DE3434453C2 - Triebwerksaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere für propellergetriebene Flugzeuge - Google Patents

Abstract

Es wird eine Triebwerksaufhängung für propellergetriebene Flugzeuge vorgeschlagen, bei der an einer Schottwand ein Traggerüst abgestützt ist, an dem in mehreren Lagern das Triebwerk mit Hilfsgeräten gehalten wird. Die Lager des Traggerüsts sind in zwei höhenversetzt zueinander angeordneten horizontalen Ebenen mit einem axialen Abstand zueinander angeordnet. Die Anordnung der Lager erfolgt derart, daß eine Wirkungslinie der Schwerkraft und eine weitere Wirkungslinie des Propellerschubs eine von den Lagern begrenzte ideelle Fläche durchdringen. Insbesondere wird vorgeschlagen, daß das vordere Lager im Bereich einer senkrechten Längsebene durch den Schwerpunkt sowie oberhalb der Wirkungslinie des Propellerschubs am Traggerüst gehalten ist und die beiden hinteren Lager jeweils in einem etwa gleichen Abstand zu beiden Seiten der senkrechten Längsebene des Schwerpunkts und unterhalb der Wirkungslinie des Propellerschubs im Traggerüst liegen.

Description

kennzeichnet, daß das Traggerüst (2) als ein das Triebwerk (1) von oben übergreifendes starres Strebenfachwerk ausgebildet ist, welches einen querliegend angeordneten und als Bügel (10) ausgeführten Träger umfaßt, an dem die zu den vorderen und den hinteren Lageraufnahmen (12, i2a) geführten und miteinander verbundenen Streben (8, 9) gehalten Die Erfindung bezieht sich auf eine Triebwerksaufhängung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist aus der US-PS 17 80 565 eine Triebswerksaufhängung bekannt die fünf Lager umfaßt Diese Lager sind in zwei zueinander höhenversetzten Ebenen angeordnet, wobei das vordere Lager und die beiden hinteren Lager etwa in der gemeinsamen oberen horizontalen Ebene und die beiden weiteren unteren Lager in der tieferliegenden Ebene zu beiden Seiten des Triebwerks angeordnet sind. Durch diese vielen Lager ist keine gezielte elastische Abstimmung jedes einzelnen Lagers hinsichtlich der vertikal und horizontal auftretenden Belastungen (z. B. Gewicht des Triebwerks, Propellerschub) möglich.

Ferner ist aus der US-PS 29 78 208 eine Triebwerksaufhängung bekannt bei der das Triebwerk über Streben zur Schottwand gehalten wird und die Lager an der Rückseite des Triebwerks in einer senkrechten Ebene untereinander angeordnet sind. Diese Lager weisen eine Elastizität auf, welche aber aufgrund des vom Propellerschub bewirkten und auf das Triebwerk ausgeübten Kippmoments keine getrennte Abstimmung der Lager erlauben, da zum Abfangen des Kippmoments die Lager relativ steif auszuführen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Triebwerksaufhängung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der bei guter akustischer Isolation eine bezüglich der niedrigen Frequenzen schwingungsarme Lagerung des Triebwerks gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile bestehen darin, daß die in besonderer Weise zum Schwerpunkt des Gesamtaggregats und zur Propellerachse angeordneten I.airer derart abgestimmt werden, daß die wesentlichen statischen und dynamischen Lasten mit den Hauptrichtungen des Feder-Massen-Systems zusammenfallen. So bewirkt z. B. der Propellerschub in den Lagern nur Reaktionskräfte in Flugrichtung, was zu einer reinen translatorischen Verschiebung des Antriebsaggregats in seiner elastischen Aufhängung führt. Zusätzliches Verdrehen oder Eintauchen wird

vcriini-dcn. Dadurch können die Stcifigkcitcn der Lager in den senkrecht zur l'ropellerachse stehenden Richtungen auf die tatsächlich auftretenden relativ niedrigen Belastungen abgestimmt werden.

In vertikaler Richtung tragen die Lager nur das Gewicht und stützen das Drehmoment ab. So können sie zur guten akustischen Isolation sehr weich ausgeführt werden. Für hohe positive oder negative Beschleunigungen, z. B. bei besonderen Kunstflugfiguren, sorgen geeignete Anschläge für die Begrenzung der Federwege.

Das Traggerüst ist in vorteilhafter Weise als leichtgewichtiges Strebenfachwerk ausgeführt und bildet eine das Triebwerk von oben übergreifende Einheit Sie weist von einem mittleren biegesteifen, als Bügel ausgebildeten Querträger ausgehende Zug- und Druckstreben auf, die vorderseitig in einem das vordere Lager aufnehmenden Träger befestigt sind. Rückseitig enden die Streben in Lagerstellen an der Schottwand der Flugzeugzelle, wobei zwischen zweiteren Streben die beiden hinteren Lager gehalten sind. Durch die biegesteifen Bügel wird eine Aussteifung des Traggestells erreicht So wird verhindert, daß sich das Gestell bei großen Vertikallasten am vorderen, mittig angeordneten Lager elastisch aufbiegt und sich dieser Punkt dabei stark absenkt. Diese hohe Steifigkeit ist auch für eine hohe akustische Isolation des gesamten Haltesystems von Bedeutung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung der Lagerung zur Wirkungslinie der Schwerkraft und des Propellerschubs,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Triebwerks mit eingezeichneten Wirkungslinien und Horizontalebenen,

F i g. 3 eine Rückansicht des Triebwerks mit Verbindungsschwert,

F i g. 4 eine Seitenansicht des Traggerüsts mit den Lagern.

F i g. 5 eine Draufsicht auf das Traggerüst gemäß F i g. 4, und

F i g. 6 einen Schnitt durch ein hinteres Lager nach der Linie IH-III der Fig. 4.

Ein Triebwerk 1 mit Hilfsaggregaten ist von einem Traggerüst 2 gehalten, das sich an einer Schottwand 3 einer Flugzeugzelle abstützt und mit dieser verbunden ist. Am Traggerüst 2 sind verteilt angeordnete elastische Lager 4,5 und 6 vorgesehen, die das Triebwerk 1 halten.

Das Traggerüst 2 ist als Tragarm ausgeführt und übergreift das Triebwerk 1 von oben. Es bildet mit seinen Streben 8, 9, 10 ein starres Strebenfachwerk, das einen etwa mittig des Triebswerks angeordneten, als Bügel 10 ausgebildeten Querträger umfaßt, dar — in bezug auf die Flugrichtung F — nach hinten, oben und quer erstreckende Zug- und Druckstreben verbindet. Die nach vorn verlaufenden Streben werden zur Vereinfachung alle mit der Position 8, die nach hinten verlaufenden Streben alle mit der Position 9 und die Querstreben alle mit der Position 10 bezeichnet. Die Streben R sinri in e'mpm vorHeren Querträger 11 befestigt der das vordere Lager 4 in einer Konsole 12a zur Festlegung des Triebwerks 1 trägt. Die weiteren Streben 9 bilden zu jeder Seite des Triebwerks 1 einen Dreieckverbund 2a (F i g. 4). Diese sind jeweils über Querstreben 10 miteinander zu einer Einheit verbunden. In jedem Dreieckverbund 2a ist in einer Konsole 12 ein hinteres Lager 5,6 zur weiteren Festlegung des Triebwerks vorgesehen.

Der etwa millig oberhalb des Triebwerks 1 angeordnete Bügel 10 des Traggerüsts 2 weist von vorne — in Pfeilrichtung A gesehen — eine Trapezform auf. Er ist in seiner Querebene derart bieg&>teif ausgeführt, daß ein Auslenken seiner beiden Schenkel 13 nach außen somit ein Abkippen des Triebwerks bei großen positiven Beschleunigungen (g-Belastungen) unterbunden wird.

ίο Das Triebwerk 1 wird an seinem der Schottwand 3 zugerichteten Ende mit einem querliegenden Verbindungsschwert 14 (Fig.3) verbunden. An den beiden freien Enden des Schwerts 14 sind Lagerachsen 15 vorgesehen (F i g. 6), die im hinteren Lager 5 und 6 unter Zwischenschaltung von elastischen Elementen 16 abgestützt gehalten sind.

Durch die Anordnung des übergreifenden Traggerüsts 2 wird es in einfacher Weise möglich, das Triebwerk komplett einschließlich Abgasanlage und Zusatzaggregat zu montieren.

In F i g. 1 ist schematisch die Anordnung der Lager 4, 5 und 6 in bezug auf eine Wirkungslinie 17, die durch den Schwerpunkt S führt und auf eine weitere Wirkungslinie 18 des Propellerschubs P dargestellt Ein günstiges Schwingungsverhalten des Triebwerks 1 wird erzielt, wenn diese beiden Wirkungslinien 17, 18 eine von den drei Lagern 4,5,6 gebildete ideelle Fläche 19 durchdringen. Die jeweilige Durchdringung der Wirkungslinie 17,

18 durch die ideelle Fläche 19 ist als Kreis kenntlich gemacht.

Bei der dargestellten Lageranordnung ist — in bezug auf die Flugrichtung F — ein vorderes Lager 4 in einer ersten, oberen Horizontalebene 20 oberhalb der Wirkungslinie 18 des Propellerschubs P vorgesehen. Es ist auch möglich, zwei dicht beieinander liegende vordere Lager vorzusehen.

Die weiteren beiden hinteren Lager 5 und 6 sind in einer zweiten, nach unten versetzten Horizontalebene 21 unterhalb der Wirkungslinie 18 des Propellerschubs P angeordnet. Insbesondere liegt das vordere Lager 4 im Bereich der senkrechten Längsebene 22, die durch den Schwerpunkt 5 verläuft. Die beiden hinteren Lager

5 und 6 sind jeweils in einem etwa gleichen Abstand a zu beiden Seiten der senkrechten Längsebene 22 gehalten.

Nach einer weiteren Ausführungsform, die nicht näher dargestellt ist, kann das vordere Lager 4 auch in der unteren Horizontalebene 21 und die beiden hinteren Lager 5 und 6 in der oberen Horizontalebene 20 liegen. Die Bedingungen der Durchdringung der aus den Lagern 4, 5 und 6 gebildeten ideellen Fläche 19 von den Wirkungslinien 17 und 18 sind auch bei dieser Ausführung erfüllt.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist eine optimale Lagerung des Triebwerks dann erfüllt, wenn erreicht wird, daß der Schwerpunkt S des Triebwerks 1 mit Hilfsaggregaten mit dem Schwerpunkt der ideellen Fläche 19 zusammenfällt und darüber hinaus die Wirkungslinien 18 des Propellerschubs P die ideelle Fläche

19 in diesem Punkt durchdringt.

Die Geometrie des Gummikörpers der Lager 4,5 und

6 erlaubt es. die Steifigkeiten der Lager in den drei senkrecht aufeinander stehenden Richtungen in gewissen Grenzen getrennt voneinander abzustimmen.

In Flugrichtung F wirkt der Schub als wesentliche statische Last. Zusätzlich treten harmonische Vibrationen durch den Umlauf der Propeller auf.

Zur guten Isolation sollten die Gummielemente in dieser Richtung weich sein, aber die statische Last tra-

gen. Wegen der in der Nähe des oberen Lagers 4 hochliegenden Propellerachse, teilt sich diese Kraft bei der vorliegenden Ausführung im Verhältnis 5,4 :1 auf (Verhältnis der Hebelarme). Das heißt, das obere Lager 4 muß 5,4mal steifer in Flugrichtung F sein als die unteren beiden Lager 5 und 6 zusammen. Gummi ist bei Belastung auf Druck 6 bis 7mal steifer als Scherung. Das vordere Lager 4 bildet also ein Druckpolster in Flugrichtung F, wobei die Stege der unteren Lager 5 und 6 auf Schub belastet werden.

Quer zur Flugrichtung herrschen große Anregungspegel in Zylinderrichtung. Es sind nur geringe Haltekräfte erforderlich, so daß die Lager 4,5 und 6 so weich wie möglich auszuführen sind.

In vertikaler Richtung werden die Lager 4, 5 und 6 durch das Motorgewicht und durch die Abstützung des Antriebsdrehmoments statisch belastet. Dynamische Anregungen treten nur unbedeutend auf.

Das Gewicht teilt sich bei der dargestellten Ausführung z. B. im Verhältnis 2,6 :1 auf. Das vordere Lager 4 müßte also in vertikaler Richtung 2,6mal steifer sein als die beiden hinteren Lager 5 und 6 zusammen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Triebwerksaufhängung für Fahrzeuge, insbesondere für propellergetriebene Flugzeuge mit einem an einer Schottwand abgestützten Traggerüst, an dem in mehreren Lagern das Triebwerk mit Hilfsaggregaten gehalten ist und die Lager in zwei zueinander höhenversetzten horizontalen Ebenen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor in drei Lagern am Motorträger gehalten ist und eine Wirkungslinie (17) der Schwerkraft (S) und eine weitere Wirkungslinie (18) des Propellerschubs (P) eine von den drei Lagern (4, 5 und 6) begrenzte ideelle Fläche (19) durchdringt

   2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden hinteren Lager (5,6) jeweils in einem etwa gleichen Abstand (a) zu beiden Seiten der senkrechten Längsebene (22) und unterhalb der Wirkungslinie (18) des Propellerschubs (P) im Traggerüst (2) angeordnet sind.

   3. Aufhängung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein — in bezug auf die Flugrichtung F — vorderes Lager (4) in der ersten unteren Horizontalebene (21) und zwei weiteren hinteren Lagern (5,6) in der zweiten Höhe angeordneten Horizontalebene (20).

   4. Aufhängung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lageranordnung, bei der Schwerpunkt (S) des Triebwerks (1) mit dem Schwerpunkt der durch die drei Lager (4,5 und 6) gebildeten ideellen Fläche (19) zusammenfällt und zusätzlich die Wirkungslinie (18) des Propellerschubs (P) die ideelle Fläche (19) in diesem Punkt durchdringt

   5. Aufhängung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Lageranordnung, bei der wesentliche Eigenformen der Triebwerksstarrkörperschwingungen in der elastischen Lagerung (4,5,6) voneinander entkoppelbar sind.

   6. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeiten der einzelnen Lager (4,5 und 6) in drei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen abstimmbar sind.

   7. Aufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Lager (4, 5 und 6) sowie deren Steifigkeiten derart aufeinander abgestimmt sind, daß die durch den Propellerschub (P) auftretenden Belastungen eine Translation des Triebwerks (1) paralel zur Wirkungslinie (18) des Propellerschubs (P) bewirken, indem die Abhängigkeit von der Lage der Propellerachse (Wirkungslinie 18) eine unterschiedliche Federsteifigkeit der einzelnen Lager in Flugrichtung (F) vorgesehen ist.

   8. Aufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (4,5 und 6) in Querrichtung weich ausgeführt sind.

   9. Aufhängung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Lager (4) in Hochrichtung weich und die hinteren Lager (5,6) in Hochrichtung steif ausgeführt sind.

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   sind.

   11. Aufhängung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß der Bügel (10) — in Ansicht A — trapezförmig ausgeführt ist und an seinen freien Schenkelenden (13) mit Sireben (8,9) verbunden ist. wobei Streben (8) zu einem vorderen, das Lager (4) aufnehmenden Querträger (11) geführt sind und weitere divergierend angeordnete Streben (9) zur Festlegung an der Schottwand (3) und zu den hinten ίο liegenen Lagern (5, 6) des Triebwerks (1) geführt sind.

   12. Aufhängung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß der Bügel (10) in einer senkrechten Querebene biegesteif ausgeführt ist

   is 13. Aufhängung nach Anspruch II, dadurch gekennzeichnet daß die hinteren Lager (5, 6) des Triebwerks (1) an freien Enden eines querliegenden Verbindungsschwerts (14) angeordnet sind, das in der Mittellängsebene mit dem Triebwerk (1) starr verbunden ist