DE2619283C3 - Verstellluftschraube mit selbsttätiger Blattwinkelverstellungseinrichtung - Google Patents
Verstellluftschraube mit selbsttätiger BlattwinkelverstellungseinrichtungInfo
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- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C11/00—Propellers, e.g. of ducted type; Features common to propellers and rotors for rotorcraft
- B64C11/30—Blade pitch-changing mechanisms
- B64C11/32—Blade pitch-changing mechanisms mechanical
- B64C11/34—Blade pitch-changing mechanisms mechanical automatic
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstell-Luftschraube, insbesondere für Motorsegler, deren Luftschraubennabe gegenüber ihrer Antriebswelle lose
drehbar ist und bei welcher die um ihre Längsachse drehbaren Flügel sich hinsichtlich ihres Blattanstellwinkels selbsttätig in Abhängigkeit vom Motordrehmoment, das im Sinne einer Verkleinerung des Blattanstellwinkels wirkt, und einer Fliehkraftwirkung eines
umlaufenden Fliehgewichtes, das im Sinne einer Vergrößerung des Blattanstellwinkels wirkt, einstellen,
wobei eine mit umlaufende Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist, die die Verstellbewegungen dämpft
Bei einer bekannten Verstell-Luftschraube dieser Art
(DE-PS 7 24 317) ist vorgesehen, zusätzlich zu den Fliehgewichten Dämpfungsvorrichtungen anzuordnen,
um die raschen Verstellbewegungen zu dämpfen und harte Schläge zu vermeiden. Diese zusätzlich angeordneten Dämpfungsvorrichtungen, die mit der Nabe
umlaufen, erhöhen nicht nur den Gesamtaufwand, sondern auch das Gewicht der Verstell-Luftschraube.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Arbeitsaufwand und den Aufwand an Einzelteilen sowie das Gewicht einer
ϊ Verstell-Luftschraube mit einer Dämpfungseinrichtung zu vermindern und eine möglichst einfache Arbeitsweise zu erzielen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß ein Glied der Dämpfungsvorrichtung als Fliehge
wicht für die Verstellung des Blattanstellwinkels dient
Hierdurch wird nicht nur der Aufwand an Einzelteilen und der damit verbundene Aufwand an Arbeit bei der
Herstellung, sondern auch das Gewicht der Verstell-Luftschraube vermindert Außerdem wird die Funk-
tionsweise vereinfacht und die Betriebssicherheit erhöht da weniger bewegte Teile vorhanden sind.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Dämpfungsvorrichtung einen Hydraulikzylinder mit einem Kolben umfaßt der als Fliehgewicht
dient und dessen Verschieberichtung in Richtung der auftretenden Fliehkraft verläuft Gegenüber einer
bekannten Ausgestaltung einer Verstell-Luftschraube (DE-PS 5 75 938), bei der der Kolben der Dämpfungsvorrichtung üb,er Schrägflächen, die mit der Achse des
Fliehgewichtes in Verbindung stehen, verschoben wird, wird durch diese bevorzugte Ausgestaltung ein wesentlich einfacherer Aufbau der Dämpfungsvorrichtung
erzielt, da keine Umlenkung der auftretenden Kräfte zur Verschiebung des Dämpfungskolbens erforderlich ist
die bei der bekannten Vorrichtung mit Hilfe der Schraubenflächen erzielt wird.
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Hydraulikzylinder mit der Antriebswelle fest verbunden
und der Kolben wirkt über Mitnehmer auf die Nabe ein.
Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Verstellung des Blattanstellwinkels nicht direkt durch Einwirken des
Fliehgewichtes auf den Flügel, sondern unmittelbar durch Einwirken auf die Nabe, bei deren Verdrehen eine
Veränderung des Blattanstellwinkels erfolgt, da der
Flügel mit der Antriebswelle durch Mitnehmer in
Verbindung steht Für diese Verbindung kann jeder Flügel an seinem Fuß ein Kegelrad tragen, das mit einer
mit der Antriebswelle fest verbundenen Verzahnung in Eingriff steht Bei Verdrehung der Nabe wird deshalb
aufgrund des Zahneingriffes zwischen dem Flügel und der Antriebswelle eine Verdrehung des Flügels
hervorgerufen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Hydraulikzylinder mit der
so Antriebswelle fest verbunden ist und der Kolben über Mitnehmer auf die Nabe einwirkt. Diese Ausgestaltung
bringt den wesentlichen Vorteil mit sich, daß nur eine einzige Dämpfungs- und damit gleichzeitig eine einzige
Verstelleinrichtung, die aufgrund der Fliehkraft auf den
Blattanstellwinkel einwirkt, notwendig ist, da mit der
Verdrehung der Nabe eine Verdrehung aller auf der Nabe angeordneter Flügel erfolgt, da diese mit der
Antriebswelle in Verbindung stehen. Diese Verbindung zwischen Flügel und Antriebswelle ist bereits weiter
oben als bekannt vorausgesetzt worden, wobei über
diese Verbindung das Motordrehmoment auf die Flügel
im Sinne einer Verkleinerung des Blattanstellwinkels
einwirkt.
hr> Verbindung zwischen Kolben und Nabe und eine
entsprechend einfache i.nd betriebssichere Wirkungsweise der Dämpfungsvorrichtung zu erzielen, ist eine
weitere Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekenn-
zeichnet, daß der Kolben mit einer in Längsrichtung des
Kolbens verlaufenden Zahnstange versehen ist, mit der ein Ritzel kämmt, das drehfest mit einem Planetenrad
verbunden ist, welches in eine mit der Nabe fest verbundene Verzahnung eingreift, und daß dir Kolben
als Hohlkolben mit einer Trennwand ausgebildet ist, in
der eine Verbindungsbohrung bzw. Drosselbohrung vorgesehen ist, die die durch den frei fliegend geführten
Kolben getrennten Räume miteinander verbindet. Bei dieser Ausgestaltung wird beim Anlaufvorgang der
Luftschraube aufgrund der Massenträgheit und des Luftschraubenwiderstandes das Planetenrad auf der
Verzahnung der Nabe abrollen und dabei den Kolben in seine radial innen gelegene Endstellung verschieben.
Aufgrund der hierbei eintretenden Dämpfungswirkung is
wird die Nabe langsam mitgenommen, bis der Kolben an seinen innen gelegenen Anschlag kommt, wodurch in
dieser Kolbenstellung eine schlupffreie Antriebsverbindung zwischen Antriebswelle und Nabe hergestellt ist.
Während der Relatiwerdrehung der Antriebswelle gegenüber der Nabe wird über die Verbindung
zwischen der Antriebswelle und dem Flügel dieser in Richtung eines abnehmenden Blattanstellwinkels verdreht
und weist bei der innen gelegenen Endstellung des Kolbens den geringsten Wert auf.
Um bei Verwendung der Versteil-Luftschraube bei einem Motorsegler bei abgeschaltetem Antrieb einen
möglichst geringen Luftwiderstand an der Luftschraube zu erzielen, wirkt der Kolben auf eine Feder ein, die ihn
in die dem größten Blattanstellwinkel zugeordnete Stellung zu drücken sucht Dies bedeutet, daß bei
Anordnung der Verschiebeeinrichtung des Kolbens in Richtung der Fliehkraftwirkung die Feder den Kolben
in seine äußere Endstellung drückt Beim Wiederanlassen der Antriebsmaschine dämpft diese Feder zusätzlich
zu der Dämpfungswirkung des im ölhydraulikzylinder vorgesehenen Öls die rasche Verschiebung des Kolbens
gegen seine innere Endstellung, in die er aufgrund des einsetzenden Motordrehmomentes und der an der
Luftschraube wirkenden Kräfte verschoben wird.
Bei einem Motorsegler, bei dem die Luftschraube hinter der Kabine angeordnet ist, ist es vorteilhaft, die
Antriebswelle als Hohlwelle auszubilden und auf einem zentralen Tragrohr des Flugzeuges drehbar zu lagern,
wobei die als Hohlnabe ausgebildete Nabe auf der Antriebswelle drehbar gelagert ist. Da sich bei dieser
Ausgestaltung große Umfangslängen für die Nabe und die Antriebswelle ergeben, ist es vorteilhaft, wenn die
auf der Nabe und der Antriebswelle vorgesehenen Verzahnungen, mit denen einerseits das Planetenrad
und andererseits das Kegelrad des Flügelfußes zusammenwirken, nur entlang eines Teilbereiches des
Umfangs ausgebildet sind.
Bei den sich ergebenden großen Abmessungen der Nabe ist es zur Erzielung einer großen Stabilität und
eines geringen Gewichtes vorteilhaft, wenn die Nabe einen Lagerring und tangential hierzu verlaufende und
mit dem Lagerring fest verbundene Zugstreben umfaßt, die die Lagergehäuse für die Flügel der Luftschraube
miteinander verbinden und tragen.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. In dieser zeigt
F i g. 1 einen in Achsrichtung eines Flugzeugrumpfes geführten Teilschnitt eines Motorseglers mit einer
Verstellluftschraube und einer Verstell- und Dämp- tn
fungsvorrichtung für die Blattwinkelverstellung;
F i g. 2 eine Querschnittdarstellung mit verschiedenen Schnittebenen entlang den Linien A-A, B-Bund C-C in
F i g. 1, jedoch ohne Dämpfungsvorrichtung;
Fi g. 3 eine Einzelheit im Schnitt nach der Linie I III Il
in F i g. 1; und F i g. 4 und 5 jeweils schematische Darstellungen
der erfindungsgemäßen Vers teil-Luftschraube in Seitenansicht und Vorderansicht.
Auf einem zentralen Tragrohr 1 im Rumpf eines Motorseglers ist im Bereich hinter der Kabine, die in
F i g. 1 nicht dargestellt ist, unter Zwischenlage von elastischen Polstern 2 ein Getrieberohr 3 mittels
Schrauben 4 befestigt Auf dem Getrieberohr 3 ist durch Kugellager 5 und 6 eine hohle Antriebswelle 7 drehbar
gelagert, die an ihrem vorderen, dem Lager 5 zugeordneten Ende ein Großrad 8 aufweist, mit dem ein
Antriebsritzel 9 einer zu einem Motor führenden Welle 10 kämmt Die Antriebswelle 7 weist einen vorderen mit
dem Großrad 8 versehenen Teil 7a und einen hinteren, im Durchmesser kleineren Teil Tb auf, der über einen
radial abstehenden Flansch 11 mit dem Teil 7a lösbar verbunden ist Der Flansch 11 reicht in radialer Richtung
über den Teil 7a der Antriebswelle hinaus und dient zur Halterung einer Dämpfungsvorrichtung 12, auf die noch
weiter unten näher eingegangen wird.
Auf dem Teil Tb der Antriebswelle 7 ist mittels zweier
Lager 13 eine Nabe 14 drehbar gelagert, die, wie aus Fig.2 ersichtlich, drei Flügel 15 trägt, von denen in
F i g. 1 nur einer dargestellt ist. Die Nabe 14 umfaßt einen Lagerring 16, der die Lager 13 umgibt, und an dem
Zugstreben 17 mittels Schrauben 18 befestigt sind, welche die zur drehbaren Lagerung der Flügel 15
dienenden Lagergehäuse 19 starr miteinander verbinden und diese somit tragen. Die Ausbildung der Nabe
und insbesondere der Zugstreben ist besonders deutlich in F i g. 2 dargestellt.
Am Fuß eines jeden Flügels 15 ist ein Kegelrad 20 befestigt, das mit einer Verzahnung 21 in Eingriff steht,
die fest mit dem Flansch 11 und damit fest mit der Antriebswelle 7 verbunden ist. Die Verzahnung 21
erstreckt sich jeweils nur über einen Teilbereich des Umfangs, der entsprechend der Flügelverdrehung
unbedingt erforderlich ist.
Die weiter oben bereits erwähnte Dämpfungsvorrichtung 12, die beispielsweise durch Schrauben an dem
Flansch 11 befestigt ist, umfaßt einen Hydraulikzylinder
22, in dem ein freifliegender Kolben 23 verschiebbar geführt ist. Der Kolben 23 weist an seinen gegenüber
liegenden Enden jeweils einen Kolbenkopf 24 mit jeweils einer Dichtung 25 auf, wodurch der Zylinder in
drei Räume 26, 27 unf 28 unterteilt ist, von denen die Räume 26 und 28 je nach Kolbenstellung ein
veränderbares Volumen aufweisen, während der Raum 27 an seinem Volumen konstant bleibt. In den Räumen
26 und 28 befindet sich öl, welches durch eine Verbindungsbohrung 29 einer Trennwand 30 im Inneren
des hohl ausgebildeten Kolbens 23 von dem Raum 26 in den Raum 28 und umgekehrt strömen kann, je nachdem,
wie der Kolben 23 verschoben wird. In dem Raum 27 des Hydraulikzylinders 22 befindet sich keine Ölfüllung.
Der die beiden Kolbenköpfe 24 verbindende Kolbenschaft 31 ist mit einer Zahnstange 32 versehen, die sich
in Längsrichtung des Kolbenschaftes über dessen gesamte Länge erstreckt. Mit dieser Zahnstange wirkt
ein am Zylinder 22 drehbar gelagertes Ritzel 33 zusammen, das drehfest mit einem Planetenrad 34
verbunden ist, welches in eine Verzahnung 35 eingreift, die fesi auf dem Lagerring 16 angeordnet und somit fest
mit der Nabe 14 verbunden ist. Die Verzahnung 35 erstreckt sich, wie dies aus F i g. 2 ersichtlich ist, jeweils
nur über bestimmte Teilbereiche des Umfangs des
Lagerringes 16. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind drei solcher Verzahnungsabschnitte 35 vorgesehen, in die jeweils entsprechende Planetenräder 34 eingreifen.
Im Inneren des hohlen Kolbens 23 ist eine Feder 36 angeordnet, die sich einerseits an der Trennwand 30 im
Kolben 23 und andererseits an dem radial innen gelegenen Ende des Zylinders 22 abstützt. Die Feder 36
ist bestrebt, den Kolben 23 in seine radial äußere Stellung zu verschieben, in welcher der Raum 26 sein
kleinstes und der Raum 28 sein größtes Volumen aufweist.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende: Wird der zum Antrieb der
Luftschraube vorgesehene Motor in Gang gesetzt, so daß das Ritzel 9 angetrieben wird, so wird durch das
Ritzel 9 das Zahnrad 8 und damit die Antriebswelle 7 angetrieben. Aufgrund der Trägheitskräfte läuft aber
die Luftschraube nicht sofort mit, sondern die Antriebswelle und die mit dieser verbundene Dämpfungsvorrichtung
12 verdrehen sich gegenüber der Nabe 14. Dabei wälzt sich das Planetenrad 34 auf der
Verzahnung 35 ab und verschiebt dadurch den Kolben 23 entgegen der Wirkung der Feder 36 in Richtung auf
die innen gelegene Endstellung, bis der Kolben am Zylinderboden anliegt. Da diese Kolbenbewegung
aufgrund der ölfüllung in den Räumen 26 und 28 und der Verbindungsbohrung 29 gedämpft abläuft, wird die
Luftschraube langsam während der Verschiebung des Kolbens mitgenommen. Bei diesem Anfahrvorgang eilt
die Antriebswelle der Nabe um einen gewissen Winkelbetrag voraus, wobei diese gegenseitige Winkelverdrehung
aufgrund des Eingriffes des Kegelrades 20 am Fuße eines jeden Flügels in die fest mit der
Antriebswelle verbundene Verzahnung 21 eine Verdrehung des Flügels in dem Sinne bewirkt, daß der Flügel in
Richtung auf den geringsten Blattanstellwinkel verstellt wird. Mit zunehmender Drehzahl der Luftschraube
steigt auch die auf den Kolben 23 einwirkende Fliehkraft, welche den Kolben nach außen zu drücken
sucht, der bei seiner Verschiebung nach außen mittels der Zahnstange 32 das Ritzel 33 und damit das
Planetenrad 34 verdreht, welches wiederum aufgrund des Eingriffes in die Verzahnung 35 die Nabe 14
gegenüber der Antriebswelle 7 verdreht und die eingangs erfolgte Winkelverdrehung wieder zum Teil
rückgängig macht. Dabei wird über den Eingriff des
ίο Kegelrades 20 in die Verzahnung 21 jeder Flügel der
Luftschraube im Sinne einer Vergrößerung des Blattanstellwinkels verdreht. Sinkt also bei ansteigender
Fluggeschwindigkeit der Luftschraubenwiderstand und wird dabei die durch ihn hervorgerufene Kraft kleiner,
dann bewegt sich der Kolben 23 infolge der Fliehkraft immer mehr nach außen, was eine zunehmende
Verdrehung der einzelnen Flügel im Sinne einer Vergrößerung des Blattanstellwinkels zur Folge hat. Mit
zunehmendem Blattanslellwinkel wird aber der Luftschraubenwidersland
größer, so daß die Nabe bestrebt ist, gegenüber der Antriebswelle zurückzubleiben. Dies
hat aber wiederum über die Verzahnung 35, das Planetenrad 34 und das Ritzel 33 eine Einwirkung auf
den Kolben 23 in dem Sinne zur Folge, daß dieser entgegen der Fliehkraftwirkung wieder radial nach
innen verschoben wird. Dabei stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein, so daß der Luftschraubenflügel
unabhängig von der jeweiligen Motordrehzahl den günstigsten Anstellwinkel aufweist. Wird beispielsweise
bei einem Motorsegler der Motor abgestellt, so drückt die Feder 36 den Kolben 23 nach außen, wodurch der
Blattanstellwinkel so weit vergrößert wird, daß die stillstehende Luftschraube den geringsten Luftwiderstand
verursacht. Die Feder 36 drückt also die Flügel in die Segelstellung. Wird der Motor wieder angelassen, so
wird entsprechend dem weiter oben beschriebenen Vorgang der Kolben wieder gegen seine innen gelegene
Endstellung verschoben.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verstell-Luftschraube, insbesondere für Motorsegler, deren Luftschraubennabe gegenüber ihrer
Antriebswelle lose drehbar ist und bei welcher die um ihre Längsachse drehbaren Flügel sich hinsichtlich ihres Blattanstellwinkels selbsttätig in Abhängigkeit vom Motordrehmoment, das im Sinne einer
Verkleinerung des Blattanstellwinkels wirkt, und einer Fliehkraftwirkung eines umlaufenden Fliehgewichtes, das im Sinne einer Vergrößerung des
Blattanstellwinkels wirkt, einstellen, wobei eine mit
umlaufende Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist, die die Verstellbewegungen dämpft, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Glied (23) der Dämpfungsvorrichtung (12) als Fliehgewicht für die
Verstellung des Blattanstellwinkels dient.
2. Verstell-Luftschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fliehgewicht ein in einem
Hydraulikzylinder (22) der Dämpfungseinrichtung (12) angeordneter Kolben (23) ist, dessen Verschiebeeinrichtung in Richtung der auftretenden Fliehkraft verläuft.
3. Verstell-Luftschraube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (22) mit
der Antriebswelle (7) fest verbunden ist und der Kolben (23) über Mitnehmer (32, 33, 34,35) auf die
Luftschraubennabe (14) einwirkt
4. Verstell-Luftschraube nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (23) mit einer in
Längsrichtung des Kolbens verlaufenden Zahnstange (32) versehen ist, mit der ein Ritzel (33) kämmt,
das drehfest mit einem Planetenrad (34) verbunden ist, welches in eine mit der Luftschraubennabe (14)
fest verbundene Verzahnung (35) eingreift und daß der Kolben (23) als Hohlkolben mit einer Trennwand
(30) ausgebildet ist, in der eine Drosselbohrung (29) vorgesehen ist, die die durch den freifliegend
geführten Kolben getrennten Zylinderräume (26,28) miteinander verbindet.
5. Verstell-Luftschraube nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf den
Kolben (23) eine Feder (36) einwirkt, die ihn in die dem größten Blattanstellwinkel zugeordnete Stellung zu drücken sucht
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DE2619283B2 DE2619283B2 (de) | 1978-02-23 |
DE2619283C3 true DE2619283C3 (de) | 1978-09-28 |
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DE19541954C2 (de) * | 1995-11-10 | 1998-04-09 | Peter Hammann | Verstellvorrichtung für Propeller von Flugzeugen |
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1976
- 1976-04-30 DE DE19762619283 patent/DE2619283C3/de not_active Expired
-
1977
- 1977-04-28 GB GB1773477A patent/GB1545421A/en not_active Expired
- 1977-04-29 FR FR7713059A patent/FR2349496A1/fr not_active Withdrawn
Also Published As
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