DE4203205C2 - Propellerblattlagerung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Propeller­ blattlagerung für ein Propellerblatt in Faserverbundbauweise in der Nabe eines Propellers für Flugzeuge oder Bodeneffekt­ fahrzeuge mit einem Schlaufenholm und einer sich durch die Propellerblattwurzel erstreckenden Lagerwelle, die in einer Lagerhülse angeordnet sind, wobei sich der Schlaufenholm um die Lagerwelle erstreckt, gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Derartige Propellerblattlagerungen finden überwiegend bei Leichtflugzeugen Verwendung, wo sie Propeller aus Holz oder Metall ersetzen. Derartige Propeller sind vorzugsweise ver­ stellbar ausgebildet. Verstellbare Propeller dienen zur Optimierung des Propellerwirkungsgrades, d. h. für jede Pro­ pellerdrehzahl erhält man eine optimale Propellerblatt­ stellung. Dies bedingt, daß die Propellerblätter einzeln an der Propellerblattnabe befestigt werden müssen. Bei Propel­ lerblättern aus Metall oder Holz bereitet dies keine Schwierigkeiten, da die Propellerblattwurzel eine ausrei­ chende Festigkeit aufweist, um eine sichere Befestigung an der Propellerblattnabe zu gewährleisten (siehe hierzu z. B. DE-OS 33 09 840). Bei Propellerblättern aus Kunststoff ist eine derartige Festigkeit nur bedingt gegeben.

Betrachtet man die Spannungsverteilung an der Propeller­ blattwurzel eines Propellers aufgrund der beim Betrieb des Propellers auf diese einwirkenden Biegekräfte aus Schub, Drehmoment- und Kreisemoment in einem Polardiagramm, so stellt man fest, daß diese Belastungen (σ) im Bereich der Propelleraustrittskante am größten sind. Aufgrund dieser Tatsache wurden bei den bekannten Propellern (US-PS 3 487 879) die durch die Propellerblattwurzel verlaufenden Lager­ wellen in Richtung zur Profillängsachse angeordnet, um der Belastung an der Propellerblattwurzel im Bereich der Propel­ leraustrittskante entgegenzuwirken. Eine Anordnung der La­ gerwelle in Richtung der Profillängsachse hat allerdings zur Folge, daß die die Lagerwelle umschlingenden Schlaufenholme beidseitig der vertikalen Propellerachse auf die jeweilige Profilseite des Propellerholms auflaminiert werden müssen, damit sie die aus der Propellerblattwurzel vorstehenden Enden der Lagerwelle im Bereich der Propellereintrittskante bzw. der Propelleraustrittskante umschlingen können.

Eine derartige Konstruktion ist aufwendig und damit teuer. Des weiteren besteht aufgrund der Anordnung der Schlaufen­ holme im Bereich der jeweiligen Profilflächen des Propellers die Gefahr, daß sich die Schlaufenholme aus dem Profil lösen, wodurch der Propeller unbrauchbar wird. Weiter ist aufgrund der Anordnung der Lagerwelle in Richtung der Pro­ fillängsachse des Propellerblattes die Befestigung in der Propellernabe, insbesondere bei einem Verstellpropeller, relativ schwierig.

Aus der US-PS 3 737 250 ist eine Propellerblattlagerung mit in etwa 90° zur Profillängsachse verlaufenden Befestigungs­ stiften für die einzelnen um die Stifte herum verlaufenden Schlaufenholme aus Kunststoff bekannt. Diese Stifte dienen jedoch lediglich zur Anordnung der Schlaufenholme in einem Kunstharzbett und nicht zur eigentlichen Lagerung des Pro­ pellerblattes, die bei diesem Propeller relativ starr ist.

Um die Belastung in der Propellerblattwurzel zu vermindern, ist es weiter bekannt (US-PS 1 927 592) die Propellerblatt­ lagerung gelenkig auszuführen. Hierdurch ergibt sich aller­ dings der Nachteil, daß beim Anlassen oder Abstellen des Triebwerkes die Propellerblätter so heftig hin- und her­ schlagen, daß eine Beschädigung und damit eine Beeinträchti­ gung der Flugsicherheit möglich ist. Aus diesem Grund schlägt eine weitere Ausführungsform einer Propellerblatt­ lagerung (US-PS 2 631 680) vor, zwischen der Propellerblatt­ wurzel und der diese aufnehmenden Propellerblatthülse eine elastische Lagerung vorzusehen. Hierbei ist die Propeller­ blattwurzel mit ringförmigen oder schraubenlinienförmigen Rippen versehen, die in entsprechend ausgebildeten Nuten der Propellerblatthülse eingreifen, wobei zwischen den Rippen und den Nuten ein ein elastisches Material aufnehmender Raum ausgebildet wird. Hierbei weisen sowohl die Propellerblatt­ wurzel als auch die Propellerblatthülse einen allgemein kreisförmigen Querschnitt auf. Diese Ausbildung der elasti­ schen Lagerung ist jedoch aufwendig und somit teuer.

Schließlich ist es aus der DE-OS 33 09 840 A1 bekannt, eine Propellerblattlagerung mittels einer mit einem Boden verse­ henen im Querschnitt kreisförmigen Hülse vorzusehen.

Es hat sich gezeigt, daß alle bekannten Konstruktionen einer Propellerblattlagerung in der einen oder anderen Weise nicht befriedigend sind, d. h. sie sind entweder nicht in der Lage, die in der Propellerblattwurzel auftretenden Belastungen in zufriedenstellender Weise aufzunehmen bzw. sie sind in ihrer Konstruktion aufwendig und damit teuer.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Propel­ lerblattlagerung für ein Propellerblatt in Faserverbundbau­ weise in der Propellernabe der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine optimale Befestigung der Propeller­ blattwurzel in der Propellernabe ermöglicht wird, wobei eine ausreichende Elastizität der Lagerung gegeben ist, die dabei weiter einfach herstellbar und wartungsarm sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Propellerblatt­ lagerung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Lagerwelle mit einer Lagerbuchse versehen ist, und sich etwa 90° zur Profillängsachse des Propellerblattes erstreckt, und daß an den Außenseiten der Propellerblattwurzel Dämpfungs­ elemente angeordnet sind.

Bei der erfindungsgemäßen Propellerblattlagerung verläuft der einteilige Schlaufenholm nicht wie bei dem Stand der Technik auf den jeweiligen Profilseiten des Propellers son­ dern durch den Kern des Propellerblattholms. Hierdurch ergibt sich eine optimale Anordnung und einteilige Ausfüh­ rung des Schlaufenholms. Eine derartige Konstruktion ist - wesentlich einfacher herstellbar und sicherer.

Das erfindungsgemäße Propellerblatt besteht aus einem Holm aus hochfestem Glas-, Aramid- oder Kohlefasern, der in der Propellerblattwurzel in der sogenannten Schlaufenbauweise ausgeführt ist und mittels einer Lagerwelle, die Zug- sowie die Biegekräfte aus Schub, Drehmoment und Kreiselmoment auf­ nimmt.

Das Vorsehen einer Lagerbuchse erleichtert weiter die Befestigung der Propellerblattwurzeln in deren Lagerung in der Propellerblattnabe. Die Dämpfungselemente lassen auf­ grund der Befestigung des Schlaufenholms in der Propeller­ blatthülse eine gewisse eingeschränkte Bewegung des Propel­ lerblattes zu. Damit das Propellerblatt aber beim Anlaß- oder Abstellvorgang des Triebwerks nicht hin- und her­ schlägt, wie dies z. B. bei dem bekannten gelenkig aufge­ hängten Propellerblättern der Fall ist, ist das Propeller­ blatt bei der erfindungsgemäßen Anordnung zwar grundsätzlich in Richtung der Profillängsachse des Propellerblattes beweg­ lich gelagert, aber durch die Dämpfungselemente gegen unbe­ absichtigte zum Teil schädliche Bewegungen geschützt. Dabei können die Dämpfungselemente ebenfalls die Propellerblatt­ wurzel zur Befestigung in der Propellerblatthülse vollstän­ dig umgeben.

Hierzu ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Propellerblattwurzel rechteckig ausgeführt ist. Diese Ausführung der Propeller­ blattwurzel gestattet eine optimale Anbringung eines Ver­ stellzapfens für eine Propellerverstelleinrichtung, wobei die oben erwähnte Lagerbuchse weiter die Befestigung der Propellerblattwurzel und deren Lagerung in der Propellernabe erleichtert.

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

Fig. 1 eine Schnittansicht der Propellerblattlagerung in Richtung A-A in Fig. 2 und

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Propellerblattlagerung.

Die in Fig. 1 dargestellte Propellerblattlagerung umfaßt eine Propellernabe 20 mit Nabenarmen 21. In dem Nabenarm 21 ist die Propellerblattwurzel 13 eines verstellbaren Propellers mittels eines Lagers 6, z. B. eines Kugellagers, gelagert, wobei eine Lagerschale des Kugellagers am radial äußeren Innenrand des Nabenarms 21 und die andere Lagerschale in einer Propellerblatthülse 4 der Propellerblattwurzel 13 angeordnet ist. Die Propellerblatthülse 4 ist somit relativ zum Nabenarm 21 drehbar.

Die Propellerblatthülse 4 ist als einstückiges Formteil aus Leichtmetall oder faserverstärktem Kunststoff mit einer sich radial nach außen, d. h. in Richtung der Propellerblattachse des Propellerblattholms 1, konisch erweiterten Aufnahmeöffnung 15 ausgebildet. Dabei weist die Propellerblatthülse 4 einen geschlossenen Boden 10 auf. Die Seitenwände 16 der Propellerblatthülse 4 weisen zur Aufnahme einer Lagerwelle 2 durchgehende Bohrungen 22 auf, die an ihren jeweiligen äußeren Endabschnitten einen Sitz zur Aufnahme der einen Lagerschale des Lagers 6 aufweisen. In den durchgehenden Bohrungen 22 sind Dichtungsnuten 23 zur Aufnahme von Dichtungsringen 9 vorgesehen. Die Propellerblatthülse 4 ist an dem Nabenarm 21 weiter mittels Dichtungselementen und Sprengringen in üblicher Weise festgelegt. An der Unterseite des Bodens 10 ist exzentrisch ein Verstellzapfen 7 für eine Verstelleinrichtung des Propellers vorgesehen.

Das Propellerblatt 3 besteht aus dem Propellerblattholm 1, der im Bereich der Lagerwelle 2 als einteiliger Schlaufenholm 12 in Faserverbundbauweise ausgebildet ist, wobei sich durch die Propellerblattwurzel 13 die Lagerwelle 2 erstreckt und der Schlaufenholm 12 um die Lagerwelle 2 herum verläuft. Dabei ist die Lagerwelle 2 etwa 90° zur Profillängsachse 11 des Propellerblattes 3 in der Propellerblatthülse 4 angeordnet. Durch diese Konstruktion ergibt sich eine einteilige Ausführung des Schlaufenholms 12.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Propellerblattwurzel 13 rechteckig ausgeführt und weist zur Aufnahme der Lagerwelle 2 eine Lagerbuchse 8 aus Metall oder Kunststoff auf. An den Außenseiten 14 der Propellerblattwurzel 13 sind Dämpfungselemente 5 angeordnet, die vorzugsweise durch Eingießen eines dauerelastischen Materials, wie z. B. Silikongummi, hergestellt werden. Zur Festlegung der Dämpfungselemente 5 in der Aufnahmeöffnung 15 sind in den Seitenwänden 16 der Aufnahmeöffnung 15 horizontal verlaufende Nuten 17 vorgesehen. Die Dämpfungselemente 5 erweitern sich entsprechend der Aufnahmeöffnung 15 nach außen und weisen auf ihren Außenseiten 18 Vorsprünge 19 zum Eingriff in die Nuten 17 auf.

Die beschriebene Propellerblattlagerung ermöglicht eine optimale Befestigung der Propellerblattwurzel 13 in dem Nabenarm 21, unter Verwendung eines Schlaufenholms 12, durch welchen keine Beeinträchtigung des Profils des Propellerblattes 3 erfolgt, wobei die Propellerblattlagerung einfach herstellbar ist und einen unbegrenzten Verstellbereich aufweist. Aufgrund der einfachen Konstruktion weist die Propellerblattlagerung eine lange Lebensdauer ohne Wartung auf.

Claims (5)

1. Propellerblattlagerung für ein Propellerblatt in Faser­ verbundbauweise in der Nabe eines Propellers für Flugzeuge oder Bodeneffektfahrzeuge mit einem Schlaufenholm und einer sich durch die Propellerblattwurzel erstreckenden Lagerwel­ le, die in einer Propellerblatthülse angeordnet sind, wobei sich der Schlaufenholm um die Lagerwelle erstreckt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagerwelle (2) mit einer Lagerbuchse (8) versehen ist und sich etwa 90° zur Profillängsachse (11) des Propellerblattes (3) erstreckt, und daß an den Außenseiten (14) der Propellerblattwurzel (13) Dämpfungselemente (5) an­ geordnet, sind.

2. Propellerblattlagerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Seitenwänden (16) der Aufnahmeöffnung (15) horizontal verlaufende Nuten (17) vorgesehen sind.

3. Propellerblattlagerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dämpfungselemente (5) entspre­ chend der Aufnahmeöffnung (15) für die Propellerblattwurzel (13) nach außen erweitern und auf ihren Außenseiten (18) Vorsprünge (19) zum Eingriff in die Nuten (17) der Aufnahme­ öffnung (15) aufweisen.

4. Propellerblattlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerblatthülse (4) einen Boden (10) und beidseitig der Propellerblattwurzel (13) um die Lagerwelle (2) angeordnete Dichtungsringe (9) aufweist.

5. Propellerblattlagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerblattwurzel (13) rechteckig ausgeführt ist.