DE2837304A1

DE2837304A1 - Vorrichtung fuer einen modellhubschrauber

Info

Publication number: DE2837304A1
Application number: DE19782837304
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Katsunuma; Kenichi Mabuchi
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 1977-09-06
Filing date: 1978-08-26
Publication date: 1979-03-15
Also published as: JPS582706B2; US4272041A; JPS5440746A; DE2837304C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Modellhubschrauber und bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung, die so ausgebildet ist, daß die Drehbeschleunigung des Hauptrotors festgestellt wird und der Neigungswinkel der Heckrotorflügel in Abhängigkeit von der festgestellten Beschleunigung verstellt wird, um ein Gegen drehmoment , das auf den Hubschrauberkörper durch Änderungen in der Drehzahl des Hauptrotors ausgeübt wird, auszugleichen.

Bei bekannten Modellhubschraubern wird ein Heckrotor entsprechend der Drehzahl des Hauptrotors angetrieben. Wenn jedoch die Drehzahl des Hauptrotois. sich plötzlich ändert,. wirkt vorübergehend ein Gegendrehmoment auf den Hubschrauberkörper ein . Um ein sorhches Gegendrehmoment zu verhindern, hat man folgende Maßnahmen vorgeschlagen:

1. Eine Bedienungsperson steuert die Neigung der Heckrotorblätter -zusammen mit der Steuerung der Drehzahl des Hauptrotors über eine drahtlose Steuervorrichtung.

2.Ein Kreisel ist in den Modellhubschrauber eingebaut ,um den Heckrotor zu steuern indem der relative Winkel zwischen der Kreiselachse und der Achse des Hubschrauberkörpers gemessen wird.

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3. Der Heckrotor wird dadurch gesteuert, daß auf elektrischem Wege die Drehzahländerung bzw. Drehzahldifferenz des Hauptrotors festgestellt wird.

Alle diese Einrichtungen sind aber.mit Nachteilen verbunden, da bei dem ersten Vorschlag große Geschicklichkeit zur Bedienung der drahtlosen ^Lenkvorrichtung erforderlich ist und der Betrieb daher schwierig ist. Der zweite Vorschlag ist nur brauchbar, wenn, eine Relativverschiebung bewirkt wird und bringt deswegen Schwierigkeiten mit sich, weil die Empfindlichkeit der Einrichtung für die Steuerung im allgemeinen nicht ausreicht. Der Vorschlag drei kann nur durch komplizierte und teure Steuerschaltungen verwirklicht werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine' Vorrichtung für einen Modellhubschrauber anzugeben, die ■ so ausgebildet ist, daß ein durch die Drehzahl, des Hauptrotorsauf den Hubschrauberkörper ausgeübtes Drehmoment ausgeglichen wird, wobei der Übertragungsmechanismus zwischen dem Antriebsmotor und den Rotoren in besonderer iieise ausgebildet ist und von einer Verstellung des Neigungswinkels der Heckrotorblätter Gebrauch gemacht wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gegendrehmoment des Hubschrauberkörpers ,das bei einer Änderung der Drehzahl des Hauptrotors entsteht, daduroh ausgeglichen wird , daß die Größe der Beschleunigung der Drehzahl des Hauptrotors festgestellt wird, wenn die Drehzahl des Hauptrotors sich ändert und daß automatisch der Neigungswinkel der Heckrotorblätter fin Abhängigkeit von der festgestellten Größe der Beschleunigung

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eingestellt wird.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus den Kennzeichen der Ansprüche 1-4 hervor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher beschrieben:

Fig. 1 zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Drehzahl des Hauptrotors und dem Gegendrehmoment;

Fig. 2 ist eine schaubildliche Ansicht, die eine Ausführungsform der Erfindung darstellt;

Fig. 3 ist eine Seitenansicht, welche die gegenseitige " Lage der Zahnräder nach Fig. 2 erkennen läßt;

Fig. 4 ist auf eine Draufsicht auf einen Teil der Zahnradanordnung entsprechend der Linie X-X¹ der Fig. 3.

Fig. 1A zeigt graphisch die Änderung der Drehzahl des Hauptrotors. . Fig. 1B ist eine Darstellung die ein Gegendrehmoment zeigt , das entsprechend der Drehzahl des Hauptrotors erzeugt wird.

Fig. 1C zeigt das Gegendrehmoment, welches bei Änderungen der Drehzahl des Hauptrotors auftritt und Fig. 1D ist ein Diagramm , welches das Gesamtgegendrehmoment zeigt, das sich aus den Gegendrehmomenten der Fig. 1B und ein 1C zusammen-

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setzt. ■

Wie aus den Figuren hervorgeht, wird bei einer Drehung des Hauptrotors ein Gegendrehmoment auf den Hubschrauberkörper ausgeübt, das wie Fig. 1D zeigt, eine resultierende Kraft entsprechend der Drehzahl des Hauptrotors nach Fig. 1B und einem Gegendrehmoment darstellt, das bei einer Änderung der Drehzahl des Hauptrotors nach Fig. 1C auftritt.

Ein Heckrotor, der proportional zur Dre.hzahl des Hauptrotors umläuft, ist in dem Heckabschnitt des Hubschraubers vorgesehen, um das Gegendrehmoment auszugleichen, das durch die Umdrehung des Hauptrotors nach Fig. 1B auftritt. Wenn jedoch der Neigungswinkel der Heckrotorblätter festgelegt ist, kann das Gegendrehmoment des Hubschrauberkörpers und das Drehmoment des Heckrotors nur bei einer bestimmten Drehzahl ausgeglichen werden , kann jedoch nicht über einen ganzen Bereich'der Drehzahlen angepaßt werden. Um dem entgegen zu wirken, wird die Differenz zwischen dem Gegendrehmoment und dem Drehmoment des Heckrotors kompensiert und das . Gegendrehmoment nach Fig 1B wird dadurch ausgeglichen, daß die Drehzahl des Heckrotors in Abhängigkeit von der Drehzahl des Hauptrotors in.der später beschriebenen Weise vergrößert, bzw. vermindert wird. In der Praxis wird auch der Neigungswinkel der Heckrotorblätter verändert. Ferner wird das Gegendrehmoment, das durch eine vorübergehende Beschleunigung der Drehzahl des Hauptrotors auftritt, nach Fig. 1C dadurch ausgeglichen, daß die Beschleunigung des Hauptrotors festige stellt oder gemessen wird, und daß der Neigungswinkel der Heckrotorblätter, wie weiter unten näher beschrieben, verstellt wird.

Das gesamte Gegendrehmoment nach Fig. 1D kann dadurch ausgeglichen werden, daß die Drehzahl und der Neigungswinkel des Heckrotors verändert werden, so daß das Gegendrehmoment

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des HubSchrauberkörpersj das von dem Umlauf des Hauptrotors herrührt, kompensiert werden kann_o

Im folgenden wird das Ausführungsbeispiel näher beschrieben, das in den Figo 2-4 dargestellt ist_o

Die Vorrichtung enthält einen Hauptantriebsmotor 1, einen Riementrieb 2, eine Zentrifugalkupplung 3» eine Antriebswelle^ ein drittes Ritzel 5, eine zweite Hauptwelle 6, ein zweites Hauptzahnrad 7, ein^r zweites Ritzel 8, eine. Ritzelwelle 9, ein erstes Ritzel 10, ein erstes Hauptzahnrad 11p eine erste Hauptwelle 12, einen Hauptrotor 13, ein viertes· Ritzel 14, eine Kegelradwelle 15? ein erstes Kegelrad 16, ein zweites Kegelrad 17, eine Verbindungsstange 18, eine Heckrotorwelle 19, einen Heckrotor 2O₉ eine drehbare Platte 21, eine Feder 22, eine Zahnradwelle 23, ein zweites Zwischenzahnrad 26, eineNockenscheibe 27, einen Verbindungshebel 28, eine Verbindungswelle 29, einen Verbindungshebel 30, und einen Servomotor 31» Wie aus Fig„ 2 hervorgeht, wird das Drehmoment des Motors auf das erste Hauptzähnrad über den Riementrieb 2₉ die Zentrifugalkupplung 3p die Antriebswelle 4, die mit der Zentrifugalkupplung verbunden ist_s sowie über das dritte Ritzel das auf der· Antriebswelle 4 befestigt ist, sowie über das zweite Hauptzahnrad 7₉ das an der zweiten Hauptwelle 6 befestigt ist, üher das zweite Ritzel 8, die' Ritzelwelle 9_P auf der das zweite Ritzel 8 befestigt ist, und das erste Ritzel 10 übertragen, das auf der Ritzelwelle 9 befestigt isto Die auf das erste Hauptzahnrad übertragene Antriebskraft wird dann auf die erste Hauptwelle 12 übertragen, auf der das erste Hauptzahnrad befestigt ist, so daß das Drehmoment auf deft Hauptrotor 13 übertragen wird, der mit

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der Hauptwelle 12 fest verbunden ist, so daß der Hauptrotor 13 mit einer Drehzahl umläuft, die durch das Übersetzungsverhältnisder oben genannten Zahnräder bedingt ist, um den Flug des Hubschraubers zu bewirken .

Andererseits wird die Antriebskraft des Motors 1 von dem ersten Hauptzahnrad 11 auf das vierte Ritzel 14 übertragen^ das mit dem ersten Hauptzahnrad 11 in Eingriff steht , so daß die Kegelradwelle 15^aUf der das vierte Ritzel 14 befestigt ist, umläuft und dann von dem ersten Kegelrad 16, das an dem anderen Ende der Kegelradwelle 15 befestigt ist>auf das zweite Kegelrad 17 über die Verbindungsstange 18'übertragen» Die Antriebskraft des Motors 1, die auf diese Weise auf das zweite Kegelrad 17 übertragen wird, wird dann auf die Heckrotorwelle 19 übertragen, auf der das zweite Kegelrad 17 befestigt ist, so daß auf den Heckrotor, der mit der Rotorwelle 19 verbunden ist, ein Drehmoment ausgeübt wird und der Heckrotor 20 mit einer Drehzahl umläuft, die durch das übersetzungsverhältnis der genannten Zahnräder bedingt ist.

Wie. aus Fig. 2 und 3 hervorgeht;sind das erste Ritzel 10 und das zweite Ritzel 8 beide auf der Ritzelwelle 9 befestigt, haben die gleiche Form und Größe und das erste Hauptzahnrad 11, das mit dem Ritzel 10 in Eingriff steht so wie das zweite Hauptzahnrad 7, das mit dem Ritzel 8 in Eingriff steht , haben ebenfalls die gleiche Form und Größe und sind auf der ersten Hauptwelle 12 bzw. der zweiten Hauptwelle 6 befestigt , wobei die Wellen 12 und 6 gleichachsig angeordnet sind. Die drehbare Platte 21, welche die Ritzelwelle 9 trägt, wird von der ersten Hauptwelle 12 drehbar getragen. Infolgedessen wird die Antriebskraft des Motors 1 auf das erste Ritzel 10 über den Riementrieb 2, die Zentrifugalkupplung 3, das dritte Ritzel 5, das zweite Hauptzahnrad 7, und das zweite Ritzel 8 übertragen. Das erste Ritzel 10 treibt das erste Hauptzahnrad 11 an, so

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daß der Hauptrotor 13 von der ersten Hauptwelle 12 angetrieben wird^ an der das erste Hauptzahnrad befestigt ist« Wenn das zweite Hauptzahnrad 7 die Antriebskraft auf das zweite Ritzel 8 überträgt,, übt das zweite Ritzel 8 e±B·· Gegenkraft auf das zweite Hauptzahnrad 7 aus_o Durch die Wirkung dieser Gegenkraft wird die drehbare Platte 21 _s die von der ersten Hauptwelle 12 getragen wird in der Pfeilrichtung nach Figo* 4 geschwenkte Der Drehwinkel θ der drehbaren Platte 21 entspricht der Größe der Gegenkraft. D_oh_o die drehbare Platte 21 ist mit einer Feder 22 verbunden und die Federkraft der Feder 22 ist so gewählt^ daß die drehbare Platte 21 in die Stellung A in Fig. 4 gebracht wird_s wenn der Hauptrotor angehalten wird und in die Stellung B₅wenn die Gegenkraft ihr Maximum hat« Der Winkel 9_P der durch die Gegenkraft beeinflußt wird_s nimmt daher zu_s sobald die Drehzahl des Hauptrotors 13 sich zu ändern beginnt und wenn die Beschleunigung des Hauptrotors allmählich abnimmt und sich dem stetigen Zustand nähert j nimmt der Winkel θ ab, auf einen schwingende! Überschußwert. Wenn die Drehzahl des Hauptrotors 13 einen Wert M erreicht,, d_oh_e die Beschleunigung aufhört, wird die drehbare Platte 21 in eine Winkellage gebracht, die der Drehzahl N entspricht _o Anders ausgedrückt wird die Gegenkraft in einen Schwenkwinkel 0 der drehbaren Platte 21 umgewandelt, der der Größe der Gegenkraft entspricht und wird auf das erste erste Zwischenzahnrad 24 über das Rad 23 übertragen^ das sich in einer Stellung gegenüber der drehbaren Platte 21 befindet. Die der Gegenkraft entsprechende Drehung wird auf die Zwischenwelle 25 und das zweite Zwischenzahnrad 26 übertragen, die zusammen aus einem Stück bestehen und zusammen mit dem ersten Zwischenzahnrad 24 , der Nockenscheibe 27, dem Verbindungshebel 28, der Verbindungsstange 29, und dem Verbindungshebel 30 geschwenkt werden , der mit der Verbindungsstange 29 verbunden ist,und die Neigung der Blätter des Heckrotors 20

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einstellt. Auf diese Weise wird die Neigung der Heckrotorblätter 20 automatisch entsprechend der Verschwenkung der drehbaren Platte. 21 eingestellt.

Wie aus der Beschreibung hervorgeht,ist die Gegenkraft, die in Pig.1B dargestellt ist, d.h. das Gegendrehmoment ₉-welches bei stetiger Drehung des Hauptrotors 13 erzeugt wird, dadurch ausgleichbar, daß die" Neigung der Heckrotorblätter 20 entsprechend dem Schwenkwinkel der drehbaren Platte 21 eingestellt wird, die in Übereinstimmung mit der Drehzahl N des Hauptrotors 13 gedreht wird und bewirkt, daß der Heckrotor 20 mit einer Drehzahl umläuft,die proportional zur Drehzahl N des Hauptrotors 13 ist. Andererseits kann das Gegendrehmoment der Fig. 1C, d.h. das Gegendrehmoment, welches durch die Beschleunigung des Hauptrotors erzeugt wird, die sich bei einer Drehzahländerung ergibt, die notwendig ist/um daa Modell-Hubschrauber aufsteigen oder absteigen zu lassen, dadurch ausgeglichen werden, daß.die Neigung der Heckrotorblätter 20 entsprechend dem Schwenkwinkel der drehbaren Platte 21 eingestellt wird, die in Übereinstimmung mit der Größe der Beschleunigung des Hauptrotros 13 geschwenkt wird. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, kann die Neigung der Blätter des Rotors 20 bei Betrieb durch die Betätigung des Verbindungshebels 30 fein eingestellt werden, und zwar über den Verbindungshebel 28 und die Verbindungsstange 29 mit Hilfe eines Servomotors 31, der in dem Modellhubschrauber eingebaut ist und über eine Funkverbindung ferngesteuert wird.

Wie aus der Beschreibung hervorgeht, ermöglicht es die Erfindung sowohl das Gegendrehmoment, welches sich bei einem stetigen Umlauf des Haüptrotors des Hubschraubers ergibt, als auch das Gegendrehmoment auszugleichen, welches durch eine Änderung der Drehzahl des Hauptrotors erzeugt wird, so daß eine Drehung

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des Hubschrauberkörpers in Folge einer Drehung des Hauptrotors verhindert wird und sich eine stabile Fluglage des Modellhubschraubers ergibto Da die Vorrichtung zur Erreichung dieses Zieles nur relativ gegeneinander drehbare
Antriebsräder und Zahnräder enthält ergibt sich insgesamt eine einfache Ausführung und hohe Empfindlichkeit der Hubs ehraub ervo rri chtung.

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Claims

_91Z§_

MABUCHI MOTOR CO., LTD., Tokyo/Japan

Patentansprüche

Kl) Vorrichtung für einen Modellhut) schraub er mit einem Heckrotor zur Verhinderung der Drehung des Hubschrauberkörpers infolge des Gegendrehmomentes des Hauptrotors, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Einstellung des Neigungswinkels der Heckrotorblätter (20), einen Verbindungshebel (30), der die Vorrichtung zur Einstellung des Neigungswinkels der Heckrotorblätter betätigt, ein erstes Hauptzahnrad (11), das mit einer ersten Hauptwelle (12) verbunden ist, an der der Hauptrotor befestigt ist, ein erstes Ritzel (10) zur Übertragung der- Antriebsenergie an das erste Hauptzahnrad (11), eine Ritzelwelle (9), an der das erste Ritzel (10) befestigt ist und die neben dem ersten Hauptzahnrad drehbar gelagert ist,.¹ wobei das erste Ritzel in Eingriff mit dem ersten Hauptzahnrad (11) steht, und durch eine Drehwinkelübertragungsvorrichtung, die den Drehwinkel der Ritzelwelle (9) auf den Verbindungshebel (30) überträgt, wobei der Drehwinkel der Ritzelwelle, die sich entsprechend den Änderungen der Drehzahl des Hauptrotors dreht, auf die Neigungswinkeleinstellvorrichtung des Heckrotors übertragen wird und zwar über die Drehwinkelübertragungsvorrichtung und den Verbindungshebel, so daß die Neigung der Heckrotorblätter automatisch eingestellt wird.

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2o Vorrichtung nach Anspruch 1₉

dadurch gekennzeichnet,, daß die Drehwinkelübertragungsvorrichtung eine drehbare Platte (21) enthält, die die Ritzelwelle (9) trägt und von der ersten Hauptwelle (12) drehbar getragen wird und sich zusammen mit der Ritzeiwelle um die Achse der ersten Hauptwelle (12) dreht,, und daß ein Zwischenzahnrads, das mit der drehbaren Platte (21) verbunden ist,, den Drehwinkel der Ritzelwelle überträgt _s daß eine Nocken= scheibe (27)_} die in Eingriff mit dem Zwischenzahnrad steht_? den Drehwinkel der Ritzelwelle (9) auf den Verbindungshebel (30) überträgt«, daß der Drehwinkel der Ritzelwelle (9) automatisch auf den Verbindungshebel (30) übertragen wird und daß der Verbindungshebel so ausgebildet ist₉ daß er durch einen Servomotor (31) gesteuert wird, der durch eine ferngesteuerte drahtlose Verstelleinrichtung einstellbar ist.

3ο Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch-gekennzeichnetj, daß das erste Ritzel· (10) an der Ritfcelwelle befestigt ist und durch ein zweites Ritzel (8) getrieben wird_s das die gleiche Form und Größe wie das erste Ritzel (10) aufweistj, daß das zweite Ritzel (8) in Eingriff mit einem dritten Ritzel (5) steht, welches die Drehbewegung des Antriebsmotors (1) überträgt und mit einem zweiten Haupt zahnrad (7) in Eingriff steht , das die gleiche Fprm und Größe wie das erste Hauptzahnrad (11) aufweist und an einer zweiten Hauptwelle (6) befestigt ist, die koaxial zur Drehachse der ersten Hauptwelle (12) angeordnet ist, und daß die Antriebskraft des Antriebsmotors auf das erste Ritzel über das dritte Ritzel , das zweite Hauptzahnrad und das zweite Ritzel übertragen wird«,

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4. Vorrichtung.nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Heckteil des Hubschraubers ein zweites Kegelrad (17) aufweist, dessen Drehzahl der Drehzahl des Hauptrotors entspricht, daß der Verbindungshebel (30) die Vorrichtung zur Einstellung des Neigungswinkels der Heckrotorblätter in Übereinstimmung mit der Änderung der Drehzahl des Hauptrotors betätigt, daß das Drehmoment in Übereinstimmung mit der Drehzahl des ersten Hauptzahnrades auf.das zweite Kegelrad (17) über ein viertes Ritzel (14) übertragen wird, das in Eingriff mit dem ersten Hauptzahnrad (11) steht, das mit dem Hauptrotor umläuft und das entsprechend der Drehzahl des Hauptrotors (13) ein Kegelrad (15) antreibt, an dem das vierte Ritzel befestigt ist, daß ein erstes Kegelrad (16) am anderen Ende der Kegelradwelle befestigt· ist und zusammen mit der Kegelradwelle und einer Verbindungsstange (18) umläuft, daß die Änderung der Drehzahl des Hauptrotors als Drehwinkel der drehbaren Platte (21) festgestellt wird, die auf der ersten Hauptwelle schwenkbar befestigt ist, und daß der Drehwinkel der drehbaren Platte (21) auf den Verbindungshebel. (30) über ein Zwischenzahnrad übertragen wird, das mit der drehbaren Platte und einem Zwischenhebel (29) verbunden ist.

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