DE2253026C2 - Vorrichtung zum Verschwenken eines Rotorblattes eines Hubschraubers relativ zur Rotornabe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verschwenken eines Rotorblattes eines Hubschraubers relativ zur Nabe zwischen einer beigeklappten Faltstellung und einer Betriebsstellung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. In beiden Stellungen müssen die Rotorblätter sicherbar sein, wobei die Sicherung der inoperativen Faltstellung mit Rücksicht auf von außen einwirkende Kräfte, z. B. Windkräfte notwendig ist.

Die Erfindung geht aus von dem Stand der Technik gemäß der US-PS 33 43 610, wonach es bekannt ist, daß eine nabenseitige Stellvorrichtung über ein mechanisches Getriebe mit zwei Zahnsegmenten auf das über ein Faltscharnier nabenseitig befestigte Rotorblatt einwirkt, um das Blatt zwischen der beigeklappten Faltstellung und der Betriebsstellung zu bewegen. Die Kraftübertragung über ineinandergreifende Zähne erfordert bei der Herstellung hohe Präzision, da der Ineinandergriff der Zähne praktisch spielfrei sein muß. Außerdem müssen die gleitenden Oberflächen der Verzahnungen geschmiert werden, um den Verschleiß herabzumindern. Für die militärische Anwendung erweist es sich als Nachteil, daß weder die Zahnsegmente noch die Stellvorrichtung gegen Beschüß geschützt

ίο werden können. Die bekannte Schwenkvorrichtung ist weiterhin mit einer Lenker-Anordnung zum Sichern des Rotorblattes in der Faltlage versehen, die aus zwei gelenkig miteinander verbundenen Lenkern besteht, von denen der erste nabenseitig und der zweite blattseitig gelagert ist, und wobei die Lenkerverbindung, d.h. das Gelenk zwischen den beiden Lenkern, beim Verschwenken des Rotorblattes von der Betriebsstellung in die Faltstellung über die Totpunktlage der Lenker hinaus in eine Verriegelungsstellung zur Sicherung der Rotorblatt-Faltlage verstellbar ist. Diese beiden Lenker sind zusätzlich zu den Zahnsegmenten vorgesehen und werden durch deren Drehbewegung mitgeschleppt, d.h. sie sind selbst nicht positiv angetrieben. Sie müssen von Zeit zu Zeit nachgestellt werden, um dem Verschleiß in den Zahnsegmenten entgegenzuwirken.

Andere Faltvorrichtungen benutzen komplizierte Aufeinanderfolgen von Lenkhebeln und Nocken, von denen die meisten außerhalb des Blattes und der Rotornabe angeordnet und somit verwundbar sind, sowohl im Hinblick auf eine Zerstörung im Gebrauch, durch Beschüß oder durch Korrosion, wobei sie außerdem von Natur aus kompliziert und aerodynamisch ungünstig sind (DE-PS 12 60 317). Hierbei ist es bekannt, die Rotorblätter über einen Stellantrieb und Lenkerverbindung zu verschwenken und für die Sicherung der jeweiligen Blattstellungen steuerbare Riegelbolzen vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kraftübertragende getriebliche Verbindung zwischen Nabe und Rotorblatt zu schaffen, die von leicht verwundbaren, offenen und nur durch häufiges Schmieren betriebssicher zu haltenden Verzahnungen frei ist sowie so platzsparend aufgebaut ist, daß der Schwenkmechanismus nabenseitig geschützt untergebracht werden kann. Diese Aufgabe wird — ausgehend von dem Faltmechanismus nach der US-PS 33 43 610 — erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das von der nabenseitigen Stellvorrichtung betätigte mechanische Getriebe aus den beiden über ihre Totpunktlage hinaus verstellbaren Lenkern besteht und die Stellvorrichtung über einen dritten Lenker an der zwischen den Lenkern befindlichen Lenkerverbindung angreift. Während nach dem Stande der Technik den beiden mitgeschleppten Lenkern ausschließlich die Funktion der Sicherung der Faltlage in sperrender Knickstellung zugewiesen ist, kommt der Lenker-Anordnung gemäß der Erfindung eine Doppelfunktion zu, indem die über ihre Totpunktlage verstellbaren Lenker zugleich die einzigen kraftübertragenden getrieblichen Mittel der Schwenkvorrichtung sind. Hierdurch entfallen die ineinandergreifenden Zahnsegmente und die mit diesen verbundenen Nachteile. Der erfindungsgemäße Kraftangriff an der Lenkerverbindung zwischen den beiden Lenkern bringt es zwangsläufig mit sich, daß der Kraftantrieb im wesentlichen geradlinig an dieser Lenkerverbindung angreifen kann und gegenüber der Rotationsachse der Blätter in radialer Richtung wirkend anzuordnen ist,

womit die Voraussetzungen dafür geschaffen sind, die Stellvorrichtung wirksam geschützt unterzubringen. Hierzu sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung vor, daß eine Kolben-Zylinder-Einheit als Stellvorrichtung in einer mit der Rotornabe verbundenen, sich radial 5 zur Rotationsachse der Nabe erstreckenden Hülse montiert ist, die das Faltscharnier trägt und die Lenker-Anordnung umgibt. Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Schwenkvorrichtung sind in den Patentansprüchen 3 bis 6 angegeben und werden in der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung näher erläutert

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zusammenfalten und Entfalten der Rotorblätter eines Hubschraubers näher erläutert, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung für ein Rotorblatt mit dem Anschluß an die Rotornabe, teilweise weggebrochen, um das FaIt- und Sperrsystem in der Betriebsstellung des Blattes zu zeigen, F i g. 2 eine Sei tenansich t von F i g. 1,

F i g. 3 eine vergrößerte Ansicht der Schwenkvorrichtung bei in Faltlage verschwenktem Rotorblatt, und

Fig.4 eine teilweise geschnittene Ansicht einer anderen Type einer Blattschwenkvorrichtung.

In F i g. 1 und 2 erkennt man den Faltmechanismus in der Rotorumgebung in seiner operativen Betriebsstellung. Der Hubschrauber-Rotor 10 besteht aus einer Rotornabe '12, die zur Drehung um die Rotationsachse 14 angeordnet ist, und einem Flügelblatt bzw. seine Blattwurzel 16, das identisch ist mit einer Anzahl weiterer Bliitter, die sich von der Nabe 12 aus radial erstrecken und um die Achse 14 drehbar sind, um den Auftrieb hervorzurufen. Die Blätter 16 sind derart an die Nabe 12 angeschlossen, daß sie um die Verdrehachse 18 unter der Wirkung eines Blattsteigungs-Verstellarms 20 verdreht werden können, der durch eine Blattsteigungs-Steuerung in üblicher Weise betätigt wird (nicht dargestellt). Das Blatt 16 ist über ein Faltscharnier 15 und eine Hülse 22 an die Nabe angeschlossen, wobei die Hülse den FaIt- und Sicherungsmechanismus 30 umgibt.

Für jedes Blatt ist ein solcher für unterschiedliche Faltwinkel ausgelegter Mechanismus 30 vorgesehen, und obwohl die Rotorblätter und ihre FaIt- und Sicherungsmechanismen identisch sein können, muß dies nicht notwendigerweise so sein, wenn um das Flugzeug herum unterschiedliche Abstandsprobleme vorliegen.

Das Blatt 16 ist über eine Faltachse 17 mit dem Faltscharnier 15 und damit mit der Hülse 22 und letztlich der Nabe 12 verbunden. Die Mittenachse 19 der Faltachse 17 bildet einen bestimmten Winkel in bezug auf sowohl die Ebene der Blatt-Verdrehachse 18 als auch die Ro tationsebene, so daß das Blatt während der FaIt- und Entfaltbewegung einem bestimmten Weg folgt und letztlich eine bestimmte voll entfaltete Betriebsstellung annimmt, in der alle Hindernisse, einschließlich des Bodens, des Flugzeugrumpfes und der anderen Blätter während der FaIt- und Entfaltbewegung vermieden sind, und in der das Blatt sich mit anderen Blättern, dem Flugzeugrumpf usw. verschachtelt.

Während F i g. 1 bis 3 den FaIt- und Sicherungsmechanismus 30 bei einer ersten Ausführungsform der Blattschwenkvorrichtung zeigen, ist zu vermerken, daß nach F i g. 4 der Mechanismus 30 auch verwendbar ist im Zusammenhang mit einer konventionellen Blattschwenkvorrichtung mit Hülse und Spindel, worin der Kolben und der Kurbel- oder Lenker-Mechanismus innerhalb der Spindel montiert wird und eine Rotation zwischen der Spindel und der Hülse durch ein mit 52 bezeichnetes Pendellager erfolgt

Mit Bezug auf F i g. 1 und 2 umfaßt der FaIt- und Sicherungsmechanismus 30 eine Lenker-Anordnung 32, die durch die Zylinder-Kolbeneinheit 34 als Stellvorrichtung betätigt wird, die aus einem Kolben 36 innerhalb des Zylinders 38 besteht und entweder mit Luft oder einer Druckflüssigkeit betrieben werden kann, die entweder über den Einiaß 40 oder den Einlaß 42 eingeleitet wird, um die Lenker-Anordnung 32 zu betätigen. Wie am besten aus F i g. 2 hervorgeht, bewegt sich der Kolben 36 nach links, wenn das Druckmittel über den Einiaß 42 in die Kammer 44 gelangt, wodurch die Lenker-Anordnung 32 im Sinne des Zusammenfaltens eines Rotorblattes bewegt wird. Wenn das Druckmittel über den Einlaß 40 in die Kammer 46 eingeleitet wird, bewegt sich der Kolben 36 nach rechts, um das Blatt 16 zu entfalten und es in die normale wirksame Betriebsstellung zurückkehren zu lassen. Innerhalb des Zylinders ist eine Abstandsbüchse 48 eingesetzt, die eine bestimmte axiale Länge What und als positiver Anschlag für den Kolben 36 dient, wenn das Blatt in der voll zusammengefalteten Stellung ist. Durch Auswechseln der Abstandsbüchse 48 kann über eine veränderte axiale Länge W der Hub des Kolbens 36 verändert werden.

Mit dem Kolben 36 jst eine Kolbenstange 50 verbunden, die über ein sphärisches Gabelgelenk 52 mit dem einen Ende eines dritten Lenkers 54 verbunden ist, deren anderes Ende über ein sphärisches Gabelgelenk 56 mit dem freien Winkelarm eines als Winkelhebel ausgebildeten ersten Lenkers 58 verbunden ist. Das blattseitige Ende dieses Lenkers 58 ist über ein Drehgelenk 60 mit der Hülse 22 verbunden. Der Lenker 58 ist mit seinem dritten Ende über eine Lenkerverbindung 62 mit einem als Doppel-Gelenkstück 64 ausgebildeten zweiten Lenker verbunden, der an seinem anderen Ende über ein Drehgelenk 66 mit einem Lagerbock 70 verbunden ist, der seinerseits mit der Blattwurzel des Blattes 16 mittels Schrauben 73 verbunden ist (F i g. 2).

Aus F i g. 1 geht hervor, daß die Drehgelenke 66, 62 und 60 ein Dreieck bilden, wenn das Blatt 16 in seiner operativen Betriebsstellung ist, in der die Lenkerverbindung 62 ihren kürzesten Abstand zur Nabe 12 innehat, und wobei das Drehgelenk 60 mit der Nabe verbunden ist, wogegen das Drehgelenk 66 mit dem Lagerbock 70 verbunden ist.

Wenn das Blatt 16 in seiner in F i g. 1 und 2 dargestellten operativen Betriebsstellung ist, treten die Flanken 72 der Hülse 22 in die Flanken 74 des Faltscharniers 15 ein, so daß ein einziger Sperrbolzen 76 durch die fluchtenden öffnungen dieser Flanken eingesetzt werden kann, um das Blatt 16 mit dem Faltscharnier 15 in seiner Betriebsstellung zu verriegeln. Der Sperrbolzen 76 kann von den inneren Flanken 72 bis 74 durch irgendeinen üblichen Mechanismus zurückgezogen werden, wie beispielsweise durch eine Magnetspule 79, um ein Verschwenken des Blattes 16 in Faltstellung zu ermöglichen. Dies ist der erste Schritt zur Einleitung der Faltbewegung. Danach wird Druckmittel in die Kammer 44 eingeleitet, um den Kolben 36 zusammen mit der Kolbenstange 50 und dem dritten Lenker 54 nach links zu bewegen. Wie am besten aus F i g. 1 hervorgeht, führt diese linksgerichtete Bewegung des Kolbens 36 dazu, daß die Mittenachse 86 sich auf einer Kreisbogenlinie 88 bewegt, wodurch die

Mittenachse 82 sich entlang der Linie 84 und die Mittenachse 78 sich entlang der Linie 80 bewegen, wobei das Drehgelenk 60 eine Drehbewegung des Lenkers 58 um die Mittenachse 90 hervorruft. Indem diese Bewegung abläuft, geht die Lenker-Anordnung 32 durch eine Stellung, in der die Gelenkmittenachsen 78, 82 und 90 in Fluchtlinie liegen. In dieser Augenblicksstellung hat das Blatt 16 die gewünschte Falt-Endstellung leicht überschritten. Bei weiterem Fortgang der erwähnten Bewegung nehmen der Lenker 58 und das Doppelgelenkstück 64 eine aus Fig.3 ersichtliche, übergesteuerte sperrende Knickstellung ein, wodurch das Blatt 16 in die Endstellung zurückkehrt und gesichert ist, selbst wenn der hydraulische Druck in der Zylinder-Kolbeneinheit 34 aufhört. In dieser gesicherten Stellung werden der Lenker 58 und das Doppel-Gelenkstück 64 durch eine Knicksteilungsfeder 92 zurückgehalten, die sich zwischen dem Lagerbock 70 und dem Lenker 58 erstreckt. Die Knickstellung der Lenker tendiert dazu, auf den Kolben 36 eine Zuglast auszuüben, die von der Abstandsbüchse 48 aufgenommen wird, wenn Windkräfte das Blatt in die Betriebsstellung zu stellen versuchen. Der Lenker 58 und das Doppel-Gelenkstück 64 bewegen sich aus der Knickstellung in die geradlinige Bedingung, wenn der Wind das Blatt in Faltrichtung zu bewegen sucht. Dies verursacht eine Spannung auf das Doppel-Gelenkstück 64 und den Lenker 58. In diesem Fall wird die vorgespannte Knickstellungs-Zugfeder 92 das Blatt in seine Knickstellungs-Bedingung zurückführen, wenn die in Faltrichtung wirkenden Windkräfte nachlassen.

Es ist ersichtlich, daß die Lenker 58 und 64, wenn sie durch den Kraftkolben 34 betätigt werden, das Blatt 16 im Zusammenwirken sowohl in seine Faltstellung gegenüber der Nabe 12 überführen als auch in dieser Lage sichern.

Der Lenker 58 hat eine derartige Winkelhebelform, daß die am meisten wirksamen Drehmomenten-Verhältnisse (Mittenachse 86 um Mittenachse 90 und Mittenachse 82 um Mittenachse 78) vorliegen, wenn die Widerstände bei der Faltbewegung bei der von dem Faltwinkel abhängigen schwersten Bedingung zu überwinden sind. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß ein kleinerer Hub des Kolbens 36 vorgesehen werden kann, der die erforderliche Länge der Hülse 22 und die Anforderungen an die Abdichtungen verringern.

Zwischen dem Lagerbock 70 und der Anschlußfläche des Blattes 16 kann eine Beilageplatte 94 vorgesehen werden, über deren Dicke der gewünschte Faltwinkel eingestellt werden kann, auf dem die Lenker-Anordnung 32 das Blatt 16 gegenüber der Nabe 12 in Faltstellung überführt.

Es ist ferner aus F i g. 1 ersichtlich, daß, während die Wirkungslinie zwischen dem Lenker 54 und den Drehgelenken 60 und 66 der Lenker 58 und 64 bei der in F i g. 1 dargestellten operativen Betriebsstellung eine bestimmte Dimension hat, dieser Abstand sich vergrößert, wenn die Lenker in ihre Faltstellung nach F i g. 3 überführt werden, um das höchstmögliche Moment vorzusehen, wenn die Widerstände sowohl der Faltbewegung als auch der Entfaltbewegung maximal sind.

Mit Blick auf F i g. 1 und 3 ist erkennbar, daß aufgrund der Bewegung der Lenker-Anordnung 30, wenn sie von dem Kolben 36 betätigt wird, das Blatt 16 zwischen seiner aus F i g. 1 ersichtlichen operativen Betriebsstellung in seine aus F i g. 3 ersichtliche Faltlage überführt wird, wobei der Faltwinkel eingestellt wird. Es ist jedem Fachmann klar, daß dieser Faltwinkel durch eine Steuerung des Hubes des Kolbens 36, durch die Länge der verschiedenen Lenker und durch die Wahl der Beilageplatte 94 verändert werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Verschwenken eines Rotorblattes eines Hubschraubers relativ zur Nabe zwischen einer beigeklappten Faltstellung und einer Betriebsstellung mittels einer nabenseitigen Stellvorrichtung, die über ein mechanisches Getriebe auf das über ein Faltscharnier nabenseitig befestigte Rotorblatt einwirkt, mit einer Lenker-Anordnung zum Sichern des Rotorblattes in der Rotorblatt-Faltlage mittels zweier gelenkig miteinander verbundener Lenker, von denen der erste nabenseitig und der zweite blattseitig gelagert ist, und wobei die Lenkerverbindung beim Verschwenken des Rotorblattes von der Betriebsstellung in die Faltstellung über die Totpunktlage der Lenker hinaus in eine Verriegelungsstellung zur Sicherung der Rotorblatt-Faltlage vsrstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das von der nabenseitigen Stellvorrichtung (34, 36, 50) betätigte mechanische Getriebe aus den beiden Lenkern (58, 64) besteht und die Stellvorrichtung über einen dritten Lenker (54) an der Lenkerverbindung (62) angreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer druckmittelbetätigten Kolben-Zylinder-Einheit als Stellvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheit (34, 36) in einer mit der Rotornabe (12) verbundenen, sich radial zur Rotationsachse (14) der Nabe erstreckenden Hülse (22) montiert ist, die das Faltscharnier (15) trägt und die Lenker-Anordnung (32) umgibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Lenker (58) ein Winkelhebel ist, dessen von der Lenkerverbindung (62) ausgehender freier Winkelarm über ein Gabelgelenk (56) mit dem dritten Lenker (54) verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub des Kolbens (36) und damit der Faltwinkel einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine auswechselbare Abstandsbüchse (48) innerhalb des Zylinders (34) zur Hubbegrenzung.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das blattseitige Drehgelenk (66) des diesem zugeordneten Lenkers (64) in einem mit dem Rotorblatt bzw. dessen Blattwurzel (16) lösbar verbundenen Lagerbock (70) angeordnet ist, zwischen dem und der blattseitigen Anschlußfläche auswechselbare Beilageplatten (94) zur Einstellung des Faltwinkels einsetzbar sind.