DE102018214789A1 - Riemenantriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines Hubschraubers - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Riemenantriebsanordnung (13) für einen Antriebsstrang eines Hubschraubers (14), umfassend eine Antriebswelle (1), die dazu vorgesehen ist, mit einer Kurbelwelle (2) einer Antriebsmaschine (15) des Hubschraubers (14) wirkverbunden zu sein, wobei die Antriebswelle (1) über eine Torsionsdämpfereinrichtung (3) mit einer Riemenscheibe (4) wirkverbunden ist, wobei die Riemenscheibe (4) über eine Lagereinrichtung (5) drehbar an einer drehfest mit der Antriebswelle (1) verbundenen Lagerwelle (6) angeordnet ist, wobei die Riemenscheibe (4) zur Aufnahme eines mit einem Rotorsystem (18) des Hubschraubers (14) wirkverbunden Riemens vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Riemenantriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines Hubschraubers.
  • Beispielsweise offenbart die DE 10 2010 062 325 A1 ein scheibenförmiges Bauteil für einen Riemenantrieb, insbesondere für den Antrieb eines oder mehrerer Nebenaggregate einer Brennkraftmaschine, das an einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine, insbesondere der Kurbelwelle, befestigbar ist. Das scheibenförmige Bauteil weist einen Torsionsdämpfer auf, der zwischen einem der Abtriebswelle zugeordneten Eingangsteil und einem relativ dazu verdrehbaren Ausgangsteil vorgesehen ist. Eingangs- und Ausgangteil sind über ein Lager zueinander verdrehbar. Das Lager ist aus einem radial außen angeordneten Lagerflansch und einem radial innen angeordneten Lagerzapfen ausgebildet. Der Lagerflansch ist mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine verbindbar.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Riemenantriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines Hubschraubers zu schaffen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Eine erfindungsgemäße Riemenantriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines Hubschraubers umfasst eine Antriebswelle, die dazu vorgesehen ist, mit einer Kurbelwelle einer Antriebsmaschine des Hubschraubers wirkverbunden zu sein, wobei die Antriebswelle über eine Torsionsdämpfereinrichtung mit einer Riemenscheibe wirkverbunden ist, wobei die Riemenscheibe über eine Lagereinrichtung drehbar an einer drehfest mit der Antriebswelle verbundenen Lagerwelle angeordnet ist, und wobei die Riemenscheibe zur Aufnahme eines mit einem Rotorsystem des Hubschraubers wirkverbunden Riemens vorgesehen ist.
  • Mit anderen Worten ist die Riemenantriebsanordnung derart in den Antriebsstrang des Hubschraubers integriert, dass ein von der Antriebsmaschine, welche bevorzugt als Kolbenmotor ausgebildet ist, erzeugtes Antriebsdrehmoment über die Torsionsdämpfereinrichtung der Riemenantriebsanordnung gedämpft und zumindest in das Rotorsystem des Hubschraubers eingeleitet wird. Insbesondere ist die Torsionsdämpfereinrichtung axial benachbart zur Riemenscheibe angeordnet. Die Riemenscheibe ist radial um die Lagerwelle herum angeordnet und drehbar gelagert.
  • Unter dem Begriff wirkverbunden ist zu verstehen, dass zwei Bauteile direkt miteinander verbunden sein können oder im Kraftfluss zwischen zwei Bauteilen weitere Bauteile angeordnet sein können. Mithin können zwei miteinander wirkverbundene Bauteile unmittelbar, also direkt oder mittelbar über weitere dazwischen angeordnete Bauteile verbunden sein.
  • Vorzugsweise umfasst die Torsionsdämpfereinrichtung eine Federeinrichtung, wobei die Federeinrichtung mindestens ein Eingangselement schwingungsdämpfend mit mindestens einem Ausgangselement koppelt. Das mindestens eine Eingangselement ist dazu vorgesehen, das Antriebsdrehmoment der Antriebsmaschine in die Torsionsdämpfereinrichtung einzuleiten, wobei das eingeleitete Antriebsdrehmoment durch die Federeinrichtung gedämpft an das mindestens eine Ausgangselement übertragen wird, um über das mindestens eine Ausgangselement an die Riemenscheibe übertragen zu werden. Mithin ermöglicht die Torsionsdämpfereinrichtung über die darin verbaute Federeinrichtung eine nicht-starre-Drehmomentverbindung von Antriebswelle und Riemenscheibe.
  • Bevorzugt ist das mindestens eine Eingangselement axial zwischen der Antriebswelle und der Lagerwelle angeordnet sowie drehfest mit der Antriebswelle und der Lagerwelle verbunden. Mit anderen Worten ist entweder ein Eingangselement oder es sind mehrere Eingangselemente axial zwischen der Antriebswelle und der Lagerwelle angeordnet. Das mindestens eine Eingangselement ragt radial in die Torsionsdämpfereinrichtung hinein und ist dort mit der Federeinrichtung wirkverbunden.
  • Ferner bevorzugt ist das mindestens eine Eingangselement als Ringscheibe ausgebildet und weist mehrere Bohrungen zur axialen Durchführung von Verbindungmittel zwischen der Antriebswelle und der Lagerwelle auf. Insbesondere sind die Bohrungen gleichmäßig in Umfangsrichtung an der Ringscheibe verteilt. Vorzugsweise sind als Verbindungsmittel sowohl Schraubelemente als auch Scherstifte vorgesehen. Insbesondere sind die Schraubelemente und Scherstifte in Umfangsrichtung abwechselnd in den Bohrungen der Ringscheibe angeordnet.
  • Gemäß einer die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme ist das mindestens eine Ausgangselement stirnseitig an der Riemenscheibe angeordnet und drehfest mit der Riemenscheibe verbunden. Insbesondere ist das mindestens eine Ausgangselement über mehrere Schraubelemente mit der Riemenscheibe verbunden. Vorzugsweise kommt das mindestens eine Ausgangselement zumindest teilweise flächig an einem dafür vorgesehenen Stirnseitenabschnitt der Riemenscheibe zur Anlage.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bilden ein erstes und zweites Ausgangselement ein Gehäuse der Torsionsdämpfereinrichtung aus, wobei das erste Ausgangselement als Gehäusetopf und das zweite Ausgangselement als Gehäusedeckel ausgebildet ist. Mithin ist die Federeinrichtung innerhalb des Gehäuses angeordnet, wobei das Gehäuse zum Schutz der Federeinrichtung vor Schmutz und Feuchtigkeit vorgesehen ist. Insbesondere stützt sich das jeweilige Gehäuseteil, nämlich der Gehäusetopf und der Gehäusedeckel, an einem jeweiligen Ring ab. Einer der beiden Ringe kommt an der Lagerwelle und dem Eingangselement zur Anlage, wobei der andere der beiden Ringe an der Antriebswelle und dem Eingangselement zur Anlage kommt. Das Eingangselement ist axial zwischen den beiden Ringen eingespannt.
  • Bevorzugt ist eine Nebenabtriebswelle drehfest mit der Riemenscheibe verbunden, wobei die Nebenabtriebswelle dazu vorgesehen ist, mit einem Nebenaggregat des Hubschraubers wirkverbunden zu sein. Vorzugsweise ist das Nebenaggregat bzw. Hilfsaggregat ein Lüfter. Der Antrieb des Nebenaggregats ist somit ebenso wie der Antrieb des Rotorsystems durch die Torsionsdämpfereinrichtung gedämpft, sodass insbesondere Drehmomentspitzen und Laufunruhen abgefangen werden können. Ferner kann auch ein Verschleiß der im Antriebsstrang befindlichen Antriebskomponenten durch die Torsionsdämpfereinrichtung verringert werden.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Lagereinrichtung ein erstes und ein zweites Kegelrollenlager umfasst. Vorzugsweise bilden die beiden Kegelrollenlager eine O-Anordnung aus. Insbesondere ist zwischen den beiden Kegelrollenlagern eine Spannhülse angeordnet. Ein jeweiliger Außenring des jeweiligen Kegelrollenlagers ist an einer Innenumfangsfläche der Riemenscheibe angeordnet, wobei ein jeweiliger Innenring des jeweiligen Kegelrollenlagers an einer Außenumfangsfläche der Lagerwelle angeordnet ist. Die Riemenscheibe und die Lagerwelle sind zumindest teilweise relativ zueinander verdrehbar.
  • Insbesondere wird die Verwendung der erfindungsgemäßen Riemenantriebsanordnung in einem Antriebsstrang eines Hubschraubers vorgeschlagen.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Hubschrauber mit einer erfindungsgemäßen Riemenantriebsanordnung, wobei die Riemenantriebsanordnung im Antriebsstrang des Hubschraubers integriert und zur Schwingungsdämpfung vorgesehen ist. Insbesondere ist im Antriebsstrang des Hubschraubers auch eine als Kolbenmotor ausgebildete Antriebsmaschine angeordnet, die mit der Riemenantriebsanordnung wirkverbunden ist.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der drei Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
    • 1 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Riemenantriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines Hubschraubers,
    • 2 eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Riemenantriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines Hubschraubers, und
    • 3 eine schematische Darstellung eines Hubschraubers mit einer im Antriebsstrang integrierten erfindungsgemäßen Riemenantriebsanordnung.
  • Gemäß 1 und 2 weist eine jeweilige erfindungsgemäße Riemenantriebsanordnung 13 für einen Antriebsstrang eines Hubschraubers 14 eine Antriebswelle 1 auf, die mit einer Kurbelwelle 2 einer Antriebsmaschine 15 des Hubschraubers 14 wirkverbunden ist. Ferner - sowie hier nicht dargestellt - können die Antriebswelle 1 und die Kurbelwelle 2 mit einem Starterrad einer Antriebsvorrichtung wirkverbunden sein. Bevorzugt kann das Starterrad in der Schnittstelle zwischen der Antriebswelle 1 und die Kurbelwelle 2 angebunden sein. Die Antriebswelle 1 ist über eine Torsionsdämpfereinrichtung 3 mit einer Riemenscheibe 4 wirkverbunden. Die Torsionsdämpfereinrichtung 3 umfasst eine Federeinrichtung 8. Die Riemenscheibe 4 ist über eine Lagereinrichtung 5 drehbar an einer drehfest mit der Antriebswelle 1 verbundenen Lagerwelle 6 angeordnet. Die Lagereinrichtung 5 umfasst ein erstes und ein zweites Kegelrollenlager 5a, 5b, wobei die beiden Kegelrollenlager 5a, 5b eine O-Anordnung ausbilden. Ferner ist die Lagereinrichtung 5 über eine erste und zweite Dichtung 19a, 19b, die am jeweiligen Kegelrollenlager 5a, 5b angeordnet ist, abgedichtet und durch einen Lagerdeckel 20 axial fixiert. Zwischen den beiden Kegelrollenlager 5a, 5b ist eine Spannhülse 21 angeordnet.
  • Die Lagerwelle 6 und die Antriebswelle 1 sind als Hohlwellen ausgebildet und auf einer gemeinsamen Antriebsachse 16 mit der Kurbelwelle 2 angeordnet. Die Riemenscheibe 4 ist koaxial zur Lagerwelle 6 ausgebildet. Ferner ist die Riemenscheibe 4 zur Aufnahme eines mit einem Rotorsystem 18 des Hubschraubers 14 wirkverbunden Riemens vorgesehen. Vorliegend ist der Riemen nicht dargestellt, jedoch ist die korrespondierend zum Riemen ausgebildete Riemenlauffläche 17 an der Riemenscheibe 4 dargestellt. Die Riemenlauffläche 17 weist eine Vielzahl von V-Keilen auf, die zumindest einen, vorzugsweise mehrere Riemen aufnehmen können.
  • Ferner ist eine Nebenabtriebswelle 12 drehfest mit der Riemenscheibe 4 verbunden. Die Nebenabtriebswelle 12 ist dazu vorgesehen, mit einem Nebenaggregat des Hubschraubers 14 wirkverbunden zu sein. Beispielsweise kann das Nebenaggregat ein Lüfter sein. Die Nebenabtriebswelle 12 ist über ein Lagerelement 22 drehbar gelagert. Das von der Antriebsmaschine 15 erzeugte Drehmoment wird über die Torsionsdämpfereinrichtung 3 sowohl in die Riemenscheibe 4 als auch in die Nebenabtriebswelle 12 eingeleitet.
  • Gemäß 1 koppelt die Federeinrichtung 8 der Torsionsdämpfereinrichtung 3 zwei Eingangselemente 7a, 7b schwingungsdämpfend mit einem Ausgangselement 9. Das erste Eingangselement 7a kommt an der Antriebswelle 1 zur Anlage und ist mit der Federeinrichtung 8 wirkverbunden. Ferner kommt das zweite Eingangselement 7b an der Lagerwelle 6 zur Anlage und ist mit der Federeinrichtung 8 wirkverbunden. Das jeweilige Eingangselement 7a, 7b ist als Ringscheibe ausgebildet und weist mehrere Bohrungen 10 zur axialen Durchführung von Verbindungsmittel 11 zwischen der Antriebswelle 1 und der Lagerwelle 6 auf. Vorliegend befinden sich zwei Verbindungmittel 11, die als Scherstift ausgebildet sind, in der Schnittfläche. Die Verbindungsmittel 11 erstrecken sich zumindest teilweise axial durch die Antriebswelle 1 und die Lagerwelle 6 sowie vollständig durch die jeweilige Bohrung 10 am jeweiligen Eingangselement 7a, 7b. Das Ausgangselement 9 ist stirnseitig an der Riemenscheibe 4 angeordnet und drehfest über Schrauben mit der Riemenscheibe 4 verbunden. Vorliegend ist das Ausgangselement 9 als Ringscheibe ausgebildet.
  • Gemäß 2 koppelt die Federeinrichtung 8 der Torsionsdämpfereinrichtung 3 ein Eingangselement 7 schwingungsdämpfend mit zwei Ausgangselementen 9a, 9b. Das Eingangselement 7 kommt axial zwischen der Antriebswelle 1 und der Lagerwelle 6 zur Anlage und ist mit der Federeinrichtung 8 wirkverbunden. Das Eingangselement 7 ist als Ringscheibe ausgebildet und weist mehrere Bohrungen 10 zur axialen Durchführung von Verbindungmittel 11 zwischen der Antriebswelle 1 und der Lagerwelle 6 auf. Vorliegend befinden sich zwei Verbindungmittel 11, die als Schraubelemente ausgebildet sind, in der Schnittfläche. Die Verbindungsmittel 11 erstrecken sich zumindest teilweise axial durch die Antriebswelle 1 und die Lagerwelle 6 sowie vollständig durch die jeweilige Bohrung 10 am Eingangselement 7. Das erste und zweite Ausgangselement 9a, 9b bilden ein Gehäuse der Torsionsdämpfereinrichtung 3 aus, wobei das erste Ausgangselement 9a als Gehäusetopf und das zweite Ausgangselement 9b als Gehäusedeckel ausgebildet ist. Das erste Ausgangselement 9a ist stirnseitig an der Riemenscheibe 4 angeordnet, wobei das zweite Ausgangselement 9b zumindest teilweise stirnseitig an dem ersten Ausgangselement 9a zur Anlage kommt, und wobei beide Ausgangselement 9a, 9b drehfest über Schrauben mit der Riemenscheibe 4 verbunden sind.
  • In 3 ist ein Hubschrauber 14 mit einer erfindungsgemäßen Riemenantriebsanordnung 13 dargestellt. Die Riemenantriebsanordnung 13 ist wirksam in einem Antriebsstrang des Hubschraubers 14 angeordnet, wobei der Antriebsstrang antriebsseitig eine Antriebsmaschine 15 und abtriebsseitig ein Rotorsystem 18 mit einem ersten und einem zweiten Rotor 18a, 18b umfasst.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebswelle
    2
    Kurbelwelle
    3
    Torsionsdämpfereinrichtung
    4
    Riemenscheibe
    5
    Lagereinrichtung
    5a
    erstes Kegelrollenlager
    5b
    zweites Kegelrollenlager
    6
    Lagerwelle
    7
    Eingangselement
    7a
    erstes Eingangselement
    7b
    zweites Eingangselement
    8
    Federeinrichtung
    9
    Ausgangselement
    9a
    erstes Ausgangselement
    9b
    zweites Ausgangselement
    10
    Bohrung
    11
    Verbindungmittel
    12
    Nebenabtriebswelle
    13
    Riemenantriebsanordnung
    14
    Hubschrauber
    15
    Antriebsmaschine
    16
    Antriebsachse
    17
    Riemenlauffläche
    18
    Rotorsystem
    18a
    erster Rotor
    18b
    zweiter Rotor
    19a
    erste Dichtung
    19b
    zweite Dichtung
    20
    Lagerdeckel
    21
    Spannhülse
    22
    Lagerelement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010062325 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Riemenantriebsanordnung (13) für einen Antriebsstrang eines Hubschraubers (14), umfassend eine Antriebswelle (1), die dazu vorgesehen ist, mit einer Kurbelwelle (2) einer Antriebsmaschine (15) des Hubschraubers (14) wirkverbunden zu sein, wobei die Antriebswelle (1) über eine Torsionsdämpfereinrichtung (3) mit einer Riemenscheibe (4) wirkverbunden ist, wobei die Riemenscheibe (4) über eine Lagereinrichtung (5) drehbar an einer drehfest mit der Antriebswelle (1) verbundenen Lagerwelle (6) angeordnet ist, wobei die Riemenscheibe (4) zur Aufnahme eines mit einem Rotorsystem (18) des Hubschraubers (14) wirkverbunden Riemens vorgesehen ist.
  2. Riemenantriebsanordnung (13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Torsionsdämpfereinrichtung (3) eine Federeinrichtung (8) umfasst, wobei die Federeinrichtung (8) mindestens ein Eingangselement (7, 7a, 7b) schwingungsdämpfend mit mindestens einem Ausgangselement (9, 9a, 9b) koppelt.
  3. Riemenantriebsanordnung (13) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Eingangselement (7, 7a, 7b) axial zwischen der Antriebswelle (1) und der Lagerwelle (6) angeordnet sowie drehfest mit der Antriebswelle (1) und der Lagerwelle (6) verbunden ist.
  4. Riemenantriebsanordnung (13) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Eingangselement (7, 7a, 7b) als Ringscheibe ausgebildet ist und mehrere Bohrungen (10) zur axialen Durchführung von Verbindungmittel (11) zwischen der Antriebswelle (1) und der Lagerwelle (6) aufweist.
  5. Riemenantriebsanordnung (13) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ausgangselement (9, 9a, 9b) stirnseitig an der Riemenscheibe (4) angeordnet und drehfest mit der Riemenscheibe (4) verbunden ist.
  6. Riemenantriebsanordnung (13) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes und zweites Ausgangselement (9a, 9b) ein Gehäuse der Torsionsdämpfereinrichtung (3) ausbilden, wobei das erste Ausgangselement (9a) als Gehäusetopf und das zweite Ausgangselement (9b) als Gehäusedeckel ausgebildet ist.
  7. Riemenantriebsanordnung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nebenabtriebswelle (12) drehfest mit der Riemenscheibe (4) verbunden ist, wobei die Nebenabtriebswelle (12) dazu vorgesehen ist, mit einem Nebenaggregat des Hubschraubers (14) wirkverbunden zu sein.
  8. Riemenantriebsanordnung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (5) ein erstes und ein zweites Kegelrollenlager (5a, 5b) umfasst.
  9. Riemenantriebsanordnung (13) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kegelrollenlager (5a, 5b) eine O-Anordnung ausbilden.
  10. Verwendung einer Riemenantriebsanordnung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Antriebsstrang eines Hubschraubers (14).
  11. Hubschrauber (14) mit einer Riemenantriebsanordnung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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