DE102021103691A1

DE102021103691A1 - Anordnung zum Steuern der Blattstellung von Rotorblättern

Info

Publication number: DE102021103691A1
Application number: DE102021103691.7A
Authority: DE
Inventors: Erik Grädener
Original assignee: Alina Erik Graedener GbR Vertretungsberechtigter Ges Erik Graedener 10623 Berlin; Alina+erik Graedener GbR Vertretungsberechtigter Gesellschafter Erik Graedener 10623 Berlin
Current assignee: Alina Erik Graedener GbR Vertretungsberechtigter Ges Erik Graedener 10623 Berlin; Alina+erik Graedener GbR Vertretungsberechtigter Gesellschafter Erik Graedener 10623 Berlin
Priority date: 2021-02-17
Filing date: 2021-02-17
Publication date: 2022-08-18
Also published as: EP4294722A1; WO2022174998A1

Abstract

Eine Anordnung zum Steuern der Blattstellung von Rotorblättern (17) an einem Rotor, enthaltend: eine zweiteilige Taumelscheibe (10; 100) mit einem drehenden Teil (12; 112) und einem nicht-drehenden Teil (14; 114), welches über ein Lager (16; 116) mit dem drehenden Teil verbunden ist, wobei der nicht-drehende Teil (14; 114) der Taumelscheibe (10; 100) eine Taumelscheiben-Ebene definiert; und Übertragungselemente (18; 118) zur Übertragung von Kräften mittels der Taumelscheibe (10; 100) auf die Rotorblätter (17); ist gekennzeichnet durch eine nicht-drehende Basis (34; 134); und Gelenkstangen (28; 110), über welche der nicht-drehende Teil (14; 114) der Taumelscheibe mit der Basis (34; 134) gelenkig verbunden ist und welche eine Neigung der Taumelscheiben-Ebene um wenigstens eine Achse senkrecht zur Drehachse des Rotors erlauben.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Steuern der Blattstellung von Rotorblättern (Pitch) an einem Rotor, enthaltend:

(a) eine zweiteilige Taumelscheibe mit einem drehenden Teil und einem nichtdrehenden Teil, welches über ein Lager mit dem ersten Teil verbunden ist, wobei der nicht-drehende Teil der Taumelscheibe eine Taumelscheiben-Ebene definiert; und
(b) Übertragungselemente zur Übertragung von Kräften mittels der Taumelscheibe auf die Rotorblätter.

Rotoren mit Rotorblättern werden für beispielsweise für Flugobjekte, wie Drohnen oder Hubschrauber eingesetzt. Die Rotorblätter rotieren um eine Rotorachse und bewegen das Flugobjekt in die Luft. Die Vertikalbewegung des Flugobjekts kann über die Winkelgeschwindigkeit des Rotors eingestellt werden. Zur Bewegung des Flugobjekts in horizontaler Richtung kann bei Multikoptern mit mehreren Rotoren ebenfalls eine Steuerung über die Winkelgeschwindigkeit der Rotoren erfolgen. Unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten der Rotoren führen zu einer Neigung und in der Folge zu einer Horizontalbewegung. Die Steuerung über die Winkelgeschwindigkeit der Rotoren ist vergleichsweise träge.
Zur Steuerung kann auch die Blattstellung (Pitch) der Rotorblätter genutzt werden. Je nach Neigung um die Längsachse des Rotorblatts wird eine unterschiedliche Bewegung des Flugobjekts in horizontaler und/oder vertikaler Richtung erreicht. Hierbei wird zwischen der kollektiven Blattverstellung und der zyklischen Blattverstellung unterschieden. Bei der kollektiven Blattverstellung wird eine für alle Rotorblätter gleiche Neigung eingestellt. Damit kann die Vertikalbewegung gesteuert werden. Die zyklische Blattverstellung sieht eine Blattverstellung vor, die von der Winkellage des Rotorblatts um die Rotorachse abhängt. Mit der zyklischen Blattverstellung wird die Horizontalbewegung eingestellt.
Stand der Technik
Zur Einstellung der Neigung von Rotorblättern (Blattstellung, Pitch) sind Taumelscheiben allgemein bekannt. Die Taumelscheiben haben einen drehenden und einen nichtdrehenden Teil. Der drehende Teil der Taumelscheibe ist mit dem ebenfalls drehenden Rotorblättern verbunden. Der nicht-drehende Teil ist axialverschieblich am nichtdrehenden Teil des Rotormasts befestigt. Die beiden Teile der Taumelscheibe sind über ein Lager verbunden.
Bekannte Taumelscheiben können in vertikaler Richtung bewegt werden. Dadurch wird eine kollektive Blattverstellung erreicht. Die bekannte Taumelscheibe ist ferner in einem sphärischen Lager gelagert, welches eine Neigung der Taumelscheibe erlaubt. Dadurch wird eine zyklische Blattverstellung erreicht. Das sphärische Lager ist teuer und anfällig und erfordert häufige, aufwändige Wartungen.
DE 36 08 600 C2 offenbart ein Zentrierteil für eine Taumelscheibe, mit Stangen, die zu der Rotorwelle tangential und mit dem inneren Taumelscheibenring verbunden sind. Die Stangen hindern die Taumelscheibe an einer Drehung durch Befestigung an Getriebeanschlussstücken. Die bekannte Anordnung bewirkt eine elliptische Bewegung des Mittelpunktes der Taumelscheibe. Das ist unerwünscht.
DE 10 2012 203 978 A1 offenbart eine Rotorblattsteuereinrichtung für einen Hubschrauber mit einem Taumelring, der Koppelmittel zur Veränderung der Lage des Taumelringkoppelpunkts am nichtdrehenden Teil des Taumelrings aufweist. Die kinematische Berechnung für die gezeigte Anordnung ergibt, dass keine Freiheitsgrade mehr vorhanden sind, welche eine Bewegung erlauben.
Weiterer Stand der Technik ist in EP 3 446 973 B1 offenbart.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche kostengünstig und robust ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, durch

(c) eine nicht-drehende Basis; und
(d) Gelenkstangen, über welche der nicht-drehende Teil der Taumelscheibe mit der Basis gelenkig verbunden ist und welche eine Neigung der Taumelscheiben-Ebene um wenigstens eine Achse senkrecht zur Drehachse des Rotors erlauben.

Die Gelenkstangen sind zu unterscheiden von dem Gestänge, welches den drehenden Teil der Taumelscheibe mit den Rotorblättern bzw. den nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe mit der Steuerung verbinden. Vielmehr wird die Taumelscheibe mit den Gelenkstangen an der Basis befestigt.
Mit den Gelenkstangen wird die Taumelscheibe in ihrer Lage beweglich gehalten. Die Gelenke an den Gelenkstangen sind dabei so ausgebildet, dass die gewünschten Freiheitsgrade ermöglicht werden. So wird bei der vorliegenden Erfindung mit den Gelenkstangen eine Neigung um wenigstens eine Achse senkrecht zur Drehachse des Rotors für die zyklische Blattverstellung zugelassen.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann auf ein anfälliges Kugellager verzichtet werden. Die Bewegungsfreiheitsgrade können mit einer geeigneten Anzahl an Gelenken an den Gelenkstangen erreicht werden.
Bei der Erfindung können wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei Gelenkstangen vorgesehen sein. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Gelenkstangen eine feste Länge haben. Die Befestigung der Gelenkstangen am nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe erfolgt an in Umfangsrichtung beabstandeten Befestigungspunkten. Dadurch wird eine translatorische Bewegung der Taumelscheibe in radialer Richtung zur Rotationsachse des Rotors beschränkt. Je nach Ausbildung der Gelenkstangen und der Gelenke verbleibt ein translatorischer Freiheitsgrad, nämlich eine Bewegung der Taumelscheibe in axialer Richtung.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Gelenkstangen über ein Kugelgelenk oder ein Kardangelenk am nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe angelenkt. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Gelenkstangen über ein Kugelgelenk oder ein Kardangelenk an die Basis angelenkt sind. Alternativ oder zusätzlich sind Gelenke nicht an den Enden der Gelenkstangen, sondern zwischen den Befestigungspunkten vorgesehen.
Bei der Verwendung von Kugelgelenken oder Kardangelenken, die eine Drehung um zwei Achsen erlauben, hat die Taumelscheibe insgesamt neben der translatorischen Bewegung in axialer Richtung zwei weitere Freiheitsgrade, wie der kinematische Nachweis zeigt:
In der Ebene gilt (2D): $F = 3 \cdot (n - 1) - 2 g_{1} - g_{2}$
mit:

F: Anzahl der Freiheitsgrade (DOF)
n: Anzahl der Glieder hier = 5 mit Gestell + 3 Gelenkstäbe + Taumelscheibe
g1: Anzahl der Gelenke mit einem DOF hier 6
g2: Anzahl der Gelenke mit zwei DOF hier Null

Diese Werte in Gleichung (1) ergeben:

F = 0, also ist die Taumelscheibe in der Ebene gebunden (kann sich nicht bewegen).
im 3-dimensionalen Raum gilt: $F = 6 \cdot (n - 1) - 6 \cdot g + \sum f_{i}$

g: Anzahl der Gelenke
fi: Anzahl der Freiheitsgerade von Gelenk „i“

Eingesetzt in Gleichung (2) ergibt dies, dass die Anzahl der Freiheitsgrade = 6 ist. Jeder der beispielsweise 3 Stäbe kann sich dabei um seine jeweilige Stabachse drehen. Diese 3 Freiheitsgrade brauchen bei den errechneten 6 Freiheitsgraden des Gesamtsystems nicht berücksichtigt werden. Im Ergebnis kann sich die Taumelscheibe mit 3 Freiheitsgraden als starrer Körper bewegen.
Da die Taumelscheibe entsprechend Gleichung (1) keine translatorische Bewegung in der Ebene der Taumelscheibe ausführen kann, verbleiben insgesamt 3 Freiheitsgerade.
Die noch freien Freiheitsgerade sind also eine translatorische Bewegung in axialer Richtung und die Rotationen um radiale Achsen. Die Verwendung von kardanischen Gelenken statt Kugelgelenken an den Enden der Gelenkstangen vermeidet die Drehungen um die jeweiligen Längsachsen der Gelenkstangen. Ein kardanisches Gelenk kann insbesondere nur zwei statt wie beim Kugelgelenk drei Freiheitsgerade aufweisen. Eingesetzt in Gleichung (2), ergeben sich drei Freiheitsgrade F=3.
Die Basis kann jede nicht-drehende Ausgestaltung haben. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Basis von einem Ring gebildet, der koaxial an einem nicht-drehenden Teil des Rotormastes befestigt ist. Die Befestigungspunkte für die Gelenkstangen können in Umfangsrichtung beabstandet an dem Ring vorgesehen sein. Die Taumelscheibe kann unterhalb oder vorzugsweise oberhalb der Basis vorgesehen sein. Alternativ ist vorgesehen, dass jede Gelenkstange mit den Steuerstangen verbunden ist, welche statt an dem nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe an den Gelenkstangen angreifen.
Bei einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der nicht-drehende Teil der Taumelscheibe einen konzentrisch um den Rotormast angeordneten äußeren Ring bildet und der drehende Teil der Taumelscheibe einen in der Ebene des nicht-drehenden Teils der Taumelscheibe liegenden inneren Ring bildet, der mit einem Lager, insbesondere einem Wälzlager, innerhalb des äußeren Rings umläuft. Es versteht sich, dass auch eine Ausgestaltung möglich ist, bei der der nicht-drehende Teil der Taumelscheibe einen inneren Ring und der drehende Teil der Taumelscheibe einen äußeren Ring bildet und die Ringe über ein Lager gegeneinander verdrehbar verbunden sind.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Übertragungselemente zur Übertragung von Kräften mittels der Taumelscheibe auf die Rotorblätter ein Gestänge umfassen, welches an der Taumelscheibe angelenkt ist. Das Gestänge kann vorzugsweise Steuerstangen umfassen, welche gelenkig mit dem drehenden Teil der Taumelscheibe und mit den Rotorblättern verbunden sind. Das Gestänge kann ferner Steuerstangen umfassen, welche gelenkig mit dem nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe oder der Gelenkstange und mit einem Steuerknüppel oder einer anderen Steuereinrichtung verbunden sind.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Definitionen
In dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen haben alle Begriffe eine dem Fachmann geläufige Bedeutung, welche der Fachliteratur, Normen und den einschlägigen Internetseiten und Publikationen, insbesondere lexikalischer Art, beispielsweise www.Wikipedia.de, www.wissen.de oder der Wettbewerber, forschenden Institute, Universitäten und Verbände, dargelegt sind. Insbesondere haben die verwendeten Begriffe nicht die gegenteilige Bedeutung dessen, was der Fachmann den obigen Publikationen entnimmt.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer nicht geneigten Taumelscheibe und einer über Gelenkstangen verbundenen, ringförmigen Basis aus einer seitlichen Perspektive.
2 ist eine perspektivische Ansicht der Taumelscheibe aus 1 aus einer Perspektive von schräg unten.
3 ist eine weitere perspektivische Ansicht der Taumelscheibe aus 1 von schräg unten.
4 ist eine Draufsicht auf die Taumelscheibe aus 1.
5 zeigt die Taumelscheibe aus 1 mit starker Neigung um eine horizontale Achse aus einer seitlichen Perspektive.
6 zeigt die Taumelscheibe aus 5 aus einer Perspektive von schräg unten.
7 zeigt die Taumelscheibe aus 5 aus einer weiteren seitlichen Perspektive.
8 ist eine Draufsicht auf die Taumelscheibe aus 5.
9 ist eine perspektivische Darstellung eines Rotors mit Antrieb, Rotorblättern und Taumelscheibe.
10 zeigt ein Detail aus 9 mit einer oberen Taumelscheibe und einem Gestänge zum Steuern der Taumelscheibe.
11 zeigt das Detail aus 10 aus einer anderen Perspektive.
12 ist eine perspektivische Ansicht einer nicht geneigten Taumelscheibe und einer über Gelenkstangen verbundenen, ringförmigen Basis aus einer seitlichen Perspektive entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel.
13 ist eine perspektivische Ansicht der Taumelscheibe aus 12 aus einer Perspektive von schräg unten.
14 ist eine weitere perspektivische Ansicht der Taumelscheibe aus 12 von schräg unten.
15 zeigt die Taumelscheibe aus 12 mit starker Neigung um eine horizontale Achse aus einer seitlichen Perspektive.
16 zeigt die Taumelscheibe aus 15 aus einer Perspektive von schräg unten.
17 ist eine Seitenansicht einer Gelenkstange für die Anordnung aus 12.
18 ist eine Vorderansicht der Gelenkstange aus 17.
19 ist eine perspektivische Ansicht der Gelenkstange aus 9 aus einer seitlichen Perspektive.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die 1 bis 11 zeigen eine Taumelscheibe, die allgemein mit 10 bezeichnet ist. Die Taumelscheibe 10 umfasst einen drehenden Teil 12 und einen nicht-drehenden Teil 14. Der drehende Teil 12 ist ringförmig und läuft im vorliegenden Ausführungsbeispiel über ein Wälzlager 16 koaxial innerhalb des ebenfalls ringförmigen nicht-drehenden Teils 14. Es versteht sich, dass der drehende Teil 12 auch außen um den nicht-drehenden Teil 14 umlaufen kann.
An den nicht drehenden Teil 12 sind Steuerstangen 24 mit Gelenken 26 angelenkt. Die Gelenke 26 erlauben eine Drehung um eine horizontale Achse senkrecht zu einem Radius des nicht drehenden Teils 12. Die (nicht dargestellten) freien Enden der Steuerstangen 24 sind in üblicher Weise mit Servos verbunden. Die Steurstangen 18 sind mit den Rotorblättern 17 verbunden. Ein Beispiel für einen Rotor mit Rotorblättern 17 und Antrieben 19 ist in 9 illustriert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Steuerstangen 18 dargestellt. Es versteht sich, dass auch mehr Servos mit der zugehörigen Anzahl an Steuerstangen 24 vorgesehen sein können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Steuerstangen 24 dargestellt. Es können aber auch beispielsweise vier Steuerstangen verwendet werden. Der drehende Teil 12 der Taumelscheibe 10 wird über einen Mitnehmer 22 angetrieben. Der Mitnehmer 22 greift in einen rotierenden Teil des Antriebs 19, der in 9 dargestellt ist.
10 und 11 zeigen im Detail, wie die Taumelscheibe 10 um den Rotormast 25 herum angeordnet ist. Steuerstangen 24 bewegen die Taumelscheibe 10.
An der Unterseite des nicht-drehenden Teils 14 der Taumelscheibe sind bei einem gegenüber 10 und 11 etwas abgewandelten Ausführungsbeispiel drei Steuerstangen 24 mit Gelenken 26 angelenkt. Die Gelenke 26 erlauben eine Drehung um eine horizontale Achse senkrecht zu einem Radius des nicht-drehenden Teils 14. Die (nicht dargestellten) freien Enden der Steuerstangen 24 sind in üblicher Weise mit den Steuerelementen und Servos, etwa einem Steuerknüppel im Cockpit verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Steuerstangen 24 dargestellt. Es versteht sich, dass auch mehr oder weniger Steuerstangen 24 vorgesehen sein können.
Die Steuerstangen 18 und 24 dienen der Steuerung der Neigung der Rotorblätter 17 um ihre Längsachse über die Taumelscheibe 10. Wenn sich die Taumelscheibe 10 als Ganzes in vertikaler Richtung bewegt, wird eine kollektive Blattverstellung erreicht. Wenn die Taumelscheibe 10 um eine horizontale Achse geneigt wird, wird eine zyklische Blattverstellung erreicht. 1 bis 4 illustrieren eine Taumelscheibe 10 mit fast keiner Neigung der Taumelscheibe. 5 bis 8 illustrieren eine zu Illustrationszwecken extrem stark geneigte Taumelscheibe 10.
Um diese Bewegungen, d.h. die Bewegung in vertikaler Richtung (z-Achse) und die Neigung um eine beliebige horizontale Achse in einer radialen Ebene (x-y-Ebene) zu ermöglichen, muss die Taumelscheibe 10 in einer Weise gelagert sein, dass genau diese drei Freiheitsgrade der Bewegung möglich und alle anderen Freiheitsgrade arretiert sind.
Anders als bei bekannten Taumelscheiben wird hierzu kein axialverschiebliches gemeinsames, sphärisches Lager verwendet. Stattdessen werden drei Gelenkstangen 28 verwendet. Die Gelenkstangen 28 sind jede über ein eigenes Kugelgelenk 30 an der Unterseite des nicht drehenden Teils 12 der Taumelscheibe 10 angelenkt. Das andere Ende jeder Gelenkstange 28 ist ebenfalls über ein eigenes Kugelgelenk 32 an einer Basis 34 angelenkt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Basis 34 die Form eines zur Rotationsachse des Rotors koaxialen Rings. Die Basis 34 ist ebenfalls nicht-drehend und mit dem nicht-drehenden Teil des Rotormastes 25 oder einem anderen nicht-drehenden Teil verbunden. Mit den Gelenkstangen 28 werden die auf die Taumelscheibe 10 wirkenden Kräfte aufgenommen.
Die Kugelgelenke 30 und 32 werden mittels Kugeln 36 verwirklicht, die an kurzen Zapfen 38 angeformt sind. Das der Kugel 36 abgewandte Ende der Zapfen ist an der Basis bzw. am nicht drehenden-Teil der Taumelscheibe 10 befestigt oder angeformt.
Die drei Taumelscheiben-seitigen Gelenke 30 definieren eine Ebene. Die Gelenkstangen 28 haben eine feste Länge. Entsprechend kann sich die Taumelscheibe 10 nicht in der durch die Gelenke 30 definierte Ebene bewegen. Eine translatorische Bewegung der Taumelscheibe in axialer Richtung, d.h. in vertikaler Richtung hingegen ist möglich. Diese Bewegung ist mit einer Rotationsbewegung der Taumelscheibe 10 um einen kleinen Winkel verbunden. Bei einer Bewegung der Taumelscheibe nach oben in 1, rotiert die Taumelscheibe beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn von oben gesehen.
Neben der beschriebenen, translatorischen Bewegung in axialer Richtung ist auch eine Rotationsbewegung (Neigung) der Taumelscheibe 10 um jede Achse möglich, die in der Ebene der Taumelscheibe liegt. Eine Rotation um eine Achse außerhalb der Ebene oder um die Rotationsachse des Rotors ist hingegen nicht möglich. Neben den beschriebenen Bewegungen können die Gelenkstangen 28 bei Verwendung der Kugelgelenke 30 und 32 auch um ihre eigene Längsachse rotieren.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel werden statt Kugelgelenken 30 und 32 Kardangelenke mit zwei Drehachsen verwendet. Bei Verwendung solcher Kardangelenke drehen sich die Gelenkstangen 28 nicht um ihre eigene Längsachse.
Zum Antrieb des drehenden Teils 12 der Taumelscheibe 10 ist ein Mitnehmer 40 vorgesehen, der in ein rotierendes Element eingreift.
12 bis 19 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Taumelscheibe. Die Taumelscheibe ist allgemein mit 100 bezeichnet. Auch an dieser Taumelscheibe 100 sind ist ein drehender Teil 112 und ein nicht-drehender Teil 114 über ein Wälzlager 116 verbunden. Steuerstangen 118 sind mit Gelenken 120 an den drehenden Teil 112 angelenkt, welche mit den Rotorblättern verbindbar sind.
Die bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehenen Gelenkstangen 110 sind anders ausgebildet als die Gelenkstangen 28 des ersten Ausführungsbeispiels. Die Gelenkstangen 110 sind wie beim ersten Ausführungsbeispiel an den nicht-drehenden Teil 114 der Taumelscheibe 100 angelenkt. Hierfür ist ein Kugelgelenk vorgesehen, dass eine Kugel 136 an einem Zapfen 138 (13) aufweist. Die Kugel 136 ist in einer Pfanne 111 gelagert. Das Basis-seitige Ende der Gelenkstangen 110 ist - anders als beim ersten Ausführungsbeispiel - nicht von einem Kugelgelenk, sondern von einem Gelenk 112 mit nur einem Freiheitsgrad gebildet. 17 bis 19 zeigen die Gelenkstangen 110 im Detail.
Jede der hier vorgesehenen drei Gelenkstangen 110 ist um eine Achse drehbar, die sich senkrecht zur ringförmigen Basis 134 erstreckt. Die Achse verläuft senkrecht zur Darstellungsebene in 17 und horizontal in der Darstellungsebene in 18.
Ein Zapfen 115 ist an die Gelenkstange 110 angeformt. Am freien Ende des Zapfens 115 ist ein Betätigungselement 113 angeformt. Dass Betätigungselement 113 hat die Form einer leicht gekrümmten Fahne mit einer Bohrung 117. Eine Steuerstange, die an dem Betätigungselement befestigt ist, kann einen Drehimpuls auf die Gelenkstange 110 ausüben. Die Drehung der Gelenkstange 110 bewirkt dann eine Neigung der Taumelscheibe und/oder bei geeigneter Drehung aller Gelenkstangen 110 eine Bewegung der Taumelscheibe 100 in vertikaler Richtung. Anders als beim ersten Ausführungsbeispiel greifen die Steuerstangen hier nicht an der Taumelscheibe 10, sondern an den Gelenkstangen 110 an, wobei alle Kräfte außer den Drehimpulsen von der Basis 134 aufgenommen werden. Alternativ kann die Drehung von 110 mittels eines Antriebs, z.B. Servo, angeflanscht an 115 erfolgen.
Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Illustration der in den Ansprüchen beanspruchten Erfindung. Merkmale, welche gemeinsam mit anderen Merkmalen offenbart sind, können in der Regel auch alleine oder in Kombination mit anderen Merkmalen, die im Text oder in den Zeichnungen explizit oder implizit in den Ausführungsbeispielen offenbart sind, verwendet werden. In der vorliegenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele bezeichnen der Begriff „axial“ die Richtung entlang der Rotationsachse des Rotors und der Begriff „radial“ die Richtung senkrecht zur Rotationsachse des Rotors.
Maße und Größen sind nur beispielhaft angegeben. Dem Fachmann ergeben sich geeignete Bereiche aus seinem Fachwissen und brauchen hier daher nicht näher erläutert werden. Die Offenbarung einer konkreten Ausgestaltung eines Merkmals bedeutet nicht, dass die Erfindung auf diese konkrete Ausgestaltung beschränkt werden soll. Vielmehr kann ein solches Merkmal durch eine Vielzahl anderer, dem Fachmann geläufigen Ausgestaltungen verwirklicht werden. Die Erfindung kann daher nicht nur in Form der erläuterten Ausgestaltungen verwirklicht werden, sondern durch alle Ausgestaltungen, welche vom Schutzbereich der beigefügten Ansprüche abgedeckt sind.
Die Begriffe „oben“, „unten“, „rechts“ und „links“ beziehen sich ausschließlich auf die beigefügten Zeichnungen. Es versteht sich, dass beanspruchte Vorrichtungen auch eine andere Orientierung annehmen können. Der Begriff „enthaltend“ und der Begriff „umfassend“ bedeuten, dass weitere, nicht-genannte Komponenten vorgesehen sein können. Unter dem Begriff „im Wesentlichen“, „vorwiegend“ und „überwiegend“ fallen alle Merkmale, die eine Eigenschaft oder einen Gehalt mehrheitlich, d.h. mehr als alle anderen genannten Komponenten oder Eigenschaften des Merkmals aufweisen, also bei zwei Komponenten beispielsweise mehr als 50%.
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 3608600 C2 [0006]
DE 102012203978 A1 [0007]
EP 3446973 B1 [0008]

Claims

Anordnung zum Steuern der Blattstellung von Rotorblättern (17) an einem Rotor, enthaltend: (a) eine zweiteilige Taumelscheibe (10; 100) mit einem drehenden Teil (12; 112) und einem nicht-drehenden Teil (14; 114), welches über ein Lager (16; 116) mit dem drehenden Teil verbunden ist, wobei der nicht-drehende Teil (14; 114) der Taumelscheibe (10; 100) eine Taumelscheiben-Ebene definiert; und (b) Übertragungselemente (18; 118) zur Übertragung von Kräften mittels der Taumelscheibe (10; 100) auf die Rotorblätter (17); gekennzeichnet durch (c) eine nicht-drehende Basis (34; 134); und (d) Gelenkstangen (28; 110), über welche der nicht-drehende Teil (14; 114) der Taumelscheibe mit der Basis (34; 134) gelenkig verbunden ist und welche eine Neigung der Taumelscheiben-Ebene um wenigstens eine Achse senkrecht zur Drehachse des Rotors erlauben.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei, vorzugsweise drei Gelenkstangen (28; 110) vorgesehen sind.
Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkstangen (28; 110) eine feste Länge haben.
Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkstangen (28; 110) über ein Kugelgelenk (36; 136) oder ein Kardangelenk am nicht-drehenden Teil (14; 114) der Taumelscheibe angelenkt sind.
Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkstangen (28; 110) über ein Kugelgelenk oder ein Kardangelenk an der Basis (34; 134) angelenkt sind.
Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis von einem Ring (34; 134) gebildet ist, der koaxial an einem nichtdrehenden Teil des Rotormastes (25) befestigt ist.
Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht-drehende Teil (14; 114) der Taumelscheibe einen konzentrisch um den Rotormast (25) angeordneten äußeren Ring bildet und der drehende Teil (12; 112) der Taumelscheibe einen in der Ebene des nicht-drehenden Teils der Taumelscheibe liegenden inneren Ring bildet, der mit einem Lager (16; 116) innerhalb des äußeren Rings umläuft.
Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungselemente zur Übertragung von Kräften mittels der Taumelscheibe auf die Rotorblätter ein Gestänge (18; 118) umfassen, welches an der Taumelscheibe angelenkt ist.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestänge Steuerstangen (18; 118) umfasst, welche gelenkig mit dem drehenden Teil (12; 112) der Taumelscheibe und mit den Rotorblättern (17) verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestänge Steuerstangen (24) umfasst, welche gelenkig mit dem nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe oder der Basis und mit einem Steuerknüppel oder einer anderen Steuereinrichtung verbunden sind.
Rotor für ein Flugobjekt mit einem Antrieb und Rotorblättern gekennzeichnet durch eine Anordnung zum Steuern der Blattstellung der Rotorblätter nach einem der vorgehenden Ansprüche.
Flugobjekt mit einem Rotor nach Anspruch 11.