anstellwinkel zur Rumpflängsachse des Segelflugzeuges verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuserahmen (10) zwei gegenüberliegende Seitenwandungen (12, 13) mit jeweils einer ersten Kulissenführung (16) und der Antriebsarm (30) eine entlang seiner Längserstreckung verlaufende zweite Kulissenführung (32) aufweist, wobei in der ersten Kulissenführung (16) ein am unteren Ende des Antriebsarms (30) feststehend sitzender erster Kulissenstein (33) und in der zweiten Kulissenführung (32) ein am Gehäuserahmen (10) festgelegter zweiter Kulissenstein (17) verfahrbar sitzt, wobei ein erster Antriebsmotor (60), insbesondere ein Elektromotor, zum Verfahren des Antriebsarms (30) von der Einbaulage in die Ausfahrlage und umgekehrt vorgesehen ist.
  2. Klapptriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kulissenführung (16) gewölbt und insbesondere nach unten gewölbt ausgebildet ist.
  3. Klapptriebwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kulissenführung (32) linear angeordnet ist.
  4. Klapptriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kulissenstein (33) und/oder der zweite Kulissenstein (17) als Bolzen ausgeführt sind.
  5. Klapptriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antriebsmotor (60) eine Spindel (62) antreibt, welche mit einem Schneckenrad (64) am Antriebsarm (30) kämmend in Eingriff steht.
  6. Klapptriebwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (62) mit ihrer Längsachse (X) verkippbar angeordnet ist, so daß die Schnecke (64) am Antriebsarm (30) in dauerhaften kämmenden Eingriff mit der Spindel (62) während des Verschwenkvorganges steht.
  7. Klapptriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Antriebsmotor (70) vorgesehen ist zum Antreiben des Propellers (50).
  8. Klapptriebwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antriebsmotor (70) über eine selbsttätige Kupplung (80) verfügt, die im ausgefahrenen Zustand des Antriebsarms (30) selbsttätig an eine Kraftübertragungseinrichtung ankoppelt, welche mit dem Propeller (50) in Wirkverbindung steht.
  9. Klapptriebwerk nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungseinrichtung ein Zahnriemen (72) ist.
  10. Klapptriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (50) als Faltpropeller ausgebildet ist, welcher mittels Fliehkraft selbsttätig ausklappt.
  11. Klapptriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (12, 13) des Gehäuses (10) über Distanzbolzen (19) miteinander befestigt sind.
  12. Klapptriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) über eine 4-Punkt-Aufhängung innerhalb eines Rumpfes des Segelflugzeuges festlegbar ist.
  13. Klapptriebwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 12 für ein Segelflugzeug, insbesondere ein Modellflugzeug.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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