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Elastische Lagerung von Antriebsmaschinen tiir Fahrzeuge, insbesondere Flugzeuge.
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Flugzeuge. Grundgedanke ist, eine schwingungstechnisch günstige Lagerung. d. h. eine solche, bei der die Eigenschwingungszahl des aus dem Motorbloek und den elastischen Lagern bestehenden schwin-
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gungen gegenüber möglichst weiche Ausbildung der Lager zu erreichen. Hiebei ist es erforderlich, damit diese weichen Lager zur Aufnahme der statischen Lasten und der sich beim Durchfahren von Kurven ergebenden Beschleunigungskräfte hinreichende Ruckstellmomente liefern, diese Lager möglichst weit voneinander entfernt in Richtung der Eurbelwellenlängsachse anzuordnen.
Im wesentlichen besteht die Erfindung darin, dass zur Vergrösserung der StÜtzlänge der Motorblock mit einem von ihm ausladenden starren Träger fest verbunden ist und die elastischen Lager einerseits am Motorblock selbst, anderseits am freien Ende des mit dem Motorblock verbundenen Trägers starr angeordnet sind. Um eine gleichmässige symmetrische Aufnahme der Kräfte und Momente durch die Lager zu erzielen, werden diese zweckmässig in annähernd oder genau senkrecht zur Kurbelwelle stehenden Ebenen angeordnet. Weiter ist es zweckmässig, eine der Lagerebene so zu legen, dass sie durch den Schwerpunkt der aus dem Motorblock und dem mit diesem starr verbundenen Träger bestehenden Einheit hindurchgeht.
Derart ist es möglich, durch dieses Lager die gesamten statischen Kräfte aufzunehmen, während das am freien Ende des Trägers angeordnete Lager lediglich zum Ausgleich der aus den dynamischen Kräften sich ergebenden Momente vorgesehen wird.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand in mehreren beispielsweisen Anwendungsformen bei Flugzeugen schematisch dargestellt. Die Abbildungen zeigen :
Fig. 1 eine Seitenansicht im teilweisen Schnitt, Fig. 2 und 5 verschiedene Ausbildungen der motorseitigen Lagerung in Stirnansicht, Fig. 3. 4, 6 und 7 Schnitte nach den Linien III-III, IV-IV, VI-VI und VII-VII der Fig. 2 und 5, Fig. 8 und 9 Seitenansichten im teilweisen Schnitt.
Fig. 1 lässt die Umrisse eines Sternmotors 1 mit seiner Luftschraube 2 erkennen. Der Motor soll in der Zelle 20 gelagert sein, wobei es sich bei dem den Motor aufnehmenden Zeilenteil 20 um einen Teil des Flugzeugrumpfes, einer Tragfläche oder um eine besondere Motorengondel handeln kann.
Der Motor weist am rückwärtigen Teil seines Gehäuses einen Flansch. 3 auf, wie er z. B. bei Sternmotoren üblich ist und wie er bei Reihenmotoren am Motorblock und/oder dem Kurbelgehäuse vorgesehen werden kann, an dem mittels Schraubenbolzen 5. 5'ein Kreisring von beispielsweise L-förmigem Querschnitt befestigt ist. Am freien Steg des Profilringes, im gewählten Beispiel an seinem Umfang, sind elastische Metall-Gummilager 6 befestigt. Diese Gummi-Metallager können beliebig, beispielsweise als einzelne, annähernd quaderförmige Blöcke, oder auch als durchlaufend in sich geschlossene Ringe ausgebildet sein. Die auf der einen Seite mit dem am Motor befestigten Ring verbundenen MetallGummilager sind auf der freien Seite mit der Zelle 20 fest oder lösbar verbunden.
Erfindungsgemäss greift am Flansch 3 des Motors nicht nur der zur Aufnahme der vorderen Lager dienende Winkelrirg 4 an, sondern ebenfalls die Streben 16, die an ihrem Ende zusammengefasst sind und derart einen starren Träger bilden. Dieser Träger soll mit dem Motor eine vollständig starre Einheit bilden. Am Ende des von den Streben 16 gebildeten starren Trägers ist der hintere Lagerzapfen 21 derart ausgebildet, dass er einen Teil des starren Trägers darstellt. Der hinter Lagerzapfen 21 ist seinerseits wiederum elastisch gegenüber der Zelle abgestützt, u. zw. mit Hilfe Gummi-Metallager 22.
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mittels der Verschraubung 2. 3 oder einer gleichwertigen Befestigungseinrieiitung gesichert. An der äusseren Seite ist das hier zweiteilige elastische Lager mit einem Querschott 2. 5 der Zelle 20 verbunden.
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Beim gewählten Beispiel des Flugmotors wirken auf die elastischen Lager im wesentlichen folgende Kräfte ein : a) die statischen und durch Fliehkräfte erzeugten Auflagekräfte b) die vom rückdrehenden Moment des Motors ausgeübten Kräfte e) die aus dem Propellerzug sich ergebenden Auflagereaktionen d) die aus den Schwingungen in senkrechter und horizontaler Richtung wirkenden Massenkraft- sehwingungen e) die durch den Druekverlauf in den einzelnen Zylindern bedingten Drehmomentschwingungen und f) die aus den Staudrücken auf die Luftschraube ausgeübten periodischen Kräfte.
Während die Lager den aus den Punkten a, b und c sieh ergebenden Reaktionen gegenüber die
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das vordere Lager aufgenommen. das durch diese Kräfte auf Druck beansprucht ist. Druckbeanspruchung gegenüber ist das Lager ziemlich hart. Es ist möglich, das vordere Lager nahe an den Schwerpunkt heranzurücken, wodurch es fast allein die statischen und aus den Fliehkräften sich ergebenden Reaktionen aufnimmt. b) Die vom rüekdrehenden Moment des Motors ausgeübten Kräfte beanspruchen die Lager in beiden Ebenen beim in der Fig. 1 gezeigten Beispiel auf Sehub.
Da der Durchmesser des vorderen Lageraggregates gross ist, greifen die das Drehmoment aufnehmenden Lager mit einem grossen Hebelarm an, d. h. die Lagerreaktionen können verhältnismässig niedrig gehalten werden. e) Die aus dem Propellerzug sich ergebenden Auflagereaktionen werden vor allem durch das zweiteilig ausgebildete hintere Lager aufgenommen. das, wie in Fig. 1 gezeigt, beispielsweise mit
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durch die Zugkräfte einer kombinierten Durck- und Schubbeanspruchung unterworfen, woraus sich eine progressive Wirkung des hinteren Lagers ergibt.
Damit werden die axialen Verschiebungen unter dem Propellerzug gering gehalten. cl) Die aus den Schwingungen in senkrechter und horizontaler Richtung wirkenden Massenkraftschwingungen rufen in den Lagern keine einheitliche Reaktion hervor, sondern beanspruchen, da der Stossmittelpunkt der erregenden Kräfte im allgemeinen nicht mit dem Schwerpunkt des Motors zusammenzufallen pflegt, nur zum Teil eine Druckbeanspruchung in den in dieser Richtung verhältnismässig harten Lagern 6 hervor.
Zum weitaus grössten Teil suchen sie den Motor um den Mittelpunkt dieser Lagerebene zu kippen, wobei sie die Lager 6 der vorderen Lagerebene auf reinen Schub, die Lager 22 und 22'der hinteren Lagerebene zum Teil auf Schub, zum Teil auf Druck beanspruchen. e) Die durch den Druckverlauf in den einzelnen Zylindern bedingten Drehmomentschwingungen beanspruchen die Lager auf Schub, also erfolgt die Aufnahme dieser Schwingungen mit weiehwirkenden Lagern.
Die aus den Staudrücken auf die Luftschraube ausgeübten periodischen Kräfte ergeben sich dadurch, dass jedesmal, wenn ein Luftschraubenblatt durch die Ebene der Tragflächen hindurchgeht, eine Vergrösserung des Staudruckes eintritt und hiedurch eine periodisch auftretende zusätzliche Kraft auf die Propellerblätter und damit auf den Motor ausgeübt wird. Diese Impulse erfolgen umso öfter,
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durch seine kegelige oder doppelkegelige Ausgestaltung mit steigender Verformung grössere Rilekstellkräfte liefert.
Obgleich also das hintere Lager mit steigender Luftschraubendrehzahl härter wird und obgleich damit die Eigenfrequenz des Systems in axialer Richtung steigt, bleibt die Eigenschwingungszahl des elastisch gelagerten Motors trotzdem nuterhalb des Resonanzfalles, da ja die Betriebsdrehzahl des Motors auch entsprechend angewachsen ist. Von dieser progressiven Wirkung der Lager kann vor allem bei Flugmotoren bei jeder der auftretenden Reaktionen vorteilhaft Gebrauch gemacht werden.
Wie die Fig. 2 bis 4 ; im einzelnen zeigen, ist auf je zwei Zapfen 5, die in Einsatznaben 3 des Motorblockes verankert sind ein Gummiblock 6'mit Hilfe einer anderen gehafteten Metallplatte 9 montiert, die an ihren Enden eingerollt Augen 10 aufweist.
Zur Erzielung einer gedrungenen Bauart, also eines kleinen Durchmessers der Gesamtlagerung, wodurch der Durchzug der vom Motor kommenden Kühlluft nicht behindert wird, ist die innere Metallplatte 9 des Lagers nach innen ausgebogen, um hiedurch
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Die Gummifedern 6'liegen in einem Ring 16 von U-förmigem Querschnitt eingebettet. der einmal zur Entlastung der Zapfen 5 gegenüber Biegungsbeanspruchungen dient, indem er die Lager gegeneinander abstützt, anderseits die Streben 16 des am Motor aufzuschraubenden starren Trägers aufnimmt.
Da z. B. schon ein gewöhnliches Verkehrsflugzeug oft ausserordentlichen Beanspruchungen ausgesetzt ist, z. B. beim Durchfliegen böiger Lufträume, bei harten Landungen usw., können beispielsweise an den elastischen Lagern Begrenzungsanschläge 7, 8 in Fig. 2 vorgesehen sein, welche entweder starr oder elastisch ausgebildet sein können. Sie sind im normalen Betrieb durch einen Luftspalt 14 getrennt und kommen nur bei grossen äusseren Kräften miteinander in Berührung. Vorzugsweise bestehen sie aus verschleissfestem Stoff, der weniger elastisch bzw. härter ist als die Gummifedern 6'.
Der die eigentliche Federung besorgende Gummiblock 6'kann in seinem mittleren Querschnitt in allen
Richtungen eingezogen sein, d. h. der mittlere Querschnitt des Gummiblockes ist sein geringster. Hiedurch wird erreicht, dass der Gummiblock beim Durehfedern sich ungehindert ausdehnen kann, ohne dass an der Oberfläche des Gummiblocks durch Werkstoffstauungen übergrosse Spannungen und damit
Grunde zur vorzeitigen Zerstörung eintreten.
Bei den in Fig. 5-7 dargestellten Ausführungsformen, in denen die Einzelteile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 2-4 bezeichnet sind, zeigt sich vor allem der Unterschied, dass die einzelnen Gummifedern 6"innerhalb des Kreises der Befestigungsbolzen am Motor liegen und nicht, wie in den Fig.'2 und 4, ausserhalb derselben. Hiedurch werden die äusseren Abmessungen der Gesamtlagerung bedeutend kleiner gehalten, wobei allerdings die Befestigung an der Zelle dadurch erreicht wird, dass die die Lager aufnehmenden Befestigungsteile am Motor und an der Zelle sich schneiden müssen, wie es in der Fig. 7 deutlich ersichtlich ist, wo die Streben 16' durch Ausnehmungen der Zelle 20 hindurchragen.
Die Befestigung der Streben 16'erfolgt hier so, dass jedes Strebenrohr am Ende eine Brücke- 17 trägt, die durch je zwei benachbarte Bolzen o gleichzeitig mit den Gummi-Metallagern und mit dem Motor befestigt sind. Der Ring von L-förmigem Querschnitt 19 in Fig. 5-7 entspricht dem mit dem Bezugszeiehen 18 versehenen in den Fig. 2 und 4.
Es ist nicht erforderlich, dass der Träger, wie in dem hier gewählten Beispiel, aus einzelnen Streben zusammengesetzt ist ; er kann vielmehr auch aus einem Blech-oder Gussteil bestehen, das an seinem vorderen Ende mit Hilfe von Flanschen an den Ansätzen 3'des Motors 1 verankert ist. Als Beispiel derartiger Anordnungen sei auf die Fig. 8 und 9 hingewiesen.
Den starren Träger bildet das Blech-oder Gussteil 26', das an seinem vorderen Ende mit dem Befestigungsflansch 3'des Motors verbunden ist und vorn über die Gummi-Metallpuffer 6 und hinten über die Gummi-Metallpuffer 29 gegenüber der Zelle abgestützt ist. Die vorderen Gummi-Metallpuffer 6 sind, in ähnlicher Weise wie bereits beschrieben, bei 18 mit der Zelle verbunden. Die hinteren Lager 29 und 29', die als Druck- und Zugelemente ausgebildet sind. sind mit der zwischen ihnen liegenden Metallplatte 30 und dem Lagerblock 34 verbunden. Die Metallplatte 30 ist am Träger 26 durch geeignete Befestigungsmittel 28 befestigt. Die Gummiblöcke sind durch den Propellerzug einer auf Zug, der andere auf Druck beansprucht.
Sie sind entweder mit der Metallplatte 30 und dem Metallblock 34 unmittelbar durch Haftung verbunden oder in der Art, dass sie mit Metallplatten, die ihrerseits an die Gummiblöcke angehaftet sind, durch Schrauben oder gleichwertige Mittel verbunden.
Vorteilhaft wird die erfindungsgemässe Anordnung so getroffen, dass sämtliche Kräfte die Lager beider Ebenen symmetrisch treffen oder wenigstens das Lager symmetrisch beanspruchen, das vorzugsweise zu ihrer Aufnahme herangezogen wird.
Die erfindungsgemässe Ausbildung weist neben den schwingungstechnischen Vorteilen, die weiter oben aufgeführt wurden, auch noch den Vorteil auf, dass die Unterbringung der Hilfsapparate, wie Anlasser, Lichtmaschine, Zündmagnet, Öl-und Wasserpumpen, Gebläse, aber auch Schusswaffen oder Brennstofftank, an dem starren Träger erfolgen kann. Z. B. ist in Fig. 8 der Block der Hilfs- maschine 3. 3 am starren Träger 26 befestigt, wobei die Abstützung dieser Hilfsmaschine gegenüber diesem starren Träger 26 vorzugsweise unter Zwischenschaltung von Metall-Gummielementen geschieht und unter Zwischenschaltung von vorzugsweise elastischen Kupplungen 31 mit der sie antreibenden Motorzapfenwelle verbunden. Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform für einen Reihenmotor.
Der vom Motor 1 ausladende Träger ist als Rohrtrompete. 36 ausgebildet, die an ihrem Ringflanseh 36 mit Bolzen 37 am Motor befestigt ist. Das als Zapfen 38 ausgebildete Ende des Trägers liegt in einer Zwischennabe. 39, die als Metall-Gummielement od. dgl. ausgeführt ist und am Zwischen schott 41 befestigt ist.
Die Figur zeigt ferner als Beispiel die kegelige Ausbildung der vorderen Lager.
Die erfindungsgemässe Anordnung beschränkt, sich nicht auf solche Ausbildungsformen, bei denen zur Verlängerung der Stützbasis nur ein Träger Verwendung findet. Es können sinngemäss auch mehrere derartiger Träger Verwendung finden bzw. kann bei der Verwendung eines Trägers dieser gegabelt oder in ähnlicher Weise geteilt sein.
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