DE2045637C3 - Rotorblatt von veränderbarer Länge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rotorblatt von veränderbarer Länge, insbesondere für Hubschrauber, mit einem inneren Blattabschnitt und einem übei ,diesem teleskopartig verschiebbaren äußeren Blattabschnitt, und mit einer in eiern inneren Blattabschnitt verlaufenden Gewindespindel, die an diesem frei drehbar gelagert ist.

Es sind Rotorblätter bekannt (US-PS 21 63 481 und US-PS 21 63 482), deren Länge über einen Gewindespindelmechanismus veränderbar ist Die Rotorblätter sind teleskopisch ausgebildet Die bekannte Konstruktion ist jedoch nicht auf die hohen Zentrifugalkräfte abgestellt, die beim Flug während einer Längenänderung der Rotorblätter auf diese einwirken. Ferner ist eine kontinuierliche Änderung des Anstellwinkels bei diesen Rotorblättern nicht möglich. Ein steifes Rohr verbindet eine einzige auf der Gewindespindel sitzende Mutter mit dem äußeren Blattabschnitt Diese Konstruktion eignet sich für relativ niedrige Drehgeschwin* digkeiten mit entsprechend geringen Zentrifugalkräften. Bei modernen Hubschraubern treten jedoch hohe Blattspitzengeschwindigkeiten auf, die große Zentrifugalkräfte zur Folge haben. Um diese Belastungen mit der bekannten Konstruktion abzufangen, müßte die auf der Gewindespindel sitzende Mutter sehr lang ausgebil· det werden. Bei einer derartigen langen Mutter wäre es jedoch ausgeschlossen, die Last gleichmäßig auf sämtliche Gewindegänge aufzuteilen. In den durch die Mutter miteinander verbundenen Teilen treten elastische Verformungen auf, die zur Folge haben, daß die an den Enden liegenden Gewindegänge sehr stark und die weiter in der Mitte liegenden Gewindegänge praktisch überhaupt nicht belastet werden. Eine solche Lastvertei-

lung verursacht eine übermäßige Abnutzung der an den Enden liegenden Gewindegänge, was zu deren Bruch führen kann. Bei einem Bruch der an den Enden liegenden Gewindegänge würde die Belastung anschließend auf die benachbarten Gewindegängen ausweichen, so daß nacheinander und in rascher Folge sämtliche Gewindegänge brechen würden. Bei Verwendung einer kurzen Mutter müßten dagegen die Gewindegänge der Mutter und der Gewindespindel sehr groß und schwer ausgebildet werden. Sich daraus ergebende Gewichte und Abmessungen verbieten eine solche Anwendung.

Zusätzlich verlangen moderne Hubschrauber eine fast kontinuierliche zyklische Änderung des Einstellwinkels ihrer Blätter und das steife Rohr der bekannten Konstruktion würde daher bedingen, daß die einzige vorhandene große Mutter kontinuierlich auf der Gewindespindel verschoben würde. Dies würde wiederum eine unzulässig hohe Abnutzung und eine Wärmeerzeugung bedingen, ebenso wie auch unerwünschte radiale Einwärts- und Auswärtsbewegungen der äußeren Blattabschnitte in einer asymmetrischen Form.

Man hat schon versucht, bei den bekannten Konstruktionen mit einer einzigen Mutter eine, gleichmäßige Abnutzung der Gewindegänge dadurch zu erzielen, daß man eine Schleifpaste auf sie aufgetragen und sie dann unter einer simulierten Zentrifugalkraft belastet hat Die Gewindegänge haben sich dabei selbst abgenutzt oder abgeläppt bis zu einem Punkt, an dem sie gleich belastet werden. Dieses Läppverfahren ist jedoch nicht erfolgreich, da die während des Auseinanderfahrens und Zusammenziehens der Blätter auftretenden hohen Zentrifugalkräfte zu hohen Temperaturen in den Gewindegängen und damit zu deren thermischer Deformation führen, so daß das sorgfältige Läppen und die damit verbundene Vergleichmäßigung der Lastverteilung infolge dieser thermischen Deformation wieder verlorengeht und erneut eine ungleiche Lastverteilung auftritt Es kommt hinzu, daß dieser Läppvorgang zu einer Vergleichmäßigung der Belastung der einzelnen Gewindegäiige nur bei demjenigen Zustand sorgt, der -to mit dem simulierten Zentrifugalkräften nachgeahmt wurde.

Da sich die auf die Blätter während des Fluges einwirkende Zentrifugalbelastung jedoch ständig ändert, bringt eine Vergleichmäßigung der Belastung für « nur einen Betriebszustand keinen großen Vorteil.

Ferner ist ein teleskopartig ausgebautes Rotorblatt bekannt (US-PS 3128 829), das den beiden zuvor genannten Konstruktionen sehr ähnlich ist Auch dieses Rotorblatt hat die gleicheil betrieblichen Bedingungen, w

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Rotorblatt der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die einzelnen Gewindegänge gleichmäßig belastet werden und der Durchmesser des Rotorblattes durch eine Änderung des Einstellwinkels nicht beeinflußt wird. v,

Zur LosUhg dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß mehrere Muttern auf der Gewindespindel angeordnet sind und als weiche Federn ausgebildete Torsionsstäbe jede Mutter mit dem äußeren Blattabschnitt verbinden. _w>

Durch die den einzelnen Muttern zugeordneten Torsionsstäbe wird die Last gleichmäßig auf jede einzelne Mutter aufgeteilt. Die Torsionsstäbe sind ausreichend lang und ihre physikalischen Eigenschaften sind im Hinblick auf die Muttern so, daß sie während der durch die Rotation der Blätter bedingten Zentrifugalbelastung in bezug auf -üe Muttern weiche Federn darstellen. Die durch die Zentrifugalbelastung in den Torsionsstäben bedingte^ Längenänderung ist im Vergleich mit möglichen Änderungen im Abstand der einzelnen Gewindegänge sehr groß. Dies bedeutet, daß jede Mutter ihren proportionalen Anteil an der gesamten Zentrifugalbelastung innerhalb eines kleinen Prozentbereiches übernimmt, und daß die sich dadurch ergebende gleichmäßige Lastverteilung bei sämtlichen Lastzuständen beibehalten wird.

Infolge der Verdrehbarkeit und Biegsamkeit der langen Torsionsstäbe können die äußeren Blattabschnitte ihren Einstellwinkel gemeinsam oder zyklisch ändern, ohne daß die auf der Gewindespindel sitzenden Muttern hierbei verschoben werden.

Die Verwendung der zahlreichen dünnen Torsionsstäbe zwischen den einzelnen Muttern und dem äußeren Blattabschnitt führt zu einer kontinuierlichen Redundanz im Gegensatz zu der einzigen Verbindung zwischen einer einzigen Mutter und dem äußeren Endabschnin bei den bekannten Konstruktionen.

Gemäß einer vorteilhaften Weherhildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Muttern Flügelmuttern sind und auf der Gewindespindel in Winkelrichtung etwas gegeneinander versetzt sind, so daß die Flügel benachbarter Muttern nicht in einer Linie liegen und die an ihnen befestigten Torsionsstäbe zwischen den Flügeln der Muttern und dem äußeren Blattabschnitt nebeneinander liegen. Dabei können die Muttern zum Vermeiden einer gegenseitigen Drehung durch Stifte miteinander verbunden sein, während -dne Bewegung sämtlicher Muttern entlang der Gewindespindel möglich bleibt Die Stiftachsen liegen parallel zu der Achse der Gewindespindel, so daß eine axiale Verschiebung zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Belastung möglich bleibt Da sich die Gewindegängen der Gewindespindel infolge der Blattbelastung längen und da diese Längung über der Gesamtlänge der Gewindespindel veränderlich ist ist eine axiale Verschiebbarkeit zwischen den einzelnen Muttern erforderlich. Und die Verstiftung läßt diese Verschiebbarkeit in Axialrichtung zu.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 Eine Teilansicht, teilweise im Schnitt eines Rotors oder Propellers mit veränderbarem Durchmesser für ein modernes Flugzeug, z. B. einen Hubschrauber,

Fig.2 eine Aufsicht, teilweise geschnitten, eines Rotorblattes mit veränderbarer Länge,

Fig.3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie 3-3 in Fig.2,

Fig.4 eine Ansicht entlang der Schnittlinie 4-4 in

Fig.?,

Fig.5 eine Ansicht entlang der Schnittlinie 5-5 in Fig.2,

F i g. 5A und 5B je eine Teilansicht ähnlich F i g. 5, wobei die Mutter in ihren beiden Endstellungen ihrer Drehbewegung gegenüber dem Blatt gezeigt wird,

Fig.6 eine Teilansicht teilweise im Schnitt einer bevorzugten Ausführungsfoftn eines Rotorblattes mit veränderbarer Länge,

Fig.7 und 8 je eine Darstellung von auf einer Gewindespindel sitzenden Flügelmuttern verschiedener Ausführung und der mit diesen verbundenen Torsionsstangen,

F i g. 9 eine schematische Darstellung einer einzigen, langen auf einer Gewindespindel sitzenden Mutter,

F i g. tO eine grafische Darstellung der Belastung der Gewindegänge der in F i g. 9 gezeigten Mutter,

F i g. 11 eine schematische Darstellung einer Mutter, wobei die Torsionsstäbe an sich gegenüberliegenden Seiten der Mutter befestigt sind,

F i g. 12 eine grafische Darstellung der Belastung der Gewindegänge der in F i g. 11 gezeigten Mutter,

Fig. 13 eine schematische Darstellung einer anderen Verbindungsart zwischen einem Torsionsstab und einer Mutter,

Fig. 14 ein Schnitt entlang der Schnittlinie 14-14 in Fig. 13 und

Fig. 15 eine Stirnansicht der in Fig. 13 gezeigten Mutter und dem Torsionsstab.

F i g. 1 zeigt ein Blatt von veränderbarer Länge in einem Rotor 10 mit veränderbarem Durchmesser, wie er zum Beispiel in einem modernen Hubschrauber verwendet wird. Der Rotor 10 könnte aber auch ein Propeller l'ür ein Flugzeug mit festen Tragflächen sein. Der Rotor 10 besteht aus mehreren gleich weit auseinanderliegenden Blättern 12, die von einer Rotornabe 14 ausgehen und sich mit dieser um die Rotordrehachse 16 drehen.

Die Blätter 12 werden in nicht dargestellten Lagern gehalten, die eine Verstellbewegung um eine Blatt-Verstellachse 26 zulassen, so daß die Blätter ihren Einstellwinkel sowohl kollektiv als auch zyklisch verändern können.

Eine Taumelscheiben-Anordnung 30, sitzt auf einem Kugelgleitlager 32 und einem Standrohr 34, das von dem Gehäuse einer Getriebeeinheit 24 ausgeht. Blattsteuerungen 36 bewirken, daß sich die Taumelscheiben-Anordnung 30 an der Drehachse 16 entlangbewegt und über eine Blattwinkel-Stellstange 38 und einen Blattverstellhebel 40 bewirkt, daß die Blätter 12 ihren Einstellwinkel kollektiv ändern. Die Blattsteuerung 36 bewirkt weiter, daß die Taumelscheiben-Anordnung 30 gegenüber der Drehachse 16 kippt und die Blätter ihren Einstellwinkel damit zyklisch verändern. Diese zyklische Änderung des Einstellwinkels erfolgt während der Drehung der Blätter 12.

Opr Rntnr 10 wirrl am Riimnf nHpr pinpr Tratrflärhp

18 abgestützt und über ein Untersetzungsgetriebe 22 und eine Getriebeeinheit 24 von einem Motor 20 angetrieben. Die Zeichnung zeigt einen starren Rotor. Ebenso läßt sich aber auch ein Gelenkrotor verwenden. Hierzu ist es lediglich erforderlich, daß ein (nicht gezeigtes) Universalgelenk auf die Gewindespindel 66 aufgesetzt wird.

Der Motor 20 dreht die Antriebswelle 42, auf deren einem Ende eirc Kegelrad 44 sitzt Das Kegelrad 44 treibt ein weiteres Kegelrad 48 an, das mit der Rotorantriebswelle 51 verbunden ist und diese antreibt, so daß schließlich der Rotor 10 um seine Drehachse 16 rotiert

Es soll nun der Mechanismus betrachtet werden, der die Veränderung des Durchmessers des Rotors 10 bewirkt F i g. 1 zeigt daß zwei Wellen 50 und 52 durch nicht dargestellte Lager koaxial zueinander und zu der Drehachse 16 gehalten werden. Jede Welle 50 und 52 trägt an einem Ende Kegelräder 54 und 56, die zusammen mit Ritzeln 60 und 62 ein Differentialgetriebe bilden. Für jedes Blatt 12 des Rotors 10 ist ein Ritzel 60 bzw. 62 vorgesehen. Diese Ritzel 60 und 62 sind unmittelbar mit einer Gewindespindel 66 verbunden, die in jedem Rotorblatt 12 verläuft

Während der Motor 20 den Rotor 10 um die Achse 16 rotieren läßt drehen sich die Wellen 50 und 52 mit An jeder Welle 50 bzw. 52 ist ein Klauenglied oder Bremsglied 70 bzw. 72 befestigt. Diese Bremsen werden vom Piloten in üblicher Weise betätigt, zum Beispiel magnetisch. Bei angelegter Bremse 70 werden die Welle 50 und das Kegelrad 54 angehalten. Während die ■> Rotorantriebswelle 51 und die Nabe 14 weiter rotieren, drehen sich auch die Ritzel 60 und 62 und verdrehen damit die Gewindespindeln 66. Muttern 100, die in ihren Einzelheiten noch später beschrieben werden, sitzen auf der Gewindespindel 66 und verschieben sich entlang der

in Blatt-Verstellachse. Sie liegen in einer Kammer 102, die zwischen der Gewindespindel 66 und dem inneren Blattabschnitt 104 des Rotors 12 gebildet wird. Die aus den Muttern bestehende Anordnung 100 ist über mehrere Torsionsstäbe die in Fig. I allgemein mit 110 bezeichnet sind, mit dem beweglichen äußeren Blattabschnitt 106 verbunden. Gegenüber dem inneren Biattabschnitt 104 verschiebt sich dieses teleskopartig nach außen, so daü der Durchmesser des Rotors iö ansteigt. Bei einer Einwärtsverschiebung der Muttern 100 nehmen die Torsionsstäbe 110 den äußeren Blattabschnitt 106 nach innen mit, so daß sich dieser gegenüber dem inneren Blattabschnitt 104 teleskopartig verschiebt und damit der Durchmesser des Rotors 10 abnimmt. Bei einem Anlegen der Bremse 72 wird das Blatt 12 zusammengezogen und verrinqert seine Länge, so daß der Durchmesser des Rotors 10 abnimmt. Bei einem Anlegen der Bremse 70 dagegen dehnt sich das Blatt 12 und vergrößert seine Länge, so daß auch der Durchmesser des Rotors 10 zunimmt. Man sieht, daß die

Steigung der Gewjndegänge der Gewindespule 66 und

der Muttern 100 die Geschwindigkeit bestimmt mit der sich der Durchmesser des Rotors 10 abhängt, ob der

Durchmesser zu- oder abnimmt. Die F i g. 2 bis 5 zeigen eine bevorzugte Ausführungs-

« form des Blattes 12. Der äußere Blattabschnitt 106 hat Tragflächenquerschnitt. Der innere Blattabschnitt 104 hat einen länglichen Querschnitt zum Beispiel die Form einer Ellipse. Der äußere Blattabschnitt 106 besteht aus einem Holmabschnitt 108 und einer Hinterkante 111.

^4Ü Eine Kappe 112 sitzt auf dem Außenende des äußeren RlaUahorhnittPA 106 und gibt eine gute aerodynamische Form. Wie Fig.3 zeigt, sind Spante 114 und 116 mit dem Holm 108 verbunden und durch Schrauben 120 an diesem befestigt. Spante 122 und 124 sind durch Gewindebolzen 126 und 128, siehe Fig.4, mit dem inneren Biattabschnitt 104 verbunden. Die Spante 114 und 116 einerseits und die Spante 122 und 124 andererseits ermöglichen, daß sich der äußere Blattabschnitt 106 bei seiner Teleskopbewegung gegenüber dem inneren Blattabschnitt 104 radial nach innen und außen verschieben kann.

Damit sich der äußere Blattabschnitt 106 gegenüber dem inneren Blattabschnitt 104 verschieben kann, muß sich die Gewindespindel 66 in der einen oder der anderen Richtung verdrehen. Hierzu dient der in F i g. 1 gezeigte Mechanismus. Dieser bewirkt daß sich die Muttern HO verschieben und entlang der Blattwinkelverstellachse 26 hin- und herbewegen. Die Muttern 100 sind im einzelnen mit 100A, lOOß, 100C 10OD und 100£ in F i g. 2 bezeichnet Von den beiden sich gegenüberliegenden Seiten jeder Mutter 100Λ—lOOEgeht mindestens ein Torsionsstab aus und verbindet die Muttern mit der Spitze des äußeren Blattabschnittes 106. Diese Verbindung zwischen den Muttern und der Blattspitze wird im folgenden beschrieben.

Man erkennt aus F i g. 2, daß einstellbare Anschläge 130 und 132 bei jeder Zusammenziehbewegung des Blattes an den Spanten 122 und 124 bei der

Auseinanderbewegung des Blattes 12 an den beiden Spanten 114 und 116 an und bestimmen damit den maximalen Durchmesser des Rotors. Diese Anschläge bewirken auch eine ausreichende Kraftübertragung, falls die hierfür primär vorgesehenen Elemente versagen sollten, wie zum Beispiel die Gewindespindel (WiVr die Torsionsstangen.

Wie F i g. 5 am besten zeigt, haben die Muttern 100 in Richtung der Achse 134 eine längliche Form. Ihre Abmessungen sind jedoch geringer als der Innendurchmesser des inneren Blattabschnittes 104. Dies ermöglicht eine begrenzte Relativdrehung der Muttern 100 um die Achse 26 innerhalb des inneren Blattabschnittes 104. Die langgestreckte Form der Muttern gibt dafür genügend Bewegungsspielraum zwischen jeder Mutter und dem inneren Blattabschnitt, so daß die Bewegungen des Blattes zur Veränderung des Anstellwinkels nicht dazu führen, daß sich eine Mutter auf der Gewindespindel dreht und damit das Blatt ausdehnt oder zusammenzieht. Falls die Muttern die gleiche Größe und Form wie die Innenwand des inneren Blattabschnittes hätten, würden die Einstellwinkelveränderungen die Muttern drehen und eine unerwünschte und asymmetrische zyklische Veränderung der Blattlänge bewirken. Eine solche zyklische Schwingbewegung zwischen den Muttern einerseits und der Gewindespindel andererseits würde auch zu untragbaren Schmier- und Abnutzungsproblemen führen. Da die Spante 114 und 116 dem inneren Blattabschnitt 104 die notwendige Steifigkeit ■, erleihen und da die Muttern 100 und diese Spante sich gemeinsam radial nach innen oder außen verschieben, ist es erwünscht, die Muttern 100 mit den Spanten 114 und 116 auszurichten, so daß der innere Blattabschnitt zusätzliche Steifheit erlangt, während die Oberflächen der Muttern während der Verschiebbewegungen an der Innenwand des inneren Blattabschnitts anliegen. Abgesehen von dieser geringen beschränkten Relativdrehung zwischen den Muttern und dem inneren Blattabschnitt werden die Muttern durch ihre Anlage an der Innenwand des inneren Blattabschnittes an einer weiteren Relativbewegung gehindert cn HnR sie hpj einer Drehung der Gewindespindel den äußeren Blattabschnitt einwärts ziehen oder nach außen drücken, wie dies in den F i g. 5A und 5B gezeigt wird. Die Außenflächen 109, Ul, 113 und 115 der Muttern sind an die Form der Innenwand 117 des inneren Blattabschnittes 104 angeglichen, so daß bei der Zusammenzieh- oder Auseinanderbewegung voller Flächenkontakt und nicht eine Linien- oder Punktberührung stattfindet Abhängig von der zulässigen Material- so beanspruchung haben die Muttern Trapezform, Dreieckform oder irgendeine andere Form. Es kommt darauf an, daß ihre Flächen mit der Innenwand des inneren Blattabschnittes 104 in Berührung stehen, nachdem eine bestimmte Relativbewegung stattgefunden hat

Bei der Ausfuhrungsform nach F i g. 6 verschiebt sich der äußere Biattabschnitt 106 entlang der Blattwinkel-Verstellachse 26 in einer noch zu beschreibenden Weise teleskopförmig gegenfiber dem inneren Biattabschnitt 104. Verschiedene Muttern lOOA bis 100£ sitzen in Gewindeeingriff auf der Gewindespindel 66 und werden bei deren Drehung auf dieser verschoben. Torsionsstäbe HO verlaufen zwischen den Muttern 100/4—IOOE und der Spitze des äußeren Blattabschnittes 106. Dort treten sie durch eine Platte 140 durch und sind an dieser befestigt Die Platte 104 ist ihrerseits durch Schrauben 142 und 144 mit dem äußeren Blattabschnitt verbunden.

Die Torsionsstäbe 110 können jede geeignete Form haben. Sie haben zum Beispiel flachen oder besser kreisförmigen Querschnitt. In jeder bevorzugten Weise können sie mit den Muttern 100/4 —100£ und dem äußeren Blattabschnitt 106 verbunden werden. Zur Verbindung eignen sich eine Verschraubung, Schnappringe oder dergleichen. Bei der in Fig.6 gezeigten Konstruktion sind die Torsionsstäbe HO draht- oder stangenförmig mit kreisförmigem Querschnitt. Sie treten durch Bohrungen in den Muttern 100/4 — lOOff und der Platte 104 durch. Jeweils zwei Stäbe sind an jeder Mutter befestigt. Die anderen Muttern weisen entsprechende Bohrungen auf, durch die die Stäbe der jeweils anderen Muttern durchtreten. Wie F i g. 6 zeigt, verbinden Torsionsstäbe 110,4 und 110S bzw. HOCund 110D bzw. HOEund 11OF bzw. 110G und 110W bzw. HO/und 110/die Muttern 100A lOOß, lOOfl, lOODbzw. iööfc mit der in dem äußeren Biattabschnitt 106 angeordneten Platte 140. Jeder Stab, zum Beispiel der Stab 110/4, ist durch miteinander ausgerichtete Bohrungen durchgeführt, zum Beispiel durch die Bohrungen 146, 158, 160, 162 und 164. die in den verschiedenen Muttern vorgesehen sind. Die Stäbe können an beiden Enden Köpfe aufweisen. Fig.6 zeigt Köpfe 150 an einem Ende. Ebenso können Muttern auf die Enden der Stäbe aufgeschraubt werden. Fig.6 zeigt Muttern 152 am anderen Ende der Stäbe. F i g. 6 zeigt weiter, daß die für den Durchtritt der Stäbe durch die Muttern vorgesehenen Bohrungen gegeneinander versetzt sind, so daß auch die Stäbe versetzt zueinander bzw. nebeneinander angeordnet sind.

Zur Lagerung des radialen Außenendes der Gewindespindel 66 ist dort eine Lagerbüchse 125 vorgesehen. Diese wird in F i g. 4 gezeigt. Senkschrauben 127 halten die Lagerbüchse 125 am inneren Blattabschnitt 104.

Im Betrieb verschieben sich die Muttern 1004 —100£ auf der Gewindespindel 66 und dabei bewegt sich der äußere Blattabschnitt 106 teleskopartig über dem inneren Blattabschnitt 104, da jede einzelne Mui-';r 100/4—lOOZfüber den zugehörigen Torsionsstab 110/1 — it .jor 5r>ii7_? liodes äuBeren Blattabschnittes !06

verbunden ist. Die Muttern und ihre Gewindegänge werden durch die bei der Rotorrotation auftretenden Zentrifugalkräfte praktisch gleichmäßig belastet. Die Torsionsstäbe 110/4—110/ stellen gegenüber den Muttern 110/4—100£ weiche Federn dar, so daß sie sich unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft verformen und die Last gleichmäßig über die Muttern 100/4—100£ verteilen. Hieraus erkennt man, daß bei der Längung der Torsionsstäbe 110 infolge der sich durch die Zentrifugalkraft ergebenden Zugspannung eine gleichmäßige Lastaufteilung Ober die Muttern stattfindet Infolge der Biegsamkeit der Torsionsstäbe 110 sowohl in Längs- als auch in Drehrichtung kann der äußere Blattabschnitt 106 seinen Einstellwinkel verändern, ohne daß die Muttern iOOA—iOOE hierbei verdreht werden. Dies ergibt sich dadurch, daß sich die Torsionsstäbe HO während einer Änderung des BlatteinsteHwinkels um die entsprechende Achse 26 verdrehen, bevor auf die Muttern einwirkende Reibungskräfte überwunden werden. Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß die Muttern nach Form und Größe genügend klein sein müssen, damit die Blätter ohne Berührung der Muttern ihren Einstellwinkel verändern können.

Die F i g. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der Muttern 100. Hier sitzen Flügelmuttern 200, 202, 204 und 206 auf der Gewindespindel 66. Torsionsstäbe 11 OK HOL, 110Af und 110W gehen von

den Flügeln 208, 210, 212 und 214 der Muttern aus. Entsprechend gehen ähnliche Torsionsstäbe von den nicht gezeigten Flügeln auf der anderen (Rück-) Seite der Flügelmuttern 200—206 aus. Bei der in den F i g. 7 bis 8 gezeigten Ausführungsform haben die Torsionsstäbe 110 einen flachen Querschnitt. Weiter haben sie verdickte Enden, die in entsprechenden Ausnehmungen in den Flügeln 208,210,212,214 gehalten werden. Man sieht weiter, daß die Flügel 208, 210, 212, 214 der Muttern 200 bis 206 in Winkelrichtung etwas gegeneinander versetzt sind, so daß die Torsionsstäbe nebeneinander liegen können.

Stifte 209,211 und 213 verlaufen parallel zu der Achse 26 zwischen den bebachbarten Muttern 200—206 und verhindern damit, daß sich diese relativ zueinander verdrehen. Eine gleichzeitige Verschiebung der Muttern entlang der Gewindespindel 66 während der Bewegungen zum Verändern des Durchmessers des Rotors bleib· jedoch möglich. Ebenso können sich die Muttern in Axialrichiung relativ zueinander verschieben, so daß eine gleichmäßige Lastaufteilung gewährleistet bleibt. Dieser Bewegungsspielraum in Axialrichtung ist vorgesehen, damit ungleiche Gewinde oder Schrauben, die sich aufgrund von Herstellungstoleranzen ergeben, elastische Verformungen, Wärmedehnungen infolge von Reibungswärme usw. nicht dazu führen, daß eine Mutter zugunsten anderer Muttern höher belastet wird.

Die F i g. 13 bis 15 zeigen eine andere Möglichkeit der Verbindung der Torsionsstäbe 110 mit einer Mutter 200. In den Figuren wird nur ein einziger Torsionsstab gezeigt, der an den Flügel 208 einer Flügelmutter 200 befestigt ist. Selbstverständlich ist ein weiterer Torsionsstab auf ähnliche Weise am anderen Flügel der Flügelmutter 200 befestigt und dies gilt selbstverständlich auch für weitere Torsionsstäbe und weitere Flügelmuttern. Bei dieser in den F i g. 13 bis 15 gezeigten Ausführungsform wird der Torsionsstab 110 durch ein Flacheisen gebildet. Mit Schrauben 300 und 302 wird er auf den Flügel 208 der Mutter durchgeschraubt. Die Schraubbolzen 300 und 302 sind durch Bohrungen im Ende des Torsionsstabes SlO durchgesteckt und in Gewindebohrungen 304 im Flügel 208 eingeschraubt. Der Flügel 208 hat eine spezielle Form, wie sie in Fig. 14 gezeigt wird. Der Flügel 208 ist etwas abgeschrägt. Dies ermöglicht, die von den verschiedenen Muttern ausgehenden Torsionssstäbe 110 dicht nebeneinander anzuordnen und nicht auf Abstand zu legen, wie er sich durch die Höhe der Köpfe der Schraubbolzen 300 und 302 ergibt Eine dichte Packung der Torsionsstäbe 110 ist notwendig, da in dem inneren Blattabschnitt 104 nur begrenzt Raum zur Verfügung steht und ein bestimmter Bewegungsspielraum in Drehrichtung zwischen den Muttern und dem inneren Blattabschnitt vorhanden sein muß. Mit seinem anderen Ende ist der Torsionsstab 110 in üblicher Weise mit der Blattspitze des Blattes 12 verbunden.

Eine Betrachtung der F i g. 9 und 11 und der in den Fig. 10 und 12 aufgezeichneten Belastung zeigt am deutlichsten welche Vorteile sich durch die Verwendung von mehreren Muttern gegenüber der bekannten Verwendung einer einzigen langen Mutter ergeben.

F i g. 9 zeigt eine lange einzige Mutter 220, die auf eine Gewindespindel 66 aufgeschraubt ist Wegen der elastischen Verformung sowohl der Mutter als auch der Gewindespindel werden die an den Enden liegenden Gewindegänge stärker belastet, während die mittleren Gewindegänge praktisch ohne Last sind. Dies zeigt F i g. 10. Diese ungleichmäßige Belastung führt natürlich zu einer ungleichmäßigen Abnutzung der einzelnen Gewindegänge. In einem extremen Fall werden

■o sämtliche Gewindegänge brechen, wenn zuerst ein äußerer Gewindegang abreißt und sich die weiteren Gewindegänge anschließen. In sehr kurzer Zeit wird dies zu einem Lösen der beiden miteinander verbundenen Teile führen.

F i g. 11 zeigt schematisch die aus mehreren Muttern bestehende Anordnung. Kleine Muttern 100,4 — lOOD sind auf eine Gewindespindel 66 aufgeschraubt. Tnrsinnsstäbe 110/4 — 11OHgehen von den Muttern aus. Fig. 12 zeigt die praktisch gleichmäßige Belastung sämtlicher Gewindegänge sämtlicher Muttern dieser in F i g. 11 gezeigten Ausführungsform. Dies ergibt sich aus der verhältnismäßig kleinen Zahl von Gewindegängen in jeder Mutter.
Zwei Faktoren beeinflussen die auf jede Mutter einwirkende Belastung und müssen berücksichtigt werden. Der erste Faktor bestimmt die spezifische mechanische Passung der Torsionsstäbe bei der

Belastung Null. Sämtliche Torsionsstäbe sollten zwischen den einzel-

nen Muttern und ihrer Befestigung in der Blattspitze um das gleiche Maß durchhängen bzw. Spiel haben. Falls dieses Spiel bei sämtlichen Torsionsstäben im Vergleich zu der Längung unter Belastung klein gehalten wird, werden sämtliche Torsionsstäbe praktisch gleichmäßig belastet. Gegebenenfalls verwendet man Einstellmittel. Zum Beispiel werden Muttern auf die Enden der Torsionsstäbe aufgeschraubt.

Der zweite Faktor betrifft die unterschiedliche Länge der einzelnen Torsionsstäbe. Diese unterschiedliche Länge ergibt sich aus den ungleichen Abständen zwischen den axial auseinanderliegenden Muttern und der gemeinsamen Halteplatte an der Biattspitze. Da jedoch die Gesamtlänge der Torsionsstäbe im Vergleich zu diesen Längenunterschieden groß ist, ist der Unterschied in der Belastung, die jeder Stab auf seine zugehörigee Mutter ausübt, verhältnismäßig klein und unwichtig. Falls jedoch auch diese unterschiedliche Belastung vermieden werden soll, müssen die Haltepunkte der einzelnene Torsionsstäbe in der gemeinsamen Halteplatte gegeneinander versetzt werden, so daß sämtliche Torsionsstäbe gleiche Länge erhalten.

Die Torsionsstäbe UO können aus jedem geeigneten Werkstoff hergestellt werden. Zum Beispiel werden sie aus Stahldraht oder Stahllitze hergestellt Ebenso kann man sie aus Faserglas, Bor oder einer geeigneten Verbindung herstellen. Die Muttern 100 bestehen vorzugsweise aus einem Material mit hoher Abriebfestigkeit, wie zum Beispiel Berylliumkupfer. Aber auch andere Metalle und Legierungen sind möglich. Die Gewindespindel 66 besteht vorzugsweise aus Stahl oder Titan.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche;

   1, Rotorblau von veränderbarer Länge, insbesondere für Hubschrauber, mit einem inneren Blattabschnitt und einem über diesem teleskopartig verschiebbaren äußeren Blattabschnitt, und mit einer in dem inneren Blattabschnitt verlaufenden Gewindespindel, die an diesem frei drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Muttern (100) auf der Gewindespindel (66) angeord- in net sind und als weiche Federn ausgebildete Torsionsstäbe (110) jede Mutter (100) mit dem äußeren Blattabschnitt (106) verbinden,

   Z Blatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsstäbe (110) an der Blattspitze (112) mit dem äußeren Blattabschnitt (106) verbunden sind.

   3. Blatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (66) koaxial in dem inneren und äußeren JSSattabschnitt (104,106) liegt

   4. Blatt nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Muttern (100) nach einer vorgegebenen Winkeldrehung an der Innenwand des inneren Blattabschnittes (104) anschlagen und diese berühren.

   5. Blatt nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (66) in beiden Richtungen verdrehbar ist

   6. Blatt nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsstäbe derart torsions- und X'kgeweich ausgebildet sind, daß sich die Blattabschnitte um eine Blati'vinkel-Verstellachse zur Verstellung des Einstellwinkeis des Blattes verdrehen können, ohne daß dabe'-die Muttern (100) auf der Gewindespindel (66) verschoben werden.

   7. Blatt nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Muttern (100) im wesentlichen gleich groß sind.

   8. Blatt nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Blattabschnitt (104) einen im wesentlichen länglichen Querschnitt hat daß die Muttern (100) ebenso geformt und in der gleichen Richtung langgestreckt wie der innere Blattabschnitt sind, so daß der innere Blattabschnitt bei der Blattwinkel-Verstellbewegung sich um ein bestimmtes Winkelmaß gegenüber den Muttern verdrehen kann, und daß die Muttern bei einer Teleskopverschiebung des äußeren Blattabschnittes (106) gegen' über dem inneren Blattabschnitt an dessen Innenwand anschlagen, um eine Eigendrehung zu verhindern.

   9. Blatt nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Muttern Flügelmuttern sind und auf der Gewindespindel (66) in Winkelrichtung etwas gegeneinander versetzt sind, so daß die Flügel benachbarter Muttern nicht in einer Linie liegen und die an ihnen befestigten Torsionsstäbe (110) zwischen den Flügeln der Muttern und dem äußeren Blattabschnitt (106) nebeneinander liegen.

   IQ-. Blatt nach Anspruch 1 bis 9, dadurch «> gekennzeichnet, daß die Muttern (200,202,204,206) zum Vermeiden einer gegenseitigen Drehung durch Stifte (209, 211, 213) miteinander verbunden sind, während eine Bewegung sämtlicher Muttern entlang der Gewindespindel (66) möglich bleibt.

   It. Blatt nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Blattabschnitt (104) und die Muttern elliptischen Querschnitt haben.

   IZ Blatt nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag zum Begrenzen der Verschiebung des äußeren Blattabschnittes (106) gegenüber dem inneren Blattabschnitt (104) vorgesehen ist

   13. Blatt nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß jede Mutter (100) die gleiche Zahl von Gewindegängen hat

   14. Blatt nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsstäbe (HO) Stangen mit einem festen Kopf (150) an dem einen Ende und einem verstellbaren Kopf (152) an dem anderen Ende sind, daß die Muttern (100) miteinander ausgerichtete Bohrungen (146, 158, 160, 162, 164) aufweisen, daß eine Platte (140) in der Spitze des äußeren Blattabschnittes (106) befestigt ist und die Bohrungen aufweist die mit den eben genannten Bohrungen in einer Linie liegen, daß die Torsionsstäbe durch die Bohrungen in den Muttern und in der Platte durchtreten und durch die Zusammenwirkung der Köpfe, der Muttern und der Platte gehalten werden.

   15. Blatt nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Torsionsstäbe (110) Flacheisen sind, die Muttern als Flügelmuttern (200) ausgebildet sind und jeder Torsionsstab mit einem Ende auf einem "Flügel (208) einer Flügelmutter aufgesetzt ist und durch Schraubbolzen (300, 302) mit der Mutter verbunden ist

   16. Blatt nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet daß die Flügel (208) jeder Mutter eine gekrümmte Oberfläche haben.