DE69107430T2

DE69107430T2 - Verstellwinkelanlage einer Luftschraube.

Info

Publication number: DE69107430T2
Application number: DE69107430T
Authority: DE
Inventors: Takashi Bannai; Takashi Komura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1991-12-20
Publication date: 1995-09-28
Anticipated expiration: 2011-12-21
Also published as: DE69107430D1; US5281095A; EP0493005A1; JPH04314691A; EP0493005B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Veränderung der Steigung eines Propellers für ein Flugzeug, ein Schiff oder dgl., und insbesondere eine Vorrichtung zur Veränderung der Steigung mehrerer Propellerblätter.
Es wurden im Stand der Technik verschiedene Vorrichtung zur Veränderung der Steigung von Propellern vorgeschlagen, bei denen eine Zahnstange und ein kleines Zahnrad, Nocken, ein Gelenk oder dgl. verwendet werden, aber die bekannten Vorrichtungen sind in der Herstellung sehr teuer, da sie einen komplizierten Aufbau aufweisen und schwierig herzustellen sind.
Die US-A-35 67 340 offenbart eine Vorrichtung zur Veränderung der Steigung eines Propellers, bei der die Steigung der Porpellerblätter abhängig von der axialen Bewegung eines drehfest in der Propellernabe angeordneten Einstellringes eingestellt werden kann, der an seiner äußeren Oberfläche eine ringförmige Vertiefung zur Verbindung mit exzentrisch an den Endbereichen von Befestigungswellen der Propellerblätter angeordneten Stiften aufweist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Veränderung der Steigung eines Propellers zu liefern, die einen einfachen Aufbau aufweist und einfach herstellbar ist.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt liefert die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Veränderung der Steigung bzw. zur variablen Schrägstellung eines Propellers, bei der Wellen zur Befestigung mehrer radialer Propellerblätter drehbar an einer rohrförmigen Nabe befestigt sind, die durch eine Antriebswelle antreibbar ist, und wobei von den Endbereichen der Befestigungswellen wegragende exzentrische Stifte in einer ringförmigen Vertiefung gehalten sind, die im äußeren Umfang eines Einstellringes festgelegt ist, der konzentrisch in der Nabe angeordnet und axial bewegbar ist, wobei die Befestigungswellen mittels der exzentrischen Stifte abhängig von einer axialen Verschiebung des Einstellringes um ihre eigenen Achsen drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellring über ein Lager drehbar an einem axial bewegbaren Zylinder angebracht und mit der Nabe drehbar ist.
Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zur Veränderung der Steigung bzw. zurvariablen Schrägstellung eines Propellers mit mehreren radialen Blättern mit Befestigungswellen, die drehbar auf einer rohrförmigen Nabe angebracht sind, die zum Antreiben des Propellers angetrieben wird, mit exzentrisch angebrachten Vorrichtungen, die an jeder Befestigungswelle vorgesehen sind, mit einem Einstellring, der innerhalb der rohrförmigen Nabe angeordnet und in Bezug auf diese axial bewegbar ist, mit einer ringförmigen Vertiefung, die in dem Einstellring festgelegt ist, wobei die exzentrisch angeordneten Vorrichtungen in die ringförmige Vertiefung eingreifen, und mit einer Vorrichtung zum wahlweisen Bewegen des Einstellringes in axialer Richtung, um die Befestigungswellen durch das Ineinandergreifen der exzentrisch angeordneten Vorrichtungen und der ringförmigen Vertiefung um ihre eigenen Achsen zu drehen, um die Steigung der Blätter einzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellring über ein Lager drehbar auf einem axial bewegbaren Zylinder angeordnet und mit der Nabe drehbar ist, und daß die Nabe über Lager drehbar von einem stationären Trägerzylinder getragen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung und im Unterschied zum oben erwähnten Stand der Technik dreht sich der Einstellring mit der Nabe und ist über Lager drehbar auf einem axial bewegbaren Zylinder angeordnet.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist eine Seitenwand der ringförmigen Vertiefung Schlitze auf, durch die die exzentrischen Stifte in die ringförmige Vertiefung eingeführt werden können, und weist der Einstellring eine Sperrvorrichtung auf, die die exzentrischen Stifte in von den Schlitzen versetzten Positionen in der ringförmigen Vertiefung hält. Da die exzentrischen Stifte an den jeweiligen Befestigungswellen durch die jeweiligen Schlitze in der Seitenwand der ringförmigen Vertiefung in die ringförmige Vertiefung eingeführt werden können, kann die Vorrichtung zur Veränderung der Steigung einfach zusammengebaut werden. Da die exzentrischen Stifte durch die Sperrvorrichtungen in von den Schlitzen versetzten Positionen gehalten sind, sind die exzentrischen Stifte auf zuverlässige Weise davor geschützt, sich aus der ringförmigen Vertiefung zu lösen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung greifen die exzentrischen Stifte in die ringförmige Vertiefung mittels Gleitern ein, in die die exzentrischen Stifte drehbar eingepaßt sind. Auf diese Weise können die exzentrischen Stifte abhängig von der relativen Drehung der exzentrischen Stifte und der Gleiter sanft durch den Einstellring bewegt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist jeder der Gleiter einen quadratischen Querschnitt auf und ist in einem Flächenkontakt mit den Oberfiächen sich gegenüberliegender Seitenwände gehalten, die die ringförmige Vertiefung festlegen. Auf diese Art und Weise sind die Gleiter über große Kontaktflächen zwischen den Seitenwänden der ringförmigen Vertiefung gehalten, wodurch der auf die Kontaktflächen wirkende Druck gering ist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in den zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalabschnitt einer Drehpropeller-Antriebsanordnung mit einer Vorrichtung zur Veränderung der Steigung des Propellers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 1A eine Detailansicht der Vorrichtung zur Veränderung der Steigung des Propellers der in Fig. 1 gezeigten Anordnung;
Fig. 2 eine Schnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Anordnung entlang der Linie II-II; und
Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 1
Unter Bezug auf die Zeichnungen ist in den Figuren 1, 1A und 2 eine Drehpropeller- Antriebsanordnung eines Flugzeuges dargestellt, bei dem die Ausgangsleistung einer Antriebswelle 1 eines Gasturbinenmotors oder dgl. durch eine Untersetzungsgetriebevorrichtung 2 an eine ringförmige Nabe 3 übertragen wird, um die Nabe 3 zur Rotation eines Propellers 4 anzutreiben.
Die Nabe 3 wird von einem Paar Lagern 6, 6' am Außenumfang eines Tragezylinders 5 getragen, der mit einem tragenden Rumpf (nicht gezeigt) des Motors verbunden ist und die Antriebswelle 1 umgibt. Eine ringförmige Anordnung von Trageröhren 7 ist an der Nabe 3 befestigt, wobei die Trageröhren 7 sich radial durch die Außenumfangswand der Nabe 3 erstrecken. Der Propeller 4 weist mehrere Propellerblätter 8 mit jeweiligen Befestigungswellen 9 auf, die jeweils drehbar in die Trageröhren 7 eingepaßt sind.
Zwischen Flanschen 9a an den inneren Enden der Befestigungswelle 9 und den Trageröhren 7 sind Axiallager 10 angeordnet. Somit können, wenn die Nabe 3 in einer Richtung um den Tragezylinder 5 gedreht wird, die Blätter 8, d.h. der Propeller durch die Trageröhren 7 und Wellen 9 in der gleichen Richtung gedreht werden.
Die Steigung bzw. die Schrägstellung der Blätter 8 kann durch Drehen der Befestigungswellen 9 mittels einer Vorrichtung 11 zur variablen Schrägstellung verändert werden, die folgendermaßen aufgebaut ist.
Die Vorrichtung 11 zur Veränderung der Steigung bzw. zur variablen Schlägstellung weist einen bewegbaren Zylinder 12, der zwischen den Lagern 6, 6' in den Tragezylinder 5 umgebener Weise angeordnet und in axialer Richtung hin- und herbewegbar ist, und einen Einstellring 14 auf, der den bewegbaren Zylinder 12 umgibt und mit ihm über ein Lager 13 verbunden ist. Der Einstellring 14 ist konzentrisch in der Nabe 3 angeordnet und axial unbeweglich, aber drehbar in Bezug auf den bewegbaren Zylinder 12.
Der Einstellring 14 weist eine ringförmige Vertiefung 15 in seiner äußeren Umfangsfläche auf. Exzentrische Stifte 16, die jeweils von den radial inneren Endbereichen der Flansche 9a der Befestigungswellen 9 wegragen, sind mittels an den jeweiligen exzentrischen Stiften 16 befestigten Gleitern 17 gleitend in der ringförmigen Vertiefung 15 gehalten. Jeder der Gleiter 17 weist einen quadratischen Querschnitt auf und ist mit seinen Seitenflächen in einem Flächenkontakt mit den Oberflächen sich gegenüberliegender Seitenwände gehalten, die die ringförmige Vertiefung 15 festlegen (vgl. Fig. 3). Die Gleiter 17 weisen exzentrische Stiftlöcher 18 auf, in die die exzentrischen Stifte 16 drehbar in Bezug auf die Stiftlöcher 18 eingepaßt sind.
Die exzentrischen Stifte weisen Endflansche 16a mit einem größeren Durchmesser auf, um zu verhindern, daß sich die Gleiter 17 lösen.
Die Gleiter 17 können gleichzeitig durch eine Anzahl jeweiliger Schlitze 17 in einer hinteren Seitenwand des Ringes 14, der die ringförmige Vertiefung 15 festlegt, in die ringförmige Vertiefung 15 eingeführt werden. Sperrstifte 20, die als Sperrvorrichtungen zentrisch an den jeweiligen Befestigungswellen 9 angebracht sind, sind jeweils in in dem Einstellring 14 festgelegte Positionierlöcher 21 eingepaßt, um die Gleiter 17 in von den jeweiligen Schlitzen 19 versetzten Positionen in der ringförmigen Vertiefung zu halten. Die Positionierlöcher 21 haben eine längliche Form, wobei ihre Längs- oder Hauptachsen axial zum Einstellring 14 ausgerichtet sind, damit sich der Einstellring 14 axial bewegen kann, ohne durch die Sperrstifte 20 behindert zu werden.
Der bewegbare Zylinder 12 ist gleitend auf einem Paar vorderer und hinterer ortsfester Kolben 22, 23 angeordnet, die im Außenumfang des Tragezylinders 5 ausgebildet sind.
Der bewegbare Zylinder 12 weist eine Trennwand 24 im Mittelteil seiner inneren Wandfläche auf. Die ortsfesten Zylinder 22, 23 und die zwischen ihnen angeordnete Trennwand 24 definieren mittels ihrer Verbindung eine vordere und eine hintere Ölkammer 25, 26, die sich um den Tragezylinder 5 erstrecken.
In der Außenwand des Tragezylinders 5 sind ein erster und ein zweiter Ölweg 27, 28 ausgebildet, die mit der ersten bzw. der zweiten Ölkammer 25, 26 kommunizieren, um die erste und die zweite Ölkammer 25, 26 mittels eines Steuerventiles (nicht gezeigt) mit unter Druck stehendem Öl aus einer Öldruckquelle zu versorgen.
Die Betriebsweise der Vorrichtung zur Veränderung der Steigung der Propellerblätter gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird im folgenden näher erläutert.
Die Fig. 1 und 3 zeigen die Propellerblätter 8 in einer mittleren Schrägstellungsposition. In diesem Zustand ist die Trennwand 24 des bewegbaren Zylinders 12 in einer Mittelposition zentrisch zwischen dem vorderen und dem hinteren Kolben 22, 23 gehalten. Die exzentrischen Stifte 16 sind hinter den jeweiligen Befestigungswellen 9 angeordnet und um ungefähr 45º von der Achse A des Einstellringes 14 in die Richtung verdreht, in die sich der Propeller 4 dreht (durch den Pfeil B gekennzeichnet).
Das nicht gezeigte Steuerventil wird jetzt so betrieben, daß der Öldruck in der hinteren Ölkammer 26 senkt und der Öldruck in der vorderen Ölkammer 25 erhöht wird, wodurch der bewegbare Zylinder 12 mit dem Einstellring 14 nach hinten bewegt wird (nach rechts in Fig. 1). Da der Einstellring 14 somit alle exzentrischen Stifte 16 durch die gleitend in die gemeinsame ringförmige Vertiefung 15 eingreifenden Gleiter 17 nach hinten und seitlich verschiebt, werden die Befestigungswellen um ihre eigene Achse gedreht, so daß die Winkeleinstellung der Propellerblätter 8 zu einer geringeren Steigung hin verstellt wird.
Wenn andererseits der Öldruck in der vorderen Ölkammer 25 gesenkt und der Öldruck in der hinteren Ölkammer 26 erhöht werden, werden der bewegbare Zylinder 12 und der Einstellring 14 nach vorne bewegt (nach links in Fig. 1), so daß die Gleiter 17 die exzentrischen Stifte 16 nach vorne und seitlich bewegen und die Befestigungswellen 9 um ihre eigenen Achsen drehen. Dadurch wird die Winkeleinstellung der Propellerblätter 8 zu einer größeren Steigung hin verstellt.
Während der Einstellung der Steigung gleiten die Gleiter 17 in der ringförmigen Vertiefung 15, und die exzentrischen Stifte 16 werden in Bezug auf die Gleiter 17 gedreht. Somit werden die exzentrischen Stifte 16 abhängig von der axialen Bewegung des Einstellringes 14 sanft bewegt. Da die eine quadratische Querschnittsfläche aufweisenden Gleiter 17 mit großen Kontaktflächen zwischen den Seitenwänden der ringförmigen Vertiefung 15 gehalten sind, ist der auf die Kontaktflächen der Gleiter 17 wirkende Druck und somit die Abnutzung der Gleiter 17 gering, wodurch die Lebensdauer der Gleiter 17 sehr hoch ist.
Wenn der Propeller 4 durch die Nabe 3 gedreht wird, wird der Einstellring 14 durch die Sperrstifte 20 gleichzeitig mit dem Propeller 4 gedreht. Da der Einstellring 14 nur durch das Lager 13 mit dem bewegbaren Zylinder 12 verbunden ist, wird der bewegbare Zylinder 12 bei Drehung des Propellers 4 nicht gedreht.
Einige Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im folgenden zumindest hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Ein erster Vorteil ist, daß die Befestigungswellen mehrerer radialer Propellerblätter drehbar an einer ringförmigen Nabe befestigt sind, die von einer Antriebswelle angetrieben werden kann, wobei von den Endbereichen der Befestigungswellen wegragende exzentrische Stifte in einer ringförmigen Vertiefung gehalten sind, die im äußeren Umfang eines Einstellringes festgelegt ist, der konzentrisch in der Nabe angeordnet und axial bewegbar ist. Die Befestigungswellen sind mittels der exzentrischen Stifte abhängig von einer axialen Verschiebung des Einstellringes um ihre eigenen Achsen drehbar. Somit kann die Steigung bzw. die Schrägstellung der Propellerblätter gleichzeitig durch axiales Bewegen des Einstellringes eingestellt werden. Da die ringförmige Vertiefung des Einstellringes eine einfache Form aufweist, wobei lediglich die exzentrischen Stifte der Blätter-Befestigungswellen gleitend in der ringförmigen Vertiefung gehalten sind, hat die Vorrichtung zur Veränderung der Steigung bzw. variablen Schrägstellung einen einfachen Aufbau und kann leicht und mit einem geringen Kostenaufwand hergestellt werden.
Ein zweiter Vorteil ist, daß eine Seitenwand der ringförmigen Vertiefung Schlitze aufweist, durch die die exzentrischen Stifte in die ringförmige Vertiefung eingeführt werden können, und daß der Einstellring eine Sperrvorrichtung aufweist, die die exzentrischen Stifte in von den Schlitzen versetzten Positionen in der ringförmigen Vertiefung hält. Somit können die exzentrischen Stifte in der ringförmigen Vertiefung des Einstellringes angeordnet werden, während sie gleichzeitig an den Befestigungswellen befestigt sind. Folglicherweise kann die Vorrichtung zur Veränderung der Steigung leicht zusammengebaut werden.
Ein dritter Vorteil ist, daß die exzentrischen Stifte mittels Gleitern, in denen sie drehbar gehalten sind, in die ringförmige Vertiefung eingreifen, so daß die exzentrischen Stifte zur Gewährleistung eines zuverlässigen Funktionierens durch den Einstellring sanft bewegt werden können.
Ein vierter Vorteil ist, daß die Gleiter jeweils einen quadratischen Querschnitt aufweisen und in einem Flächenkontakt mit sich gegenüberliegenden Seitenwänden gehalten sind, die die ringförmige Vertiefung festlegen. Folglich ist der auf die Kontaktflächen zwischen den Gleitern an den Seitenwänden der ringförmigen Vertiefung wirkende Druck gering, wodurch die Abnützung der Gleiter verringert und ihre Lebensdauer erhöht wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Veränderung der Steigung eines Propellers (4), bei der Wellen (9) zur Befestigung mehrerer radialer Propellerblätter (8) drehbar an einer rohrförmigen Nabe (3) befestigt sind, die durch eine Antriebswelle (1) antreibbar ist, und wobei von den Endbereichen der Befestigungs-Wellen wegragende exzentrische Stifte (16) in einer ringförmigen Vertiefung (15) gehalten sind, die im äußeren Umfang eines Einstellringes (14) festgelegt ist, der konzentrisch in der Nabe (3) angeordnet und axial bewegbar ist, wobei die Befestigungs-Wellen (9) mittels der exzentrischen Stifte (16) abhängig von einer axialen Verschiebung des Einstellringes (14) um ihre eigenen Achsen drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellring (14) über ein Lager (13) drehbar an einem axial bewegbaren Zylinder (12) angebracht und mit der Nabe (3) drehbar ist.

2. Vorrichtung zur Veränderung der Steigung eines Propellers gemäß Anspruch 1, bei der eine Seitenwand der ringförmigen Vertiefung (15) Schlitze (19) aufweist, durch die die exzentrischen Stifte (16) in die ringförmige Vertiefung eingeführt werden können, und der Einstellring (14) eine Sperrvorrichtung (20) aufweist, die die exzentrischen Stifte in von den Schlitzen versetzten Positionen in der ringförmigen Vertiefung (15) hält.

3. Vorrichtung zur Veränderung der Steigung eines Propellers gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die exzentrischen Stifte (16) in die ringförmige Vertiefung (15) mittels Gleitern (17) eingreifen, in die die exzentrischen Stifte drehbar eingepaßt sind.

4. Vorrichtung zur Veränderung der Steigung eines Propellers gemäß Anspruch 3, bei der jeder der Gleiter (17) einen quadratischen Querschnitt aufweist und in einem Flächen-Kontakt mit den Oberflächen sich gegenüberliegender Seitenwände gehalten ist, die die ringförmige Vertiefung (15) festlegen.

5. Vorrichtung zur Veränderung der Steigung eines Propellers (4) mit mehreren radialen Blättern (8) mit Befestigungs-Wellen (9), die drehbar auf einer rohrförmigen Nabe (3) angebracht sind, die zum Antreiben des Propellers angetrieben wird, mit exzentrisch angebrachten Vorrichtungen (16), die an jeder Befestigungs-Welle vorgesehen sind, mit einem Einstellring (14), der innerhalb der rohrförmigen Nabe (3) angeordnet und in Bezug auf diese axial bewegbar ist, mit einer ringförmigen Vertiefung (15), die in dem Einstellring festgelegt ist, wobei die exzentrisch angeordneten Vorrichtungen (16) in die ringförmige Vertiefung (15) eingreifen, und mit einer Vorrichtung zum wahlweisen Bewegen des Einstellringes in axialer Richtung, um die Befestigungs-Wellen durch das Ineinandergreifen der exzentrisch angeordneten Vorrichtungen (16) und der ringförmigen Vertiefung (15) um ihre eigenen Achsen zu drehen, um die Steigung der Blätter einzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellring (14) über ein Lager (13) drehbar auf einem axial bewegbaren Zylinder (12) angeordnet und mit der Nabe (3) drehbar ist, und daß die Nabe (3) über Lager (6) drehbar von einem stationären Trägerzylinder getragen ist.

6. Vorrichtung zur Veränderung der Steigung eines Propellers gemäß Anspruch 5, bei der die exzentrisch angeordneten Vorrichtungen einen exzentrischen Stift (16) aufweisen, der von einem Endbereich jeder Befestigungs-Welle (9) wegragt.

7. Vorrichtung zur Veränderung der Steigung eines Propellers gemäß Anspruch 6, bei der die exzentrischen Stifte (16) mittels Gleitern (17), in die die exzentrischen Stifte drehbar eingepaßt sind, in die ringförmige Vertiefung (15) eingreifen.

8. Vorrichtung zur Veränderung der Steigung eines Propellers gemäß Anspruch 7, bei der jeder der Gleiter (17) einen quadratischen Querschnitt aufweist, der in einem Flächen-Kontakt mit den Oberflächen sich gegenüberliegender Seitenwände gehalten ist, die die ringförmige Vertiefung (15) festlegen.

9. Vorrichtung zur Veränderung der Steigung eines Propellers gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, die weiterhin eine Vorrichtung zum Beschränken der relativen axialen Bewegung zwischen der rohrförmigen Nabe (3) und dem axial bewegbaren Zylinder (12) umfaßt, wobei der bewegbare Zylinder (12) eine mit dem stationären Trägerzylinder (5) zusammenwirkende Hydraulikvorrichtung zum wahlweisen Bewegen des Zylinders in einer axialen Richtung aufweist.

10. Vorrichtung zur Veränderung der Steigung eines Propellers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Nabe (3) konzentrisch zur Antriebswelle (1) und über Lager (6) auf einem stationären Trägerzylinder (5) angeordnet ist, wobei der axial bewegbare Zylinder (12) von dem stationären Trägerzylinder (5) getragen ist und axial bewegbar in Bezug zu ihm ist, und mehrere rohrförmige Träger (7) aufweist, die von der Nabe (3) beabstandet sind, von ihr radial nach außen ragen und an ihr befestigt sind, wobei die Befestigungs-Wellen (9) drehbar in den Trägern (7) angeordnet sind.