DE1003597B

DE1003597B - Gearbox for rotary wing planes

Info

Publication number: DE1003597B
Application number: DEU3107A
Authority: DE
Inventors: Miller Allen Wachs
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1953-12-14
Filing date: 1954-12-13
Publication date: 1957-02-28

Description

Getriebe für Drehflügelflugzeuge Die Erfindung betrifft Drehflügelflugzeuge und ist unter anderem auf Verbesserungen der Übertragungs-oder Getriebevorrichtungen zwischen dem Triebwerk und den einzelnen Rotoren gerichtet.Gearboxes for rotary wing aircraft The invention relates to rotary wing aircraft and is due, among other things, to improvements in transmission or transmission devices directed between the engine and the individual rotors.

Bekanntlich spielt in Drehflügelflugzeugen das Gewicht eine größere Rolle als bei Flugzeugen mit feststehenden Tragflächen. Ein in dieser Hinsicht besonders schwieriger Bauteil eines Drehflügelflugzeuges ist der Kraftübertragungs- oder Getriebemechanismus, da eine große Drehzahluntersetzung zwischen der Kraftquelle und dem Hauptrotor erforderlich ist. Dies wird ein brennendes Problem bei zunehmender Motorleistung, im besonderen, wenn mehr als ein Motor verwendet wird.It is well known that the weight is greater in rotary wing aircraft Role than in aircraft with fixed wings. A special one in this regard a difficult component of a rotary wing aircraft is the power transmission or gear mechanism, because a large speed reduction between the power source and the main rotor is required is. This becomes a burning problem with increasing engine power, especially if more than one motor is used.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffug eines verbesserten Kraftübertragungsmechanismus oder Getriebes für Drehflügelflugzeuge.An object of the invention is to provide an improved power transmission mechanism or gearboxes for rotary wing aircraft.

Ein Weitereis Ziel ist die Entwicklung eines einfachen dreistufigen Untersetzungsgetriebes, das im besonderen zur Anwendung bei Flugzeugen mit mehregen Motoren geeignet ist.Another goal is to develop a simple three-step Reduction gear, which in particular for use in aircraft with multiple Motors is suitable.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Kraftübertragungs- oder Getriebemechanismus für ein Drehflügelflugzeug mit mehreren Motoren und Rotoren zu entwickeln, die alle durch ein einziges Getriebe verbunden sind.Another object of the invention is to provide a power transmission or Gear mechanism for a rotary wing aircraft with multiple motors and rotors to develop, all of which are linked by a single transmission.

Diese und weitere Ziele, Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind in der folgenden ausführlichen Beschreibung einer besonderen in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsform der Erfindung dargelegt oder ergeben sich ohne weiteres daraus. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht eines zweimotorigen Hubschraubers, Fig. 2 und 3 abgebrochen geizeichnete Ansichten des Hubschraubers nach Fig. 1, welche die Betriebsverbindungen der Motoren und Rotorantriebe zu dem Getriebegehäuse darstellen, und Fig. 4 eine stark vergrößerte Schnittansicht durch das Getriebegehäuse nach der Linie 4-4 der Fig. 3. Gemäß Fig. 1 besitzt der die Erfindung enthaltende Hubschrauber einen langgestreckten Rumpf 10 mit einem kegelförmigen Schwanz 12, der in einem einem Schwanzrotor 16 tragenden Leitwerk 14 endigt. Der Rumpf ist mit gegenüberliegend angeordneten, seitlich verlaufenden Ansatzflügeln 18 versehen, die in Motorgondeln 20 endigen. Die Pilotenkabine 22 befindet sich in dem oberen Vorderteil des Rumpfes, so daß der übrige Rumpfteil als Passagier- oder Laderaum zur Verfügung steht, der durch, vordere Greifertüren 24 zugänglich ist. Das Flugzeug ist mit dem üblichen, von den Flügeln getragenen Hauptfahrwerk 26 und mit dem von dem kegelförmigen Schwanzteil getragenen Schwanzfahrwerk 28 versehen. Ein Hauptrotorturm 30 ist über dem Rumpf vorhanden, in dehn ein allgemein mit der Bezugsziffer 32 bezeichnetes Getriebe angeordnet ist und von dem aus sich die Hauptrotorwelle 34 nach oben erstreckt und den Haupttragrotor 36 lagert, zu dem eine Mittelnabe 38 und eine größere Anzahl Rotorblätter 40 gehören.These and other objects, objects and advantages of the invention are illustrated in the following detailed description of a particular one in the drawing Embodiment of the invention presented or result from it. In the drawing, Fig. 1 shows a side view of a twin-engine helicopter, 2 and 3 broken away views of the helicopter according to FIG. 1, which represent the operational connections of the motors and rotor drives to the gearbox housing, and FIG. 4 shows a greatly enlarged sectional view through the transmission housing according to FIG the line 4-4 of Fig. 3. Referring to Fig. 1, the helicopter embodying the invention has an elongated fuselage 10 with a conical tail 12, which is in a a tail rotor 16 carrying tail unit 14 ends. The fuselage is with opposite arranged, laterally extending extension wings 18 are provided in the motor nacelles 20 end. The pilot's cabin 22 is located in the upper front part of the fuselage, so that the rest of the fuselage is available as a passenger or cargo space through, front gripper doors 24 is accessible. The plane is with the usual, main landing gear 26 carried by the wings and with that of the conical tail portion carried tail landing gear 28 provided. A main rotor tower 30 is above the fuselage present, arranged in a generally designated by the reference numeral 32 transmission and from which the main rotor shaft 34 extends upwards and the main support rotor 36 stores, to which a center hub 38 and a larger number of rotor blades 40 belong.

Ein Motor 42, der in Fig. 2 als Beispiel schematisch dargestellt ist, ist in jeder Gondel 20 angeordnet und besitzt eine Antriebswelle 44, die sich schräg nach oben und innen in das Gehäuse des Getriebes 32 hinein erstreckt. Der Schwanzrotor 16 wird von einer Welle 46 angetrieben, die ebenfalls in das Gehäuse des Getriebes 32 verläuft, wie man aus Fig. 2 erkennt.A motor 42, which is shown schematically in FIG. 2 as an example, is arranged in each gondola 20 and has a drive shaft 44 which is inclined extends upwardly and inwardly into the housing of the transmission 32. The tail rotor 16 is driven by a shaft 46, which is also in the housing of the gearbox 32 runs, as can be seen from FIG.

Das Getriebe 32, mit dem sich die Erfindung im besonderen beschäftigt, ist ausführlich in Fig. 4 dargestellt, die als Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 3 gezeichnet ist. Das Gehäuse des Getriebes 32 ist auf dem festen Flugwerk des Flugzeuges gelagert und besteht aus einer Mehrzahl von miteinander in üblicher Weise verschraubten Gehäuseteilen. Die Rotorwelle 34 erstreckt seich von oben nach unten vollständig durch das Getriebegehäuse und ist in diesem in oberen und unteren Lagern 48 bzw. 50 drehbar gelagert. Diese Welle hat üblicherweise einen beträchtlichen Durchmesser und ist als Rohr ausgebildet, damit ausreichende Festigkeit bei geringem Gewicht erzielt wird.The transmission 32, with which the invention is particularly concerned, is shown in detail in Fig. 4, which is a section along the line 4-4 of Fig. 3 is drawn. The housing of the gearbox 32 is on the fixed airframe of the aircraft stored and consists of a plurality of screwed together in the usual way Housing parts. The rotor shaft 34 extends completely from top to bottom through the gear housing and is in this in upper and lower bearings 48 and 50 rotatably mounted. This shaft is usually of considerable diameter and is designed as a tube, thus sufficient strength with low weight is achieved.

Die Hohlwellei 52 umgibt den mittleren, Teil der Rotorwelle. Sie besteht aus einem unteren. Teil 52a und einem oberen Teil 52b, die miteinander bei 54 verkeilt sind und mit einer Gegenringmutter 56 in verbundener Lage gehalten werden. Die Eingangswelle ist durch obere und untere Lager 58 bzw. 60 drehbar gelagert, wobei das obere Lager 58 aus gegenüberliegenden konischen Stützlagern, besteht, die von einem nach innen gerichteten Flansch 62 des Getriebegehäuses getragen worden. Der untere Teil 52a der Hohlwelle hat einen äußeren Flansch 64, der ein Kegelrad 66 trägt, das das Antriebszahnrad für die Hohlwelle 52 bildet. Das Getriebegehäuse trägt zwei Zahnräder 68, von denen das eine in Fig. 4 dargestellt ist. Die Zahnräder 68 sind mit den Triebwellen 44 der beiden Motoren verbunden. Auf diese Weise können entweder ein Motor oder beide Motoren 42 den Zahnkranz 66 auf der Hohlwelke 52 antreiben. Das Getriebegehäuse trägt auch ein Sehwanzrotorantriebszahnrad 70, das mit dem Kegelrad 66 kämmt und antriebsschlüssig mit der Schwanzrotorantriebswelle 46 verkunden ist.The Hohlwellei 52 surrounds the central part of the rotor shaft. she consists from a lower one. Part 52a and a top part 52b keyed together at 54 are and held in a connected position with a counter ring nut 56. The input shaft is rotatably supported by upper and lower bearings 58 and 60, respectively, with the upper bearing 58 consists of opposing conical support bearings, one facing inwards directed flange 62 of the gearbox housing. The lower part 52a the hollow shaft has an outer flange 64 which carries a bevel gear 66 which is the drive gear forms for the hollow shaft 52. The gear housing carries two gears 68, one of which one is shown in FIG. The gears 68 are connected to the drive shafts 44 of the two motors connected. This way, either one motor or both Motors 42 drive the ring gear 66 on the hollow shaft 52. The gearbox also carries a tail rotor drive gear 70 which meshes with bevel gear 66 and is drivingly connected to the tail rotor drive shaft 46.

Die Hohlwelle 52 ist mit der Rotorwelle 34 über ein zweistufiges Planetengetriebe verbunden, das die erforderliche Drehzahluntersetzung zwischen diesen Wellen herstellt. Zu diesem Zweck trägt der obere Teil 52b der Hohlwelle ein Sonnenrad 72, das mit auf einem Ritzelträger 76 angeordneten Ritzeln 74 kämmt. Die Ritzel 74 greifen in einen Zahnkranz 78 ein, der von dem Getriebegehäuse getragen wird. Der Ritzelträger 76 trägt ein zweites Sonnenrad 80, das mit einer Mehrzahl Ritzel 82 auf einem zweiten Ritzelträger kämmt. Ein zweiter Zahnkranz befindet sich auf dem Getriebegehäuse und greift in die Ritzel 82 ein. Der zweite Ritzelträger 84 besitzt einen nach innen gerichteten Flansch 88, der mit einem inneren herunterhängenden Flanschteil 90 verseben ist, der koaxial zu der Rotorwelle 34 angeordnet ist. Der Flansch 90 ist mit der Welle 34 durch einen Zwischenteil 92 verbunden, dessen Innenumfang mit einer Reihe Schrauben an einem vorstehenden Flansch 96 der Rotorwelle 34 verschraubt ist. Der Zwischenteil 92 hat einen äußeren Teil, der den nach unten hängenden Flansch überdeckt, wobei die benachbarten Oberflächen des Flansches 90 und deas Teiles 96 durch eine Abscher- oder Schubvorrichtung 98 schraubenförmiger Ausbildung verbunden sind. Diese Vorrichtung dient dem Zweck der Abscherung und Ermöglichung freien Umlaufs der Rotorwelle 34 in dem Fall, daß die umlaufenden Teile infolge eines Unfalls verklemmt oder in anderer Weise hinsichtlich ihrer Umlaufbewegung blockiert werden.The hollow shaft 52 is connected to the rotor shaft 34 via a two-stage planetary gear connected, which produces the required speed reduction between these shafts. For this purpose, the upper part 52b of the hollow shaft carries a sun gear 72, which with on a pinion carrier 76 arranged pinions 74 meshes. The pinions 74 engage a ring gear 78 carried by the transmission housing. The pinion carrier 76 carries a second sun gear 80, which has a plurality of pinions 82 on a second Pinion carrier combs. A second ring gear is located on the gear housing and meshes with the pinions 82. The second pinion carrier 84 has an inward one directed flange 88, which verseben with an inner flange part 90 depending down which is arranged coaxially with the rotor shaft 34. The flange 90 is with the Shaft 34 connected by an intermediate part 92, the inner circumference of which with a row Screws is screwed to a protruding flange 96 of the rotor shaft 34. Of the Intermediate part 92 has an outer part that covers the downwardly hanging flange, the adjacent surfaces of the flange 90 and the portion 96 by a Shear or thrust device 98 helical design are connected. These The device serves the purpose of shearing off and enabling the rotor shaft to rotate freely 34 in the event that the rotating parts become jammed as a result of an accident or in other way are blocked with respect to their orbital movement.

Das Getriebe nach der Erfindung ist besonders einfach und gegen rauhen Betrieb unempfindlich und dient für einen Hubschrauber der Bauart, bei der die Triebwellen einer Mehrzahl von Triebwerken sich in das Getriebegehäuse erstrecken und eine Mehrzahl von Rotorantriebswellen Energie aus dem Getriebegehäuse entnehmen. Ein Vorteil dieser Konstruktion liegt darin, daß die Rotorwelle 34 völlig getrennt in dem Getriebegehäuse drehbar gelagert ist und sich vollständig durch das Gehäuse erstreckt, während die ebenfalls in dem Getriebegehäuse drehbar gelagerte Hohlwelle die Rotorantriebswelle koaxial mit Abstand umgibt. Das Getriebe nach der Erfindung ist in besonderem Maße für einen Hubschrauber mit einem Haupttragrotor und zwei Motoren geeignet, woben die Motortriebwellen und die Schwanzrotorantriebswelle symmetrisch zu der Hauptrotorwelle angeordnet sind.The transmission according to the invention is particularly simple and against rough Operation insensitive and is used for a helicopter of the type in which the drive shafts a plurality of engines and a plurality of engines extend into the gear housing Take energy from rotor drive shafts from the gearbox housing. One advantage of this Construction is that the rotor shaft 34 is completely separated in the gear housing is rotatably mounted and extends completely through the housing, while the The rotor drive shaft is also rotatably mounted in the gear housing surrounds coaxially at a distance. The transmission according to the invention is special suitable for a helicopter with a main rotor and two motors, woben the motor drive shafts and the tail rotor drive shaft symmetrical about the main rotor shaft are arranged.

Ein weiterer Vorteil des Getriebeaufbaues nach der Erfindung besteht in der Anordnung der Schraubenabschervorrichtung in dem Getriebegehäuse zwischen dem zweiten Planetenradträger und der Rotorwelle, wobei diese größtmöglichen Schutz gegen zufällige Blockierung des Antriebsmechanismus in dem Geriebegehäuse erhält.There is another advantage of the transmission structure according to the invention in the arrangement of the screw shear device in the gear housing between the second planetary gear carrier and the rotor shaft, this being the greatest possible protection against accidental blocking of the drive mechanism in the gear housing.

Ein weiterer Vorteil dieser Getriebekonstruktion besteht darin, daß durch das Vorhandensein einer durchgehenden hohlen Rotorwelle warme Luft zu den Blättern zwecks Enteisung hindurchgepumpt werden kann und Druckflüssigkeitsrohre zur Betättigung des hydraulischen Mechanismus an dem Rotorkopf in der Drehachse angeordnet werden können, wodurch eine einfache Übertragungsverbindung ermöglicht wird.Another advantage of this gear construction is that warm air to the through the presence of a continuous hollow rotor shaft Leaves can be pumped through for the purpose of de-icing and hydraulic fluid pipes to actuate the hydraulic mechanism on the rotor head in the axis of rotation can be arranged, thereby enabling a simple transmission connection will.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Helicopter transmission for connecting a motor-driven Shaft with the main support rotor of the helicopter with a bearing in the gear housing, surrounding the rotor shaft coaxially at a distance and driven by the motor shaft Hollow shaft, which is connected to the rotor shaft via a planetary gear, which is a sun gear carried by the hollow shaft, one carried by the gear housing Has ring gear and a planet carrier, the pinion of which with the sun gear and Ring gear are in engagement, characterized in that the planetary gear a second ring gear (86) carried by the gear housing (32), one of the first Planet carrier (76) carried second sun gear (80) and one with the rotor shaft (34) connected second planet carrier (84), the pinion (82) with which mesh with the second sun gear (80) and second ring gear (86).

2. Transmission according to claim 1, characterized by an emergency shear connection (98) between the second planet carrier (84) and the rotor shaft (34).

3. Transmission according to claim 2, characterized in that the emergency shear connection is formed helically is.

4. Transmission according to one of claims 1 to 3, wherein diie hollow shaft of a. Gear. a gear driven on the motor shaft, characterized in that that the, on the hollow shaft (52) seated gear (66) also in a gear (70) for Drive of the tail rotor engages.

5. Transmission according to claim 4, characterized in that that two motor-driven shafts (44) and the tail rotor drive, shaft (46) for the purpose Meshing of gears (68 and 70) on these walls, with the gear. (66) the hollow shaft (52) are arranged symmetrically.