DE60105446T2

DE60105446T2 - Anordnung mit exzentrisch versetzen rollen für eine verstellbare luftschraube

Info

Publication number: DE60105446T2
Application number: DE60105446T
Authority: DE
Inventors: J. Eric TALASCO; A. Paul CARVALHO
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Current assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2021-10-25
Also published as: DE60105446D1; US20020081203A1; WO2002051702A2; EP1343688A2; EP1343688B1; WO2002051702A3; US6514044B2

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft Verstellpropeller bzw. Propeller mit variabler Blattsteigung und insbesondere eine verbesserte Lageranordnung, die zwischen der Schnittstelle eines Blattzapfens des Propellers mit variabler Blattsteigung und einem hin- und her-bewegbaren Betätiger zum Ändern der Blattsteigung positioniert ist. Ein Propellersteigungs-Änderungsmechanismus dieser Art ist in US-A-5 431 539 beschrieben, welches am 11. Juli 1995 Paul A. Carvalho erteilt wurde.
Stand der Technik
Viele konventionelle Propellersysteme variabler Steigung verwenden einen Scotch-Yoke-Mechanismus bzw. einen Mechanismus vom Kurbelschlaufentyp, um Linearbewegung eines Hydraulikkolbens in eine Rotationsbewegung umzuwandeln, welche die Propellerblätter in einer Nabe dreht, um deren Steigung zu ändern. Ein derartiger Steigungsänderungsmechanismus erfordert eine dynamische Schnittstelle zwischen den Propellerblättern und der Anordnung aus Kurbelschlaufe bzw. Bügel und Betätiger. Diese Schnittstelle muss in der Lage sein, eine Relativbewegung zwischen dem Bügel und dem Propellerblattzapfen aufzunehmen und mit Fehlausrichtung zwischen dem Bauteil umgehen.
Um diese Fähigkeiten zu liefern, wurden konventionell zwei Typen von Lagern verwendet. Ein Typ von Lager ist ein selbstausrichtendes Tonnenlager (spherical bearing), während der andere ein Lager mit ballig-gewölbtem Wälzelement (crowned roller bearing) ist. Um die Verschleißrate zwischen den Lagern und der Anordnung aus Bügel und Betätiger zu kontrollieren, muss das Kontaktbelastungsniveau zwischen den Lagern und dem Bügel in einem speziellen Bereich gehalten werden. Das wird erzielt durch entsprechendes Bemessen der Lager. Im üblichen Fall für ein vorgegebenes für eine vorgegebene Belastung konstant gehaltenes Kontaktbelastungsniveau haben selbstausrichtende Tonnenlager den Vorteil, eine größere Fehlausrichtung zwischen den Bauteilen als ein ähnlich bemessenes Lager mit ballig-gewölbtem Wälzelement aufzunehmen.
Um die Leistung von Lagern mit ballig-gewölbtem Wälzelement zu erhöhen, wäre es wünschenswert, den Krümmungsradius der balligen Wölbung zu erhöhen und so die Kontaktbelastung an dem Kontaktpunkt des Lagers mit dem Bügel zu verringern. Jedoch bewegt sich tendenziell, wenn das getan wird, da sich die Teile während des' Betriebs verformen, wenn die Höhe der planaren Oberfläche des Bügels kleiner ist als die Abmessung des Lagers von Ende zu Ende, die äußere Laufoberfläche eines Lagers mit ballig-gewölbtem Wälzelement in Richtung auf einen Seitenrand der planaren Oberfläche des Bügels, d.h. rollt teilweise von der Bügeloberfläche herunter. Alternativ bewegt sich tendenziell, wenn die Höhe der planaren Oberfläche des Bügels größer als die Abmessung des Lagers von Ende zu Ende ist, die planare Oberfläche des Bügels in Richtung zu einem Ende des Lagers, d.h. rollt teilweise von der Lageroberfläche herunter. In jedem Fall führt das zu einer Verringerung der Kontaktfläche zwischen den zwei Bauteilen und erhöht so die Kontaktbelastung. Folglich war es bisher nicht möglich, den Krümmungsradius der äußeren Laufoberfläche eines Lagers mit ballig-gewölbtem Wälzelement ausreichend zu vergrößern, um die gleichen Betriebsfähigkeiten wie ähnlich bemessene selbstausrichtende Tonnenlager zu erzielen.
Gleichzeitig sind die Kosten eines selbstausrichtenden Tonnenlagers signifikant größer als die eines Lagers mit ballig-gewölbtem Wälzelement. Somit besteht ein Bedürfnis nach einem Lager, welche die wirtschaftlichen Vorteile eines Lagers mit ballig-gewölbtem Wälzelement hat, welches gleichzeitig die Fähigkeiten zum Aufnehmen von Fehlausrichtung eines selbstausrichtenden Tonnenlagers hat. Die vorliegende Erfindung ist auf das Erfüllen dieses Bedürfnisses gerichtet.
Beschreibung der Erfindung
Es ist das Hauptziel der Erfindung, ein neues und verbessertes Lager bereitzustellen, welches kosteneffektiv ohne Einbuße der Fähigkeit guter Qualitäten beim Handhaben von Fehlausrichtung zur Verwendung in einer Propelleranordnung mit variabler Blattsteigung verwendet werden kann.
Eine beispielhafte Ausführungsform denkt ein derartiges Lager in einer Propelleranordnung mit variabler Steigung an, welches eine um eine Nabenachse rotationsfähige Nabe, mindestens ein Propellerblatt mit einem rotationsfähig um eine Blattachse, welche generell rechtwinklig zu der Nabenachse ist, gelagertes Ende mit einem Blattzapfen an dem Ende eines jeden Blatts und versetzt von der jeweiligen Blattachse, einen hin- und her-bewegbaren Blattbetätiger in der Nabe, der mit den Blattzapfen zusammenwirkt und arbeitsfähig ist, bei Hinund Herbewegung ein Drehen der Blätter um die Blattachsen zu bewirken hat. Die Erfindung denkt insbesondere Lager an, die zwischen dem hin- und herbewegbaren Blattbetätiger angeordnet sind und rotationsfähige Laufringe haben, die an den Blattzapfen gelagert sind, wobei sie Laufringoberflächen haben, die Rotationsoberflächen sind und mit dem hin- und her-bewegbaren Blattbetätiger zusammenwirken. Die Verbesserung beinhaltet insbesondere die Tatsache, dass die Laufringoberflächen einen etwas kleineren Durchmesser an einer Seite als an der anderen Seite haben.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die Laufringe eine ballig-gewölbte Oberfläche mit einem Krümmungsradius. Der Mittelpunkt des Krümmungsradius der ballig-gewölbten Oberflächen ist zu einer Seite einer rechtwinklig zu der Blattachse und durch den Mittelpunkt des Laufrings verlaufenden Ebene versetzt.
In einer höchst bevorzugten Ausführungsform ist der Mittelpunkt versetzt, dass er zwischen dem Blatt und dem Mittelpunkt des Laufrings positioniert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist jeder Laufring eine Zentralbohrung mit einer dem von dem Blatt entfernten Ende des Laufrings benachbarten Stufe auf, und eine Polymerbüchse ist in der Bohrung angeordnet und grenzt an die Stufe an. Die Büchse ist um den Blattzapfen angeordnet, und ein Halteelement ist an dem Blattzapfen zum Halten des Laufrings und der Büchse an dem Blattzapfen angebracht.
Vorzugsweise ist die Büchse aus einem Polymer mit hohen Festigkeitseigenschaften und niedrigen Kriecheigenschaften gebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wirkt das Halteelement mit der Büchse zusammen und ist von dem Laufring und der Büchse beabstandet.
In einer hoch bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Halteelement ein deckelförmiges Element mit einem axialen Flansch zum Aufnehmen eines Endes des Blattzapfens und wobei der axiale Flansch dem der Stufe benachbarten Ende der Büchse eng benachbart ist.
Außerdem ist es noch mehr bevorzugt, dass das deckelförmige Element einen radialen Flansch hat, der das ferne Ende des Laufrings überlagert, aber von diesem getrennt ist.
Andere Ziele und Vorteile werden aus der folgenden in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommenen Beschreibung ersichtlich.
Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung eines typischen Wandelmechanismus von Hin- und Herbewegung in Rotationsbewegung, der bei einer Ausführungsform einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Propelleranordnung mit variabler Steigung verwendet wird.
2 ist eine vergrößerte bruchstückhafte, zum Teil mechanische, zum Teil schematische Zeichnung, die etwa entlang der Linie 2-2 von 1 genommen ist; und
3 ist eine weitere vergrößerte bruchstückhafte Schnittansicht, welche das Profil eines bei einem gemäß der Erfindung hergestellten Lager verwendeten äußeren Laufrings in stark übertriebener Form zeigt.
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
Eine beispielhafte Ausführungsform einer Propelleranordnung variabler Steigung; welche eine gemäß der Erfindung hergestellte Lagerkonstruktion verwendet, wird in Verbindung mit einem konventionellen hydraulisch gesteuerten System beschrieben, welches ein sog. Scotch-Yoke verwendet. Jedoch sollte man verstehen, dass die Erfindung in solchen Propelleranordnungen variabler Steigung verwendet werden kann, die von nicht-hydraulischen Systemen oder Hybridsystemen gesteuert werden. Man sollte auch verstehen, dass die Erfindung mit Effizienz mit anderen Typen von Bügeln des Typs, der ein Lager an der Schnittstelle zwischen einem Propellerblattzapfen und dem Betätiger benötigt, verwendet werden kann.
Wenden wir uns nun der 1 zu. Der Schaft 10 eines Propellerblatts ist gezeigt und ist rotationsfähig um eine Achse 12, die typischerweise quer zur Rotationsachse der gesamten Propelleranordnung ist. Obwohl nur eines gezeigt ist, werden zwei oder mehrere Blätter, von denen jedes einen Schaft 10 hat, verwendet. Der Schaft 10 weist einen von der Achse 12 versetzten oder beabstandeten Zapfen 14 auf, an dem ein Lager, generell mit 16 bezeichnet, positioniert ist. Das Lager 16 weist eine äußere Laufringoberfläche 18 auf, die in einem länglichen Schlitz 21 eines Scotch-Yoke-Mechanismus aufgenommen ist, der generell mit 22 bezeichnet ist. Der Yoke- oder Bügelmechanismus weist einen Betätigerarm 24 auf, der mit dem Kolben 26 von etwas verbunden ist, das typischerweise ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder 28 ist. Der Zylinder 28 weist Auslässe 30 und 32 auf, die sich an entgegengesetzten Seiten des Kolbens 26 öffnen. Das Strömungsprofil des Propellerblatts ist durch eine unterbrochene Linie 34 dargestellt. Wie der Fachmann erkennen kann, wird eine Bewegung des Kolbens 26 in dem Zylinder 28 den Arm 24 hin und her bewegen und somit die Position des Schlitzes 21 zwischen einer Vielzahl von Positionen, bezogen auf die Propellerblattachse 12, in einem Hin- und Herbewegungsweg bewegen. Eine derartige Position ist in 1 in durchgezogenen Linien gezeigt, während eine andere ebensolche Position in 1 in unterbrochenen Linien gezeigt ist. In dieser Hinsicht sollte man insbesondere erkennen, dass die in 1 gezeigten Positionen nicht die Bewegungsgrenzen der Bügelanordnung 22 zeigen sollen.
Weil der Zapfen 14 mit dem Lager 16 daran in dem Schlitz 21 positioniert ist, verlagert sich der Zapfen 14 zusammen mit dem Schlitz 21. Wenn der Zapfen 14 von der Rotationsachse 12 des Blatts verlagert wird, führt das zu einem Drehen des Schafts 10 und somit des Strömungsprofils 34 um die Achse 12, um die Steigung des Propellers wie durch die Position des Kolbens 26 in dem Zylinder 28 vorgegeben zu ändern. Mechanisch detailliertere Erläuterungen und Darstellungen des Mechanismus kann man beispielsweise in den US-Patenten 5 836 743 und 6 077 040 finden, die am 17. November 1998 bzw. am 20. Juni 2000 jeweils Paul A. Carvalho und Robert W. Pruden erteilt wurden.
Bei manchen Vorrichtungen des Stands der Technik ist das Lager 16 ein konventionelles selbstausrichtendes Tonnenlager, während bei anderen das Lager 16 ein konventionelles ballig-gewölbtes Lager ist. Wie vorangehend erläutert, sind selbstausrichtende Tonnenlager für die Anwendung nicht attraktiv wegen deren Kosten, während konventionelle ballig-gewölbte Lager entweder eine Fehlausrichtung nicht aufnehmen können, die sich inhärent während des Betriebs der Propelleranordnung variabler Steigung als Ergebnis der Belastung darauf ergibt oder liefern ein relativ niedriges Kontaktbelastungsniveau, welches die Lebensdauer des Lagers verbessert. Somit denkt die Erfindung die Verwendung eines ballig-gewölbten Lagers wie in den 2 und 3 gezeigt und im Folgenden beschrieben an.
Es wird auf die 2 und 3 Bezug genommen. Eine Nabe einer Propelleranordnung variabler Steigung ist bei 40 bruchstückhaft gezeigt und lagert mittels eines konventionellen Druck- und Drehlagersystem 42 den Schaft 10 des Propellerblatts rotationsfähig um die Achse 12. Die Nabe 40 wird mit ir gendeinem geeigneten Kraftantrieb um eine Rotationsachse 44 gedreht, die quer zur Blattachse 12 ist.
Der Zapfen 14 ragt nach innen in das Innere 46 der Nabe 40, um das in dem Schlitz 21 des Bügels 22 positionierte Lager 16 aufzunehmen. Gemäß der Erfindung weist das Lager 16 einen ballig-gewölbten Laufring 48 auf, der eine Laufringoberfläche 50 hat, die mit den gegenüber liegenden Seiten des Schlitzes 21 zusammenwirkt. Der Laufring 48 weist eine zylinderförmige Bohrung 52 auf, die in einer Stufe 54 mit verringertem Durchmesser an dem Ende des Laufrings 48 endet, welches von dem Blattschaft 10 am weitesten entfernt ist.
Eine Büchse 56 ist in der Bohrung 52 und angrenzend gegen die Stufe 54 angeordnet. Vorzugsweise ist die Büchse 56 aus einem Polymer niedriger Reibung, beispielsweise einem Poly(amid-imid) gebildet, welches eine hohe Festigkeitseigenschaft und niedrige Kriecheigenschaft hat. Die Büchse 56 ist um den Zapfen 14 in der Nähe eines Endes 58 davon gepasst und angrenzend gegen eine Schulter 60, die auch an dem Zapfen 14 gebildet oder angebracht ist. Infolge des Vorangegangenen ist der Laufring 48 frei, sich an dem Zapfen 14 zu drehen, wie das typischerweise erforderlich ist, um Verschleiß zu vermeiden, wenn sich der Zapfen 14 in dem Schlitz 21 in der Folge einer Hin- und Herbewegung des Bügels 22 verlagert. Außerdem grenzt die Büchse 46 an die Stufe 54 an.
Ein Halteelement, generell mit 62 bezeichnet, ist zum Halten der Büchse 56 und des Laufrings 48 daran an dem Ende 58 des Zapfens 14 vorgesehen. Das Halteelement ist ein generell deckelförmiges Teil 64 mit einem umfangsmäßigen, axial ragenden Flansch 66, der daran angepasst ist, das Ende 58 des Zapfens 14 aufzunehmen. Der Flansch 66 ist zu diesem Zweck der der Stufe 54 benachbarten Büchse 56 eng benachbart.
Das Halteelement 64 weist auch einen umfangsmäßig, radial nach außen ragenden Flansch 68 auf, der von dem Laufring 48 beabstandet ist, aber diesen überlagert. Ein Gewindehalteelement 70 befestigt das Halteelement 64 an dem Ende 58 des Zapfens 14 und ragt durch eine Öffnung 72 in dem Halteelement 64 in eine Gewindebohrung 74 in dem Ende 58. Im üblichen Fall ist der Abstand zwischen dem axialen Flansch 66 und der Büchse 56 knapp geringer als der Abstand zwischen dem radialen Flansch 68 und dem Laufring 48.
2 zeigt auch eine Linie 78, welche die Laufringoberfläche 50 des Laufrings 48 definiert. Der Laufring 48 ist natürlich eine Rotationsfläche, und seine äußere Laufringoberfläche 50 ist ebenfalls eine Rotationsfläche mit einem Radius 80, der von einem Mittelpunkt 82 ausgeht. Man erkennt, dass der Mittelpunkt 82, der den Radius 80 definiert, typischerweise substanziell von der Rotationsachse 12 des Blattschafts 10 häufig eine Strecke von 10 Inch oder mehr verlagert ist.
3 zeigt das durch die Linie 78 für die Laufringoberfläche 50 definierte Profil.
In einem konventionellen ballig-gewölbten Lager ist der Mittelpunkt, beispielsweise der Mittelpunkt 82, für einen Radius an einer bei 86 dargestellten Ebene positioniert, die durch den Mittelpunkt des Laufrings 48, d.h. auf halber Strecke zwischen einer Seite 88, die von dem Blattschaft 10 am entferntesten ist, und einer Seite 90, die dem Blattschaft 10 am nächsten ist, geht. Die Darstellung in 3 ist übertrieben, und somit ist der Mittelpunkt 92 für den Krümmungsradius innerhalb der Einhüllenden des Lagers positioniert, was normalerweise nicht der Fall ist, sondern an der Ebene 86, wie es typisch ist. Das sich ergebende Profil für die Oberfläche 50 beim Stand der Technik ist mit unterbrochenen Linien als P_pa oder Profil des Stands der Technik (profile of the prior art) gezeigt.
Wie vorangehend angemerkt, kann, wenn man versucht, den Krümmungsradius des Profils P_pa zu erhöhen, eine Verformung der Teile während des Betriebs der Propellerstruktur entweder dazu führen, dass das Profil P_pa tendenziell von der Oberfläche 20 der Bügelanordnung 22 herunterrollt, oder die Oberfläche 20 der Bügelanordnung 22 tendenziell von dem Profil P_pa herunterrollt. Wenn es dazu kommt, nimmt die Kontaktbelastung an dem Kontaktpunkt des Profils P_pa mit der Oberfläche 20 trotz des größeren Krümmungsradius des Profils P_pa in unerwünschter Weise zu.
Jedoch ist gemäß der Erfindung und wie in den 2 und 3 gezeigt, der Mittelpunkt 82 oder der Radius 80 zu einer Seite der Ebene 86 verlagert. Wie in 3 gezeigt, ist der Mittelpunkt 82 für den Radius 80 verlagert, dass er in einer Ebene 94 parallel zur Ebene 86 und zwischen der Ebene 86 und dem Schaft 10 angeordnet liegt. Das repräsentiert die gewünschte Position für die Situation, wo während des Betriebs in der Bügelanordnung 22 an der Oberfläche 20 ( 1 und 2) mehr Verformung ist als in dem Zapfen 14. Wo die Situation umgekehrt ist, d.h. wo eine größere Verformung in den Zapfen 14 während des Betriebs als in der Bügelanordnung 22 an der Oberfläche 20 ist, ist die Ebene 94 zur anderen Seite der Ebene 86 positioniert, wie beispielsweise an einer Position 94', wie in 3 gezeigt. Wie gezeigt, ist die Ebene 94 etwa auf halber Strecke zwischen der Ebene 86 und der Seite 90 positioniert, während die Ebene 94' etwa auf halber Strecke zwischen der Ebene 86 und der Seite 88 positioniert ist. Die tatsächliche Position wird von dem Kontaktbelastungsniveau und der Fehlausrichtungsposition abhängen, die für eine spezielle Anwendung erfüllt werden muss. In der Folge definiert das Profil P; oder Profil der Erfindung in durchgezogener Linie das Profil 50. Man erkennt, dass der Krümmungsradius für das Profil P_i wesentlich größer ist als der Krümmungsradius des Profils P_pa, was bedeutet, dass das Profil flacher ist und somit die Gesamtbelastung an dem Kontaktpunkt über eine größere Fläche verteilt ist und so Kontaktbelastung, die in einem erfindungsgemäßen Lager auftritt, gegenüber der, die bei einem ballig-gewölbten Lager des Stands der Technik für die gleiche Belastung auftritt, reduziert. Von Bedeutung ist, dass, weil der Mittelpunkt des Krümmungsradius für das Profil P_i von einer Ebene, die durch dem Mittelpunkt des Lagers geht, zu einer Seite davon verlagert ist, das Lager effektiv mit einer größeren Kontaktfläche zwischen seinem Ende ausgebildet ist, welches von einer Ebene, die durch diesen neuen Mittelpunkt für den Krümmungsradius des Profils P_i geht, am weitesten entfernt ist. Das bedeutet, dass wegen der größeren Kontaktfläche mehr Verformung zu der Seite der Fläche aufgenommen werden kann und dadurch das ballig-gewölbte Lagersystem mit Fähigkeiten für den Umgang mit Fehlausrichtung ausgestattet ist, die vergleichbar mit selbstausrichtenden Tonnenlagern sind, ohne auf die unerwünschte Tendenz von dem Bügel oder der Lageroberfläche bei Betrieb, wie das der Fall sein kann, "herunterzurollen" zu stoßen. Die Unterschiede bei den Krümmungsradien für das Profil des Stands der Technik sowie ein erfindungsgemäßes Profil sind bei R_pa bzw. R_i in 3 gezeigt.
Bei der gezeigten Ausführungsform, d.h. für die Situation, wo mehr Verformung in der Bügelanordnung 22 an der Oberfläche 20 als in dem Zapfen 14 ist, hat der Laufring 48 an seiner entfernten Seite 88 einen geringeren Durchmesser als an seiner dem Blattschaft 10 benachbarten Seite 90. Somit ist, wenn die in 3 gezeigte Linie 12 als Rotationsachse des Laufrings 48 betrachtet wird, der Radius der entfernten Seite bei D_r/2 gezeigt, während der Radius der benachbarten Seite bei D_a/2 gezeigt ist. Für die Situation, bei der mehr Verformung in dem Zapfen 14 als in der Bügelanordnung 22 an der Oberfläche 20 ist, wird der Laufring 48 einen geringeren Durchmesser an seiner benachbarten Seite 90 als an seiner entfernten Seite 88 haben, genau das Gegenteil von dem, was in 3 gezeigt ist.
Der Grund für diese Relationen ist der folgende: Für die gezeigte Situation, nämlich dann, wenn die Anwendung in der Anordnung 22 größer als in dem Zapfen 14 ist, wenn eine Belastung eine Fehlausrichtung erzeugt, wird sich das Blatt um einen in seinem Schaft 10 in dem Lagersystem 42 positionierten Punkt wenn auch noch so wenig verformen. Außerdem wird sich der Zapfen 14 um einen relativ geringen Betrag verformen, während die Oberfläche 22 um einen größeren Betrag verformt wird. Obwohl die winkelmäßige Verlagerung des Zapfens 14 generell über seine Länge die gleiche ist, ist die tatsächliche lineare Verlagerung umso größer, je weiter man entlang der Länge des Zapfens 14 von dem Schaft 10 weggeht. Folglich wird an der entfernten Seite 88 des Laufrings eine größere Verlagerung sein als an der benachbarten Seite 90 des Laufrings, aber diese Verlagerung kann aufgenommen werden, ohne dass das Profil P_i von der Oberfläche 20 herunterrollt oder die Oberfläche 20 von dem Profil P_i herunterrollt, weil die größere Verlagerung durch das Profil P_i aufgenommen wird. In der Folge kann durch das Positionieren des Krümmungsradius zwischen der Ebene 86 und der benachbarten Seite 90 für die spezielle betrachtete Situation ein Maß an Fehlausrichtung, das mit selbstausrichtenden Tonnenlagern assoziiert, zusammen mit der zugehörigen niedrigen Kontaktbelastung aufgenommen werden.
Andererseits bewegt sich für die entgegengesetzte Situation, d.h. wo die Verformung des Zapfens 14 größer ist als die Verformung in der Bügelanordnung 22 an der Oberfläche 20, der Kontaktpunkt zwischen der äußeren Laufringoberfläche 50 und der Oberfläche 20 nach innen in Richtung auf den Schaft 10, aber das wird durch ein umgekehrtes oder invertiertes Profil P_i in der gleichen Weise aufgenommen. Wieder kann ein Maß an Fehlausrichtung, welches zu selbstausrichtenden Tonnenlagern gehörig ist, zusammen mit den zugehörigen niedrigen Kontaktbelastungen aufgenommen werden.
Weitere Vorteile der Erfindung beinhalten das Folgende. Die Verwendung der Stufe 54 und der Bohrung 52 des Laufrings 48 verhindert eine Relativbewegung zwischen der Büchse 56 und dem Laufring 48 während des Betriebs. In der Folge ist eine Beilagscheibe, die konventionell zwischen dem Lager und dem Schaft 10 des Lagers verwendet wird, vollständig eliminiert, was Kosten und Komplexität verringert.
Die Verwendung der Büchse 56, die ein wenig von dem axialen Flansch 66 des Halteelements 64 beabstandet ist, eliminiert einen Metall-zu-Metall-Kontakt, der sonst bei Verwendung einer konventionellen Abstützplatte oder einer konventionellen Beilagscheibe an dieser Position auftreten könnte. Folglich ist die Verschleißrate zwischen den verschiedenen Bauteilen verringert.
Ähnlich eliminiert die Verwendung der Büchse 56 einen Metall-zu-Metall-Kontakt, zu dem es bei Konstruktionen des Stands der Technik zwischen dem Laufring 48 und der Muffe 60 kommen würde, was wieder ein Eliminieren einer Beilagscheibe und ein Verringern der Verschleißrate erlaubt.
Noch ein weiterer Vorteil der Erfindung, und insbesondere, trägt die Form des Halteelements 64 dazu bei, einen korrekten Zusammenbau sicherzustellen. Insbesondere wird, wenn der Laufring 48 und die Büchse 56 in verdrehter Position installiert werden, der axiale Flansch 66 mit einem Teil 100 der Büchse 56 zusammenwirken, der aus der Bohrung 52 ragt, und die entfernte Seite 88 des Laufrings 48 wird mit der Schulter 60 zusammenwirken, wenn das Halteelement 64 an dem Zapfen 14 befestigt wird. In der Folge rotiert das Lager nicht frei, was dazu dient, den Monteur daran zu erinnern, dass der Zusammenbau inkorrekt ist.
Gleichzeitig wirkt, wenn das Halteelement 64 in einem verdrehten Zustand installiert wird, der axiale Flansch 68 mit der entfernten Oberfläche 88 des Laufrings 48 zusammen und unterbindet wieder ein Rotieren und schafft einen Warnzustand für den Monteur, dass die Dinge nicht in Ordnung sind.
Für den Fall, dass der Laufring 48 und die Büchse 56 sowie das Halteelement 64 in einer verdrehten Position installiert werden, wirkt der axiale Flansch 68 mit einem Teil 100 der Büchse 56 zusammen, welcher aus der Bohrung 62 ragt, und die entfernte Seite 68 des Laufrings wirkt mit der Schulter 60 zusammen, wenn das Halteelement 64 an dem Zapfen 14 befestigt wird. Wieder wird das Lager nicht frei drehen, um den Monteur daran zu erinnern, dass der Zusammenbau inkorrekt ist.
Folglich erkennt man leicht, dass das gemäß der Erfindung hergestellte Lager eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber den bisher verwendeten besitzt. Dieses hat die erwünschte Wirtschaftlichkeit eines konventionellen ballig-gewölbten Lagers, aber mit der Fähigkeit zum Aufnehmen von Fehlausrichtung eines viel teureren selbstausrichtenden Tonnenlagers. Kontaktbelastungen sind gegenüber ähnlichen ballig-gewölbten Lagern verringert, und eine Vielzahl von sekundären Vorteilen ergibt sich aus der Verwendung der Struktur.

Claims

Verstellpropelleranordnung, aufweisend eine um eine Nabenachse rotationsfähige Nabe, mindestens ein Propellerblatt mit einem in der Nabe rotationsfähig um eine Blattachse (12), die generell rechtwinklig zu der Nabenachse ist, gelagerten Ende, einem Blattzapfen (14) an dem Ende eines jeden Blatts (34) und von der jeweiligen Blattachse versetzt, einen hin- und her-bewegbaren Blattbetätiger in der Nabe, der mit dem Blattzapfen zusammenwirkt und arbeitsfähig ist, bei einer Hin- und Herbewegung ein Rotieren der Blätter um die Blattachsen zu bewirken, und Lager (16), die zwischen der hin- und her-bewegbaren Blattbetätigung und den Blattzapfen angeordnet sind, wobei jedes der Lager (16) einen Laufring (48) mit einer ballig gewölbten Oberfläche (50) mit einem vorbestimmten Krümmungsradius hat, welche mit dem hin- und her-bewegbaren Blattbetätiger zusammenwirkt, wobei der Mittelpunkt (92) des Krümmungsradius der ballig gewölbten Oberfläche zu einer Seite einer Ebene versetzt ist, die rechtwinklig zu der Blattachse ist und durch den Mittelpunkt des Laufrings verläuft.
Verstellpropelleranordnung, aufweisend eine um eine Nabenachse rotationsfähige Nabe, mindestens ein Propellerblatt mit einem in der Nabe rotationsfähig um eine Blattachse (12), welche generell rechtwinklig zu der Nabenachse ist, gelagerten Ende, einen Blattzapfen (14) an dem Ende eines jeden Blatts (34) und von der jeweiligen Blattachse versetzt, einen hin- und her-bewegbaren Blattbetätiger in der Nabe, der mit dem Blattzapfen zusammenwirkt und arbeitsfähig ist, bei Hin- und Herbewegung ein Rotieren der Blätter um die Blattachsen zu bewirken, und Lager (16), die zwischen dem hin- und her-bewegbaren Blattbetätiger und den Blattzapfen angeordnet sind und rotationsfähige Laufringe (48), die an den Blattzapfen gela gert sind, und ballig gewölbte Laufringoberflächen (50) haben, die Rotationsflächen sind, welche mit dem hin- und her-bewegbaren Blattbetätiger zusammenwirken, wobei die Laufringoberflächen einen etwas geringeren Durchmesser (D_r) an einem ihrer Enden als an deren entgegengesetzten Enden (D_a) haben.
Verstellpropeller nach Anspruch 2, wobei jeder Laufring eine zentrale Bohrung mit einer dem entfernten Ende benachbarten Stufe (54), eine Polymerbüchse (56) in der Bohrung und an die Stufe angrenzend und um den Blattzapfen angeordnet und ein Halteelement (64) aufweist, welches an dem Blattzapfen angebracht ist und den Laufring und die Büchse an dem Blattzapfen hält.
Verstellpropelleranordnung nach Anspruch 3, wobei die Büchse aus einem Polymer mit hoher Festigkeitseigenschaft und niedriger Kriecheigenschaft gebildet ist.
Verstellpropelleranordnung nach Anspruch 3, wobei das Halteelement von dem Laufring und der Büchse beabstandet ist.
Verstellpropelleranordnung nach Anspruch 5, wobei das Halteelement ein deckelförmiges Element mit einem axialen Flansch (66) zum Aufnehmen eines Endes des Blattzapfens ist, und wobei der axiale Flansch einem Ende der der Stufe benachbarten Büchse eng benachbart ist.
Verstellpropelleranordnung nach Anspruch 6, wobei das deckelförmige Element ferner einen radialen Flansch (68) aufweist, der das entfernte Ende überlagert, jedoch davon beabstandet ist.
Verstellpropelleranordnung nach Anspruch 7, wobei jede Laufringoberfläche einen Krümmungsradius hat, deren Mittelpunkt an eine Position zu einer Seite einer Ebene versetzt ist, die rechtwinklig zu der jeweiligen Blattachse ist und durch den Mittelpunkt des korrespondierenden Laufrings geht.
Verstellpropelleranordnung nach Anspruch 8, wobei die Position auf einer Seite der Ebene ist, die dem Blatt am nächsten ist.
Verstellpropelleranordnung nach Anspruch 8, wobei die Position zwischen der Ebene und dem dem Blatt benachbarten Laufringende ist.
Verstellpropelleranordnung nach Anspruch 2, wobei die einen Enden Enden sind, die von dem Blatt entfernt sind, und die entgegengesetzten Enden Enden sind, die nahe an den Blättern sind.
Verstellpropelleranordnung, aufweisend eine um eine Nabenachse rotationsfähige Nabe, mindestens ein Propellerblatt mit einem in der Nabe rotationsfähig um eine Blattachse (12), die im wesentlichen rechtwinklig zu der Nabenachse ist, gelagerten Ende, einem Blattzapfen (14) an dem Ende eines jeden Blatts (34) und von der jeweiligen Blattachse versetzt, einen hin- und her-bewegbaren Blattbetätiger in der Nabe, der mit dem Blattzapfen zusammenwirkt und arbeitsfähig ist, bei Hin- und Herbewegung ein Rotieren der Blätter um die Blattachsen zu bewirken, und Lager (16), die zwischen dem hin- und her-bewegbaren Blattbetätiger und den Blattzapfen angeordnet sind und rotationsfähige Laufringe (48), die an den Blattzapfen gelagert sind und Laufringoberflächen (50) habe, die Rotationsflächen sind, die mit dem hin- und her-bewegbaren Blattbetätiger zusammenwirken, wobei die Laufringoberflächen einen etwas geringeren Durchmesser (D_r) an einem ihrer Enden als deren entgegengesetzten Enden (D_a) haben, wobei jeder Laufring eine Zentralbohrung mit einer dem einen Ende benachbarten Stufe (54), eine aus einem Polymer mit hoher Temperaturbeständigkeit und geringen Kriecheigenschaften in der Bohrung gebildeten und an die Stufe angrenzenden und um den Blattzapfen angeordneten Büchse (56) und ein becherförmiges Halteelement (64) aufweist mit einem axialen Flansch (66), der ein Ende des Blattzapfens aufnimmt und der daran befestigt ist, wobei der axiale Flansch einem Ende der der Stufe benachbarten Büchse eng benachbart ist und einen radialen Flansch (68) hat, der das eine Laufringende überlagert, jedoch von diesem beabstandet ist.
Verstellpropelleranordnung nach Anspruch 12, wobei jede der Laufringoberflächen einen Krümmungsradius hat, deren Mittelpunkt zu einer Position zu der Seite seiner Zentralebene versetzt ist, die rechtwinklig zu der entsprechenden Blattachse ist und durch den Mittelpunkt des korrespondierenden Laufrings geht.
Verstellpropelleranordnung nach Anspruch 13, wobei die Position zu einer Seite der Ebene ist, die dem Blatt am nächsten ist.
Verstellpropelleranordnung nach Anspruch 14, wobei die Position zwischen der Ebene und dem zu dem Blatt nächsten Laufringende ist.
Verstellpropelleranordnung nach Anspruch 12, wobei die einen Enden Enden sind, die von dem Blatt entfernt sind, und die entgegengesetzten Enden Enden sind, die nahe bei den Blättern sind.