DE2159413A1

DE2159413A1 - Antriebseinrichtung für den Rotor von Hubschrauber

Info

Publication number: DE2159413A1
Application number: DE19712159413
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Pelissanne Bouches du Rhone Garcia (Frankreich). P B64d 1-18
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1970-12-14
Filing date: 1971-11-30
Publication date: 1972-06-29
Also published as: DE2159413C3; US3734644A; DE2159413B2; FR2119828B1; FR2119828A1; GB1306908A

Description

Antriebseinrichtung für den Rotor von Hubschrauber

Societe Anonyme dite: SOCIETE NATIONALE INDUSTRIELLE AEROSPATIALE, Paris, Frankreich

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung für den Umlauf der Rotorblätter von Hubschrauber mit einem inneren Ring, der den Umlauf der Blätter bestimmt, die sich mit der Rotorwelle drehen, welche axial verschiebbar und kippbar ist, und einem a äußeren Ring, der mit dem inneren Ring durch Kugellager verbunden ist und sich beim Kippen durch Führungsstangen mit zyklischem Umlauf verlagert und verschiebbar ist durch einen Antrieb.

Es ist bekannt, daß die Steuerung eines Hubschraubers mit Hilfe von einer oder mehreren Wellen erfolgt, sei es, daß die Neigung der Rotorwelle in Bezug zur Maschine variiert, oder durch eine feste Position der Welle in Bezug zur Maschine, durch welche

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die Neigung der Rotorblätter zyklisch verändert wird. In beiden Fällen wird die Kraft des Antriebes durch Variation des Umlaufes außerdem erreicht, in dem der Umlauf aller Rotorblätter in gleicher Richtung erfolgt.

Die Erfindung bezieht sich auf die letztere Art.

Bei Einrichtungen dieser Art trägt die Rotorwelle, auf einem axial laufenden Kugelgelenk, ein Anordnung von zwei konzentrischen kreisförmigen Ringen mittels eines Kugellagers. Mit Hilfe einer Steuerstange ist einer der zwei Ringe mit der drehbaren Rotorwelle ^ verbunden und der andere Ring mit einer Welle, die die Rotorwelle

trägt. Während der eine feststehende Ring mittels Antrieb von der Steuerseite aus gesteuert wird in einem generellem und einem zyklischen Umlauf, ist der andere Ring mit jedem Rotorblatt durch ein Hebelkugellager des Umlaufan trieb es dieses Rotorblattes verbunden.

Dadurch wird ein genereller Umlauf durch Axialverschiebung erreicht, nämlich durch axiale Verlagerung des Kugelgelenkes und durch Variation des zyklischen Umlaufes durch Neigung der Ringe.

Man kann das Kugelgelenk auf eine feststehende Buchse montieren, die koaxial die Rotorwelle umschließt; in diesem Fall ist der innere Ring feststehend und der äußere Ring dreht sich. Es ist gleichfalls möglich, das Kugelgelenk direkt auf die Rotorwelle zu montieren, wobei der sich drehende Ring, der den Rotorblattumlauf steuert, der innere Ring ist, während der äußere Ring feststehend ist.

Diese Einrichtungen sind sehr kompliziert. Sie benötigen eine Vielzahl von Maschinenteilen. Eine Anzahl von Teilen werden sehr beansprucht, wie die Steuerstange, die einerseits die Um-,drehung des feststehenden Ringes verhindert und andererseits die Umdrehung des sich drehenden Ringes sichert.

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Außerdem treten beträchtliche Reibungen, bzw. Abnützungser scheinung en, in dem Steuermechaiismus des Kugelgelenkes und zwischen dem Kugelgelenk und dem Ring auf, so daß sich die Gefahr eines Spiels erhöht, welches Vibrationen oder das Festklemmen des Antriebs verursacht, wodurch öftere Überholungen anfallen.

Die vorliegende Erfindung behebt diese Mangel.

Gemäß der vorliegenden Erfindung trägt die Rotorwelle den inneren Ring, der sich mittels eines Gelenk es dreht, das einen inneren sich drehenden Ring besitzt, der fest mit der Rotorwelle verbunden ist und einen äußeren feststehenden Ring - beide Ringe sind im Abstand zueinander angeordnet und besitzen in regelmäßigen Abständen eine Anzahl von axialer Rillen; jedes Rillenpaar umschießt eine Kugel, die Gesamtzahl der Kugeln wird von einem Gehäuse um schlossen, das in Abständen zwischen diesen Ringen gelagert ist.

Das obenbeschriebene Gelenk ist bereits bekannt, welches eine Antriebsübertragung zwischen zwei Wellen erlaubt, deren Axen gleichlaufen, die aber auch gleichzeitig variable Neigungswinkel einnehmen können und eine gewisse Freiheit bezüglich der Übertragung erlauben.

Bei der vorliegenden Erfindung spielt dieses Gelenk eine andere Rolle. Die Rotorwelle ist gerade und das Gelenk, das hauptsächlich dem inneren sich drehenden Ring mit gewissen Einschränkungen erlaubt entlang der Rotorwelle zu gleiten, kann sich ebenfalls in allen Richtungen in Bezug auf die Axe der Rotorwelle neigen. Außerdem sichert das Gelenk ohne zusätzliche Hilfe die Rotation des inneren Ringes.

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Dieses Gelenk erlaubt eine Axialverschiebung, der beiden Ringe und eine "Winkelneigung des einen in Bezug auf den anderen. Trotzdem bleiben die beiden Ringe in Rotation in allen Positionen miteinander verbunden mit Hilfe der in den Rillen gelagerten Kugeln.

Vorzugsweise besitzt der Boden der Rillen des inneren Ringes, der parallel zur Axe steht und die Rippen, die zwei benachbarte Rillen trennen, eine zylindrische Hülle, während das Gehäuse eine ringförmige Form besitzt. Diese Anordnung erlaubt einen größeren Neigungswinkel der Ringe.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzt der innere Ring eine abfallende Kante die nach unten weist und als Stütze des Kugellagers des äußeren Ringes dient, welcher dadurch die Form eines zylindrischen Ringes erhält.

Vorzugsweise ist der innere Ring mit einer ringförmigen Scheibe verstärkt, die die Lenk stockheb el aufnimmt.

Bei einem derartigen Mechanismus werden die feststehenden Elemente und die Oszillationsbewegungen mit Hilfe von Kugelgelenken übertragen, die sich in ihrem Gehäuse bewegen. Diese Kugelgelenke sind eigentlich keinem Verschleiß unterworfen, da es bei dieser Antriebseinrichtung - entgegen herkömmlicher Einrichtungen - keine Reibung gibt.

Gleichermaßen benötigt der Rotationsantrieb des einen sich drehenden Ringes nur ein schwaches Element, welcher auf jede Kugel nur wenig Belastung ausübt und dadurch die Lebensdauer gegenüber der herkömmlichen Art verlängert.

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Die Erfindung soll nunmehr anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben werden, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht einer Welle, die eine Antriebseinrichtung für die Rotation gemäß der Erfindung darstellt.

Fig. 2 eine Längsschnitt dieser Antriebseinrichtung.

Fig. 3 ein Teillängsschnitt dieser Einrichtung in Vergrößerung.

Fig. 4 eine Teilansicht entlang der Linie IV-IV von Fig. 2 des Verbindungsgelenkes des inneren Ringes der Rotorwelle.

Fig. 1 zeigt die Welle A eines Hubschraubers und die Rotorwelle, an deren äußerstem oberen Ende mit Hilfe von Bolzen C, die sich abknicken und drehen können, die Rotorblätter B angebracht sind. Mit Hilfe von Steuerhebel D und mitdrehenden Steuerstangen E kann der Neigungswinkel der Rotorblätter B durch die Anordnung von Scheiben 2 der Rotorsteuerung verändert werden. Diese Anordnung setzt sich zusammen aus dem äußeren Ring 3, der durch die nicht drehende Steuer stange 6 am Umlauf verhindert wird und dem inneren Ring 4, der sich mit der Rotorwelle 1 dreht, welcher durch die ringförmige Scheibe 17 verstärkt ist, die wiederum in den Lenk stockheb el E ausläuft.

Der Neigungswinkel der Anordnung der Scheiben 2 wird durch die drei Führungsstangen F, G und H erreicht des zylindrischen Umlaufantriebes, die als Differential auf die Scheiben 2 wirken, während der Hauptantrieb durch eine Verschiebung der Anordnung, die zugleich eine Verschiebung der drei Führungsstangen F, G und H bewirkt in der gleichen Richtung, erreicht wird.

Die folgenden Figuren geben eine genaue Beschreibung der Anordnung der Scheiben 2:

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Der äußere Ring 3, in Gestalt eines zylindrischen Ringes, ist an der Peripherie des inneren Ringes 4 angebracht, dessen Bewegungsfreiheit in Beziehung zur Rotorwelle 1 durch das Gelenk5 sichergestellt ist. Die Steuerstange 6 umfaßt einen vertikalen Stift 7, der am oberen Ende durch ein Kugelgelenk 8 abschließt, das sich in einer Scheibe 9 dreht und diese ist in einer feststehenden Nut des genannten äußeren Ringes 3 gelagert, während der Stift 7 am unteren Ende mit der tiefliegenden Platte 11 und diese mit dem feststehenden Zapfen 12 der Welle A verbunden ist.

Die äußeren Enden der Führungsstangen F, G und H sind durch Kugelgelenke 8 in Kappen 13 fest mit dem äußeren Ring 3 verbunden.

Der äußere Ring 3 ist mit dem inneren Ring 4 durch die dazwischen oegenden zwei Kugellager 14 und 15 verbunden, welche durch eine abfallende Kante 16 des inneren Ringes 4 getragen werden. Diese Anordnung wird durch radiale Seitenflächen 16 a gehalten. Am Rande des inneren Ringes 4 ist eine ringförmige Scheibe 17 befestigt, an deren äußerem Ende Abdeckungen 18 angeordnet sind, welche die Trägerachsen 19 der Lenkstockhebel E des Änderungshebels der Rotorblätter aufnehmen.

An inneren Rand des inneren Ringes 4 ist ein äußerer feststehender Teil 21 des beweglichen Gelenkes 5 angebracht. Diese Befestigung ist mit Hilfe einer Schelle 22 verwirklicht, die fest mit dem äußeren Teil 21, der an diesem Rand mit Bolzen und Muttern 24 festgeschraubt ist, verbunden. Die Innenflächen der feststehenden Teile 21 weisen axiale Rillen 25 auf, die durch Rippen 26 unterteilt sind; gegenüber sind Rillen 28 vorhanden, die durch Rippen 27 unterteilt sind, welche auf der Oberfläche des inneren Gelenkkörpers 29 angebracht sind; dieser ist mit einer Flansch 30, die mit einer weiteren Flansch 31 ihrerseits festgehalten wird, auf der Rotorwelle 1 mittels Bolzen

Muttern fest verbunden. Gegenüber der Rippen 26 und 27 befinden sich Kugeln 33, die in einem. Gehäuse 34 gelagert sind, welches ein Ring , der Löcher aufweist, in denen die Kugeln umschlossen sind, ist.

Eine obere biegsame Hülse 35, bzw. eine untere biegsame Hülse 36 sind einerseits mit der Rotorwelle 1 und andererseits mit dem äußeren feststehenden Teil 21 durch Klemmringe 23 verbunden, welche die Abdichtung des drehbaren Gelenkes sichern, wobei diese das Eindringen von Fremdkörpern und den Verlust von Schmiermittel verhindern. Dieses Gelenk 5 ist also immer geschmiert und muß nicht gewartet werden. ~ A

Um den Neigungswinkel zu erleichtern und den Umfang zu vergrößern, sind die Rippen 27, wie dargestellt, in einem ringförmigen Gehäuse. Außerdem sind die axialen Rillen 25 und 28 so geformt, daß sie ohne übermäßiges Spiel die Kugeln 33 einschließen und die Seitenstützen absichern.

Um eine Abweichung des zylindrischen Umlaufes zu bewirken, bedient der Pilot die Führungsstangen F, G und H, wobei der Neigungswinkel der Anordnung der Scheiben 2 erreicht wird mittels des feststehenden Teiles 21, der Kugeln 33 und des Gehäuses 34; der Neigungswinkel ist begrenzt durch das Gehäuse 34 einerseits und durch Anschläge (nicht dargestellt) andererseits, die an den Führungsstangen F, G und H in Richtung nach oben an der Anordnung der Scheiben 2 angebracht sind.

Gleichfalls bedient der Pilot die Führungsstangen, um eine Abweichung der Rotorblätter zu bewirken, wodurch eine Axialverschiebung der Anordnung der Scheiben 2 mittels der äußeren feststehenden Teile erreicht wird, die sich in einer, dem gewünschten Umlauf entsprechenden Entfernung verschieben über die Kugeln 33, die mit dem. inneren Gelenkkörper 29 in Verbindung stehen.

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In Fig. 2 sind durch 21 und 21 die festgesetzten Stellungen bzw. die oberste und unterste Grenze, die der feststehende Teil 21 einnehmen/kann, markiert, während Fig. 3 einen extremen Neigungswinkel des Teiles 21 - ausgehend von dessen unterster Stellung - zeigt.

Die Erfindung bezieht sich auf alle einfachen oder mehrfachen Rotoren von Hubschrauber, die Rotorwellen in fester Position und einen zyklischen Umlauf der Rotorblätter besitzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. ) Antriebseinrichtung für den Umlauf der Rotorblätter von abschrauber mit einem inneren Ring, der den Umlauf der Blätter

bestimmt, die sich mit der Rotorwelle drehen, welche axial verschiebbar und kippbar ist, und einem äußeren Ring, der mit dem inneren Ring durch Kugellager verbunden ist und sich beim Kippen durch Führungsstangen mit zyklischem Umlauf verlagert und ver- f|

schiebbar ist durch einen Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ring 4 von der Rotorwelle 1 mittels eines Gelenkes getragen ist, welches einen inneren Ring besitzt, der fest mit der Rotorwelle 1 verbunden ist und einen äußeren Ring 16, der fest mit diesem Ring verbunden ist, wobei beide Ringe im Abstand voneinander angeordnet sind und eine Anzahl gegenüberliegender axialer Rillen 25, besitzen, welche je ein Kugellager 33 tragen, die durch ein Gehäuse gehalten sind, das im Abstand zwischen den Ringen 26, 29 angebracht ist.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ύ zeichnet, daß der äußere Ring 3 ein im wesentlichen zylindrischer Ring ist, welcher in Kugellager 14, 15 gelagert und durch eine zylindrische abfallende Kante 16 des inneren Ringes 4 gehalten ist,

3. Antriebseinrichtung nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Ring 4 durch eine ringförmige überstehende Scheibe 17 verstärkt ist, die die Kugellager 14, 15 des Umlauf an trieb es hält.

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4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

z e i chn e t, daß die oberen und unteren Kanten des äußeren Ringes 3 des Gelenkes 5 mit der Rotorwelle 1 über abgedichtete kegelförmige Buchsen verbunden sind und eine ständige Schmierung des Gelenkes ergeben.

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