DE06851645T1 - Homokinetisches antriebssystem für kardarnische rotornaben - Google Patents

Homokinetisches antriebssystem für kardarnische rotornaben Download PDF

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Abstract

Ein Rotor eines Drehflügler-Luftfahrzeugs mit einem homokinetischen Antrieb, welcher folgendes umfasst:
einen Rotormast, der um seine longitudinale Achse rotierend angetrieben werden kann;
eine Nabe, die mit dem Mast über einen homokinetischen Antriebsmechanismus und über eine Kippanordnung verbunden ist, welche ein Schwenken der gesamten Nabe um eine Kippachse ermöglicht, die die Achse des Masts schneidet und senkrecht zu der Achse des Masts steht, derart dass die Nabe mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit durch den Mast angetrieben werden kann, und zwar um eine geometrische Rotationsachse der Nabe, die schräg in Bezug auf die Richtung der Achse des Masts geneigt sein kann; und
mindestens zwei Blätter, wobei jedes Blatt durch eine Kupplung mit der Nabe verbunden ist, an der das Blatt in einem Winkel festgehalten und angelenkt ist;
wobei der homokinetische Antriebsmechanismus einen Differentialmechanismus zur Aufteilung des statischen Drehmomentes und zur Ermöglichung einer relativen Bewegung in einer Ebene, die senkrecht...

Claims (20)

  1. Ein Rotor eines Drehflügler-Luftfahrzeugs mit einem homokinetischen Antrieb, welcher folgendes umfasst: einen Rotormast, der um seine longitudinale Achse rotierend angetrieben werden kann; eine Nabe, die mit dem Mast über einen homokinetischen Antriebsmechanismus und über eine Kippanordnung verbunden ist, welche ein Schwenken der gesamten Nabe um eine Kippachse ermöglicht, die die Achse des Masts schneidet und senkrecht zu der Achse des Masts steht, derart dass die Nabe mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit durch den Mast angetrieben werden kann, und zwar um eine geometrische Rotationsachse der Nabe, die schräg in Bezug auf die Richtung der Achse des Masts geneigt sein kann; und mindestens zwei Blätter, wobei jedes Blatt durch eine Kupplung mit der Nabe verbunden ist, an der das Blatt in einem Winkel festgehalten und angelenkt ist; wobei der homokinetische Antriebsmechanismus einen Differentialmechanismus zur Aufteilung des statischen Drehmomentes und zur Ermöglichung einer relativen Bewegung in einer Ebene, die senkrecht zu der Achse des Masts steht, zwischen mindestens zwei Vorrichtungen zum Antrieb der Nabe umfasst, wobei der Differentialmechanismus einen Satz von drei Scheiben umfasst, die im Wesentlichen übereinander und im Wesentlichen koaxial um die Achse des Masts angeordnet sind, wobei eine erste Scheibe, die zwischen einer zweiten Scheibe und einer dritten Scheibe des Satzes entlang der Achse des Masts angeordnet ist, eine Antriebsscheibe ist, die zusammen mit dem Mast rotiert und mit der zweiten und der dritten Scheibe verbunden ist, die durch mindestens einen Verbindungsstift angetrieben werden, der eine longitudinale geometrische Achse aufweist, die im Wesentlichen parallel zu der des Masts steht, welcher an jeder der Scheiben des Satzes über eine entsprechende Verbindung von Drei-Kugelgelenk-Verbindungen angelenkt ist, die im Wesentlichen entlang der longitudinalen Achse des Verbindungsstiftes angeordnet sind, wobei sowohl die zweite als auch die dritte Scheibe über mindestens eine der beiden Antriebsvorrichtungen mit der Nabe verbunden sind, welche ebenfalls an der Nabe angelenkt sind, um die Nabe rotatorisch um die geometrische Achse der Rotation der Nabe anzutreiben, und wobei die mindestens zwei Antriebsvorrichtungen im Wesentlichen räumlich von dem Differentialmechanismus entlang der Achse des Masts beabstandet sind.
  2. Ein Luftfahrzeug, das mindestens einen kippbaren Rotor umfasst, der von einer ersten Position, in der ein oder jeder kippbare Rotor als ein Flugzeugpropeller funktioniert, in eine zweite Position umwandelbar ist, in der ein oder jeder kippbare Rotor als ein Helikopterhauptrotor funktioniert, wobei der eine oder jeder kippbare Rotor folgendes umfasst: einen Rotormast, der um seine longitudinale Achse rotierend angetrieben werden kann; eine Nabe, die mit dem Mast über einen homokinetischen Antriebsmechanismus und über eine Kippanordnung verbunden ist, welche ein Schwenken der gesamten Nabe um eine Kippachse ermöglicht, die die Achse des Masts schneidet und senkrecht zu der Achse des Masts steht, derart dass die Nabe mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit durch den Mast angetrieben werden kann, und zwar um eine geometrische Rotationsachse der Nabe, die schräg in Bezug auf die Richtung der Achse des Masts geneigt sein kann; und mindestens zwei Blätter, wobei jedes Blatt durch eine Kupplung mit der Nabe verbunden ist, an der das Blatt in einem Winkel festgehalten und angelenkt ist; wobei der homokinetische Antriebsmechanismus einen Differentialmechanismus zur Aufteilung des statischen Drehmomentes und zur Ermöglichung einer relativen Bewegung in einer Ebene, die senkrecht zu der Achse des Masts steht, zwischen mindestens zwei Vorrichtungen zum Antrieb der Nabe umfasst, wobei der Differentialmechanismus einen Satz von drei Scheiben umfasst, die im Wesentlichen übereinander und im Wesentlichen koaxial um die Achse des Masts angeordnet sind, wobei eine erste Scheibe, die zwischen einer zweiten Scheibe und einer dritten Scheibe des Satzes entlang der Achse des Masts angeordnet ist, eine Antriebsscheibe ist, die zusammen mit dem Mast rotiert und mit der zweiten und der dritten Scheibe verbunden ist, die durch mindestens einen Verbindungsstift angetrieben werden, der eine longitudinale geometrische Achse aufweist, die im Wesentlichen parallel zu der des Masts steht, welcher mit jeder der Scheiben des Satzes über eine entsprechende Verbindung von Drei-Kugelgelenk-Verbindungen angelenkt ist, die im Wesentlichen entlang der longitudinalen Achse des Verbindungsstiftes angeordnet sind, wobei sowohl die zweite als auch die dritte Scheibe über mindestens eine der beiden Antriebsvorrichtungen mit der Nabe verbunden sind, welche ebenfalls an der Nabe angelenkt sind, um die Nabe rotatorisch um die geometrische Achse der Rotation der Nabe anzutreiben, und wobei die mindestens zwei Antriebsvorrichtungen im Wesentlichen räumlich von dem Differentialmechanismus entlang der Achse des Masts beabstandet sind.
  3. Ein homokinetisches Antriebssystem für einen Rotor eines Drehflügler-Luftfahrzeugs, wobei das homokinetische Antriebssystem folgendes umfasst: einen Drehmoment aufteilenden Differentialmechanismus, der um die Rotationsachse eines Masts herum mit der Oberfläche dieses Masts verbunden werden kann, wobei der Drehmoment aufteilende Differentialmechanismus folgendes umfasst: eine Antriebsscheibe, die koaxial zu der Rotationsachse des Masts angeordnet ist und derart ausgebildet ist, dass sie zusammen mit dem Mast rotiert; ein inneres angetriebenes Element, welches folgendes umfasst: einen inneren unteren Teil, der koaxial zur Achse des Masts verläuft und an die Antriebsscheibe angrenzt; einen inneren ansteigenden Teil, der koaxial zur Achse des Masts verläuft und sich weg von dem inneren unteren Teil erstreckt; und innere Antriebsarme, die sich im Wesentlichen von dem inneren ansteigenden Teil radial nach außen hin erstrecken und räumlich in einem bestimmten Abstand entlang der Achse des Masts von dem inneren unteren Teil beabstandet sind; ein äußerer unterer Teil, der koaxial zur Achse des Masts verläuft und an die Antriebsscheibe angrenzt; ein äußerer ansteigender Teil, der koaxial zur Achse des Masts verläuft und sich von dem unteren äußeren Teil zu den inneren Antriebsarmen hin erstreckt; und äußere Antriebsarme, die sich im Wesentlichen radial nach außen von dem äußeren ansteigenden Teil erstrecken und räumlich in einem bestimmten Abstand entlang der Achse des Masts von dem äußeren unteren Teil beabstandet sind; und Drei-Gelenk-Stifte, die drei Gelenkverbindungen aufweisen, wobei die jeweilige Gelenkverbindung die Antriebsscheibe, den inneren unteren Teil oder den äußeren unteren Teil schwenkbar kontaktiert; und einen Kardanmechanismus, der ausgebildet ist, um rotatorisch durch die inneren Antriebsarme und die äußeren Antriebsarme angetrieben zu werden und der ausgebildet ist, um mit einer Rotornabe verbunden zu werden, so dass die Rotornabe in Bezug auf den Mast kardanisch geschwenkt werden kann.
  4. Das homokinetische Antriebssystem nach Anspruch 3, wobei mindestens einer der Drei-Gelenk-Stifte weiterhin folgendes umfasst: Kugelgelenke an gegenüberliegenden Enden; und ein zentrales Kugelgelenk, das eine zentrale zylindrische Gelenkachse umfasst, wobei das zentrale zylindrische Gelenk die Antriebsscheibe schwenkbar kontaktiert; wobei die zentrale zylindrische Gelenkachse im Wesentlichen radial zur Achse des Masts verläuft; und wobei der mindestens eine Schwenkstift zur Translation entlang der zentralen zylindrischen Gelenkachse ausgebildet ist.
  5. Das homokinetische Antriebssystem nach Anspruch 3, wobei mindestens einer der Drei-Gelenk-Stifte weiterhin folgendes umfasst: mindestens ein längliches Gelenk, wobei eine longitudinale Achse des länglichen Gelenks im Wesentlichen radial zur Achse des Masts verläuft.
  6. Ein homokinetisches Antriebssystem für einen Rotor eines Drehflügler-Luftfahrzeugs, wobei das homokinetische Antriebssystem folgendes umfasst: einen Differentialmechanismus, der folgendes umfasst: eine Antriebsscheibe, die derart ausgebildet ist, das sie zusammen mit einem Mast rotiert; ein oberes Element, das zumindest teilweise oberhalb der angetriebenen Scheibe angeordnet ist; ein unteres Element, das zumindest teilweise unterhalb der angetriebenen Scheibe angeordnet ist; mindestens eine Verbindung, die das obere Element und das untere Element mit der Antriebsscheibe verbindet, so dass die Antriebsscheibe das obere und das untere Element rotatorisch mit der Antriebsscheibe antreibt, wobei das obere und das untere Element anders als die Antriebsscheibe rotieren können; und eine Kardanvorrichtung zum Antrieb einer Rotornabe, die ein kardanisches Schwenken der Rotornabe relativ zum Mast ermöglicht, wobei die Kardanvorrichtung in einem Abstand von dem Differentialmechanismus entlang der Länge des Masts angeordnet ist; wobei das obere Element und das untere Element zum rotatorischen Antrieb der Kardanvorrichtung ausgebildet sind.
  7. Das homokinetische Antriebssystem nach Anspruch 6, wobei das obere und das untere Element jeweils einen röhrenförmigen Teil aufweisen und die röhrenförmigen Teile konzentrisch angeordnet sind.
  8. Das homokinetische Antriebssystem nach Anspruch 6, wobei die Kardanvorrichtung einen ersten Antriebswegteil und einen zweiten Antriebswegteil umfasst und das obere Element mit dem ersten Antriebswegteil verbunden ist und das untere Element mit dem zweiten Antriebswegteil verbunden ist.
  9. Das homokinetische Antriebssystem nach Anspruch 6, wobei die mindestens eine Verbindung folgendes umfasst: Gelenke an gegenüberliegenden Enden; und ein zentrales Gelenk; wobei das zentrale Gelenk die Antriebsscheibe schwenkbar kontaktiert; und wobei jedes der Gelenke jeweils das obere oder das untere Element an den Enden kontaktiert.
  10. Das homokinetische Antriebssystem nach Anspruch 9, wobei sowohl jedes der Gelenke an den gegenüberliegenden Enden als auch das zentrale Gelenk ein Kugelgelenk darstellt.
  11. Das homokinetische Antriebssystem nach Anspruch 9, wobei jedes der Gelenke an den gegenüberliegenden Enden ein Kugelgelenk ist und wobei das zentrale Gelenk im Allgemeinen ein zylindrisches Gelenk ist, das eine zentrale zylindrische Gelenkachse aufweist, wobei die zentrale zylindrische Gelenk-Achse im Wesentlichen radial zum Mast steht und die mindestens eine Verbindung zur Translation entlang der zentralen zylindrischen Gelenkachse ausgebildet ist.
  12. Das homokinetische Antriebssystem nach Anspruch 6, wobei die Verbindung mindestens ein längliches Gelenk aufweist und wobei eine longitudinale Achse des länglichen Gelenks im Wesentlichen radial zum Mast angeordnet ist.
  13. Ein Rotor eines Drehflügler-Luftfahrzeugs mit einem homokinetischen Antrieb, welcher folgendes umfasst: einen Rotormast, der um seine longitudinale Achse rotierend angetrieben werden kann; eine Nabe, die mit dem Mast über einen homokinetischen Antriebsmechanismus und über eine Kippanordnung verbunden ist, welche ein Schwenken der gesamten Nabe um eine Kippachse ermöglicht, die die Achse des Masts schneidet und senkrecht zu der Achse des Masts steht, derart dass die Nabe mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit durch den Mast angetrieben werden kann, und zwar um eine geometrische Rotationsachse der Nabe, die schräg in Bezug auf die Richtung der Achse des Masts geneigt sein kann; und mindestens zwei Blätter, wobei jedes Blatt durch eine Kupplung mit der Nabe verbunden ist, an der das Blatt in einem Winkel festgehalten und angelenkt ist; wobei der homokinetische Antriebsmechanismus einen Differentialmechanismus zur Aufteilung des statischen Drehmomentes und zur Ermöglichung einer relativen Bewegung in einer Ebene, die senkrecht zu der Achse des Masts steht, zwischen mindestens zwei Vorrichtungen zum Antrieb der Nabe umfasst, wobei der Differentialmechanismus einen Satz von drei Scheiben umfasst, die im Wesentlichen übereinander und im Wesentlichen koaxial um die Achse des Masts angeordnet sind, wobei eine erste Scheibe, die zwischen einer zweiten Scheibe und einer dritten Scheibe des Satzes entlang der Achse des Masts angeordnet ist, eine Antriebsscheibe ist, die zusammen mit dem Mast rotiert und mit der zweiten und der dritten Scheibe verbunden ist, die durch mindestens einen Verbindungsstift angetrieben werden, der eine longitudinale geometrische Achse aufweist, die im Wesentlichen parallel zu der Achse des Masts verläuft und an jeder der Scheiben des Satzes mittels einem entsprechenden Kugelgelenk von einer Kugelgelenkverbindung mit zwei Kugelgelenken an gegenüberliegenden Enden und einer zentralen zylindrischen Gelenkverbindung angelenkt ist, wobei jedes Gelenk im Wesentlichen entlang der longitudinalen geometrischen Achse des Verbindungsstiftes zentriert ist, und sowohl die zweite als auch die dritte Scheibe durch mindestens eine der mindestens zwei Antriebsvorrichtungen mit der Nabe verbunden sind, wobei die Antriebsvorrichtungen jeweils auch an der Nabe angelenkt sind, so dass die Nabe rotatorisch um die geometrische Rotationsachse der Nabe angetrieben wird.
  14. Der Rotor eines Drehflügler-Luftfahrzeugs nach Anspruch 13, wobei die mindestens zwei Antriebsvorrichtungen im Wesentlichen von dem Differentialmechanismus entlang der Achse des Masts beabstandet sind.
  15. Ein umwandelbares Luftfahrzeug, das mindestens einen kippbaren Rotor umfasst, der von einer ersten Position, in der ein oder jeder kippbare Rotor als ein Flugzeugpropeller funktioniert, in eine zweite Position umwandelbar ist, in der ein oder jeder kippbare Rotor als ein Helikopterhauptrotor funktioniert, wobei der eine oder jeder kippbare Rotor folgendes umfasst: einen Rotormast, der um seine longitudinale Achse rotierend angetrieben werden kann; eine Nabe, die mit dem Mast über einen homokinetischen Antriebsmechanismus und über eine Kippanordnung verbunden ist, welche ein Schwenken der gesamten Nabe um eine Kippachse ermöglicht, die die Achse des Masts schneidet und senkrecht zu der Achse des Masts steht, derart dass die Nabe mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit durch den Mast angetrieben werden kann, und zwar um eine geometrische Rotationsachse der Nabe, die schräg in Bezug auf die Richtung der Achse des Masts geneigt sein kann; und mindestens zwei Blätter, wobei jedes Blatt durch eine Kupplung mit der Nabe verbunden ist, an der das Blatt in einem Winkel festgehalten und angelenkt ist; wobei der homokinetische Antriebsmechanismus einen Differentialmechanismus zur Aufteilung des statischen Drehmomentes und zur Ermöglichung einer relativen Bewegung in einer Ebene, die senkrecht zu der Achse des Masts steht, zwischen mindestens zwei Vorrichtungen zum Antrieb der Nabe umfasst, wobei der Differentialmechanismus einen Satz von drei Scheiben umfasst, die im Wesentlichen übereinander und im Wesentlichen koaxial um die Achse des Masts angeordnet sind, wobei eine erste Scheibe, die zwischen einer zweiten Scheibe und einer dritten Scheibe des Satzes entlang der Achse des Masts angeordnet ist, eine Antriebsscheibe ist, die zusammen mit dem Mast rotiert und mit der zweiten und der dritten Scheibe verbunden ist, die durch mindestens einen Verbindungsstift angetrieben werden, der eine longitudinale geometrische Achse aufweist, die im Wesentlichen parallel zu der des Masts steht und an jeder der Scheiben des Satzes mittels einem entsprechenden Kugelgelenk von einer Kugelgelenkverbindung mit zwei Kugelgelenken an gegenüberliegenden Enden und einer zentralen zylindrischen Gelenkverbindung angelenkt ist, wobei jedes Gelenk im Wesentlichen entlang der longitudinalen geometrischen Achse des Verbindungsstiftes zentriert ist, und sowohl die zweite als auch die dritte Scheibe durch mindestens eine der mindestens zwei Antriebsvorrichtungen mit der Nabe verbunden sind, wobei die Antriebsvorrichtungen jeweils auch an der Nabe angelenkt sind, so dass die Nabe rotatorisch um die geometrische Rotationsachse der Nabe angetrieben wird.
  16. Das umwandelbare Luftfahrzeug nach Anspruch 15, wobei die mindestens zwei Antriebsvorrichtungen im Wesentlichen von dem Differentialmechanismus entlang der Achse des Masts beabstandet sind.
  17. Ein Rotor eines Drehflügler-Luftfahrzeugs mit einem homokinetischen Antrieb, welcher folgendes umfasst: einen Rotormast, der um seine longitudinale Achse rotierend angetrieben werden kann; eine Nabe, die mit dem Mast über einen homokinetischen Antriebsmechanismus und über eine Kippanordnung verbunden ist, welche ein Schwenken der gesamten Nabe um eine Kippachse ermöglicht, die die Achse des Masts schneidet und senkrecht zu der Achse des Masts steht, derart dass die Nabe mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit durch den Mast angetrieben werden kann, und zwar um eine geometrische Rotationsachse der Nabe, die schräg in Bezug auf die Richtung der Achse des Masts geneigt sein kann; und mindestens zwei Blätter, wobei jedes Blatt durch eine Kupplung mit der Nabe verbunden ist, an denen das Blatt in einem Winkel festgehalten und angelenkt ist; wobei der homokinetische Antriebsmechanismus einen Differentialmechanismus zur Aufteilung des statischen Drehmomentes und zur Ermöglichung einer relativen Bewegung in einer Ebene, die senkrecht zu der Achse des Masts steht, zwischen mindestens zwei Vorrichtungen zum Antrieb der Nabe umfasst, wobei der Differentialmechanismus einen Satz von drei Scheiben umfasst, die im Wesentlichen übereinander und im Wesentlichen koaxial um die Achse des Masts angeordnet sind, wobei eine erste Scheibe, die zwischen einer zweiten Scheibe und einer dritten Scheibe des Satzes entlang der Achse des Masts angeordnet ist, eine Antriebsscheibe ist, die zusammen mit dem Mast rotiert und mit der zweiten und der dritten Scheibe verbunden ist, die durch mindestens einen Verbindungsstift angetrieben werden, wobei sowohl die zweite als auch die dritte Scheibe mit der Nabe über mindestens eine der mindestens zwei Antriebsvorrichtung verbunden sind, wobei die Antriebsvorrichtungen jeweils auch an der Nabe angelenkt sind, so dass die Nabe rotatorisch um die geometrische Rotationsachse der Nabe angetrieben wird; und wobei der Verbindungsstift im Wesentlichen nicht aus Drei-Kugelgelenk-Verbindungen besteht, die im Wesentlichen zentriert auf einer longitudinal geometrischen Achse des Verbindungsstiftes liegen.
  18. Der Rotor eines Drehflügler-Luftfahrzeugs nach Anspruch 17, wobei die mindestens zwei Antriebsvorrichtungen im Wesentlichen von dem Differentialmechanismus entlang der Achse des Masts beabstandet sind.
  19. Ein umwandelbares Luftfahrzeug, das mindestens einen kippbaren Rotor umfasst, der von einer ersten Position, in der ein oder jeder kippbare Rotor als ein Flugzeugpropeller funktioniert, in eine zweite Position umwandelbar ist, in der ein oder jeder kippbare Rotor als ein Helikopterhauptrotor funktioniert, wobei der eine oder jeder kippbare Rotor folgendes umfasst: einen Rotormast, der um seine longitudinale Achse rotierend angetrieben werden kann; eine Nabe, die mit dem Mast über einen homokinetischen Antriebsmechanismus und über eine Kippanordnung verbunden ist, welche ein Schwenken der gesamten Nabe um eine Kippachse ermöglicht, die die Achse des Masts schneidet und senkrecht zu der Achse des Masts steht, derart dass die Nabe mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit durch den Mast angetrieben werden kann, und zwar um eine geometrische Rotationsachse der Nabe, die schräg in Bezug auf die Richtung der Achse des Masts geneigt sein kann; und mindestens zwei Blätter, wobei jedes Blatt durch eine Kupplung mit der Nabe verbunden ist, an der das Blatt in einem Winkel festgehalten und angelenkt ist; wobei der homokinetische Antriebsmechanismus einen Differentialmechanismus zur Aufteilung des statischen Drehmomentes und zur Ermöglichung einer relativen Bewegung in einer Ebene, die senkrecht zu der Achse des Masts steht, zwischen mindestens zwei Vorrichtungen zum Antrieb der Nabe umfasst, wobei der Differentialmechanismus einen Satz von drei Scheiben umfasst, die im Wesentlichen übereinander und im Wesentlichen koaxial um die Achse des Masts angeordnet sind, wobei eine erste Scheibe, die zwischen einer zweiten Scheibe und einer dritten Scheibe des Satzes entlang der Achse des Masts angeordnet ist, eine Antriebsscheibe ist, die zusammen mit dem Mast rotiert und mit der zweiten und der dritten Scheibe verbunden ist, die durch mindestens einen Verbindungsstift angetrieben werden und wobei sowohl die zweite als auch die dritte Scheibe mit der Nabe durch mindestens einen der mit mindestens zwei Antriebsvorrichtungen verbunden werden, wobei die Antriebsvorrichtungen jeweils auch an der Nabe angelenkt sind, so dass die Nabe rotatorisch um die geometrische Rotationsachse der Nabe angetrieben wird; und der Verbindungsstift im Wesentlichen nicht aus Drei-Kugelgelenk-Verbindungen besteht, die im Wesentlichen zentriert auf einer longitudinal geometrischen Achse des Verbindungsstiftes liegen.
  20. Das umwandelbare Luftfahrzeug nach Anspruch 19, wobei die mindestens zwei Antriebsvorrichtungen im Wesentlichen von dem Differentialmechanismus entlang der Achse des Masts beabstandet sind.
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