DE2419922A1

DE2419922A1 - Taumelscheibenbaugruppe fuer ein drehfluegel-luftfahrzeug

Info

Publication number: DE2419922A1
Application number: DE2419922A
Authority: DE
Inventors: William D Broadley; Kenneth I Grina; Carlton H Schaub
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 1973-04-26
Filing date: 1974-04-25
Publication date: 1974-11-28
Also published as: FR2227175A1; JPS5069798A; JPS606840B2; FR2227175B3; DE2419922C2; CA990703A; GB1454835A; US3841586A; IT1004263B

Description

(Für diese Anmeldung wird die Priorität der

US-Anmeldung Nr. 35^,726 vom 26.April I973

in Anspruch genommen.)

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Taumelseheibenbaugruppe für ein Drehflügel-Luftfahrzeug mit einer drehbaren Rotorbaugruppe, die einen mit einer Rotorwelle verbundenen Rotor einschließt, wobei das zugehörige Steuersystem einen nicht rotierenden, mit dem Luftfahrzeug verbundenen Teil und einen rotierenden mit der Rotorbaugruppe verbundenen Teil umfaßt, wobei die genannte Taumelscheibenbaugruppe das Verbindungsstück zwischen dem rotierenden und dem nicht rotierenden Teil des Steuersystems darstellt.

Die Steuerung eines Drehflügel-Luftfahrzeugs, insbesondere eines Hubschraubers, kann durch Änderung des Anstellwinkels der Rotorblätter erfolgen, wenn der Rotor sich dreht, und durch Änderung des Anstellwinkels der Rotorblätter um einen für alle Blätter gleich großen Betrag. Dies ist als periodische und als gleichsinnige Blattwinkelverstellung bekannt. Das Steuersystem des Luftfahrzeugs besteht aus einem rotierenden Teil, der sich mit dem Rotorkopf dreht, und einem nicht rotierenden Teil, der durch den Piloten oder durch den Autopiloten betätigt wird.

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Die Taumelscheibe eines Rotor-Steuersy&texis ic-υ dj e Vorrichtung, die die Bewegung der nicht rotierenden Steuerorgane auf die rotierenden Organe überträgt. Sie ist konzentrisch zur Rotorwelle angebracht und ist entweder mit dem Rotorkopf oder der Rotorwelle verbunden. Die Taumelscheibenbaugruppe umfaßt die Taumelscheibe und die zur Verbindung derselben mit dem rotierenden Teil des Rotorsystems zugeordneten Organe. Als Verbindungsstück zwischen dem rotierenden und dem nicht rotierenden Teil des Steuersystems umfaßt die Taumelscheibe ihrerseits zwei zueinander konzentrisch ausgerichtete Ringe, die durch eine Reihe von Lagern derart miteinander verbunden sind, daß sich ein Ring gegenüber dem anderen drehen kann.

Im Betrieb ist ein Ring der Taumelscheibe nicht drehbar, während der verbleibende Ring mit dem Rotor des Luftfahrzeugs zusammen rotiert. Die Blattverstellarme der Rotorblätter werden mit dem rotierenden Ring auf der Taumelscheibe durch Blattverstellstangen verbunden. Wenn die Taumelscheibe senkrecht angehoben oder abgesenkt werden soll, wird die Änderung des Anstellwinkels für jedes der Rotorblätter gleich groß, wodurch man eine gleichsinnige Blattwinkelverstellung der Rotorblätter erzielt. Wenn die Taumelscheibe geneigt wird, wird jeder Punkt des rotierenden Ringes der Taumelscheibe bei der Drehung des Rotors auf umlaufende Weise angehoben und abgesenkt. Dies ergibt, daß sich der Blattwinkel eines bestimmten Rotorblattes verändert, wenn sich der Rotor dreht, wodurch eine periodische Blattwinkelverstellung eingeführt wird. Daraus ist zu ersehen, daß die Forderung besteht, daß die Taumelscheibe des Rotors in der Lage ist, sich senkrecht, d. h. parallel zur Rotorwelle, zu bewegen und sich gegenüber der Rotationsebene des Rotors neigen zu können.

Es gibt viele vorbekannte Verfahren, die angewendet worden sind, um die Taumelscheibe mit der Rotorwelle zu verbinden, um diese Freiheitsgrade zu schaffen. Ein gängiger Lösungsweg besteht darin, eine Gleitkugel konzentrisch um die Rotorwelle herum derart anzubringen, daß sie gegenüber dieser verschiebbar ist. Dann wird die Taumelscheibe allseitig verschwenkbar mittels des entstandenen Kugelgelenks angebracht, so daß eine Kippbewegung um die

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Kugel herum stattfinden kann. Damit wird die Forderung erfüllt, daß die Taumelscheibe sich neigen und senkrecht, d.h. parallel zur Rotorwelle, bewegen kann. Ein weiterer, jedoch ähnlicher Lösungsweg besteht in der Verwendung eines Kreuzgelenkes anstelle des soeben beschriebenen Kugelgelenkes. Das Kreuzgelenk ermöglicht die allseitige Schwenkbewegung, während die zugehörige Gleitbuchse die Bewegung des Kreuzgelenks in senkrechter Richtung gestattet.

Obwohl die vorbekannten Verfahren der Anbringung der Taumelscheibe an der Rotorwelle zufriedenstellend funktioniert haben, gab es einige Wachteile. Das Kugel-oder Kreuzgelenk und die Gleitvorrichtung erfordern enge Herstellungstoleranzen, wodurch ihre Fabrikation verteuert wird. Die Anordnung ergibt hohe Reibungsbelastung idadurch wird benötigte Leistung von der Betätigungsvorrichtung an der Taumelscheibe selbst absorbiert. Dem Lösungsweg fehlt die Redundanz, so daß die Sicherheit beim Flug in dem Fall verlorengeht, wo ein kritisches Bauteil strukturell ausfällt. Das vorbekannte Verfahren ist besonders anfällig bei Verwendung in militärischen Luftfahrzeugen, v/o der Aufprall eines Hochgeschwindigkeitsgeschosses, wie z.B. eines Projektils, auf die Taumelscheibenstütze den Ausfall des gesamten Systems bewirkt; daraus folgt der Verlust der Kontrolle über das Luftfahrzeug.

Das Verfahren der Anbringung der Taumelscheibe an der Rotorwelle mittels eines Kugelschiebelagers hat andere Nachteile. Wenn die Kugel ersetzt werden muß, ist es erforderlich, die Rotorblätter und den Rotorkopf vom Luftfahrzeug zu entfernen, um die Kugel von der Rotorwelle abzunehmen. Um die Bauteile der Taumelscheibenträgerkonstruktion nach der vorliegenden Erfindung zu entfernen, braucht der Rotor nicht abgebaut zu werden. Aus Gründen der Aerodynamik und des zur Verfügung stehenden Raumes beansprucht die Anbringung der Taumelscheibe mittels Kugelschiebelager zuviel Platz. Nach der vorliegenden Erfindung wird das gewünschte Ergebnis bei geringerem Platzbedarf erzielt.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue und verbesserte Vorrichtung zur Verbindung einer Taumelscheibe mit einem Rotor oder einer Rotorwelle zu schaffen, die erhöhte Sicherheit im Fall eines strukturellen Ausfalls bietet und ersetzt oder repariert werden kann, ohne den Rotor entfernen zu müssen.

Zusätzlich ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Verbindung einer Taumelscheibe mit einem Rotor zu schaffen, derart, daß beim Betrieb des Rotors minimale Leistungsverluste in Kauf genommen werden müßen, und die erfindungsgemäße Vorrichtung möglichst wenig Raum beansprucht.

Weiterhin ist es noch Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue und verbesserte Vorrichtung zur Verbindung einer Taumelscheibe mit einem Rotor zu schaffen, derart, daß die Anfälligkeit des Systems gegenüber Geschoßaufprall verringert wird.

Schließlich ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neue und verbesserte Vorrichtung zur Verbindung einer Taumelscheibe mit einem Rotor unter Verwendung von Scherengliedern zu schaffen, die die Möglichkeit einer Längs-Verfahrbewegung und einer Verschwenkbewegung der Taumelscheibe gegenüber dem Rotor bietet.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die erfindungsgemäße Taumelscheibenbaugruppe dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Taumelscheibe mit einem drehbaren Ring, einen nichtdrehbaren Ring und eine Vorrichtung umfaßt, die die Drehbewegung gestattet und mit dem drehbaren Ring und dem nichtdrehbaren Ring verbunden ist, daß ein erstes Paar von einander gegenüberstehenden Scherengliedern vorgesehen ist, daß ein Ende eines jeden Scherenglieds beweglich mit dem drehbaren Ring verbunden ist, daß das andere Ende eines jeden Scherenglieds beweglich mit der Rotorbaugruppe verbunden ist, daß ein zweites Scherengliederpaar vorgesehen ist, daß ein Ende eines jeden dieser letzteren Scherenglieder beweglich mit dem drehbaren Ring derart verbunden

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ist, daß jedes Scherenglied des zweiten Scherengliederpaars etwa 90 gegenüber jedem der Scherenglieder des ersten Scherengliederpaars versetzt ist, daß das andere Ende eines jeden Scherengliedes des zweiten Scherengliederpaars beweglich mit der Rotorbaugruppe über eine Vorrichtung verbunden ist, die gestattet, daß die letztgenannten Scherenglieder sich um einen gewissen Winkel gegenüber der Rotorbaugruppe und innerhalb der Rotationsebene der Rotorblätter verschwenken lassen.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines Hubschraubers mit der erfindungsgemäßen Taumeischeibenbaugruppe,

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der erfindungsgemäß en T aume1s che ibenbaugrupρ e,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht der erfindungsgemäßen Taumelscheibenbaugruppe nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil der bevorzugten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Taumelscheibenbaugruppe ,

Fig. 5 eine Teilschnittansicht der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 4 in Richtung des Pfeils 5 der Fig. 4, und

Fig. 6 eine Teilschnittansicht der bevorzugten Ausfüh-. rungsform nach Fig. 4 in Richtung des Pfeils 6 der Fig. 4.

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Die vorliegende Erfindung bezieht ßioii allgemein auf das Steuersystem von Drehflügel-Luftfahrzeugen und insbesondere auf das Steuersystem bei Hubschraubern. In Fig. 1 ist ein Hubschrauber 10 dargestellt, der eine Taumelscheibenbaugruppe 12 nach der vorliegenden Erfindung einschließt. Der Hubschrauber 10 hat einen Rotor 11, der die Rotorblätter 14 und den Rotorkopf 16 umfaßt. Der Rotorkopf ist auf einer Rotorwelle 17 montiert, die ihrerseits mit einem Antriebssystem verbunden ist, das ein Triebwerk und ein Getriebe aufweist.

Die Taumelscheibenbaugruppe 12 ist ein Hauptverbindungsglied im Steuerkreis des Rotors, der beim Steuerknüppel des Piloten oder dem Autopiloten beginnt und beim Blattneigungs-oder Blattverstellwinkel der Rotorblätter 14 des Rotors 11 endet. Die Taumelscheibenbaugruppe ist das Verbindungsstück zwischen den rotierenden und den feststehenden Bauteilen des Steuersystems.

In Fig. 2 und Fig. 3 ist eine schematische Ansicht der Taumelscheibenbaugruppe 12 nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Aufbau der bevorzugten Ausführungsform ist mit seinen Einzelheiten in Fig. 4 dargestellt. Die Taumelscheibenbaugruppe weist einen Innenring 18 und einen Außenring 20 auf. Diese beiden Ringe sind in irgendeiner geeigneten Weise derart miteinander verbunden, daß sie die Drehung des einen ^Ringes gegenüber dem anderen gestatten. Bei Betrieb eines Rotors bleibt einer der Ringe in bezug auf die Zelle des Luftfahrzeugs feststehend, währönd sich der andere Ring mit dem Rotor dreht. Dabei bleibt es frei, welcher der beiden Ringe feststehend; sein soll. Im Fall der vorliegenden Erfindung und für die bevorzugte Ausführungsform wurde der Außenring 20 als feststehender Ring gewählt.

Der Außenring 20 ist mit dem feststehenden Teil des Aufbaus des Luftfahrzeugs mittels drei Betätigungsarmen 22 verbunden. Jeder dieser Betätigungsarme ist mit einem Kugelgelenk am Luftfahrzeug und am Außenring 20 befestigt. Die Betätigungsarme ändern ihre Länge in Abhängigkeit von der Bewegung der Steuerorgane in der Kanzel durch den Piloten. Wenn die Längenänderungen aller drei

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Betätigungsarme gleich groß sind, "bewegt sich die Taumelscheibe 12 in senkrechter Richtung, ohne sich zu neigen. Dies ändert den BlattSteigungswinkel eines jeden Rotorblattes um denselben Betrag und führt somit eine gleichsinnige Blattwinkelverstellung herbei. Das Neigen der Taumelscheibe, das eine periodische Blattwinkelverstellung hervorruft, wird durch unterschiedliche Änderung der Länge der Betätigungsarme vollbracht. Jede aus einer Anzahl von dem Fachmann bekannten Betätigungsarmformen kann für diesen Zweck verwendet werden. Für den Aufbau der bevorzugten Ausführungsfürm wird ein hydraulischer Betätigungsarm verwendet.

Der sich drehende Innenring 18 ist mit der Rotorwelle 17 des Rotors 11 unter Verwendung von vier Scherengliedern 26 verbunden, wobei die Scherenglieder 26 einen Teil der Taumelscheibenbaugruppe 12 bilden. Entsprechend ihrer Verbindung gestatten diese Scherenglieder 26, daß die Taumelscheibe Längsbewegungen in senkrechter Richtung, d.h. parallel zur Rotorwelle 17, ausführt und ' sich neigt, während die Taumelscheibenbaugruppe zentriert in bezug auf die Rotorwelle 17 gehalten wird. Der Innenring 18 dreht sich mit dem Rotor als direktes Ergebnis des Drehmomentes, das von der Rotorwelle 17 an den'Innenring 18 über die Scherenglieder 26 übermittelt wird. Jedes der vier Scherenglieder 26 besteht aus zwei Verbindungsstücken,28 und 30,die die miteinander durch ein Drehgelenk 32 verbunden sind. Das Drehgelenk 32 ist so angebracht, daß es dem Scherenglied 26 gestattet, einzuknicken und damit Bewegungen in senkrechter Richtung auszuführen.

Die vier Scherenglieder 26 können als zwei Paare,- 26a und 26b, von einander gegenüberstehenden Scherengliedern angesehen werden. Ein Paar 26a von einander gegenüberstehenden Scherengliedern ist mit der Rotorwelle 17 durch ein Drehgelenk 34 verbunden. Das Drehgelenk 34 wird gebildet aus dem Verbindungsstück 30, das mittels Schrauben und Muttern an Aufhängungsösen an der Rotorwelle befestigt ist. Die senkrechte Bewegung der Taumelscheibe 12 wird ermöglicht durch die Verschwenkung der Verbindungsstücke 30 um die Drehgelenke 34.

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Jedes der beiden Scherenglieder des verbleibenden Paares 26b von einander gegenüberstehenden Scherengliedern ist mit der Rotorwelle 17 derart verbunden, daß den Scherengliedern dieses Paares 26b gestattet wird, sich um einen gewissen Winkel in der Rotationsebene der Rotorwelle verschwenken zu lassen. Außerdem ist jedes Scherenglied dieses Paares 26b verschwenkbar mit der Rotorwelle 17 durch ein Drehgelenk 44 derart verbunden, daß die Scherenglieder um die Achse des zugehörigen Lagerstifts verschwenkt werden können. Wie es dem Fachmann einleuchtet, könnten die Enden der vier Scherenglieder mit dem Rotor anstelle der Rotorwelle verbunden sein, ohne vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung abzugehen. Die zu treffende Wahl hängt von den Entwurfskriterien des geweiligen Luftfahrzeugs ab, auf das die vorliegende Erfindung anzuwenden ist.

Das Scherengliederpaar 26b wird verschwenkbar mit der Rotorwelle 17 durch eine elastische Lagerbaugruppe 36 verbunden. Jede der insgesamt zwei elastischen Lagerbaugruppen 36 besteht aus einem Innenlaufring 38, einer federelastischen, gummiartigen Lagerschale 40 und einem Außenlaufring 42. Das Ende eines jeden Verbindungsstücks 30 dieses Scherengliederpaares 26b ist verschwenkbar mittels eines Drehgelenks 44 mit dem Außenlaufring des elastischen Lagers verbunden. Der Innenlaufring 38 des Lagers ist starr mit der Rotorwelle 17 durch Vorrichtungen verbunden, die in dieser Abbildung aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind, sondern in Fig. 4 gezeigt werden. Somit wird diesem Scherengliederpaar gestattet, in senkrechter Richtung einzuknicken, während es gleichzeitig geringfügigen Verschwenkungen in der Rotationsebene der Rotorwelle unterworfen ist.

Die verbleibenden Enden eines jeden der vier Scherenglieder 26 sind mittels eines Kardangelenks mit dem Innenring 18 der Taumelscheibenbaugruppe 12 verbunden.

Die durch die elastischen Lagerbaugruppen 36 ermöglichten Versehwenkungen sind nur bei einem Paar von einander gegenüberstehenden Scherengliedern erforderlich. Der Verschwenkungswinkel ist hervorgerufen und direkt proportion&l der Kippbewegung der

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Taumelscheibenbaugruppe. Diese Kipp bewegung wäre unmöglich bei einer Trägerbauform, wo bei den Scherengliedern keine Vorkehrungen für derartige Winkeländerungen getroffen sind. Aus den schematischen Ansichten nach Fig. 2 und Pig. 3 kann man somit ersehen, daß nach der vorliegenden Erfindung eine Taumelscheibenbaugruppe geschaffen wird, die ein einfaches Trägersystem nach dem Prinzip der Mitnehmerschere verwendet, das senkrechte Längsbewegungen und Kippbewegungen in Abhängigkeit von den Steuereingaben des Piloten ausführt. Die Blattverstellstangen, die den Innenring mit den Rotorblättern verbinden, werden im weiteren erläutert und sind in Fig. 2 und Fig. 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.

Es wird nunmehr auf Fig. 4 Bezug^enommen, wo die bevorzugte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht dargestellt ist. Fig. 5 ist eine Teilschnittansicht der bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 4 gezeigt wird, und zwar in Richtung des Pfeils 5 der Fig. 4. Fig. 6 ist eine Teilschnittansicht in Richtung dös Pfeils 6 der Fig. 4.

An jedem Ende eines jeden der drei Betätigungsarme 22 ist ein Kugelgleitlager 46 (Fig.6) angebracht. Die Betätigungsarme 22 sind mit dem Außenring 20 durch Befestigung des Kugelgleitlagers 46 in einem Gabelkopf 48 mittels einer Mutter und einer Schraube verbunden. Obgleich in Fig. 4 nicht dargestellt, sind die übrigen Enden der Betätigungsarme 22 mit dem Aufbau des Luftfahrzeugs durch Befestigung der Kugelgleitlager 46 am Luftfahrzeug verbunden. So ist leicht zu erkennen, daß die Kugelgleitlager 46 eine Kardangelenk-Befestigung der Betätigungsarme 22 gegenüber der Taumelscheibenbaugruppe 12 und dem Hubschrauber 10 ergeben.

Wenn für den Außenring 20 keine zusätzliche Abstützung vorgesehen wäre, würden Reibungskräfte, die durch Drehung des Innenringes 18 und der Taumelscheibe bei Flächenbelastungen auftreten, die durch Verschwenken des Betätigungsarmes verursacht sind, eine gewisse Drehung des Außenringes 20 hervorrufen. Um eine derartige Drehung zu unterbinden, ist eine äußere Verbindungsschere 50 vorgesehen, wie in Fig. 4 und in Fig. 5 dargestellt ist. Ein Ende der äußeren Verbindungsschere 50 ist am Luftfahr-

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zeug:durch Verwendung eines Gabelkopf es 52 urd einer Befestigung mittels Schraube und Mutter angelenkt. Ein Kugelgleitlager 54 ist am anderen Ende der äußeren VerMndungssehere 50 angebracht. Das Kugelgleitlager 54 ist am Außenring 20 mittels Schraube und Mutter und mittels eines Gabelkopfes 56 angebracht, wodurch die äußere Verbindungsschere 50 über ein Kugelgelenk an dem Außenring 20 befestigt ist. In dieser Anordnung hindert die äußere Verbindungsschere 50 den Außenring 20 därai?., sich zu drehen, gestattet jedoch, daß er sich neigt und sich senkrecht verschiebt.

Die vier Scherenglieder 26 sind am Innenring 18 kardanisch unter Verwendung von Kugelgleitlagern 58 aufgehängt. Jedes der Kugelgleitlager 58 ist mit einem Gabelkopf 60 auf dem Innenring 18 mittels Schraube und Mutter befestigt (Fig. 5). In dieser Weise sind die Scherenglieder 26 am Innenring 18 derart angebracht, daß der zwischen dem Verbindungsstück 28 und dem Innenring 18 gebildete Winkel sich ändern kann, und damit gestattet, .den Innenring 18 gegenüber der Rotationsebene zu schwenken.

Die verbleibenden Enden der Scherenglieder 26 der bevorzugten Ausführungsform sind funktionsmäßig in derselben Weise verbunden wie in den schematischen Darstellungen nach Fig. 2 und Fig. 3» jedoch ist die Anordnung des Aufbaus eine andere. Wie in Fig. 4 und Fig. 6 dargestellt, sind zwei elastische Lagerschalen 40 vorgesehen, die einen Innenlaufring 38 und einen Außenlaufring 42 aufweisen. Der Innenlaufring eines jeden dieser Lager ist starr an der Rotorwelle 17 mittels Schraube und Mutter befestigt, wodurch die Verbindung mit Ansätzen auf dem Innenlaufring 38 und einem Kragen oder Flanschen hergestellt wird, die auf der Rotorwelle 17 ausgebildet sind. Der mittlere Abschnitt eines jeden Außenlaufringes 42 ist starr mit einer der elastischen Lagerschalen 40 verbunden. Jeder Außenlaufring ist in seiner Form halbkreisförmig. Das um einen gewissen Winkel verschwenkbare Scherenglxederpaar 26b ist mit jedem der Außenlaufringe 42 verbunden. Die Verschwenkbarkeit dieses Scherengliederpaars 26b gegenüber dem Außenlaufring 42 wird mittels eines Drehgelenks 44 geschaffen.

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Das verbleibende Scherengliederpaar 26a ist effektiv Mit der Rotorwelle verbunden, weil die Scherenglieder verschwenkbar an dem Innenlaufring 38 der elastischen Lagerbaugruppe angebracht sind, wie man in Fig. 6 erkennen kann. Dieses Scherengliederpaar 26a ist mit dem Innenlaufring des elastischen Lagers anstelle der Rotorwelle 17 verbunden, wie in den schematischen Darstellungen gezeigt wird, weil die Anzahl von Befestigungspunkten oder Planschen, die auf der Rotorwelle erforderlich sind, auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden soll. Durch die Verringerung der Anzahl der auf der Rotorwelle I7 erforderlichen Befestigungspunkte wird das Gewicht verringert, weil die Zahl der erforderlichen Befestigungsaugen herabgesetzt wird.

Es wird auf Fig. 5 Bezug genommen, wo eine Teilansicht in Richtung des Pfeils 5 nach Fig. 4 dargestellt ist. Der Innenring l8 ist verdrehbar gegenüber dem Außenring 20 mittels der Lagerbaugruppe 72 dargestellt. Die unabhängig von der vorliegenden Erfindung hergestellte Lagerbaugruppe 72 ist aus einem Innenlaufring 74 und einem Außenlaufring 76 zusammengesetzt, die durch Lagerkugeln 78 voneinander getrennt sind. Die Lagerbaugruppe 72 ist zwischen dem Innenring 18 und dem Außenring 20 durch Verwendung von Befestigungsplatten 80 und 82 befestigt, die mit dem Innen- bzw. Außenring mittels Schrauben und Muttern verbunden sind.

Die Blattverstellstangen 66 übermitteln die Bewegung der Taumelscheibenbaugruppe 12 an die Rotorblätter 14. Wie bereits erwähnt, ist ein Kugelgleitlager 68 an den Innenring l8 unter Verwendung eines Gabelkopfes 70 und mittels Schrauben und Muttern befestigt. Dieselbe Ausgestaltung der Verbindung ist am entgegengesetzten Ende der Blattverstellstange 66 vorgesehen, um diese mit dem Rotorblatt zu verbinden. So ist die Blattverstellstange kardanisch am Innenring 18 und am Rotorblatt 14 fest. Die geometrische Anordnung der Trägervorrichtung für die Taumelscheibe nach der vorliegenden Erfindung schafft Selbstzentrierung der Taumelscheibenbaugruppe gegenüber der Rotorwelle. Jedoch treten außermittige Abweichungen von der Zentrierung aufgrund von Durchbiegungen der Scherenglieder 26 auf als Ergebnis hoher Belastungen der Konstruktion.

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Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Auswirkung dieser Durchbiegungen dadurch auf ein Mindestmaß herabgesetzt, daß das Verbindungsstück 28 des Scherenglieds 26 so kurz wie möglich gemacht wird. Solange die Taumelscheibe die Fähigkeit zur Neigung in Verbindung mit dieser Träge rvor richtung besitzt, gibt es eine Verlagerung des Mittelpunktes der Taumelscheibe aufgrund von Durchbiegungen der Konstruktion.

Beim Betrieb des Hubschraubers 10 bewirkt die Bewegung der Steuervorrichtungen durch den Piloten in der Kanzel, daß sich die Betätigungsarme 22 verlängern oder verkürzen. Die drei Betätigungsarme 22 strecken oder verkürzen sich um gleiche oder unterschiedliche Beträge in Abhängigkeit von den Eingaben des Piloten. Die Verlängerung oder Verkürzung der Betätigungsarme 22 ergibt, daß der feststehende Außenring 20 der Taumelseheibenbaugruppe 12 in senkrechter Richtung angehoben oder abgesenkt wird. Dies bewirkt andererseits, daß der Innenring l8 um denselben Betrag angehoben oder abgesenkt wird. Die senkrechte Verfahrbewegung und die Kippbewegung des Innenrings 18 werden durch die Scherenglieder 26 in Verbindung mit den elastischen Lagern 40 ermöglicht. Die Bewegungen des Innenrings werden über Blattverstellstangen 66 an die Rotorblätter I^ weitergegeben.

So läßt sich erkennen, daß Bewegungen des feststehenden Teils des Steuersystems an den rotierenden Teil des Steuersystems auf einfache und wirksame Weise weitergegeben werden. Senkrechte Verfahrbewegungen und Kippbewegungen des Innenrings der Taumelscheibenbaugruppe in bezug auf den sich drehenden Rotor werden ermöglicht, während die Taumelscheibenbaugruppe gleichzeitig in einer zentrierten Stellung gegenüber der Rotorwelle gehalten wird. Dies wird auf einfache, direkte Weise vollbracht, die Gewicht einspart und Bauteile verwendet, die weniger Wartung und weniger Oberflächenbearbeitungsaufwand erfordern als vorbekannte Verfahren zur Erfüllung derselben Aufgabe.

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Die erfindungsgemäße Taumelscheibenbaugruppe tlöi'ot betriebsfähig, selbst wenn eines der vier Scherenglieder 26 bricht oder durch Beschüß abgetrennt wird. Dieses Ergebnis wird erzielt, weil drei Scherenglieder ausreichen, um die Taumelscheibe in bezug auf die Drehachse zentriert zu halten. Auf diese Weise werden höhere Zuverlässigkeit und verringerte Zerstörbarkeit erreicht.

Es ist für den Fachmann leicht einleuchtend, daß die Scherenglieder 26 repariert oder ersetzt werden können, ohne den Rotor des Luftfahrzeuges zu entfernen. Dies verringert die Wartungskosten für das Luftfahrzeug; denn bei vorbekannten Drehflügel-Luftfahrzeugen war die Gleitvorrichtung konzentrisch um die Rotorwelle herum angebracht und erforderte daher die .Entfernung des Rotors, bevor sie ausgetauscht werden konnte.

Nach der vorhergehenden Beschreibung und den Zeichnungen der erfindungsgemäÄtn Taumelscheibenbaugruppe ist es selbstverständlich, daß andere Ausführungsformen geschaffen werden können, ohne vom erfinderischen Prinzip der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

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Claims

.-ING.O.R.KRETZSCHMAR 11I bKIM STROH HAUSE 34 PATENTANWALT RUFO4O/246743 The Boeing Company SEATTLE, Washington / USA Anwaltsakte: 4632 Patentansprüche

1. Taumelscheibenbaugruppe für ein Drehflügel-Luftfahrzeug mit einer drehbaren Rotorbaugruppe, die einen mit einer Rotorwelle verbundenen Rotor einschließt, wobei das zugehörige Steuersystem einen nicht rotierenden, mit dem Luftfahrzeug verbundenen Teil und einen rotierenden, mit der Rotorbaugruppe verbundenen Teil umfaßt, wobei die genannte Taumelscheibenbaugruppe das Verbindungsstück zwischen dem rotierenden und dem nicht rotierenden Teil des Steuersystems darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Taumelscheibe mit einem drehbaren Ring (18), einen nicht drehbaren Ring (20) und eine Vorrichtung (26, 28, 50) umfaßt, die die Drehbewegung gestattet und mit dem drehbaren Ring (18) und dem nicht drehbaren Ring (20) verbunden ist, daß ein erstes Paar von einander gegenüberstehenden Scherengliedern (26a) vorgesehen ist, daß ein Ende eines jeden Scherengliedes (26) beweglich mit dem drehbaren Ring (l8) verbunden ist, daß das andere Ende eines jeden Scherengliedes (26) beweglich mit der Rotorbaugruppe (11) verbunden ist, daß ein zweites Scherengliederpaar (26b) vorgesehen ist, daß ein Ende eines jeden dieser letzteren Scherenglieder (26) beweglich mit dem drehbaren Ring (l8) derart verbunden ist, daß jedes Scherenglied des Scherengliederpaares (26b) etwa 90° gegenüber jedem der Scherenglieder des ersten Scherengliederpaares (26a) versetzt ist, daß das andere Ende eines jeden Scherengliedes des zweiten Scheren-

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gliederpaares (26b) beweglieh mit der Rotortaugruppe (11) über eine Vorrichtung (38, 40, 42) verbunden ist, die gestattet, daß die letztgenannten Scherenglieder sich um einen gewissen Winkel gegenüber der Rotorbaugruppe (11) und innerhalb der Rotationsebene der Rotorblätter (14) verschwenken lassen.

2. Taumelseheibenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Scherenglieder des zweiten Scherengliederpaares (26b) beweglich mit der Rotorbaugruppe (11) mittels einer federelastischen Vorrichtung (38, 40, 42) verbunden ist, und daß diese federelastische Vorrichtung mit der Rotorbaugruppe (11) verbunden ist.

3. Taumelseheibenbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der federelastischen Vorrichtungen aus einer elastischen, gummiartigen Lagerschale (40) besteht, die einen Innenlaufring (38) und einen Außenlaufring (42) aufweist, daß ein Ende eines jeden Scherengliedes des zweiten Scherengliederpaares (26b) beweglich mit dem Außenlaufring (42) verbunden ist, und daß jeder der Innenlaufringe (38) mit dem Rotor (11) verbunden ist.

4. Taumelseheibenbaugruppe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Scherenglied des ersten Scherengliederpaares (26a) mit der Rotorwelle (I7) der Rotorbaugruppe (11) verbunden 1st, und daß jeder der Innenlaufringe (38) mit der Rotorwelle (17) der Rotorbaugruppe (11) verbunden ist,

5. Taumelseheibenbaugruppe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Scherenglied des ersten und zweiten Scherengliederpaares (26a, 26b) mit dem drehbaren Ring (18) durch ein Kugelgelenk (58, 60) verbunden ist.

6. Taumelseheibenbaugruppe nach Anspruch 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß der nicht drehbare Ring (20) konzentrisch zu dem drehbaren Ring (l8) angeordnet ist.

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7. Taumelseheibenbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die bewegliche Verbindung eines jeden Scherengliedes des ersten Scherengliederpaares (26a) mit der Rotorwelle (17) eine verschwenkbare Verbindung (jj4) ist, die den Scherengliedern gestattet, sich in einer Ebene zu drehen, die senkrecht zur Rotationsebene der Rotorwelle (I7) verläuft.

8. Taumelscheibenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß sie ein erstes und ein zweites elastisches Lager (40) aufweist, daß jedes Lager (40) einen Innenlaufring (38) und einen Außenlaufring (42) besitzt, daß ein Ende eines Scherengliedes des zweiten Scherengliederpaares (26b) beweglich mit dem Außenlaufring des ersten elastischen Lagers ver bunden ist,ferner ein Ende des anderen Scherengliedes des Scherengliederpaares (26b) mit dem Außenlaufring (42) des zweiten elastischen Lagers, daß jeder der Innenlaufringe (38) starr mit der Rotorwelle (I7) verbunden ist, und daß jedes Scherenglied des ersten Scherengliederpaares (26a) beweglich mit einem Innenlaufring (58) verbunden ist.

9. Taumelscheibenbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß die bewegliche Verbindung jedes Scherengliedes des ersten Scherengliederpaares (26a) mit dem Innenlaufring (58) eine verschwenkbare Verbindung (jj4) ist, die gestattet, daß die genannten Scherenglieder sich in einer Ebene drehen können, die senkrecht zur Rotationsebene der Rotorwelle (17) verläuft, und daß die bewegliche Verbindung eines jeden Scherengliedes des zweiten Scherengliederpaares (26b) mit dem Außenlaufring (42) eine verschwenkbare Verbindung (^4) ist, die gestattet, daß die letztgenannten Scherenglieder sich in einer Ebene drehen können, die senkrecht zur Rotationsebene der Rotorwelle (I7) verläuft.

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