DE2331383C2 - Hubschrauberrotor - Google Patents

Description

schwenkachse liegt, sowohl die Blattschlagbewegung als auch die Blattschwenkbewegung sowie ein Teil der Bewegung bei der Anstellwinkelveränderung aufgenommen, während das als Ringscheibenlager ausgebildete andere elastomere Läger, das in Reihe zu dem kugelförmigen elastomeren Lager angeordnet ist, mit diesem zusammenwirkt und die Blattzentrifugalbelastung und außerdem den restlichen Teil der Bewegung bei der Anstellwinkelveränderung aufnimmt Ein weiterer besonderer Vorteil des Hubschrauberrotors nach der Erfindung liegt darin, daß kein Zentrierlager erforderlich ist, so daß die gesamte Lageranordnung einen einfacheren Aufbau und ein geringeres Gewicht erhäit

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteracsprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigen

F i g. 1 in Draufsicht und teilweise im Schnitt einen Gelenkrotorkopf eines Hubschrauberrotors nach der Erfindung,

F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Verbundlagers zur Verbindung eines Schwenkbewegungsdämpfers mit dem Rotorblattzapfen,

die F i g. 3A und 3B Darstellungen eines entsprechend der Erfindung am Rotorkopf gelagerten Hubschrauberrotorblattes, wobei F i g. 3A das Blatt bei Stillstand oder während des normalen Fluges zeigt während Fig.3B eine schematische Darstellung mit den während des Beschleunigens des Rotors aus dem Stillstand auf das Rotorblatt wirkenden Kräften ist,

die F i g. 4A und 4B Darstellungen des Hubschrauberrotorblattes kurz nach dem Anlaufen, wobei Fig.4A das Rotorblatt in einer Stellung kurz nach dem Anlaufen des Rotors, und F i g. 4B die Kräfte zeigt, welche auf das Rotorblatt kurz nach dem Anlaufen des Rotors wirken,

die F i g. 5A und 5B das Rotorblatt in einer Stellung, welche es etwas nach der Stellung entsprechend den Fig.4A und 4B einnimmt wobei in diesen Figuren ebenfalls die Kräfte eingezeichnet sind, welche in dieser Stellung auf das Rotorblatt wirken,

die F i g. 6A und 6B das Rotorblatt in seiner vollständig abgestützten Stellung während des Anlaufens, wobei F i g. 6A das auf diese Weise abgestützte Rotorblatt darstellt und F i g. 6B eine schematische Darstellung mit den dabei auf das Rotorblatt wirkenden Kräften ist, und

F i g. 7 einen in die Rotorblattlagerung eingebauten Anschlag für die bei Stillstand nach unten hängenden Rotorblätter.

In F i g. 1 ist ein Gelenirotorkopf 10 dargestellt, welcher eine Nabe 12 umfaßt, die um eine Rotorachse 14 drehbar ist Mehrere Hubschrauberrotorblätter 16 sind an der Nabe gelagert und erstrecken sich in radialer Richtung von derselben zur Rotation um die Rotorachse 14 und erzeugen dabei in üblicher Weise den für den Hubschrauber erforderlichen Auftrieb. Obschon in den Zeichnungen nur ein Blatt dargestellt ist, sind natürlich mehrere, z. B. vier, Rotorblätter vorgesehen. Die Nabe 12 umfaßt ein Gehäuse 18 für jedes Blatt, das eine Kammer 20 einschließt. Das Gehäuse 18 ist zylindrisch und erstreckt sich im wesentlichen radial in bezug auf die Rotorachse 14. Das Gehäuse 18 ist mit einem angeformten mundförmigen Teil 22 versehen, welcher eine im wesentlichen kreisförmige öffnung 24 der Kammer 20 bildet und mit einer kugelförmigen Fläche 26 versehen ist. Der Teil 22 bildet den äußeren Ring eines elastomeren, kugelförmigen Lagers 28. Der Teil 22 ist vom Gehäuse 18 getrennt ausgebildet und an diesem mittels Schrauben 30 befestigt.

Das Rotorblatt 16 ist an die Nabe 12 durch Blattbefestigungsmittel 32 angeschlossen, welche einen Rotorblattzapfen 34 umfassen, der konzentrisch zur Blattanstellwinkelachse 36 ausgebildet ist und ein mit einem Flansch versehenes Ende 38 aufweist Das Ende 38 hat einen Ansatz 40. Der Rotorblattzapfen 34 ist mit dem Gehäuse 18 über ein Lager 42, das aus abwechselnden elastomeren und metallischen Ringscheiben besteht, ein Zwischenstück 44, und das kugelförmige elastomere Lato ger 28 verbunden. Das kugelförmige Lager 28 umfaßt mehrere kugelförmige Scheiben, die abwechselnd aus Elastomer und festem Werkstoff, z. B. Metall, hergestellt und miteinander verklebt sind. Die innere elastomere Scheibe ist mit der kugelförmigen Fläche 46 des Verbindungsstückes 44 verklebt Die kugelförmigen Scheiben und die Flächen 46 und 26 sind konzentrisch um den Schnittpunkt der Blattschwenkachse 52 und der Blattschlagachse 50, welche senkrecht zu der Achse 52 ist, und durch diesen Schnittpunkt verläuft außerdem die Blattanstellwinkelachse 36. Die ekaomeren und metallischen Ringscheiben des Lagers 42 si&d miteinander verklebt Eine der elastomeren Ringscheiben ist mit der Endplatte 54 verklebt und auf der entgegengesetzten Seile des Lagers 42 ist eine weitere elastomere Ring scheibe -iiitdem gegenüberliegenden Ring 56 verklebt der an dem Zwischenstück 44 durch eine Schraubverbindung 58 befestigt ist. Die elastomeren Scheiben der Lager 28 und 42 können aus Naturgummi bestehen, und die metallischen Scheiben können aus Stahl oder Titan

JO hergestellt sein. An seinem anderen Ende trägt der Rotorblattzapfen 34 eine Hülse 60, welche ihrerseits das Blatt 16 für eine Drehbewegung um die Blattanstellwinkelachse 36 trägt Ein Anstellwinkelhorn 62 ist durch Schrauben 64 an die Hülse 60 angeschlossen und an seinem anderen Ende über ein Stangenkopflager 66 mit einer Anstcllwinkelstange verbunden, deren anderes Ende an einer Taumelscheibe 68 befestigt ist Eine Bewegung der Taumelscheibe bewirkt in bekannter Weise eine kollektive oder zyklische Anstellwinkelverände runpder Blätter 16 um die Achse 36.

Aus obiger Beschreibung ist zu erkennen, daß das Blatt 16 mit der Nabe 12 über die Hülse 60 den Rotorblattzapfen 34. das Ringscheibenlager 42. das Zwischenstück 44 und das kugelförmige Lager 28 verbunden ist welches an das Gehäuse 18 angeschlossen ist. Außerdem ist zu erkennen, daß die soeben aufgezählten Bauteile einschließlich der Lager 42 und 28 in Reihe angeordnet sind. Ein Scherlager 71, welches ein Gleitlager ist, ist zwischen dem Rotorblattzapfen 34 und dem Zwi schenstück 44 angeordnet

Ein hydraulischer Schwenkbewegungsdämpfer 70 isi mit einem Lagerteil 72 des Ansatzes 40 des Rotorblattzapfens 34 über ein Lager 74 verbunden und dient zum Dämpfen der Schwenkbewegung des Rotorblätter 16 um dessen Schwenkachse 52. Ein solcher Scnwenkbewegungsdämpfer ist für jedes Rotorblatt vorgesehen.

Die Rotorkonstruktion nach Fig. 1 gestattet eine Bewegung des Rotor jlattes 16 in bezug auf die Nabe 12, und insbesondere ist das Blatt in bezug auf die Nabe 12 um die eine Blattanstellwinkelachse 36 für eine Anstellwinkclveränderung, um die Blattschwenkachse 52 für eine Schwenkbewegung und um die Blattschlagachse 50 für eine Schlagbewegung beweglich. Die Blattschlagbewegung, welche einei: Winkslbereich von etwa 30° um-

t5 faßt, und die Blattschwenkbewegung, welche einen Winkelbereich von etwa 20° umfaßt, werden durch das kugelförmige Lager 28 aufgenommen. Die Bewegung für die Ansiellwinkelveränderung, welche einen Bereich

von etwa 60" umfaßt, kann nicht durch ein einziges, geeignet dimensioniertes elastomeres Lager aufgenommen werden, und da das kugelförmige Lager 28 und das Lager 42 in Reihe angeordnet sind, teilt sich die Bewegung zur Anstellwinkelvcränderung auf diese beiden Lager auf. Während des normalen Betriebes des Rotors nimmt das kugelförmige Lager 28 die Scherkräfte in der Rotorebene und die Scherkräfte außerhalb der Rotorebene auf, während beide Lager 42 und 28 die Blattzentrifugalbelastung übertragen.

Die hier beschriebene Lageranordnung für einen Gelenkrotor gestattet eine wesentliche Wirbelbewegung des Rotorblattes in drei verschiedenen Richtungen in bezug auf die Rotornabe und hat außerdem nur einen minimalen Raumbedarf, so daß das Gewicht des Rotors und sein Luftwiderstand klein bleiben. Das kugelförmige Lager 28, welches nur zur Aufnahme der erforderlichen Schwenkbewegung und Her Sch!?.gbe^wcgüng dimensioniert ist, hat eine minimale Höhe und kann gleichzeitig einen Teil der erforderlichen Blatlvcrstcllbewegung aufnehmen. Der Rest der Blattvcrstellbewegung wird durch das elastomere Ringschcibenlagcr 42 aufgenommen, welches in Reihe zu dem kugelförmigen Lager 28 angeordnet ist und deshalb den Raumbedarf der Lageranordnung nicht vergrößert.

Durch die Reihenanordnung der elastomeren Lager 28,42 kann deren Torsionssteifheit derart gewählt werden, daß jedes Lager einen Anteil der Blatt verstellbcwegung aufnehmen kann, um den Raumbedarf für die Lageranordnung minimal zu halten. Die Torsionssteifheit der Lager 28 und 42 kann durch die Größe und die Dicke der elastomeren Scheiben sowie durch die Härte und den Schermodul des eiastomeren Werkstoffes bestimmt werden. Das Steifheitsverhältnis sollte 3:1 sein, d. h. das Lager 28 sollte 25% der Blattverstellbewegung und das Lager 42 die restlichen 75% der Blattverstellbewegung aufnehmen. Ein solches Steifheitsverhältnis der Lageranordnung gestattet die Ausbildung des kugelförmigen Lagers 28 mit minimalen Abmessungen, so daß ein Einbau auf engstem Raum möglich ist

Ob das Scherlager 71 erforderlich ist. hängt einerseits von der Scherfestigkeit des Lagers 42 und andererseits von der Größe der Scherbelastungen in der Rotorebene und außerhalb der Rotorebene ab. die durch das Lager 42 zu übertragen sind. Bei einer geringen Scherbclastung ist das Scherlager 71 nicht erforderlich, und es ist außerdem zu beachten, daß das Scherlager 71 nur zum Obertragen der Scherbelastung auf die Rotornabc durch das Lager 42 dient und kein Zentricrlager für die elastomeren Lager 42 und 28 ist, da es keinen festen Schwenkpunkt für das Blatt 16 bildet Be· der hier beschriebenen Lageranordnung ist nämlich kein Zentrierlager erforderlich, da das Lager 28 den festen Schwenkpunkt für das Blatt 16 während des normalen Betriebes bildet Größere Bewegungen des Blattes 16 um die Schlagachse 50 und die Schwenkachse 52 werden durch die Zusammenwirkung des Schwenkbewegungsdämpfers 70 und des Rotorblattzapfens 34 begrenzt der an die öffnung 24 des Gehäuses 18 oder des Teils 22 anschlägt, um zwei Festpunkte zum Abstützen des Blattes zu bilden.

Der Schwenkbewegungsdämpfer 70 ist über ein Kugelgelenk 80 an der Nabe 12 und mittels eines l-agers 74 am gegenüberliegenden Hndc an dem Lagerteil 72 des Rotorblattzapfens 34 befestigt Der Schwenkbewegungsdämpfer 70 besteht aus einem Kolben 82, der innerhalb eines Zylinders 84 angeordnet ist Hydrauliköl wird zwischen Kammern 86 und 88 über eine Verbindungsvorrichtung 90 hin- und hergepumpt und somit dient der Dämpfer 70 zum Dämpfen der Blattschwenkbewegung um die Achse 52. Das Lager 74 zur Befestigung des Schwenkbewe-

s gungsdämpfers 70 am Rotorblatt 16 ist ein elastomeres Lager an Stelle des sonst üblichen Kugellagers zwischen der Kolbenstange 92 des Schwenkbewegungsdämpfers und dem Lagerteil 72 des Rotorblattzapfens 34. Da das Lager 74 die Anstellwinkelbewegung des Rotorblattes

ίο 16 sowie andere Bewegungen aufnehmen muß und da der Winkelbereich für die Anstellwinkelveränderung etwa 60° beträgt, ist es nicht möglich ein einziges elastomeres Lager mit vertretbaren Abmessungen an dieser Stelle einzubauen und wie schon oben erwähnt kann ein elastomeres Lager von gegebener Größe nur eine begrenzte Torsionsbewegung aufnehmen. Deshalb besteht das Lager 74 gemäß F i g. 2 aus zwei Teilen, näm- lirh rinpm plactnmeren I .airer 44 und einem Srhleifrinc-

lager 96. Diese Lager sind derart ausgebildet, daß das Lager 96 die gesamte Blattverstellbewegung in bezug auf die Kolbenstange 92 des Schwenkbewegungsdämpfers gestattet und das elastomere Lager 94 die gesamte Verlagerungsbewcgung zwischen dem Rotorblattzapfen 34 und der Kolbenstange 92 des Dämpfers 70 auf- nimmt. Die Verlagerungsbewegung, welche das elastomere Lager 94 des Lagers 74 aufnehmen muß, entsteht dadurch, <Ίΰ der Dämpfer 70 bei einer Schwenkbewegung des Blattes um einen Gelenkpunkt 80 schwenkt und dabei der Mittelpunkt 98 des Lagers 74 sich auf einem Kreisbogen um die Blattschwenkachse 52 bewegt. Dieser Kreisbogen liegt zwischen Punkten 100 und 102. was in F i g. 2 dargestellt ist Dementsprechend ändert sich der Winkel zwischen der Kolbenstange 92 des Dämpfers 70 und dem Blatt 16 dauernd zwischen den äußeren Punkten 100 und 102 des Kreisbogens, wenn das Blatt eine Schwenkbewegung ausführt, und es ist diese Winkeländerung zwischen der Kolbenstange 92 des Dämpfers 70 und der Blattanstellwinkelach.se 36, welche die Verlagerung des Lagers 74 bewirkt die von dem elastomeren Lager 94 aufzunehmen ist Das Schleifringlager 96 des Lagers 74 gestattet die gesamte Blattverstellbewegung, da dieses Schleifringlager einen geringen Reibungswiderstand und eine geringe Steifheit in bezug auf die Torsionssteifheit des elastomeren La gers 94 aufweist. Das elastomere Lager 94 des Lagers 74 besteht aus einem äußeren Lagerring 104, der an der Kolbenstange 92 des Dämpfers befestigt ist und eine innere kugelförmige Fläche 106 aufweist, welche konzentrisch zum Lagermittelpunkt 98 ist Der innere La- gerring 108 des elastomeren Lagers 94 ist konzenti ach zum Lagerteil 72 des Rotorblattzapfens 34 durch das Schlcifringlager 96 gelagert und hat eine äußere Kugelfläche 110, die ebenfalls konzentrisch zum Mittelpunkt 98 ist Mehrere kugelförmige Scheiben aus elastomerem Werkstoff und festem Werkstoff sind abwechselnd zwischen den Flächen 110 und 106 angeordnet, un die äußeren elastomeren Scheiben sind mit diesen Flächen verklebt Außerdem sind die Scheiben des elastomeren Lagers 94 auch untereinander verklebt Die elastomeren Scheiben können aus Naturgummi und die festen Scheiben aus Stahl oder Titan hergestellt sein.

Das Schleifringlager 96 hat eine innere Hülse 114. welche mittels eines Stifts mil dem lagerteil 72 des Rotorblattzapfens 34 verbunden ist und eine äußere Hülle 116 ist mittels eines Stifts mit dem inneren Ring 108 des elastomeren Lagers 94 verbunden. Die beiden Hülsen 114 und 116 sind im wesentlichen U-förmig im Querschnitt sind konzentrisch um die Blattanstellwin-

7 8

kelachse 36 angeordnet und in bezug auf einander be- in Richtung des Pfeiles in F i g. 3B ausübt. Dabei dient

weglich. Eine Haltevorrichtung 118 dient /um Fcsthal- die Schwenkachse 52 als .Schwenkpunkt für das Blatt 16,

ten der Hülsen IM und 116 auf dem Rotorbluitzapfen da die Kräfte \·Ί> und Ff um die Schwenkachse wirken,

34. Die Hülsen 114 und 116 sind aus Stahl und Teflon und da die Kraft F/ überwiegt, beginnt das Blatt, sich im

oder Kohlenstoff/Keramik hergestellt. 5 Gegenuhrzeigersinn um den Schwenkpunkt 52 zu dre-

Das Lager 74 besteht dementsprechend aus dem ela- hen. Unter dieser Belastung verschwenkt sich das Blatt stomecin Lager 74 und dem Schleifringlager 96, und im Gegenuhrzeigersinn in die Stellung nach den dadurch ergibt sich ein Stangenkopflager mit geringen Fig.4A und 4B₁ wo das Blatt den angedeuteten NachAbmessungen, welches wesentliche Vorteile gegenüber eilwinkcl zurückgelegt hat, und, da die auf das Blatt einem üblichen nur elastomeren Stangenkopflager auf- io ausgeübten Kräfte die Scherbelastbarkeit des kugelförweist. Die Ursache dafür ist die Verminderung der migen Lagers 28 übersteigen, hat sich das Lager seitlich Scherbelastung des elastomeren Werkstoffes des La- verstellt und die Blattmittellinie ist seitlich verschoben, gers 74. Diese Verminderung der Schcrbelastung des so daß der Schwerpunkt sich von der Schwenkachse 52 elastomeren Werkstoffes ist möglich,da der elastomere zu dem Punkt 130 verstellt hat, was in Fig.4B darge-Werktoff keine Blattverstellbewegung aufzunehmen 15 stellt ist. Der Kolben des Dämpfers 70 wird in Richtung hat, wie es bei einem einzigen elastomeren Lager der zu einem Totpunkt bewegt, wenn das Blatt 16 sich aus Fall sein würde. In dem Lager 74 gestattet das Schleif- der Stellung nach F i g. 3A in die Stellung nach F i g. 4A ringlager 96 die BlattversteMhftwegung. wahrend das bewegt. Wenn die Bewegung des Blaues !6 im Uhrzcielastomere Lager 94 die oben beschriebene Verlage- gersinn über die Stellung nach Fig.4A hinaus fortrungsbewegung aufnimmt. Aus diesen Gründen ist die 20 schreitet, wird das Blatt möglicherweise den Nacheilan-Lageranordnung 94 einem nur elastomeren Lager an schlag 134 berühren, was in den F i g. 5A und 5B dargedieser Stelle überlegen. Außerdem ist die Lageranord- stellt ist. Der Nacheilanschlag 134 liegt radial außerhalb nung 74 einem kugelförmigen Gleitlager überlegen, da oder rechts von der Schwenkachse 52. Dieses Anschladie Hülsen 114 und 116 immer die gleiche axiale Stel- gen des Blattes an den Nacheilanschlag 134 vermindert, lung in bezug zueinander einnehmen, und somit können 2s zumindest teilweise, die Scherbelastung des kugelförmidie Lagerflächen zwischen den beiden Hülsen aus einem gen Lagers 28, und obschon der Nacheilwinkel zwischen bevorzugten Lagermaterial oder einem festen Schmier- den Stellungen nach den F i g. 4A, 4B und 5A, 5B zügestoff nicht beschädigt werden, was bei einem kugelför- nommen hat, hat der Kolben des Dämpfers 70 seinen migen Gleitlager der Fall wäre, da der Kugelteil sich Totpunkt noch nicht erreicht. Wenn das Blatt 16 sich imm<,- aus der Hülse herausbewegt, so daß ζ. B. ein 30 nun um den Nacheilanschlag 134 verschwenkt, erreicht festes Schmiermittel verloren gehen würde oder der Kolben des Dämpfers 70 möglicherweise seinen Schmutz zwischen die Kugel und die Hülse eintreten Totpunkt, um zwei Festpunkte für das Blatt 16 zu bilden, könnte. d. h. den Nacheilanschlag 134 und der Punkt 132 des sich

Im folgenden wird nun anhand der F i g. 3A und 3B bis im Totpunkt befindenden Schwenkbewegungsdämpfers 6A und 6B die Zusammenwirkung zwischen der Rotor- 35 70, um somit das kugelförmige Lager 28 vollständig von nabe 12 und dem Rotorblatt 16 beschrieben, um wäh- der Scherbclastung zu entlasten. Wenn das Rotorblatt rend des Anlaufens und des Abbremsens des Rotors das 16 den Nacheilanschlag 134 in der Stellung nach kugelförmige Lager 28 zu unterstützen. Während des F i g. 5A, 5B berührt, verschiebt sich der Angriffspunkt normalen Fluges nimmt der Rotor die Stellung ein, die der in der Rotorebene wirkenden Scherbelastung von in F i g. 3A dargestellt ist, d. h. das kugelförmige Lager 40 dem kugelförmigen Lager auf den Nacheilanschlag 134, 28 ist unter hoher Zentrifugalbelastung, so daß die und wenn der Schwenkbewegungsdämpfer 70 seinen Scheiben fest zusammengepreßt sind und eine hohe Totpunkt erreicht, was in den F i g. 6A, 6B dargestellt Scherbelastung übertragen können und geringfügige ist, gelangt die Blattmittellinie in die Ausgangslage zu-Winkelbewegungen infolge einer Schwenkbewegung rück, so daß das Blatt 16 wieder um den Schnittpunkt oder einer Schlagbewegung des Blattes durch das ku- 45 der Achsen 36, 50 und 52 gelagert ist, durch welchen gelförmige Lage 28 übertragen werden. Wenn der sich auch die Mittellinie des Rotorblattzapfens 34 verläuft, drehende Rotor abgebremst oder der stillstehende Ro- dabei wird die Blattschwenkbewegung plötzlich untertorbeschleunigt wird, ist die Zentrifugalbelastung infol- brachen und die Belastung des Schwenkbewegungsge der geringen Rotorgeschwindigkeit sehr klein, dage- dämpfers 70 und die Blattträgheit nehmen bis zu einem gen ist aber das Rotordrehmoment hoch infolge der so sehr hohen Wert zu.

Scherkräfte in der Rotorebene, welche durch die sich Gemäß F i g. 7 wird eine durch Zentrifugalkraft belaändernde Rotordrehzahl erzeugt werden. Durch die ge- steie Anschlagvorrichtung für die nach unten hängenringe Zentrifugalbelastung des kugelförmigen Lagers den Blätter beim Stillstand des Rotors verwendet Um 28 verliert dieses seine Kompression und demnach seine das Durchhängen der Rotorblätter 16 bei Stillstand oder gute Scherbelastbarkeit, und durch die großen in der 55 bei sehr geringen Drehzahlen zu begrenzen, wird ein Rotorebene wirkenden Scherkräfte wird das Lager seit- Anschlagring 160 verwendet. Der Anschlagring 160 ist lieh verstellt Es muß deshalb Vorsorge getroffen wer- auf dem Rolorblattzapfen 34 verschiebbar und durch den zum Kompensieren dieser Kräfte während des An- eine Feder 162 belastet, welche den Anschlagring bei laufens und des Abbremsens des Rotors, und im folgen- Stillstand der Rotorblätter oder bei sehr geringer Drehden ist beschrieben, wie das ohne die Verwendung eines 60 zahl in seine in F i g. 7 dargestellte Betriebslage drängt Zentrierlagers durchgeführt wird. Ein Festlegering 164 wirkt mit der Feder 162 zusammen,

Wenn der Rotor ausgehend vom Stillstand (F i g. 3A) um einen Vorsprung 166 des Anschlagringes 160 mit der

beschleunigt wird oder anläuft und die Rotornabe 12 Fläche 136 des Teils 22 auszurichten, welcher sowohl als sich zu drehen beginnt überträgt sie eine Scherkraft Fc Anschlag für die durchhängenden Rotorblätter a!s auch

in der Rotorebene auf das Rotorblatt 16 an der 65 als Schwenkbewegungsanschlag dient Wenn die Ge-

Schwenkachse 52, und die Trägheit des Blattes 16 übt schwindigkeit des Rotorblattes 16 stark verringert wird, eine Kraft F/ am Blattschwerpunkt aus, während der drückt die Feder 162 den Vorsprung 166 gegen den Schwenkbewegungsdämpfer 70 eine Dämpferkraft Fd Anschlag 164. um den Vorsprung 166 mit der Fläche 136

auszurichten um somit das Durchhängen der Rotorblätter zu begrenzen. Wenn der Hubschrauberrotor anläuft und die Drehzahl wieder zunimmt, so übersteigt die auf den Anschlagring 160 ausgeübte Zentrifugalkraft die Kraft der Feder 162 und drückt den Anschlagring 160 zurück, so daß während des Fluges eine größere Schlag- und Schwenkbewegung des Blattes möglich ist.

Wenn während des Anlaufens des Rotors das Roioranlaufdrehmoment zu wirken beginnt, bewegt sich das Blatt infolge seiner Trägheit um die Schwenkachse 52. Diese Schwenkbewegung dauert an, bis sie durch die hierzu vorgesehenen Mittel unterbrochen wird. Wenn die Zunahme des Nacheilwinkels auf diese Weise gestattet würde, würde der Schwenkbewegungsdämpfer 70 möglicherweise seinen Totpunkt erreichen und cine is schnelle Verzögerung der Blattbewegung um die Schwenkachse 52 bewirken, wodurch eine sehr hohe Schlagkraft auf die Rotorblätter 16 ausgeübt werden würde. Diese hohe Schlagkraft liegt oberhalb der Scherbelastbarkeit des kugelförmigen Lagers 28, weshalb der Anschlag 134 vorgesehen ist, der mit dem seinen Totpunkt erreichenden Schwenkbewegungsdämpfer 70 zur Übertragung dieser Belastung zusammenwirkt.

Die Belastung des Lagers 28 ist während des Abbremsens des Rotors genau entgegengesetzt zu der Darstellung in den F i g. 3A, 3B bis 6A, 6B, welche die Belastung beim Anlaufen des Rotors zeigen, d. h. beim Abbremsen erreicht der Kolben des Dämpfers 70 den entgegengesetzten Totpunkt seines Hubes, und das Blatt 16 berührt den Voreilanschlag 136.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

35

50

55

feO

65

Claims (5)

1 2

winkelverstellbewegung aufzunehmen hat Es ist zwar

Patentansprüche: ein weiteres elastomeres Lager vorgesehen, dieses dient

jedoch ausschließlich zur Zentrierung, um seitliche Aus-

L Hubsehrauberrotor mit an der Rotornabe ange- weichungen des nabenseitigen Rotorblattendes zu verlenkten und um eine Schwenkachse, eine Schlagach- 5 hindern. Eine solche Lagerung ist nur für Hubschrause und eine Anstellwinkeiachse beweglichen Rotor- berrotoren geeignet, bei denen verhältnismäßig kleine blättern, für deren Lagerung an der Rotornabe je- Schwenkbewegungen, Schlagbewegungen und Blattweilsein Gelenk vorgesehen ist, das zwei elastomere winkelverstellbewegungen auftreten. Wenn die?« be-Lager umfaßt, von denen das eine kugelförmig, um kannte Lagerung große ölattbewegungen aufnehmen den Schnittpunkt der Blattschwenkachse und der to müßte, so würde sie ebenfalls unzulässig große Abmes-Blattschlagachse zentriert und mit seinem äußeren sungen erhalten, was unter dem Gesichtspunkt des EinRing an der Rotornabe befestigt ist, während durch bauvolumens, des Rotorgewicbtes und des Rotorluftwidas andere Lager ein Zapfen von dem Rotorblatt aus derstandes unzulässig wäre. Das zur Unterstützung des ragt und an seinem Ende das andere Lager trägt, kugelförmigen elastomeren Lagers verwendete Zendadurch gekennzeichnet, daß das andere 15 trierlager ist schwer, hat einen komplizierten Aufbau, Lager (42) abwechselnd elastomere und unnachgie- wird nur kurzzeitig beim Anlaufen und beim Abbrembige, z. B. metallische, Ringscheiben aufweist, daß sen des Rotors verwendet und erfüllt während des nordie beiden Lager (28,42) in Reihe angeordnet und malen Betriebes des Rotors keinen besonderen Zweck, über ein Zwischenstück (44) miteinander verbunden Weiter ist infolge Platzmangels der Einbau eines solsind und da&der Rotorblattzapfen (34) sich auch 20 chen Zentrierlagers schwierig und häufig unmöglich, durch das kugelförmige Lager (28) und das Zwi- Die US-PS 32 92 712 beschreibt einen Rotorkopf, der schenstück (44) erstreckt zwar zwei elastomere Lager aufweist bei dem diese

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- Lager jedoch beide als kugelförmige Lager ausgebildet net daß das Zwischenstück (44) an einer Seite eine und parallel angeordnet sind. Durch diese Parallelankugelförmige Fläche (46) aufweist die als Innenring 25 Ordnung der beiden Lager wird zwar die Zentrifugalbedes kugelförmigen Lagers (28) dient und daß das lastung auf beide La^er verteilt beide Lager müssen Zwischenstück (44) an der anderen Seite mit dem jedoch jeweils die gesamte Schlagbewegung, Schwenkanderen Lager (42) verbunden ist bewegung und Blattwinkelverstellbcwegung aufneh-

3. Roter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- men. Auch in diesem Fall müßten also die Lager unzuzeichnet daß das kugelförmige Lager (28) torsions- 30 lässig große Abmessungen erhalten, wenn die Lagerung steifer als das a.idere Lager (42) ist in der Lage sein soll, große Blattbewegungen aufzuneh-

4. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- men.

durch gekennzeichnet daß die Ringscheiben des an- Schließlich beschreibt die DE-AS 14 81 632 einen

deren Lagers (42) zur Anstedwin¹ elachse rechtwin- Drehflügel mit zwei elastomeren Lagern, die beide jekelig ausgerichtet sind. 35 weils die Blattschwenkbewegung, die Blarischlagbewe-

5. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- gung und die Blattwinkelverstellbewegung aufnehmen, durch gekennzeichnet daß das andere Lager (42) Da unter Umständen die Aufnahme dieser Bewegungen sich näher an der Rotorachse (14) als das kugelförmi- durch die elastomeren Lager nicht möglich sein kann, ge Lager (28) befindet sind bei diesem bekannten Drehflügel besondere Ein-

40 richtungen vorgesehen, um das ganze Lager zu drehen,

damit bei kollektiver Blattanstellwinkelveränderung

keine Scherbeanspruchung auftreten kann. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hubschrauberro-

Die Erfindung betrifft einen Hubsehrauberrotor der tor der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeim Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen 45 benen Art mit einer derartigen Lagerung für die Rotor-Art blätter an der Rotornabe zu versehen, daß große Blatt-

Die FR-PS 9 34 336 beschreibt die Verwendung eines Schwenkbewegungen, Blattschlagbewegungen und

elastomeren Lagers in einem Hubschrauberrotorkopf. Blattwinkelverstellbewegungen durch elastomere La-

Dieses bekannte Lager eignet sich nicht für einen Ge- ger geringer Baugröße aufgenommen werden können,

lenkrotorkopf, der eine freie Beweglichkeit der Rotor- 50 Diese Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Pa-

blätter in drei Richtungen zulassen und minimale Ab· tentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

messungen aufweisen soll. Beispielsweise können bei Durch die Reihenanordnung der elastomeren Lager

modernen Hubschrauberrotorblättern Schlagbewe- kann sich bei dem Hubsehrauberrotor nach der Erfin

gung von etwa 30°, Schwenkbewegungen von etwa 20° dung die Bewegung des Rotorblattes bei der Anstell-

und Bewegungen zur Änderung des Anstellwinkels von 55 winkelveränderung auf beide Lager verteilen. Beide ela-

etwa 60" auftreten. Wenn das bekannte elastomere La- stomeren Lager nehmen die Schwenkbewegung, die

ger in einem solchen Rotorkopf verwendet werden soll- Schlagbewegung und die Blattwinkeleinstellbewegung

te, würde es so große Abmessungen erhalten, daß sein des Rotorblattes auf. Beide dienen also nicht nur zur

Einbau unmöglich wäre. Durch den Einbau eines so gro- Aufnahme der Blattzentrifugalbelastung, sondern beide

ßen Lagers in den Hubschrauberrotorkopf würden des- 60 tragen gleichzeitig auch zur Aufnahme der Blattwinkel·

sen Gewicht und Luftwiderstand vergrößert, wodurch verstellbewegung bei, wodurch die Abmessungen der

die Leistungsfähigkeit des Hubschraubers stark verrin- Lager auf ein Minimum beschränkt werden können, oh-

gert würde. ne daß besondere Vorkehrungen zu treffen wären, um

Die US-PS 31 11 172 beschreibt einen Hubschrauber- Scherbeanspruchungen in den Lagern bei großen An-

rotor, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ange- 65 Stellwinkelbewegungen zu vermeiden. Bei dem Hub-

gebenen Art. Bei diesem bekannten Hubsehrauberrotor schrauberrotor nach der Erfindung wird durch das ku-

ist nur ein elastomeres Lager vorgesehen, das die ge- gelförmige elastomere Lager, dessen Mittelpunkt im

samte Schlagbewegung. Schwenkbewegung und Blatt- Schnittpunkt der Blattschlagachse und der Blatt-