DE2628846C2 - Drehschwingentriebwerk - Google Patents

Description

Drehschwingenflugzeuge geeignet. Ebenso ist bekannt, daß ein Drehschwingenantrieb zur Verwindung von Drehschwingen entwickelt wurde (DE-PS 2 30 273). Dieser Drehschwingenantrieb besteht aus einer Kurbel mit zwei auf gleichem Achsabstand, aber versetzt angeordneten Kurbelzapfen, welche über einen Lenker auf jeweils einen der beiden, in der Tiefe der verwindbaren Drehschwinge angeordneten Drehschwingenholme einwirken. Ein derartiges Drehschwingentriebwerk gibt zwar mit den beiden Anlenkungen je ία Drehschwinge den charakteristischen, gesteuerten Bewegungsablauf des natürlichen Schwingenfluges auch im rumpfnahen Flügelbereich noch recht gut wieder, hat aber ebenfalls keine Vorrichtung zur Einstellung einer Segelstellung.

Unter den bekannten Kurbelanordnungen wird insbesondere auf die Kardankurbel verwiesen. Diese besteht prinzipiell aus einem Grundkreis und einem Rollkreis im Größenverhältnis 2:1, wobei der Rollkreis innen am Grundkreis abrollt. Beim Abrollvorgang beschreibt jeder Punkt des Rollkreises eine Gerade, die durch den Grundkreismittelpunkt verläuft und in der Länge dem Gnindkreisdnrchmesser entspricht

Eine übliche Konstruktion einer Kard-nkurbel besteht aus einem feststehenden Innenzahnkranz und 2s einem Stirnzahnrad, das als Planetenrad angetrieben wird. Der Teilkreisdurchmesser des Innenzahnkranzes steht zu dem des Planetenrades im Größenverhältnis 2:1. Die Anordnung des Kurbelzapfens, der die charakteristischen geradlinigen Bewegung ausführt. erfolgt in Verbindung mit dem Planetenrad auf dessen Teilkreisdurchmesser. Die Lage der Kurbelzapfenbahnlinie kann durch Verdrehung des verstellbar angeordneten Innenzahnkranzes verändert werden. (Siehe hierzu »Übersicht über Kinematik, Getriebelehre mit besonderer Berücksichtigung der Getriebedynamik, sowie der Schwingungsgetriebe und Getriebeschwingungen« von H. J. Knab, Zivil-Ing., Fachlehrer für Getriebelehre. Nürnberg 1930. Selbstverlag, Abb. 150 auf Seite 35 und Abb. 1250 auf Seite 142.)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in Rotationsbew· gung vorliegende Antriebsenergie mit Hilfe eines Drehschwingentriebwerkes in Hen Bewegungsablauf einer sinoidischen, in Dreh- und Schlagrichtung gekoppelten, gesteuerten Drehschwingung umzu- « formen, mit der Möglichkeit, während des Betriebes mehrfach, eine in Dreh- und Schlagrichtung definierte, mittlere Drefschwingen-Segelstellung, unabhängig von der jeweiligen Drehschwingen-Ausgangslage, gezielt und wiederholt einstellen und fixieren zu können. to

Die 1. Lösung bezieht sich auf ein »Drehschwingentriebwerk mit betriebsunaf-ängiger Segelstellung«. Die Aufgabe wird damit erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Ka-dankurbel mit innen verzahntem Zahnkranz (2) verwendet wird, der mit einem Hilfsantrieb (24) um die Zahnkranzachse verdrehbar ist, wobei die beiden auf dem Plaf<etenradteilkreis (23) befindlichen Kurbelzapfen (3, 4) in je eine Kreuzschleife (5, 6) eingreifen, die annähernd rechtwinklig zur Schlag- (8) und Schwingendrehachse (*5) verschiebbar gelagert und jeweils über einen Lenker (9, 10) mit der Drehschwinge (11) verbunden sind, wobei deren Schleifenmittellinien {18, 19) iwar annähernd senkrecht zu ihrer gemeinsamen Bewegungsrichtung Hegen, aber im gleichen Maße (20) gegeneinander geneigt sind wie die sich kreuzenden Bahntien (21, 22) der beiden Kurbeizapfen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine in Schlag- und Schwingendrebrichtung definierte, mittlere Segelstellung während des Betriebes völlig unabhängig vom Hauptantrieb und der Drehschwingen-Ausgangslagu, wiederhoh eingestellt werden kann. Dies gilt also sovr-ohl bei Blockierung, beim Leerlauf, bei weiterer Drehbewegung und beim Rückwärtslauf der Hauptantriebswelle. Die Segelstellung ist durch Verwendung feststellbarer Hilfsantriebe fixierbar und kann somit nicht nur während des Fluges, sondern auch bei der Landung eingehalten werden. Sie ist durch den beliebig langsamen oder schnellen Übergang zwischen den einzelnen Betriebsstellungen auch für große, ggf. manntragende Antriebe geeignet. Die Bewegungen der Kardankurbelzapfen verlaufen im Gegensatz ;:u anderen Kurbeln bereits geradlinig und wirken in der Betriebsstellung mit dem maximalen Schlagwinkel und dem maximalen Kraftaufwand nur etwa in der Mitte der Kreuzschleifen. Die Führung der Krtuzschleifen kann daher sehr kurz gestaltet und in relativ kleine Flugzeugzellen untergebracht werden. Diese Kompaktbauweise wird noch dadurch unf stützt, daß die Umformung einer rotierenden Bewegung in zwei phasenverschobene Schwingbewegungen, die Steuerung des Schlagwinkels und die Einstellung der Segelstellung innerhalb nur einer Einheit — der Kardank'jrbel - erfolgt.

Ein wesentlicher Verzug besteht auch darin, daß der Schlagwinkel der Drehschwingenbewegung während des Betriebes stufenlos von Null bis zu einem maximalen Wert verstellt werden kann, so daß ein? weitgehende Anpassung an verschiedene Betriebsverhältnisse jederzeit möglich ist. Dabei ist der Schwingendn-hwinkel mit dem Schlagwinkel proportional gekoppelt, wodurch beide Bewegungen automatisch aufeinander abgestimmt bleiben.

Der 2. Lösungsvorschlag betrifft ein »Drehschwingentriebwerk mit Segelstellung durch Hauptantrieb-Drehrichtung'.umkehr«. Wird ausgehend von dem »Drehschwingentriebwerk mit betriebsunabhängif einstellbarer Segelstellung« auf die Regelbarkeit des Drehschwingen-Schlagwirikels und auf die Unabhängigkeit vom Hauptantrieb verzichtet, so kann die Anordnung eines Hilfsantriebes entfallen und nur mit Hilfe des Hauptantriebes eine SegelsHIunjj eingestellt und fixiert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dann dadurch gelöst, daß eine Kardankurbel mit innen verzahntem Zahnkran/ (2) verwendet wird, wobei die beiden auf dem Planetenradteilkreis (23) befindlichen Kurbelzapfen (3, 4) in je eine Kreuzschleife (5, 6) eingreifen, die annähernd rechtwinklig zur Schlag- (8) und Schwingendrehachse (15) verschiebbar gelagert und jeweils über einen Lenker (9, 10) mit der Drehschwinge (11) verbunden sind, wobei deren Schleifenmittellinien (18, 19; zwar annähernd senkrecht zu ihrer gemeinsamen Bewegungsrichtung l'egen. aber im gleicher Maße (20) gegeneinander geneigt sind wie die sich kreuzenden Bahnlinien (21, 22) der beiden Kurbelzapfen, daß der Innenzahnkranz der Kardankurbel zwischen zwei durch Anschläge (28,29) b .grenzte Endstellungen frei drehbar gelagert wrd, so daß durch den Wechsel der Haüptantriebsdrehrichtung auch der Wechsel der Innenzahnkranz*Endstellungen erfolgt, wo!5ei diese so gewählt werden, daß in der einen Endstellung die Kurbelzapfcnbahnen deckungsgleich mit den Kreuz» schleifenmittellinien liegen und in der anderen Endlage die Kreuzschleifen den voreesehenen Hub und die

gewünschte Phasenlage untereinander haben, und daß die steuerungstechnische, gleichzeitige Erfassung einer bestimmten Zahnkranzstellung und einer bestimmten Kurbelstellung durch eine von einem Festpunkt aus abgetastete (31) Noeke (30) geschieht, welche sich mit dem Planetenrad (23) mitdrehl.

Die mit dieser Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine in Schlag- und Schwingendrehrichtung definierte, mittlere Segelstellung während des Betriebes wiederholt einstellbar ist. Öurch Abstoppen des Hauptantriebes nach Erreichen der Segelstellung, in einem Totpunkt der Kurbel, ist die Segelstellung fixierbar und kann somit auch bei der Landung eingehallen werden. Die Bewegungen der Kardankurbelzapfen verlaufen im Gegensatz zu anderen Kurbeln bereits geradlinig und wirken in der Betriebsstellung mit dem maximalen Schlagwinkel und dem maximalen Kraftaufwand nur etwa in der Mitte der kreuzschleifen. Die Führung der Kreuzschleifen kann daher sehr kurz gestaltet und in relativ kleinen Flugzeugzellen untergebracht werden. Diese Kompaktbauweise wird noch dadurch unterstützt, daß die Umformung einer rotierenden Bewegung in zwei phasenverschobene Schwingbewegungen und die Einstellung der Segelstellung innerhalb nur einer Einheit — der Kardankurbel — erfolgt und der Anbau eines Hilfsantriebes unterbleibt. Der Aufbau ist gegenüber dem »Drehschwingenlriebwerk mit betriebsunabhängig einstellbarer Segelstellung« noch einfacher und das Gewicht des Drehschwingentriebwerkes deutlich geringer.

Die verwendete Abtasteinrichtung hat gegenüber der Einzelabtastung von Planetenrad und Innenzahnkranz den Vorteil, daß sie nur dann bewegt wird, wenn Pianetenrad und Innenzahnkraiu in die vorher bestimmte Stellung gestellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 Drehschwingentriebwerk mit einer Kardankurbel (in Betriebsstellung),

Fig.2 Kardankurbel-Betriebsstellung im unteren

F i g. 3 Kardankurbel in mittlerer Betriebsstellung.

F i g. 4 Kardankurbel-Betriebsstellung im oberen Totpunkt.

F ig. 5 Kardankurbel in Segelstellung mit Kurbelzapfen mittig.

F i g. 6 Kardankurbel in Segelstellung mit Kurbelzapfen links.

F ig. 7 Kardankurbel in Segelstellung mit Kurbelzapfen rechts.

F i g. 8 Kardankurbel mit drehbarem Innenzahnkranz in Betriebsstellung,

F i g. 9 Kardankurbel mit drehbarem Innerizahnkranz in Segelstellung.

Fig. iO Abtasteinrichtung für Planeten- und innenzahnkranzstellung in einer Betriebsstellung,

Fig. Il Abtasteinrichtung für Planeten- und Innenzahnkranzsieüung in der Segelstellung (Abfaststellung), F i g. 12 Kardan-Kreispaar.

Ein Ausführungsbeispiel für den 1. Lösungsvorschlag, ein »Drehschwingentriebwerk mit betriebsunabhängig einstellbarer Segetstellung« ist schematisch in F i g. 1 dargestellt. Eine Kardankurbel-Anordnung (I) mit Hilfsantrieb (24) zur Verstellung des Innenzahnkranzes (2), ist mit zwei auf dem Teilkreisdurchmesser des Planetenrades (23) versetzt angeordneten Kurbelzapfen (3,4) versehen. Die Größe des Kurbelzapfen-Versatzes richtet sich dabei in erster Linie nach dem geforderten Drehwinkel (17) der Drehschwinge (I/), den er maßgeblich milbestimmt. Die Kurbelzapfen-Bewegungen werden über zwei Kreuzschleifen (5, 6) und zwei Lenker (9, 10) auf eine mit zwei Freiheitsgraden gelagerte Drehschwinge (11) übertragen. Die Mittellinien der Kreuzschleifen (5, 6) sind gegeneinander im gleichen Maße (20) geneigt wie die Bahnlinien (21, 22)

ίο der beiden Kurbelzapfen (3,4) (siehe hierzu auch F i g. 2 bis 7). Die Angriffspunkte der Lenker (9.10) sind in der Tiefe der Drehschwinge (11) gestaffelt angeordnet. Dabei kann der Dreh- und Schlagwinkel der Drehschwinge und die Belastungsverteilung auf die beiden

Kurbelzapfen durch Änderung der Seile und der Abstände (12,13, 14) der Anlenkungspunkte gegenüber der Schlagachse (8) und der Drehachse (15) in weiten Grenzen variiert werden. Das gleiche gilt auch bei der Änderung der Lage und Abstände der Drehschwingen-

fläche (ti) gegenüber der Schwingachse (8) und der Drehachse (15). Zur Stabilisierung der Fluglage kann z. B. eine zusätzliche Vor- und Rückwärtsbewegung der Drehschwinge (11) durch deren Versetzung außerhalb der Drehachse (15) erzielt werden. Dazu genügt es beispielsweise, die Drehachse (15) in die Nähe (z.B. Punkt 16) der Schlagachse (8) nach oben abzuwinkein.

Die hier dargestellte Anordnung kann mit den beiden Lenkern (9, 10) auch direkt mit einer verwindbaren Drehschwinge verbunden werden, wie sie 7. B. in der

M DE-PS 2 30 273 aufgezeigt ist. Auch mehr als zwei Kurbelzapfen und entsprechend viele, nachgeschaltete Kraflübertragungsetemente könn'en, insbesondere im Zusammenhang mit verwindbaren Drehschwingen, ausgeführt werden. Bei einer Anordnung mit nur einem

« Kurbelzapfen muß anderweitig für die Einstellung und Fixierung der Segelstellung in Drehrichtung gesorgt werden. Durch Anordnung weiterer Drehschwingen symetrisch zur Kreuzschleifenführung und parallele Anlenkung mehrerer Drehschwingen kann ihre Zahl.

•fo zumindest theoretisch, beliebig vergrößert werden. Auch der Antrieb beidseitig gelagerter Drehschwingen ist durchführbar.

Ais Beispiel für ilen Zu&aininenbang der Bewegungen der Kardankurbel mit den beiden Kurbelzapfen (3, 4)

« Und den Kreuzschleifen (5, 6) sind in F i g. 2 bis 7 einige charakteristische Phasen des Drehschwingen-Betriebes schematisch dargestellt. Auf die Darstellung der beiden Kreuzschleifenführungen wurde dabei wegen der besseren Übersicht verzichtet. Sie sind in allen Darstellungen von oben nach unten verlaufend vorzustellen.

In F i g. 2 stehen die Kurbelzapfen (3,4) — zumindest annähernd — im unteren Totpunkt. Die beiden Kreuzschleifen (5, 6) stehen mittig zueinander, wobei

S5 ihre Mittellinien (18, 19) im gleichen Maße (20) gegeneinander geneigt sind, wie die Bahnlinien (21, 22) der jeweiligen Kurbelzapfen (3, 4). Bei Bewegung des Planetenrades (23) durch den Hauptantrieb in der angegebenen Richtung durchlaufen die Kurbelzapfen (3, 4) nacheinander die Kardankurbelmitte, eine Stellung, die in F i g. 3 dargestellt ist. Sie entspricht der Kurbelstellung in Fig. 1. Man erkennt deutlich die nacheilende Stellung der einen Kreuzschleife (5) gegenüber der anderen (S). Wird das Pianetenrad (23)

μ weitergedreht, kommt es mit seinen Kurbelzapfen (3,4) in die, in Fig.4 dargestellte, obere Totpunktlage. Die beiden Kreuzschleifen (5, 6) stehen hier wieder mittig zueinander. Die Stellung des Innenzahnkranzes (2)

wurde bisher nicht verändert, Unier der Annahme, daß der Hauptantrieb in der in Fig.4 gezeigten Stellung ■ber stehen bleibt, wird über einen Hilfsantrieb, in diesem Beispiel mit einem Zähnrad (24), der auch außen gezahnte irinenzahrikranz (2) mit beliebiger Dfehrich* tung so verstellt, daß die Bahnlinien (21, 22) der beiden Kurbelzapfen deckungsgleich mit den Kreuzschleifenmittellinien (18,19) liegen* wie dies in F i g. 5 dargestellt ist. Da.b£4 laufen die beiden Kurbelzapfen (3, 4), zumindest in diesem Falle, in die Nähe der Kafdankufbelachse.

Läßt man nach der Stillsetzung des Ifinenzztfhkranzes (2) in dieser Segelstellung den Hauptantrieb wieder anlaufen, so bewegen sich die beiden Kurbelzapfen (3,4) in ihren Kreuzschleifen (5, 6) hin und her, ohne daß letztere eine Bewegung ausführen. Dies wird in den F i g. 6 und 7 mit der Darstellung der Kurbelzapfen (3,4) in den beiden äußersten Lagen innerhalb der Kreuzschleifen verdeutlicht. Die Lenker (9,10 in F i g. t) sollen nun so bemessen sein, daß die Drehschwinge in der in Mittelstellung der Kreuzschleifen (F i g. 5 bis F i g. 7) die gewünschte Segelstellung in Dreh- und Schlagrichtung einnimmt.

Die Verstellung des Innenzahnkranzes (2) erfolgt in diesem Beispiel in Form eines Zahnrades (24), das von einem Hilfsantrieb angetrieben, an den auch außen gezahnten Innenzahnkranz (2) angreift. Aber auch »ndere Anlenkungen, wie die Anordnung eines Schnekkengetriebes, Seilzuges oder ähnliches sind durchführbar.

Damit ist anhand eins Beispieles der Übergang der Kardan^!'urbel aus einer Betriebsstellung in die Segelstellung und die Unabhängigkeit von der Hauptantriebsstellung gezeigt. Der Übergang aus anderen Betriebsstellungen in die Segelstellung und umgekehrt js tuch bei laufendem Hauptantrieb, erfolgt sinngemäß in gleicher Weise.

Um den 2. Lösungsvorschlag, ein »Drehschwingentriebwerk mit Segelstellung durch Hauptantrieb-Drehrichtungsumkehr« auch für Flugzeuge verwenden zu 4d können, ist es erforderlich, die beim Auf- und Abschlag der Drehschwingen immer einseitig wirkenden Auftriebskräfte durch Ausgleichskräfte, z. B. durch Kraft-Spcichcf in Form vuit Feuern, weitgehend zu kompensieren. Dadurch soll erreicht werden, daß die Kräfte, die auf das Planetenrad wirken, immer denen des Hauptantriebes entgegengerichtet sind; außerdem wird eine wesentliche gleichmäßigere und kleinere Belastung des Hauptantriebes erzielt. Die Größe der Ausgleichskraft (25, in Fig. 1 dargestellt) wird dazu so bemessen. daß sie in ihrer Wirkung etwa der Auftriebskraft (26) an der Drehschwinge entspricht, die beim normalen !Gleitflug auftritt Die Ausgleichskraft (25) kann !sinngemäß auch an beliebig anderer Stelle als wie dargestellt, ansetzen.

Zur Darstellung der Wirkungsweise von einem »Drehschwingentriebwerk mit Segelstellung durch Hauptantrieb-Drehrichtungsumkehr« ist in Fig.8 eine entsprechende Kardankurbel-Anordnung, zur besseren Obersicht allerdings mit nur einem Kurbelzapfen (3), schematisch dargestellt Die ständig auf das Planetenrad (23) entgegen dem Hauptantrieb wirkende Kraft die bei der Anwendung im Flugzeug durch die Dämpfung der Drehschwingenbewegung in der Luft bewirkt wird, ist symbolisch durch einen Dämpfungszylinder (27) dargestellt dessen Kolben direkt mit der Kreuzschleife (5) gekoppelt ist In der einen Drehrichtung des Hauptantriebes dreht sich der Innenzahnkranz (2) in die eine, durch einen Anschlag (28) begrenzte Endstellung, die Beffiebsstetlung. Ef Bleibt dort stehen Und die Kreuzschleife schwingt auf und ab. Bei Änderung der Drehrichtung des Hauptantriebes läuft der Innenzahn' kranz (2), durch die Änderung der Kraflrichtung an den Kurbelzapfen und damit auch am Planctenrad, in die andere, ebenfalls durch Anschlag (29) begrenzte, Endstellung, die Segelstellung, die in Fig.9 dargestellt ist. Da in der Segelsteliung selbst von außen keine oder hur geringe Kräfte über die Kreuzschleife (5) auf das Planetenrad (23) Wirken, bleibt der Innenzahnkranz (2), Unterstützt durch die innere Reibung der Kreuzschleife und des Planetenrades, in dieser Segelsteliung bei laufendem Hauptantrieb stehen.

Wird, ausgehend von der Segelstellung, die Hauplantriebsdrehrichtung in Richtung »Betrieb« umgeschaltet, so wird der Innenzahnkranz durch die Reibungskräfte des Planetenrades und der Kurbelzapfen innerhalb der Kreuzschleifen mehr oder weniger zügig in die ßetriebsstelhing gebracht. Dieser Vorgang wird bei der praktischen Anvendung durch nichtausgeglichene, während eines Fluges an den Drehschwingen auftretende, unterschiedliche Kräfte wesentlich beschleunigt. Sie verschieben die Kreuzschleifen geringfügig aus der Segelsteliung, sobald sich die Kurbelzapfen außerhalb des Totpunktes bewegen. Die daraufhin zur Bewegung der Drehschwinge erforderlichen Kräfte an den Kurbelzapfen verstellen dann den Innenzahnkranz sofort in die durch Anschlag begrenzte Betriebsstellung.

Will man bei einem »Drehschwingentriebwerk mit Segelstellung durch Hauptantrieb-Drehrichtungsumkehr« erreichen, daß die Kurbelzapfen in der Segelsteliung, trotz beweglichem Innenzahnkranz und nur schwergängigem, aber nicht unbedingt blockiertem, stehendem Hauptantrieb doch Kräfte unterschiedlicher Richtungen von außen aufnehmen können, muß man dafür Sorge tragen, daß die Kardankurbel im Totpunkt stillgesetzt wird. Die beiden Kurbelzapfen befinden sich dann im Totpunkt der Kardankurbel, wenn die Resultierende der beiden Kurbelzapfenkräfte durch die Planetenradachse verläuft Diese Anforderung erfüllt, bei einer Stellung des Innenzahnkranzes in Segelstellung, eine Stellung der beiden Kurbelzapfen zumindest Γη der Nähe der inncnzaniikratizaciisc Kräfte auf üie Kurbelzapfen in Schlagrichtung wirken sich dort, zumindest in vorher bestimmten Fällen, nicht mehr auf den Innenzahnkranz und den Hauptantrieb aus. In der Praxis ist es wegen der labilen Lage dieses Totpunktes und der ggf. nicht vorhersehbaren Kräfteverteilung auf die beiden Kurbelzapfen aber zweckmäßig, die Kurbelzapfen je nach zu erwartender Kraftrichtung kurz vor oder nach dem Totpunkt anzuhalten, damit sie sich am Innenzahnkranzanschlag und am Hauptantrieb, wenn auch mit stark reduzierten Kräften, abstützen können. Auch eine Rasterung der Innenzahnkranzstellungen kann zweckmäßig sein.

Während des Überganges von der einen in die andere Innenzahnkranzstellung führen die Kurbelzapfen, je nach Kurbelausgangslage vor dem Umschalten, unterschiedliche Bewegungen, insbesondere in bezug auf die Phasenlage, aus. Kann dies zu kritischen Betriebszüständen führen, so läßt sich dies in vielen Fällen durch eine zügige Umschaltung vermeiden. Ist diese Maßnahme noch nicht ausreichend, so ist dafür Sorge zu tragen, daß die Umschaltung immer von einer vorher festgelegten, unkritischen Kurbellage aus erfolgt

Ein Beispiel für die Abtasteinrichtung zur steiierungstechnischen, gleichzeitigen Erfassung von Planeten- und

Innenzahnkranzstellung, insbesondere im Totpunkt der Kardankurbel bei Segelendstellufig des ifinertzaliirkran· zes, ist in Fig, 10 und 11 dargestellt. In Fig. 10 ist der VöfbeiläUf der mit dem Plafielenfäd (23) mitlaufenden Nocke (30) an einer Abtasteinrichtung (31) ohne deren Betätigung in der Betriebsstellung des Innenzahnkran· zes (2) dargestellt und in Fig. Il in der Segelstellung (Abtaststellung). DeT volle Abtastweg (32) wird nur erreicht, wenn innenzahhkranz (2) und Planetenrad (23) in der vorher bestimmten Lage stehen. Ef kann dann zur Stillsetzung des Hauptantriebes oder für andere Steuerungsaufgaben verwendet werden. Diese Abtasteinrichtung kann auch bei anderen Anwendungen einer kärdahkufbel mit verstellbarem Innenzahrikranz verwendet werden. Es wurde hier als Beispiel ciiei Umstellung zwischen der Segelstellüng und einet' Betriebsstellung mit maximalem Hub ausgewählt, aber iueh die Umschaltung zwischen zwei Betriebsstellungen, •hit entgegengesetzter Phasenlage ist in der gleichen, Weiset möglich.
Zur Veranschaulichung des Bewegungsablaufes der zwei versetzt angeordneten Kurbelzapfen einer Kar* dankurbel ist in F i g. 12 schematisch das Kardan-Kreis* paar des Innenzahnkfanzes als Grundkreis (2) und des Planetenrades als Rollkreis (23) gezeichnet. Entspre-ί· chend den Bedingungen einer Kardankurbel ist der Grundkreis-Durchmesser genau doppelt so groß wie der Rollkfeis-Durchtnesser. Damit bewegt sich beim Abrollvofgang jeder Punkt des Rollkreises (23) auf einem Durchmesser des Grundkreises (2). Die Bahnlinien (21, 22) zweier Rollkreispunkte (3, 4) sind besonders hervorgehoben. Sie entsprechen den Bahnlinien von zwei auf dem Teilkreisdurchmesser des Plänetenrades entsprechend versetzt angeordneten Kurbelzapfen. Die Lage der beiden Bahnlinien (2Ϊ, 22) gegeneinander wird konstruktiv durch die Größe des Kurbelzapfen-Versatzes festgelegt und ist während des Betriebes nicht veränderbar. Die gemeinsame Lage de«· beiden Bahnlinien (21,22) kann aber durch Verdrehung des Grundkreises (2) bzw. des Innenzahnkranzes

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Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Drehschwingentriebwerk, insbesondere zum Flugzeugantrieb, für die Umformung einer rotierenden Antriebsbewegung in eine gesteuerte Drehschwingung mittels zwei zueinander versetzt angeordneten Kurbelzapfen, die über je einen Lenker, in der Tiefe der Drehschwinge gestaffelt, auf diese zur Erzeugung einer Schlag- und Schwingendrehbewegung einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kardankurbel mit innen verzahntem Zahnkranz (2) verwendet wird, der mit einem Hilfsantrieb (24) um die Zahnkranzachse verdrehbar ist, wobei die beiden auf dem Planetenradteilkreis (23) befindlichen Kurbelzapfen (3, 4) in je eine Kreuzschleife (5, 6) eingreifen, die annähernd rechtwinklig zur Schlag- (18) und Schwingendrehachse (15) verschiebbar gelagert und jeweils über einen Lenker (9, 10) mit der Drehschwinge (11; verbunden sind, wobei deren Schleifenmittellinien (18, 19) zwar annähernd senkrecht zu ihrer gemeinsame" Bewegungsrichtung liegen, aber im gleichen Maße (20) gegeneinander geneigt sind wie die sich kreuzenden Bahnlinien (21, 22) der beiden Kurbelzapfen.

2. Drehschwingentriebwerk, insbesondere zum Flugzeugantrieb, für die Umformung einer rotierenden Antriebsbewegung in eine gesteuerte Drehschwingung mittels zwei zueinander versetzt angeordneten Kurbelzapfen, die über je einen Lenker, in der Tiefe der Drehschwinge gestaffelt, auf diese zur Erzeugung einer Schlag- und Schwingendrehbewegung einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kardankurbel mit innen verzahntem Zahnkranz (2) verwendet wird, v. obei ύ d beiden auf dom Planetenradteilkreis (23) befindlichen Kurbelzapfen (3, 4) in je eine Kreuzschleife (5 θ) eingreifen, die annähernd rechtwinklig zur Schlag- (8) und Schwingendrehachse (15) verschiebbar gelagert und jeweils Ober einen Lenker (9,10) mit der Drehschwinge (11) verbunden sind, wobei deren Schleifenmittellinien (18, 19) zwar annähernd senkrecht zu ihrer gemeinsamen Bewegungsrichtung liegen, aber im gleichen Maße (20) gegeneinander geneigt sind wie die sich kreuzenden Bahnlinien (21, 22) der beiden Kurbelzapfen, daß der Innenzahnkranz der Kardankurbel zwischen zwei durch Anschläge (28, 29) begrenzte Endstellungen frei drehbar gelagert wird, so daß durch den Wechsel der Hauptantriebsdrehrichtung auch der Wechsel der Innenzahnkranz-Endstellungen erfolgt, wobei diese so gewählt werden, daß in der einen Endstellung die Kurbelzapfenbahnen deckungsgleich mit den Kreuzschleifenmittellinien liegen und in der anderen Endlage die Kreuzschleifen den vorgesehenen Hub und die gewünschte Phasenlage untereinander haben, und daß die steuerungstechnische, gleichzeitige Erfasjung einer bestimmten Zahnkranzstellung und einer bestimmten Kurbelstellung durch eine von einem Festpunkt aus abgetastete (31) Nocke (30) geschieht, welche sich mit dem Planetenrad (23) mitdreht.

Die Erfindung betrifft ein Drehschwingentriebwerk, insbesondere zum Flugzeugantrieb, für die Umformung einer rotierenden Anlriebsbewegung in eine gesteuerte Drehschwingung mittels zwei zueinander versetzt angeordneten Kurbelzapfen, die über je einen Lenker, in der Tiefe der Drehschwinge gestaffelt, auf diese zur Erzeugung einer Schlag- und Schwingendrehbewegung einwirken.

Bei der Anwendung von Drehschwingentriebwerken im Flugzeugbau ist es erforderlich, den Übergang vom Kraftflug auf den Gleitflug und umgekehrt, zumindest zur Landung einmal ggf. aber während des Fluges auch

ίο mehrfach zu vollziehen. Neben einem guten Kraftflugwirkungsgrad durch gesteuerte Schwinger.dreiibewegung, zumindest im rumpfnahen Flügelbereich, muß auch ein guter Gleitflugwirkungsgrad durch eine entsprechende Anstellwinkeleinstellung während de*> Gleitfluges erzielt werden. Da ein Ausfall des Hauptantriebes nicht ausgeschlossen werden kann, soll aus ficherheitstechnischen Gründen die Segelstellung auch möglichst unabhängig vom Hauptantrieb und der jeweiligen Drehschwingenlage einstellbar sein. Außerdem ist zur Einstellung bzw. Optimierung verschiedener Flug:iustände, z. B. einem Wechsel zwischen Reise- und Steigflug, die Steuerung des Drehschwingen-Schlagwinkels zweckmäßig.

Es ist bekannt, daß von Herrn Professor Erich von Holst zur Demonstration des Vogelfluges Drehschwingen-Flugmodelle mit »Gummimotor« entwickelt wurden (Modellbau-Zeitschrift »Mechanikus«, Verlag I. F. Schreiber, Eßlingen am Neckar, 4/63, Seite 141). Dabei wird die gespeicherte Zug- bzw. Torsionsenergie eines Gummistranges über zwei einfache Kurbeln, deren gemeinsame Achse quer zur Flugrichtung liegt, auf die Drehschwingen übertragen. Diese führen zwar durch die verdrehungssichere Verbindung der Anlenkung mit dem Drehschwingenholm eine gesteuerte Drehschwingung aus, haben aber keinerlei Steuerungseinrichtungen zur nachträglichen Beeinflussung während des Fluges. Nach Ablauf des »Gummimotors« wird eine annähernd mittlere Segelstellung zumindest in Schlagrichtung dadurch erreicht, daß sich durch Anwendung und Kombination von Kraftübertragungselementen mit ungleichförmigem Bewegungsgabla''f (z. B. Kurbel, eliptische Wickelplatte usw.) ein Gleichgewicht der Kräfte zwischen Antriebsenergie und Auftrieb an der Drehschwinge bei einer leichten V-Stellung der

Ίί Drehschwingen einstellt. Nachteilig dabei ist, daß in dieser Segelstellung die Drehschwingen in Drehrichtung ihren fast i'aximalen negativen Anstellwinkel haben und daher nur relativ schlechte Gleitflugwirkungsgrade ermöglichen. Ein Ausgleich durch eine entsprechende F.instellwinkeldifferenz am Höhenleitwerk ist nur begrenzt möglich. Für größere Drehschwingen-Fluggeräte ist die Anwendung derartiger Hilfsmittel zur Erzielung einer mittleren Segelstellung überhaupt ungeeignet. Der schlechte Gleitwinkel bedeutet ein unerträglich hartes Aufsetzen bei der Landung. Außerdem werden die Flügel beim Nachlassen der Aiftnebskräfte während der Landung durch die Restenergie im »Gummimotor« nach unten gedrückt und schleifen somit auf dem Boden. Diese Art der Segeleinsiellung ist auch für andere rotierende Antriebe wie /. B. Verbrennungsmotoren nicht anwendbar, da hiermit ein automatisches Kräftegleichgewicht in der Segelstellung nach dem Abstellen des Motors niehl erreichbar ist. Die gleichen Nachteile zeigen auch die einfacher gebauten Spielflugzeuge (DEOS 19 58 011), Diese vollziehen außerdem auch im rumpfnahen Flügelbereich keine gesteuerte Schwingendrehbewegürig und sind daher nur für schnell schlagende, kleine