DE102016105455B3

DE102016105455B3 - Federmotor für eine Rollreffeinrichtung eines Segelfahrzeuges sowie eine mit einem solchen Federmotor ausgestattete Rollreffeinrichtung

Info

Publication number: DE102016105455B3
Application number: DE102016105455.0A
Authority: DE
Inventors: Norbert Meier
Original assignee: Kaub & Co KG GmbH
Current assignee: Kaub & Co KG GmbH
Priority date: 2016-03-23
Filing date: 2016-03-23
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2036-03-24
Also published as: WO2017162632A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen für eine Rollreffeinrichtung (1) bestimmten Federmotor (2) zum Aufwickeln eines Segels (5), wobei der Federmotor (2) durch eine beim Abwickeln auf das Segel (5) wirkende Zugkraft entgegen seiner Rückstellkraft gespannt wird. Der Federmotor (2) hat mehrere in verschiedenen parallelen Ebenen angeordnete ebene Federelemente (3, 4), die durch eine Welle (16) in einer Reihenschaltung verbunden sind, wobei ein erstes Federelement (3) mit dem Segel (5) und ein zweites Federelement (4) mit einer Aufnahme (10) an dem Segelfahrzeug verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Federmotor für eine Rollreffeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Rollreffeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 15.
Rollreffeinrichtungen sind auf Segelbooten und Segelyachten bereits seit den 70er Jahren bekannt. Im Hinblick auf die ständig wachsende Größe von Booten besteht eine zunehmende Notwendigkeit, große Vorsegel und ähnliche Segel, die von den Booten getragen werden, handhaben zu können, wobei diese von Hand von den zugeordneten Segelaufrollteilen aufgerollt und abgerollt werden können.
Es sind bereits unterschiedliche Bauformen solcher Rollreffeinrichtungen für Vor- und Großsegel bekannt geworden. Bei Rollreffeinrichtungen am Vorstag werden die Genua oder das Vorsegel aufgerollt und gerefft. Bei Rollreffeinrichtungen im Mast wird das Großsegel auf einer vertikal gelagerten Reffstange aufgerollt und gerefft. Bei Rollreffeinrichtungen im Großbaum wird das Großsegel auf einer horizontal gelagerten Reffstange im Großbaum aufgerollt und gerefft.
Der Antrieb zum Aufrollen geschieht mittels eines Hydraulikmotors, mit Leinen manuell, über eine Winsch oder über eine elektrische Winsch. Dabei ist es sinnvoll, während des Aufrollens das Segel auf leichten Zug zu halten, was mit etwas Geschick gelingt.
Bei Rollreffeinrichtungen wird das Aufrollen des Segels durch Winddruck meist erschwert. Es wurden bereits Versuche unternommen, die erforderliche Bedienkraft durch Vergrößerung des Durchmessers der Wickeltrommel zu reduzieren. Dies führte jedoch zu einer Beschränkung des an Deck verfügbaren Raumes.
Es ist auch bekannt, die horizontal gelagerte Reffstange im Großbaum oder die am Vorstag gelagerte Reffstange mit einem Federantrieb oder Gummiantrieb auszustatten. Das Aufziehen des Federantriebes erfolgt beim Abrollen des Segels mit der Schot, vorzugsweise über eine Winsch. Das Aufrollen oder Reffen wird dann durch den Federmotor unterstützt. Der Federantrieb kann hierzu auch bereits im aufgerollten Zustand des Segels etwas vorgespannt sein.
Die DE 35 30 048 A1 beschreibt eine Rollreffeinrichtung für ein Ballonsegel mit einer Federrolle, die beim Loslassen des Halteseils die Segelfläche aufrollt. Hierzu können mehrere Federrollen nebeneinander angeordnet sein.
Die EP 1 120 339 A1 betrifft eine Rollreffanlage, beispielsweise als Rollreffeinrichtung am Vorstag oder im Mast mit vertikal gelagerter Reffstange, bei der das Aufrollen des Segels mittels eines Feder- oder Gummiantriebes erfolgt oder unterstützt wird, während das Spannen des Feder- oder Gummiantriebes beim Abrollen des Segels erfolgt.
Die DE 100 25 235 A1 bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufrollen des Großsegels mittels eines beispielsweise als Federantrieb ausgeführten Antriebes, der durch eine schaltbare Sperrklinke blockiert werden kann. Zur Benutzung wird das Segel durch Zug von Hand abgewickelt. Dabei wird die Feder für den nächsten Aufwickelvorgang wieder gespannt. Da einerseits mit der Zunahme des Durchmessers der Segelrolle der wirksame Hebelarm zu- und damit die Zugkraft abnimmt und andererseits die an der Rolle hängende Fläche des Segels und damit sein Gewicht mit der nach unten hin zunehmenden Breite des Segels ebenfalls wächst, hat der Antrieb zwei kegelförmige Walzen. Die beiden Walzen sind mit einem Seil oder einer Kette verbunden. Die jeweiligen Enden sind an den dickeren Enden der Walzen befestigt. Wird das Seil beim Spannen der Feder abgerollt, verändern sich die wirksamen Durchmesser der Walzen in der Weise, dass das Abtriebsdrehmoment mit zunehmender Federspannung abnimmt und umgekehrt.
Die DE 26 58 801 A1 betrifft eine Reffvorrichtung für Segelfahrzeuge, mit mindestens einem Baum, der in seinem Inneren eine Hohlwelle aufnimmt, an der das Unterliek des Segels befestigt ist. An der Hohlwelle greift eine Antriebsfeder an, die beim Abwickeln des Segels gespannt wird und die die Hohlwelle beim Aufwickeln des Segels antreibt. Der Baum kann am Mast bzw. am Vorstag befestigt werden.
Darüber hinaus ist aus der DE 607 045 A eine Reffvorrichtung bekannt, bei der das selbsttätige Aufwickeln des Segels dadurch erreicht wird, dass beim Abrollen des Segels eine Schraubenfeder auf Torsion gespannt wird, welche beim Reffen das Segel aufwickelt.
Ferner ist aus der DE 10 2014 111 341 A1 eine Rollreffeinrichtung mit einer Wickelaufnahme und einer Achse bekannt, zwischen denen eine Feststelleinrichtung vorgesehen sein kann. Diese umfasst einen zwischen einem Mastverbinder des Baumes und der Wickelaufnahme positionierten Riegel als Sperrelement und ein zwischen dem Riegel und dem Mastverbinder angeordnetes Federelement, wobei der Riegel in dem Mastverbinder gegen die Kraft des Federelementes translatorisch beweglich angeordnet ist.
Obwohl die in der Praxis üblicherweise eingesetzten Rollreffeinrichtungen mit Reffleine aufgrund ihrer oftmals unbefriedigenden Handhabung, insbesondere ihrer Neigung, durch sogenannte Überläufer einander blockierende Windungen zu verursachen, oftmals als nachteilig empfunden werden, konnten sich federangetriebene Rollreffanlagen in der Praxis bei Rollreffanlagen nicht durchsetzen. Dies hat seine Ursache vor allem darin, dass die äußeren Abmessungen nicht beliebig gewählt werden können, weil sich große Abmessungen nachteilig auf die aerodynamischen Eigenschaften auswirken sowie ferner auch das Erscheinungsbild nachteilig beeinflussen und weil die Anzahl der Windungen vergleichsweise große Federlängen bedingt.
So führen beispielsweise lange Schraubenfedern auf der Wickelachse zu einem großen Wicklungsdurchmesser und verschlechtern die Anströmung des vollkommen abgewickelten Segels. Spiralfedern führen demgegenüber zu sehr großen Trommeldurchmessern, die ebenfalls die Anströmung und zudem auch die Einbauposition im Bugbereich des Segelfahrzeuges beeinträchtigen.
Um das Problem zu umgehen, werden derzeit vermehrt Rollreffanlagen mit Endlosrollen angeboten, auf deren Seilscheibe ein endloses Zugmittel, beispielsweise ein Seil oder ein Gurtband, umläuft. Aufgrund der fehlenden Wicklung sind die Abmessungen solcher Endlosrollen vergleichsweise klein, erfordern jedoch die getrennte Handhabung eines Lasttrums und eines Leertrums des Zugmittels, die leicht verwechselt werden können und die zudem bei der Betätigung eine ausreichende Seilspannung erfordern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Federmotor zur Verwendung bei einer Rollreffeinrichtung in einer kompakten Bauform zu realisieren. Weiterhin soll eine mit einem solchen Federmotor ausgestattete Rollreffeinrichtung geschaffen werden.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Federmotor gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die weitere Ausgestaltung des Federmotors ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß hat also der Federmotor der Rollreffeinrichtung zumindest zwei jeweils als ebene Triebfedern in der Bauart einer Spiralfeder, Rollfeder oder Bandfeder ausgeführte, in verschiedenen parallelen Ebenen, insbesondere durch zumindest eine Trennfläche unterteilte, ebene Federelemente, die durch zumindest eine zu einer Wickelachse koaxiale Welle in einer Reihenschaltung verbunden sind, wobei zumindest ein erstes Federelement mit dem Mitnehmer und zumindest ein zweites Federelement mit der Aufnahme als Widerlager verbunden ist. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen Federmotor mit mehreren in verschiedenen Ebenen parallel angeordneten Triebfedern in einer Reihenschaltung zu verbinden. Hierdurch wird in überraschend einfacher Weise eine äußerst kompakte Bauform erreicht, die selbst in einer Variante mit drei oder vier parallelen Federelementen keine größere Bauhöhe parallel zur Wickelachse aufweist als herkömmliche Rollreffeinrichtungen mit Seiltrommeln. Zugleich ist der Durchmesser wesentlich geringer als eine Seiltrommel, sodass sich die Rollreffeinrichtung auch in unmittelbarer Nähe zu einer Bugspitze des Segelfahrzeuges und auch in einer Unterdeckmontage problemlos anordnen lässt. Zudem lässt sich eine solche Rollreffeinrichtung modular aufbauen, sodass sich beispielsweise bei einer größeren Anzahl der erforderlichen Windungen entsprechend einer größeren Unterlieklänge zusätzliche Federelemente ergänzen lassen, um so die mögliche Anzahl von Umdrehungen bis zum vollständigen Spannen aller Federelemente zu erhöhen. Die Rollreffeinrichtung hat sich dabei bereits als so kompakt erwiesen, dass diese nicht nur am Boden bzw. im Bereich eines Bootsdeckes, sondern alternativ auch in der Nähe des Masttopps angeordnet werden kann, sodass sich bei einem Segelfahrzeug eine von der Rollreffeinrichtung unbeeinträchtigte Anströmung im Bereich des Unterlieks realisieren lässt, welches dadurch bis zur Decksebene hinunter reichen kann.
Die insbesondere durch zumindest eine Trennfläche unterteilten Triebfedern, die bevorzugt als Spiralfedern ausgeführt sind, sind dabei in einer Reihenschaltung angeordnet, indem eine erste Triebfeder mit einem Endbereich an einem mit dem Mitnehmer verbundenen ersten Gehäuseteil und mit einem gegenüberliegenden, medialen Endbereich mit einer zweiten Triebfeder verbunden ist, die ihrerseits mit einem gegenüberliegenden Endbereich an einem zu dem ersten Gehäuseteil drehbeweglichen zweiten Gehäuseteil abgestützt ist. Hierdurch wird die gewünschte Reihenschaltung der in den verschiedenen Ebenen angeordneten Triebfedern realisiert, die bei einer äußeren Krafteinwirkung in Abhängigkeit ihrer Federkennlinie nacheinander oder gleichzeitig gespannt werden. Die Summenlänge der Federelemente ist durch die maximale Anzahl der Umdrehungen bestimmt.
Unter dem Begriff einer Spiralfeder soll im Sinne der Erfindung eine eben gewundene Biegefeder aus einem spiralförmig aufgewickelten Metallband verstanden werden. Der wesentliche Vorteil besteht dabei in der kompakten Bauform auch für eine Vielzahl von Windungen, die durch die Aufteilung der Gesamtlänge auf mehrere, in einer Reihenschaltung verbundene Federelemente erreicht wird. Erstmals wird dabei eine Reihenschaltung mehrerer Federelemente in verschiedenen Ebenen realisiert, die beispielsweise auch unterschiedliche Federstärken aufweisen können. Infolgedessen benötigt die erfindungsgemäße Rollreffeinrichtung nur einen geringen Bauraum und weist zudem ein geringes Eigengewicht auf, wobei sich der Fortfall einer in der Praxis üblichen Reffleine besonders vorteilhaft erweist.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Federmotors ist auch in der einfachen Austauschbarkeit gegen bereits vorhandene Wickelvorrichtungen mit Reffleine zu sehen, die insbesondere ohne Änderungen oder Austausch des Vorstags erfolgen kann. Somit kann der Austausch auch von Laien problemlos durchgeführt werden.
Die Erfindung ist nicht auf Segelfahrzeuge beschränkt, sondern kann auch bei Sonnensegeln verwendet werden. Eine Sperrfunktion zur vorübergehend Vermeidung der relativen Drehbewegung kann dabei unmittelbar an dem Segel oder der Wickelachse oder alternativ an den Gehäuseteilen vorgesehen sein.
Die Federelemente könnten beispielsweise durch ein zu der Wickelachse benachbartes Verbindungselement drehfest verbunden angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist hingegen eine Ausgestaltungsform der Erfindung, bei welcher die Welle als eine in dem Gehäuse drehbar gelagerte Hohlwelle ausgeführt ist, die von zumindest einem Federelement umfangsseitig eingeschlossen ist. Durch die in dem Gehäuse frei drehbewegliche Anordnung wird die auf das erste Federelement wirkende Kraft nahezu ohne Reibungsverluste auf das parallel beabstandete weitere Federelement übertragen. Vorzugsweise stützen sich die Federelemente an einander gegenüberliegenden Bereichen der Hohlwelle ab.
Selbstverständlich können die Federelemente baugleich ausgeführt sein. Es hat sich allerdings auch bereits als besonders praxisgerecht erwiesen, wenn die Federelemente unterschiedliche Federkräfte und/oder Federkennlinien aufweisen, sodass das rückstellende Moment beim Abwickeln des Segels laufend zunimmt. Indem also durch die Federelemente mit unterschiedlicher Federkennlinie ein insbesondere progressiver Verlauf erreicht wird, wirkt bei vollständig abgewickeltem Segel die größte Rückstellkraft. Dies entspricht bei einer Verwendung als Rollreffeinrichtung für ein Vorsegel auch der typischen Windlasteinwirkung auf das Segel.
Obwohl auch solchen Reihenschaltungen der Federelemente, bei denen jeweils die radial innen liegenden Endbereiche oder die radial außen liegenden Endbereiche miteinander verbunden sind, problemlos realisierbar sind, hat es sich bereits als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn die Federelemente jeweils einen radial innen liegenden Endbereich und einen radial außen liegenden Endbereich aufweisen, und dass die radial innen liegenden Endbereiche von zwei Federelementen durch die Welle verbunden sind.
Die Federelemente könnten ebenso wie die Seiltrommel von gebräuchlichen Rollreffeinrichtung vollkommen offen oder lediglich umfangsabschnittsweise abgedeckt angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist es hingegen, wenn die Rollreffeinrichtung zwei einander koaxial einschließende Gehäuseteile aufweist, wobei jedes Gehäuseteil zumindest ein Federelement einschließt und wobei ein erstes Gehäuseteil ein Widerlager für zumindest das erste Federelement bildet und mit dem Mitnehmer verbunden ist und ein zweites Gehäuseteil ein Widerlager für zumindest das zweite Federelement bildet und mit der Aufnahme verbunden ist. Hierdurch sind die Federelemente gegenüber Umwelteinflüssen optimal geschützt angeordnet. Mehr noch kann so der Federmotor sogar weitgehend wassergeschützt oder spritzwasserdicht ausgeführt werden.
Besonders bevorzugt sind die Federelemente durch Trennflächen unterteilt, wobei jedem der benachbarten Federelemente eine mit dieser gemeinsam drehbewegliche Trennfläche zugeordnet ist, sodass die Trennflächen zugleich in axialer Richtung Kammern begrenzen, die das jeweilige Federelement einschließen und die sich mit dem Federelement gemeinsam bewegen, sodass ein unmittelbarer Kontakt der Federelemente außerhalb ihrer Verbindungstellen in den Endbereichen vermieden wird.
Dabei können gemäß einer weiteren bevorzugten Abwandlung die benachbarten Trennflächen entlang einer Reibfläche als Kontaktfläche gegeneinander anliegen, sodass durch die reibschlüssige Kraftübertragung beim Spannen des ersten Federelementes die Übertragung auf das zweite Federelement nicht etwa mit einem sprunghaften Ansteigen der Federkraft, sondern in einem stetigen Verlauf erfolgt. Die auf das Segel wirkenden Kräfte durch die Rollreffeinrichtung werden dadurch begrenzt.
Besonders zweckmäßig ist darüber hinaus auch eine konstruktive Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rollreffeinrichtung, bei welcher der Federmotor eine zentrale, insbesondere durch ein Rohr gebildete Achse aufweist, die mit der Aufnahme drehfest verbunden ist und auf der das mit dem Mitnehmer verbundene Gehäuseteil gelagert ist. Durch die so für die Federelemente gebildeten Kammern sind die darin eingeschlossenen Federelemente gegenüber Umwelteinflüssen optimal geschützt. Eindringe Feuchtigkeit wird durch das Rohr nach unten abgeführt, ohne dass es in die Kammern gelangen kann. Dabei nimmt das Rohr im Gebrauch die Wickelachse, beispielsweise ein Vorstag, auf.
Eine Bauform mit besonders geringem Außendurchmesser lässt sich beispielsweise auch dadurch realisieren, dass die Rollreffeinrichtung drei in parallelen Ebenen angeordnete Federelemente aufweist, wobei ein radial innen liegender Endbereich eines ersten Federelementes mittels einer ersten Welle mit einem radial außen liegenden Endbereich eines benachbarten zweiten Federelementes verbunden ist, dessen radial innen liegender Endbereich mittels einer weiteren Welle mit einem radial innen liegenden Endbereich eines dritten Federelementes verbunden ist. Nach demselben Prinzip lassen sich selbstverständlich auch Bauformen mit vier und mehr Federelementen realisieren.
Weiterhin ist es besonders praxisnah, wenn die Rollreffeinrichtung zumindest ein in einer Gebrauchsposition die relative Drehbewegung der Gehäuseteile blockierendes Sperrelement aufweist. Beispielsweise eignet sich hierzu eine Sperrklinke oder ein Sperrbolzen, der in einem Gehäuseteil beweglich gelagert ist und in eine Ausnehmung des anderen Gehäuseteiles eingreift.
Das Sperrelement lässt sich problemlos manuell, beispielsweise auch mittels eines Zugmittels betätigen oder ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Abwandlung der Erfindung elektrisch oder elektromechanisch betätigbar ausgeführt. Das Sperrelement legt die Segelfläche des teilweise oder vollständig abgewickelten Segels in seiner entsprechend ausgezogenen Halteposition vorübergehend fest. Hierbei werden während des Abwickelns des Segels, also beim Setzen oder Ausreffen des ganz oder teilweise um eine Stange oder ein Stag gewickelten Segels, die Federelemente des Federmotors entgegen seiner Rückstellkraft gespannt. Die dabei wirkende Rückstellkraft der Federelemente wird in der jeweils eingestellten Halteposition durch eine Sperrwirkung des Sperrelementes entgegen der Abwickelrichtung fixiert, sodass in der Halteposition keine Federkraft auf das Segel wirkt. Hierdurch kann das Segel durch Fieren bzw. Schricken der Schot geöffnet und ein Segeltrimm mit einer bauchigen Form realisiert werden. Da das Aufrollen des Segels lediglich die Betätigung des Sperrelementes erfordert, ist die Bedienung nicht nur problemlos, sondern auch von einer einzigen Person mühelos durchführbar.
Die Erfindung ist dabei nicht auf Vorsegel beschränkt. Vielmehr lässt sich die Erfindung problemlos auch bei Großsegelrollreffanlagen sowohl als Mastrollreffanlage als auch als Großbaumrollreffanlage einsetzen. Ferner ist die Erfindung nicht auf Wasserfahrzeuge beschränkt. Vielmehr eignet sich die Erfindung grundsätzlich auch zur Anwendung bei Strand-, Land- oder Eisseglern.
Dabei hat es sich bereits als besonders Erfolg versprechend erwiesen, wenn der Federmotor mit einer formschlüssigen Aufnahme für eine zur Halterung des Segels bestimmte Profilschiene ausgestattet ist. Hierdurch können die bei bereits vorhandenen Rollreffanlagen eingesetzten Profilschienen problemlos weiterverwendet werden. Obwohl die Erfindung dabei die vorhandene Wickeltrommel einer Reffleine vorzugsweise vollständig ersetzt, ist es denkbar, den Federmotor ergänzend zu einer Seilscheibe oder einer Wickeltrommel der Reffleine anzuordnen, um so das Segel bei dem unwahrscheinlichen Fall einer Fehlfunktion in der üblichen Weise mittels der Reffleine aufwickeln zu können. Hierzu hat die Aufnahme eine an die nicht-rotationssymmetrische Querschnittsform der Profilschiene angepasste Ausnehmung oder aber einen Anschluss für einen Mitnehmer der Profilschiene.
Das Federelement kann in unterschiedlichen Bauformen realisiert werden, die beispielsweise auch innerhalb einer Profilschiene untergebracht werden können. Besonders praxisgerecht ist es hingegen, wenn das Federelement eine Flachfeder, Torsionsfeder und/oder eine Spiralfeder aufweist. Hierdurch kann der Wicklungsdurchmesser des aufgerollten Segels reduziert werden, wenn die den Wicklungskern bildende Profilschiene lediglich geringe Abmessungen in der Querschnittsebene aufweist. Zudem ermöglicht die Flach- oder Spiralfeder eine vergleichsweise kompakte Bauform, sodass der Platzbedarf insbesondere im Verhältnis zu den nach dem Stand der Technik üblichen Wickeltrommeln gering ist. Dabei kann die Flach- oder Spiralfeder auch austauschbar oder modular ergänzbar ausgeführt sein, um die Rückstellkraft bedarfsweise anpassen zu können.
Die Drehachse des Federmotors könnte koaxial oder parallel zu der Wickelachse des Segels angeordnet sein. Besonders sinnvoll ist es hingegen, wenn der Federmotor insbesondere zur Anordnung an einem mit einer Mastrollreffanlage ausgestatteten Mast des Segelfahrzeuges ein Winkelgetriebe aufweist. Hierdurch eignet sich die Rollreffeinrichtung auch zur Montage am Mast mit horizontaler Drehachse des Federmotors, der sich dadurch problemlos bei nahezu allen bekannten Mastrollreffanlagen anbringen lässt und zudem problemlos zugänglich ist. Als Winkelgetriebe eignet sich beispielsweise ein Kegelradgetriebe.
Die zweitgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Rollreffeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 15 gelöst. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, einen Federmotor mit mehreren in verschiedenen Ebenen parallel angeordneten Triebfedern in einer Reihenschaltung zu verbinden. Hierdurch wird in überraschend einfacher Weise selbst in einer Variante mit drei oder vier parallelen Federelementen eine äußerst kompakte Bauform erreicht. Dabei kann die Flach- oder Spiralfeder auch austauschbar oder modular ergänzbar ausgeführt sein, um die Rückstellkraft bedarfsweise anpassen zu können. Ferner kann der Federmotor auch mit einem Getriebe, beispielsweise einem Planetengetriebe ausgestattet sein, um so die Anzahl der möglichen Windungen bei im Übrigen unveränderter Länge der Federelemente zu erhöhen.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 eine perspektivische Darstellung der Rollreffeinrichtung mit einem zwei Federelemente aufweisenden Federmotor;
2 eine längs geschnittene Darstellung der Rollreffeinrichtung;
3 einen Querschnitt durch die Rollreffeinrichtung;
4 den in 1 gezeigten Federmotor in einer perspektivische Darstellung während der Montage;
5 eine längs geschnittene Darstellung einer Variante der Rollreffeinrichtung mit drei Federelementen.
Anhand der 1 bis 4 wird eine erfindungsgemäße, für ein nicht gezeigtes Segelfahrzeug bestimmte Rollreffeinrichtung 1 näher erläutert. Das Wesentliche Funktionselement der Rollreffeinrichtung 1 bildet ein Federmotor 2 mit zwei in parallel beabstandeten Ebenen angeordneten, hier zur besseren Übersichtlichkeit lediglich andeutungsweise dargestellten Federelementen 3, 4 in der Bauform einer Spiralfeder. Der Federmotor 2 dient dem selbsttätigen Aufwickeln eines lediglich abschnittsweise dargestellten Segels 5 auf ein Vorstagprofil 6 um eine Wickelachse 7. Das Vorstagprofil 6 nimmt hierzu ein Vorliek des Segels 5 formschlüssig auf und ist drehfest mit einem ersten Gehäuseteil 8 der Rollreffeinrichtung 1 verbunden, sodass die Rotation entlang des gesamten Vorstagprofils 6 auf das Segel 5 übertragen wird.
Zusätzlich ist an dem Gehäuseteil 8 ein mit einer Durchbrechung ausgestatteter Mitnehmer 9 vorgesehen, welcher mit einem Segelhals des Segels 5 verbunden ist und die Übertragung der Drehbewegung auch bei fehlendem Vorstagprofil 6 ermöglicht.
Eine an dem Segelfahrzeug drehfest festlegbare Aufnahme 10 ist mit einem zweiten Gehäuseteil 11 verbunden, das von dem glockenförmigen ersten Gehäuseteil 8 relativ drehbeweglich eingeschlossen ist. Für eine drehfeste Lagerung des zweiten Gehäuseteiles 11 gegenüber der Aufnahme 10 durchsetzt ein lösbarer Querbolzen 28 einen unteren rohrförmigen Absatz 29 des Gehäuseteiles 11 und die Aufnahme 10, der somit als Widerlager zur Abstützung der relativen Drehbewegung der Gehäuseteile 8, 11 dient. Nach dem Entfernen des Querbolzens 28 lassen sich somit beide Gehäuseteile 8 und 11 gemeinsam mit dem Vorstagprofil 6 weitgehend widerstandsfrei gegenüber der Aufnahme 10 um die Wickelachse 7 drehen. Auf diese Weise kann die Rollreffeinrichtung 1 so eingestellt werden, dass der Federmotor 2 der Rollreffeinrichtung 1 im vollständig aufgewickelten Zustand des Segels 5 frei von Federkräften ist, wobei diese Position anschließend durch den Querbolzen 28 fixiert wird.
Ein an der Aufnahme 10 unterhalb des Absatzes 29 mittels einer Schraubverbindung 30 angeordneter Stützring 31 dient als axialer Anschlag des unteren Gehäuseteiles 8 und verhindert so eine unerwünschte vertikale Verlagerung des Gehäuseteiles 8 nach dem Entfernen des Querbolzens 28 nach unten.
Wie insbesondere in den 1, 2 und 5 zu erkennen, weist die Rollreffeinrichtung 1 ein dem Vorstagprofil 6 zugewandtes, dieses formschlüssig umgreifendes zweiteiliges Halteelement 32 auf, welches zur Anpassung an unterschiedliche Querschnittsformen des Vorstagprofils 6 mittels paralleler Gewindebolzen 33 einstellbar ist.
In dem oberen Gehäuseteil 8 ist ein als Axiallager ausgeführtes Drucklager 34, beispielsweise ein Kegelrollenlager, angeordnet, welches die beim Durchsetzen des Segels 5 auf den Mitnehmer 9 in Richtung der Wickelachse 7 wirkenden Kräfte aufnimmt. Dabei nimmt das Drucklager 34 zugleich auch die aufgrund der einseitigen Krafteinleitung wirkenden Querkräfte auf und sorgt somit auch bei hohen Belastungen für einen optimalen Rundlauf des Gehäuseteiles 8 bezüglich der Wickelachse 7.
Jeweils eines der in 4 gezeigten Federelemente 3, 4 des Federmotors 2 ist von einer eine Kammer 12, 13 begrenzenden Wandfläche 14, 15 umfangsseitig eingeschlossen, die mit jeweils einem der Gehäuseteile 8, 11 verbunden ist. Die beiden Federelemente 3, 4 stützen sich radial außenseitig jeweils an der Wandfläche 14, 15 sowie radial innenseitig an einer Welle 16 ab. Die rohrförmige Welle 16 ist in einer jeweiligen Aufnahme 17, 18 des ersten Gehäuseteiles 8 sowie des zweiten Gehäuseteiles 11 gelagert und relativ zu beiden Gehäuseteilen 8, 11 drehbeweglich angeordnet. Indem die beiden radial innen liegenden Endbereiche 19 der übereinander angeordneten Federelemente 3, 4 durch die Welle 16 wie in 3 dargestellt gegensinnig verbunden sind, wird eine Reihenanordnung der Federelemente 3, 4 realisiert.
Dabei hängt es von der konstruktiv festgelegten Federstärke der Federelemente 3, 4 ab, ob beim Abwickeln des Segels 5 zunächst das eine Federelement 3 vollständig gespannt wird und im Anschluss daran das andere Federelement 4 gespannt wird, oder ob die eingeleitete Drehbewegung zu einem synchronen Spannen beider Federelemente 3, 4 führt.
Die beiden Kammern 12, 13 weisen in der Querschnittsebene zu der Wickelachse 7 angeordnete Trennflächen 20, 21 auf, durch welche die benachbarten Federelemente 3, 4 getrennt sind. Die Trennflächen 20, 21 können eine Kontaktfläche aufweisen, die bedarfsweise mit einer nicht gezeigten Reibfläche ausgestattet ist, um so die Relativbewegung der beiden Federelemente 3, 4 zu dämpfen. Die Trennflächen 20, 21 weisen jeweils einen äußeren, als Erhebung gegenüber der Ebene der Trennflächen 20, 21 ausgeführten Rand 35 auf, welcher jeweils in eine nicht gezeigte Ausnehmung des Gehäuseteiles 8 eingreift. Auf diese Weise erhalten die Trennflächen 20, 21 eine Führung und Abstützung, durch die eine Orientierung in der Querschnittsebene der Rollreffeinrichtung 1 sichergestellt wird.
Die als Hohlwelle ausgeführte Welle 16 schließt konzentrisch eine durch einen Rohrabschnitt gebildete Achse 22 ein, die mit der Aufnahme 10 drehfest verbunden ist und auf der das mit dem Mitnehmer 9 verbundene Gehäuseteil 8 dichtend gelagert ist, sodass die Kammern 12, 13 für die Federelemente 3, 4 gegenüber Umwelteinflüssen geschützt sind und durch die im Gebrauch entlang der Wickelachse 7 das Vorstag hindurchgeführt werden kann, sodass die auf das Vorstag wirkenden Zugkräfte unmittelbar in die Aufnahme 10 eingeleitet werden können.
In 5 ist ergänzend noch eine Variante der Rollreffeinrichtung 23 mit drei Federelementen 3, 4, 24 in einem Längsschnitt dargestellt. Dabei entsprechend die beiden unteren Federelemente 3, 4 dem in 2 gezeigten konstruktiven Aufbau und sind in entsprechender Weise durch die Welle 16 verbunden. Im Gegensatz zu 2 ist das mittlere Federelement 3 jedoch von einer Kammer 25 eingeschlossen, die weder mit dem ersten Gehäuseteil 8 noch mit dem zweiten Gehäuseteil 11 verbunden ist, sondern relativ zu diesen zumindest eingeschränkt drehbeweglich angeordnet ist. Um alle Federelemente 3, 4, 24 in einer Reihenschaltung zu verbinden, stützt sich das oberste Federelement 24 zwischen dem ersten Gehäuseteil 8 und einer zweiten Welle 26 ab, die das eingeleitete Drehmoment auf eine Wandfläche 14 der darunterliegenden, das mittlere Federelement 3 einschließenden Kammer 25 und auf diese Weise auf einen radial außen liegenden Endbereich 27 des Federelementes 3 überträgt. Das mittlere Federelement 3 stützt sich an der ersten Welle 16 ab, die bis in die Ebene der unteren Kammer 13 mit dem unteren Federelement 4 reicht, sodass die Kraftübertragung mittels des unteren Federelementes 4 auf das zweite Gehäuseteil 11 erfolgt.
Es ist leicht verständlich, dass sich auf diese Weise problemlos ein modularer Aufbau der Rollreffeinrichtungen 1, 23 realisieren lässt. So können beispielsweise die mittlere Kammer 25 und die untere Kammer 13 der in 5 gezeigten Variante der Rollreffeinrichtung 23 bedarfsweise drehfest verbunden werden, sodass auf das mittlere Federelement 3 verzichtet werden kann. Die maximale Anzahl der Windungen entspricht dann der in 2 gezeigten Rollreffeinrichtung 1. Selbstverständlich können die Federelemente 3, 4, 24 zur Anpassung an die jeweiligen Einsatzbedingungen problemlos ausgetauscht werden.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist die kompakte Bauform, auch für viele Windungen, ohne dass hierzu große Gehäusedurchmesser der Gehäuseteile 8, 11 erforderlich sind. Erstmals wird hierzu eine Reihenschaltung mehrerer ebener Federelemente 3, 4, 24 realisiert, die beispielsweise auch unterschiedliche Federstärken aufweisen können. Infolgedessen benötigt der Federmotor 2 nur einen geringen Bauraum und kann dadurch weit nach vorn im Bug, wahlweise auch in einer Unterdeckmontage, angeordnet werden, wobei sich der Fortfall der beim Stand der Technik erforderlichen Reffleine als besonders vorteilhaft erweist.
Bezugszeichenliste

1: Rollreffeinrichtung
2: Federmotor
3: Federelement
4: Federelement
5: Segel
6: Vorstagprofil
7: Wickelachse
8: Gehäuseteil
9: Mitnehmer
10: Aufnahme
11: Gehäuseteil
12: Kammer
13: Kammer
14: Wandfläche
15: Wandfläche
16: Welle
17: Aufnahme
18: Aufnahme
19: Endbereich
20: Trennfläche
21: Trennfläche
22: Achse
23: Rollreffeinrichtung
24: Federelement
25: Kammer
26: Welle
27: Endbereich
28: Querbolzen
29: Absatz
30: Schraubverbindung
31: Stützring
32: Halteelement
33: Gewindebolzen
34: Drucklager
35: Rand

Claims

Ein zumindest ein Federelement (3, 4, 24) aufweisender Federmotor (2), der für eine Rollreffeinrichtung (1, 23) eines Segels (5) bestimmt ist, wobei die Rollreffeinrichtung (1, 23) einen für das Segel (5) bestimmten Mitnehmer (9) zum Aufwickeln des Segels (5) um eine Wickelachse (7) aufweist, und wobei der Federmotor (2) durch eine beim Abwickeln auf das Segel übertragene Kraft entgegen der Rückstellkraft des sich an einer Aufnahme (10) der Rollreffeinrichtung (1, 23) abgestützten Federelementes (3, 4, 24) spannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federmotor (2) zumindest zwei in verschiedenen parallelen Ebenen angeordnete ebene Federelemente (3, 4, 24) aufweist, die durch eine Welle (16, 26) in einer Reihenschaltung verbunden sind, wobei zumindest ein erstes Federelement (3, 24) mit dem Mitnehmer (9) und zumindest ein zweites Federelement (4) mit der Aufnahme (10) verbunden ist.
Federmotor (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (16, 26) als eine gegenüber zumindest einem Gehäuseteil (8, 11) drehbeweglich gelagerte Hohlwelle ausgeführt ist, die von zumindest einem Federelement (3, 4, 24) umfangsseitig eingeschlossen ist.
Federmotor (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (3, 4, 24) unterschiedliche Federkräfte aufweisen.
Federmotor (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (3, 4, 24) jeweils einen radial innen liegenden Endbereich (19) und einen radial außen liegenden Endbereich (27) aufweisen, und dass die radial innen liegenden Endbereiche (19) verschiedener Federelemente (3, 4, 24) durch die Welle (16, 26) verbunden sind.
Federmotor (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federmotor (2) zwei einander koaxial einschließende Gehäuseteile (8, 11) aufweist, wobei jedes Gehäuseteil (8, 11) zumindest ein Federelement (3, 4, 24) einschließt und wobei ein erstes Gehäuseteil (8) ein Widerlager für zumindest ein erstes Federelement (3, 24) bildet und mit dem Mitnehmer (9) verbunden ist und ein zweites Gehäuseteil (11) ein Widerlager für zumindest ein zweites Federelement (4) bildet und mit der Aufnahme (10) verbunden ist.
Federmotor (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (3, 4, 24) durch Trennflächen (20, 21) getrennt sind, wobei jedem der benachbarten Federelemente (3, 4, 24) eine mit dieser gemeinsam drehbewegliche Trennfläche (20, 21) zugeordnet ist.
Federmotor (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Trennflächen (20, 21) entlang einer Reibfläche als Kontaktfläche gegeneinander anliegen.
Federmotor (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federmotor (2) eine zentrale, insbesondere durch ein Rohr gebildete Achse (22) aufweist, die mit der Aufnahme (10) drehfest verbunden ist und auf der das mit dem Mitnehmer (9) verbundene Gehäuseteil (8) gelagert ist.
Federmotor (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federmotor (2) drei in parallelen Ebenen angeordnete Federelemente (3, 4, 24) aufweist, wobei die radial innen liegenden Endbereiche (19) von zwei Federelementen (3, 4) mittels einer ersten Welle (16) verbunden sind und wobei ein radial innen liegender Bereich (19) eines dritten Federelementes (24) mit einem radial außen liegenden Endbereich (27) eines weiteren Federelementes (3) verbunden ist.
Federmotor (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Federmotor (2) zumindest ein in einer Gebrauchsposition die relative Drehbewegung der Gehäuseteile (8, 11) blockierendes Sperrelement aufweist.
Federmotor (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement elektrisch oder elektromechanisch betätigbar ausgeführt ist.
Federmotor (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Federmotor (2) mit einer formschlüssigen Ausnehmung für ein zur Halterung des Segels (5) bestimmtes Profil ausgestattet ist.
Federmotor (2) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (3, 4, 24) eine Flachfeder, Torsionsfeder und/oder eine Spiralfeder aufweist.
Federmotor (2) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federmotor (2) insbesondere zur Anordnung an einem Mast des Segelfahrzeuges ein Winkelgetriebe aufweist.
Eine für ein Segel (5) bestimmte Rollreffeinrichtung (1, 23) mit einem zumindest ein Federelement (3, 4, 24) aufweisenden Federmotor (2), wobei die Rollreffeinrichtung (1, 23) einen für das Segel (5) bestimmten Mitnehmer (9) zum Aufwickeln des Segels (5) um eine Wickelachse (7) aufweist, und wobei der Federmotor (2) durch eine beim Abwickeln auf das Segel übertragene Kraft entgegen der Rückstellkraft des sich an einer Aufnahme (10) der Rollreffeinrichtung (1, 23) abgestützten Federelementes (3, 4, 24) spannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federmotor (2) zumindest zwei in verschiedenen parallelen Ebenen angeordnete ebene Federelemente (3, 4, 24) aufweist, die durch eine Welle (16, 26) in einer Reihenschaltung verbunden sind, wobei zumindest ein erstes Federelement (3, 24) mit dem Mitnehmer (9) und zumindest ein zweites Federelement (4) mit der Aufnahme (10) verbunden ist.