DE102018214789B4 - Riemenantriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines Hubschraubers - Google Patents
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Abstract
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 US 2007 / 0 262 197 A1 offenbart ein ultraleichtes koaxiales Drehflügelflugzeug, umfassend eine Flugzeugzelle, einen an der Flugzeugzelle angebrachten koaxialen Rotorsatz, eine mit dem Rotorsatz betriebsmäßig gekoppelte Antriebsmaschine, ein Steuersystem, ferner umfassend: einen dreh- und neigbaren Handgriff, der mit der Flugzeugzelle verbunden ist, eine Rotorschubsteuerung, wobei eine Bewegung des Handgriffs um eine Gierachse eine Gierlagesteuerungseingabe in das Steuersystem ergibt und eine Bewegung um eine Rollachse eine Rolllagesteuerungseingabe ergibt und eine Bewegung um eine Nickachse eine Nicksteuereingabe ergibt, wodurch die Kontrolle der Fluglage des Drehflügels beim Wanken und Gieren erleichtert wird.
- Aus der US 2015 / 0 053 826 A1 ist ein vertikales Start- und Landeflugzeug bekannt, umfassend einen Antriebsmechanismus zum Erzeugen von Auftrieb und Schub, eine Energieversorgungseinheit zum Liefern von Energie an den Antriebsmechanismus, einen Hauptrahmen zum Tragen mindestens eines Teils der Stromversorgungseinheit, eines Sitzes und eines Landefahrwerks, einen Hilfsrahmen zum Tragen des Antriebsmechanismus, eine Rahmenkoppeleinheit zum drehbaren Koppeln des Hauptrahmens und des Hilfsrahmens, und einen Steuerknüppel, der mit dem Hilfsrahmen oder dem Antriebsmechanismus verbunden ist, wobei ein auf dem Sitz sitzender Insasse den Steuerknüppel betätigt, um dadurch den Hilfsrahmen relativ zu dem Hauptrahmen zu bewegen, um eine Ausrichtung des Antriebsmechanismus zu ändern.
- 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 und2 weist eine jeweilige erfindungsgemäße Riemenantriebsanordnung13 für einen Antriebsstrang eines Hubschraubers14 eine Antriebswelle1 auf, die mit einer Kurbelwelle2 einer Antriebsmaschine15 des Hubschraubers14 wirkverbunden ist. Ferner - sowie hier nicht dargestellt - können die Antriebswelle1 und die Kurbelwelle2 mit einem Starterrad einer Antriebsvorrichtung wirkverbunden sein. Bevorzugt kann das Starterrad in der Schnittstelle zwischen der Antriebswelle1 und die Kurbelwelle2 angebunden sein. Die Antriebswelle1 ist über eine Torsionsdämpfereinrichtung3 mit einer Riemenscheibe4 wirkverbunden. Die Torsionsdämpfereinrichtung3 umfasst eine Federeinrichtung8 . Die Riemenscheibe4 ist über eine Lagereinrichtung5 drehbar an einer drehfest mit der Antriebswelle1 verbundenen Lagerwelle6 angeordnet. Die Lagereinrichtung5 umfasst ein erstes und ein zweites Kegelrollenlager5a ,5b , wobei die beiden Kegelrollenlager5a ,5b eine O-Anordnung ausbilden. Ferner ist die Lagereinrichtung5 über eine erste und zweite Dichtung19a ,19b , die am jeweiligen Kegelrollenlager5a ,5b angeordnet ist, abgedichtet und durch einen Lagerdeckel20 axial fixiert. Zwischen den beiden Kegelrollenlager5a ,5b ist eine Spannhülse21 angeordnet. - Die Lagerwelle
6 und die Antriebswelle1 sind als Hohlwellen ausgebildet und auf einer gemeinsamen Antriebsachse16 mit der Kurbelwelle2 angeordnet. Die Riemenscheibe4 ist koaxial zur Lagerwelle6 ausgebildet. Ferner ist die Riemenscheibe4 zur Aufnahme eines mit einem Rotorsystem18 des Hubschraubers14 wirkverbunden Riemens vorgesehen. Vorliegend ist der Riemen nicht dargestellt, jedoch ist die korrespondierend zum Riemen ausgebildete Riemenlauffläche17 an der Riemenscheibe4 dargestellt. Die Riemenlauffläche17 weist eine Vielzahl von V-Keilen auf, die zumindest einen, vorzugsweise mehrere Riemen aufnehmen können. - Ferner ist eine Nebenabtriebswelle
12 drehfest mit der Riemenscheibe4 verbunden. Die Nebenabtriebswelle12 ist dazu vorgesehen, mit einem Nebenaggregat des Hubschraubers14 wirkverbunden zu sein. Beispielsweise kann das Nebenaggregat ein Lüfter sein. Die Nebenabtriebswelle12 ist über ein Lagerelement22 drehbar gelagert. Das von der Antriebsmaschine15 erzeugte Drehmoment wird über die Torsionsdämpfereinrichtung3 sowohl in die Riemenscheibe4 als auch in die Nebenabtriebswelle12 eingeleitet. - Gemäß
1 koppelt die Federeinrichtung8 der Torsionsdämpfereinrichtung3 zwei Eingangselemente7a ,7b schwingungsdämpfend mit einem Ausgangselement9 . Das erste Eingangselement7a kommt an der Antriebswelle1 zur Anlage und ist mit der Federeinrichtung8 wirkverbunden. Ferner kommt das zweite Eingangselement7b an der Lagerwelle6 zur Anlage und ist mit der Federeinrichtung8 wirkverbunden. Das jeweilige Eingangselement7a ,7b ist als Ringscheibe ausgebildet und weist mehrere Bohrungen10 zur axialen Durchführung von Verbindungsmittel11 zwischen der Antriebswelle1 und der Lagerwelle6 auf. Vorliegend befinden sich zwei Verbindungmittel11 , die als Scherstift ausgebildet sind, in der Schnittfläche. Die Verbindungsmittel11 erstrecken sich zumindest teilweise axial durch die Antriebswelle1 und die Lagerwelle6 sowie vollständig durch die jeweilige Bohrung10 am jeweiligen Eingangselement7a ,7b . Das Ausgangselement9 ist stirnseitig an der Riemenscheibe4 angeordnet und drehfest über Schrauben mit der Riemenscheibe4 verbunden. Vorliegend ist das Ausgangselement9 als Ringscheibe ausgebildet. - Gemäß
2 koppelt die Federeinrichtung8 der Torsionsdämpfereinrichtung3 ein Eingangselement7 schwingungsdämpfend mit zwei Ausgangselementen9a ,9b . Das Eingangselement7 kommt axial zwischen der Antriebswelle1 und der Lagerwelle6 zur Anlage und ist mit der Federeinrichtung8 wirkverbunden. Das Eingangselement7 ist als Ringscheibe ausgebildet und weist mehrere Bohrungen10 zur axialen Durchführung von Verbindungmittel11 zwischen der Antriebswelle1 und der Lagerwelle6 auf. Vorliegend befinden sich zwei Verbindungmittel11 , die als Schraubelemente ausgebildet sind, in der Schnittfläche. Die Verbindungsmittel11 erstrecken sich zumindest teilweise axial durch die Antriebswelle1 und die Lagerwelle6 sowie vollständig durch die jeweilige Bohrung10 am Eingangselement7 . Das erste und zweite Ausgangselement9a ,9b bilden ein Gehäuse der Torsionsdämpfereinrichtung3 aus, wobei das erste Ausgangselement9a als Gehäusetopf und das zweite Ausgangselement9b als Gehäusedeckel ausgebildet ist. Das erste Ausgangselement9a ist stirnseitig an der Riemenscheibe4 angeordnet, wobei das zweite Ausgangselement9b zumindest teilweise stirnseitig an dem ersten Ausgangselement9a zur Anlage kommt, und wobei beide Ausgangselement9a ,9b drehfest über Schrauben mit der Riemenscheibe4 verbunden sind. - In
3 ist ein Hubschrauber14 mit einer erfindungsgemäßen Riemenantriebsanordnung13 dargestellt. Die Riemenantriebsanordnung13 ist wirksam in einem Antriebsstrang des Hubschraubers14 angeordnet, wobei der Antriebsstrang antriebsseitig eine Antriebsmaschine15 und abtriebsseitig ein Rotorsystem18 mit einem ersten und einem zweiten Rotor18a ,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
Claims (11)
- 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.
- 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. - 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. - Riemenantriebsanordnung (13) nach einem der
Ansprüche 2 oder3 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Eingangselement (7, 7a, 7b) als Ringscheibe ausgebildet ist und mehrere Bohrungen (10) zur axialen Durchführung von Verbindungmitteln (11) zwischen der Antriebswelle (1) und der Lagerwelle (6) aufweist. - Riemenantriebsanordnung (13) nach einem der
Ansprüche 2 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ausgangselement (9, 9a, 9b) stirnseitig an der Riemenscheibe (4) angeordnet und drehfest mit der Riemenscheibe (4) verbunden ist. - Riemenantriebsanordnung (13) nach einem der
Ansprüche 2 bis5 , 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. - Riemenantriebsanordnung (13) nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , 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. - Riemenantriebsanordnung (13) nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinrichtung (5) ein erstes und ein zweites Kegelrollenlager (5a, 5b) umfasst. - Riemenantriebsanordnung (13) nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kegelrollenlager (5a, 5b) eine O-Anordnung ausbilden. - Verwendung einer Riemenantriebsanordnung (13) nach einem der
Ansprüche 1 bis9 in einem Antriebsstrang eines Hubschraubers (14). - Hubschrauber (14) mit einer Riemenantriebsanordnung (13) nach einem der
Ansprüche 1 bis9 .
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