DE1930648B2

DE1930648B2 - Verstellbarer propeller

Info

Publication number: DE1930648B2
Application number: DE19691930648
Authority: DE
Inventors: Rene Aix en Provence; Tresch Charles Eguilles; Mao Daniel Marseille; Bouches du Rhone Mouille (Frankreich)
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1968-07-11
Filing date: 1969-06-18
Publication date: 1973-03-22
Also published as: DE1930648C3; JPS4736318B1; US3594097A; DE1930648A1; FR1593008A; GB1259995A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Propeller mit mehreren jeweils mit der Nabe über ein längliches, radial angeordnetes und um seine Längsachse verdrehbares Glied verbundenen Blättern mit veränderlichem Anstellwinkel, bei dem jedes Blatt am Blattfuß mit einem zylindrischen Teil ver-, sehen ist, der in einer in der Nabe eingesetzten, aus elastisch verformbarem Kunststoff bestehenden Muffe verschiebbar und drehbar gelagert ist, und der einen über ein Kugelgelenk mit einer senkrecht zur Propellei achse angeordneten und axial beweglichen Steuerscheibe verbundenen Kurbelzapfen aufweist.

Es sind bereits Propeller bekannt (siehe französische Patentschrift 1 531536), welche eine Mehrzahl von bezüglich des Anstellwinkels verschwenkbaren Flügelblättern aufweisen, die im Bereich des Blattfußes mit einem Zapfen versehen sind. Die einzelnen Zapfen dieser Flügelblätter sind innerhalb der Nabe des Propellers in Kunststoffringen gelagert. Durch die Nabe ist eine in axialer Richtung verstellbare Stange hindurchgeführt, welche an ihrem vorderen Ende mit einer Steuerscheibe versehen ist. Entlang der Peripherie dieser Steuerscheibe sind eine Mehrzahl von kürzeren Stangen befestigt, welche an entsprechenden Kurbelzapfen der verschwenkbaren Flügelblätter angelenkt sind. Innerhalb der aus Ge-Wichtsersparnisgründen hohl ausgeführten Flügelblätter sind längliche Zugelemente angeordnet, welche durch die der Lagerung dienenden Kunststoffringe hindurchreichen und an der Nabe und an den Rügelspitzen befestigt sind. Da die an den einzelnen Flügelblattem angreifenden Zentrifugalkräfte einzig und allein über diese länglichen Zugelemente übertragen werden, dienen die Kunststoffringe nicht nur als Rotationselemente für die Schwenkbewegung der Flügelblätter, sondern auch für die Übertragung der translatorischen Verschiebungen der Flügelblätter als translatorische Lagerelemente.

Es zeigt sieb, jedoch, daß die mechanische Festig-

~_% keit und die Stabilität derartiger verstellbarer Propeller in gewissen Maßen zu wünschen übrig läßt So haben beispielsweise die einzelnen Flügelblätter die Tendenz, bei gewissen Umdrehungsgeschwindigkeiten bzw. Windgeschwindigkeiten in Vibration zu geraten, was teils durch die Lagerung der einzelnen Flügelblätter, teils durch den Verschwenkmechanismus bedingt ist.

ao Im Hinblick auf diesen Stand der Technik ist es demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verstellbaren Propeller zu schaffen, dessen Propellerblattlagerung die Schwingungen der Blätter wirkungsvoll dämpft und eine Übertragung dieser Schwingungen auf die Nabe verhindert.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Muffe über die Nabe in Richtung auf die Blattspitze hinausragt, und daß die Steuerscheibe zur Aufnahme der Kurbelzapfen mit dieser einstückig ausgebildete Augen aufweist.

Auf Grund der Tatsache, daß die der Lagerung der einzelnen Flügelblätter dienenden Muffen über die Nabe in Richtung der Blattspitze hinaus verlängert sind, ergeben sich auf Grund der elastischen Eigenschaften der Muffen Dämpfungsglieder, wodurch auftretende Vibrationen der Flügelblätter gedämpft bzw. zum Abklingen gebracht werden. Auf Grund der Tatsache, daß zusätzlich die Kurbelzapfen der einzelnen Flügelblätter direkt in Augen der in axialer Richtung verschiebbaren Steuerscheibe eingesetzt sind, ergibt sich eine wesentlich starrere Verbindung des Verstellmechanismus mit den einzelnen Flügelblättern. Dadurch wird die Festigkeit eines derartigen Propellers wesentlich erhöht, so daß auch aus diesem Grunde eine geringere Tendenz ungewünschter Vibrationen vorhanden ist.

Um eine möglichst robuste Lagerung der einzelnen Flügelblätter zu erreichen, erweist es sich als zweckmäßig, wenn der Durchmesser des zylindrisehen Teils der Blattfüße größer ist als die größte Breite der Blätter.

Um die Wartung eines derartigen Propellers möglichst einfach zu gestalten, erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Muffe aus einem selbstschmierenden Werkstoff besteht, und wenn die Oberfläche des zylindrischen Teils der Blattfüße gehärtet ist.

Um der ganzen Propellerstruktur eine möglichst hohe Festigkeit zu verleihen, erweist es sich ferner als vorteilhaft, wenn die radial angeordneten, längliehen Elemente nabenseitig sternförmig miteinander verbunden sind.

Obwohl die vorliegende Erfindung ganz allgemein für den Bau von Propellern mit verstellbaren Anstellwinkeln geeignet ist, ist sie jedoch insbesondere für den Bau von Hubschrauberrotoren geeignet. In der folgenden Beschreibung soll somit ein Ausführungsbeispiel eines Hubschrauberrotors näher erläutert und beschrieben werden. Es zeigt

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Fig. 1 einen waagerechten Schutt des rückwärti- Bolzen 25 miteinander verbundenen Flanschen 23

gen Teils eines mit einem Rotor zum Ausgleich des und 24 besteht

Antriebsmoments ausgestatteten Hubschrauber- In dieser Felge sind radial angeordnete zylin-

rumpfes, drische Bohrungen 26 vorgesehen, deren Anzahl der

Fig. 2 einen axMea Sefciu^ durch eine Nabe eines 5 der Blätter entspricht. Jede Bohrung 25 dient zur

Rotors mit Antriebsmechanismus und dem Steuer- Aufnahme einer Muffe 27 aus verhältnismäßig bieg-

tnechamsmus zur Änderung des Anstellwinkels, samem Kunststoff mit geringem Reibungskoeffizien-

Fig. 3 eine zur Hälfte in einem durch die Dreh- fen, beispielsweise aus Polyamid. Jede Muffe27, in

ebene der Rotorblätter gelegten Schnitt dargestellte welcher sich ein Blattfuß dreht, ragt um etwa die

Seitenansicht der Nabe des Rotors. i.o Hälfte ihrer Länge aus der Felge in Richtung auf

Der mit mehreren Blättern versehene Rotor A die Blattspitze heraus, so daß der herausragende Teil (Fig. 1) ist in eine zylindrische VerkleidungB eine gewisse Beweglichkeit besitzt
eingebaut, die im vorliegenden Fall aus einem Jede Muffe 27 wird durch einen ringförmigen Vorsenkrecht im rückwärtigen Teil des Rumpfes oder sprung 27 α, der in eine entsprechende, in der Bohdes Leitwerkes C eines Hubschraubers vorgesehenen 15 rung 26 vorgesehene Nut eingreift, an ihrem Platz Fenster besteht Der Rotor dient in diesem FaJI zum gehalten. Sie ist durch einen Zapfen 27 b gegen Ausgleich des mechanisch auf den Hauptrotor aus- Drehung blockiert,
geübten Antriebsmoments. Jedes Blatt ist einstückig und besteht zur Ver-

Der Rotor wird in der Verkleidung B von einem ringerung der Zentrifugalkräfte vorzugsweise aus

rohrförmigen zentralen Ring D getragen, der über 20 Leichtmetall. Es besteht außen aus einem entspre-

hohle Arme E mit stromlinienförmigem Querschnitt chend profilierten, vollen Teil 28, der gegebenenfalls

an der Wandung der Verkleidung befestigt ist. Einer so verwunden ist, daß die Steigung in Nähe des Blatt-

dieser hohlen Arme E bildet das Gehäuse für die fußes größer als in der Nähe des Außenendes ist.

Welle 7 zur Übertragung der Drehbewegung auf den Dieser volle Teil bildet den Blattkörper, dessen

Rotor. 25 Vorderkante im äußeren Drittel durch ein entspre-

Am RingD sind BefestigungslappenF (Fig. 2) chendes Oberflächenhärtungsverfahren, beispielsangeschweißt, an denen das den Antriebsmechanis- weise durch anodische Oxydation, gegen Erosion mus des Rotors und den Steuermechanismus zur geschützt ist.

Änderung des Anstellwinkels seiner Blätter enthal- Am Blattfuß besitzt das Blatt einen zu seiner

tende Gehäuse angebracht ist. 30 Befestigung dienenden hohlen Teil mit einer Quei -

Dieses Gehäuse besteht aus einem Gehäuse 1, an bohrung und ein zylindrisches Lager 29, das die freie dem innen ein etwa rohrförmiger Gehäuseteil 2 an- Drehung zur Anstellwinkeländerung um die Blattgebracht ist, in welchem über ein Kugellager 3 α und längsachse in der Muffe 27 gestattet. Die Außenein Rollenlager 3 b die Hohlwelle 4 des Rotors ge- fläche des Lagers 29 ist zweckmäßigerweise durcn lagert ist. Der Antrieb geht über ein Kegelräderpaar 35 Verchromung oder anodische Oxydation ober-5 und 6 vor sich, von denen eines an der Welle 4 flächengehärtet. Der mittlere Teil 28 a des Lagers 29 und das andere an der Antriebswelle 7 befestigt ist. ist ferner zur Verringerung der der Zentrifugalkraft Die Hohlwelle 4 und das Kegelrad 5 befinden sich unterliegenden rotierenden Masse verdünnt,
in dem rohrförmigen Gehäuseteil 2. Das Kegelrad 6 Am inneren Ende jedes Blattes ist ein Hebel 30 läuft in zwei Lagern 8 und 9, die an einem etwa 40 angebracht, an dessen Ende — bei mittlerer Stellung rohrförmigen Gehäuseteil 10 befestigt sind, der dieses Hebels in radialer Richtung — ein Kurbelzapseinerseits über einen Kranz von Bolzen 10 a an dem fen 31 befestigt ist. Am Ende dieses Kurbelzapfens 31 Gehäuse 1 befestigt ist. ist ein sphärischer Ring 32 vorgesehen, der vorzugs-

Zur Steuerung des Anstellwinkels der Blätter ist weise aus Kunststoff, beispielsweise einem Elastomer, an dem Gehäuse 1 ein Vorsprung 1 α vorgesehen, 45 besteht und ins Innere der in den Augen 19 voran welchem über eine Achse 11 α ein Winkelhebel 11 gesehenen Bohrung genau eingepaßt ist. Dieser Ring angelenkt ist, mit dessen Armen die Pleuelstange 12 32 gestattet Bewegungen dieser beiden Teile zueinzur Steuerung des AnstcüwinKelb ue.w. die Steuer- ander, d. h. eine Drehung, ekle leiehle Axialverstange 13 verbunden sind. Die Steuerstange 13 Schiebung und eine leichte Schwenkbewegung der durchquert axial die Hohlwelle 4 und ist an ihrem 50 Kurbelzapfen 31 bezüglich der Bohrung in den Ende mit einem Druckkugellager 14 versehen, über Augen 19.

welches sie mit einem auf den Gleitflächen 16 im In der in dem zur Befestigung des Blattes dienen-

Innern der Hohlwelle 4 in Längsrichtung verschieb- den Teil 28 a vorgesehenen Querbohrung sitzt eine

baren Gleitstück 15 verbunden ist. Befestigungsachse 33, die von zwei Sperringen 34

Am äußeren Ende des Gleitstücks 15 ist ein 55 und 35 an ihrem Platz gehalten wird.
Kranz vorgesehen, an welchem über Bolzen 17 eine Jedes Blatt 28 ist mit der Hohlwelle 4 des Rotors Steuerscheibe 18 befestigt ist, an der zur Ebene des über ein längliches Glied 36 verbunden, das das Rotors senkrecht verlaufende, mit Bohrungen ver- Innere des Lagers 29 durchquert und blattseitig über sehene Augen 19, deren Anzahl der der Blätter ent- eine Buchse 37 an der Befestigungsachse 33 bespricht, vorgesehen sind. Diese Augen 19 sind be- 60 festigt ist.

züglich der Rotorachse axial und ihre Bohrungen Dieses die durch die Drehung der Blätter erzeugte

radial angeordnet. Zentrifugalkraft übertragende längliche Glied 36 ist

Dieser Mechanismus ist von einer außen an dem längsverdrehbar. Es kann insbesondere aus mehreren

das Gehäuse tragenden Ring befestigten strom- aneinandergesetzten dünnen Blättern bestehen, wo-

linienförmigen Verkleidung 20 umgeben. 65 bei die äußeren Blätter des Blattbündels geringere

An der Hohlwelle 4 ist mittels Bolzen 21 die Breite als die inneren aufweisen, so daß die Torsions-

Nabenscheibe 22 der Nabe befestigt, deren Felge kräfte gleichmäßig auf diese Blätter verteilt werden,

aus zwei kreisförmigen, an ihrem Umfang über Zur Vermeidung von Berührungskorrosion sind

diese Blätter mit einem Gleitüberzug aus Kunststoff versehen.

Auf der Seite der Hohlwelle 4 sind die einzelnen länglichen Elemente 36 miteinander verbunden und bilden einen flachen Ring, welcher somit mehrere sternförmig angeordnete Arme aufweist, deren Anzahl der der Blätter entspricht. Dieser Ring ist mit Bolzen 21 an dem Ende der Hohlwelle 4 befestigt, die ferner auch zur Befestigung der Nabenscheibe 22 an dieser Stelle dienen. Diesen sternförmigen Körper erhält man durch Übereinanderlegen mehrerer dünner sternförmig ausgeschnittener Stahlblechscheiben.

Die Nabe und der Steuermechanismus sind von

einer aus zwei mittels Schrauben 40 bzw. 41 an der Nabe 22 befestigten Schalenhälften 38 und 39 bestehenden kreisförmigen Verkleidung aus dünnem Blech umgeben.

Zum freien Durchgang der Blätter sind am Umfang dieser Umkleidung kreisförmige öffnungen 42 vorgesehen, deren Durchmesser etwas größer als der Durchmesser der Befestigungsteile 28 a der Blätter ist.

Zum Erreichen einer aerodynamischen Kontinuität haben die Umkleidungen 38 und 39 den gleichen Durchmesser wie die den Antriebsmechanismus umgebende stromlinienförmige Verkleidung 20.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

830 648 Patentansprüche:

1. Propeller init mehreren jeweils mit
Nabe über ein längliches, radial angeordnetes und um seine Längsachse verdrehbares Glied verbundenen Blättern mit veränderlichem Anstellwinkel, bei dem jedes Blatt am Blattfuß mit einem zylindrischen Teil versehen ist, der in einer in der Nabe eingesetzten, aus elastisch verformbarem Kunststoff bestehenden MuSe verschiebbar und drehbar gelagert ist, und dejr einen über ein Kugelgelenk mit einer senkrecht zur Propellerachse angeordneten und axial beweglichen Steuerscheibe verbundenen Kurbelzapfen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (27) über die Nabe in Richtung auf die Blattspitze hinausragt, und daß die Steuerscheibe (18) zur Aufnahme der Kurbelzapfen (31) mit dieser einstückig ausgebildete Augen (19) aufweist

2. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des zylindrischen Teils (29) der Blattfüße größer ist als die größte Breite der Blätter.

3. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (27) aus einem selbstschmierenden Werkstoff besteht, und daß die Oberfläche des zylindrischen Teils (29) der Blattfüße gehärtet ist.

4. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radial angeordneten, länglichen Elemente (36) nabenseitig sternförmig miteinander verbunden sind.