CH710026A1

CH710026A1 - Rotor blade coupling device and rotor head for rotorcraft.

Info

Publication number: CH710026A1
Application number: CH01291/14A
Authority: CH
Inventors: Martin Stucki; Mario Caminada; Patrick Reginald Moser
Original assignee: Marenco Swisshelicopter Ag
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2016-02-29

Abstract

Bei einer Rotorblattkopplungsvorrichtung (2) zur Kopplung mit einem Rotormast (9) zur Bildung eines Rotorkopfs (1) eines Drehflüglers, insbesondere eines Helikopters oder Hubschraubers, umfassend ein Rotorkopfzentralstück (7), mindestens zwei am Rotorkopfzentralstück (7) befestigte Rotorblatthalterungen (4) zur Aufnahme von mindestens zwei in einer Rotorebene (R E ) liegenden Rotorblättern (3), sowie mindestens ein Verbindungsmittel zwischen benachbarten Rotorblatthalterungen (4), soll ein vereinfachter Aufbau der Rotorblattkopplungsvorrichtung (2) erzielt werden, und die Rotorblattkopplungsvorrichtung (2) soll eine agile Steuerung erlauben. Dies wird dadurch erreicht, dass die Rotorblattkopplungsvorrichtung (2) als Verbindungsmittel mindestens einen geschlossenen Ring (10) umfasst, wobei der Ring (10) alle Rotorblatthalterungen (4) an jeweils mindestens einem Verbindungsort querend und alle Rotorblatthalterungen (4) miteinander zumindest mittelbar verbindend angeordnet ist.In a rotor blade coupling device (2) for coupling to a rotor mast (9) for forming a rotor head (1) of a rotorcraft, in particular a helicopter or helicopter, comprising a rotor head central piece (7), at least two rotor blade holders (4) attached to the rotor head center piece (7) Receiving at least two rotor blades (3) lying in an rotor plane (RE) and at least one connecting means between adjacent rotor blade holders (4), a simplified structure of the rotor blade coupling device (2) is to be achieved, and the rotor blade coupling device (2) is to allow agile control , This is achieved in that the rotor blade coupling device (2) as a connecting means comprises at least one closed ring (10), wherein the ring (10) all rotor blade holders (4) at each at least one connection location crossing and all rotor blade holders (4) arranged at least indirectly connecting is.

Description

Technisches GebietTechnical area

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotorblattkopplungsvorrichtung eines Rotorkopfs für einen Drehflügler wie beispielsweise einen Hubschrauber oder einen Helikopter gemäss dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches. The present invention relates to a rotor blade coupling device of a rotor head for a rotorcraft such as a helicopter or a helicopter according to the preamble of the first claim.

[0002] Bei der Rotation der Rotorblätter treten Schlag- und Schwenkbewegungen auf. In diesem Zusammenhang ist bekannt, dass auf die Rotorblätter verschiedene Kräfte wie Trägheitskräfte, Zentrifugalkräfte, Corioliskräfte sowie Luftwiderstandskräfte wirken. During the rotation of the rotor blades occur impact and pivoting movements. In this context, it is known that act on the rotor blades various forces such as inertial forces, centrifugal forces, Coriolis forces and drag forces.

[0003] Üblicherweise umfassen Rotorblattkopplungsvorrichtungen ein vertikal zur Rotorebene stehendes Drehgelenk mit einstellbarem Widerstand zwischen einzelnen Rotorblatthalterungen und einem jeweilig zugehörigen, auftriebserzeugenden Rotorblatt, welches für ein jeweiliges Rotorblatt bezüglich einer horizontalen Rotorebene eine in Abhängigkeit der Stellung des jeweiligen Rotorblatts auftretende Bewegung rückwärts, d.h. entgegen der Umlaufrichtung («lag») eines Rotorblatts, beziehungsweise vorwärts, d.h. in Umlaufrichtung («lead») eines Rotorblatts, erlaubt. Üblicherweise ist der Widerstand anhand hydraulischer Dämpfungselemente einstellbar, welche solche so genannten lead-lag-Bewegungen verlangsamen beziehungsweise dämpfen. Solche lead-lag-Bewegungen werden hauptsächlich durch Corioliskräfte verursacht, wobei auch Fliehkräfte, Luftwiderstand und Trägheitskräfte Einfluss auf die lead-lag-Bewegungen haben. [0003] Typically, rotor blade coupling devices comprise a vertically-rotatable rotary joint with adjustable resistance between individual rotor blade mounts and a respective associated lift-generating rotor blade which, for a respective rotor blade, moves rearwardly with respect to a horizontal rotor plane in response to the position of the respective rotor blade. against the direction of rotation ("lag") of a rotor blade, or forward, i. in the direction of rotation ("lead") of a rotor blade, allowed. Usually, the resistance is adjustable by means of hydraulic damping elements which slow down or dampen such so-called lead-lag movements. Such lead-lag movements are mainly caused by Coriolis forces, with centrifugal forces, air resistance and inertial forces influencing the lead-lag movements.

Stand der TechnikState of the art

[0004] Aus dem Stand der Technik war lange als nachteilig bekannt, dass in Umlaufrichtung der Rotorblätter bei der Rotation steife Rotorköpfe nicht oder kaum entsprechend ausgestaltbar sind, den enormen Kräften und Drehmomenten standzuhalten. From the prior art was long known to be disadvantageous that in the direction of rotation of the rotor blades during rotation stiff rotor heads are not or hardly designed accordingly, to withstand the enormous forces and torques.

[0005] Zwar sind aus dem Stand der Technik Helikopter mit zwei Rotorblättern wie der «Bell UH-1» bekannt mit einem halbstarren Rotorkopf, d.h. die beiden Rotorblätter sind starr miteinander verbunden. Bei diesem bekannten Helikopter «Bell UH-1» sind die Rotorblätter jedoch flexibel kardanisch am Rotormast gelagert. Bei der Rotorblattkopplungsvorrichtung können somit vergleichbar wie bei einer Wippe die in einer Rotorebene liegenden Rotorblätter nur gemeinsam auf und ab bewegt werden. Mittels so genannter, zyklischer Blattverstellungen wird die Rotorebene zur durch den Rotormast verlaufenden Rotationsachse verkippt beziehungsweise geneigt. Bei einer derartigen zyklischen Steuerung werden die Einstellwinkel der Rotorblätter während des Umlaufs des Rotors zyklisch verändert und dabei unterschiedlich angeströmt und eine gewünschte Neigung erzeugt. Diese Neigung bewirkt einen Schub für eine horizontale Bewegung (vor/zurück/seitlich) des Drehflüglers. Although known from the prior art helicopters with two rotor blades such as the "Bell UH-1" with a semi-rigid rotor head, i. the two rotor blades are rigidly connected. In this well-known "Bell UH-1" helicopter, however, the rotor blades are flexibly gimbaled to the rotor mast. In the case of the rotor blade coupling device, the rotor blades lying in a rotor plane can thus be moved up and down in a manner that is similar to a rocker only in a common manner. By means of so-called cyclic blade adjustments, the rotor plane is tilted or inclined relative to the axis of rotation passing through the rotor mast. In such a cyclical control, the setting angle of the rotor blades are cyclically changed during the rotation of the rotor and thereby flows differently and generates a desired inclination. This inclination causes a thrust for a horizontal movement (forward / backward / lateral) of the rotorcraft.

[0006] Bei diesen bekannten Helikoptern «Bell UH-1» werden Drehmomente nachteilig nicht direkt in den Rotorkopf übertragen, was zu einer langsamen Reaktionszeit bei der Steuerung führt. Solange der Rotor einen signifikanten Auftrieb produziert, wird eine Auslenkung zur Rotormastachse klein gehalten mittels zyklischer Steuerung. Jedoch können übermässig schnelle beziehungsweise agile Steuerungs-Inputs und insbesondere Manöver bei niedrigen G-Kräften in erheblichen Winkelversätzen beziehungsweise Neigungen der Rotorebene zur Rotorachse resultieren und sogar zum gefürchteten «Mast Bumping», d.h. einer Kollision der Rotorblattanordnung mit dem Rotormast, führen. In these known helicopters "Bell UH-1" torques are disadvantageously not transmitted directly into the rotor head, resulting in a slow response time in the control. As long as the rotor produces a significant lift, a deflection to the rotor load axis is kept small by means of cyclic control. However, excessively fast or agile control inputs, and especially maneuvers at low G forces, can result in significant angular offsets or rotor plane inclinations to the rotor axis, and even dreaded mast bumping, i. a collision of the rotor blade assembly with the rotor mast lead.

[0007] Aus US 2008/0159 862 A1 ist eine weitere Rotorblattkopplungsvorrichtung bekannt. Dokument US 2008/0159 862 Al offenbart eine Vielzahl von (in Umlaufrichtung der rotierenden Rotorblätter federnden) Dämpfungselementen als Verbindungselemente zwischen jeweils zwei benachbarten Rotorblättern, welche sozusagen ein Feder-Masse-System ausbilden. Die oben erwähnten «lead-lag»-Bewegungen am Rotorkopf werden durch die Dämpfungselemente aus US 2008/0159 862 A1 gedämpft. From US 2008/0159 862 A1 a further rotor blade coupling device is known. Document US 2008/0159 862 A1 discloses a plurality of damping elements (resilient in the direction of rotation of the rotating rotor blades) as connecting elements between in each case two adjacent rotor blades, which form, as it were, a spring-mass system. The above-mentioned "lead-lag" movements on the rotor head are damped by the damping elements from US 2008/0159 862 A1.

[0008] Die aus US 2008/0159 862 A1 bekannte Rotorblattkopplungsvorrichtung mit Dämpfungselementen zwischen jeweils zwei benachbarten Rotorblättern entspricht einem komplizierten Aufbau. So ist im Übergang zwischen den einzelnen Dämpfungselementen und Rotorblatthalterungen eine zusätzliche Anordnung von Gelenken und korrespondierenden Laschen notwendig, welche gleichzeitig einem besonders grossen Wartungsaufwand bedürfen. The known from US 2008/0159 862 A1 rotor blade coupling device with damping elements between each two adjacent rotor blades corresponds to a complicated structure. Thus, an additional arrangement of joints and corresponding tabs is necessary in the transition between the individual damping elements and rotor blade holders, which at the same time require a particularly large amount of maintenance.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

[0009] Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Rotorblattkopplungsvorrichtungen zu überwinden und insbesondere soll ein vereinfachter Aufbau einer Rotorblattkopplungsvorrichtung erzielt werden, wobei die Rotorblattkopplungsvorrichtung eine agile Steuerung erlauben soll. The present invention has for its object to overcome the disadvantages of the known from the prior art rotor blade coupling devices and in particular a simplified structure of a rotor blade coupling device is to be achieved, wherein the rotor blade coupling device to allow an agile control.

[0010] Diese Aufgaben werden durch eine Rotorblattkopplungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. These objects are achieved by a rotor blade coupling device with the features of claim 1.

[0011] Die erfindungsgemässe Rotorblattkopplungsvorrichtung zur Kopplung mit einem Rotormast zur Bildung eines Rotorkopfs eines Drehflüglers umfasst ein Rotorkopfzentralstück und mindestens zwei daran befestigte Rotorblatthalterungen zur Aufnahme und Fixierung von mindestens zwei in einer Rotorebene liegenden Rotorblättern. The rotor blade coupling device according to the invention for coupling to a rotor mast for forming a rotor head of a rotorcraft comprises a rotor head centerpiece and at least two attached rotor blade holders for receiving and fixing at least two rotor blades lying in a rotor plane.

[0012] Im Weiteren ist mindestens ein Verbindungsmittel zwischen benachbarten Rotorblatthalterungen vorgesehen. In addition, at least one connecting means is provided between adjacent rotor blade holders.

[0013] Erfindungsgemäss umfasst die Rotorblattkopplungsvorrichtung als Verbindungsmittel mindestens einen geschlossenen Ring, wobei der Ring alle Rotorblatthalterungen an jeweils mindestens einem Verbindungsabschnitt querend und alle Rotorblatthalterungen miteinander zumindest mittelbar verbindend angeordnet ist. Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung durchquert der alle Rotorblatthalterungen querende Ring die Rotorblatthalterungen beziehungsweise der Ring verläuft durch die Rotorblatthalterungen. According to the invention, the rotor blade coupling device comprises at least one closed ring as a connecting means, wherein the ring all rotor blade holders on at least one connecting portion crossing and all rotor blade holders is arranged interconnecting at least indirectly. According to a preferred embodiment of the present invention, the ring which traverses all rotor blade holders traverses the rotor blade holders or the ring passes through the rotor blade holders.

[0014] Vorzugsweise ist der mindestens eine Ring durch alle Rotorblatthalterungen an dem jeweils mindestens einen Verbindungsabschnitt querend durchgeführt und alle Rotorblatthalterungen miteinander zumindest mittelbar verbindend angeordnet. Preferably, the at least one ring is transversely performed by all rotor blade holders on the respective at least one connecting portion and arranged all rotor blade holders at least indirectly connecting.

[0015] Alternativ zu einem die Rotorblatthalterungen durchquerenden Ring ist es denkbar, dass der Ring unter oder über den Rotorblatthalterungen querend aufliegend angeordnet ist. Im Weiteren ist gemäss einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorstellbar, dass der Ring zweiteilig eine obere Ringplatte und eine mit der oberen Ringplatte starr verbundene untere Ringplatte umfasst und dass die obere Ringplatte über den Rotorblatthalterungen und die untere Ringplatte unter den Rotorblatthalterungen derart angeordnet ist, um als zweiteilig ausgestalteter Ring die Rotorblatthalterungen zu umschliessen. As an alternative to the rotor blade holders traversing ring, it is conceivable that the ring is disposed transversely resting under or over the rotor blade holders. Furthermore, according to a development of the present invention, it is conceivable that the ring comprises in two parts an upper annular plate and a lower annular plate rigidly connected to the upper annular plate and that the upper annular plate is arranged above the rotor blade holders and the lower annular plate under the rotor blade holders in such a way Two-piece ring designed to enclose the rotor blade holders.

[0016] Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird als zumindest mittelbar verstanden, dass zwischen dem Ring und den Rotorblatthalterungen weitere Verbindungsstücke, wie beispielsweise Dämpfungselemente etc. vorgesehen sein können. Solche Dämpfungselemente dienen dazu, die erwähnten lead-lag-Bewegungen zu verringern. Da eine Dämpfung in Richtung der lead-lag-Bewegungen üblicherweise zu schwach ist, ist eine Dämpfung mittels Dämpfungselementen notwendig, um die Schwingungsanregung am Drehflügler zu minimieren. For the purposes of the present invention is understood as at least indirectly, that between the ring and the rotor blade holders more connectors, such as damping elements, etc. may be provided. Such damping elements serve to reduce the mentioned lead-lag movements. Since an attenuation in the direction of the lead-lag movements is usually too weak, a damping by means of damping elements is necessary to minimize the vibration excitation at the rotorcraft.

[0017] Es wurde überraschend gefunden, dass der Ring frei oder beinahe frei von Zentrifugalkräften und Drehmomenten ist, weiche durch «blade pitching» beziehungsweise so genannte Blattverstellung verursacht werden. Im Weiteren wird durch die Anordnung des Rings ein vereinfachter Aufbau einer Rotorblattkopplungsvorrichtung erzielt. Besonders bevorzugt ist der erfindungsgemässe Ring kreisförmig ausgebildet, wodurch die Wirkung der Zentrifugalkräfte in besonderem Masse verringert ist. It has surprisingly been found that the ring is free or nearly free of centrifugal forces and torques caused by blade pitching. In addition, a simplified structure of a rotor blade coupling device is achieved by the arrangement of the ring. Particularly preferably, the ring according to the invention is circular, whereby the effect of the centrifugal forces is reduced to a particular extent.

[0018] Unter «blade pitching» bzw. Blattverstellung wird ein einstellbarer Anstellwinkel der Rotorblätter gegenüber der anströmenden Luft verstanden, wobei die Blattverstellung durch Drehung um eine im Wesentlichen in Längsrichtung einer jeweiligen Rotorblatthalterung beziehungsweise Rotorblatts verlaufende «blade-pitch»-Achse erfolgt. Üblicherweise spricht man hierbei von einer kollektiven Blattverstellung, wenn der Anstellwinkel aller Rotorblätter gemeinsam und gleichzeitig verstellt wird und der Drehflügler dadurch steigt oder sinkt. Eine zyklische Blattverstellung bezeichnet üblicherweise, wenn der Anstellwinkel der Rotorblätter ungleich über den Umfang angesteuert wird und dadurch die Richtung des Auftriebs verändert wird, so dass der Drehflügler die Fluglage, die Flugrichtung beziehungsweise die Fluggeschwindigkeit verändert. "Blade pitching" or "blade pitch" is understood to mean an adjustable angle of attack of the rotor blades with respect to the incoming air, the pitch being adjusted by rotation about a "blade-pitch" axis extending substantially in the longitudinal direction of a respective rotor blade holder or rotor blade. Usually this is referred to as a collective blade adjustment when the angle of attack of all rotor blades is adjusted together and at the same time and the rotorcraft thereby rises or falls. A cyclical pitch adjustment usually refers to when the angle of attack of the rotor blades is unequal to the circumference and thereby the direction of the buoyancy is changed, so that the rotorcraft changes the attitude, the direction of flight or the airspeed.

[0019] Im Rahmen dieses «blade-pitching» beziehungsweise dieser gezielten Ansteuerung der aerodynamischen Anstellwinkel der einzelnen Rotorblätter, welche meist nicht konstant ist über eine Umdrehung der Rotorblätter, entstehen Schlagbewegungen (auch als «flapping» bezeichnet). Unter solchen Schlagbewegungen werden auf-ab-Bewegungen der Rotorblätter im Wesentlichen vertikal zur Rotorebene verstanden und Corioliskräfte verursachen, wobei gerade diese Corioliskräfte mit der Entstehung der beschriebenen lead-lag-Bewegungen im Zusammenhang stehen. As part of this "blade pitching" or this targeted control of the aerodynamic angle of attack of the individual rotor blades, which is usually not constant over a revolution of the rotor blades, blows occur (also referred to as "flapping"). Such flapping motions are understood to mean up-down movements of the rotor blades substantially vertical to the rotor plane and cause Coriolis forces, and it is these Coriolis forces that are associated with the formation of the described lead-lag motions.

[0020] Insbesondere wurde gefunden, dass durch die derartige Anordnung eines Rings in der erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung nahezu alle Drehmomente auf den Rotormast übertragen werden, was besonders direkte und bewegliche beziehungsweise agile Manöver erlaubt. In particular, it has been found that almost all torques are transmitted to the rotor mast by the arrangement of a ring in the inventive rotor blade coupling device, which allows particularly direct and agile maneuvers or agile.

[0021] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims.

[0022] Vorzugsweise ist der Ring aus einem im Wesentlichen in tangentiale Richtung, insbesondere in Umlaufrichtung der mindestens zwei Rotorblätter, steifen Material gebildet. Preferably, the ring is formed of a substantially in the tangential direction, in particular in the direction of rotation of the at least two rotor blades, rigid material.

[0023] Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung ist der Ring der erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung einstückig ausgebildet. Alternativ ist es denkbar, dass der Ring mehrteilig ausgestaltet ist. Im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich in diesem Zusammenhang sowohl bei einem einstückigen Ring wie auch einem mehrteilig ausgestalteten Ring um ein strukturell starr ausgebildetes Element. According to a preferred embodiment of the ring of the inventive rotor blade coupling device is integrally formed. Alternatively, it is conceivable that the ring is designed in several parts. For the purposes of the present invention, in this context, a structurally rigid element is involved both in the case of a one-piece ring and a multi-part ring.

[0024] Im Weiteren wird im Sinne der vorliegenden Erfindung unter einem im Wesentlichen in tangentiale Richtung, insbesondere in Umlaufrichtung steif ausgebildeten Ring verstanden, dass der als starrer Körper ausgebildete Ring einen für die übliche Verwendung der erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung angemessenen Widerstand gegen elastische Verformung durch üblicherweise auftretende Kräfte und Drehmomente aufweist. Eine solche steife Ausbildung des Rings ist entweder durch die Material- oder Geometriewahl, insbesondere die Dicke des Rings, erzielbar. Vorzugsweise werden als Materialien zur Erzielung der erforderlichen Steifigkeit des Rings Metalle, z.B. Alu, Stahl oder Titan, oder Faserverbundwerkstoffe, z.B. Carbon und/oder Glasfaser, verwendet. Furthermore, in the context of the present invention, a ring which is designed to be substantially rigid in the tangential direction, in particular in the direction of rotation, is understood to mean that the ring formed as a rigid body has a resistance to elastic deformation due to the usually occurring resistance for the usual use of the rotor blade coupling device according to the invention Has forces and torques. Such a rigid design of the ring can be achieved either by the choice of material or geometry, in particular the thickness of the ring. Preferably, as materials to obtain the required rigidity of the ring, metals, e.g. Aluminum, steel or titanium, or fiber composites, e.g. Carbon and / or glass fiber used.

[0025] Vorzugsweise ist der Ring derart in der Rotorblattkopplungsvorrichtung angeordnet, dass der Ring und die jeweils in den mindestens zwei Rotorblatthalterungen relativ zueinander kippbar gelagert sind und dadurch im mit dem Rotorkopf gekoppelten Zustand der erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung keine direkte mechanische Wirkverbindung zwischen Ring und Rotormast besteht, so dass der Ring sozusagen kardanisch gelagert ist in mehreren sich schneidenden, zueinander angewinkelten Drehlagern, so dass der Ring ähnlich einem Kardanring fungiert. Mit anderen Worten durchquert vorzugsweise der Ring die Rotorblatthalterungen und ist am Ort der Durchquerung jeweils in einer Rotorblatthalterung kippbar gelagert. Insbesondere ist der Ring in der Rotorblattkopplungsvorrichtung derart angeordnet, dass der Ring jeweils in den mindestens zwei Rotorblatthalterungen um die «blade-pitch»-Achse kippbar gelagert ist. Im Weiteren ist vorzugsweise zur Erzielung einer derartigen Kippbewegung zwischen der oberen Dämpfungsvorrichtung und der unteren Dämpfungsvorrichtung mindestens ein Kipplager angeordnet. Besonders bevorzugt ist das Kipplager als vorzugsweise konventionelles Gleitlager oder als elastomeres, sphärisches Lager ausgebildet. Anhand dieses Kipplagers wird vorteilhaft die «blade-pitch»-Rotation aufgenommen sowie kleine Winkelverschiebungen und Verschiebungen in Richtung «blade-pitch»-Achse, welche in Längsrichtung einer jeweiligen Rotorblatthalterung verläuft. Preferably, the ring is arranged in the rotor blade coupling device such that the ring and are each tilted relative to each other in the at least two rotor blade holders and thereby coupled in the rotor head coupled state of the rotor blade coupling device according to the invention no direct mechanical operative connection between ring and rotor mast, so that the ring is mounted gimbal so to speak in several intersecting, mutually angled pivot bearings, so that the ring acts like a gimbal. In other words, preferably the ring traverses the rotor blade holders and is tiltably mounted in each case in a rotor blade holder at the point of traversal. In particular, the ring is arranged in the rotor blade coupling device such that the ring is in each case tiltably mounted in the at least two rotor blade holders about the blade-pitch axis. Furthermore, at least one tilting bearing is preferably arranged to achieve such a tilting movement between the upper damping device and the lower damping device. Particularly preferably, the tilting bearing is designed as a preferably conventional sliding bearing or as an elastomeric, spherical bearing. On the basis of this tilting bearing, the "blade-pitch" rotation is advantageously recorded, as well as small angular displacements and displacements in the direction of the "blade-pitch" axis, which runs in the longitudinal direction of a respective rotor blade holder.

[0026] Durch den Einsatz einer Vielzahl von Gleitlagern und/oder Elastomerlagern kann beispielsweise vorteilhaft erzielt werden, erforderlichenfalls Kippbewegungen in mehrere Achsen zu ermöglichen. By using a plurality of plain bearings and / or elastomeric bearings, for example, can be advantageously achieved, if necessary, to allow tilting movements in several axes.

[0027] Durch eine derartige Anordnung ist der Ring bzw. Kardanring sozusagen schwimmend in der Rotorblattkopplungsvorrichtung angeordnet. By such an arrangement, the ring or gimbal is arranged so to speak floating in the rotor blade coupling device.

[0028] Dadurch wird vorteilhaft erzielt, dass Kräfte, welche auf ein Rotorblatt wirken, auf alle anderen Rotorblätter in nahezu exakt gleicher Weise und gleichzeitig übertragen werden. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Ring um ein strukturelles Element, welches alle vorhandenen Rotorblatthalterungen gleichermassen über jeweils mindestens eine Dämpfungsvorrichtung verbindet. Die möglichen Bewegungen des Rings bzw. Kardanrings in der Rotorblattkopplungsvorrichtung bringen hierbei gegenüber den bekannten Rotorblattkopplungsvorrichtungen zusätzliche Freiheitsgrade. This advantageously achieved that forces acting on a rotor blade, are transmitted to all other rotor blades in almost exactly the same way and at the same time. In other words, the ring is a structural element, which connects all existing rotor blade holders equally via at least one damping device. The possible movements of the ring or gimbal in the rotor blade coupling device bring this compared to the known rotor blade coupling devices additional degrees of freedom.

[0029] Im Weiteren erlaubt der Ring vorteilhaft aufgrund seiner kardanischen, schwimmenden Lagerung in der erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung, die erwähnten, auftretenden Schlagbewegungen an der jeweiligen Rotorblatthalterung beziehungsweise am zugehörigen Rotorblatt aufzunehmen. In addition, the ring advantageously allows due to its gimbal, floating bearing in the inventive rotor blade coupling device to record the mentioned, occurring impact movements on the respective rotor blade holder or the associated rotor blade.

[0030] Weiterhin bevorzugt umfasst die Rotorblattkopplungsvorrichtung zwischen jeweils einer Rotorblatthalterung und dem Ring mindestens eine Dämpfungsvorrichtung, wobei die Dämpfungsvorrichtung die Rotorblatthalterung und den Ring verbindet. Further preferably, the rotor blade coupling device between at least one rotor blade holder and the ring comprises at least one damping device, wherein the damping device connects the rotor blade holder and the ring.

[0031] Vorzugsweise umfasst jeweils eine Rotorblatthalterung eine obere Rotorblatthalterungsplatte und eine untere Rotorblatthalterungsplatte, wobei eine obere Dämpfungsvorrichtung zwischen oberer Rotorblatthalterungsplatte und Ring und gegenüberliegend eine untere Dämpfungsvorrichtung zwischen unterer Rotorblatthalterungsplatte und Ring angeordnet sind. Insbesondere ist also der Ring bevorzugt mittels zwei am Ring gegenüberliegend angeordneten Dämpfungsvorrichtungen in den mindestens zwei, vorzugsweise zweiteilig ausgestalteten, Rotorblatthalterungen gelagert. Mit anderen Worten ist der Ring sozusagen sandwichartig zwischen zwei Dämpfungsvorrichtungen in den Rotorblatthalterungen gelagert. Preferably, a respective rotor blade holder comprises an upper rotor blade mounting plate and a lower rotor blade mounting plate, wherein an upper damping device between the upper rotor blade mounting plate and ring and opposite a lower damping device between lower rotor blade mounting plate and ring are arranged. In particular, therefore, the ring is preferably mounted by means of two damping devices arranged opposite one another on the ring in the at least two, preferably two-part, rotor blade holders. In other words, the ring is, so to speak, sandwiched between two damping devices in the rotor blade mounts.

[0032] Alternativ ist es möglich, dass zwischen jeweils einer Rotorblatthalterung und dem Ring eine einteilig ausgestaltete Dämpfungsvorrichtung derart angeordnet und ausgestaltet ist, dass die im Betrieb des Rotorkopfs erforderlichen Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften erfüllt ist. Alternatively, it is possible that between each of a rotor blade holder and the ring a one-piece designed damping device is arranged and configured such that the required during operation of the rotor head stiffness and damping properties is met.

[0033] Weiterhin bevorzugt umfasst die obere Dämpfungsvorrichtung mindestens zwei obere Gummielemente und die untere Dämpfungsvorrichtung mindestens zwei untere Gummielemente und die Gummielemente sind derart angeordnet, dass die Kippbewegung des kippbar gelagerten Rings gedämpft ist. Im Zusammenhang mit dem in Umlaufrichtung steif ausgebildeten Ring bzw. Kardanring erlaubt somit eine derart zum Ring angeordnete Dämpfungsvorrichtung mit Gummielementen vorteilhaft, dass der Ring relativ zu einer jeweiligen Rotorblatthalterung eine gedämpfte Kippbewegung vollzieht. Mit anderen Worten werden die Gummielemente auf Scherung beansprucht dadurch die lead-lag-Bewegungen gedämpft. Further preferably, the upper damping device comprises at least two upper rubber members and the lower damping device at least two lower rubber elements and the rubber elements are arranged such that the tilting movement of the tiltably mounted ring is damped. In connection with the ring or gimbal, which is rigid in the direction of rotation, a damping device with rubber elements arranged in this way in relation to the ring thus advantageously allows the ring to perform a damped tilting movement relative to a respective rotor blade holder. In other words, the rubber elements are subjected to shearing thereby dampening the lead-lag movements.

[0034] Vorzugsweise umfassen die mindestens zwei Rotorblatthalterungen jeweils ein elastomeres, sphärisches Lager. Besonders bevorzugt sind die mindestens zwei elastomeren, sphärischen Lager derart ausgestaltet und in der Rotorblattkopplungsvorrichtung angeordnet, dass die mindestens zwei Rotorblatthalterungen sich bei der Rotation in die Umlaufrichtung flexibel verhalten und die mindestens zwei Rotorblatthalterungen relativ zum Rotorkopfzentralstück bezüglich einer Rotorlängsachse schwenkbewegbar um eine im Wesentlichen vertikal zur Rotorebene stehende Schwenkachse sind und dadurch «lead-lag»-Bewegungen erlauben. Im Weiteren ist das elastomere, sphärische Lager derart ausgestaltet, dass sich das elastomere, sphärische Lager in Richtung der Schlagbewegungen flexibel verhält. Zudem sind die elastomeren, sphärischen Lager derart ausgestaltet, um sich gegenüber «blade-pitch»-Rotationen flexibel zu verhalten. Preferably, the at least two rotor blade holders each comprise an elastomeric, spherical bearing. Particularly preferably, the at least two elastomeric, spherical bearings are configured and arranged in the rotor blade coupling device such that the at least two rotor blade holders behave flexibly during rotation in the circumferential direction and the at least two rotor blade holders are pivotable about a substantially vertical axis relative to the rotor head centerpiece with respect to a rotor longitudinal axis Rotor-level pivot axis are and thereby "lead-lag" movements allow. Furthermore, the elastomeric, spherical bearing is designed such that the elastomeric, spherical bearing behaves flexibly in the direction of the impact movements. In addition, the elastomeric spherical bearings are designed to be flexible with respect to blade-pitch rotations.

[0035] Unter einem flexiblen Verhalten des elastomeren, sphärischen Lagers wird eine für den Betrieb des Rotorkopfs erforderliche Beweglichkeit in die jeweilig gewünschte Richtung verstanden. Under a flexible behavior of the elastomeric spherical bearing is required for the operation of the rotor head mobility in the respective desired direction.

[0036] Im Weiteren sind die elastomeren, sphärischen Lager vorzugsweise derart ausgestaltet, um sich gegenüber allen translatorischen Verschiebungen steif zu verhalten. In diesem Zusammenhang sind aufgrund dieser translatorischen Steifigkeit bevorzugt die mindestens zwei elastomeren, sphärischen Lager derart ausgestaltet und in der Rotorblattkopplungsvorrichtung angeordnet, dass die Rotorblatthalterungen sich in Verlaufsrichtung der Rotorachse im Wesentlichen steif verhalten. Furthermore, the elastomeric, spherical bearings are preferably designed in such a way that they behave stiffly with respect to all translational displacements. In this context, due to this translational rigidity, the at least two elastomeric, spherical bearings are preferably designed and arranged in the rotor blade coupling device such that the rotor blade holders behave substantially rigidly in the direction of progression of the rotor axis.

[0037] Vorzugsweise weist das Rotorkopfzentralstück mindestens zwei Durchbrüche auf, wobei jeweils in einem Durchbruch ein elastomeres, sphärisches Lager angeordnet ist. Preferably, the rotor head central piece has at least two openings, wherein in each case an elastomeric, spherical bearing is arranged in a breakthrough.

[0038] Solche elastomere, sphärische Lager bewirken vorteilhaft eine Übertragung der Zentrifugallast von jeweils einer Rotorblatthalterung zum Rotormast. Insbesondere übertragen solche elastomere, sphärische Lager die Zentrifugalkraft (unter Druck) und lassen Schlag-, Schwenk-und so genannte «blade-pitch»-Rotationen beziehungsweise -bewegungen zu. Die Verwendung von solchen elastomeren, sphärischen Lagern erlaubt zudem keine grossen Verformungen und verhindert eine Kollision der Rotorblattanordnung mit dem Rotormast, d.h. ein so genanntes «Mast Bumping». Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter dem Begriff «elastomer» verstanden, dass als Material vorzugsweise Gummi verwendet wird und dass dadurch die sphärischen Lager sich bei Zug- und Druckbelastungen elastisch verformen, sich aber danach wieder in ihre ursprüngliche, unverformte Gestalt zurückfinden. Such elastomeric spherical bearings advantageously effect a transmission of the centrifugal load of one rotor blade holder to the rotor mast. In particular, such elastomeric spherical bearings transmit the centrifugal force (under pressure) and allow for whipping, pivoting and so-called "blade-pitch" rotation. The use of such elastomeric spherical bearings also does not allow great deformations and prevents collision of the rotor blade assembly with the rotor mast, i. a so-called "mast bumping". For the purposes of the present invention, the term "elastomeric" is understood to mean that rubber is preferably used as the material and that thereby the spherical bearings deform elastically under tensile and compressive loads, but then return to their original, undeformed shape.

[0039] Die Steifigkeit des Rings ist bevorzugt wesentlich grösser als die Steifigkeit der Gummielemente in den Dämpfungsvorrichtungen und die elastomeren, sphärischen Lager der Rotorblatthalterungen. Dies hat den Vorteil, dass Bewegungen, z.B. die lead-lag-Bewegung, in den elastomeren, sphärischen Lagern stattfinden beziehungsweise eine Dämpfung der lead-lag-Bewegungen bewirkt wird. The rigidity of the ring is preferably substantially greater than the stiffness of the rubber elements in the damping devices and the elastomeric, spherical bearings of the rotor blade mounts. This has the advantage that movements, e.g. the lead-lag movement, take place in the elastomeric, spherical bearings or a damping of the lead-lag movements is effected.

[0040] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft einen Rotorkopf umfassend eine erfindungsgemässe Rotorblattkopplungsvorrichtung zur Kopplung mit einem Rotormast. Bevorzugt umfasst der Rotorkopf eine Taumelscheibe, wobei die Taumelscheibe mittels Blattverstellstangen in direkter Wirkverbindung mit mindestens einer Rotorblatthalterung der Rotorblattkopplungsvorrichtung steht, um einen Anstellwinkel eines zur mindestens einen Rotorblatthalterung zugehörigen Rotorblatts einzustellen. Dadurch wird die so genannte Blattanstellwinkel beziehungsweise der «blade pitch» bestimmt. Another aspect of the present invention relates to a rotor head comprising a rotor blade coupling device according to the invention for coupling to a rotor mast. The swashplate preferably comprises a swashplate, wherein the swashplate is in direct operative connection with at least one rotor blade holder of the rotor blade coupling device by means of blade adjustment rods in order to set a setting angle of a rotor blade associated with the at least one rotorblade holder. As a result, the so-called blade pitch or the "blade pitch" is determined.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

[0041] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend im Zusammenhang mit den anliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>eine perspektivische Seitenansicht einer erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung; <tb>Fig. 2<SEP>eine Aufsicht einer erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung; <tb>Fig. 3<SEP>einen Schnitt entlang A–A in Fig. 2 durch eine Rotorblatthalterung der erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung; <tb>Fig. 4<SEP>einen Schnitt entlang B–B in Fig. 2 zwischen der Rotorblatthalterung, Dämpfungsvorrichtungen und Ring im Bereich einer Aussparung des Rings; <tb>Fig. 5<SEP>eine Funktionsskizze der erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung.A preferred embodiment of the subject invention will be described below in conjunction with the accompanying drawings. Show it: <Tb> FIG. 1 <SEP> is a perspective side view of a rotor blade coupling device according to the invention; <Tb> FIG. 2 <SEP> is a plan view of a rotor blade coupling device according to the invention; <Tb> FIG. 3 <SEP> a section along A-A in FIG. 2 through a rotor blade holder of the rotor blade coupling device according to the invention; <Tb> FIG. 4 shows a section along B-B in FIG. 2 between the rotor blade holder, damping devices and ring in the region of a recess of the ring; <Tb> FIG. 5 <SEP> is a functional sketch of the rotor blade coupling device according to the invention.

Beschreibungdescription

[0042] Fig. 1 zeigt eine perspektivische Seitenansicht einer erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung 2 eines Rotorkopfs 1. Am Rotorkopf 1 sind mittels der erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung 2 fünf Rotorblätter 3 befestigt. Die Rotorblattkopplungsvorrichtung 2 umfasst ein Rotorkopfzentralstück 7 und mindestens zwei daran befestigte Rotorblatthalterungen 4 zur Aufnahme der mindestens zwei in einer Rotorebene REliegenden Rotorblätter 3. Im Weiteren weist das in Fig. 1 gezeigte, als Scheibe ausgestaltete Rotorkopfzentralstück 7 Durchbrüche 8 auf. In den fünf, als Langloch ausgestalteten Durchbrüchen 8 sind elastomere, sphärische Lager 20 angeordnet. Das Rotorkopfzentralstück 7 ist drehfest gekoppelt mit einem um eine Rotormastachse RMRrotierbar ausgestalteten Rotormast 9, wobei der Rotormast 9 mittels eines hier nicht gezeigten Antriebs in Rotation versetzbar ist und bei Rotation in eine Umlaufrichtung U die zum Fliegen notwendige Auftriebskraft bewirkt wird. Die in Fig. 1 teilweise gezeigten, fünf Rotorblätter 3 sind jeweils mit einer Rotorblatthalterung 4 drehfest verbunden. Die Rotorblatthalterungen 4 umfassen jeweils eine obere Rotorblatthalterungsplatte 5 und eine untere Rotorblatthalterungsplatte 6. Die Rotorblatthalterungsplatten 5 und 6 weisen in einem äusseren, radialen Bereich Öffnungen 12 zur Aufnahme von Bolzen 11 auf. Mittels der Bolzen 11 ist jeweils ein Rotorblatt 3 mit der oberen Rotorblatthalterungsplatte 5 sowie der unteren Rotorblatthalterungsplatte 6 drehfest fixiert. 1 shows a perspective side view of a rotor blade coupling device 2 according to the invention of a rotor head 1. On the rotor head 1, five rotor blades 3 are fastened by means of the rotor blade coupling device 2 according to the invention. The rotor blade coupling device 2 comprises a rotor head central piece 7 and at least two rotor blade holders 4 fastened thereto for receiving the at least two rotor blades 3 located in a rotor plane RE. In addition, the rotor head central piece 7, designed as a disk, has apertures 8. In the five, designed as a slot perforations 8 elastomeric, spherical bearings 20 are arranged. The Rotorkopfzentralstück 7 is rotatably coupled to a Rotormastachse RMRrotierbar configured rotor mast 9, wherein the rotor mast 9 by means of a drive not shown here is set in rotation and upon rotation in a direction of rotation U necessary for flying buoyancy force is effected. The partially shown in Fig. 1, five rotor blades 3 are each rotatably connected to a rotor blade holder 4. The rotor blade holders 4 each comprise an upper rotor blade holder plate 5 and a lower rotor blade holder plate 6. The rotor blade holder plates 5 and 6 have openings 12 for receiving bolts 11 in an outer, radial region. By means of the bolt 11 is in each case a rotor blade 3 with the upper rotor blade mounting plate 5 and the lower rotor blade mounting plate 6 rotatably fixed.

[0043] Die in Fig. 1 gezeigte Rotorblattkopplungsvorrichtung 2 umfasst als Verbindungsmittel zwischen den Blatthalterungen 4 im Weiteren einen geschlossenen, einstückigen und kreisförmigen Ring 10, welcher zwischen der oberen Rotorblatthalterungsplatte 5 und der unteren Rotorblatthalterungsplatte 6 angeordnet ist, d.h. durch die fünf in Fig. 1 gezeigten Rotorblatthalterungen 4 verlaufend beziehungsweise die Rotorblatthalterungen 4 durchquerend angeordnet ist, und eine zumindest mittelbare Verbindung zwischen allen fünf Rotorblatthalterungen 4 ausbildet. Jeweils am Ort der Durchquerung der Rotorblatthalterungen 4 über einen Verbindungsabschnitt V ist der geschlossene Ring 10 Rotorblatthalterung 4 relativ zueinander kippbar gelagert. Mit anderen Worten ist eine jeweilige Rotorblatthalterung 4 und der Ring 10 derart – wie in Fig. 4 im Detail gezeigt – zueinander kippbar gelagert, dass der Ring eine Kippbewegung im Rahmen einer Blattanstellwinkelveränderung der Rotorblatthalterung 4 nicht mitmacht. The rotor blade coupling device 2 shown in Fig. 1 further comprises as a connecting means between the blade supports 4 a closed, one-piece and circular ring 10 which is arranged between the upper rotor blade mounting plate 5 and the lower rotor blade mounting plate 6, i. extending through the five rotor blade holders 4 shown in FIG. 1 or the rotor blade holders 4 is arranged to pass through, and forms an at least indirect connection between all five rotor blade holders 4. In each case at the location of traversing the rotor blade holders 4 via a connecting section V, the closed ring 10 rotor blade holder 4 is mounted tiltable relative to one another. In other words, a respective rotor blade holder 4 and the ring 10 in such a way - as shown in detail in Fig. 4 - tilted to each other, that the ring does not join a tilting movement within a Blattanstellwinkelveränderung the rotor blade holder 4.

[0044] Wie in diesem Zusammenhang in Fig. 1 ersichtlich ist, besteht keine direkte Verbindung zwischen dem Ring 10 und dem Rotormast 9, womit der als Kardanring fungierende Ring 10 sozusagen schwimmend in der Rotorblattkopplungsvorrichtung 2 angeordnet ist, wodurch vorteilhaft Kräfte, welche auf ein Rotorblatt 3 wirken, auf alle anderen Rotorblätter 3 in exakt gleicher Weise und gleichzeitig übertragen werden. As can be seen in this connection in Fig. 1, there is no direct connection between the ring 10 and the rotor mast 9, whereby the acting as a gimbal ring 10 is arranged so to speak floating in the rotor blade coupling device 2, which advantageous forces, which on a Rotor blade 3 act on all other rotor blades 3 in exactly the same way and be transmitted simultaneously.

[0045] Die elastomeren, sphärischen Lager 20 sind jeweils mit einer oberen Rotorblatthalterungsplatte 5 und einer unteren Rotorblatthalterungsplatte 6 verbunden. Durch eine derartige Anordnung der elastomeren, sphärischen Lager 20 ist die Vielzahl von Rotorblatthalterungen 4 bei Rotation in die Umlaufrichtung U flexibel beziehungsweise teilweise schwenkbewegbar, während sich die Rotorblatthalterungen 4 in Verlaufsrichtung der Rotormastachse RMRim Wesentlichen steif verhalten. The elastomeric spherical bearings 20 are each connected to an upper rotor blade mounting plate 5 and a lower rotor blade mounting plate 6. By such an arrangement of the elastomeric, spherical bearings 20, the plurality of rotor blade holders 4 is flexible or partially pivotable during rotation in the circumferential direction U, while the rotor blade holders 4 behave substantially rigid in the direction of the rotor mast axis RMR.

[0046] Zwischen der oberen Rotorblatthalterungsplatte 5 und dem Ring 10 ist eine obere Dämpfungsvorrichtung 15 angeordnet, während gegenüberliegend zwischen der unteren Rotorhalterungsplatte 6 und dem Ring 10 eine untere Dämpfungsvorrichtung 16 angeordnet ist, so dass der Ring 10 sozusagen sandwichartig zwischen den Dämpfungsvorrichtungen 15, 16 und Rotorblatthalterungsplatten 5, 6 gelagert ist. Wie im Weiteren in Fig. 1 ersichtlich, umfasst die obere Dämpfungsvorrichtung 15 zwei Gummielemente 17, 17 ́ und die untere Dämpfungsvorrichtung 16 zwei Gummielemente 18, 18 ́. Between the upper rotor blade mounting plate 5 and the ring 10, an upper damping device 15 is arranged, while opposite a lower damping device 16 is disposed between the lower rotor support plate 6 and the ring 10, so that the ring 10, as it were sandwiched between the damping devices 15, 16th and rotor blade mounting plates 5, 6 is mounted. As can be seen hereinafter in FIG. 1, the upper damping device 15 comprises two rubber elements 17, 17 and the lower damping device 16 comprises two rubber elements 18, 18.

[0047] Über eine in Fig. 1 nicht gezeigte Taumelscheibe, gekoppelt mit mindestens einer in Fig. 1 nicht gezeigten Blattverstellstange, wobei die Blattverstellstange wiederum mit jeweils einer Rotorblatthalterung 4 gekoppelt ist, kann mittels Drehung der Rotorblatthalterungen 4 um die «blade-pitch»-Achse RBPder Anstellwinkel der Rotorblätter 3 gegenüber der anströmenden Luft eingestellt werden (so genanntes «blade pitching»). 1, coupled with at least one Blattverstellstange, not shown in FIG. 1, wherein the Blattverstellstange is in turn coupled with each a rotor blade holder 4, by rotation of the rotor blade holders 4 to the "blade pitch" -Axis RBPThe angle of attack of the rotor blades 3 against the incoming air are set (so-called "blade pitching").

[0048] Von hier an und im Folgenden bezeichnen gleiche Referenzzeichen gleiche Komponenten in den Figuren. From here on and below, like reference numerals designate like components throughout the figures.

[0049] Fig. 2 zeigt eine Aufsicht einer erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung 2. Wie in Fig. 2 gezeigt ist zwischen dem Ring 10 und der oberen Blatthalterungsstange 5 jeweils eine obere Dämpfungsvorrichtung 15 angeordnet. 2 shows a plan view of a rotor blade coupling device 2 according to the invention. As shown in FIG. 2, an upper damping device 15 is arranged in each case between the ring 10 and the upper blade retaining rod 5.

[0050] Wie in Fig. 2 angedeutet erlauben die elastischen, sphärischen Lager(nicht ersichtlich in Fig. 2 ) jeweils eine Schwenkbewegung LL um eine Schwenkachse RLLim Zusammenhang mit den bereits beschriebenen, in Abhängigkeit der Ausrichtung eines Rotorblatts 3 auftretenden lead-lag-Bewegungen. Die Schwenkbewegung LL kann in der Rotorebene REin Umlaufrichtung U («lead») oder entgegengesetzt zur Umlaufrichtung U («lag») erfolgen. As indicated in Fig. 2, the elastic, spherical bearings (not shown in Fig. 2) each allow a pivotal movement LL about a pivot axis RLL in connection with the already described, depending on the orientation of a rotor blade 3 occurring lead-lag movements , The pivoting movement LL can take place in the rotor plane RE in the circumferential direction U ("lead") or in the opposite direction to the rotational direction U ("lag").

[0051] Im Weiteren werden die in Fig. 2 gezeigten Gummielemente 17, 17 ́ der Dämpfungsvorrichtung 15 (sowie die in Fig. 2 nicht gezeigten Gummielemente 18, 18 ́ der unteren Dämpfungsvorrichtung 16) auf Scherung beansprucht und wirken dämpfend beziehungsweise federnd auf die Schwenkbewegung LL. Furthermore, the rubber elements 17, 17 of the damping device 15 shown in FIG. 2 (as well as the rubber elements 18, 18 of the lower damping device 16, not shown in FIG. 2) are subjected to shear and have a dampening or spring action on the pivoting movement LL.

[0052] Fig. 3 zeigt schematisch einen in der Fig. 2 angedeuteten Schnitt A–A durch eine Rotorblatthalterung 4 der erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung 2. Wie in Fig. 3 ersichtlich, weist der Ring 10 im Bereich der Rotorblatthalterung 4 eine Aussparung 14 auf. In der Aussparung 14 ist zwischen der oberen Rotorblatthalterungsplatte 5 und der unteren Rotorblatthalterungsplatte 6 ein Abstandhalter 19 angeordnet und mit den Rotorblatthalterungsplatten 5, 6 fest verbunden. Wie im Weiteren in Fig. 3 ersichtlich ist ein Kipplager 40 einseitig mit dem Abstandhalter 19 fest verbunden. Im Weiteren ist in Fig. 3 ersichtlich, dass ein aus dem Kipplager 40 hervorstehenden Kipplagerkern 41 im Abstandhalter 19 angeordnet ist, wobei der Kipplagerkern 41 im Abstandhalter 19 fest fixiert ist und der Kipplagerkern 41 aus einem steifen Material ausgebildet ist. Zudem umfasst das Kipplager 40 ein Elastomer 42, wobei vorzugsweise als Material ein Gummi verwendet wird. Ein solches als Gummi ausgestaltetes Elastomer 42 erlaubt vorteilhaft eine gewisse Dämpfungseigenschaften. 3 schematically shows a section A-A indicated in FIG. 2 by a rotor blade holder 4 of the rotor blade coupling device 2 according to the invention. As can be seen in FIG. 3, the ring 10 has a recess 14 in the region of the rotor blade holder 4. In the recess 14, a spacer 19 is disposed between the upper rotor blade mounting plate 5 and the lower rotor blade mounting plate 6 and fixedly connected to the rotor blade mounting plates 5, 6. As can be seen below in FIG. 3, a tilting bearing 40 is fixedly connected on one side to the spacer 19. Furthermore, it can be seen in FIG. 3 that a tilting bearing core 41 projecting from the tilting bearing 40 is arranged in the spacer 19, the tilting bearing core 41 being firmly fixed in the spacer 19 and the tilting bearing core 41 being formed from a rigid material. In addition, the tilting bearing 40 comprises an elastomer 42, wherein a rubber is preferably used as the material. Such a rubber 42 configured as a rubber advantageously allows a certain damping properties.

[0053] In Fig. 3 ist im Weiteren der Aufbau des elastomeren, sphärischen Lagers 20 angeordnet in einem Durchbruch 8 des Rotorkopfzentralstücks 7 ersichtlich. Das elastomere, sphärische Lager 20 umfasst eine, vorzugsweise metallische, Lagerschale 22 in Form eines Kugelsegments, welche zwischen einer Elastomerschicht 21 und einer Elastomerschicht 23 angeordnet ist. Die als Kugelsegment ausgestaltete Lagerschale 22 definiert eine Schlagachse 30, zu welcher das Lager 20 rotierbar gelagert ist. Das elastomere, sphärische Lager 20 ist für Rotationen um die Schlagachse 30 derart flexibel ausgestaltet, um eine Schlagbewegung FL der jeweiligen Rotorblatthalterung 4 beziehungsweise zugehörigem Rotorblatt 3 zu erlauben. In diesem Zusammenhang erlaubt der Ring 10 aufgrund seiner kardanischen, schwimmenden Lagerung in der erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung 2, die auftretenden Schlagbewegungen FL an der jeweiligen Rotorblatthalterung 4 beziehungsweise dem zugehörigen Rotorblatt 3 aufzunehmen. Falls die Schlagachse 30 direkt auf die Rotormastachse RMRfällt beziehungsweise der Abstand dFLzwischen Rotormastachse RMRund Schlagachse 30 null ist, werden kaum Drehmomente auf den Rotormast übertragen. Je weiter die Schlagachse 30 des elastomeren, sphärischen Lagers 20 radial vom Rotormast 9 beabstandet ist, desto grösser ist das auf den Rotormast 9 übertragene Drehmoment. In Fig. 3, the structure of the elastomeric, spherical bearing 20 is arranged in an opening 8 of the rotor head central part 7 can be seen in the following. The elastomeric, spherical bearing 20 comprises a, preferably metallic, bearing shell 22 in the form of a spherical segment, which is arranged between an elastomer layer 21 and an elastomer layer 23. The designed as a spherical segment bearing shell 22 defines a striking axis 30, to which the bearing 20 is rotatably mounted. The elastomeric, spherical bearing 20 is designed to be flexible for rotations about the striking axis 30 in order to allow a striking movement FL of the respective rotor blade holder 4 or associated rotor blade 3. In this connection, due to its gimbal, floating mounting in the rotor blade coupling device 2 according to the invention, the ring 10 allows the occurring striking movements FL to be recorded on the respective rotor blade holder 4 or the associated rotor blade 3. If the striking axis 30 falls directly onto the rotor mast axis RMR or the distance dFL between the rotor mast axis RMR and the striking axis 30 is zero, hardly any torques are transmitted to the rotor mast. The further the impact axis 30 of the elastomeric, spherical bearing 20 is radially spaced from the rotor mast 9, the greater is the torque transmitted to the rotor mast 9.

[0054] In Fig. 4 ist schematisch ein in der Fig. 2 angedeuteten Schnitt B–B gezeigt zwischen der Rotorblatthalterung 4, Dämpfungsvorrichtungen 15, 16 und Ring 10 im Bereich einer Aussparung 14 des Rings 10. Zwischen der oberen Dämpfungsvorrichtung 15 und der unteren Dämpfungsvorrichtung 16 ist das Kipplager 40 im Wesentlichen mittig zur Rotorblatthalterung 4 angeordnet, wodurch der Ring 10 jeweils in den mindestens zwei Rotorblatthalterungen 4 kippbar gelagert ist. Im Weiteren umfasst die obere Dämpfungsvorrichtung 15 einen oberen Befestigungsarm 26 und die untere Dämpfungsvorrichtung 16 einen unteren Befestigungsarm 27. Die Befestigungsarme 26, 27 halten das Kipplager 40 fest in Position und dienen auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Befestigung der Dämpfungsvorrichtungen 15, 16 in der Aussparung 14. Das Kipplager 40 ist um die «blade-pitch»-Achse RBPkippbar, wie durch den Doppelpfeil BP angedeutet, wobei es sich beim Kipplager 40 um ein Gleitlager oder um ein elastomeres, sphärisches Lager beziehungsweise Elastomerlager handeln kann. Wie bereits erläutert ist das Kipplager 40 mit einem Abstandhalter 19 fest verbunden. In Fig. 4 is a schematically indicated in FIG. 2 section B-B shown between the rotor blade holder 4, damping devices 15, 16 and ring 10 in the region of a recess 14 of the ring 10. Between the upper damping device 15 and the lower Damping device 16, the tilting bearing 40 is arranged substantially centrally of the rotor blade holder 4, whereby the ring 10 is tiltably mounted in each case in the at least two rotor blade holders 4. Furthermore, the upper damping device 15 comprises an upper mounting arm 26 and the lower damping device 16 a lower mounting arm 27. The mounting arms 26, 27 hold the tilting bearing 40 firmly in position and serve on two opposite sides of the attachment of the damping devices 15, 16 in the recess 14th The tilting bearing 40 is tiltable about the blade-pitch axis RBP, as indicated by the double arrow BP, where the tilting bearing 40 may be a sliding bearing or an elastomeric spherical bearing or elastomeric bearing. As already explained, the tilting bearing 40 is fixedly connected to a spacer 19.

[0055] Im Weiteren zeigt Fig. 4 einen Abstandhalter 19, dessen Aufbau und Anordnung zwischen der oberen Rotorblatthalterungsplatte 5 und der unteren Rotorblatthalterungsplatte 6 in Fig. 3 insbesondere ersichtlich ist. Furthermore, FIG. 4 shows a spacer 19 whose construction and arrangement between the upper rotor blade mounting plate 5 and the lower rotor blade mounting plate 6 in FIG. 3 can be seen in particular.

[0056] Die obere Dämpfungsvorrichtung 15 umfasst im Weiteren zwischen dem oberen Befestigungsarm 26 und dem Ring 10 auf einer Seite das Gummielement 17 und auf der gegenüberliegenden Seite das Gummielement 17 ́ Die untere Dämpfungsvorrichtung 16 umfasst zwischen dem unteren Befestigungsarm 27 und dem Ring 10 auf einer Seite das Gummielement 18 und auf der gegenüberliegenden Seite das Gummielement 18 ́ Die Gummielemente 17, 17 ́, 18, 18 ́ werden während des Betriebs des Rotorkopfs 1 auf Scherung beansprucht, wodurch in vorteilhafter Weise die lead-lag-Bewegung gedämpft wird. The upper damping device 15 further comprises between the upper mounting arm 26 and the ring 10 on one side of the rubber element 17 and on the opposite side of the rubber element 17 The lower damping device 16 comprises between the lower mounting arm 27 and the ring 10 on a Side rubber element 18 and on the opposite side of the rubber element 18 The rubber elements 17, 17, 18, 18 are subjected to shear during operation of the rotor head 1, whereby the lead-lag movement is advantageously damped.

[0057] Fig. 5 zeigt eine Funktionsskizze der erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung 2. Anhand dieser Funktionsskizze wird mittels Dämpfungsvorrichtungen D (wie z.B. die in den Fig. 4 gezeigten oberen und unteren Dämpfungsvorrichtungen 15, 16) verdeutlicht, dass durch die schwimmende Anordnung des Rings 10 in der erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung 2 Kräfte, welche jeweils auf ein Rotorblatt 3 wirken, auf alle anderen Rotorblätter 3 in nahezu exakt gleicher Weise gleichzeitig übertragen werden. Im Weiteren wird durch die Fig. 5 verdeutlicht, dass im mit dem Rotorkopf 1 gekoppelten Zustand der erfindungsgemässen Rotorblattkopplungsvorrichtung 2 keine direkte mechanische Wirkverbindung zwischen Ring 10 und Rotormast 9 besteht. 5 shows a functional sketch of the rotor blade coupling device 2 according to the invention. Using this functional sketch D (such as the upper and lower damping devices 15, 16 shown in FIG. 4) illustrates that the floating arrangement of the ring 10 in FIG the rotor blade coupling device 2 according to the invention forces, which act in each case on a rotor blade 3, are transmitted simultaneously to all other rotor blades 3 in almost exactly the same way. In addition, it is illustrated by FIG. 5 that in the coupled to the rotor head 1 state of the inventive rotor blade coupling device 2 no direct mechanical operative connection between the ring 10 and rotor mast 9 is.

[0058] Im Betriebszustand des Drehflüglers sind die Rotorblätter 3 in Umlaufrichtung U in Rotation versetzt. Über die Taumelscheibe sowie mindestens einer damit gekoppelten Blattverstellstange, welche wiederum mit jeweils einer Rotorblatthalterung 4 gekoppelt ist, kann mittels Drehung um RBPder Rotorblatthalterung 4 der Anstellwinkel der Rotorblätter 3 gegenüber der anströmenden Luft eingestellt werden, wodurch der Drehflügler steigt oder sinkt, die so genannte kollektive Blattverstellung beziehungsweise der «blade pitch». Über die Taumelscheibe kann ebenfalls die gesamte Rotorebene REgeneigt werden, wodurch ein Schub für eine horizontale Bewegung (vor/zurück/seitlich) des Drehflüglers bewirkt wird. Hierbei treten in Abhängigkeit der Stellung der Rotorblätter aufgrund von Trägheitskräften die erläuterten lead-lag-Bewegungen auf, welche durch die erfindungsgemässe Rotorblattkopplungsvorrichtung 2 kompensierbar sind. In the operating state of the rotorcraft, the rotor blades 3 are set in the direction of rotation U in rotation. About the swash plate and at least one coupled Blattverstellstange, which in turn is coupled to a respective rotor blade holder 4, by rotation about RBPder the rotor blade holder 4, the angle of attack of the rotor blades 3 against the incoming air can be adjusted, causing the rotorcraft rises or falls, the so-called collective Blade adjustment or the "blade pitch". The swashplate also allows the entire rotor plane to be inclined, causing thrust for horizontal (forward / backward / lateral) movement of the rotorcraft. In this case, depending on the position of the rotor blades due to inertial forces, the explained lead-lag movements, which can be compensated by the rotor blade coupling device 2 according to the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

[0059] <tb>1<SEP>Rotorkopf <tb>2<SEP>Rotorblattkopplungsvorrichtung <tb>3<SEP>Rotorblatt <tb>4<SEP>Rotorblatthalterung <tb>5<SEP>Obere Rotorblatthalterungsplatte <tb>6<SEP>Untere Rotorblatthalterungsplatte <tb>7<SEP>Rotorkopfzentralstück <tb>8<SEP>Durchbruch <tb>9<SEP>Rotormast <tb>10<SEP>Ring <tb>11<SEP>Bolzen <tb>12<SEP>Öffnung <tb>14<SEP>Aussparung <tb>15<SEP>Obere Dämpfungsvorrichtung <tb>16<SEP>Untere Dämpfungsvorrichtung <tb>17, 17 ́<SEP>Obere Gummielemente <tb>18, 18 ́<SEP>Untere Gummielemente <tb>19<SEP>Abstandhalter <tb>20<SEP>Elastomeres, sphärisches Lager <tb>21<SEP>Elastomerschicht <tb>22<SEP>Lagerschale <tb>23<SEP>Elastomerschicht <tb>26<SEP>Oberer Befestigungsarm <tb>27<SEP>Unterer Befestigungsarm <tb>30<SEP>Schlagachse <tb>40<SEP>Kipplager <tb>41<SEP>Kipplagerkern <tb>42<SEP>Elastomer <tb>BP<SEP>blade pitching <tb>D<SEP>Dämpfungsvorrichtung <tb>FL<SEP>Schlagbewegung <tb>V<SEP>Verbindungsabschnitt <tb>RLL<SEP>Schwenkachse <tb>RE<SEP>Rotorebene <tb>RMR<SEP>Rotormastachse <tb>RBP<SEP>«blade-pitch»-Achse <tb>dFL<SEP>Abstand (Schlagachse)[0059] <Tb> 1 <September> rotor head <Tb> 2 <September> rotor blade coupling device <Tb> 3 <September> rotor blade <Tb> 4 <September> rotor blade fixture <tb> 5 <SEP> Upper rotor blade holder plate <tb> 6 <SEP> Lower Rotor Blade Mounting Plate <Tb> 7 <September> Rotorkopfzentralstück <Tb> 8 <September> breakthrough <Tb> 9 <September> rotor mast <Tb> 10 <September> Ring <Tb> 11 <September> Bolts <Tb> 12 <September> opening <Tb> 14 <September> recess <tb> 15 <SEP> Upper damper device <tb> 16 <SEP> Lower damping device <tb> 17, 17 <SEP> Upper rubber elements <tb> 18, 18 <SEP> Lower Rubber Elements <Tb> 19 <September> Spacers <tb> 20 <SEP> Elastomeric Spherical Bearing <Tb> 21 <September> elastomer layer <Tb> 22 <September> bush <Tb> 23 <September> elastomer layer <tb> 26 <SEP> Upper bracket <tb> 27 <SEP> Lower bracket <Tb> 30 <September> percussion axis <Tb> 40 <September> rocker bearing <Tb> 41 <September> Kipplagerkern <Tb> 42 <September> elastomer <tb> BP <SEP> blade pitching <Tb> D <September> damping device <Tb> FL <September> flapping motion <Tb> V <September> connecting portion <Tb> RLL <September> swivel axis <Tb> RE <September> rotor plane <Tb> RMR <September> rotor mast axis <Tb> RBP <September> «blade-pitch" axis <tb> dFL <SEP> distance (impact axis)

Claims

1. rotor blade coupling device (2) for coupling with a rotor mast (9) for forming a rotor head (1) of a rotary wing aircraft, in particular a helicopter or helicopter comprising A rotor head center piece (7) At least two rotor blade holders (4) fastened to the rotor head central piece (7) for accommodating at least two rotor blades (3) lying in a rotor plane (RE), and At least one connecting means between adjacent rotor blade holders (4), characterized in that the rotor blade coupling device (2) comprises at least one closed ring (10) as connection means, wherein the at least one ring (10) transverses all rotor blade holders (4) at at least one connecting section (V) and all rotor blade holders (4) are connected to each other at least indirectly ,

2. Rotor blade coupling device (2) according to claim 1, characterized in that the at least one ring (10) is transversely performed by all the rotor blade holders (4) at the respective at least one connecting section (V) and all the rotor blade holders (4) are arranged to connect to one another at least indirectly.

3. Rotor blade coupling device (2) according to claim 1 or 2, characterized in that the ring (10) from a substantially tangential direction, in particular in the direction of rotation (U) of the at least two rotor blades (3), is stiff.

4. Rotor blade coupling device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the ring (10) is arranged in the rotor blade coupling device (2) such that the ring (10) and in each case in the at least two rotor blade holders (4) are tilted relative to each other and thereby in the state coupled to the rotor head (1) no direct Actual connection to the rotor mast (9) of the rotor head (1) consists.

5. Rotor blade coupling device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor blade coupling device (2) comprises at least one damping device (15; 16) between in each case one rotor blade holder (4) and the ring (10).

Rotor blade coupling device (2) according to claim 5, characterized in that a rotor blade holder (4) comprises an upper rotor blade mounting plate (5) and a lower rotor blade mounting plate (6), wherein an upper damping device (15) between upper rotor blade mounting plate (5) and ring (10) and opposite a lower damping device (16) between the lower rotor blade mounting plate (6) and ring (10) are arranged.

7. Rotor blade coupling device (2) according to claim 6, characterized in that the upper damping device (15) comprises at least two upper rubber elements (17; 17) and the lower damping device (16) comprises at least two lower rubber elements (18; 18) and in that the rubber elements (17; 17; 18; 18) are arranged to dampen the tilting movement of the tiltably mounted ring (10).

8. Rotor blade coupling device (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two rotor blade holders (4) each comprise an elastomeric, spherical bearing (20).

9. Rotor blade coupling device (2) according to claim 8, characterized in that the at least two elastomeric, spherical bearings (20) are configured and arranged in the rotor blade coupling device (2) such that the at least two rotor blade holders (4) behave flexibly when rotated in the direction of rotation (U) and the at least two rotor blade holders (4) are relatively to the rotor head central piece (7) are pivotally movable about the pivot axis (RLL).

10. Rotor blade coupling device (2) according to claim 8 or 9, characterized in that the rotor head central piece (7) has at least two apertures (8), wherein in each case in an opening (8) an elastomeric, spherical bearing (20) is arranged.

11. rotor head (1) comprising a rotor blade coupling device (2) for coupling with a rotor mast (9) according to one of the preceding claims.

12. rotor head (1) according to claim 11, characterized in that the swashplate (1) comprises a swashplate, wherein the swashplate is in direct operative connection with at least one rotorblade holder (4) of the rotorblade coupling device (2) and is designed and arranged to provide an angle of attack of a rotorblade (3) associated with the at least one rotorblade holder (4) ).