DE19630665C2

DE19630665C2 - Control device for rotor blade adjustment, in particular of a rotary wing aircraft

Info

Publication number: DE19630665C2
Application number: DE19630665A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schulze
Original assignee: Eurocopter Deutschland GmbH
Current assignee: Airbus Helicopters Deutschland GmbH
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2016-07-31
Also published as: FR2751937B1; FR2751937A1; DE19630665A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a control device according to the preamble of claim 1.

Bei einer derartigen durch die DE-PS 36 03 400 bekannten Steuerungseinrichtung erfolgt die Zentrierung und Lagefixierung der Taumelscheibe in Umfangs- bzw. Drehrichtung der Rotorantriebswelle durch ein Kardangelenk anstelle einer Lenkeranordnung der durch die DE- PS 24 14 570 bekannten Steuerungseinrichtung mit einer relativ großen Anzahl an Bauteilen der Lenkeranordnung, welche eine Anpassung der einzelnen Lenker untereinander in ihrer Lage in Umfags- bzw. Drehrichtung der Taumelscheibe und folglich enge Lagetoleranzen erfordert. Zudem hat das Kardangelenk den Vorteil, daß sämtliche der Stützung der Taumelscheibe dienenden Bauelemente im von ihr umgrenzten lichten Raum positionierbar sind, was u. a. einer aerodynamischen Gestaltung des Rotors förderlich ist. Allerdings ist auch das Kardangelenk der Steuerungseinrichtung gemäß der DE-PS 36 03 400 naturgemäß nicht ohne schwere Metallteile und mit beträchtlichem Wartungsaufwand behaftete Lager realisierbar.In such a known from DE-PS 36 03 400 The control device is used for centering and fixing the position Swashplate in the circumferential or rotational direction of the rotor drive shaft by a universal joint instead of a handlebar arrangement that by the DE PS 24 14 570 known control device with a relatively large Number of components of the handlebar arrangement, which an adjustment of individual handlebars with each other in their position in the circumferential direction or direction of rotation the swash plate and consequently tight positional tolerances. It also has the universal joint has the advantage that all of the support of the Components that serve as a swashplate in the clear space delimited by it are positionable what u. a. an aerodynamic design of the rotor is beneficial. However, the universal joint is also the Control device according to DE-PS 36 03 400 naturally not without heavy metal parts and with considerable maintenance Realizable warehouse.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dieser Steuerungseinrichtung sowohl im Baugewicht als auch in der Wartung erheblich reduzierbare rotorseitige Lagerung zur Zentrierung und Lagefixierung der Taumelscheibe aufzuzeigen. The invention is therefore based on the object of one Control device in terms of both construction weight and maintenance significantly reduced rotor-side bearing for centering and To show the position of the swashplate.

Diese Aufgabe ist für eine gattungsgemäße Steuerungseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Hierbei kann nicht nur für die blattfederartigen Verbindungselemente von Leichtbauwerkstoffen, wie faserverstärktem Kunststoff, Gebrauch gemacht werden. Vielmehr wird durch die erfindungsgemäße Kopplung dieser Verbindungselemente mit der undrehbaren Nabe auch noch eine gesonderte Mitnehmervorrichtung eingespart, deren Funktion die erfindungsgemäße Lagerung der Taumelscheibe zusätzlich zu deren Zentrierung und Lagefixierung erfüllt.This task is for a generic control device with the characterizing features of claim 1 solved. This can not only for the leaf spring type fasteners from Lightweight construction materials, such as fiber-reinforced plastic, were used will. Rather, this is due to the coupling according to the invention Connecting elements with the non-rotating hub also a separate one Driver device saved, the function of the invention Storage of the swash plate in addition to its centering and Position fixation fulfilled.

Die Funktion einer Mitnehmervorrichtung zur Sicherung der Drehlagenfixierung des drehenden Lagerringes kann eine durch die DE-OS 35 28 219 bekannte flexible Taumelscheibenzentrierung, bei der zwischen einer stationären Nabe und dem feststehenden Steuerring der Taumelscheibe blattfederartige Verbindungselemente angeordnet sind, naturgemäß nicht erfüllen.The function of a driver device for securing the Fixation of the rotating bearing ring can be done by DE-OS 35 28 219 known flexible swash plate centering, in the between a stationary hub and the fixed control ring of the swash plate leaf spring-like connecting elements are arranged, naturally not fulfill.

Nachfolgend wird die Erfindung mit den in den Unteransprüchen gekennzeichneten bevorzugten Ausgestaltungen anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung inIn the following, the invention is described in the subclaims characterized preferred embodiments based on a Embodiment explained further. The drawing shows in

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Rotorantriebswelle im Bereich einer Taumelscheibe, Fig. 1 is a longitudinal section of a rotor drive shaft in the region of a swash plate,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Schnittlinie II-II der Fig. 1. Fig. 2 shows a section according to section line II-II in FIG. 1.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist für die kollektive und zyklische Vertellung des Anstellwinkels von nicht dargestellten Rotorblättern beispielsweise eines Vierblattrotors eines Drehflügelflugzeugs über an Blattwinkelhebeln o. dgl. angelenkte Stoßstangen 1 (entsprechend der Anzahl der Rotorblätter) mittels einer koaxial um eine Rotorantriebswelle 2 angeodneten ringförmigen Taumelscheibe 3 deren beim Umlauf der Rotorblätter bzw. Stoßstangen 1 drehender Lagerring 3.1 am Außenumfang ihres feststehenden Steuerringes 3.2 gelagert. Hierbei ist mittels dreier am Steuerring 3.2 um 120° zueinander versetzt angelenkter Steuerstangen 4, von denen in der Zeichnung nur eine in Fig. 1 ersichtlich ist, die Taumelscheibe 3 sowohl für die kollektive Blattverstellung axial verschiebbar als auch für die zyklische Blattverstellung neigbar. Wie Fig. 1 zeigt, wird dabei durch einen mit der Flugzeugzelle 5 verbundenen elastischen (Z-förmigen) Mitnehmer 6, welcher also nur in Drehrichtung der Taumelscheibe 3 biegesteif ausgebildet ist, der Stillstand ihres Steuerringes 3.2 beim Umlauf des Rotors bzw. der Rotorantriebswelle 2 sichergestellt.According to Fig. 1 and 2 is for the collective and cyclic Vertellung the angle of attack o of unillustrated rotor blades, for example, a four-bladed rotor of a rotary wing aircraft above of leaf angle levers. Like. Hinged bumper 1 (corresponding to the number of blades) by means of a coaxial angeodneten about a rotor drive shaft 2 annular Swashplate 3 whose bearing ring 3.1 rotates when the rotor blades or bumpers 1 rotate, on the outer circumference of its fixed control ring 3.2 . Here, by means of three one another on the control ring 3.2 offset by 120 ° articulated control rods 4, of which in the drawing only one is visible in Fig. 1, the swash plate 3 both for the collective pitch axially displaceable as a tiltable for the cyclic pitch. As shown in FIG. 1, an elastic (Z-shaped) driver 6 connected to the airframe 5 , which is only rigid in the direction of rotation of the swash plate 3, causes the standstill of its control ring 3.2 when the rotor or the rotor drive shaft 2 rotates ensured.

Bekanntlich muß eine derartige Taumelscheibe 3 beim Verstellen ihre koaxiale Lage zur Rotorantriebswelle 2 beibehalten und deshalb zentriert werden. Zugleich ist ihr drehender Lagerring 3.1 von der Rotorantriebswelle 2 anzutreiben. Schließlich muß die Drehlagefixierung dieses Lagerringes 3.1 sichergestellt, d. h. ein Verdrehen desselben relativ zur Rotorantriebswelle 2 ausgeschlossen sein. Sonst würde es zu Steuerungs- bzw. Steuerphasenfehlern kommen. Zur Erfüllung dieser drei Bedingungen ist die Taumelscheibe 3 bzw. ihr Lagerring 3.1 an einer auf der Rotorantriebswelle axial verschiebbaren, aber (dieser gegenüber) undrehbaren Nabe 7 über zwischengefügte, am Umfang des Lagerringes 3.1 verteilte blattfederartige Verbindungselemente 8.1 oder 8.2 gelagert. Diese beispielsweise aus faserverstärktem Kunststoff bestehenden Verbindungselemente 8.1 oder 8.2 sind jeweils in Form eines zweischenkligen Profils ausgebildet und mit ihrem einen Schenkel im wesentlichen radial zur Nabe 7, mit ihrem anderen Schenkel im wesentlichen axial zur Nabe 7 angeordnet. Die in Fig. 1 dargestellten beiden unterschiedlichen Ausführungsformen der Verbindungselemente 8.1 oder 8.2 sind in Wirklichkeit nur alternativ vorhanden, d. h. es werden real entweder die ein Winkelprofil aufweisenden Verbindungselemente 8.1 oder die Verbindungselemente 8.2 verwendet, bei denen die beiden Profilschenkel über einen gebogenen Abschnitt ineinander übergehen. Bei den aus Gründen eines geometrischen Längenausgleichs (beim Kippen der Taumelscheibe 3) zweischenkligen Verbindungselementen 8.1 oder 8.2 erfolgt dieser Längenausgleich im Falle der Winkelprofilausführung durch radiales Abheben der Verbindungselemente 8.1 von der Nabe 7, im anderen Falle durch Verformung des gebogenen Abschnittes der Verbindungselemente 8.2. Durch eine feste Einspannung der Verbindungselemente 8.1 oder 8.2 einerseits mittels Schellen 9 an der Nabe 7 und andererseits mittels eines verschraubten Ringes 10 an der Taumbelscheibe 3 bzw. deren Lagerring 3.1 ist ein tangentialer Verlauf der Biegung der Verbindungselemente 8.1 oder 8.2 in diesen Einspannpunkten sichergestellt.As is known, such a swash plate 3 must maintain its coaxial position with respect to the rotor drive shaft 2 during adjustment and must therefore be centered. At the same time, its rotating bearing ring 3.1 is to be driven by the rotor drive shaft 2 . Finally, the rotational position fixing of this bearing ring 3.1 must be ensured, that is to say that it cannot be rotated relative to the rotor drive shaft 2 . Otherwise there would be control or control phase errors. To meet these three conditions, the swash plate 3 or its bearing ring 3.1 is mounted on a hub 7 which is axially displaceable on the rotor drive shaft but rotates (relative to it) via interposed leaf spring-like connecting elements 8.1 or 8.2 distributed around the circumference of the bearing ring 3.1 . These connecting elements 8.1 or 8.2, which are made of fiber-reinforced plastic, for example, are each in the form of a two-legged profile and are arranged with their one leg essentially radially to the hub 7 , with their other leg essentially axially to the hub 7 . The two different embodiments of the connecting elements 8.1 or 8.2 shown in FIG. 1 are in reality only available as alternatives, ie in reality either the connecting elements 8.1 having an angular profile or the connecting elements 8.2 are used, in which the two profile legs merge into one another via a curved section. In the case of the two-leg connection elements 8.1 or 8.2 for reasons of geometric length compensation (when the swash plate 3 is tilted), this length compensation takes place in the case of the angular profile design by radially lifting the connection elements 8.1 from the hub 7 , in the other case by deforming the bent section of the connection elements 8.2 . A firm clamping of the connecting elements 8.1 or 8.2 on the one hand by means of clamps 9 on the hub 7 and on the other hand by means of a screwed ring 10 on the swash plate 3 or its bearing ring 3.1 ensures a tangential course of the bending of the connecting elements 8.1 or 8.2 in these clamping points.

Wie der Fig. 1 noch entnehmbar ist, erstrecken sich die Verbindungselemente 8.1 oder 8.2 mit ihrem zur Nabe 7 axialen Schenkel entweder in Richtung der Rotornabe 2.1 oder in entgegengesetzter Richtung. Zweckmäßig ist diese unterschiedliche Anordnung der Verbindungselemente 8.1 oder 8.2 abwechselnd zueinander über den Umfang der Nabe 7, so daß mit geringstmöglichem Aufwand jedes einzelne Verbindungselement 8.1. oder 8.2 seine eigene Biegung ohne Beeinträchtigung eines anderen durchführen kann.As can also be seen in FIG. 1, the connecting elements 8.1 or 8.2 extend with their leg axial to the hub 7 either in the direction of the rotor hub 2.1 or in the opposite direction. This different arrangement of the connecting elements 8.1 or 8.2 is expediently alternating with one another over the circumference of the hub 7 , so that each individual connecting element 8.1 . or 8.2 can make its own bend without interfering with another.

Schließlich zeigen die Fig. 1 und 2, daß die Undrehbarkeit der Nabe 7 auf der Rotorantriebswelle 2 einfach mittels Mitnehmernasen 11 derselben erreicht wird, mit denen die Nabe 7 über je eine Längsnut 7.1 in Eingriff steht. Sofern die Nabe 7 nicht aus einem Kunststoff mit Gleitlagereigenschaften besteht, ist eine entsprechende Beschichtung 7.2 zweckmäßig.Finally, FIGS . 1 and 2 show that the non-rotatability of the hub 7 on the rotor drive shaft 2 is achieved simply by means of driver lugs 11 , with which the hub 7 engages via a longitudinal groove 7.1 . If the hub 7 does not consist of a plastic with plain bearing properties, a corresponding coating 7.2 is expedient.

Claims

1. Control device for the collective and cyclical adjustment of rotor blades, in particular a rotary wing aircraft, with an annular swash plate coaxial with the rotor drive shaft, which on the one hand can be displaced axially displaceably by means of control rods acting on its fixed control ring for the collective blade adjustment and also tiltable for the cyclic blade adjustment and on the other hand, via its rotating bearing ring coupled to the rotor blades (for adjustment), is axially displaceable and tiltable on the rotor side, characterized in that the rotor-side bearing of the rotating bearing ring ( 3.1 ) is arranged axially displaceably but non-rotatably on the rotor drive shaft ( 2 ) Hub ( 7 ) and leaf spring-like connecting elements ( 8.1 or 8.2 ) distributed around the circumference of the bearing ring ( 3.1 ) between the hub ( 7 ) and the bearing ring ( 3.1 ), these connecting elements ( 8.1 or 8.2 ) respectively s are arranged in the form of a two-legged profile with one leg essentially radial to the hub ( 7 ) and with its other leg essentially axially to the hub ( 7 ).

2. Control device according to claim 1, characterized by an angular profile of the connecting elements ( 8.1 or 8.2 ).

3. Control device according to claim 1, characterized in that the two profile legs of the connecting elements ( 8.2 ) merge into one another via a curved section.

4. Control device according to claim 1, characterized in that the connecting elements ( 8.1 or 8.2 ) with their axially to the hub ( 7 ) legs extend alternately in the opposite direction to one another over the circumference of the hub.

5. Control device according to claim 1, characterized in that the hub ( 7 ) has at least one longitudinal groove ( 7.1 ) in engagement with a driving lug ( 11 ) of the rotor drive shaft ( 2 ).