DE19500539B4

DE19500539B4 - Bremsvorrichtung für Hubschrauber-Rotoren

Info

Publication number: DE19500539B4
Application number: DE19500539A
Authority: DE
Inventors: Santino Pancotti
Original assignee: Agusta SpA
Current assignee: Agusta SpA
Priority date: 1994-01-11
Filing date: 1995-01-11
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2015-01-12
Also published as: JPH0885495A; IT1267971B1; FR2714884B1; ITTO940007A1; GB2285843B; US5529459A; FR2714884A1; DE19500539A1; GB2285843A; GB9500526D0; ITTO940007A0; JP3625509B2

Abstract

Bremsvorrichtung (1) für Hubschrauber-Rotoren mit einem festen Gehäuse (2); einer drehbar im Gehäuse gelagerten und in Drehverbindung mit dem Rotor bringbaren Welle (3); wenigstens einem Paar von drehfest mit dem Gehäuse (2) verbundenen Reibelementen (19), mit wenigstens einem zwischen den Reibelementen (19) angeordneten und bei axialer Beaufschlagung mit diesen im Reibschluß zusammenwirkenden weiteren Reibelement (17). welches drehfest mit einer Nabe (14) verbunden ist, und mit einer zwischen der Welle (3) und der Nabe (14) vorgesehenen Verbindungseinrichtung zur Herstellung einer Drehverbindung, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung eine Kupplungseinrichtung aufweist, welche zwischen einer Freilaufposition, in welcher die Drehverbindung zwischen der Nabe (14) und der Welle (3) unterbrochen ist, und einer Betätigungsposition umschaltbar ist, in welche die Nabe (14) und die Welle (3) in Drehverbindung stehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für Hubschrauber-Rotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, dass Hubschrauber mit einer Rotor-Bremsvorrichtung versehen werden, welche auf eine Welle wirkt, die mit dem Rotor getrieblich gekoppelt ist. Die Bremsvorrichtung weist normalerweise eine in Dreh-Mitnahmeverbindung mit der Welle stehende Nabe auf, in welcher integral eine oder mehrere Reibscheiben angeordnet sind, die zwischen zugeordneten Paaren von feststehenden Reibscheiben oder Sektoren angeordnet sind, mit welchen sie bei axialer Beaufschlagung in Reibschluß stehen.

Bekannte Bremsvorrichtungen dieser kurz beschriebenen Art weisen einen Hauptnachteil auf.

Aus der EP 0541 447 A1 ist eine Bremsvorrichtung mit einem festen Gehäuse, einer drehbahren Welle, die in Drehverbindung mit dem Rotor gebracht werden kann, einem Paar von drehfest mit dem Gehäuse verbundenen Reibelementen, einer zwischen den Reibelementen angeordneten und mit diesen zusammenwirkenden Bremsscheibe, die als weiteres Reibelement dient, sowie einer Nabe, die drehfest mit der Welle verbunden ist, bekannt.

Da die Reibscheiben sich auf der Nabe ständig drehen und in Richtung auf die festen Scheiben oder Sektoren beweglich ausgebildet sind, kann eine Fehlfunktion dann eintreten, wenn die Scheiben auch dann, wenn keine axiale Beaufschlagung erfolgt, in relativ zueinander gleitender Anlage stehen, wodurch Wärme infolge von Reibung entsteht; in Extremfällen kann sich die Bremsvorrichtung – ungeachtet aller getroffenen Vorsichtsmaßnahmen – in solchem Maße überhitzen, dass ihre Wirksamkeit ernsthaft gefährdet ist oder sogar ein Brand entsteht.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine gattungsmäßige Bremsvorrichtung für Hubschrauber so zu verbessern, dass eine Fehlfunktion mit Überhitzung der Bremsvorrichtung zuverlässig vermieden wird.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer gattungsmäßigen Bremsvorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachstehend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung beschrieben, welche das Ausführungsbeispiel teilweise im Halbschnitt zeigt.

In der Zeichnung ist mit 1 eine Bremsvorrichtung für einen (nicht gezeigten) Hubschrauber-Rotor bezeichnet.
Die Vorrichtung 1 weist ein im wesentlichen glocken- oder schüsselförmiges äußeres Gehäuse 2 oder Stator mit einer Achse A auf, welches endseitig mit einer Öffnung 7 versehen ist; außerdem ist eine Welle 3 mit der Achse A vorgesehen, welche mit dem Rotor über nicht im einzelnen beschriebene getriebliche Übertragungseinrichtungen drehfest verbindbar ist. Die Welle 3 ist hohl und durch ein Paar von Lagern 4, 5 frei drehbar innerhalb des Gehäuses 2 gelagert.
Im einzelnen ist eines der Lager 4 in dem der endständigen Öffnung 7 gegenüberliegenden Endabschnitt 6 des Gehäuses 2 gehaltert und lagert einen Endabschnitt 11 der Welle 3, und das andere Lager 5 ist in einer zylindrischen Hülse 8 gehaltert, welche mit einer starr im Gehäuse 2 befestigten Zwischen-Querwand 9 verbunden ist.
Ein rohrförmiger Abschnitt 10 erstreckt sich in Axialrichtung von der Zwischen-Querwand 9 aus in Richtung zur Öffnung 7 und greift in eine Nabe 14 ein, welche frei drehbar auf einem Paar von Lagern 15 gelagert ist. Die Nabe 14 bildet einen Teil einer in der Nähe der Öffnung 7 im Gehäuse 2 angeordneten Scheibenbremse 16, welche mit der Welle 3 zur Abbremsung des Rotors zusammenwirkt.
Die (schematisch in gestrichelten Linien dargestellte, an sich bekannte) Scheiben-Bremse 16 weist ein Reibelement 17 in Form einer Reibscheibe auf, die zweckmäßigerweise aus graphitischem Kohlenstoff oder einem anderen geeigneten Material hergestellt und mittels einer Zahnkupplung 18 mit der Nabe 14 verbunden ist. Das Reibelement 17 ist axial zwischen einem Paar von Reibelementen 19 eingesetzt, die ebenfalls vorzugsweise aus graphitischem Kohlenstoff o.dgl. hergestellt und drehfest mit dem Gehäuse verbunden und somit undrehbar gehalten sind. Das Reibelement 17 wirkt mit den Reibelementen 19 reibschlüssig zusammen, wenn über eine Betätigungsvorrichtung 20 eine axiale Betätigungskraft auf sie ausgeübt wird.
Die Nabe 14 ist mit der Welle 3 mittels eines Kupplungselements 24 in Dreh-Mitnahmeverbindung stellbar, wobei das Kupplungselement 24 eine zylindrische innere Hülse 25 aufweist, welche drehfest auf der Welle 3 gehaltert ist. In Axialrichtung ist die innere Hülse 25 jedoch über eine Vielkeil- oder Zahnkupplung auf der Welle 3 gleitend verschiebbar. Über einen Flansch 28 ist ein äußerer Zahnkranz 27 integral mit der Hülse 25 verbunden und mit äußeren radial vortretenden Zähnen 29 versehen, welche mit Zähnen 30 einer Innenverzahnung der Nabe 14 kämmen.
Das Kupplungselement 24 weist außerdem einen integralen Synchronisierring 31 auf, der axial vom Zahnkranz 27 zur Öffnung 7 im Gehäuse 2 vortritt. Im Axialschnitt ist der Synchronisierring 31 derart tonnenförmig ausgebildet, dass sich sein Innendurchmesser in Richtung auf sein freies Ende vergrößert, und er weist außerdem einen äußeren Belag 34 aus einem Material mit hohem Reibungskoeffizienten auf.
An der zur Öffnung 7 des Gehäuses 2 weisenden Stirnfläche 35 der Nabe 14 ist ein Ring 36 aus Metallblech befestigt, der eine Anzahl von elastischen Flügeln 37 aufweist, welche ins Innere der Nabe 14 umgebogen sind und einen gekrümmten Längsschnitt aufweisen, dessen konvexe Seite zur Achse A weist, und die mit dem Synchronisierring 31 in der im folgenden noch beschriebenen Weise zusammenwirken.
Der Ring 36 weist einen Umfangsflansch 38 auf, der im Zusammenwirken mit einer integral mit dem Gehäuse 2 verbundenen und die Öffnung 7 abschließenden Metallblech-Abdeckung 39 eine Labyrinthdichtung 40 bildet.
Die Bremsvorrichtung 1 weist außerdem eine lineare Betätigungsvorrichtung 44 zur Steuerung des Kupplungselements 24 auf, welche koaxial innerhalb der Welle 3 angeordnet ist. Die Betätigungsvorrichtung 44 weist einen verschieblichen Stößel 45 auf, der an seinem einen Ende mit einem Führungsring 47 versehen ist, welcher aus einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten, z.B. Polytetrafluorethylen (PTFE) versehen ist und mit der Innenfläche 48 der Welle 3 zusammenwirkt. Das Ende 46 ist mit einer einen Mitnehmer 49 aufnehmenden Querbohrung 52 versehen, dessen Endabschnitte 50 (,von denen nur einer gezeigt ist,) durch jeweils zugeordnete Öffnungen 51 in der Welle 3 über die Welle 3 vortreten und mit dem Kupplungselement 24 verbunden sind.
Das Kupplungselement 24 wird durch die Betätigungsvorrichtung 44 zwischen einer ersten (gestrichelt dargestellten) Freilaufstellung, in welcher es mit der Nabe 14 nicht zusammenwirkt und deshalb die Drehverbindung mit der Welle 3 unterbrochen ist, und einer zweiten (in durchgezogenen Linien dargestellten) Position verschiebbar, in welcher die Zähne 29 des Kupplungselements 24 mit den Zähnen 30 der Nabe 14 kämmen, die auf diese Weise in Drehverbindung mit der Welle 3 steht.
Der Endabschnitt 11 der Welle 3 ist mittels einer Zahnkupplung 54 mit einer Hülse 55 verbunden, die ihrerseits mit einem Zahnrad 56 verbunden ist, mittels dessen die Drehbewegung der Welle 3 zu einem (nicht gezeigten) Hilfsan triebs-Aggregat übertragen werden kann, in welchem z.B. eine oder mehrere Pumpen zur Lieferung eines unter Druck stehenden Druckmittels und ein oder mehrere Wechselstrommaschinen angeordnet sein können. Zusätzlich zum Antrieb von der Welle 3 aus ist das Hilfsantriebs-Aggregat auch von einer der (nicht gezeigten) den Rotor selbst antreibenden Maschinen angetrieben.
Das Zahnrad 56 ist auf der Hülse 55 mittels eines Paars von Lagern 57 und im Gehäuse 2 mittels eines zweiten Paars von Lagern 58 drehbar gelagert. Außerdem ist das Zahnrad in einer Richtung über einen Freilauf 59 drehfest mit der Hülse 55 verbunden, um einen Antrieb des Hilfsantriebs-Aggregats durch die Welle 3 zu ermöglichen, jedoch einen Antrieb in entgegengesetzter Richtung von dem Hilfsantriebs-Aggregat aus zu vermeiden, wenn dieses von der oben erwähnten Maschine angetrieben wird und der Rotor (und somit die Welle 3) stillsteht.
Die Bremsvorrichtung 1 arbeitet wie folgt:
In jedem Betriebszustand, in welchem die Rotor-Bremse gelöst ist, und zwar insbesondere beim Flug, wird das Kupplungselement 24 durch die Betätigungsvorrichtung 44 normalerweise in der Freilaufstellung gehalten, und die Nabe 14 ist somit von der Welle 3 abgekoppelt, so dass weder die Nabe 14 noch das Reibelement 17 drehangetrieben wird. Dadurch wird jede Gefahr eines Schleifens des Reibelements 17 auf den feststehenden Reibelementen 19 ausgeschlossen.
Wenn umgekehrt der Rotor gebremst wird, z.B. nach der Landung, wird die Betätigungsvorrichtung 44 so umgeschaltet, dass das Kupplungselement in die Betätigungsstellung verschoben wird. Während dieser Verschiebung und bevor die Zähne 29 des Kupplungselements 24 in Kämmeingriff mit den Zähnen 30 der Nabe 14 kommen, kommt der Synchronisierring 31 mit den Flügel 37 des Rings 36 in Berührung, und versetzt den Ring 36 und die integral mit ihm verbundene Nabe 14 infolge der auftretenden Reibung in Drehung. Infolge der vorbeschriebenen Form des Synchronisierrings 31 und der Flügel 37 erfolgt der gegenseitige Eingriff weich und allmählich. Wenn das Kupplungselement weiter verschoben wird, drängt es die Flügelansätze 37 unter zunehmender Verbiegung auseinander, wodurch der Kontaktdruck auf und somit das durch Reibung übertragene Drehmoment auf den Ring 36 und die Nabe 14 vergrößert wird.
Besagtes Drehmoment sorgt somit für die Synchronisierung der Nabe 14, und während des Endabschnitts der Verschiebung des Kupplungselements 24, kommen die Zähne 29 in Kämmeingriff mit den Zähnen 30, so dass die Nabe 14 dann drehfest mit der Welle 3 verbunden ist. In diesem Endzustand wird die Scheibenbremse 16 üblicherweise zum Abbremsen der Welle 3 betätigt.
Die Vorteile der Bremsvorrichtung 1 gehen aus der vorstehenden Beschreibung klar hervor. Da die Nabe 14 der Scheibenbremse 16 nur dann drehfest mit der Welle 3 gekoppelt ist, wenn die Bremsvorrichtung betätigt wird, ist insbesondere jede Möglichkeit eines unerwünschten Gleitens, d.h. von Reibschluß unter normalen Betriebsbedingungen des Rotors und somit eine Überhitzung und Fehlfunktion der Bremsvorrichtung vermieden.
Es ist klar, dass Abwandlungen und Weiterbildungen der beschriebenen und dargestellten Bremsvorrichtung 1 verwirklichbar sind. So kann zwischen der Nabe 14 und der Welle 3 beispielsweise auch eine abweichende Kupplungseinrichtung, beispielsweise nach Art einer Automobil-Kupplung, eingeschaltet werden.

Claims

Bremsvorrichtung (1) für Hubschrauber-Rotoren mit einem festen Gehäuse (2); einer drehbar im Gehäuse gelagerten und in Drehverbindung mit dem Rotor bringbaren Welle (3); wenigstens einem Paar von drehfest mit dem Gehäuse (2) verbundenen Reibelementen (19), mit wenigstens einem zwischen den Reibelementen (19) angeordneten und bei axialer Beaufschlagung mit diesen im Reibschluß zusammenwirkenden weiteren Reibelement (17). welches drehfest mit einer Nabe (14) verbunden ist, und mit einer zwischen der Welle (3) und der Nabe (14) vorgesehenen Verbindungseinrichtung zur Herstellung einer Drehverbindung, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung eine Kupplungseinrichtung aufweist, welche zwischen einer Freilaufposition, in welcher die Drehverbindung zwischen der Nabe (14) und der Welle (3) unterbrochen ist, und einer Betätigungsposition umschaltbar ist, in welche die Nabe (14) und die Welle (3) in Drehverbindung stehen.
Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung eine Synchronisier-Einrichtung (31; 36) zur Synchronisierung der Nabe (14) in Bezug auf die Welle (3) aufweist.
Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung ein Kupplungselement (24) aufweist, weiches drehfest mit der Welle und axial zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung auf ihr verschiebbar angeordnet ist, wobei das Kupplungselement (24) mit der Nabe (14) mittels zugeordneter radialer Zähne (29; 30) verbindbar ist.
Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisier-Einrichtung einen integral mit dem Kupplungselement (24) verbundenen Synchronisierring (31) und einen an der Nabe (14) befestigten Ring (36) aufweist, welcher eine Anzahl von mit dem Synchronisierring (31) zusammenwirkenden elastischen Flügeln (37) aufweist.
Bremsvorrichtung (1) nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Betätigungsvorrichtung (44) für die Kupplungseinrichtung aufweist.
Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (3) hohl ausgebildet ist, und dass die Betätigungsvorrichtung (44) im hohlen Innern der Welle (3) angeordnet ist.
Bremsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (44) einen axial verschieblichen Stößel (45) aufweist, welcher mittels eines querverlaufenden Stifts (49) mit dem Kupplungselement (24) verbunden ist, wobei der Stift (49) mit dem Kupplungselement (24) verbundene Endabschnitte (50) aufweist, welche gleitend verschiebbar in zugeordnete axiale Öffnungen (51) in der Welle eingreifen.