DE29920185U1

DE29920185U1 - Klapptriebwerk für Flugzeuge, insbesondere Klapptriebwerk für Flugmodelle

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Publication number: DE29920185U1
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Authority: DE
Original assignee: ELICKER MARCUS
Current assignee: ELICKER MARCUS
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2000-02-24
Anticipated expiration: 2009-11-18

Description

Klapptriebwerk für Flugzeuge insbesondere Flugmodelle

Die Erfindung bezieht sich auf ein Klapptriebwerk für Flugzeuge, insbesondere Flugmodelle, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Art.

Es sind mehrere Klapptriebwerke dieser Art bekannt (DE-GM 85 10 029), (DE 38 13 369 Al), (G92 00 812.7), (G 92 14 337.7) Bei DE-GM 85 10 029 handelt es sich um eine Konstruktion bei der der Motor am der Schwenkachse fernen Ende des Tragarmes befestigt ist, wobei die Luftschraube direkt auf der Motorwelle montiert wird und über eine zwischen Motor und Luftschraube angeordnete, mit zwei diametral gegenüberliegenden Kerben bzw. abgeflachten Anlageflächen versehene Schaltscheibe ausgerichtet werden soll. Der Schaltscheibe ist dabei ein am Tragarm wippender Schwenkhebel als Sperrglied zugeordnet, wobei z.B. ein den Kerben der Schaltscheibe entsprechender Vorsprung in jene eingreift und so die Positionierung vorgenommen werden soll.

Die Konstruktion ist mit wesentlichen Nachteilen behaftet. Zum einen ergeben sich beim Ein - und Ausfahrvorgang drastische Schwerpunktverschiebungen bedingt durch die Lageänderung des schweren, am Ende des Tragarmes befestigten Motores, zum anderen müssen die Rumpföffnungen zum Durchschwenken des Motores recht groß bemessen werden. Auch die einwandfreie Funktion des Ausrichtmechanismus scheint fraglich , da er nur wirksam sein kann, wenn die Luftschraube noch dreht und dies

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bei einer fest auf der Motorwelle installierten Luftschraube, bedingt durch Kompression oder Magnetkraft, nicht immer vorauszusetzen ist.

G92 14 337.7 entwickelt die Positioniereinrichtung unter Verwendung der Grundidee aus DE-GM 85 10 029 weiter. An die Stelle der kreisrunden und mit zwei einander diametral gegenüberliegenden Einkerbungen versehenen Schaltscheibe tritt eine ebensolche, wobei die zwischen den beiden Einkerbungen verbleibenden Kreissegmente ersetzt werden durch zwei gleichartige Kurvenbahnen, die in Umlaufrichtung einem stetig geringeren Radius folgend in den beiden kreisrunden Einkerbungen enden. An die Stelle des wippenden Schwenkhebels aus (DE-GM 85 10 029) tritt ein mit Federkraft auf die Laufbahnen der vorbeschriebenen Schaltscheibe gedrücktes und von einer schlittenartigen Konstruktion geführtes Kugellager. Mittels eines im Rumpfinnern zu befestigenden Zugseiles wird das vorgenannte Kugellager aus dem Wirkungsfeld der Schaltscheibe herausgezogen und somit die Positioniereinrichtung in die unwirksame Position gebracht. Beim Einfahrvorgang kehrt sich der Ablauf um. In Funktionseinheit mit einer aus dem Getriebebau schon lange bekannten sogenannten Rücklaufsperre bzw. Überholkupplung in Form eines Freilaufes ergibt sich in der Tat eine zwar aufwendige, aber funktionssichere Positioniereinrichtung. Der Antriebsmotor ist mit dem feststehenden Teil des Triebwerks verbunden, wird also nicht mitgeschwenkt und überträgt seine Antriebskraft genau wie bei dem aus dem manntragenden Flugzeugbau bekannten System (Binder) über einen Zahnriemen auf die Propellerwelle. Die Anordnung des Antriebsmotores im Rumpfinnern, sowie die Aufnahme der beim Betrieb um die Schwenkachse des bewegten Triebwerksteiles entstehenden Momente durch eine Abspannsellvorrichtung zwischen dem der Drehachse fernen Ende des bewegten Triebwerksteiles und einem modellfesten Punkt im hinteren Rumpfbereich sind weitere Parallelen zum Bindersystem. Der Aus - und Einfahrvorgang des bewegten Teiles des Triebwerkes wird durch eine Antriebsvorrichtung (z.B. Servo) bewerkstelligt, die ihre Kraft über ein Zug - bzw. Druckglied auf einen an der Drehachse des bewegten Triebwerksteiles angeordneten Schenkel überträgt, welcher um ca. 45° um die Schwenkachse des bewegten Triebwerksteiles zu diesem versetzt angeordnet ist.

Das benötigte Servo ist außerhalb des Triebwerks an einem modellfesten Punkt anzuordnen.

Durch die vorgenannten Punkte ergeben sich vielfältige Nachteile. Die unbewegliche Anordnung des Motors bedingt bei jedem Ein - und Ausfahrvorgang eine Faltung bzw. Straffung des Zahnriemens. Zum einen werden hierdurch aufwendige Halte- und Führungskonstruktionen für den gefalteten Zahnriemen notwendig, zum anderen muß die erforderliche Riemenspannung im ausgefahrenen Zustand alleine durch das sowieso an seiner Lastgrenze arbeitende Stellservo aufgebracht werden, zumindest solange, bis der Antriebspropeller genügend Zug aufgebaut hat. Das unglückliche Konstruktionsdetail der Anordnung des Zahnriementriebes deutlich hinter der Schwenkachse des bewegten Triebwerksteiles bewirkt oft zum Zeitpunkt des Anlaufens des Triebwerksstranges, bedingt durch

a) die Trägheit der Luftschraube

b) den jetzt noch fehlenden Zug der Luftschraube,

c) die auftretende Zugbeanspruchung im Zahnriementrieb (der hinter der Drehachse angeordnet ist) und

d) die mangelhafte Arretierung des bewegten Triebwerksteiles im ausgefahrenen Zustand (nur durch externes Servo gehalten)

das Zurückklappen des gesamten Triebwerksbaumes und in Folge die Verkeilung des Zahnriemens bis hin zum Riß und oft die Beschädigung der Riemenführungselemente bis hin zur Verbiegung der gesamten Aluminium-Messingkonstruktion und Beschädigung des externen Stellservos oder des zugehöhrigen Ruderhorns.

Weitere z.T. erhebliche Nachteile der in der Regel vom Anwender selbstständig in einen Flugzeugrumpf funktionsfähig einzubauenden Triebwerkseinheit ergeben sich dadurch, daß mehrere Abspann - und Steuerseile und das erforderliche Stellservo triebwerksextern im Modellrumpf an entsprechenden Punkten kraftschlüssig und einjustierbar installiert werden müssen und sich durch schon geringe Anwenderfehler in diesen Bereichen (z.B. falsche Riemenspannung) z.T. gefährliche Fehlfunktionen ergeben können.

DER ERFINDUNG QEGT DIE AUFGABE ZUGRUNDE, ein Klapptriebwerk für Flugzeuge, insbesondere Flugmodelle, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung zu schaffen,

bei dem der Übergang zwischen Motorflug und Segelflug nur geringe Schwerpunktverschiebungen mit sich bringt,
bei dem alle für die einwandfreie Funktion erforderlichen Aggregate und Nebenaggregate in der Triebwerkskonstruktion zu integrieren sind, bei dem alle für die einwandfreie Funktion erforderlichen technischen Lösungen auf das vorstellbare Minimum reduziert werden (Steigerung der Betriebszuverlässigkeit).

Bei dem vorliegenden Triebwerksentwurf handelt es sich um ein aus konturgebenden Seitenplatten und abstandgebenden Spantenteilen (z.B.

GFK, CFK oder Aluminium) zusammengesetztes System.

Die Konstruktion ist sehr leicht und dennoch ausgesprochen stabil.

Sie gliedert sich in im wesentlichen 2 an einer Schwenkachse miteinander verbundenen und zueinander beweglichen Teile.

Es handelt sich dabei um den

a) feststehenden Triebwerksteil und den

b) bewegten Triebwerksteil (Triebwerksbaum)

Der feststehende Triebwerksteil (1.00,1.01,1.02,1.03) ist der Teil der Konstruktion, der mit im Rumpf eingeklebten Einbauspanten durch Schrauben fest verbunden wird und somit in unveränderlicher Position zum Flugzeugrumpf steht. Er bietet dem bewegten Triebwerksteil die erforderlichen Befestigungspunkte für die Schwenkachse sowie kraftschlüssige Anschlagpunkte für die obere und untere Endstellung sowie dem Kipphebelstoppelement den benötigten Anschlagpunkt am unbewegten Triebwerksteil. Er kann das benötigte Stellservo(6.00) kraftschlüssig aufnehmen und bietet den Befestigungspunkt (4.02) für den in Anspruch 8 erwähnten Gummi oder Federzug. Der bewegte Triebwerksteil (2.00,2.01,2.02,2.03,2.04,2.05) ist um die Schwenkachse D um insgesamt 90° von der unteren (eingefahrenen) Triebwerks-Position (Figur4) in die obere (ausgefahrene) Triebwerksposition (Figur3) drehbar.

Beim Umschwenken des bewegten Triebwerksteiles von der unteren in die obere Position ergibt sich nur eine extrem geringe Massenverlagerung entlang der Längsachse des Flugzeuges. Während sich beim Ausfahrvorgang der lange jedoch leichte propellertragende Schenkel des bewegten Triebwerksteiles in Flugrichtung gesehen von hinten nach vorne bewegt, schwenkt der kurze jedoch schwere motortragende Schenkel in Flugrichtung gesehen von vorne nach hinten.

Als Schwenkantrieb kommt dabei das Stellservo (6.00) das seine Kraft über das Servohorn (4.00) und über den Zug - und Druckstab (4.01) auf den bewegten Triebwerksteil überträgt, in Betracht. Im Gegensatz zu vorgenannten Systemen ist der Schwenkantrieb (Hochlaststellservo) im vorliegenden Fall fest im Triebwerk installiert, was sowohl in Bezug auf die hohen auftretenden Kräfte als auch in Bezug auf rasche Triebwerksinstallation und Deinstallation klare Vorteile im Vergleich zur externen Installation mit sich bringt.

Weitere vorteilhafte Konstruktionsdetails, die Triebwerksmontage und Demontage betreffend werden in den Ansprüchen 3 und 4 beschrieben.

Die Konzentration all dieser betriebsrelevanten Funktionen innerhalb der Triebwerkskonstruktion resultiert in einer erheblich gesteigerten Betriebszuverlässigkeit und - sicherheit, durch Ausschluß einer Vielzahl möglicher Fehlinstallationen und Fehlbedienungen.

Der bewegte Triebwerksteil beherbergt den gesamten Antriebsstrang, bestehend aus Motor (5.00) Zahnriemengetriebe (11.00,11.01,Zahnriemen), Luftschraubenwelle mit Lagerung und Luftschraube, wobei die einzelnen Antriebsstrangkomponenten relativ zueinander immer die gleiche Position einnehmen, was z.B. eine zu jeder Zeit optimale Zahnriemenspannung gewährleistet und auch hier eine wesentliche Steigerung der Betriebszuverlässigkeit im Vergleich zu den vorgenannten Systemen bedeuten kann.

Desweiteren bietet der bewegte Triebwerksteil dem sog. Kipphebelstoppelement (3.00,3.01,3.02,3.03)die nötigen Lager - und Anschlagpunkte.

Bei dem Kipphebelstoppelement, dessen Aufbau und Funktionsweise aus den Ansprüchen 12-18 hervorgeht, handelt es sich um ein denkbar einfaches, jedoch ganz besonderen Anforderungen genügendes Brems- und Positioniergerät für die Luftschraube, welches in Zusammenwirken mit dem der Luftschraubenwelle

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zugeordneten Hülsenfreilauf mit Lagerung und ausschließlich unter steter Beaufschlagung der Luftschraube mit Fahrtwind seine Aufgabe erfüllt. Kann man auf die nichtsnutze Demonstration solcher Syteme am Boden und ohne Fahrtwind verzichten, belohnt die einfache Konstruktion mit einer nur einfachen Konstruktionen eigenen Zuverlässigkeit.

Claims

1. Klapptriebwerk für Flugzeuge, insbesondere Flugmodelle, mit einem um eine Schwenkachse schwenkbar gelagerten Triebwerksbaum, mittels einer Antriebseinrichtung ein- und ausfahrbar und am äußeren Ende eine drehbar gelagerte und mittels eines Motors antreibbare 2-Blatt Starrluftschraube tragend, welche mittels einer Positioniereinrichtung jeweils im 180°-Abstand in eine zum Einschwenken erforderliche Position ausgerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Konstruktion aus konturgebenden Seitenplatten (1.00, 1.01, 2.00, 2.01) und abstandgebenden Spantenteilen (1.02, 1.03, 1.04, 2.02, 2.03, 2.04, 2.05) gebildet wird, welche mittels Fügetechniken wie Kleben, Schrauben, Schweißen verbunden oder als Gesamtheit aus dem Vollen gefräst oder im Spritzgußverfahren hergestellt werden können (Fig. 1, Fig. 2).

2. Klapptriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (D) des Triebwerksbaumes so gestaltet ist, daß Kugellager oder Gleitlager mit Flansch von außen oder innen in kreisförmige Aussparungen in den Seitenplatten (1.00 und 1.01) eingeschoben werden und in diese, von außen in die Seitenplatten (2.00, 2.01) eingeschraubte Kunststoff-, Aluminium-, Messing- oder Stahlschrauben als Lagerachse eingreifen (Fig. 1).

3. Klapptriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Flugzeugrumpf feststehende Teil der Konstruktion(Zahlengruppe 1) mittels dem Flugzeugrumpf angepaßter Einbauspanten an seinem vorderen und hinteren Ende kraftschlüssig befestigt und zu Wartungszwecken schnell wieder gelöst werden kann, insbesondere dadurch ermöglicht, daß die Seitenplatten (1.00 und 1.01) an ihrem vorderen Ende zapfenförmige Ausbuchtungen aufweisen (Fig. 1), die in entsprechende Aussparungen des Einbauspantes eingreifen, und das Spantteil (1.04) entsprechende Bohrungen aufweist (Fig. 2), durch die Befestigungsschrauben von oben durch den Triebwerksschacht in den hinteren Einbauspant eingeschraubt werden können.

4. Klapptriebwerk nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenteile (2.00, 2.01) des bewegten Triebwerksbaumes so ausgeformt werden, daß sie im ausgefahrenen Zustand des Triebwerkes derart gegen einen dem feststehenden Teil des Triebwerks (Zahlengruppe 1) zugehörigen Anschlag (z. B. Spantteil 1.04) laufen (Fig. 3), daß das im Betrieb um die Triebwerksachse D entstehende Drehmoment sicher und ohne die Verwendung eines am Triebwerksbaum zu befestigenden Abspannseiles aufgefangen werden kann.

5. Klapptriebwerk nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der für den Ein-/Ausfahrvorgang des Triebwerksbaumes erforderliche Antrieb (z. B. Stellservo) direkt an entweder dem feststehenden oder dem bewegten Teil des Triebwerks befestigt wird (hier z. B. an Spantteil 1.04). (Fig. 3).

6. Klapptriebwerk nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der für den Ein- und Ausfahrvorgang des Triebwerksbaumes erforderliche Zug- und Druckstab (4.01) so angeordnet wird, daß das dem Stellservo (6.00) zugewandte Ende mit dem Servohorn (4.00) beweglich verbunden, und das dem Stellservo abgewandte Ende z. B. mittels eines Kugelkopfes mit dem bewegten Teil des Triebwerks (Zahlengruppe 2) verbunden wird.

7. Klapptriebwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Stellservos (6.00), die Lage des Befestigungspunktes des Zug- und Druckstabes (4.01) an dem bewegten Teil des Triebwerkes (Zahlengruppe 2) und die Lage eines dem feststehenden Triebwerksteiles (Zahlengruppe 1) zuzuordnenden Anschlagpunktes (4.02) für das Servohorn (4.00) derart gewählt werden, daß der zwischen Servohorn (4.00) und Zug- und Druckstab (4.01) befindliche Drehpunkt über die geradlinige gedachte Verbindungsachse A1 (zwischen Drehpunkt Ruderhorn 4.00 und Befestigungspunkt des Druck- und Zugstabes an dem bewegten Triebwerksteil) hinausläuft und sich das Servohorn (4.00) im eingefahrenen Zustand des bewegten Triebwerksteiles (Fig. 4) gegen den dem feststehenden Teil des Triebwerkes zuzuordnenden Anschlag (4.02) legt und somit eine Verriegelung durch Verknieung entsteht.

8. Klapptriebwerk nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Befestigungspunkten 4.02 (dem feststehenden Triebwerksteil zuzuordnen) und den Befestigungspunkten 4.03 (dem bewegten Triebwerksteil zuzuordnen) ein Gummi oder Federzug angeordnet werden kann, welcher negativen Schwerkrafteinflüssen auf den bewegten Teil des Triebwerkes entgegenwirken kann und somit das Stellservo beim Ein- und Ausfahrvorgang unterstützt.

9. Klapptriebwerk für Flugzeuge, insbesondere Flugmodelle, mit einem im unteren Bereich des bewegten Triebwerksteiles (Zahlengruppe 2) angeordneten und mitschwenkenden Elektromotor, mit einem zwischen Motor- und Propellerwelle angeordneten Zahnriementrieb, bestehend aus einer Zahnriemenscheibe auf der Motorwelle und einer Zahnriemenscheibe auf einem auf der Propellerwelle laufenden Freilauf, mit einem am bewegten Triebwerksteil befestigten und der Luftschraube unmittelbar zugeordneten Kipphebelstoppelement, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (5.00) an seinem Befestigungsspant (2.02) derart befestigt wird, daß er in z. B. Langlöchern in gewissem Umfang in seiner Höhe verstellt werden kann.

10. Klapptriebwerk nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem in der oberen Zahnriemenscheibe (11.00) verklebten Freilauf (10.00) im Speziellen um einen Freilauf mit Lagerung (Typ HFL) handelt und dieser in das vordere Propellerwellenlager (9.00) einsteckt um Verspannungen zwischen vorderem und hinterem Propellerwellenlager zu verhindern und die Bautiefe zu minimieren. (Fig. 6).

11. Klapptriebwerk nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß in die Propellerwelle (8.00) ein senkrecht zur Propellerwellenachse stehender Dorn eingebracht wird der in eine entsprechende Aussparung in der Luftschraube eingreifend gleichzeitig als Mitnehmer und als hinteres Gegenlager für die aufgesteckte Luftschraube dient. (Fig. 6).

12. Klapptriebwerk nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Seitenteilen (2.00, 2.01) des bewegten Triebwerksteiles (Zahlengruppe 2) ein drehbar gelagertes Spantelement (3.00) befindet, welches den Stoppbolzen (3.01) und die daran befestigte Stoppwalze 3.02 trägt. (Fig. 5).

13. Klapptriebwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoppbolzen (3.01) aus einem elastischen Material besteht, insbesondere es sich bei dem Stoppbolzen um eine in Spantelement (3.00) eingeschraubte Nylonschraube handelt. (Fig. 5).

14. Klapptriebwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoppwalze (3.02) aus einem elastischen Material besteht, insbesondere es sich bei der Stoppwalze um eine Hartgummischeibe handelt, die frei drehbar mit der Befestigungsschraube (3.03) am der Luftschraube zugewandten Ende des Stoppbolzen (3.01) befestigt ist. (Fig. 5).

15. Klapptriebwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des nach unten gerichteten Schenkels des Spantteiles (3.00) (Fig. 5 und 4) ein Gummi oder Federzug (3.04) befestigt ist, dessen anderes Ende an einem dem bewegten Triebwerksteil zuzuordnenden Element, hier Seitenteil (2.01), befestigt ist, und somit das untere Ende des nach unten gerichteten Schenkels des Spantteiles (3.00) stetig mit leichter Federkraft gegen die im Motorspant (2.02) integrierte Anschlagfläche gezogen wird, und somit das gesamte Kipphebelstoppelement(3.00, 3.01, 3.02, 3.03) in die wirksame (Bremsposition) gezogen wird.

16. Klapptriebwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Spantelement (1.02) oder einem anderen dem feststehenden Triebwerksteil (Zahlengruppe 1) zuzuordnenden Element eine längere zapfenförmige Ausbuchtung befindet (Fig. 5), welche beim Hochfahren des bewegten Triebwerksteiles (Zahlengruppe 2) gegen den nach unten gerichteten Schenkel des Spantteiles (3.00) stößt und damit das gesamte Kipphebelstoppelement(3.00, 3.01, 3.02, 3.03) gegen die in Anspruch 15 erwähnte leichte Federkraft um seinen Drehpunkt dreht, und somit die Stoppwalze (3.02) aus dem Bereich des Propellerkreises bewegt und damit das Kipphebelstoppelement in die unwirksame Position bringt. (Fig. 3 und 5).

17. Klapptriebwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Spantelement (2.03) eine zusätzliche der Luftschraube nahe Führung für den Stoppbolzen (3.01) integriert wird.

18. Klapptriebwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in die in Anspruch 15 erwähnte Anschlagfläche eine Senkkopfschraube integriert wird, mit der man durch Herausdrehen nach hinten die Eintauchtiefe der Stoppwalze (3.02) in den Propellerkreis reduzieren und somit die Bremskraft anpassen kann.