DE3041483A1

DE3041483A1 - Amphibienfahrzeug

Info

Publication number: DE3041483A1
Application number: DE19803041483
Authority: DE
Inventors: Karl 7922 Herbrechtingen Blickle; Rudolf 7920 Heidenheim Laucks
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1980-11-04
Filing date: 1980-11-04
Publication date: 1982-05-13
Also published as: US4419085A; FR2493237A1; FR2493237B3; DE3041483C2

Description

V 5789 J-M. Voith GmbH

Kennwort: "Amphibienfahrzeug" Heidenheim

Amphibienfahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Amphibienfahrzeug entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekannte Amphibienfahrzeuge haben für den Antrieb im Wasser eine oder mehrere Propeller herkömmlicher Bauart, also Schiffsschrauben. Als Nachteil wird hier gesehen, daß dieser Antrieb die verschiedensten separaten Bauteile erfordert und daß dieser Antrieb wegen der relativ kleinen Durchmesser einen relativ geringen Vortriebswirkungsgrad bei höheren Propellerbelastungen hat.

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Die Aufgabe der Erfindung ist es, demgegenüber einen Antrieb zu schaffen, der nur wenig störende Bauteile erfordert und einen besseren Vortriebswirkungsgrad bei höheren Propellerbelastungen hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen, insbesondere 2 - 6,gekennzeichnet.

Mit dem erfindungsgemäßen Antrieb hat man insbesondere auch noch den Vorteil, daß bei der Landfahrt kaum störende Bauteile vorhanden sind, da man die Flügel leicht entfernen kann und nur im Anwendungsfall anzubringen braucht, was auf einfache Weise geschehen kann.

Der erfindungsgemäße Antrieb arbeitet nach dem bekannten Prinzip wie es in der US-PS 1 681 500 beschrieben ist..In der DE-PS 4-93 539 wird hinsichtlich einer Weiterentwicklung des Grundprinzips ausgeführt, daß dieser als Antriebsmittel für Wasseroder Luftfahrzeuge oder als Wasser- oder Windkraftmaschinen, Pumpen, Ventilatoren, Gebläse u.a. dienen kann.

Bei allen diesen Antrieben werden aber gesonderte Propellereinrichtungen verwendet, die für sich einen speziellen Läufer (mit eigenem Antrieb) aufweisen, in welchem die Propellerflügel gelagert sind.

Nachfolgend wird die Erfindung nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei stellen dar:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein mit den PropellerflUgeln versehenes Antriebsrad des Amphibienfahrzeugs entsprechend Schnitt I-I in Fig. 2;

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Pig. 2 eine Draufsicht in schematischer Form

auf das Antriebsrad entsprechend Schnitt II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der Fig. 1.

In Fig. 1 ist an der den Reifen 22 tragenden Felge 21 des Fahrzeugrädes gleichzeitig auch über dieselben, die Felge 21 mit Flansch 40 der Nabe 3 verbindenden Schrauben, der topfförmige Flügelträger 12 an Flansch 39 gehalten'. Dieser weist in seinem Inneren die Führungsteile der Propellerflügel 1 sowie deren Steuerungsteile auf und ist nach außen hin mit einem Deckel abgedichtet. Die Propellerflügel 1 weisen ein Befestigungsteil 38 auf, mittels dem sie jeweils über eine Haltebuchse 2 in einem Tragzylinder 15 des Flügelträgers 12 am Fahrzeugrad gehalten sind. Dabei ragen die Tragzylinder 15 durch Löcher ^l in den Felgen hindurch. Am anderen Ende weisen die Befestigungsteile der Propellerflügel jeweils ein Führungsfußteil 37 auf, mit dem sie mit einer Passung in den Haltebuchsen 2 geführt sind. Um die Propellerflügel gegen Verdrehung zu sichern, sind sie mit in eine Nut 3I der Halfrebuchsen 2 eingreifenden Keilen 30 versehen. Die Flügel sind gegenüber den Tragzylindern 15 jeweils mit einer Dichtung 20 abgedichtet, die mittels einem Bund 19 am Ende des Flügelblattes- 1 angepreßt wird. Auf der anderen Seite des Rades befindet sich eine entsprechende Abdichtung lh zwischen dem Deckel I3 des Flügelträgers 12 und der Radachse J. Die Haltebuchsen 2 sind in Lagerzylindern 33 und einem entsprechenden Ansatz einer Lagerplatte 3^ an ihrem anderen Ende in den'Tragzylindern 15 drehbar gelagert. ^:

Die Radachse 7 ist hohl ausgeführt. Durch ihren Hohlraum erstreckt sich die Antriebswelle 4 des Fahrzeugrades. Die Nabe des Fahrzeugrades ist mittels Kegelrollenlagern 5 und 6 auf der Radachse 7 gelagert.

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Somit drehen sich die Propellerflügel gleichsinnig mit dem Fahrzeugrad. Am dem Flügelblatt 1 gegenüberliegenden Ende des Befestigungsteils }8 der Propellerflügel werden diese nun über einen an der Haltebuchse 2 mittels Paßkeil 9 festgelegten Antriebshebel 10 gesteuert, so daß sie sich zyklisch während jeder Radumdrehung verdrehen. Dabei sind Steuerarme 8 bzw. 8' und 8" an den Antriebshebeln 10 jeweils über einen Bolzen 11 gelagert, wobei der Antriebshebel 10 noch an einer die Haltebuchse 2 des Flügelträgers 12 abstützenden Lagerplatte ]54 anliegt und auf der anderen Seite von einer Abschlußplatte 32 gehalten ist.

Aus Fig. 2, in der diese Steueranordnung noch einmal schematisch in Draufsicht dargestellt ist, erkennt man die Wirkungsweise der Steueranordnung. Die Radachse 7 weist einen exzentrischen Teil 18 auf, auf welchem ein Steuerring 17 drehbar gelagert ist. Dieser Steuerring 17 trägt nun die Steuerarme 8, 8' und 8" für die Steuerung der Propellerflügel. Man erkennt aus der Figur, wie sich die Stellung derselben während jeweils einei Radumdrehung ändert. Bei der eingezeichneten Umdrehungsrichtung des Fahrzeugrades ergibt sich die mit dem außerhalb des Umdrehungskreises der Propellerflügellagerung dargestellten Pfeil gekennzeichnete Bewegungsrichtung des Fahrzeugs im Wasser.

Man nennt die dargestellte Steueranordnung- wegen des Verlaufs des Anstellungswinkels des PropellerflUgelblattes gegen die Strömung auoh Sinus-Kinematik. Sie ist in der Ausführung recht. einfach, allerdings im Wirkungsgrad etwas schlechter als andere Steuerkinematiken. Für den gegebenen Anwendungsfall erscheint jedoch ihre Wirkungsweise noch akzeptabel zu aein. DIo Propollerflügelblätter haben vorzugsweise symmetrisches Profil, um sie für beide Drehriehtungen gebrauchen zu können, d.h. sie sowohl für Vorwärts- als auch für Rückwärtsfahrt einsetzen zu können. Dies ist erforderlich, weil hier die Exzentrizität e des Steuerpunktes N des Exzenters 18 festliegt, d.h. immer

nach der gleichen Seite gerichtet ist. Bei aufwendigeren Kinematiken könnte man diese Exzentrizität e verstellbar machen und dann auch strömungsmäßig bessere, d.h. Tragflügelprofile für die Flügelblätter vorsehen; jedoch scheint diese Lösung für den gegebenen Anwendungsfall als zu aufwendig. Es hat sich gezeigt, daß auch die hier dargestellte Dreiflügelanordnung noch wirkungsvoll ist und auch ein relativ gleichmäßiges Schubverhalten aufweist.

Es ist nun vorgesehen, die Propellerflügel leicht auswechselbar, d.h. einsteckbar auszubilden, wie aus den mit Fig. 3 dargestellten Einzelheiten näher hervorgeht. Dort ist zwischen Tragbünden 35 und J6 eine Ringnut 16 in dem Befestigungsteil 38 des Propellerflügels 1 zu erkennen, in welche ein mit einep^ylindrischen Schraubenfeder 29 belasteter Schnapper 26 mit einem Schnapperfuß 27 eingreift. Dabei ist die Feder 29 von einer Halteplatte 28 gehalten. Man erkennt noch aus der Figur Abdichtungen 23* 24, die mittels einer Druckplatte 25 gegen ein Druckstück 33» das in dem Tragzylinder 15 festgelegt ist, angepreßt werden. Durch diese Ausbildung können die Propellerflügel 1 sehr schnell aufgesteckt und auch wieder entfernt werden.

Erfindungsgemäß wird man den Propellerantrieb, insbesondere bei den angetriebenen Vorderrädern, d.h. also den gelenkten Rädern anbringen, um durch die verschiedene Richtung des Flügelpropellers entsprechend dem Radeinschlag auch die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges im Wasser zu steuern.

Die konstante Amplitude, die sich bei der erfindungsgemäßen Einrichtung mit dem festliegenden Steuerpunkt, d.h. dem starren Exzenter ergibt, ist deshalb nicht schädlich, da ohnehin die verwendeten Antriebe im allgemeinen für eine stärkere Drehzahländerung ausgelegt sind, womit dann auch die Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Wasser geregelt werden kann.

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Es ist in Fig. 1 noch mit strichpunktierten Linien angedeutet, daß die Propellerflügel etwa 10 - 20° geneigt zur Radachse angebracht werden können, um die Strahlfläche des Propellerantriebs zu vergrößern.

Heidenheim, den 31.10.80
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Claims

« * «ft Ρ η 4 n /. 1 /. Q \s —r ι —t W V 3789 J.M. Voith GmbH Kennwort: "Amphibienfahrzeug" Heidenheim P at ent ansprüche

1. Amphibienfahrzeug mit angetriebenen Rädern für Straßenfahrt und einem Antriebsmittel für den Vortrieb im Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einem angetriebenen Rad Halterungen (2, 15) und eine Verstelleinrichtung (7, 8, 8', 8", 10, 11, 17, 18) für nach dem Prinzip der Zykloidalpropeller beim Drehen des Rades einen Vortrieb erzeugende Propellerflügel (1) vorgesehen sind, und daß die Halterungen so angeordnet und ausgebildet sind, daß die Propellerflügel (1) seitlich aus der Radfelge (21) herausragen, wobei die Drehachsen der Propellerflügel höchstens mit einem kleinen spitzen Winkel gegen die Radachse (7) geneigt sind.

2. Amphibienfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerflügel (1) von der Pahrzeugaußenseite her leicht ein- und ausbaubar sind.

3. Amphibienfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Radfelge (21) zur Aufnahme der Propellerflügel (1) ausgebildet ist und zum Antrieb derselben dient.

4. Amphibienfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens an einem angetriebenen Rad ein mit diesem oder dessen Antriebswelle gekuppelter Flügelträger (12) konzentrisch zur Antriebswelle (4) angeordnet ist, der zur Aufnahme der Propellerflügel (1) ausgebildet ist.

5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Vortriebsrichtung mindestens an den angetriebenen gelenkten Rädern die Propellerflügel (1) vorgesehen sind.

6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß für die Verstellung der Propellerflügel (1) eine sogenannte Sinus- oder Schubkurbel-Kinematik verwendet wird, bei der die zyklische Verstellung je Radumdrehung erfolgt.

7. Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (4) der Räder durch eine hohle Radachse (7) geführt ist, die jeweils den Exzenter (18) einer Sinus-Kinematik mit fester, d.h. starr festliegender Exzentrizität aufweist, auf welchem Exzenter (18) ein die zur Betätigung der Propellerflügel (1) dienenden Steuerarme (8, 8', 8") tragender Steuerring (17) drehbar gelagert ist.

8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 1, dadurch gekennzeichnet,^ daß die Drehachsen der Propellerflügel (1) mit der jeweiligen Radachse einen kleinen spitzen Winkel bilden, so daß ihr Befestigungsteil (38) radial weiter innen liegt als das Flügelblatt (1).

9· Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis. 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerflügel (1) steckbar und leicht lösbar von der Radnabe (3) gehalten sind.

10. Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung mittels Schnellverschluß (26 bis 29) erfolgt.

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11. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerflügel (1) in einem die Steuerteile der Flügel (1) in seinem Inneren aufnehmenden, mit der Radnabe (3) verbundenen, topfförmigen Flügelträger (12) gehalten sind.

Heidenheim, den 31.10.80
Cg/Srö