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Lagerungsvorrichtung für Motore und Triebwerke Die Erfindung betrifft
eine Lagerungsvorrichtung für Motore und Triebwerke, die zwischen einem Lagerzapfen
und einem diesen umgebenden Bügel oder Joch angeordnet ist und Ganzmetalldämpfer
aufweist.
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Lagerungsvorrichtungen dieser Art sind an sich bekannt. Sie dienen
insbesondere zur Lagerung von schweren Motoren und Strahltriebwerken in Flugzeugen,
weil sie die übertragung von Schwingungen und Schall von den Motoren bzw. Triebwerken
auf den Flugzeugrumpf und in den Fahrgastraum hinein äußerst wirksam vermindern.
Sie sind vollständig aus Metall hergestellt, so daß sie auch bei den im Betrieb
auftretenden extremen Temperaturen wirksam bleiben. Derartige Lagerungsvorrichtungen
weisen im übrigen kleine Abmessungen auf sowie ein relativ kleines Gewicht und erfordern
infolge ihrer sehr langen Lebensdauer keine Wartung.
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Lagerungsvorrichtungen mit diesen Merkmalen weisen an sich bekannte
Dämpfer in Gestalt zylindrischer oder rohrföriniger Körper aus Drahtgewebe auf.
Es ist auch schon bekannt, eine Anzahl solcher Dämpfer an verschiedenen Seiten eines
kastenförmigen Gehäuses anzubringen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige Lagerungsvorrichtungen
dadurch zu verbessern, daß die radial und axial wirkenden Dämpfer zu
einer
Lagereinheit zusammengebaut werden.
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Die Erfindung geht von einer Lagerungsvorrichtung der geschilderten
Art aus, bei der eine Anzahl von zylindrischen Ganzmetalldämpfern aus federndem
Metalldraht benutzt wird, und besteht darin, daß eine Anzahl von Dämpfern radial
zur Achse des Lagerzapfens und zwei rohrförmige Dämpfer axial zum Lagerzapfen angeordnet
sind, die an den innenliegenden Stirnflächen mit halbkreisförinigen Ausnehmungen
zur Aufnahme der radial angeordneten Dämpfer versehen sind.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Lagerungsvorrichtung nach
der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß die rohrförmigen Dämpfer in an
sich bekannter Weise zwischen zwei Scheiben angeordnet sind, die die innere und
äußere Mantelfläche des Dämpfers umgreifen.
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Die Lagerungsvorrichtung nach der Erfindung führt zu einer außerordentlich
raumsparenden Anordnung. Sie hat ferner den Vorteil, daß beispielsweise ein vollständiges
Strahltriebwerk mit einem Gewicht von beispielsweise 900 kg auf zwei einzelnen
Lagerungsvorrichtungen gelagert werden kann; sie liegen in diesem Falle in einer
Linie mit dem Schwerpunkt des Triebwerks auf einer Querachse und nehmen das Hauptgewicht
des Triebwerks und den Schub auf.
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In der folgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnung im einzelnen näher erläutert werden. In der Zeichnung ist F i
g. 1 eine Seitenansicht emier Ausführungsform. der Lagerungsvorrichtung nach
der Erfindung mit einer schematischen Darstellung der zugehörigen Teile des Motors
und des Flugzeugrumpfes, F i g. 2 die Ansicht eines Querschnitts nach Linie
2-2 in der F i g. 1,
Fi g. 3 die Ansicht eines Längsschnitts nach Linie
3-3 in der F i g. 1,
F i g. 4 eine schematische und schaubildliche
Darstellung einer Ausführungsform eines zylindrischen Ganzmetalldämpfers, der in
der Lagerungsvorrichtung nach F i g. 1 verwendet werden kann, F i
g. 5 eine der F 1 g. 4 ähnliche Darstellung einer Ausführungsforin
eines hohlen zylindrischen Dämpfers, der in der Lagerungsvorrichtung nach der Erfindung
verwendet werden kann, und F i g. 6 eine der F i g. 3 ähnliche Schnittansicht,
in der die einzelnen Teile auseinandergezogen dargestellt sind.
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Die Figuren zeigen die Lagerungsvorrichtung nach der Erfindung zusammen
mit schematisch dargestellten
Teilen von zwei Elementen, die gegen
Vibration voneinander isoliert werden sollen. Diese Teile können z. B. aus einem
an einem Flugzeugmotor befestigten zylindrischen Zapfen 10 und aus einem
diesen umgebenden Bügel 12 bestehen, der an einem Flugzeugrumpf befestigt ist oder
einen Teil des Rumpfes bildet. Die Lagerungsvorrichtung 14 weist einen Mittelteil
mit einem rohrförmigen Lagerzapfen 16 auf (F i g. 3), der auf den
Zapfen 10 aufgesetzt wird, sowie die an den entgegengesetzten Enden des Lagerzapfens
16 befestigten Scheiben 18 und 20. Der Außenteil der Lagerungsvorrichtung
besteht aus einem Ring 22, der an dem Bügel 12 befestigt wird. Zwischen dem Ring
27 und dem Lagerzapfen 16 sind die zylindrischen Dämpfer 24,
26, 28, 30 und 32 so angeordnet, daß deren Achsen radial zu dem Lagerzapfen
16 verlaufen, wie in der F i g. 2 dargestellt. Zwischen den Scheiben
18 und 20 sind die rohrförmigen Dämpfer 34 und 36 so angeordnet, daß
deren Achsen 38 mit der Achse des Lagerzapfens 16
zusammenfallen. Wie
später noch beschrieben wird, sind die Dämpfer 34 und 36 am innenliegenden
Ende mit halbzylindrischen Ausnehmungen versehen, die die radial verlaufenden Dämpfer
24, 26, 28, 30 und 32 umgeben und im wesentlichen in einer Ebene zu-sammenstoßen,
die von den Längsachsen der genannten radialen Dämpfer bestimmt wird. Der Ring 22
und die Mittelteile 16, 18 und 20 stehen daher nur über die soeben beschriebenen
ineinandergreifenden Dämpfer miteinander in Verbindung, und eine Bewegung der Glieder
in Bezug aufeinander bewirkt eine Ablenkung, Verformung oder ein Zusammenpressen
einiger oder aller Dämpfer 24 bis 36.
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Bei einer typischen Lagerungsvorrichtung für ein Flugzeug mit Strahltriebwerken
bekannter Ausführung wird das Triebwerk mit zwei Zapfen gleich dem Zapfen
10 versehen, die vom Triebwerk aus nach außen längs einer Linie vorstehen,
die in bezug auf den Flugzeugrumpf waagerecht liegt, sich durch den Massenmittelpunkt
des Triebwerks quer zur Vorder-und Hinterachse des Flugzeugs erstreckt. Wenn das
Triebwerk in das Flugzeug eingebaut wird, derart, daß die Zapfen in Traggliedern
ruhen, so nehmen diese die Belastungen der Schwerkraft, der seitlichen Drücke und
des Schubes auf. Neigungsbelastungen, die eine Drehung um die Achse der Zapfen herum
herbeizuführen suchen, werden von einer dritten Lagerungsvorrichtung aufgenommen,
die die Form eines nicht dargestellten Gliedes aufweisen kann, das zwischen dem
Triebwerk in Richtung zum vorderen oder rückwärtigen Ende und dem Flugzeugrumpf
angeordnet ist. Seitliche Belastungen mit der Tendenz, die Zapfen axial zu bewegen,
können auf ein oder beide Jochglieder z. B. durch Scheiben oder eine Kombination
einer Scheibe mit einem Kopf an einem oder beiden Zapfen übertragen werden. Die
Lagerungsvorrichtung nach der Erfindung eignet sich hervorragend für die Anbringung
von Einrichtungen der soeben beschriebenen allgemeinen Ausführung an Zapfen, da
diese Vorrichtungen für die Abstützung und Dämpfung aller Arten von Belastungen
ausgebildet sind, die an den Zapfen auftreten, während andererseits die Vibration
isoliert und das Ausmaß einer relativen Bewegung bei Stoßbelastungen begrenzt und
diese gedämpft werden.
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Wie in den F i g. 2 und 3 dargestellt, sind an der Innenseite
des Ringes 22, beispielsweise durch Punktschweißung, mehrere flache Metallbecher
40, 42, 44, 46 und 48 in Abständen befestigt, die die Außenenden der zylindrischen
radial angeordneten Dämpfer 24, 26, 28, 30 bzw. 32 aufnehmen. Die
innenliegenden Enden der genannten Dämpfer liegen direkt an der Außenseite des Lagerzapfens
16 an, wobei die Durchmesser der Dämpfer so groß bemessen sind, daß die innenliegenden
Enden einander berühren. Die Wirkung der Becher 40, 42, 44, 46 und 48 zusammen mit
der gegenseitigen Berührung der Dämpfer an den innenliegenden Enden hält die Dämpfer
dauernd in der gewünschten radialen Lage fest, so daß diese in der Richtung ihrer
Längsachsen wirken, wobei die günstigste Wirkung erzielt wird, wie später noch erläutert
wird. Die radial angeordneten Dämpfer 24, 26 usw. werden in der gewünschten
Lage weiterhin durch den Eingriff mit den axialen Dämpfern 34 und 36 stabilisiert.
Die Becher 40, 42 usw. stellen lediglich ein Beispiel dar, und deren Funktion kann
auch durch andere Abstandshaltemittel für die Außenenden der radial verlaufenden
Dämpfer ausgeübt werden.
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Wie aus der F i g. 3 zu ersehen ist, sitzen die Dämpfer 34
und 36 zwischen den Scheiben 18 und 20 eingeschlossen. Zu diesem Zweck
ist die Scheibe 18
mit einer ringfönnigen Eindrückung 50 zur Aufnahme
des außenliegenden Endes des Dämpfers 34 und die Scheibe 20 mit einer ringförmigen
Einprägung 52 zur Aufnahme des außenliegenden Endes des Dämpfers
36 versehen. Die Scheibe 18 ist bei 54 nach innen abgebogen und endet
in einer radialen Lippe 56 mit einer kreisrunden öffnung, deren Weite so
bemessen ist, daß sie genau auf den Lagerzapfen 16 paßt. Ebenso ist die Scheibe
20 bei 58 nach innen abgebogen und endet in einer Lippe 60. Beim Zusammenbau
der Vorrichtung werden, wie später noch beschrieben wird, die Scheiben
18 und 20 und damit die Dämpfer 34 und 36 nach innen zusammengepreßt,
wobei die Lippen 56 und 60 auf die entgegengesetzten Enden des Lagerzapfens
16 aufgeschoben werden, wonach die Zapfen in die in der F i g. 3 dargestellte
Lage umgebördelt werden und die Köpfe 62 und 64 bilden, die die Vorrichtung
nach dem Zusammensetzen zusammenhalten.
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Wie dargestellt, weist der Lagerzapfen 16 eine glatte Innenseite
zur Aufnahme eines Zapfens auf, und ohne weitere Maßnahmen könnte sich der Zapfen
in dem Lagerzapfen 16 frei drehen und sich in dessen Längsrichtung bewegen.
Soll die Vorrichtung eine Querbelastung in einer Richtung axial zu den Zapfen aufnehmen,
so kann einer der Zapfen mit einer Scheibe oder einer (nicht dargestellten) Verbreiterung
versehen werden, die an dem einen Ende des Lagerzapfens 16 anliegt. Soll
die Vorrichtung Querbelastungen nach beiden Richtungen axial zu den Zapfen aufnehmen,
so können einer oder beide Zapfen mit Scheiben oder Absetzungen, wie soeben beschrieben,
versehen werden, die an dem einen Ende des Lagerzapfens 16 anliegen, sowie
mit einer Mutter oder einem anderen entfernbaren Befestigungsmittel (nicht dargestellt),
die (das) sich an das andere Ende der Lagerzapfens 16 anlegt. Die Zapfen
können an dem Lagerzapfen 16 auch in anderer Weise angebracht werden.
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Bei der Anbringung von Strahltriebwerken mit Hilfe von Tragzapfen
ist es häufig erwünscht, sämtliche Querbelastungen von einem Zapfen aufnehmen zu
lassen, während für den anderen Lagerzapfen eine begrenzte axiale Bewegung in bezug
auf das Tragwerk
des Flugzeuges zugelassen wird, damit das Triebwerk
sich der Breite nach ausdehnen und zusammenziehen kann, ohne daß das Triebwerk oder
das Tragwerk des Flugzeuges weiterhin beansprucht wird. Wenn gewünscht, können die
Lagerungsvorrichtungen nach der Erfindung in dieser Weise verwendet werden, und
die außerordentliche Vielseitigkeit macht es möglich, sämtliche seitliche Belastungen
von einer einzelnen Lagerungsvorrichtung mit außerordentlich kleinen Abmessungen
tragen zu lassen, ohne daß weitere begrenzende oder dämpfende Vorrichtungen vorgesehen
werden müssen, wo-
bei mit Sicherheit eine wirksame Isolierung von Vibrationen
bei in weiten Grenzen veränderlichen Betriebsbedingungen erzielt wird.
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Die Dämpfer 24, 26, 28, 30 und 32 werden aus Metalldraht
hergestellt, beispielsweise durch Zusammenpressen eines Drahtbündels oder eines
Bündels aus einem Drahtgewebe oder -geflecht in eine Zylinderforin. Der Draht kann
aus jedem hochfesten Federinetall bestehen, soll jedoch rost- und/oder korrosionsfest
sein, aus welchem Grunde nichtrostender Stahl mit den geeigneten Federeigenschaften
vorzuziehen ist. Das Bündel aus Draht oder aus einem Drahtgewebe wird vor dem Zusammenpressen
so zusammengelegt, daß ein erheblicher Prozentsatz, z. B. 50 1/o oder mehr,
des Drahtes aus einzelnen Drahtlängen besteht, entweder gesondert oder an den Enden
miteinander verbunden, welche Längen allgemein parallel zueinander und in Richtung
der Achse der Zylinder verlaufen, in der das Bündel geformt werden soll. Diese Drahtlängen
werden mit eng beieinanderliegenden seitlichen Wellungen versehen, die bei Verwendung
von Metallgeweben oder -geflechten als Folge des Herstellungsverfahrens vorhanden
sind. Jede »Länge« gleicht daher einer fortlaufenden abgeflachten Feder, deren Achse
axial zum Zylinder liegt. Danach wird das Bündel durch einen in der Richtung der
Zylinderachse ausgeübten Druck zusammengepreßt. Der ausgeübte Druck muß ausreichen,
um die Elastizitätsgrenze des Drahtes an vielen Stellen im Bündel zu überwinden,
damit ein Dämpfer mit der erwünschten Festigkeit und Kornpaktheit geformt wird.
Beim Zusammenpressen werden in den »Dralitlängen« Wellungen erzeugt oder bereits
vorhandene Wellungen verstärkt. In jedem Falle besteht eine sehr große Anzahl von
Kontaktpunkten des Drahtes mit sich selbst oder mit benachbarten »Drahtlängen«,
und eine ähnlich große Anzahl von quer verlaufenden, verhältnismäßig kurzen Dralitenden
verläuft zwischen den Kontaktpunkten im zusammengepreßten Körper des Dämpfers. Der
Dämpfer 70 weist immer noch eine Federkraft besonders in Richtung seiner
Achse auf, da eine sehr erhebliche Anzahl von »Drahtlängen« immer noch in verformtem
Zustand in einer zu dieser Achse parallelen Richtung verläuft. Daher kann eine Ablenkung
und ein Zurückfedem bei sich ändernden axialen Kräften über einen weiten Bereich
der Sollbelastungen hinweg auf ein solches Ausmaß begrenzt werden, wie es für den
besonderen Verwendungszweck erforderlich ist. Für den vorliegenden Zweck kann die
maximale Ablenkung bei maximaler Sollbelastung auf ein paar Tausendstel eines Zolls
begrenzt werden.
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Die F i g. 4 zeigt in schematischer Darstellung einen Dämpfer
70, der, wie oben beschrieben, germt und zusammengepreßt wurde. Die einzelnen
»Drahtlängen.«, die axial zum zylindrischen Körper des Dämpfers 70 verlaufen,
sind bei 67 dargestellt. Diese Drahtlängen weisen im allgemeinen nicht eine
so gleichmäßige Form und Verteilung auf, wie aus den Zeichnungen zu entnehmen ist.
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Für die in den F i g. 1, 2 und 3 dargestellte Lagelungsvorrichtung
können die zusammengepreßten Dämpfer 70 in unbelastetem Zustand eine axiale
Länge aufweisen, die etwas größer ist als die von den Dämpfem 24, 26 usw.
nach dem Zusammenbau eingenommene axiale Länge. Dementsprechend werden die unbelasteten
Dämpfer zuerst in die betreffenden Becher 40, 42 usw. eingesetzt, wonach ein sich
verjüngender (nicht dargestellter) Dom in den von den innenliegenden Enden der radial
verlaufenden Dämpfer gebildeten Raum unter Druck hineingepreßt wird, wobei die Dämpfer
axial, jedoch innerhalb ihrer Elastizitätsgrenze, in eine Lage gedrückt werden,
bei der der Lagerzapfen 16 unter allmählichem Herausziehen des Dornes eingeführt
werden kann. Nimmt der Lagerzapfen 16 seine endgültige Lage ein, so sind
die Dämpfer 24, 26 usw. im Rahmen ihrer Sollgrenzen vorbelastet.
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Die F i g. 5 zeigt einen Dämpfer 76, von dem zwei als
axiale Dämpfer 34 und 36 in der Vorrichtung nach den F i g. 1, 2,
3 und 6 verwendet werden können. Der Dämpfer 76 kann in genau
derselben Weise und aus dem gleichen Drahtmaterial hergestellt werden wie der Dämpfer
70. In diesem Falle wird der Metalldraht oder das Drahtgewebe oder -geflecht
je-
doch zuerst zu einem hohlen zylindrischen Bündel geformt. Ein wesentlicher
Anteil der einzelnen »Drahtlängen« 73, die, wie oben erläutert, an den Enden
voneinander -etrennt oder miteinander verbunden sein können, wird so angeordnet,
daß sie längs der Achse des hohlen Zylinders verlaufen. Das Bündel wird in einer
herkömmlichen Presse unter Verwendung einer Preßform mit einem in der Mitte gelegenen
(nicht dargestellten) Kein zu der in der F i g. 5 dargestellten Form
zusammengepreßt. Die Preßkraft wird auf den hohlen zylindrischen Körper axial ausgeübt,
und der Preßkolben oder die Preßform kann so ausgebildet werden, daß an dem einen
Ende des Dämpfers 76 eine Anzahl von Ausnehmungen 78 geformt wird,
von denen jede so ausgebildet ist, daß sie die Schnittlinie zwischen einem der radialen
Dämpfer 24, 26 usw. und dem hohlen zylindrischen Körper 76 in der
endgültig zusammengesetzten Anordnung bildet. Wie aus der F i g. 5 zu ersehen
ist, sind die einzelnen »Drahtlängen<,[ 73 in deren Längsrichtung zusammengepreßt,
und diejenigen Drähte 73, die in eine Ausnehmung 78 hineinragen, sind
stärker zusammengepreßt als diejenigen Drähte 73, die in einen Scheitel
80 zwischen den Ausnehmungen 78 hineinragen.
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Die axiale Länge des Körpers 76, bis zu den Scheiteln
80 gemessen, kann um einen vorbestimmten Wert größer beinessen werden als
die axiale Länge, die der Körper 76 einnehmen soll, wenn er als Dämpfer 34
oder 36 in die fertige Lagerungsvorrichtung eingesetzt worden ist, wie in
den F i g. 1, 2 und 3 dargestellt. Auf diese Weise kann die Vorbelastung
der Dämpfer 34 und 36 vorherbestimmt werden.
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Die F i g. 6 zeigt die Lagerungsvorrichtung nach der Erfindung
in zum Teil zusammengesetztem Zustand. Die radialen Dämpfer 24, 26, 28, 30
und 32
sind in die betreffenden Becher 40, 42, 44, 46 und 48 eingesetzt, während
der Lagerzapfen 16 zwischen die innenliegenden Enden der radialen Dämpfer
eingesetzt
ist, wie oben beschrieben. Der Lagerzapfen
16 ist bei 82 und 84 abgesetzt und nimmt den Innenrand der Lippen
56 und 60 bzw. der Scheiben 18 und 20 auf. Danach werden die
Dämpfer 34 und 36 so eingesetzt, daß die Ausnehmungen 78 auf die radialen
Dämpfer ordnungsgemäß ausgerichtet sind und die Scheitel 80 in der Mittelebene
der Lagerungsvorrichtung zusammentreffen. Nunmehr werden die Scheiben
18 und 20 von entgegengesetzten Seiten aus gegen die Dämpfer 34 und
36 in der Presse axial zum Lagerzapfen 16 zusammengepreßt, bis die
Scheiben 18 und 20 auf den Endteilen 82 und 84 des Lagerzapfens
16 sitzen. Wie oben beschrieben, werden dann die Enden des Lagerzapfens
16 umgebördelt und bilden die in der F i g. 3 dargestellten Arretierungswülste
62 und 64.
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Bei der fertigen Anordnung nach den F i g. 1, 2 und
3 bilden die einzelnen »Drahtlängen« 73, die axial zu den hohlen zylindrischen
Dämpfern 34 und 36 verlaufen, eine sehr große Anzahl von verhältnismäßig
kurzen Drahtenden, die sich zwischen den Kontaktpunkten erstrecken und als gegen
eine Vibration isolierende Federn in der Richtung der Achse der genannten Dämpfer
besonders wirksam sind. Die Dämpfer 34 und 36 weisen auch die erwünschte
Eigenschaft auf, daß sie auf Stoßbelastungen nichtlinear ansprechen und Ausschläge
in steigendem Maße wirksam däräpfen, wie oben bei den radialen Dämpfern beschrieben.
Bei der Lagerungsvorrichtung nach der Erfindung werden die günstigsten Merkmale
der Dämpfer 34 und 36 wie auch die günstigsten Merkmale der radialen Dämpfer
24, 26 usw. ausgenutzt. Das Ineinandergreifen der Dämpfer 24, 26
usw.
mit den Ausnehmungen 78 der Dämpfer 34 und 36 stellt einen stabilen,
ganz aus Metall bestehenden elastischen Aufbau her, dessen Ansprache auf Vibrations-,
Stoß- und Gravitationskräfte Komponenten aufweist, die in eine oder beide von zwei
einander senkrecht schneidenden Achsen fallen und unabhängig voneinander für die
günstigste Gesamtleistung bestimmt werden können.
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Der in der Beschreibung und in den Ansprüchen gebrauchte Ausdruck
»einzelne Drahtlängen« soll die allgemein parallelen Segmente von einem oder mehreren
sehr langen Drähten umfassen, die bei gewissen Arten von Geweben und Geflechten
hin- und hergeführt werden, da bei den hier beschriebenen Dämpfern diese »Drahtlängen«
sich einzeln fortlaufend von dem einen axialen Ende des Dämpfers zum anderen erstrecken.