DE1550646C

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Info

Publication number: DE1550646C
Authority: DE
Inventors: Bruce Sayward Beverly Farms Mass Wilkinson (V St A )
Original assignee: Avco Corp, Wilmington, Mass (V St A)
Publication date: 1971-08-19

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Betätigungsvorrichtung zur Durchführung einer Stellbewegung an einer rotierenden Antriebswelle mittels einer weiteren hierzu konzentrischen Stellwelle, die gegenüber der Antriebswelle über ein Schraubgetriebe, Reibungskupplungen, und Reibungsbremsen axial einstellbar ist.The invention relates to a mechanical actuating device for performing an actuating movement on a rotating drive shaft by means of a further adjusting shaft concentric to this, which to the drive shaft via a helical gear, friction clutches and friction brakes is axially adjustable.

Derartige Betätigungsvorrichtungen können überall dort Anwendung finden, wo bei ständig laufender Antriebswelle ein mit dieser Welle umlaufender Maschinenteil relativ zu der Antriebswelle bewegt werden muß, beispielsweise bei Werkzeugmaschinen, insbesondere aber bei der Einstellung des Anstellwinkels von Propellerblättern oder Schiffsschraubenflügeln. . ■'■.'■:..·..-..■■ Such actuating devices can be used wherever continuously running Drive shaft moves a machine part rotating with this shaft relative to the drive shaft must be, for example in machine tools, but especially when setting the angle of attack of propeller blades or propeller blades. . ■ '■.' ■: .. · ..- .. ■■

Bekannt sind derartige Betätigungsvorrichtungen, die mit elektrisch oder hydraulisch betätigten Kupplungen und Bremsen arbeiten. Bei Ausfall der elektrischen oder hydraulischen Hilfskraft kommen unkontrollierbare Stellbewegungen zustande, die sich nach den jeweils herrschen Bewegungswiderständen richten. Im Falle eines Propeller- oder Schiffsschraubenantriebes stellen sich die Flügel dann in ihre "Stellung mit geringstem Widerstand oder auch gegebenenfalls mit höchstem Widerstand an, wodurch gefährliche Betriebszustände eintreten können.Such actuating devices which work with electrically or hydraulically operated clutches and brakes are known. In the event of a failure of the electrical or hydraulic auxiliary force, uncontrollable adjusting movements come about according to the prevailing resistance to movement. In the case of a propeller or ship propeller drive the wings then put themselves in their "position with the least resistance or even possibly with the highest resistance, which can lead to dangerous operating conditions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung von Stellbewegungen zu schaffen, die bei Ausfall der Stellkraft die momentane Relativstellung von Stellwelle zu Antriebswelle und damit die hierdurch festgelegte Einstellung der Schaufelblätter od. dgl. aufrecht erhält.The invention is based on the object of a device for performing adjusting movements to create the current relative position of the actuating shaft to the drive shaft in the event of a failure of the actuating force and thus the setting of the blades or the like determined by this is maintained.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer mechanischen Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten.Bauart gelöst durch folgende Merkmale: According to the invention, this object is achieved in the case of a mechanical actuating device as described in the introduction mentioned.type solved by the following features:

a) Die Antriebswelle ist mit der ein Gewinde aufweisenden Stellwelle und mit einer auf dem Gewinde laufenden Mutter ständig über je eine Überlastrutschkupplung reibschlüssig verbunden,a) The drive shaft is threaded with the one Control shaft and permanently frictionally connected to a nut running on the thread via an overload slip clutch each,

b) die Stellwelle und die Mutter sind über je eine ein- und ausrückbare Bremse gehäusefest abstützbar, b) the actuating shaft and the nut can be supported in a fixed manner to the housing via one brake that can be engaged and disengaged,

c) die Bremsen sind auf ein Bremsmoment, eingestellt, das höher ist als das Grenzdrehmoment der Überlastrutschkupplungen.c) the brakes are set to a braking torque that is higher than the limit torque the overload slip clutches.

Die nach der Erfindung vorgesehenen Überlast-. rutschkupplungen stellen im Normalbetrieb eine drehfeste Verbindung zwischen den Teilen dar, zwischen denen sie angeordnet sind, und sie werden nur dann durch Aufbringen einer Überlast unwirksam gemacht, wenn eine Stellbewegung in der einen oder anderen Richtung stattfinden soll. Diese'Überlast wird durch die Bremsen erzeugt, die die Spindel·· mutter bzw. 'die Stellwelle alternativ gehäusefest abstützen können und so, veranlaßt durch die Drehung der Antriebswelle, eine Verschiebung der Stellwelle axial in der einen oder anderen Richtung bewirken. .The overload provided according to the invention. Slipping clutches set in normal operation non-rotatable connection between the parts between which they are arranged, and they are only made ineffective by applying an overload when an actuating movement in one or in another direction. This' overload is generated by the brakes that alternatively fix the spindle nut or the control shaft to the housing can support and so, caused by the rotation of the drive shaft, a displacement of the control shaft cause axially in one direction or the other. .

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat der Ausfall einer der Bremsen lediglich zur Folge, daß cine Stellbewegung unmöglich wird, wobei aber die vor dem Ausfall der Bremsen eingestellte Lage zuverlässig aufrechterhalten bleibt, so daß gefährliche Betriebszustände infolge unkontrollierter Stellbewegungen vermieden werden.In the device according to the invention, the failure of one of the brakes only has the consequence that cine adjusting movement becomes impossible, but the position set before the failure of the brakes is reliably maintained, so that dangerous Operating states as a result of uncontrolled positioning movements be avoided.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigtExemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. It indicates

F i gT 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Betätigungsvorrichtung,
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1, F i g. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Propellers bzw. einer Schiffschraube mit veränderbarer Anstellung,FIG. 1 shows a sectional view of an actuating device designed according to the invention,
F i g. 2 shows a section along the line 2-2 in FIG. 1, Fig. 3 shows a partially sectioned view of a propeller or a ship's screw with variable adjustment,

F i g. 4 einen Teilschnitt längs der Linie 4-4 inF i g. 4 is a partial section along line 4-4 in

ίο F i g. 3 in größerem Maßstab.ίο F i g. 3 on a larger scale.

F i g. 1 zeigt eine mechanische Betätigungsvorrichtung 10 mit einer Antriebswelle 11, die in ihrem Endabschnitt aus Hohlwelle ausgeführt ist und eine Stellwelle 12 führt. Die Stellwelle 12 trägt ein Gewinde 13, und das nach vorn vorstehende Ende 14 der Stellwelle ist polygonal ausgeführt.F i g. 1 shows a mechanical actuator 10 with a drive shaft 11, which is in its The end section is made from a hollow shaft and an actuating shaft 12 leads. The actuating shaft 12 has a thread 13, and the forwardly protruding end 14 of the control shaft is polygonal.

In ihrem aus der Antriebswelle 11 vorstehenden Abschnitt der Stellwelle 12 ist auf ihr Gewinde 13 eine Mütter 16 aufgeschraubt. Ein Hohlzylinder 17 ist über eine Flanschbefestigung 22 drehbar, aber axial fest mit der Mutter 16 verbunden. Der polygonale Eridabschnitt 14 der Stellwelle 12 ragt durch eine im Querschnitt entsprechende Öffnung 18 eines Endflansches 21 hindurch. Mit dem äußeren Abschnitt des Flansches 21 wirkt eine Bremse 28 zu- ■ sammen. ' ■In its section of the actuating shaft 12 protruding from the drive shaft 11, its thread 13 is attached a mothers 16 screwed on. A hollow cylinder 17 is rotatable via a flange mounting 22, but axially fixed to the nut 16. The polygonal Eridabschnitt 14 of the control shaft 12 protrudes through an opening 18 of an end flange 21 corresponding in cross section therethrough. With the outer section of the flange 21, a brake 28 acts together. '■

Die Mutter 16 trägt einen Außenflansch 19, mit dem eine Bremse 27. zusammenwirkt. Ein Innenflansch 23 der Mütter 16 wirkt mit einem. Außenflansch der Antriebswelle 11 zusammen und verbindet diese beiden Teile drehbar miteinander, axial jedoch unverrückbar. Die Antriebswelle 11 ist mit der Stellwelle 12 über eine radial reibschlüssige Überlastrutschkupplung 24 und mit der Mutter 16 über eine radial reibschlüssige Überlastrutschkupplung 26 verbunden.The nut 16 carries an outer flange 19 with which a brake 27 cooperates. An inner flange 23 of the mothers 16 works with one. Outer flange of the drive shaft 11 together and connects these two parts rotatable with one another, but axially immovable. The drive shaft 11 is with the actuating shaft 12 via a radial frictional overload slip clutch 24 and with the nut 16 via a radial frictional overload slip clutch 26 connected.

Wenn die Bremsen 27 und 28 gelöst sind, bewirktWhen the brakes 27 and 28 are released, causes

■■' eine Drehung der Antriebswelle 11 über die Überlastrutschkupplung 24 eine Drehung der Stellwelle 12 und über die Überlastrutschküplung 26 eine Drehung ; der Mutter 16. Die Stellwelle 12 dreht ihrerseits den Zylinder 17. Während dieses Normalbetriebes erfolgt weder ein Schleifen der Bremse noch ein Schleifen der Kupplungen.■■ 'a rotation of the drive shaft 11 via the overload slip clutch 24 a rotation of the actuating shaft 12 and a rotation via the overload slip clutch 26 ; the nut 16. The actuating shaft 12 in turn rotates the cylinder 17. During this normal operation takes place neither a dragging of the brake nor a dragging of the clutches.

Wenn eine Stellbewegung in der einen oder anderen Richtung erforderlich ist, muß eine Relativdrehung zwischen Antriebswelle 11 und Stellwelle 12 durchgeführt werden. Bei der Einstellbewegung in der einen Richtung wird die Bremse 27 angezogen, die den Flansch 19 und damit die Mutter 16 abbremst. Dadurch beginnt die Überlastrutschkupplung 26 zu schleifen und die Stellwelle 12 wird durch die-Antriebswelle 11 weitergedreht, so daß sich das Ge-If an adjusting movement is required in one direction or the other, a relative rotation must be performed be carried out between drive shaft 11 and control shaft 12. When moving in In one direction, the brake 27 is applied, which brakes the flange 19 and thus the nut 16. This starts the overload slip clutch 26 to grind and the control shaft 12 is driven by the drive shaft 11 turned further so that the

: winde 13 in die Mutter einschraubt und die Stellwelle 12 axial gegenüber der Antriebswelle 11 bewegt wird. Wenn die Stellwelle 12 in der entgegengesetzten Richtung axial verschoben werden soll, wird die Bremse 28 angezogen, was einen Schlupf der Überlastrutschkupplung 24 bewirkt, so daß die in ihrer Drehbewegung stellgesetzte Stellwelle durch die axial unverrückbare Mutter 16 in Gegenrichtung bewegt wird.: thread 13 screwed into the nut and the adjusting shaft 12 is moved axially with respect to the drive shaft 11. When the adjusting shaft 12 in the opposite Direction is to be shifted axially, the brake 28 is applied, which a slip of the overload slip clutch 24 causes the adjusting shaft, which is set in its rotary movement, by the axially immovable nut 16 is moved in the opposite direction.

Die Überlastrutschkupplung und die Bremsen werden somit nur beansprucht, wenn eine Stellbewegung durchgeführt werden soll. Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht jedoch darin, daß bei Ausfall der Bremsen 27, 28 die einmal eingestellte Betriebsstellung aufrechterhalten bleibt, so daß keine gefähr-The overload slip clutch and the brakes are only used when an actuating movement is made should be carried out. The main advantage of the invention, however, is that if the failure occurs Brakes 27, 28 the once set operating position is maintained so that no dangerous

lichen Betriebszustände von der Betätigungsvorrichtung zu steuernden Maschine oder technischen Anlage auftreten können.union operating states of the actuating device machine or technical system to be controlled can occur.

Die Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Ausgestaltung der erfindungsgeifiäßen mechanischen Betätigungsvorrichtung 30 als Stellantrieb zum Einstellen des Anstellwinkels von. Schiffsschraubenblättern. Die \ Antriebswelle 31 ist mit der Schiffswelle 35 verbunden und wird am hinteren Ende von einer wasserdichten Verkleidung 32 getragen. Diese ist am Rumpf des Schiffes über eine Strebe 33 aufgehängt. Die "Antriebswelle 31 weist einen Ringkörper 34 mit einer angeflanschten Nabe 36 auf, die von einem Lager 37 der Verkleidung 32 getragen wird, und einen hohlen Abschnitt 38, in dem ein Kolben 39 axial verschiebbar ist. Der Kolben 39 dreht sich mit der Antriebswelle 31 infolge seiner Verbindung mit den Schraubenblättern, wie unten noch ausgeführt wird.3 and 4 show another embodiment of the mechanical actuating device according to the invention 30 as an actuator for setting the angle of attack of. Propeller blades. The \ Drive shaft 31 is connected to the ship's shaft 35 and is watertight at the rear end Disguise 32 worn. This is suspended from the hull of the ship via a strut 33. the "Drive shaft 31 has an annular body 34 with a flange-mounted hub 36, which is supported by a bearing 37 the casing 32 is carried, and a hollow portion 38 in which a piston 39 is axially displaceable is. The piston 39 rotates with the drive shaft 31 as a result of its connection with the screw blades, as will be explained below.

Der Kolben 39 weist eine konzentrische Bohrung auf, die eine Stellwelle 41 drehbar, aber axial gegenüber dem Kolben 39 unverschieblich führt. Zwischen einem Flansch der Stellwelle 41 und dem Kolben 39 befindet sich eine axial reibschlüssige Überlastrutschkupplung 42, deren eine Oberfläche durch eine in den Kolben 39 eingeschraubte Haltemutter 43 gebildet wird. ■;,-■■;■· The piston 39 has a concentric bore which guides an actuating shaft 41 so that it can rotate but cannot be displaced axially with respect to the piston 39. Between a flange of the adjusting shaft 41 and the piston 39 there is an axially frictional overload slip clutch 42, one surface of which is formed by a retaining nut 43 screwed into the piston 39 . ■;, - ■■; ■ ·

Die Stellwelle 41 trägt ein Gewinde 44, auf dem eine Mutter 49 läuft. Die Mutter 49 weist einen Außenflansch auf und zwischen diesem und der Antriebswelle 31 eine axial reibschlüssige Überlastrutschkupplung 51. Das hintere Ende der Antriebswelle 31 ist durch eine die Mutter 49 umgreifende Ringmutter 52 abgeschlossen, die innen am Reibbelag anliegt. Die Mutter 49 ist über Zapfen 53 drehfest mit einer Bremsscheibe 48 verbunden.The adjusting shaft 41 has a thread 44 on which a nut 49 runs. The mother 49 has a Outer flange on and between this and the drive shaft 31 an axially frictional overload slip clutch 51. The rear end of the drive shaft 31 is encompassed by a nut 49 Ring nut 52 completed, which rests on the inside of the friction lining. The nut 49 is non-rotatable via pin 53 connected to a brake disk 48.

Eine weitere Bremsscheibe 54 ist mit einer polygonalen Ausnehmung auf das hintere Ende 46 der Stellwelle 41 aufgesetzt, und über eine Gleitfeder 47 erfolgt eine drehfeste, aber axial verschiebliche Verbindung zwischen der Stellwelle 41 und der Brems- scheibe 54. Die Breibscheiben 48 bzw. 54 wirken mit Scheibenbremsen 57 und 56 zusammen, die in einem stationären Block 58 untergebracht sind.Another brake disc 54 is with a polygonal recess on the rear end 46 of the Positioned adjusting shaft 41, and via a sliding spring 47 there is a rotationally fixed, but axially displaceable connection between the adjusting shaft 41 and the brake disk 54. The pulleys 48 and 54 are involved Disc brakes 57 and 56 together, which are housed in a stationary block 58.

Wie oben erwähnt, dreht sich der Kolben 39 infolge seiner Verbindung mit den Schraubenblättern. Eine solche Verbindung ist aus Fig. 4 ersichtlich. Das Schaufelblatt 59 ist mit einem Schwenkzapfen 60 versehen, der sich durch die Antriebswelle 31 hindurcherstreckt und am unteren Ende einen Verbindungszapfen 61 aufweist. Dieser Verbindungszapfen 61 ragt gleitend in ein Pendellager 62. Eine axiale Relativbewegung des Kolbens 39 gegenüber der Antriebswelle 31 bewirkt ein Schwenken des Schwenkzapfens 60, also eine Änderung des Anstellwinkels des Schaufelblattes 59, wobei eine Gleitbewegung des Zapfens 61 im Pendellager 62 und zugleich ein Kippen des Pendellagers 62 in seiner kugeligen Lagerpfanne erfolgt. ■;..,. 'As mentioned above, the piston 39 rotates as a result of its connection with the propeller blades. Such a connection can be seen from FIG. The airfoil 59 is pivoted with a pivot 60 provided, which extends through the drive shaft 31 and a connecting pin at the lower end 61 has. This connecting pin 61 protrudes in a sliding manner into a self-aligning bearing 62. An axial one Relative movement of the piston 39 with respect to the drive shaft 31 causes the pivot pin to pivot 60, i.e. a change in the angle of attack of the blade 59, with a sliding movement of the Pin 61 in self-aligning bearing 62 and at the same time tilting self-aligning bearing 62 in its spherical bearing socket he follows. ■; ..,. '

Die Funktion der Betätigungsvorrichtung nach Fig. 3 ist die gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Die Stellbewegung wird dadurch bewirkt, daß entweder die Bremse 56 oder die Bremse 57 in Tätigkeit gesetzt werden. ^The function of the actuator according to Fig. 3 is the same as in the embodiment of FIG. 1. The adjusting movement is thereby causes either the brake 56 or the brake 57 to be activated. ^

Claims

Patent claims:

I. Mechanical actuator for Implementation of an adjusting movement on a rotating drive shaft by means of another for this purpose concentric control shaft, which is opposite the drive shaft via a helical gear, friction clutches and friction braking is axially adjustable, characterized by the following features:

a) the drive shaft (11; 31) is connected to the adjusting shaft having a thread (13; 44) (12; 41) and with a nut (16; 49) running on the thread always over one each. Overload slip clutch (24; 42 or 26, 51) frictionally connected,

b) the adjusting shaft and the nut are each equipped with a brake that can be engaged and disengaged (28 resp. 27) can be supported fixed to the housing,

c) the brakes are set to a braking torque that is higher than the limit torque Her overload slip clutches.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the actuating shaft (12; 41) is guided in a hollow end portion of the drive shaft (11; 31) and at its protruding end (14; 16) non-rotatably carries a brake flange (21; 54) .

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the with a outer brake flange (19) provided nut (16) with an axial sleeve extension the end of the Drive shaft (11) encloses and that in this section the radial frictional overload slip clutch (26) is provided (Fig. 1).

4. Device according to claims 2 and 3, characterized in that the nut (16) on at its end opposite the sleeve extension a cylinder carrying the brake flange (21) (17) rotatable but axially immovable and that the adjusting shaft (12) with a polygonal Section (14) non-rotatably in a correspondingly designed hole (18) of the brake flange, but is axially displaceable, guided.

5. Device according to claims 1 to 4, characterized in that the overload slip clutch (24) between the control shaft (12) and drive shaft (11) as a radial friction-locking clutch between the hollow section of the drive shaft and the actuating shaft guided in it is arranged.

6. Device according to claims 1 and 2, characterized in that the nut (49) of a hollow end portion of the drive shaft (31) is enclosed and at its from the drive shaft protruding end face carries a brake flange (Fig. 3).

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the nut (49) with a Flange (19) is provided, which via the overload slip clutch designed as an axially frictional clutch (51) is connected to the end portion of the drive shaft, and that the control shaft (41) has a flange in a portion protruding from the nut, which with the Drive shaft via the other overload slip clutch designed as an axially frictional clutch (42) is connected.

1 sheet of drawings