DE1929399A1

DE1929399A1 - Rotorkonstruktion fuer Hubschrauber

Info

Publication number: DE1929399A1
Application number: DE19691929399
Authority: DE
Inventors: Stone Robert Arthur; Carnell Brian Leyland
Original assignee: United Aircraft Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1968-06-25
Filing date: 1969-06-10
Publication date: 1970-01-29
Also published as: GB1259558A; FR2011629B1; US3486832A; FR2011629A1

Description

United Aircraft Corporation, 400 Main Street, Säst Hartford, Connecticut 06108j Vereinigte Staaten von Amerika.

Rotorkonstruktion für Hubschrauber

Die Erfindung betrifft Kraftübertragungssysteme für Hubschrauber und im einzelnen Einrichtungen zum Antrieb des Hubschrauberrotors und zur sowohl periodischen als auch gleichzeitigen gemeinsamen Anstellwinkelveränderung der Rotorblätter. Es sei vorausgeschickt, daß diese Steuerfunktionen bei der erfindungsgemäßen Konstruktion unter gleichzeitiger Verringerung der Höhe der Rotor-Getriebeeinheit erreicht werden, ohne daß die Breite des Rotors oder der zugehörigen Kraftübertragungseinrichtung vergrößert wird.

Bei der Konstruktion von Kraftübertragungssystemen für Hubschrauber ist es üblich, .die Schiefscheibe an einem standrohrärtigen Teil zu lagern, welches von dem Getriebegehäuse senkrecht aufragt, wobei die SchiefScheibenanordnung mit dem zugehörigen sphärischen Lager über Stege verbunden ist,

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V.: f -'■

welche mit Bezug auf die Drehachse des Rotors im wesentlichen •radial verlaufen. Die US-Patentschrift 3.322 200 zeigt ein Konstruktionsbeispiel dieser Art und es sei /bemerkt, daß eine derartige, bekannte Konstruktion zu einem Hubschrauberrotor-Aufbau beträchtlicher Höhe führt. Es ist anzunehmen, daß diese Zunahme der Rotorhöhe dadurch entstanden ist, ....·........ daß die verschiedenen Rotorteile einzeln konstruiert und dann beim Zusammenbau übereinandergesetzt wurden, anstatt sie als zusammenwirkende Teile eines einheitlichen Systems zu behandeln. · .... ,

Betrachtet man die Anordnung nach^der US-Patentschrift 3 322 200, so erkennt man, daß das zuvor erwähnte System von Stegen keine andere Aufgabe erfüllt, als die . Schiefscheibe mit dem sphärischen Gelenklager zu verbinden.

Weiter ist bedeutsam, daß die Antriebswelle für den Hubschrauberrotor bisher aus Stahl gefertigt wurde und eine Wellendurchbiegung führte hier nicht zu besonderen Schwierigkeiten. Normale, reibungsarme Lager reichten zur Abstützung der Welle gegen ein Durchbiegen aus und auch die Bearbeitung der Welle bot keine außerordentlichen Schwierigkeiten. Durch dan Einsatz von Werkstoffen mit einem großen Verhältnis von _.. Festigkeit zu Gewicht, beispielsweise also von Titan, wird

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jedoch die Wellendurchbiegung zu einem Problem, welches mit zunehmender Länge der .Rotorantriebswelle innerhalb des Getriebes an Bedeutung gewinnt und es treten jetzt auch Schwierigkeiten hinsichtlich der Wellenbearbeitung auf.

Die zu erwartende Gewiehtsersparnis bei der Verwendung einer Antriebswelle aus Titan auf Grund dessen günstigen Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht muß bei einer Verdickung der Antriebswelle zwecks Verringerung der Wellendurchbiegung geopfert werden. Da die zulässige Wellendurchbiegung durch die zulässige Kippung im Bereich des Stützlagers beschränkt ist, kann die zu erwartende Wellendurchbiegung bei einer nicht wesentlich stärker bemessenen Welle aus dem erwähnten Werkstoff mit einem normalen Lager nicht mehr beherrscht werden.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Bauhöhe der Rotorkonstruktion bzw. des zugehörigen Kraftübertragungssystems eines Hubschraubers ohne eine Durchmeaserzunähme der Kraftubertragungselemente zu verringern und eine Gewichtseinsparung zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Rotorkonstruktion für Hubschrauber, mit einer drehbar gelagerten

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Rotorwelle, mit welcher ein Getriebe verbunden ist, sowie mit einer die Rotorwelle konzentrisch umgebenden Schiefscheibenanordnung dadurch gelöst, daß ein von dem Getriebegehäuse aufragendes, im Querschnitt kreisförmiges Hübenteil _k die Rotorwelle konzentrisch unter Bildung eines Ringraumes

umgibt, in welchem eine die Rotorwelle= drehbar in dem Hülsenteil abstützendes Lager angeordnet ist und daß die Schiefscheibenanordnung dieses das Lager enthaltende Hülsenteil so umgibt und an dem Hülsenteil ihrerseits so gelagert ist, daß sie in Radialrichtung im wesentlichen mit dem Lager und · dem Hülsenteil fluchtet.

Die erfindungsgemäße Konstruktion hat den Vorteil einer Verringerung der Bauhöhe des Kraftübertragungssystems. Ferner, kann nach der Erfindung die Rotorwelle in geeigneter Weiae mittels eines Lagers abgestützt werden, welches im Gegensatz zu bekannten Konstruktionen mit Rollenlagern die Form eines Pendellagers hat, woraus sich wiederum ergibt, daß mit Erfolg neue Werkstoffe mit großem Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht eingesetzt werden können.

Es sei weiter bemerkt, daß in bekannten Konstruktionen das sphärische Lager für die Schiefscheibe oder Taumelscheibe auf verhältnismäßig kleine Durchmesser beschränkt wurde, um ein Lagerkippen oder ein Lagerspiel auf Grund von. Verschleiß und/oder weiten Herstellungstoleranzen weitgehend zu verringern.

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Gemäß einem wichtigen Merkmal der Erfindung ist die Größe des sphärischen Lagers der Schiefscheibe nicht auf eine'n bestimmten Durchmesser beschränkt, da bei der erfindungsgemäßeja Konstruktion die äußere Lagerschale geteilt ausgeführt ist und derart federbelastet ist, daß eine gleichbleibende Passung zwischen der Außenschale und dem Innenteil des sphärischen Lägers erzielt wird.

Wie bereits erwähnt, kann die Rotorantriebswelle aus den neuen Werkstoffen mit großem Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, beispielsweise aus Titan gefertigt, und durch ein ■ Pendellager so abgestützt werden, daß die notwendig auftretende Wellendurchbiegung aufgenommen werden kann. Das Pendellager ist mit der Rotorwelle über einen in bestimmter Weise geformten Haltering verbunden, welcher mit der Rotorwelle verbunden bzw. verklebt ist, wodurch. Schwierigkeiten bei der Bearbeitung der Rotorwelle beseitigt und Spannungskonzenifcrationen vermieden werden, welche anderenfalls durch örtliche Einkerbungen, Gewinde oder Bohrungen zur Verbindung des Halteringes mit der Rotorwelle verursacht würden. Ferner wird eine Reibungskorrosion zwischen dem Lager und der Welle vermieden.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion umgibt also das von dem Getriebegehäuse aufragende Hülsenteil die Rotorwelle und stützt dieselbe vorzugsweise über ein Pendellager ab ·

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und die Schief scheibenanordnung umgibt wiederum dieses Hülsenteil, und ist an demselben über ein sphärisches Lager gehalten.

Wie ebenfalls bereits 'gesagt.» weist das sphärische Lager", welches die Schiefscheibe sowohl in axialer Richtung ala auch in Kipprichtung mit Bezug auf die Rotorantriebswelle beweglich lagert, geteilte Lagerringelemente, welche, so federbelastet sind, daß ein durch Verschleiß oder Herstellungstoleranzen etwa entstehendes Lagerspiel in dem sphärischen Lager beseitigt wird, auf, ..-..--.-.

Im übrigen bilden zweckmäßige .Ausgestaltungen der -,. erfindungsgemäßen Rotorkonstruktion Gegenstand der anliegenden Patentansprüche.

Im folgenden wird die Erfindung durch die Beschreibung eines'Ausführungsbeispieles und unter Hinweis auf weitere Besonderheiten und Vorteile sowie unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen stellen dar: :

Figur 1

eine Ansicht eines modernen Hubschraubers mit einer erfindungsgemäßen Rotorkonstruktion,

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Figur 2 einen Schnitt durch das Kraitübertragungssystem einer Rotorkonstruktion nach der Erfindung und

Figur 3 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der Schnittdarsteilung nach Figur 2.

In Figur 1 ist ein Hubschrauber 10 dargestellt, <v ssen Rumpf 12 gegen den Boden mittels eines Fahrgestells 14 und abgestützt ist. Zum Antrieb des Hubschrauberrotors 20 dient ein oder dienen mehrere Triebwerke 18._%Der Hubschrauberrotor ist um eine Achse 22 über eine Rotorwelle 34 drehbar gelagert, die in den Figuren 2 und 3 der Zeichnungen dargestellt ist und aus dem Rumpf 12 hervorsteht.

In Figur 2.ist das Kraftübertragungssystem für den Hubschrauberrotor in seinen Einzelheiten wiedergegeben. Man erkennt, daß der Rotor 20 und das Kraftübertragungs- und Lagerungesystem 30 zu der Drehachse 22 des Rotors konzentrisch liegen. Der Rotor 20 enthält eine Rotornabe 32, die in geeigneter Weise an der Rotorantriebswelle 34 befestigt oder mit dieser einstückig verbunden ist, so daß die Nabe sich zusammen mit der Welle konzentrisch zur Drehachse 22 zu drehen vermag. Von der Rotornabe 32 ragen mehrere Rotorblätter 36 in radialer Richtung fort und sind so an der Nabe befestigt, daß sie eich zusammen mit dieser um die Drehachse 22 drehen.

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Weiter sind die Rotorblätter über nicht dargestellte Muffenlager zum Zwecke der Anstellwinkelveränderung gegenüber der Rotornabe 32 um die Holmachse 38 drehbar gelagert. Rotorkonstruktionen dieser Art sind im einzelnen in den US-Patentschriften 3 097 701 und 2 818 123 beschrieben.

Die Rotorwelle 34 ist über ein auch Axialdruck aufnehmendes Lager 40 und.ein oberes Pendellager 42 um die Achse 22 drehbar gelagert, wobei die beiden erwähnten Lager durch das Getriebegehäuse 44 zu der Drehachse 22 konzentrisch gehalten werden. Wie nachfolgend noch genauer ausgeführt wird, nimmt das Lager 40 die gesamte, in Richtung...der Achse 22 verlaufende Auftriebskraft des Rotors 20 auf, während das Pendellager 42 nur in radialer Richtung mit Bezug auf die Achse 22 gerichtete Kräfte aufnimmt.

H, Die Kraf ^übertragungseinrichtung 30 dient zum Antrieb der Btorwelle 34, wobei die Antriebsleistung von dem Triebwerk 18 bezogen wird,, welches entweder ein Strahltriebwerk oder ein Kolbentriebwerk sein kann und welches über eine gebräuchliche Antriebswelle 46 mit der Eingange-W*llenkupplung 48 verbunden ist, die über eine Kerbzahnverbindung derart an einer Eingangszeile 50 befestigt ist, daß ein spiraiverzahntes Kegelrad 54 um die Drehachee 56 angetrieben werden kann. Das Antrieb^kegelrad 54 ißt einstückig mit der

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ORDINAL INSPECTED

Eingangswelle 50 verbunden und beide Teile sind über Lager und 60 im Getriebegehäuse 44 gelagert. Das Kegelrad 54 steht mit einem ebenfalls spiralverzahnten Kegelrad 62 in Eingriff und treibt dieses an, wobei das Kegelrad 62 durch Lager 64 und 66 konzentrisch zur Achse 22-gehalten und um diese Achse dreh-' bar gelagert ist. Die Lager 64 und 66 wiederum stützen sich an dem Getriebegehäuse 44 über Lagerhalterungen 68 und 70 ab. Die erwähnten Lager 64 und 66 dienen zur Lagerung einer labe des Kegelrades 62-, welche mit letzterem entweder einstückig oder über Schrauben 76 verbunden sein kann. Die Nabe-72 des . Kegelrades 62 ist über eine bei 8Ö angedeutete Keilverbindung mit dem Sonnenrad 82 der ersten Stufe eines zweistufigen Untersetzungs-Planetengetriebes 84 gekuppelt* Das Sonnenrad treibt seinerseits die Planetenräder 36 der ersten Getriebestufe, von denen fünf vorgesehen sind und welche wiederum mit dem Zahnkranz 90 der ersten Getriebestufe in Eingriff stehen. Dieser Zahnkranz ist über Schrauben 92 an dem Getriebegehäuse 44 gehältert. Das Zusammenwirken des feststehenden Zahnkranzes 90 und der Planetenräder 86 der ersten Getriebestufe bewirkt, daß der Steg oder das Getriebegestell 94 der ersten Stufe das der 'zweiten Getriebe stufe angehörende Sonnenrad 96 antreibt, mit welchem das Getriebegestell 94 über Schrauben. 98 verbunden ist. Das Sonnenrad 96 der zweiten Getriebestufe steht mit Planetenrädern 100 der zweiten

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Getriebestufe in Eingriff und treibt diese an. Es sind hier dreizehn Planetenräder 100 vorgesehen. Die Planetenräder 100 der zweiten Getriebestufe stehen mit dem feststehenden Zahnkranz 102 dieser zwe.iten Getriebe-stufe in ^: ί ■ Eingriff, der ebenfalls mittels der Schrauben 92 an dem ■*-■■■ Getriebegehäuse 44 befestigt ist. Durch das Zusammenwirken " des Zahnkranzes 102 und der Planetenräder 100 wird das Ge-' triebegestell oder der Steg 104 der zweiten Ge triebe stufe -'.'--. in Umdrehung versetzt, wobei dieses Gestell 104 über eine -" Keilverbindung 106 mit der Rotorantriebswelle 34 drehfest gekuppelt ist. Wie bei bekannten Planetengetriebeanordnungen treibt das zweistufige Planetengetriebe 84 die Rotorantriebswelle 34 und den Hubschrauberrotor 20 von dem Triebwerk 18 . her an, welches mechanische Leistung bei der Antriebsturbinendrehzahl von beispielsweise 10000 U/min liefert und setzt diese Antriebsdrehzahl soweit herab, daß der Hubschrauberrotor 20 mit einer gewünschten Drehzahl von beispielsweise 200 U/min angetrieben wird.

Das Getriebegehäuse 44 ist an dem Rumpf 12 des Hubschraubers mittels Schraubverbindungen 110 befestigt und trägt eine Ölwanne 112 zum Sammeln des Schmieröls, welches den verschiedenen Zahnrädern und Lagern des Planetengetriebes 84 zugeführt wird. - ■ ^ ^:

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Aus den Zeichnungen ist zu erkennen, daß das Getriebegehäuse 44 an seinem oberen Ende ein Hülsenteil 116 trägt, welches im wesentlichen zylindrische l'Orm hat und konzentrisch die ßotorantriebswelle 34 umgibt, so daß zwischen Welle und Hülsenteil ein Ringraum 118 gebildet wird. Die Lager 64 der kegelradnabe 72 befinden sich ebenso in diesem Kingraum llö wie das Pendellager 42, das mittels einer Lagerhalterung 120 abgestützt ist, die sich ihrerseits an dem Hülsenteil 116 des Getriebegehäuses abstützt.

Hubschrauberantriebswellen sind bisher bekanntermaßen au· Stahl hergestellt worden und während demgegenüber eine Antriebswelle aus Titan bestimmte Vorteile aufweist, ergeben sich auch bestimmte Nachteile, wie nachfolgend genauer auegeführt wird.

Allgemein sind bei der Auswahl des Werkstoffs für die Rotorwelle bei bestimmten Umgebungsbedingungen verschiedene Gesichtspunkte zu beachten. Drei davon sind jedoch von vorrangiger Bedeutung, nämlich Gewicht, Beanspruchung und Durchbiegung.'Nachfolgend sind daher sowohl für Titan als auch, für Stahl diejenigen physikalischen Werkstoffeigenschaften und die zugehörigen Werte angegeben, welche be-•stimmte Anhaltspunkte für die erwähnten vorrangigen Gesichtspunkte bieten.

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Läßt man der Einfachheit halber die Dimensionen fort, so ergeben sich folgende Vergleichswerte: > '■

Titan

Stahl

Dichte .0.162

Zulässige Dauerbeanspruchung 20 X 1O^-

Elastizitäts- ,

modul · 16 x 10

20 χ 10-30 χ 10

Für den Tall der einfachen Durchbiegung ist die Spannungsverteilung in einem beliebigen Querschnitt durch folgenden Ausdruck definiert:

f =

M . c
1

(D

Hierin bedeutet f die Spannung, M das wirksame Moment, c den Abstand von der neutralen Achse und I das Flächenträgheitsmoment. · ■

Die Durchbiegung ist durch den folgenden verallgemeinerten Ausdruck definiert:

(2)

^ΰ ~ E . I
In diesem Ausdruck bedeutet S die Abbiegung, K eine durch

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Belastung und Einspannbedingungen gegebene Konstante, E-den Elastizitätsmodul und I wiederum das Flächenträgheitsmoment .

Betrachtet nian zunächst die Spannungen und untersucht die obige Gleichung (1), so erkennt man, daß die Spannungen eine Funktion der angreifenden Kräfte in Verbindung mit rein geometrischen Bedingungen sind und daß in dem Ausdruck keinerlei Materialkonstanten enthalten sind. Betrachtet man nun die oben angegebene Wertetabelle, so ergibt sich fernerhin, daß die zulässigen Werte für die Dauerbeanspruchung von Titan und von Stahl jeweils.gleich sind. Hieraus ergibt sich,, daß ein für den Werkstoff Stahl ausreichender Querschnitt auch für den Werkstoff Titan ausreichend ist. Betrachtet man die jeweiligen relativen Dichtewerte, so wird deutlich, daß unter dem Gesichtspunkt der Spannungen betrachtet der Werkstoff Titan einen merklichen Vorteil:gegenüber Stahl bietet, da bei identischem Querschnitt das Gewicht des Titanwerkstückes nur halb so groß wie dasjenige des Stahlwerkstückes ist. .

Betrachtet man andererseits unter Beachtung von Gleichung (2) die Durchbiegung, so erkennt man, daß diese nicht nur eine Funktion der Geometrie, der konstruktiven Anordnung und der Belastung ist,sondern auch physikalische Eigenschaftswerte oder Materialkonstanten enthält, nämlich

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den Elastizitätsmodul. Betrachtet man wieder die oben aufgeführten, Werte der Tabelle, so zeigt sich, daß der •Elastizitätsmodul von Stahl annähernd zweimal so groß ist wie derjenige von Titan. Ein Titanwerkstück, dessen Quer-^; schnitt zu dem Querschnitt eines entsprechenden Stahlwerkstückes identisch ist, erfährt daher bei gleichen-Belastungsbedingungen eine nahezu doppelt so große Abbiegung. Da die zulässige Abbiegung der Welle eines Hubschrauberrotors durch · diejenige Abbiegung vorgegeben ist, welche von den die Welle abstützenden Lagern aufgenommen werden kann, ist ein · , zu einem bestimmten Stahlquerschnitt identischer Querschnitt " einer Titanwelle nicht in Verbindung mit den bekannten, · nicht selbst zentrierenden Lagern geeigneti sondern muß verstärkt werden, was nicht aus dem Gesichtspunkt der Beanspruchung heraus, sondern lediglich wegen der Abbiegung zu geschehen hat. Die angegebene Gewichtseinsparung, welche · durch Verwendung von Titan anstelle von Stahl erzielt wird, wird daher stark verringert oder sogar vollständig aufgehoben, wenn die zulässige Abbiegung nicht in irgendeiner Weise vergrößert werden kann.

Da die maximale Ausbiegung mit Bezug auf die Drehachse 22, welche an der Antriebswelle eines Hubschrauberrotors mit Rollenlagerung zugelassen werden kann, etwa _; 0,012 mm je 25 mm Wellenlänge beträgt, ist es ein wesentlicher

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Gedanke der Erfindung, die' Antriebswelle 34 mittels des Lagers 42 so abzustützen, daß die Welle in ihren maximalen Abbiegungsgrenzen gehalten werden kann.

Vor dem Einsatz, von Rotorantriebswellen aus Titan konnte als oberes radiales Stützlager für die Rotorwelle ein normales Rollenlager Verwendung finden, da die auftretenden Durchbiegungen sich in Grenzen bewegten, welche von einem solchen Rollenlager aufgenommen werden konnten. Bei einer Titanwelle wird jedoch, diese Kippung oder Durchbiegung aus den oben beschriebenen Gründen größer und daher kann die Durchbiegung von normalen Lagern nicht auf-, j genommen werden, ohne daß es zu starken Spannungskonzentrationen und zu ungleichmäßiger Belastung kommt, da die Abbiegung oder Kippung der welle,den für das obere Wellenlager zulässigen Wert überschreitet. Aus diesem Grande ist das Lager 42 ein Pendellager, dessen äußerer Laufring eine sphärische Innenfläche aufweist, dessen Wälzkörper von Tonnen gebildet werden, deren Wälzflächen gleiches sphärisches Profil wie die damit zusammenwirkende Fläche des. erwähnten Laufringes 122 besitzen und welches schließlich einen inneren laufring 124 aufweist, dessen äußere Lauffläohe entsprechend der Tonnenform der Wälzkörper gekrümmt ist, so daß ungeachtet einer Neigung oder Durchbiegung der Rotorwelle 34 die Lastverteilung an dem Pendellager 42 gleich-

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förmig "bleibt und Spannungskonzentrationen, welche bei einer normalen Lagerung entstehen wurden, vermieden werden.

Das Pendellager 42 stützt die Welle 34 über einen Haltering oder eine Haltebüchse 130 ab, welche an der . Außenfläche der Welle 34 durch,eine Klebstoffschicht 131 befestigt ist, wofür beispielsweise ein Konstruktionsklebstoff verwendet werden.kann, welcher unter der Bezeichnung FM lÖOO/SS 8669 im Handel erhältlich ist. Das Profil des · Halteringes 130 des Pendellagers 42 ist so gewählt, daß der innere Laufring 124 des Lagers 42 auf den Haltering auf-· geschoben werden kann und ferner ist ein mit dem Haltering zusammenwirkender Sicherungsring 132 vorgesehen, welcheran dem Haltering befestigt ist und den inneren Laufring des Lagers 42 in einer festen Stellung in Richtung der. Längsachse 22 auf der Welle 34 festhält. Der festgeklebte Haltering 130, wie er bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist den üblichen Wellenabsätzen vorzuziehen, die normalerweise durch entsprechendes Abdrehen an der Rotorwelle vorgesehen werden. Die aufgeklebte Büchse bzw. der aufgeklebte Haltering beseitigt örtliche Spannungskoenzentrationen, welche bei angedrehten Wellenabsätzen, durch örtliche Einkerbungen, bei Gewinden und bei Bohrungen auftreten, welche in Verbindung mit Wellenabsätzen oder nicht geklebten Büchsen erforderlieh sind und demgemäß ist bei der vorliegenden Konstruktion eine Verminderung der "Wandstärke der Rotox-

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antriebswelle 34 möglich.. Außerdem ist von besonderer Bedeutung, daß das Aufkleben der Büchse 130 auf die Welle 34 sine Reibungskorrosion zwischen der Welle und dem Lager 42 ausschließt, wodurch die entsprechende Verminderung der Dauerwechselfestigkeit der Rotorwelle vermieden wird.

Zur Verstellung des Anstellwinkels der Rotorblätter 36 um die Holmachse 38 sind Blatthebel vorgesehen, welche beispielsweise bei 140 angedeutet sind und sich von jedem Rotorblatt 36 weg erstrecken. Die Blatthebel sind über Stoßstangen 152 mit der SchiefScheibenanordnung 150 verbunden, so daß eine durch eine Anstellwinkel-Steuereinrichtung verursachte Verstellung der Schiefscheibe eine entweder gemeinsame oder periodische Verstellung der Rotorblätter um die Holmachsen 33 bewirkt. Die Steuereinrichtung 154 kann von der in der US-Patentschrift 3 199 601 beschriebenen Bauart sein.

Die Schiefseheibenanordnung 150 ist mit dem von dem Getriebegehäuse aufragenden Hülsenteil 116 über die sphärische Ringlageranordnung 160 verbunden. Bekannte sphärische Lager für die Schiefscheibe waren bisher- auf verhältnismäßig kleine Lagerdurchmesser beschränkt und waren im allgemeinen so ausgebildet, daß sie die Rotorantriebswelle 34 unmittelbar umgaben, beispielsweise wie

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der US-Patentschrift 3 322 200 zu entnehmen ist. Hierdurch*, .sollte das durch Verschlei-ß und/oder durch zu große Herstellungstoleranz entstehende Lagerspiel verringert werden. Für die Erfindung ist bedeutsam, daß eine Vergrößerung des Lagerdurchmessers für das sphärische Lager 160 der Schiefscheibe ermöglicht wird, indem Mittel zur Beseitigung des erwähnten Lagerspiels vorgesehen werden. Durch Vermeiden eines übergroßen Spiels oder Kippens in dem sphärischen Lager durch die nachfolgend angegebenen Maßnahmen kann der Durchmesser des sphärischen Lagers 160 über den bei bekannten sphärischen Lagern üblichen Durchmesser hinaus vergrößert werden und demgemäß ist das sphärische Lager 160, wie deutlich aus Figur 2 der Zeichnungen zu erkennen ist, radial · außerhalb'des Hülsenteiles 116 des Getriebegehäuses 44 angeordnet. An dem Hülsenteil 116 ist mittels Schrauben eine zylindrische Muffe 170 befestigt. Das sphärische Lager sitzt auf der Muffe 170, welche eine Längsverschiebung der Schiefscheibenanordnung 150 längs der Achse 22 durch die Anstellwinkel-Steuereinrichtung 154 zuläßt, so daß der Anstellwinkel der Rotorblätter 36 gemeinsam verändert werden kann. Die Außenfläche 180 des Innenringes 176 des Lagers ist eine Kugelfläche, deren Krümmungsmittelpunkt 1Ö2 auf der Achse 22 liegt und welche der entsprechenden kugeligen Innenfläche 184 eines äußeren Lagerringes 186 angepaßt ist. Der äußere Lagerring 186 ist geteilt ausgebildet und besteht aus den Teilringen 188 und 192, die zusammen mit einem Feder-

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element 196 in einem Lagergehäuse 194 untergebracht sind. Da,s Federelement kann von einem Federring, von einer Schrauben-^ feder oder von entsprechenden Federmitteln gebildet sein. Das Federelement 196 dient dazu, die Teilringe 188.und des äußeren Lagerringes 186 gegeneinander hin und gegen die äußere kugelige Fläche 180 des inneren Lagerringes so vorzuspannen, daß sich in dem sphärischen Lager 160 eine gleichbleibende Passung ergibt, wodurch jedes Spiel und ein LoGkerwerden auf Grund von Verschleiß oder von Her-Stellungstoleranzen vermieden werden.

Es ist nochmals darauf hinzuweisen, daß die Sehiefscheibenanordnung 150 das sphärische Lager 160, das vom Getriebegehäuse aufragende Hülsenteil 116, das zur Hadialabstützung dienende obere Wellenlager 42 und schließlich die Hotorantriebswelle 34 umgibt. Die Schiefscheibenanordnung enthält das stillstehende Schiefscheibenteil 200, das über schwenkbare Steuerstangen 202 mit der Anstellwinkel-Steuereinrichtung 154 verbunden ist, so daß das Schiefscheibenteil zur gemeinsamen Anstellwinkelveränderung der Rotorblätter längs der Achsij? 22 verschiebbar und zur periodischen Anstell Winkelveränderung der Rotorblätter 36 gegenüber der Achse kippbar ist. Das stillstehende Schiefscneibenteil 200 stützt sich an aem sphärischen Lager 160 über das Lagergehäuse 194 ab, an welchem das Schiefscheibenteil vermittels eines Halteringes 204 befestigt ist. Das umlaufende bchief-

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scheibenteil 210 ist gegenüber dem stillstehenden Schiefscheibenteil 200 vermittels Ringrillen-Kugellagern 206
und 20ö gelagert, so daß sich das umlaufende Schiefscheibenteil 210 zusammen mit dem Hubschrauberrotor 20 zu drehen vermag. _:

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist es, daß
die Höhe der Rotorantri.ebswelle 34 verringert werden kann, ohne daß eine Vergrößerung in der Breite notwendig ist,
indem die SchiefScheibenanordnung 150 außerhalb des Hülsen- · teiles 116 des Getriebegehäuses 44 gelagert wird, anstatt sie an einem standrohrartigen Teil zu haltern, welches in der aus der US-Patentschrift 3 322 200 ersichtlichen Weise von dem Getriebegehäuse aufragt. Bemerkenswert ist, daß diese Verringerung der Rotorhöhe erreicht werden kann, ohne daß die Rotorbreite vergrößert werden muß, da die Geometrie
der SchiefScheibenanordnung 150 durch die Lage der Servoantriebe der Anstellwinkel-Steuereinrichtung 154, welche der SchiefScheibenanordnung Steuersignale vermitteln, und durch die Lage der ßlatthebel 140 bestimmt ist, die
mechanische Steuersignale von der SchiefScheibenanordnung empfangen. Die Servoantriebe tiru normalerweise zweckmäßig an dem Getriebe oder dem Getriebegehäuse 44 verankert und stützen sich gegen dieses ab und es zeigt sich, daß die
erfindungsgemäße i-.onscruktion weiterhin eine Verankerung der Servoantriebe an dem Getriebegehäuse 44 zuläßt, da das

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Gehäuse beträchtlich weiter ausladet als die Schiefscheibenanordnüng, so daß die Größe der Schief Scheibenanordnung nicht *'' vergrößert zu werden braucht und daher in der vorliegenden Konstruktion auch nicht vergrößert worden ist.

Es ist weiterhin bemerkenswert, daß sich bei der aus der üS-Patentschrift 3 322 200 bekannten Rotorkonstruktion, bei welcher das sphärische Lager der Schiefscheibe zur Ver- . meldung von Lagerspiel durch Wahl des kleinstmöglichen Durchmessers des Lagers an der Rotorantriebswelle gehalten ist, ein größerer und hier zur Funktion unbedingt notwendiger Stegabschnitt zwischen dem sphärischen Lager und der Schiefscheibe erstreckt, um die Schiefscheibe in fluchtender Stellung mit den Blatthebeln und den an die Schiefscheibe angeschlossenen Steuerstangen zu halten. Bei der vorliegenden Rotorkonstruktion kann der sich im wesentlichen radial erstreckende Stegabschnitt weggelassen werden, da praktisch das Getriebegehäuse 44 die Abstützung der Schiefscheibe übernimmt. Es ergibt sich also, daß die radialen Abmessungen der Schiefscheibe mit Bezug auf die Drehachse 22 nicht vergrößert worden sind, während die Rotorhöhe gleichzeitig verringert werden konnte, woraus sich eine merkliche Gewi chtseinsparung ergibt. Die verminderte Länge der Hotorantriebswelle 34 oberhalb des Lagers 42 vermindert auch die neigung der üotornabe bzw. des Rotors 20 und der Blätter 36, wodurch die erhöhte Y/ellendurchbiegung mehr als ausgeglichen ■

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wird, welche sich aus der Verwendung eines werkstoffs mit .großem Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, beispielsweise von Titan, für die Welle 34 ergibt.

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Claims

Patentansprüche;

li Rotorkonstruktion für Hubschrauber, mit einer drehbar gelagerten Rotorwelle, mit welcher «in Getriebe verbunden ist, sowie^smit einer die Rotorwelle konzentrisch umgebenden SchiefScheibenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Getriebegehäuse (44) aufragendes, im Querschnitt kreisförmiges Hülsenteil (116) die Rotorwelle (34) konzentrisch unter Bildimg eines Ringraumes (llö) umgibt, in welchem ein die Rotorwelle drehbar in dem Hülsenteil abstützendes Lager (42) angeordnet ist und daß die Schiefscheibenanordhung (150) dieses das Lager enthaltende Hülsenteil so umgibt und an dem Hülsenteil ihrerseits so gelagert (160) ist, daß sie in Radiälrichtung im wesentlichen mit dem Lager und dem Hülsenteil fluchtet.
2. Rotorkonstruktion nach Ansprucn 1, dadurcn gekennzeichnet, daß das genannte Lager (42) die iorm eines Pendellagers hat, welches durch Biegung bedingte Neigungen der Rotorwelle aufzunehmen vermag und eine zentrisehe Abstützung für die itoto-rwelle oildet.
3„ Rotoriionstruktion nach Ansprucn Loaer 2, dadurch gekeiinzeiciinet, daß auf der Außenfläche aer Rotorwelle ( J-ί ■ ein in "bestimmter weise proi"liierter L-airerhalterinii (13υ)

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festgeklebt ist, welcher an dem Lager (42) anliegt und die zur Befestigung dienende Verbindung zwischen der Rotor-

welle und dem Lager bildet.
4. Rotorkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

ti

dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiges sphärisches Lager (160) das Hülsenteil (116) unmittelbar umgibt und zwischen dem Hülsenteil und der SchiefScheibenanordnung-(15P) gelegen ist und daß dieses sphärische Lager die Schief- ; Scheibenanordnung zur Ausführung von Kippbewegungen derselben abstützt.
5. Rotorkonstrukiiion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das sphärische Lager (160) . einen das Hülsenteil (116) konzentrisch umgebenden Innenring (176) mit einer sphärischen Außenfläche (l80), ferner einen äußeren Lagerring (186) mit mindestens zwei Teilringen (168, 192), deren Innenflächen an der kugeligen Außenfläche des inneren Lagerringes anliegende Kugelfiächen sind, und schließlich Federmittel (196) aufweist, welche die Teilringe des äußeren Lagerringes aufeinander hin und gegen den inneren Lagerring drängen, so daß das Lager ein durch Verschleiß und/oder Herstellungstoleranzen bedingtes Lagerspiel zwischen dem äußeren und dem inneren Lagerring aufzunehmen vermag. ~

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6. Rotorkonstruktion nach, einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsenteil 0-16) von einem im wesentlichen zylindrischen, standrohrartigen Muffenteil (170) umgeben ist und dieses abstützt und daß das Muff enteil an der Schief sclieibenanordnung (150) derart anliegt, daß die Schiefscheibenanordnung von dem Muffenteil in Radialrichtung abgestützt und gegenüber dem Muffenteil in axialer Richtung verschieblich ist.
7. Rotorkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (34) aus Titan besteht.
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