DE2541998C2 - Hubschrauberrotornabe mit schlag- und schwenkgelenklosem Blattanschluß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubschrauberrotornabe mit schlag- und sehwenkgelenklosem Blattanschluß entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Rotoren setzen sich die auf ein rotierendes Blatt und die Blattverankerung an der Rotornabe einwirkenden Kräfte aus Zentrifugalkräften sowie aus statischen und dynamischen Biegekräften zusammen, wobei die letzteren insbesondere durch die periodisch wiederkehrenden Schlag- und Schwenkbewegungen des Blattes ausgelöst werden.

Es ist bereits durch die DE-OS 22 10 767 bekannt, zwischen der Rotornabe und dem Rotorblatt ein elastisches Lager einzusetzen, welches aus zwei elastischen Lagerelementen der eingangs genannten Art besteht, wobei das erste Element die Zentrifugalkräfte und das zweite Element die Schwenk-, Schlag und Anstellbewegungen des Blattes aufnimmt Dabei ist das erste Element als konisch gestalteter Vollkörper und das zweite Element als Ringkörper ausgebildet Das elastische Lager ist dabei zwischen zwei ineinander eingehängten starren Metalljochen eingesetzt, wobei das äußere der beiden Joche mit dem ebenfalls starren Rotorblatt verbunden ist Es ist bei dieser bekannten, dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Anordnung also erforderlich, alie auftretenden Kräfte

ίο und Momente allein durch das elastische Lager mit seinen beiden Lagerelementen aufzunehmen, weil die anderen Teile und die Schraubverbindungen zwischen der Rotornabe, den beiden Jochen und dem Rotorblatt starr sind. Es ist zu vermuten, daß die das elastische Lager umgebenden starren Metallteile und die Schraubverbindungen den dauernden Wechselbeanspruchungen nicht gewachsen sind, mit der Zeit ausschlagen und dadurch zerstört werden.
Es gehört auch zum Stand der Technik, ein Rotorblatt über einen Blattanschlußbolzen und einen mit diesem zusammenwirkenden Schwenkbewegungsdämpfer an der Rotornabe aufzuhängen (DE-PS 5 85 108, US 23 11 247).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten, dem aufgezeigten Stand der Technik anhaftenden Nachteile für schlag- und schwenkgelenklose Rotoren zu beseitigen, insbesondere die einwirkenden Schwenkmomente wirksamer zu dämpfen und die Elastomerlager weitgehend von Mehrfachbelastungen freizuhalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung enthalten die Ansprüche 2 bis 4.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung liegen in der Kombination der Elastomerelemente mit dem zentralen Blattanschlußbolzen und darin, daß die Elastomerelemente jeweils mit einem Abstand zum Blattanschlußbolzen und zur Rotorblattachse angeordnet sind. Dadurch ist das Rotorblatt zweifach gelagert und der Blattanschlußbolzen und die Elastomerelemente nehmen alle Kräfte und Momente gemeinsam auf. Zum Beispiel wird eine Schwenkbewegung des Rotorblattes als Kräftepaar von dem Blattanschlußbolzen und den Elastomerelementen abgesetzt, wobei die schubfest mit dem Rotorblatt verbundenen Elastomerelemente auf Schub verformt werden und so die notwendige Dämpfung erzeugen. Die Parameter zur Beeinflussung der Dämpfung und der Schwenkeigenfrequenz des Rotorblaues, nämlich der Abstand der Elastomerelemente vom Blattanschlußbolzen, der Querschnitt, die Anzahl und das Material der elastomeren Scheiben, können berechnet und somit in verhältnismäßig weiten Grenzen und nahezu voneinander unabhängig beeinflußt und somit leicht den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt in teilweise vereinfachter Darstellung

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht entsprechend den Linien 1-1 der F i g. 2 auf den Anschluß eines Rotorblattes an eine Rotornabe für eine erste Ausführungsform der Erfindung;
F i g. 2 einen Schnitt entsprechend den Linien H-II der Fig. 1;

Fig.3 eine teilweise geschnittene Draufsicht für einen Rotorblattanschluß entsprechend den Linien III-III der Fig.4 von einer zweiten Ausführungsform

der Erfindung;

Fig.4 einen Schnitt entsprechend den Linien IV-IV der F i g. 3 und

F i g. 5 eine Einzelheit der Elastomerelemente.

In F i g. 1 ist ein Rotorblatt 1 in Draufsicht dargestellt, welches in einen Blatthals 2 ausläuft, durch den ein Blattanschlußbolzen 3 führt, der das Rotorblatt 1 an einem Gabelbeschlag 4 einer Rotornaben-Innenhülse 5 anschließt An dem Blatthals 2 sind zwei gegenüberliegende Dämpfungselemente 6 angesetzt, die mittels Bolzen 7 mit Atugen 8 des Gabelbeschlages 4 verbunden sind. Jedes der als Elastomerelement ausgeführte Dämpfungselement 6 besteht aus abwechselnd angeordneten Scheiben von Metall und elastomeren Material, insbesondere Gummi, derart, daß mit dem Blatthals 2 eine innere Metallplatte 9 verbunden ist, darauf folgen mehrere Scheiben Gummi 10 und Metall 11 in abwechselnder Folge und als Abschluß ein Befestigungsauge 12 für den Bolzen 7.

Unter dem Einfluß eines Schwenkmomen.es 15, das sich am Blattanschlußbolzen 3 und an einem der Elastomerelemente 6 als Kräftepaar 16 absetzt, werden die äußeren Fasern des Rotorbiattes 1, insbesondere am Blatthals 2, gelängt und gestaucht. Die Elastomerelemente 6 werden dadurch auf Schub verformt und erzeugen somit die erforderliche Dämpfung, dargestellt durch die Dämpfungskräfte 17. Als Parameter zur Beeinflussung der aufzunehmenden Dämpfung und der Schwenkeigenfrequenz des Rotorblattes 1 können der Abstand 18 zwischen den Dämpfungselementen 6 und dem Blattanschlußbolzen 3, die Dicke, der Querschnitt und das Material der elastomeren Scheiben 10 verändert werden. Die Schlagbewegung des Rotorblattes wird nicht beeinflußt, da die Elastomerelemente in Schlagrichtung sehr weich sind.

Gegenüber bekannten Blattanschlüssen, die einen Metallbeschlag mit mehreren Blattanschlußbolzen aufweisen, ist es bei der erfindungsgemäßen Ausführung möglich, die Bolzen 7 herauszuziehen und das Rotorblatt 1 um den einzigen Blattanschlußbolzen 3 zu schwenken, wodurch alle Rotorblätter eines Rotors für den Transport zusammengelegt werden können.

Bei der Darstellung einer zweiter; Ausführungsform der Erfindung in den F i g. 3 bis 5 sind die ebenfalls mit dem Blatthals 2 verbundenen Elastomerslemente 6 an ihrem anderen Ende mittels Druckschrauben 19 mit einem Rahmen 21 verbunden. An den Seiten des Rahmens 21 sind senkrecht zu den Elastomerelementen 6 zwei weitere Elastomerelemente 20 vorhanden, die von den Seitenteilen des Rahmens 21, elastomeren Scheiben 22 und äußeren Platten 23 gebildet werden. Die Platten 23 sind zusammen mit einer zu der Innenhülse 5 hinführenden Gabel 24 durch einen Bolzen 25 verschraubt und durch eine Mutter 26 gesichert. Der Bolzen 25 führt berührungsfrei durch eine Buchse 27, die in einen keilförmigen Innenraum 28 des Blatthalses 2 eingesetzt ist. Letzterer entsteht dadurch, daß der Blatthals 2 als um den Blattanschlußbolzen 3 herumgeführte Kausche aus Strängen von faserverstärktem Kunststoff ausgeführt ist Das Schwenkmoment 15 aus dem Rotorblatt wird bei dieser Ausführung als Schubkraftpaar über die Elastomerelemente 6 auf den Rahmen 21 und weiter über die Elastomerelemente 20 auf die Gabel 24 der Innenhülse 5 übertragen. Es findet somit eine zweifache Dämpfungsaufnahme der Momente statt. Die elastomeren Scheiben 22 der Elastomerelemente 20 sind entsprechend Fig.5 so ausgeführt, daß ihre Seiten unter einem Winkel 29 auf eine Achse 3a des Blattanschlußbolzens 3 zusammenlaufen. Dadurch wird erreicht, daß die Schubspannung in der elastomeren Scheibe 22 überall gleich ist. Dieses hat den Vorteil einer größeren Dämpfungswirkung und durch Vermeidung ungleicher Spannungsverteilung einer höheren Lebensdauer der Scheiben 22.

Mit Hilfe der Druckschrauben 19 kann für jedes Rotorblatt 1 eine genaue Einstellung seiner Pfeilungswinkels vorgenommen werden. Weiterhin kann durch Ziehen des Blattanschlußbolzens 3 das Rotorblatt 1 beidseitig um 135° geschwenkt werden, d.h. alle vier Blätter können parallel nach hinten gefaltet werden. Bei einem einfacher durchzuführenden Entfernen des Bolzens 25 ist eine Schwenkung des Rotorblattes um 90° möglich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hubschrauberrotomabe mit schlag- und sehwenkgelenklosem BlattanschluB, die mit dem Rotorblatt zur Aufnahme der Blattschwenkbewegungen über symmetrisch zur Achse des Rotorblattes angeordnete, aus Metall- und Elastomerschichten bestehende erste Lagerelemente verbunden ist, wobei die Metall- und Elastomerschichten aus beiderseits des Rotorblatthalses im wesentlichen parallel zueinander angeordneten Scheiben bestehen, von denen jeweils eine innere Metallplatte schubfest mit dem Rotorblatthals und eine äußere Metallplatte schubfest mit einer Rotornaben-Innenhülse verbunden ist und wobei bezüglich der Rotorachse radial innerhalb der ersten Lagerelemente ein zweites Lager zur Verbindung von Rotorblatthals und Rotornabe vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Lager als Bolzenverbindung (3) ausgebildet und daß der Rotorblatthals (2) aus faserverstärktem Kunststoff aufgebaut ist.

2. Hubschrauberrotornabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ersten Lagerelemente (6) quer zur Rotorblattebene jeweils zwischen dem Rotorblatthals (2) und einem Schenkel einer Gabel (4) der Rotornaben-Innenhülse (5) in zur Blatt-Schlagebene parallelen Ebene angeordnet sind.

3. Hubschrauberrotornabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotorblatthals (2) von einem Rahmen (21) umgeben ist, der mit den ersten Lagerelementen (6) verbunden ist, wobei in den Rahmen (21) eingesetzte Druckschrauben (19) die Verbindung zu den erster; Lagerelementen (6) herstellen, und daß die parallel zur Rotorblattebene liegenden Schenkel des Rahmens als weitere Elastomerelemente (20) mit inneren und äußeren Platten (23) ausgebildet sind, wobei die äußeren Platten mit einer an der Rotornaben-Innenhülse (5) angesetzten Gabel (24) mittels mindestens einem durch den Rahmen (21) und den Rotorblatthals (2) berührungsfrei geführten Bolzen (25) befestigt sind.

4. Hubschrauberrotornabe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei den weiteren Elastomerelementen (20) die Seitenflächen des elastomeren Materials (22) zur Mitte des Blattanschlußbolzens (3) zusammenlaufen.