-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Luftfahrzeug, insbesondere für ein Flugzeug, umfassend wenigstens ein Rad des Luftfahrzeuges, wobei das Rad zumindest eine Radachse aufweist.
-
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass Flugzeuge beim Rollen von und zu der Startbahn durch die Flugzeugtriebwerke angetrieben werden. In diesem Betriebspunkt sind die Flugzeugtriebwerke jedoch ineffizient, so dass sich eine vergleichsweise schlechte Energiebilanz im Hinblick auf den Treibstoffverbrauch ergibt. Darüber hinaus ist es wichtig, dass das Flugzeugtriebwerk und die damit in Verbindung stehenden Komponenten in einem eingefahrenen Zustand möglichst wenig Platz in Anspruch nehmen.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem für ein Luftfahrzeug dahingehend weiterzubilden, dass das Rollen von und zu der Startbahn gegenüber der bekannten Vorgehensweise energieeffizient durchgeführt werden kann. Gleichzeitig soll die Aufgabe gelöst werden, das Antriebssystem derart auszubilden, dass möglichst wenig Bauraum benötigt wird.
-
Diese Aufgaben werden durch ein Antriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
-
Danach ist vorgesehen, dass das Antriebssystem wenigstens eine Antriebseinheit und wenigstens eine im Inneren der Radachse verlaufende Welle umfasst, wobei die Welle abtriebsseitig unmittelbar oder mittelbar mit dem Rad und antriebsseitig unmittelbar oder mittelbar mit der Antriebseinheit verbunden ist. Darüber hinaus ist die Antriebseinheit und vorzugsweise auch ein Getriebe unterhalb eines Stoßdämpfers angeordnet.
-
Typischerweise ist das Fahrwerk eines Luftfahrzeugs ein- und ausfahrbar ausgebildet. Hierbei ist das Rad über eine Strebeneinheit am Hauptkörper des Luftfahrzeugs angelenkt. Mit Hilfe dieser Gelenkverbindung kann das Rad in eine vom Luftfahrzeughauptkörper beabstandete Position gebracht werden. In dieser Position befindet sich die Antriebseineinheit in einem Bereich, der der Verbindung von Strebeneinheit zum Rad näher angeordnet ist als der Verbindung der Strebeneinheit zum Luftfahrzeughauptkörper. Der Antriebsmotor wird also bei einem Ausfahren des Fahrwerks zusammen mit dem Rad ausgefahren. Vorzugsweise ist der Antriebsmotor an der Strebeneinheit angeordnet, und zwar an einem Bereich, der näher an der Verbindung mit dem Rad als an der Gelenkverbindung mit dem Luftfahrzeughauptkörper angeordnet ist.
-
Dadurch ist die Antriebseinheit in einem ausgefahrenen Zustand des Fahrwerks unterhalb eines Stoßdämpfers des Fahrwerks angeordnet. Die Strebeneinheit, an deren vom Luftfahrzeughauptkörper beabstandeten Ende das oder die Räder angeordnet sind, besteht normalerweise aus einer teleskopischen Rohranordnung, die ineinanderschiebbar ist. Hierbei befinden sich die Antriebseinheit und vorzugsweise auch das Getriebe unterhalb eines Dämpfungselements bzw. befinden sich unterhalb sämtlicher Stoßdämpfer.
-
Die Strebeneinheit kann unter anderem auch ein Schubrohr umfassen. Die Antriebseinheit kann in dem Schubrohr angeordnet sein.
-
Zwischen der Antriebseinheit und dem damit angetriebenen Rad kann ein Getriebe und/oder eine Kupplung vorgesehen sein.
-
Durch die Anordnung der Antriebseinheit wird besonders wenig Stauraum in dem Luftfahrzeughauptkörper benötigt. Dadurch ist eine effektive Nutzung des vorhandenen Raums in dem Luftfahrzeug möglich.
-
Vorzugsweise ist die Antriebseinheit als Elektromotor ausgebildet.
-
Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, dass Bewegen des Flugzeuges von und zu der Startbahn allein durch die Antriebseinheit des Antriebssystems vorzunehmen und die Triebwerke dazu nicht oder allenfalls unterstützend einzusetzen.
-
Durch die Anordnung der Welle, die das oder die Räder antreibt, im Inneren der Radachse ist eine besonders platzsparende, gewichtssparende und kompakte Bauweise möglich.
-
Gegenüber einer denkbaren Ausgestaltung eines Radantriebs mit einem Stirnrad, das auf die Radfelge aufgesetzt wird, bestehen bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform gewichtsvorteile sowie der Vorteil, dass eine Verformung der Radachse keine nachteiligen Auswirkungen auf die Sicherheit und Effizienz hat. Bei der genannten Ausgestaltung mit Stirnrad hat hingegen eine Verformung der Radachse die Konsequenz, dass das Zahnflankenspiel zwischen dem Stirnrad und der Felge beeinflusst wird, was ggf. Nachteile im Hinblick auf die Kriterien Sicherheit und Effizienz des Radantriebes mit sich bringt.
-
Denkbar ist es, dass das Antriebssystem zumindest ein Befestigungsteil aufweist, das drehfest mit dem Rad in Verbindung steht und das formschlüssig oder anderweitig drehfest mit der Welle verbunden ist. Dieses abtriebsseitig angeordnete Befestigungsteil stellt somit die Verbindung zwischen Welle und Rad her. Das Befestigungsteil kann eine Verzahnung aufweisen, über die das Befestigungsteil formschlüssig mit der Welle in Verbindung steht, so dass eine Drehbewegung der Welle zu einer Drehbewegung des Befestigungsteils führt.
-
Von der Erfindung ist auch umfasst, dass das Befestigungsteil einen integralen Bestandteil der Welle bildet.
-
Bei dem Befestigungsteil kann es sich um ein glockenförmiges Bauteil handeln, das das Wellenende und/oder das Ende der Radachse umgreift.
-
Das Rad kann mit dem Befestigungsteil verschraubt sein.
-
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Welle wenigstens ein relativ zur Welle drehfestes Zahnrad aufweist, das unmittelbar oder mittelbar durch die Antriebseinheit angetrieben wird, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Zahnrad über eine formschlüssige Verbindung mit der Welle verbunden ist. Auch ist es möglich und von der Erfindung mit umfasst, dass das Zahnrad einen integralen Bestandteil der Welle bildet.
-
Vorzugsweise befindet sich zwischen der Welle und der Antriebseinheit wenigstens eine Kupplung und/oder Getriebe.
-
Die Achse kann wenigstens einen Durchbruch aufweisen, durch den sich Mittel erstrecken, durch die die Welle durch die Antriebseinheit angetrieben wird. Bei diesen Mitteln kann es sich beispielsweise um das genannte Zahnrad und/oder das Getriebe und/oder die Kupplung und/oder die Antriebseinheit oder um Teile der vorgenannten Elemente handeln.
-
Der Durchbruch befindet sich vorzugsweise in der Mantelfläche der Achse und ist vorzugsweise von den Enden der Achse beabstandet. Er befindet sich vorzugsweise in der Mitte der Achse bzw. in einem mittleren Bereich der Achse.
-
Im Falle von wenigstens zwei auf der Achse laufenden Rädern befindet sich der Durchbruch vorzugsweise zwischen den Rädern bzw. zwischen zwei der Räder.
-
Denkbar ist es weiterhin, dass der Antrieb der Welle durch die Antriebseinheit am Ende der Welle bzw. Achse erfolgt, so dass ein Durchbruch der Achse nicht vorhanden ist, durch den sich Mittel erstrecken, durch die die Welle durch die Antriebseinheit angetrieben wird. Diese Ausführungsform kommt vorzugsweise dann zur Anwendung, wenn auf der Achse nur ein Rad angeordnet ist.
-
Ein weiteres optionales Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass in einem Antriebsstrang von der Antriebseinheit zum Rad eine Drehmomentsicherung angeordnet ist, die bei einem Überschreiten eines Drehmoment-Schwellenwerts eine Kraftübertragung über den Antriebsstrang unterbricht, wobei vorzugsweise die Drehmomentsicherung bei Überschreiten des Drehmoment-Schwellenwerts bricht.
-
Die Drehmomentsicherung ist ein Überlastschutz und sorgt dafür, dass nur zulässige Drehmomente auf dem Antriebsstrang zwischen Antriebseinheit und Rad wirken. Vorzugsweise ist die Drehmomentsicherung als Sollbruchstelle einer Welle ausgebildet.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Fahrwerk eines Luftfahrzeuges, insbesondere eines Flugzeuges mit wenigstens einem Antriebssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Luftfahrzeug, insbesondere Flugzeug mit wenigstens einem Antriebssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 bzw. mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Fahrwerk.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
-
1: eine perspektivische Ansicht eines Fahrwerks eines Flugzeuges mit Antriebssystem gemäß der Erfindung,
-
2: eine schematische Ansicht eines Antriebssystems gemäß der Erfindung,
-
3: eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Antriebssystems, und
-
4: eine schematische Ansicht eines Antriebssystems gemäß der Erfindung nach einer weiteren Ausführungsform.
-
1 zeigt mit dem Bezugszeichen 10 ein Fahrwerkgestell eines Flugzeuges. Mit seinem oberen Endbereich ist dieses schwenkbar an der Flugzeugstruktur angeordnet.
-
In seinen unteren Endbereich weist das Fahrwerkgestell 10 eine Radachse 12 auf, auf der sich drehbar ein Rad 20 befindet.
-
Das Bezugszeichen 30 kennzeichnet einen Elektromotor, der über ein Getriebe 35 eine sich in der Achse 12 befindliche Welle antreibt. Der Elektromotor 30 ist vorzugsweise über eine Kupplung mit dem Getriebe 35 verbunden. Man erkennt, dass der Elektromotor 30 unterhalb eines Stoßdämpfers des Fahrwerksgestells 10 angeordnet ist. Auch ist hierbei gut zu erkennen, dass der Elektromotor 30 näher an der Verbindung mit dem Rad 20 als an der Gelenkverbindung mit dem Luftfahrzeughauptkörper angeordnet ist.
-
Wie dies aus 2 hervorgeht, erstreckt sich die Welle 40 innerhalb der Radachse 12. Der Elektromotor 30, das Getriebe 35 und die Kupplung befinden sich in einem Bereich neben, d. h. außerhalb der Radachse, jedoch fast in unmittelbarer Nähe davon. Typischerweise definiert die Lauffläche des angetriebenen Rads 20 einen Zylinderkörper, dessen Mittelachse die Welle 40 ist, in dem sich auch der Antriebsmotor befindet.
-
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 sind auf der Radachse 12 zwei Räder 20, 20' angeordnet, von denen nur das Rad 20 durch die Welle 40 angetrieben wird, während des sich bei dem Rad 20' um ein nicht angetriebenes Rad handelt. Grundsätzlich ist es auch denkbar und von der Erfindung mit umfasst, dass die Welle beide Räder 20, 20' antreibt.
-
Das Bezugszeichen 50 kennzeichnet die Radanbindung, die mit der Felge 60 des Rades 20 drehfest verbunden ist. Denkbar ist dabei eine Schraubverbindung.
-
Die Radanbindung kann als Glocke 50 ausgeführt sein, die über eine Verzahnung formschlüssig mit der Welle 40 verbunden ist.
-
Wie dies aus 2 hervorgeht, verläuft die Welle 40 innerhalb der Achse 12, d. h. in dem Hohlraum der Achse 12 und ist dort gelagert. Die Welle 40 erstreckt sich nur in dem Abschnitt zwischen der Antriebseinheit bzw. dem Zahnrad 42 und dem angetriebenen Rad 20 und nicht zwischen der Antriebseinheit bzw. dem Zahnrad 42 und dem nicht angetriebenen Rad 20'.
-
Auf der Welle 40 ist durch eine formschlüssige Verbindung ein Zahnrad 42 befestigt, über das die Welle 40 angetrieben wird.
-
Durch einen Durchbruch 14 in der Mitte der Achse 12 wird das Zahnrad 42 vom restlichen, in 2 nicht dargestellten Getriebe 35 angetrieben, das seinerseits von dem Elektromotor 30 angetrieben wird und das eine Kupplung aufweisen kann.
-
Bei Fahrwerken mit nur einem Reifen bzw. mit Reifen, die sich nur auf einer Seite des Zahnrades 42 bzw. der Antriebseinheit erstrecken, kann auch vorgesehen sein, dass der Antrieb der Welle 40 von der Seite, d. h. nicht nur einen mittigen Abschnitt bzw. Durchbruch der Radachse erfolgt. Ein Durchbruch in der Achse 12 ist in diesem Fall nicht erforderlich.
-
3 zeigt eine Seitenschnittansicht des Antriebssystems nach der Erfindung. Man erkennt die Antriebseinheit 30, die über eine Kupplung 50 mit dem Getriebe 35 in Verbindung steht. Das Getriebe 35 steht in einer Wirkverbindung mit der Welle 40. Die Antriebseinheit 30 und das Getriebe 35 sind zwischen den beiden nicht dargestellten Rädern angeordnet.
-
In 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei ist der Motor 35 in ein Schubrohr 70 eingesteckt. Das Schubrohr 70 weist Öffnungen auf, durch die eine Lüftung, Kabel und weitere Sensorik geführt werden kann. So wird die Stromzufuhrleitung 31 des Motors 35 und die Ansteuerleitung 32 des Motors 35 durch Öffnungen in dem Schubrohr 70 geführt. Ferner ist eine optionale Kupplung 50 dargestellt, die das Getriebe von der T-Gearbox 60 trennt. Die T-Gearbox 60 kann darüber hinaus auch ein Differential aufweisen, das den Antrieb auf die zwei Radantriebswellen 40 abbildet. Die Antriebseinheit 30 und das Getriebe 35 sind zwischen den beiden Rädern angeordnet.
-
Darüber hinaus erkennt man erneut den schon detailliert beschriebenen Aufbau von Getirbe
-
Bei dem Fahrwerk, das mit dem Antriebssystem gemäß der Erfindung ausgeführt ist, kann es sich um jedes beliebige Fahrwerk eines Luftfahrzeuges, wie um das Bugfahrwerk oder das Hauptfahrwerk handeln.
