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Verstelleinrichtung für Verstell-Luftschrauben Die Erfindung bezieht
sich auf eine Verstelleinrichtung für die Steigung von Verstell-Luftschrauben mittels
eines elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch angetriebenen Verstellmotors.
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In manchen Fällen wurde bei einer bekannten Verstelleinrichtung dieser
Art auch schon vorgesehen, daß der Verstellmotor über ein Differentialgetriebe auf
das Verstellgetriebe einwirkt.
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Es sind ferner Verstelleinrichtungen bekannt, bei denen die Eigenrotation
der Luftschraube zum Verstellen ihrer Steigung verwendet wird.
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Zum Unterschied von den bekannten Verstelleinrichtungen schafft die
Erfindung die Möglichkeit, bei einer Verstelleinrichtung der eingangs genannten
Art sowohl Fremdantrieb durch den Verstellmotor als auch - bei dessen. Ausfallen
- Antrieb durch die Eigenrotation der Luftschraube für das Verstellen der
Steigung wahlweise einzusetzen.
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Eine solche Verstelleinrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß das Verstellgetriebe der Luftschraubenflügel entweder vom Verstellmotor aus
über ein an sich bekanntes, ortsfest gelagertes und von der Luftschraubenwelle angetriebenes
Differentialgetriebe oder beim Ausfallen des Verstellmotors durch die Eigenrotation
der Luftschraube unabhängig vom Verstellmotor dadurch antreibbar ist, daß das Differentialgetriebe
mittels unabhängig vom Verstellmotor steuerbarer Kupplungsmittel auf Erzeugung einer
links- bzw. rechtsgerichteten Verstellbewegung der Luftschraubenflügel einstellbar
ist.
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Diese Vereinigung der beiden Verstellmöglichkeiten ist zur Sicherung
des Verstellvorganges vorteilhaft und auch konstruktiv einfach.
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Für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ergeben sich weitere Merkmale
und Einzelheiten nachstehend an Hand der Zeichnung, und zwar- zeigt F i
g. 1 schematisch einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung
und F i g. 2 eine Einzelheit der F i g. 1.
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Jedes der Blätter 6 einer Luftschraube, deren Blattzahl beliebig
gewählt sein kann, ist in einer Luftschraubennabe 7 mittels Stützrollenlagern
5 drehbar gelagert. Am Fuß eines jeden Luftschraubenblattes ist ein exzentrisch
angeordneter Kurbelzapfen 8 bzw. Exzenterzapfen (s. auch F i g. 2)
vorgesehen, der in eine Nut 4 a eines Verstellstückes 4 eingreift, das von einer
mit Gewinde versehenen Verstellspindel 3 betätigt wird. Eine Drehbewegung
der Verstellspindel 3 ruft eine axiale Verschiebung des Verstellstückes 4
nach vorn oder nach hinten hervor, das mittels des Exzenterzapfens 8 die
Luftschraubenblätter 6 um ihre Längsachse dreht und so je nach Drehrichtung
die Luftschraubenblätter im Sinne einer größeren Steigung oder einer kleineren Steigung
verstellt.
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Die Verstellspindel 3 ist über ein Untersetzungsgetriebe mit
einer Mittelwelle 1 verbunden, das aus einem innen verzahnten Kranz 2, an
einem mit der Luftschraubennabe 7 fest verbundenen Gehäuse 7
a
gelagerten Planetenrad2a und einem Zahnrad2b besteht.
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Wenn die Welle 1 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Nabe
7 umläuft, so ist ersichtlich, daß die Steigung der Luftschraube nicht verändert
wird.
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Wenn jedoch die Mittelwelle 1 sich mit einer geringeren Drehgeschwindigkeit
als die Nabe 7 dreht, so wird die Steigung der Luftschraubenblätter
6 verstellt. In gleicher Weise wird die Steigung der Luftschraube, jedoch
in umgekehrtem Sinne, verstellt, wenn die Mittelwelle 1 schneller als die
Luftschraubennabe 7 umläuft.
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Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung ist bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel wie folgt verwirklicht: Auf der Hohlwelle 10 a, die die
Luftschraubennabe 7 trägt, ist ein Zahnrad 10 befestigt, das mit einem
Zahnrad 13 im übersetzungsverhältnis 1: 1
kämmt. An dem freien Ende
der Mittelwelle 1 ist ein Zahnrad 11 befestigt, das mit einem Zahnrad
12 in einem übersetzungsverhältnis von 1: 2 kämmt.
Das Zahnrad
13 treibt das eine Mittelrad 34 eines Differentialgetriebes an, und das Zahnrad
12 treibt den Planetenradträger 35 des gleichen Differentialgetriebes an.
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Es ist ersichtlich, daß, wenn die Nabe 7 sich mit einer Drehzahl
N dreht, das mit ihr vorhandene Zahnrad 10 mit der gleichen Drehzahl
N umläuft. Da das übersetzungsverhältnis zwischen den Zahnrädern
10 und 13 1: 1 ist, läuft auch das Zahnrad 13 mit derselben
Drehzahl N um wie das Mittelrad 34 des Differentialgetriebes, mit dem das
Zahnrad 13
fest verbunden ist. Wenn das andere Mittelrad 36 des Differentialgetriebes
festgehalten wird, d. h. nicht umläuft, so dreht sich der Planetenradträger
35 mit der halben Drehzahl des Zentralrades 34, d. h. mit
und damit läuft auch das Zahnrad 12 mit der Drehzahl
um. Da das Übersetzungsverhältnis zwischen den Zahnrädern 11 und 12
1: 2 beträgt, läuft das Zahnrad 11 mit einer Drehzahl von
um, d. h., also mit der gleichen Drehzahl wie die Nabe 7.
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Wenn man die Steigung der Luftschraube verstellen will, so wird es
genügen, das Mittelrad 36 in dem einen oder anderen Drehsinne anzutreiben,
wodurch das Übersetzungsverhältnis des Differentialgetriebes geändert werden würde
und das Zahnrad 11 schneller oder weniger schnell als das Zahnrad
10 und damit die Nabe 7 umlaufen würde.
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Diese Drehbewegung des Mittelrades 36 wird mit Hilfe eines
Motors 24 erreicht, der ein Elektromotor, ein hydraulischer oder pneumatischer Motor
sein kann.
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Unter normalen Betriebsbedingungen könnte durch die Umlaufbewegung
des Differentialgetriebes und der einzelnen Zahnräder das Mittelrad 36 angetrieben
werden. Um dies zu vermeiden, ist zwischen dem Zahnrad 36 und dem Motor 24
eine Bremse vorgesehen, die aus einer Scheibe 27 besteht, die von einer in
Keilnuten des Gehäuses geführten Scheibe 26 gegen das ortsfeste Gehäuse gedrückt
und damit gegen Drehbewegung gesichert werden kann, wobei gegen die Scheibe
26 eine Feder 25 drückt.
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Gegenüber der Scheibe 26 aus einem magnetischen Werkstoff ist
eine Wicklung 23 angeordnet, die in Reihe mit dem Elektromotor 24 geschaltet
ist. Sobald der Motor eingeschaltet wird, wird die Scheibe 26 von der Wicklung
23 angezogen und gibt die Brernsscheibe 27 und damit eine Drehbewegung
des Motors 24 und infolgedessen eine Verstellung der Steigung der Luftschraube frei.
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Um jedoch die Drehbewegung der Luftschraube selbst, d. h. das
Massenträgheitsmoment der Schraube um die Drehachse für Verstellung der Steigung
verwenden zu können, z. B. bei einem Ausfall des Motors 24, ist die Verstelleinrichtung
wie folgt ausgebildet: Der Scheibe 26 gegenüberliegend und um ihre Achse
verteilt sind Kolben 28 angeordnet, von denen in F i g. 1 einer sichtbar
ist. Die Kolben 28 sind in zugeordneten Zylindern verschiebbar gelagert,
in die über eine Zuleitung 29 Drucköl eingespeist werden kann, wodurch die
Scheibe 26 in gleicher Weise wie durch Erregen der Wicklung 23 abhebbar
ist.
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Auf der Welle des Planetenradträgers 35 sind Keilnuten angeordnet,
auf denen eine Scheibe 19
zwischen einem ortsfesten Anschlag 19
a und einem in einem Zylinder20a verschiebbaren Kolben20 verschiebbar gelagert
ist. Wird dem Zylinder Drucköl zugeführt, so drückt der Kolben20 die Scheibe19 gegen
den Anschlag19a und hä# sie und infolgedessen die Welle des Planetenradträgers
35 gegen Drehbewegung fest. Eine Feder 18 drückt den Kolben 20 von
der Scheibe 19 ab, wenn der Kolben von dem Druck entlastet wird.
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Auf der Hohlwelle des Mittelrades 34 des Differentialgetriebes ist,
ebenfalls auf Keilnuten, eine Scheibe 31 zwischen einem mit dem Zahnrad 12
fest verbundenen Anschlag 12 a und einem Kolben 30
verschiebbar gelagert,
der seinerseits in einem Zylinder 30 a verschiebbar ist, dem über eine Leitung
22 Drucköl zugeführt werden kann. Eine Feder 32 sucht den Kolben
30 von dem Anschlag 12a abzudrücken.
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Um eine Änderung der Steigung der Luftschraube herbeizuführen, wird
Drucköl in die Leitung 29 und in die Leitungen 21 oder 22 mittels eines von
dem Flugzeugführer gesteuerten Verteilers zugeführt.
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Das über die Leitung 29 zugeführte Drucköl beaufschlagt die
Kolben 28, die die Scheibe 26 von der Scheibe 27 abheben und
damit das Untersetzungsgetriebe entsperren.
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Wenn zur gleichen Zeit Drucköl in die Leitung 21 eingespeist wird,
hält der Kolben 20 die Scheibe 19
gegen Drehbewegung fest und damit das Zahnrad
12. Das Zahnrad 11 und die Welle 1 mit dem Zahnrad 2b sind
dann ebenfalls gegen Drehbewegung festgehalten. Da die von dem die Luftschraube
antreibenden Motor angetriebene Nabe 7, jedoch weiter umläuft, so wälzt sich
das Zahnrad 2a, dessen Welle mit der Nabe fest verbunden ist, auf dem festgehaltenen
Zahnrad 2b ab und versetzt damit den Zahnkranz 2 und damit die Verstellspindel
3 der Verstelleinrichtung in eine Drehbewegung, wodurch eine Verstellung
der Steigung der Luftschraube bewirkt wird.
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Da bei der oben beschriebenen kinematischen übersetzung die geringe
Anzahl von Zahnrädern in Bewegung versetzt wird, so bietet sie die größte Sicherheit,
und man wird die Anordnung so treffen, daß auf die beschriebene Weise die Luftschraubenblätter
nach der größeren Steigung hin verstellt werden.
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Wenn jedoch statt in die Leitung 21 Drucköl in die Leitung 22 eingespeist
wird, so verriegelt der Kolben 30 die Scheibe 31 mit dem Zahnrad 12.
Da die Scheibe 31 auf Keilnuten der Hohlwelle des Zahnrades 13 gelagert
ist, und da dieses Zahnrad, wie oben beschrieben wurde, mit der Drehzahl
N der Nabe 7 umläuft, wird das Zahnrad 12 mit der gleichen Drehzahl
angetrieben. Da zwischen den Zahnrädern 12 und 11 ein übersetzungsverhältnis
von 2: 1 besteht, läuft das Zahnrad 11 und damit die Welle
1 mit einer Drehzahl von 2 N. Durch diese Drehbewegung der Welle
1 wird die Verstellspindel 3
über die Zahnräder 2 b,
2 a und den Zahnkranz 2 ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt. Die Steigung
der Luftschraube wird verstellt, aber im umgekehrten Sinne wie oben beschrieben,
d. h. im Sinne einer kleineren Steigung der Luftschraube.
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Werden die Leitungen 21 oder 22 und die Leitung 29 vom Druck
entlastet, so kehren die Kolben 20 oder 30 in ihre ursprüngliche Lage unter
dem Einfluß der Federn 18, 32 ebenso zurück wie die Kolben 28. Die
Scheibe 27 wird von neuem gegen
Drehbewegung festgehalten,
und die der Luftschraube erteilte Steigung wird nicht weiter verändert.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform
beschränkt. So kann z. B. das Differentialgetriebe auch anders gestaltet werden,
z. B. statt mit Kegelrädern mit Stirnrädern. Ebenso können die Brems- bzw. Kupplungsvorrichtungen
anders gestaltet sein, z. B. mit Keilnuten oder Klauen versehen ausgebildet sein.
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Es ist ersichtlich, daß, da die Steuereinrichtung feststehend und
nicht mit der Luftschraubennabe umlaufend ausgebildet ist, eine sehr genaue Anzeige
der jeweils eingestellten Steigung der Luftschraube möglich ist, indem man den Antrieb
für eine solche Anzeigevorrichtung von der Welle33 oder hinter der Welle des Motor24
abnimmt. Es entsteht hierdurch ein großer Vorteil gegenüber anderen bekannten Verstelleinrichtungen,
die mit der Luftschraubennabe umlaufen, wodurch sich Schwierigkeiten für eine genaue
Anzeige der jeweils eingestellten Stei-"ung ergeben.