DE19541193C1 - Überwachungseinrichtung für eine Rotorbremse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungseinrichtung für eine Rotorbremse, insbesondere eines Hubschraubers, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Kontrolle des Bremszustandes von Hubschrauber-Rotorbremsen sind Überwachungseinrichtungen bekannt, die als Schaltelement einen Thermo­ schalter enthalten, der oberhalb einer vorgegebenen Bremstemperatur an­ spricht und ein Warnsignal auslöst, um dem Piloten anzuzeigen, daß er die Rotorbremse versehentlich nicht gelöst hat oder der Bremskörper infolge einer mechanischen Funktionsstörung in der Bremsstellung blockiert ist. Wird jedoch der Rotor nach der Landung des Hubschraubers und dem Abschalten des Triebwerks stark abgebremst, liefern derartige temperatur­ gesteuerte Überwachungseinrichtungen fälschlicherweise auch dann noch eine Warnanzeige, wenn der Rotor zum Stillstand gekommen ist, und der Pilot muß unnötigerweise mit dem erneuten Start solange warten, bis sich die Bremse allmählich wieder abgekühlt hat und die Warnanzeige erlischt. Hierdurch kann bei Hubschraubereinsätzen, in denen große Eile geboten ist, etwa bei der Bergung eines Verletzten, wertvolle Zeit verlorengehen.

Hingegen haben Überwachungseinrichtungen mit einem temperaturun­ abhängig betätigten Schaltelement, welches auf eine mechanische oder hy­ draulische Ansteuerung des Bremskörpers anspricht, den Nachteil, daß sie keine Warnanzeige liefern, wenn der Pilot die Bremse vor dem Start zwar gelöst hat, diese aber infolge eines Blockierens des Bremskörpers in der Bremsstellung verblieben ist. Ohne die Anzeige eines Bremsblockier­ zustandes besteht aber das erhebliche sicherheitstechnische Risiko einer unbemerkten Bremsüberhitzung, die bis zu einem totalen Funktionsausfall der Bremse und der angrenzenden Hubschrauberkomponenten und damit zu einer äußerst kritischen Flugsituation ehren kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Überwachungseinrichtung der eingangs genannten Art auf baulich einfache Weise so auszubilden, daß eine sicher­ heitstechnisch zuverlässige Anzeige kritischer Bremszustände erhalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 ge­ kennzeichnete Überwachungseinrichtung gelöst.

Erfindungsgemäß wird aufgrund der besonderen Gestaltung der Über­ wachungseinrichtung sichergestellt, daß immer dann ein Überwachungs­ signal erzeugt wird, wenn und solange sich der Rotor dreht und gleichzeitig abgebremst wird, also eine wärmeerzeugende Bremswirkung vorhanden ist, gleichgültig ob die Bremse versehentlich nicht gelöst wurde oder infolge eines Blockierzustandes in der Bremsstellung verblieben ist. Sobald der Rotor aber bis zum Stillstand abgebremst ist, wird die Anzeige durch den zurückfedernden Bremshalter abgeschaltet und der Pilot wird nicht mehr unnötigerweise durch ein Warnsignal daran gehindert, den Rotor unmittel­ bar danach neu zu starten, selbst wenn sich die Bremse aus dem vorher­ gehenden Bremsvorgang noch im erwärmten Zustand befindet. Hierdurch wird eine wesentlich verbesserte Kontrolle kritischer Bremszustände erreicht, mit dem weiteren Vorteil, daß sich die erfindungsgemäße Über­ wachungseinrichtung mit geringem Bauaufwand auch in bereits bestehende Rotor-Bremsanlagen installieren läßt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung enthält der Brems­ halter gemäß Anspruch 2 ein Federelement und einen einerseits kippbeweg­ lich und andererseits unter Zwischenschaltung des Federelements elastisch an die Tragstruktur angeschlossenen, den Bremskörper in Andruckrichtung verstellbar führenden Traghebel. Hierdurch wird auf baulich einfache Weise eine äußerst stabile Bremskraftabstützung erzielt, da die Bremskräfte nur bis zur Höhe des Ansprechwertes der Überwachungseinrichtung federelastisch aufgenommen, darüber hinaus aber vom Traghebel ohne weitere elastische Verformung unmittelbar an die feststehende Tragstruktur übertragen werden. In diesem Fall besteht der kippbewegliche Traghebelanschluß gemäß Anspruch 3 zweckmäßigerweise aus einem nach Art einer Blattfeder biegeelastisch ausgebildeten, endseitig gelenkfrei an der Tragstruktur befestigten Hebelabschnitt, wodurch das Federelement weitgehend kraftentlastet und eine konstruktiv einfache, störunanfällige Ausgestaltung des kippbeweglichen Traghebelanschlusses erreicht wird.

Als Rotorbremse wird für Hubschrauber vorzugsweise eine hydraulische Scheibenbremse verwendet. In diesem Fall sind nach Anspruch 4 zweck­ mäßigerweise beide Bremskörper über den Bremshalter in Bremskraftrichtung begrenzt elastisch an der Tragstruktur abgestützt. Somit spricht die Überwachungseinrichtung auch an, wenn von den beiden Bremskörpern nur jeweils einer in der Bremsstellung blockiert ist, der andere aber noch freigängig gelöst werden konnte.

Für den bevorzugten Anwendungsfall einer Hubschrauber-Rotorbremse empfiehlt es sich gemäß Anspruch 5, den elastisch verformbaren Brems­ halter an dem ohnehin benötigten und hochsteifen Rotorgetriebegehäuse anzubringen und den umlaufenden Teil der Bremse unmittelbar am rotor­ seitigen Getriebeausgang zu befestigen, und zwar gemäß Anspruch 6 aus Platzgründen vorzugsweise an der heckrotorseitigen Abtriebswelle des Ge­ triebes.

Zwar ist es durchaus möglich, das Überwachungssignal in vielfältiger Weise für automatische Steuerungsvorgänge zu nutzen, in jedem Fall sollte aber, wie gemäß Anspruch 7 bevorzugt, beim Ansprechen der Über­ wachungseinrichtung ein optisches und/oder akustisches Warnsignal aus­ gelöst werden.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines bevorzugten Ausführungsbei­ spieles in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in stark schematisierter Darstellung:

Fig. 1: eine Überwachungseinrichtung in Verbindung mit einer Rotor­ getriebebremse eines Hubschraubers; und

Fig. 2: eine vergrößerte Teildarstellung der Bremsüberwachungsein­ richtung nach Fig. 1 in der Aufsicht.

Die in den Fig. gezeigte Rotorbremse 2 dient zum Abbremsen eines Hub­ schrauber-Haupt- und -Heckrotors und ist als hydraulische Scheibenbremse ausgebildet, deren umlaufende Bremsscheibe 6 drehfest an der heckrotor­ seitigen Ausgangswelle 8 des Hubschraubergetriebes befestigt und dadurch Über das Getriebe auch zwangsweise mit dem hauptrotorseitigen Getriebe­ ausgang 10 drehfest verbunden ist.

Im übrigen ist die Rotorbremse 2 weitgehend von üblicher Bauweise: Abge­ bremst wird die Bremsscheibe 6 durch zwei, jeweils auf einer Scheibenseite positionierte Bremskörper (Bremsbeläge) 12, die in Axialrichtung der Bremsscheibe 6 verschieblich an einem am Getriebegehäuse 4 abgestützten Bremssattel 14 angeordnet sind und mit Hilfe von Radbremszylindern 16 gegensinnig zueinander reibschlüssig an die Bremsscheibe 6 angedrückt werden, wenn die Rotorbremse 2 vom Piloten durch Verschwenken eines Bremshebels 18 betätigt wird und dadurch die Radbremszylinder 16 über die Hydraulikleitung 20 druckbeaufschlagt werden. Beim Lösen der Bremse 2 werden die Radbremszylinder 16 druckentlastet, so daß die Bremskörper 12 die Bremsscheibe 6 freigeben.

Die beim Bremsvorgang von der umlaufenden Bremsscheibe 6 auf die Bremskörper 12 ausgeübte, in Scheiben-Drehrichtung D (Fig. 2) wirkende Bremskraft wird über den Bremssattel 14 und einen Traghebel 22 am Ge­ triebegehause 4 abgestützt. Wie Fig. 2 am deutlichsten zeigt, ist der Trag­ hebel 22 zweiarmig ausgebildet und an seinem Mittelteil 24 fest mit dem Bremssattel 14 verbunden. An seinen Enden 26, 28 ist der Traghebel 22 je­ weils unter Zwischenlage einer Scherhülse 30 mit dem Getriebegehäuse 4 verschraubt. Während das entgegengesetzt zur Drehrichtung D der Brems­ scheibe 6 liegende Hebelende 26 fest am Getriebegehause 4 verankert ist, ist das entgegengesetzte Hebelende 28 in Axialrichtung der Hülse 30 bezüglich des Getriebegehäuses 4 begrenzt beweglich angeordnet und wird in der Losstellung der Bremse 2 unter der Wirkung der Eigenelastizität des Traghebels 22 sowie einer zwischen dem Hebelende 28 und der Scherhülse 30 angeordneten Druckfeder 32 in der gezeigten, angehobenen Lage gehal­ ten. Wird die Bremsscheibe 6 jedoch abgebremst, sei es infolge eines Bremskommandos des Piloten oder weil ein oder beide Bremskörper 12 infolge einer mechanischen Fehlfunktion am Bremssattel 14 in der Brems­ stellung blockiert sind, so wird die in Umlaufrichtung D auf den Bremssattel 14 einwirkende Bremskraft über den Traghebel 22 abgestützt und erzeugt an diesem ein Kippmoment, unter dessen Wirkung der Traghebel 22 entgegen seiner Eigenelastizität und entgegen der Druckfederkraft um sein Hebelende 26 als fiktiver Gelenkpunkt soweit verschwenkt, bis das Hebelende 28 am Getriebegehäuse 4 anschlägt, woraufhin die Bremskraft ohne weitere Verformung des Traghebels 22 in das Getriebegehäuse 4 eingeleitet wird. Sobald die Bremse 2 wieder gelöst ist oder die Bremsscheibe 6 stillsteht, wird der Traghebel 22 bremskraft- und somit kippmomententlastet und kehrt unter der Wirkung der Eigenelastizität und der Druckfederkraft in die Ausgangslage zurück.

Der Traghebel 22 ist so gestaltet, daß er nur im Bereich seines fest ver­ ankerten Hebelendes 26 relativ biegeelastisch ausgebildet ist, im übrigen aber eine hohe Eigensteifigkeit besitzt. Statt dessen kann der Traghebel 22 aber auch eine durchgehend hohe Eigensteifigkeit aufweisen und an seinem Hebelende 26 über ein Kippgelenk am Getriebegehäuse 4 befestigt sein, so daß die gesamte elastische Verformung ausschließlich auf die Druckfeder 32 begrenzt ist.

Die Hubbewegung des Hebelendes 28 wird durch den Schaltarm 34 eines Mikroschalters 36 abgetastet, der in der unteren, abgesenkten Anschlag­ stellung des Traghebels 22 anspricht und dann über einen (nicht gezeigten) Schaltkreis ein Überwachungssignal, etwa ein optisches und/oder akustisches Warnsignal im Cockpit auslöst.

Im praktischen Anwendungsfall wird der Verformungshub h des Hebelendes 28 möglichst klein gehalten, nämlich etwa in der Größenordnung von 1 mm, und die Überwachungseinrichtung spricht bei etwa einem Viertel der maximalen Bremswirkung an, z. B. also bei einer Rotorbremse 2 mit einem maximalen Bremsmoment von 200 Nm wird der Ansprechwert des Schalters bei einem Bremsmoment von etwa 50 Nm erreicht.

Claims (7)

1. Überwachungseinrichtung für eine Rotorbremse, insbesondere eines Hubschraubers, mit mindestens einem reibschlüssig an ein mit dem Rotor umlaufendes Teil andrückbaren Bremskörper und einem den Bremskörper quer zur Andruckrichtung bremskraftübertragend an einer feststehenden Tragstruktur abstützenden Bremshalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremshalter (22, 32) in Bremskraft-Übertragungsrichtung be­ grenzt elastisch verformbar ausgebildet und mit einem bei einer vor­ gegebenen Verformung des Bremshalters ansprechenden Schalt­ element (36) zur Erzeugung eines Überwachungssignals versehen ist.

2. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremshalter (22, 32) ein Federelement (32) und einen einerseits kippbeweglich und andererseits unter Zwischenschaltung des Feder­ elements elastisch an die Tragstruktur (4) angeschlossenen Traghebel (22) enthält.

3. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kippbewegliche Traghebelanschluß aus einem nach Art einer Blattfeder biegeelastisch ausgebildeten, endseitig gelenkfrei an der Tragstruktur (4) befestigten Hebelabschnitt (26) besteht.

4. Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, für eine Scheibenbremse mit zwei gegensinnig an eine mit dem Rotor umlaufende Bremsscheibe andrückbaren Bremskörpern, dadurch gekennzeichnet, daß beide Bremskörper (12) über den Bremshalter (22, 32) in Brems­ kraftrichtung begrenzt elastisch an der Tragstruktur (4) abgestützt sind.

5. Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für eine Hubschrauber-Rotorbremse, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch verformbare Bremshalter (22, 32) am Rotorgetriebege­ häuse (4) angebracht ist und das umlaufende, mit dem Bremskörper (12) zusammenwirkende Teil (6) der Bremse an der rotorseitigen Abtriebswelle (8 bzw. 10) des Hubschraubergetriebes befestigt ist.

6. Überwachungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das umlaufende Teil (6) der Bremse an der heckrotorseitigen Ab­ triebswelle (8) des Hubschraubergetriebes befestigt ist.

7. Überwachungseinrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Überwachungssignal ein optisches und/oder akustisches Warn­ signal ist.