DE2221896C3 - Kraftübertragungsanordnung zwischen einem Blattsteigungsverstellantrieb und den Luftschraubenblättern bei Verstell-Luftschrauben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Übertragung der Verstellkräfte zwischen· einem Blattsteigungsverstellantrieb und. den Luftschraubenblättern bei Verstell-Luftschrauben.

Aus der GBiPS 12 96 061 ist bereits eine Kraftübertragungsanordnung dieser Art bekannt bei welcher das jeder Blattwurzel zugeordnete Zahnritzel unmittelbar am Ende der betreffenden Blattwurzel angeordnet ist, die als dicker zylindrischer Zapfen mit einem Ringbund zur radialen Festlegung ausgebildet ist.

Die VerVendung zweier gegensinnig zueinander drehbarer Zahnkränze zur Drehung der Zahnritzel der Luftschraubenblätter ist vorteilhaft, weil dadurch die durch die beiden Zahnkränze auf die Zahnritzel ausgeübten Querkräfte sich gegenseitig aufheben und die Zahnritzel damit praktisch keiner Querkraft ausgesetzt sind. Allerdings kommt dieser Vorteil der Verwendung von zwei sich gegensinnig drehenden Zahnkränzen nur dann zum tragen, wenn sichergestellt ist, daß die auf das Zahnritzel übertragenen Antriebskräfte sich gleichmäßig auf die beiden Zahnkränze verteilen. Es stellt sich somit das Problem, diese gleichmäßige Verteilung der Verstellkräfte auf die beiden Zahnkränze sicherzustellen. Sind das Zahnritzel und die beiden Zahnkränze nicht ganz genau mit Bezug aufeinander ausgerichtet, so findet eine einseitige Kraftübertragung statt, d. h. jeweils nur ein einziger Zahnkranz des Blattsteigungsverstellantriebs überträgt das Antriebsdrehmoment auf das Zahnritzel, während der andere Zahnkranz praktisch unbelastet ist. Das hat natürlich zur Folge, daß trotz der Anordnung zweier Zahnkränze einseitige Querkräfte auf das Zahnritzel ausgeübt werden. Aber auch bei genauer Ausrichtung des Zahnritzels und der beiden Zahnkränze zueinander kann es im Betrieb durch äußere Einflüsse, beispielsweise infolge von durch eine starke Verstellung der Blattsteigung bedingten, kurzzeitig auftretenden starken Biegeschwingungen der Luftschraubenblätter, zu so starken Beanspruchungen kommen, daß Schäden an den Verzahnungen verursacht werden können. Man kann zwar solchen Beschädigungen durch entsprechende Dimensionierung der Bauteile vorbeugen, jedoch

ίο kommt man dann nicht in den Gewinn des an sich durch den zweiseitigen Antrieb der Zahnriizel möglichen Gewichtsvorteils.

Bei der oben erwähnten bekannten Anordnung ist die gleichmäßige beidseitige Kraftübertragung von den Zahnkränzen auf das Zahnritzel wegen dessen starrer Verbindung mit der Blattwurzel nicht gewährleistet

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung der eingangs genannten Art die Verbindung zwischen Blattwurzel und Zahnritzel so zu gestalten, daß das zu übertragende Antriebsdrehmoment auch bei geringen Fluchtungsfehlern, die durch Herstellungstoleranzen bedingt sind oder infolge äußerer Einflüsse zeitweilig auftreten, gleichmäßig auf die beiden Eingriffsstellen des Zahnritzels mit den beiden Zahnkränzen verteilt ist

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind die beiden Funktionen der Verbindungskonstruktion zwisehen Zahnritzel und Blattwurzel, nämlich die Drehmomentübertragung einerseits und die Befestigung des Zahnritzels an der Blattwurzel andererseits, voneinander getrennt Die Drehmomentübertragung übernimmt das weniger elastische, hohlwellenartige Verbindungselement, während das eine größere Elastizität aufweisende zapfenförmige Verbindungselement die Halterung des Zahnritzels an der Blattwurzel übernimmt.

Damit wird der technische Fortschritt erzielt, daß Ausgleichsbewegungen des Zahnritzels zwischen den beiden Zahnkränzen des Blattsteigungsverstellantriebs ohne weiteres möglich sind, ohne die Drehmomentübertragung zu beeinträchtigen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Triebwerk mit einer Verstell-Luftschraube, und

F i g. 2 einen Schnitt durch die Kraf'übertragungsanordnung zwischen einer Blattwurzel und dem Blattsteigungsverstellantrieb der Versteil-Luftschraube.

Gemäß Fig. 1 weist ein Gasturbinentriebwerk ein Basistriebwerk 1 auf, das über ein Getriebe 3 eine Verstell-Luftschraube 2 antreibt Die Triebwerksachse ist mit 4 bezeichnet

Gemäß Fig.2 weisen die Blätter der Verstell-Luftschraube 2 jeweils eine Blattwurzel 10 auf, die derart im Rotor 12 befestigt ist daß das betreffende Blatt urn seine Längsachse 14 drehbar ist Die Rotorscheibe ist im Axialschnitt doppel-U-förmig und weist zwei geneigte Wandungen 16 auf, die radial innen in einen Nabenteil 18 und am radial äußeren Rand jeweils in eine verstärkte Wandung 20 übergehen. Die verstärkten Wandungen 20 bilden eine Anzahl von umfangsmäßig mit Abständen angeordneten kreisrunden Öffnungen, in welche sich die ebenfalls kreisrunden Blattwu.zeln 10 hineinerstrecken. Jede Blattwurzel 10 ist über eine

Keilverzahnung 26 im äußeren Lagerlaufring 22 eines Lagers 24 befestigt. Der innere Lagerlaufring dieses Lagers ist durch einen Ring 28 gebildet, dt r in eine der kreisrunden Öffnungen zwischen den verstärkten Wandungen 20 der Rotorscheibe eingeschraubt ist und gleichzeitig den äußeren Lagerlaufring eines zweiten Lagers 30 bildet, dessen innerer Lagerlaufring durch einen mit dem äußeren Lagerlaufring 22 des Lager.= 24 keilverzahnten Antriebsring 32 gebildet ist

Die äußeren und inneren Lcgerlaufringe des Lagers 24 weisen zylindrische Ansätze 36 und 38 auf, die als Kurventräger bzw. als Reaktionsglied einer Einrichtung zum Ausgleich des auf die Luftschraubenblätter wirkenden Zentrifugaldrehmoments ausgebildet sind.

Im Rotorinneren ist ein Blattsteigungsverstellantrieb angeordnet, dessen Antriebsorgan ein Strömungsmittelmotor 40 ist, der ein halbrundes Außengehäuse 42 mit sich radial einwärts erstreckenden Flügeln und ein zylindrisches Innengehäuse 44 aufweist, das ebenfalls Flügel trägt, die mit denjenigen des Außengehäuses zusammenwirken und Kammern 46 bilden, in weiche Hydraulikflüssigkeit hineingepumpt werden kann, unter deren Druck Außengehäuse 42 und Innengehäuse 44 in entgegengesetztem Drehsinn relativ zueinander drehbar sind. Das Außengehäuse 42 ist mit einem Zahnkranz 48 und das Innengehäuse 44 mit einem Zahnkranz 50 verbunden. Diese beiden, zur Luftschraubenwelle koaxialen Zahnkränze 48 und 50 stehen an diametral gegenüberliegenden Stellen eines am inneren Blattwurzelende angeordneten kegeligen Zahnritzels 52 mit diesem in Eingriff.

Das Zahnriizel 52 ist über eine Verbindungskonstruk^fion mit dem inneren Blattwurzelende verbunden, welche ein zapfenförmiges Verbindungselement, im folgenden wellenförmiges Verbindungselement 54 genannt und ein dieses koaxial umschließendes, hohlwellenartiges Verbindungselement 62 aufweist Das wellenförmige Verbindungselement 54 ist einteilig mit einem Verbindungsstück 56 ausgebildet, das mit einem Schraubgewinde 58 versehen und in die Blattwurzel 10 eingeschraubt ist Am radial inneren Ende des wellenförmigen Verbindungselemente 54 ist das Zahnritzel 52 mittels einer Schraubenmutter 60 fixiert

Das hohlwellenartige Verbindungselement 62 ist an seinem radial äußeren Ende über eine Keilverzahnung 64 mit dem Verbindungsstück 56 und außerdem über eine Keilverzahnung 34 mit dem Aiitriebsring 32 verbunden. An seinem radial inneren Ende ist das hohlwellenartige Verbindungselement 62 über eine

ι ο Keilverzahnung 66 mit dem Zahnritzel 52 verbunden.

Das wellenförmige Verbindungselement 54 besitzt eine größere Elastizität als das hohlwellenförmige Verbindungselement 62. Diese Anordnung hat zur Folge, daß das elastischere wellenförmige Verbindungselement sich unter gleichzeitiger geringfügiger Schrägstellung des kegelstumpfförmigen, hohlwellenartigen Verbindungselements 62 durchbiegen kann, falls eine Querkraft auf das Zahnritzel 52 wirkt, wobei die dazu erforderliche geringfügige Relativbeweglichkeit zwisehen dem hohlwellenartigen Verbindungselement und den damit verbundenen Bauteilen durch die Keilverzahnungen ermöglicht wird.

Diese Anordnung gestattet also eine gewisse Relativbewegung zwischen dem Zahnritzel 52 und der Blattwurzel 10, beispielsweise wenn eine Ungleichförmigkeit beim Zusammenlaufen der Zahnkränze 48 und 50 mit dem Zahnritzel 52 auftritt oder wenn eine schnelle Verstellung der Luftschraubenblätter während des Vorwärtsfluges in eine Stellung mit negativem Anstellwinkel ein kurzzeitiges Vibrieren der Luftschraubenblätter mit großer Amplitude verursacht Die flexible Verbindung zwischen der Blattwurzel 10 und dem Zahnritzel 52 vermeidet eine Beanspruchung des Zahnritzels 52 durch einseitige Querkräfte und eine

J5 Übertragung schädlicher Schwingungsbewegungen auf das Zahnritzel, wodurch der Gefahr von Beschädigungen an den Verzahnungen begegnet wird. Dadurch ist eine schwächere Dimensionierung der verzahnten Bauteile und folglich eine kompaktere Gestaltung und eine Gewichtsersparnis möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Übertragung der Verstellkräfte zwischen einem Blattsteigungsverstellantrieb und den Luftschraubenblättern bei Verstell-Luftschrauben, wobei der Blattsteigungsverstellantrieb zwei jeweils gegensinnig zueinander drehbare, koaxial zur Luftschraubenwelle angeordnete Zahnkränze und jedes Luftschraubenblatt ein am inneren Blattwurzelende angeordnetes Zahnritzel aufweist, welch letzteres an diametral gegenüberliegenden Stellen mit den beiden Zahnkränzen in Eingriff steht, gekennzeichnet durch eine Verbindungskonstruktion (54, 62) zwischen dem Zahnritzel (52) und der Blattwurzel (10), die ein zapfenförmiges Verbindungselement (54) und ein dieses J-oaxial umschließendes, hohlwellenartiges Verbindungselement (62) aufweist, welch letzteres, mit dem Zahnritzel (52) und der Blattwurzel (10) jeweils drehfest, jedoch mit Bezug auf die Blattlängsachse (14) begrenzt winkelbeweglich verbunden (bei 66 bzw. 64) ist, wobei die" Elastizität des zapfenförmigen Verbindungselementes (54) größer als die des hohlwellenartigen Verbindungselements (62) ist

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das hohlwellenartige Verbindungselement (62) jeweils durch eine, die Winkelbeweglichkeit ermöglichende Keilverzahnung (64,66) mit dem Zahnritzel (52) bzw. der Blattwurzel (10) verbunden ist