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Treibschraube mit veränderlicher Flügelsteigung. Die -Erfindung betrifft
Treibschrauben mit veränderlicher Steigung und veränderlichem Durchmesser.
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Derartige Schrauben sind in unzureichender Ausführung bekannt: Zweck
der Erfindung ist, solche Schrauben in einer Weise herzustellen, die praktischen
Bedürfnissen wirklich entspricht, insbesondere toten Gang im Einstellgetriebe zu
beseitigen, die gewöhnlich infolge der hohen Fliehkräfte entstehenden Schwierigkeiten
zu -vermeiden, eine sichere Befestigung der Flügel zu gewährleisten und durch sichere
Beherrschung der Flügelbewegungen die Betriebssicherheit zu erhöhen.
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Demgemäß besteht die Erfindung in folgenden Einzelheiten a) einer
Einrichtung, bei der die auf die Flügel wirkende Fliehkraft in einfachen Spannungselementen
Widerstand findet, derart, daß ein Ausgleich eintritt, b) einer Einrichtung, bei
der die Flügelzapfen in radialen Hülsen der Nabe liegen und sich unter der Fliehkraftwirkung
in radialer Richtung bewegen können, und diese Bewegung unter der Kontrolle der
Spannungselemente zur Gewinnung eines vergrößerten, wirksamen Schraubendurchmessers
nutzbar gemacht ist, c) der Nutzbarmachung der radialen Bewegung in der Nabe unter
der Fliehkraftwirkung mittels zusammenarbeitender, -Schraubenelemente zur Änderung
der Steigung durch Drehen der Schraubenflügel um ihre Achsen, d) der Verwendung
von Keilelementen unter der Wirkung der Fliehkraft zur Sicherung der Flügelzapfen.
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Des weiteren besteht die Erfindung in der Verbindung der inneren Enden
der Spannungselemente mit einem achsial auf der Nabe verschiebbaren Ring in solcher
Weise, daß durch die Achsialverschiebung des Ringes der wirksame Durchmesser und
die wirksame Steigung der Schraube innerhalb bestimmter Grenzen geändert werden
können.
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Endlich besteht die Erfindung auch in der-Verbindung der genannten
Einrichtungen oder Vorrichtungen mit zwangläufig arbeitenden Vorrichtungen zum Regeln
der wirksamen Steigung der Schraube.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführungsart
dargestellt-, es sind Abb. Z Aufriß der Schraube in teilweisem Schnitt und mit abgebrochenen
Flügeln, Abb. z gleiche Darstellung der Schraube in abgeänderter Ausführungsform,
Abb. 3 Endansicht mit halbem Deckel entfernt, Abb. 4. abgeänderte - Ausführungsform
bei hohler Schraubenwelle, Abb. 5 Grundriß des Vorderteils eines Flugzeuges
mit
der Vorrichtung zum Ändern der Steigung, Abb. ö Schnitt zur näheren Darstellung
eines zur Einrichtung nach Abb. 5 gehörenden Drucklagers, Abb. 7 bis 9 gehören zu
der in Abb. i dargestellten Einstellvorrichtung, und zwar Abb. 7 Querschnitt der
Vorrichtung, Abb. 8 Darstellung eines Sonderteils, Abb. 9 Grundriß wie Abb. 5.
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In der dargestellten Ausführungform besitzt die Nabe H der Schraube
vier seitliche Stutzen zur Aufnahme von vier Flügeln R. Diese Stutzen 2 besitzen
zylindrische Teile ,3 von geringeremDurchmesser mitdarineingesetztengeteiltem Muttergewinde,
dessen eine Hälfte mit dem Teil 3 fest verbunden ist, während sich die andere an
einer Büchse 4 befindet, so daß das Gewinde in genauer Berührung mit dem Bolzengewinde
6 gehalten werden kann und toter Gang nicht vorhanden ist. Das Bolzengewinde t>
befindet sich auf einem zylindrischen Fortsatz 7 am inneren Ende einer Hülse 8 in
der Hülse 2. Die Hülse 8 umgibt als Schutz den hölzernen Endzapfen 9 des Schraubenflügels.
Der Zapfen ist doppelkegelförmig abgedreht, ein stark kegliger Teil schließt sich
unmittelbar an die schraubenförmigen Flügel an; und von der Stelle 12 mit größtem
Durchmesser geht der andere Kegelteil 14 bis an das innere Ende 15, das gegen den
Boden der Hülse 8 anliegt. Ein kegelförmiger Raum bleibt frei zwischen der langen
Kegelfläche 14 des Zapfens und der Zylinderfläche der Hülse B. Dieser freie Raum
ist durch eine Keilhülse i6 mit von beiden Rändern aus geführten Einschnitten
17 ausgefüllt, so daß sich die Hülse zusammendrücken und ausdehnen läßt.
In die Hülse 3 ist über den Hals des Flügels eine aus zwei Teilen bestehende keilförmige
Hülse 18 eingeschraubt, so daß der "Zapfen des Flügels fest umschlossen ist. Ein
durch die Hülse 8, die Keilhülse ih und den Zapfen gehender t)uerstift 20 tritt
durch zwei der erwähnten Schlitze und sichert den Verband der Teile derart, daß
der Flügel mit den beiden Hülsen der Fliehkraft frei zu folgen vermag, nicht aber
gegen die Hülse drehbar ist.
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In der Hülse 2 können Löcher zum Eintreiben und Herausnehmen des Stiftes
2o von solcher Form und Bemessung vorgesehen sein, daß der Flügel die nötigen achsialen
und Drehbewegungen ausführen kann. In dem Falle gibt man dem Stift eine solche Länge,
daß er ständig aus den Löchern vorsteht, und der Flügel im Falle einer Störung in
der Vorrichtung nicht abfliegen kann. Kommen die Flügel unter Fliehkraftwirkung,
so legt sich der Keil fest gegen die lange Kegelfläche des Zapfens an und hält den
Flügel sicher in seiner Lage, wobei er jede Lockerung, beispielsweise infolge Schrumpfens
des Holzes, aufhebt. In der dargestellten Ausführungsart geht der Stift 2o nicht
durch die Nabe, und die Keilhülse ih ist so kurz, daß der Stift durch sie ebenfalls
nicht durchgeführt ist.
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Auf andere Art läßt sich eine Drehbewegung des Flügels infolge radialer
Verstellung statt durch die Hülsenanordnung auch dadurch erreichen, daß man den
Stift in spiralförmigen Schlitzen der Hülse 2 führt und eine Einrichtung zum Nachstellen
bei Spielraum und Abnutzung vorsieht In der Zeichnung ist diese Ausführungsform
nicht dargestellt.
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Die Hülsen 2 kann man vorteilhaft in einer geringen Winkelstellung
gegen eine rechtwinklig zur Schraubenwelle liegende Ebene anordnen, so daß dem Flügel
eine achsiale Komponente der Fliehkraft in Gegenwirkung auf den Druck gegeben wird
und der Flügel dadurch von der Biegebeanspruchung infolge des achsialen Drukkes
entlastet wird. Weiter kann man auch die Hülsen 2 und die Flügelachsen in einem
schwachen Winkel zu den radialen Ebenen der Wellenachse anordnen und dadurch gleicherweise
die Flügel der Biegebeanspruchung zufolge des Drehmoments entziehen.
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Der mit Bolzengewinde versehene Fortsatz 7 bildet ein Lager für den
einer kurzen Stange angehörenden Kugelkopf 22, der thinten gegen einen in den Fortsatz
eingeschraubten Gewindering 24 anliegt. Das andere Ende der Stange z3 umfaßt mit
einer Gabel ?5 eine Nase 2() des auf der mittleren Hülse 28 der Nabe achsial
verschiebbaren Ringes 27 und ist mit der Nase durch einen Querstift 3o vereinigt.
Alle vier Flügel sind in gleicher `reise mit dem Ringe 27 verbunden, und der Ring
setzt dem Fliehkraftzuge der Flügel den Hauptwiderstand entgegen. Dieser Ring 27
kann auch noch mit einer Feder ,5i versehen werden, welche die achsialen Komponenten
der durch Fliehkraft in den Flügeln erzeugten Kräfte ausgleicht.
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Der Ring 27 trägt eine Anzahl Bolzen 31, die durch das Nabengehäuse
gehen und in einen geflanschten Ring 32 geschraubt sind, der außerhalb der Nabe
auf der Schraubenwelle achsial verschiebbar angeordnet ist und Kugeldrucklager trägt,
so daß achsiale Kräfte in beiden Richtungen mittels eines nicht drehbaren Ringes
33 zwischen den Drucklagern auf ihn einwirken können. Die Lager sind unabhängig
von dem Drucklager der Schraubenwelle, das in der Zeich-
nung nicht dargestellt
ist. Zapfen 34 am Ringe 33 sind durch einen Hebel lt mit einer Gewindestange
gelenkig verbunden, Abb. 5, die durch eine geeignet gelagerte geteilte yIutter geht
und 11
mittels eines Handrades ,n gedreht werden kann.
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Ist die Schraubenwelle hohl, beispielsweise wenn sie mit der Motorwelle
gekuppelt wird, so geht die Gewindestange unmittelbar durch die hohle Welle bis
auf ein kleineres Kugeldruck-12 Lager in einem Fortsatze des Ringes 27. Eine derartige
Ausführung ist in Abb..I dargestellt.
Der Ring 27 ist mit einem
zylindrischen Fortsatze a ausgestattet, in dessen Muttergewinde eine Druckhülse
b eingeschraubt ist, die am anderen Ende das Kugeldrucklager c aufnimmt. Dieses
Lager steht durch die geflanschte Hülse d mit einer Hülse " in Verbindung, die ihrerseits
starr mit der Stange f verbunden ist. Die Stange geht durch die hohle Welle ^ der
Maschine, ist am anderen Ende mit Gewinde versehen und kann einen Druck auf den
schnell umlaufenden Ring 27 in beiden Richtungen ausüben, ohne dabei selbstzu kreisen.
Die Bolzen 31 besitzen am äußeren Ende Köpfe zur Aufnahme des Druckes der Feder
bei stillstehender Schraubenwelle.
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Eine Art, das Getriebe zu bedienen, die namentlich zu der in Abb.
2 dargestellten Bauart paßt, ist in Abb. 5 dargestellt. Der wagerecht vor dem Flugzeug
liegende Hebel k ist an einem Ende i angelenkt und greift mit dem gegabelten anderen
Ende j an die geteilte Mutter k. Seine verstärkte Mitte ist mit dem
ruhenden Ring 33 der Schraube beweglich durch Büchsen z verbunden, die schiebbeweglich
im Hebel angeordnet sind. In diesen Buchsen sitzen die Zapfen 34. des Ringes 33.
Durch die Mutter k geht die Gewindestange m, die durch das Drucklager ra und ein
zweites am Instrumentbrett P des Flugzeuges befestigtes Lager o geführt ist. Das
Handrad g der Stange ist vom Sitze des Fliegers erreichbar.
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Das Ende der Gewindestange nz mit dei geteilten Mutter und dem Drucklager
ist in Abb. 6 vergrößert dargestellt. Der Hauptteil der Mutter k greift mit
Zapfen s in die Büchsen t der Gabel des Hebels ein. Ein Ende der Mutter ist
verstärkt und besitzt Muttergewinde zur Aufnahme des Stopfbüchendeckels 2e, der
mit Innengewinde auf das Stangengewinde aufgeschraubt ist. Das Außengewinde des
Deckels kann Linksgewinde sein oder eine andere Steigung haben als sein Innengewinde,
um eine Differentialeinstellung zu bieten. Ein Stift v dient zur Sicherung. Der
Druck der Gewindestange wird vom Kragen ze- aufgenommen, der einerseits gegen das
Lager n, anderseits gegen die nach innen geflanschte Mutter y anliegt.
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Die Ausführungsform nach Abb. z, 7 bis 9 besitzt besonders vorteilhafte
Einrichtungen für die achsiale Bewegung des Ringes 27 und des mit ihm starr verbundenen
ßlanschringes 32. Über dem Ringe 32 liegt ein Drucklager 61, das einerseits gegen
die Schulter des Flanschringes und anderseits gegen einen Kragen 62 einer die Welle
umgebenden Hülse anliegt. Diese Hülse ist frei verschiebbar in einem Gehäuse 63
an , ;eordnet; ein Zapfen 64 in einem Schlitz am Rande der Hülse verhindert aber
ihre Drehung. .Mit der Hülse ist eine Kurvenfläche 65 verbunden, die gegen eine
gleiche Fläche einer zweiten konachsialen Hülse 66 anliegt. Auf der äußeren Fläche
der Hülse 66 sind Zähne vorgesehen, die in eine in Lagern 69, 7o des Gshäuses, Abb.
7, laufende Schnecke 68 eingreifen. Das Lager 69 ist abnehmbar eingerichtet, und
ein Kugeldrucklager 71 dient zur Aufnahme des Enddrucks der Schnecke. Die zweite
Hülse 6f> läßt sich im Umfangsinne in einem Lager 72 des Gehäuses verstellen; ein
Gewindekragen 73, der durch eine Schraube 7.4 gesichert ist, verhindert aber achsiale
Verschiebungen der Hülse. Die zweite Hülse ist mit einer Ausbohrung zur Aufnahme
eines Drucklagers 75 versehen, das in einer Richtung gegen einen Kragen der Hülse
und anderseits gegen eine Schulter eines zur Einstellung dienenden Teiles 76, falls
ein solcher benutzt wird, oder gegen einen auf einen Teil der Hauptnabe aufgesetzten
Kragen anliegt. Die Füße77 desGehäusessindaufeinemfeststehenden Teile des Fahrzeuges
befestigt und besitzen Löcher für Befestigungsbolzen 78, die in einem das Gestell
des Flugzeugs überspannenden Joch 79 liegen. Diese Bolzen sind mit Unterlegscheiben
und Splinten versehen. Eine Hohlspindel 8o auf der Schneckenspindel liegt in einem
von dem Joch getragenen äußeren Lager 81 und trägt eine Scheibe 82, über die ein
Kabel zur Gegenscheibe 83 läuft, deren Welle in einem Stück 84 gelagert ist. Ein
Handrad 85 dieser Welle liegt im Handbereich des Fliegers, der damit die Schnecke
in beiden Richtungen in Bewegung setzen kann.
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Der Arbeitsvorgang ist folgender: Dreht der Flieger die Schnecke in
einer Richtung, so wird die zweite Kurvenfläche in kreisende Bewegung versetzt,
und da sie sich achsial nicht verschieben kann, treibt sie die andere Kurvenfläche
achsial und gegen den achsialen Druck des Flanschringes nach links oder läßt sie
unter der Wirkung dieses Druckes nach rechts gehen, je nach der Richtung, in der
der Flieger das Handrad dreht.
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Auf diese Weise läßt sich die Steigung der Schraube in bestimmten
Grenzen ändern. Steht die Schraube durch Abstellen oder bei Versagen der Maschine
still, so geht der Flanschring unter der Wirkung der. Hauptausgleichfeder nach links,
bis er von der hinteren Fläche der Hauptnabe angehalten wird. In dem Falle stehen
die beiden Kurvenflächen getrennt, ohne ihre Winkelstellung zu verändern, daher
kommen sie, wenn die Schraube wieder angelassen wird und eine zur Überwindung der
Ausgleichfeder genügende Fliehkraftwirkung oder Geschwindigkeit erreicht hat, nochmals
in genau denselben Relativstellungen wie vor dem Stehenbleiben der Schraube in Eingriff
miteinander. Die Schraube läuft also mit der gleichen Steigung, die sie vor dem
Anhalten besaß, wieder an, vorausgesetzt, daß das Handrad nicht gedreht worden ist:
Die auf den Flanschring wirkende achsiale
Kraft läßt man innerhalb
angemessener Änderungen in der Schraubengeschwindigkeit nach rechts wirken. Dies
erreicht man durch eine solche Bemessung der Ausgleichsfeder, dal' die Fliehkraftkomponente
unter allen Laufverhältnissen den Federdruck übertrifft. Dann hat irgendein Spielraum
in den arbeitenden Teilen der beschriebenen Vorrichtung keine Wirkung auf die Schraubensteigung.
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Die Rabenhülse erhält zweckmäßig einen Verstärkungsflansch 52 am offenen
Ende, der durch Ausbohrung leichter gemacht werden kann und damit einen geeigneten
Ausgleich in der Konstruktion schafft. Ein leichter Deckel 5 ; dient als Verschluß
der offenen Nabe. Auch kann man den Rabenumfang mit einem leichten Mantel 54 abdecken,
um den Luftdruck gegen die Hülsen auf der Nabe zu verringern. Weiter kann man auch
das Ende der Nabe durch eine kegelförmige abnehmbare Scheibe oder Kappe 5;9 verkleiden,
um den Luftwiderstand herabzusetzen.
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In Fällen, wo man nicht die Steigung der Schraube, sondern nur ihren
wirksamen Durchmesser ändern will, kann man die zum Drehen der Flügel dienenden
Schraubenelemente fortlassen. In anderen Fallen wird man dagegen die vereinigte
Wirkung des erhöhten wirksamen Durchmessers zusammen mit der Steigungsänderung brauchen,
und hier bietet die Erfindung einen Weg für alle erdenkbaren Verbindungen der beiden
Erfordernisse.
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Es ist nicht wesentlich, daß die radiale und die Drehbewegung der
Flügel voneinander abhängen, beispielsweise kann die radiale Bewegung durch die
beschriebenen Vorrichtungen herbeigeführt werden, aber die Schraubenelemente zur
! Erzielung der Drehbewegung der Flügel lassen sich durch andere geeignete Mittel
ersetzen, hn Falle von in Flüssigkeiten arbeitenden Schrauben kann die Bauart wesentlich
abgeändert werden. Beispielsweise kann die Art der Befestigung der Flügel an der
Nabe unnötig i werden. I