DE878761C

DE878761C - Screw drive, especially propeller drive

Info

Publication number: DE878761C
Application number: DED6717D
Authority: DE
Inventors: Arthur Dr-Ing Berger; Reinhold Freitag
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1941-03-07
Filing date: 1941-03-07
Publication date: 1953-06-05

Description

Schraubenantrieb, insbesondere Luftschraubenantrieb Die Erfindung bezieht sich auf einen Schraubenantrieb, insbesondere Luftschraubenantrieb für Flugzeuge, bei dem zwischen der Antriebsmaschine und der angetriebenen Hauptschraube ein Ausgleichgetriebe zum Antrieb -einer Nebenschraube angeordnet ist.Screw drive, in particular propeller drive The invention refers to a screw drive, especially propeller drive for aircraft, in the case of a differential gear between the prime mover and the driven main screw -A secondary screw is arranged to drive.

Die Erfindung ist besonders für Triebwerke großer Leistung geeignet, bei denen mehrere Rinzelmotoren durch ein gemeinsames Kurbelgehäuse zu einer Antriebseinheit zusammengefaßt sind, wobei zweckmäßig für jeden Einzelmotor eine besondere Kurbelwelle und ein besonderes Ladegebläse vorgesehen ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß außer dem für sämtliche Kurbelwellen gemeinsamen, der Leistungsverzweigung zwischen Haupt-und Nebenschraube dienenden Ausgleichgetriebe noch für jedes Ladegebläse ein besonderes Ausgleichgetriebe (Planetengetriebe) vorgesehen ist, dessen Planetenstern von der Kurbelwelle des betreffenden Einzelmotors und dessen äußeres Glockenrad von der Welle der Nebenschraube aus angetrieben wird, während das Ladegebläse seinen Antrieb über das Sonnenrad dieses besonderen Ausgleichgetriebes erhält.The invention is particularly suitable for high-performance engines, in which several Rinzelmotoren through a common crankcase to a drive unit are summarized, with a special crankshaft expedient for each individual engine and a special charge fan is provided. The invention is characterized in that that besides the common for all crankshafts, the power split between Main and secondary screw serving differential gears still for each loader fan special differential gear (planetary gear) is provided, its planetary star from the crankshaft of the individual engine concerned and its outer bell wheel driven by the auxiliary screw shaft while the charge fan is running This special differential gear receives drive via the sun gear.

Diese Anordnung bietet folgende besonderen Vorteile im Hinblick auf. die Zusammensetzung des Triebwerks aus mehreren Einzelmotoren: Beirr Abschalten eines Einzelmotors wird dessen Ladegebläse von der Welle der Nebenschraube aus nur mit geringer Drehzahl angetrieben. Beim Ausfall eines Einzelmotors kann durch Festbremsen der Nebenschraubenwelle öder durch Trennen derkraftschlüssigen Verbindung zwischen der Nebenschraubenwelle und dem besonderen Ausgleichgetriebe das zu dem betreffenden Einzelmotor gehörende Ladegebläse vollkommen stillgesetzt werden. Durch Festbremsen der Nebenschraubenwelle bei laufenden Einzelmotoren wird die Drehzahl der Hauptschraube unter gleichzeitiger Herabsetzung der Drehzahl sämtlicher - Ladegebläse erhöht, was besonders für den Start von Flugzeugen vorteilhaft ist. _ In der Zeichnung zeigt Abb. i ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Flugzeugtriebwerk, teilweise in der Draufsicht, teilweise im waagerechten Längsschnitt; Abb.2 zeigt denDrehzahlplandesLuftschraubenantriebs, Abb. 3 den Drehzahlplan des Gebläseantriebs. Zwei Einzelmotoren i und 2 mit je einer besonderen Kurbelwelle 3, 4 und je einem -besonderen Ladegebläse 5, 6 sind durch ein gemeinsames Kurbelgehäüse,7 zu einer Antriebseinheit,züsammengefaßt: jede der beiden Kurbelwellen arbeitet über ein lösbar mit ihr gekuppeltes Stirnrad 8 bzw. 9 auf ein gemeinsames Zwischenrad io. Beide IZurbelwellen ,drehen sich also im .gleichen Drehsinn. Die Kupplung der beiden Stirnräder 8, 9 mit den zugehörigen Kurbelwellen erfolgt in bekannter Weise durch Klauenkupplungen il, 12 mit einseitig abgeschrägten Zähnen, wobei die Kupplungshälften lia, 12a jeweils mit den Stirnrädern 8, 9 fest verbünden sind, während die Kupplungshälften i ib,12b jeweils längs verschiebbar, aber unverdrehbar auf den Kurbelwellen 3, 4 sitzen. Die beiden Hälften jeder Kupplung werden für gewöhnlich durch Schraubenfedern 13, 14 im Eingriff miteinander gehalten und können durch Verschwenken der Hebel 15, 16 mittels der Zugstangen 17, 18 jederzeit voneinander getrennt werden. Die einseitige Abschrägung der Zähne beider Klauenkupplungen ist außerdem so gewählt, daß, wenn einer der beiden Einzelmotoren in seiner Leistung wesentlich nachläßt oder zum Stillstand gelangt, während der andere mit unverminderter Leistung weiterarbeitet, die beiden Kupplungshälften an dem nachlassenden Motor selbsttätig auseinandergeschoben und damit außer Eingriff gebracht werden, um ein gewaltsames Mitschleppen des nachlassenden Motors durch den weiterlaufenden anderen Motor zu verhindern.This arrangement offers the following particular advantages in terms of. the composition of the engine from several individual motors: When a single motor is switched off, its charging fan is only driven at low speed by the shaft of the auxiliary screw. If an individual motor fails, the charging fan belonging to the individual motor in question can be completely shut down by braking the auxiliary screw shaft or by disconnecting the non-positive connection between the auxiliary screw shaft and the special differential. By braking the auxiliary screw shaft while the individual motors are running, the speed of the main screw is increased while reducing the speed of all - the supercharger fan, which is particularly advantageous for aircraft take-off. In the drawing, FIG. 1 shows an aircraft engine designed according to the invention, partly in plan view, partly in horizontal longitudinal section; Fig. 2 shows the speed plan of the propeller drive, Fig. 3 shows the speed plan of the fan drive. Two individual motors i and 2, each with a special crankshaft 3, 4 and one each - special charging fan 5, 6 are combined by a common crankcase, 7 to form a drive unit: each of the two crankshafts works via a spur gear 8 or 8 that is detachably coupled to it. 9 on a common intermediate gear io. Both crankshafts rotate in the same direction of rotation. The coupling of the two spur gears 8, 9 with the associated crankshafts takes place in a known manner by claw clutches il, 12 with teeth beveled on one side, the coupling halves lia, 12a being firmly connected to the spur gears 8, 9, while the coupling halves i ib, 12b each sit on the crankshafts 3, 4 so that they can be moved lengthways but cannot rotate. The two halves of each coupling are usually held in engagement with one another by helical springs 13, 14 and can be separated from one another at any time by pivoting the levers 15, 16 by means of the tie rods 17, 18. The one-sided bevel of the teeth of both claw clutches is also chosen so that if one of the two individual motors decreases significantly in its output or comes to a standstill while the other continues to work with undiminished output, the two coupling halves on the declining motor are automatically pushed apart and thus out of engagement in order to prevent the decelerating engine from being dragged along by the other engine, which continues to run.

Das von beiden Motoren angetriebene Zwischenrad iö ist mit seiner Hohlwelle i9 frei drehbar in dein Fortsatz 2o des Kurbelgehäuses gelagert und trägt das Glockenrad 21 eines Ausgleichgetriebes 22, dessen Planetenräder 23 auf dein mit der Hauptluftschraubenwelle 2q. verbundenen Stern 25 angeordnet sind, während das Sonnenrad 26 des Ausgleichgetriebes mit der Nebenluftschraubenwelle 27 fest verbünden ist.The idler gear driven by the two motors is with his Hollow shaft i9 freely rotatable in your extension 2o of the crankcase and carries the bell gear 21 of a differential gear 22, the planetary gears 23 on your with the main propeller shaft 2q. connected star 25 are arranged while the sun gear 26 of the differential gear with the auxiliary propeller shaft 27 fixed ally is.

Die beiden gegenläufigen Hauptluftschrauben :28,:29, deren Blätter in bekannter Weise hinsichtlich ihres Anstellwinkels verstellbar sind (die Verstellvorrichtung, deren Aufbau im einzelnen hier von untergeordneter Bedeutung ist, ist in der Zeichnung nur durch die Pfeilringe 3o angedeutet), sind auf dem festen Fortsätz 2o des Kurbelgehäuses drehbar gelagert. Die Naben beider Luftschrauben sind an ihren einander zugewandten Stirnseiten mit je einer Kegelradverzahnung 31 bzw. 32 versehen. Beide Verzahnungen kämmen mit einer Anzahl sternförmig angeordneter Ritze133, die auf radialen, fest mit dem Gehäusefortsatz 2o verbundenen Zapfen 34 drehbar gelagert sind. Auf der Schraubenwelle 24 ist ein Mitnehmerteil 35 fest angeordnet. Dieser greift mit seinen Zähnen 36 in eine entsprechende Verzahnung an der Nabe der Luftschraube 28 ein, so daß also die Luftschraube 28 von der Welle 24 bei deren Drehung im gleichen Drehsinn und mit gleicher Drehzahl mitgenommen wird. Durch das oben beschriebene Umkehrgetriebe 34 32, 33, 34 wird dabei gleichzeitig der zweiten Hauptluftschraube 29 eine Drehbewegung in entgegengesetzter Drehrichtung, jedoch mit gleicher Drehzahl wie .die Luftschraube 2$, erteilt.The two opposing main propellers: 28,: 29, their blades are adjustable in a known manner with regard to their angle of attack (the adjusting device, the structure of which is of subordinate importance here is shown in the drawing only indicated by the arrow rings 3o), are on the fixed extension 2o of the crankcase rotatably mounted. The hubs of both propellers are facing each other Front sides each provided with a bevel gear 31 or 32. Both gears mesh with a number of star-shaped arranged scratches133, which are fixed on radial with the housing extension 2o connected pins 34 are rotatably mounted. On the A driver part 35 is fixedly arranged on the screw shaft 24. This engages with his Teeth 36 in a corresponding toothing on the hub of the propeller 28, so that the propeller 28 from the shaft 24 as it rotates in the same direction of rotation and is taken along at the same speed. Through the reverse gear described above 34, 32, 33, 34, the second main propeller 29 is given a rotary movement at the same time in the opposite direction of rotation, but at the same speed as the propeller $ 2, granted.

Am hinteren Ende. der Nebenwelle 27 ist die Nebenluftschraube 37 angeordnet, die ebenfalls mit im Fluge verstellbaren Blättern ausgerüstet ist (vgl. die Pfeilringe 38 an den Füßen der Schraubenblätter). Auf der Nebenwelle 27 ist ferner ein großes Stirnrad 39 befestigt, das in später noch näher zu beschreibender Weise beim Antrieb der Ladegebläse 5, 6 mitwirkt.At the far end. the secondary propeller 37 is arranged on the secondary shaft 27, which is also equipped with blades that can be adjusted in flight (see the arrow rings 38 at the feet of the screw blades). On the secondary shaft 27 is also a large one Fixed spur gear 39, which will be described in more detail later when the drive the charging fan 5, 6 is involved.

Die Drehzahlen der Hauptluftschrauben und der Nebenluftschraube werden durch Verstellen der Schraubenblätter in der durch das Ausgleichgetriebe gegebenen Abhängigkeit voneinander so geregelt, däß die Luftschrauben stets mit möglichst günstigem Wirkungsgrad arbeiten, wobei gleichzeitig die Drehzahl der Nebenwelle 27 und damit auch diejenige der Ladegebläse 5, 6 sich mit wachsender Flughöhe selbsttätig erhöht.The speeds of the main propellers and the secondary propellers become by adjusting the propeller blades in the given by the differential Depending on one another, regulated in such a way that the propellers are always with as much as possible work at a favorable efficiency, while at the same time the speed of the auxiliary shaft 27 and thus also that of the charging fan 5, 6 automatically with increasing flight altitude elevated.

Für denAntrieb der beiden Ladegebläse ist je ein besonderes, als Planetengetriebe ausgebildetes Ausgleichgetriebe 4o bzw. 41 vorgesehen. Und zwar besteht jedes der beiden Planetengetriebe aus einem frei drehbar in dem Gehäusedeckel 42 bzw. auf der Gebläsewelle 43 gelagerten Glockenrad 4.4 mit äußerer und innerer Stirnverzahnung. Die äußere VerzahnungbeiderGlockenräder 44 kämmt mit dem Stirnrad 39, während die innere Verzahnung mit, den Planetenrädern 45 je eines auf der Kurbelwelle 5 bzw. 6 fest ailgeordneten Planetensterns 4.6 im Eingriff steht. Das Sonnenrad 47 jedes Planetengetriebes sitzt fest auf der in dem Planetenstern 46 bzw. in der Nabe des Glockenrades 44 frei drehbar gelagerten Gebläsewelle 43.For the drive of the two charging fans there is a special one, a planetary gear trained differential gear 4o or 41 is provided. And each of the two planetary gears from a freely rotatable in the housing cover 42 and on the fan shaft 43 mounted bell wheel 4.4 with outer and inner spur teeth. The external toothing of both bell gears 44 meshes with the spur gear 39, while the internal toothing with the planet gears 45 each one on the crankshaft 5 or 6 firmly ailordinary planetary star 4.6 is in engagement. The sun gear 47 each Planetary gear sits firmly on the in the planet star 46 or in the hub of the Bell wheel 44 freely rotatably mounted fan shaft 43.

Die Drehzahlverteilung zwischen der Hauptluftschraubenwelle 24 und er Nebenwelle 27 ergibt sich für verschiedene Betriebszustände aus dem in Abb. 2 dargestellten Drehzahlplan, in dein die einzelnen Triebwerkteile mit gleichen Kennziffern wie in Abb. x bezeichnet sind. Ist a die der Motordrehzahl entsprechende gleichbleibende Drehzahl des großen Glockenrades 21, so nimmt, wenn die Nebenwelle 27 und damit das Sonnenrad 26 aus irgendwelchen äußeren Ursachen festgehalten wird, die Hauptwelle 24 die Drehzahl b an, wobei eine entsprechende Anstellung der Schraubenblätter der Hauptluftschrauben 28, 29 vorausgesetzt werden muß. Wird die Nebenwelle 27 freigegeben und dreht sie sich entsprechend der Blattanstellung der Nebenluftschraube 38 und entsprechend der Leistungsaufnahme der Gebläse 5, 6 mit der Drehzahl c entgegengesetzt zur Hauptwelle 24, so nimmt die Hauptwelle die Drehzahl d an, vorausgesetzt wiederum, daß der Blattanstellwinkel der Hauptluftschrauben so eingestellt wird, daß die Motordrehzahl unverändert bleibt. Wird beim Aufsuchen größerer Flughöhen der Blattanstellwinkel der Nebenluftschraube 37 verkleinert und dadurch die Drehzahl der Nebenwelle 27 unter entsprechender Drehzahlsteigerung der Gebläse 5, 6 auf den Betrag e erhöht, so geht die Drehzahl der Hauptwelle 24 auf daß Maß f herunter, wenn der Blattanstellwinkel der Hauptluftschrauben gleichzeitig so weit vergrößert wird, daß die Motordrehzahl unverändert bleibt. Diese Herabsetzung der Drehzahl der Hauptluftschrauben mit wachsender Flughöhe ist aus den in der Hauptanmeldung näher erläuterten Gründen erwünscht, um der Verringerung der Schallgeschwindigkeit mit zunehmender Flughöhe Rechnung tragen zu können.The speed distribution between the main propeller shaft 24 and The secondary shaft 27 results for different operating states from the one shown in Fig. 2 shown speed plan, in your the individual engine parts are marked with the same code numbers as in Fig. x. Is a that of the engine speed corresponding constant speed of the large bell wheel 21, so if the secondary shaft 27 and thus the sun gear 26 from some external cause is held, the main shaft 24, the speed b, with a corresponding Adjustment of the propeller blades of the main propellers 28, 29 are required got to. If the secondary shaft 27 is released and it rotates according to the blade pitch the secondary propeller 38 and according to the power consumption of the fans 5, 6 with the speed c opposite to the main shaft 24, the main shaft takes the Speed d, provided that the blade pitch angle of the main propellers is set so that the engine speed remains unchanged. Used when prospecting greater flight altitudes of the blade pitch angle of the secondary propeller 37 and reduced thereby the speed of the auxiliary shaft 27 with a corresponding increase in speed of the Fan 5, 6 increased to the amount e, the speed of the main shaft 24 increases that dimension f down when the blade angle of the main propellers is at the same time is increased so much that the engine speed remains unchanged. This degradation the speed of the main propellers with increasing flight altitude is from the ones in the main application Desired reasons explained in more detail in order to reduce the speed of sound to be able to take into account with increasing flight altitude.

Über die Drehzahlverhältnisse an der Gebläsewelle 43 gibt der Drehzahlplan derAbb. 3 Auskunft. Auch hier sind die einzelnen Getriebeteile mit gleichen Kennziffern versehen wie in Abb. i. Bei normalem Lauf des Flugzeugtriebwerks bewegt sich das Glockenrad 44: beider Gebläseantriebe mit der Drehzahl ä entgegengesetzt zur Umlaufrichtung der von der Kurbelwelle 3 bzw. 4. angetriebenen Planetenräder 45. Die Kurbelwelle möge zunächst die gleichbleibende Drehzahl lt besitzen. Dann entspricht die Drehzahl der Gebläsewelle 43 der Strecke i im Drehzahlplan. Steigt die Drehzahl der Nebenwelle 27 und damit diejenige des Glockenrades 44, so muß sich, wie aus dem Drehzahlplan ersichtlich ist, die Drehzahl der Gebläsewelle 43 bei gleichbleibender Kurbelwellendrehzahl da entsprechend erhöhen.The speed diagram in Fig. 3 information. Here, too, the individual gear parts are provided with the same code numbers as in Fig. I. During normal operation of the aircraft engine, the bell wheel 44 moves: Both fan drives with the speed ä opposite to the direction of rotation of the planet gears 45 driven by the crankshaft 3 or 4. The crankshaft may initially have the constant speed lt. Then the speed of the fan shaft 43 corresponds to the distance i in the speed diagram. Increases the speed of the auxiliary shaft 27 and thus that of the bell wheel 44, so, must be as shown in the speed diagram, increase the speed of the fan shaft 43 at constant crankshaft speed because accordingly.

Fällt einer der beiden Einzelmotoren 1, 2 aus, so daß also dessen Kurbelwelle und damit der zugehörige Planetenstern stillsteht, so drehen sich dessen Planetenräder 45 auf der Stelle, und die Gebläsewelle 43 hat an diesem Einzelmotor nur noch die Drehzahl k. Beim Ausfall bzw. beim Abschalten eines Einzelmotors läuft dessen Ladegebläse also mir noch mit geringer Drehzahl weiter, so daß es keine nennenswerte Leistung mehr verbraucht.If one of the two individual motors 1, 2 fails, so its The crankshaft and thus the associated planetary star are stationary, so its rotating Planet gears 45 on the spot, and the fan shaft 43 has on this single motor only the speed k. If a single motor fails or is switched off, it runs its supercharger so I still continue to run at a low speed, so that there is no noteworthy More power consumed.

LTm für den Start des Flugzeuges günstige Drehzahlverhältnisse zu bekommen, kann man die Nebenwelle 27 durch an sich bekannte, in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel festbrernsen. Die Drehzahl der Gebläsewellen 43 erniedrigt sich dann auf den Betrag i, was in Bodennähe durchaus erwünscht ist. Gleichzeitig bietet die Stillsetzung der Nebenwelle 27 gemäß dem Drehzahlplan der Abb. 2 die Möglichkeit, die Drehzahl der Hauptwelle 24 auf das Maß b und darüber hinaus zu erhöhen, ohne mit der .b1ofordrehzahl wesentlich höher gehen zu müssen. Die gleichzeitig damit vorzunehmende Verringerung des Blattanstellwinkels der Hauptluftschrauben bedeutet dabei nur eine vorteilhafte Anpassung an den während des Starts geringen Fortschrittsgrad der Luftschrauben.LTm for the take-off of the aircraft to favorable speed ratios get, you can the secondary shaft 27 by known per se, not in the drawing Lock the means shown. The speed of the fan shafts 43 decreases then to the amount i, which is quite desirable near the ground. At the same time offers stopping the auxiliary shaft 27 according to the speed diagram in Fig. 2 the possibility of to increase the speed of the main shaft 24 to the dimension b and beyond without having to go much higher with the .b1ofor speed. The same time with it Means to be made reduction of the blade angle of the main propellers only an advantageous adaptation to the low degree of progress during the start of the propellers.

Im Ausführungsbeispiel ist die Nebenluftschraube 37 in erheblichem Abstand hinter den beiden Hauptluftschrauben 28, 29 angeordnet. Je nach den an den verschiedenen Flugzeugbaumustern gegebenen Einbaumöglichkeiten kann die Nebenluftschraube auch unmittelbar vor den Hauptluftschrauben angebracht werden, wobei die Nebenwelle und das Bedienungsgestänge zum Verstellen der Nebenluftschraube durch die hohle Hauptwelle 24 hindurch nach vorn geführt werden.In the exemplary embodiment, the secondary propeller 37 is considerable Distance behind the two main propellers 28, 29 is arranged. Depending on the The auxiliary propeller can be installed in various aircraft models can also be fitted immediately in front of the main propellers, with the auxiliary shaft and the operating linkage for adjusting the sub-propeller through the hollow Main shaft 24 are passed through to the front.

Um einen möglichst kleinen Durchmesser der Nebenluftschraube zu erhalten bzw. um die Leistungsaufnahme derselben zu erhöhen, können auch zwei gegenläufige Nebenluftschrauben angewendet werden, wie überhaupt hinsichtlich der Anordnung der einzelnen Triebwerkteile zueinander im Rahmen der Erfindung ein großer Spielraum gegeben ist.To get the smallest possible diameter of the secondary propeller or to increase the power consumption of the same, two opposing Secondary propellers are applied, as at all with regard to the arrangement of the individual engine parts to each other within the scope of the invention a large margin given is.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Screw drive, in particular propeller drive, for drive units composed of several individual motors with separate crankshafts and separate charging fans, characterized in that in addition to the differential gear (2 @ 2) which is common for all crankshafts and which serves to split the power between the main and secondary screw, a special differential gear is also used for each charging fan , for example a planetary gear (4o, 41) is provided whose planet star (46) is driven by the crankshaft of the individual motor in question and whose outer bell wheel (44) is driven by the shaft (27) of the auxiliary screw, while the fan is driven by the sun gear (47) receives this special differential. Screw drive according to claim i, characterized by a device for locking the shaft (27) of the auxiliary screw or a device for separating the non-positive connection (39, 44) between the shaft of the auxiliary screw and the special differential gears (40, 41) for the fan. 3. Screw drive according to claims i and 2, characterized in that the differential gear (22) serving the power split between the main and secondary screw and the special differential gear (4o; 41) for the charging fan are arranged at the other end of the drive unit. 4. Screw drive according to the claims. i to 3, characterized in that when two opposing main screws (28, 29) are arranged, the main screws are arranged at one end and the secondary screw at the other end of the drive unit. Cited publications: German Patent No. 604 045; U.S. Patent Nos. I 804 3 ir, 1 986 3 1o, 199-2333.