DE2910729A1

DE2910729A1 - Multidirektionale aufhaengung fuer hubschrauber

Info

Publication number: DE2910729A1
Application number: DE19792910729
Authority: DE
Inventors: Rene Louis Mouille; Edwin Ortega
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1978-03-20
Filing date: 1979-03-19
Publication date: 1979-09-27
Also published as: US4274510A; DE2910729C2; GB2018942B; JPH035359B2; IT7921152A0; GB2018942A; JPS54129698A; IT1163655B

Description

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Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte

/ Diplom-Physiker

6 Dr. Walter Andrejewski

Dipiom-fngenieur Dr.-Ing. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Hans Dieter Gesthuysen

Diplom-Physiker

Dr. Karl Gerhard Masch

Anwaltsakte: 43 Essen 1, Theaterplatz 3, Postf. 789

53 591/RS-th 15. März 1979

Patentanmeldung
SOCIETE NATIONALE
INDUSTRIELLE AEROSPATIALE
yj Boulevard de Montmorency
Paris-(Seine)-Frankreioh

Multidirektionale Aufhängung für Hubschrauber.

Die Erfindung betrifft eine multidirektionale Aufhängung für Hubschrauber zur Aufnahme des Drehmomentes eines von einem Tragorgan in einem festen Aufbau abgestützten und einem Drehmoment um eine Achse sowie statischen und dynamischen Kräften rechtwinklig zur Achse ausgesetzten Organes sowie zur die statischen Kräfte übertragenden und gleichzeitig die Schwingungen gegenüber dem Aufbau dämpfenden elastischen Verbindung des Organes mit dem Aufbau, insbesondere eine das Reaktionsmoment des Hauptrotors eines Hubschraubers gegenüber seinem Rumpf aufnehmende Getriebe-

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aufhängung, wobei das Getriebe durch mehrere zusammenwirkende schräge Streben im Rumpf abgestützt ist.

Trotz aller Vorsichtsmaßnahmen bei den Entwicklungsarbeiten für einen Hubschrauber und diese Entwicklungsarbeiten begleitenden Prüffeldversuchen zur Vermeidung struktureller Resonanzen offenbaren die ersten Plugversuche mit einem neu entwickelten Hubschrauber oftmals ein sehr hohes Schwingungsniveau. Dies drückt sich insbesondere in einem Durchrütteln des Aufbaues, d.h. des Rumpfes, aus, was naturgemäß für die Plugeigenschaften und für die Bequemlichkeit der Passagiere äußerst unangenehm ist. Das Problem besteht daher darin, funktioneile Lösungen zu finden, durch welche die Schwingungen zwischen dem Getriebe-Mast-Rotor-Aggregat und dem Rumpf gedämpft werden können.

Es wurde nun festgestellt, daß einmal die Befestigung der Basis des Hauptgetriebes auf dem Rumpf eine beträchtliche und fundamentale Rolle spielt, und zum anderen, daß sich durch Einbringen einer gewissen Nachgiebigkeeit in diese Befestigung die dynamische Reaktion des Aufbaues verbessern und infolgedessen die Schwingungserregung des Aufbaues verringern läßt. Aus diesem Grunde wurde bereits in der PR-PS 1 507 306 eine Vorrichtung zur elastischen Verbindung zwischen dem Rotor und dem Rumpf eines Hubschraubers vorgeschlagen, welche aus einer ebenen Platte aus Titan oder einer Titanlegierung besteht und sehr genau ausgehöhlt ist, um ein elastisches Teil mit parallelen Blättern zu bilden, d.h. ein Gitter, wenn eine Nachgiebigkeit in einer Richtung gefordert ist, oder zwei miteinander gekreuzte und untereinander verbundene Gitter, wenn die Nachgiebigkeit bidirektional sein

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soll. Diese Platte, welche vom Rotor herrührende Schwingungen dämpft, ist am Boden des Hauptgetriebegehäuses befestigt, welches durch eine Anzahl schräger Streben abgestützt ist, welche mit dem oberen Teil des Getriebes einerseits und mit dem Rumpf andererseits verbunden sind.

Die hohen Kosten einer derartigen Vorrichtung führten dann zur französischen Patentanmeldung 73/16 475, in welcher eine Aufhängevorrichtung zwischen Getriebe und Rumpf eines Hubschraubers beschrieben ist, welche aus einer ebenen Platte mit einander gegenüberliegenden Ansätzen besteht, welche nachgiebige Verbindungselemente aufnehmen, mit denen eine starre Armatur verbunden ist, wodurch ebenfalls nachgiebige Verbindungen mit dem Aufbau des Rumpfes gewährleistet sind. Vorzugsweise besteht die ä>ene Platine aus einem Ring aus einer Leichtmetall-Legierung, welche mit dem Gehäuse des Hauptgetriebes fest verbunden ist, während die starre Armatur aus zwei anderen ebenen Ringen besteht, welche konzentrisch zum ersten angeordnet sind.

Um die vom Rotor herrührenden Schwingungen auf den Rumpf eines Hubschraubers zu dämpfen und das Schwingungsniveau in der Kabine eines derartigen Fluggerätes sehr niedrig zu halten und dadurch die Bequemlichkeit der Passagiere sowie die Geschwindigkeit der Maschine zu erhöhen, hat die Erfindung sich die Aufgabe gestellt, eine multidirektionale Aufhängung zu schaffen, welche eine nachgiebige Verbindung zwischen dem Rotor und dem Rumpf eines Hubschraubers aufweist, um die vom Rotor herrührenden Erregungen zu dämpfen. Diese Vorrichtung soll preiswert sein und ganz allgemein für die Aufhängung eines in einem feststehenden Aufbau abgestütz-

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ten Organes verwendbar sein, wobei dieses Organ einem Reaktionsmoment um eine Achse sowie Schwingungskräften in rechtwinklig zu dieser Achse verlaufenden Richtungen ausgesetzt ist.

Eine erfindungsgemäße Aufhängung der eingangs genannten Art ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß sie einen fest mit dem Organ verbundenen Plansch aufweist, weicher in einer im wesentlichen rechtwinklig zur Achse verlaufenden Ebene liegt, ferner einen Komplex aus drehfesten Verbindungselementen zwischen dem Plansch und dem Aufbau bzw. Rumpf zur Aufnahme des Drehmomentes sowie einen Komplex aus translatorisch nachgiebigen Verbindungselementen zwischen Plansch und Aufbau bezw. Rumpf, durch welche dem Plansch in jeder Richtung seiner Ebene begrenzte Ausschläge ermöglicht werden, wobei der erste Komplex verformbar ist und sich diesen Ausschlägen nicht widersetzt.

Vorzugsweise sind die drehfesten Verbindungselemente in zwei symmetrisch zur Achse angeordneten identischen Gruppen um den Flansch verteilt und es ist eine die beiden Gruppen homologer Elemente miteinander verbindende diametral starre, schwebende Traverse vorgesehen, welche also parallel zur Ebene des Flansches liegt und sich radial beiderseits der Achse erstreckt, während jede dieser beiden Gruppen vorzugsweise ein zwischen dem Plansch und der Traverse montiertes erstes Verbindungselement sowie ein zwischen der Traverse und einem feststehenden, d.h. mit dem Aufbau fest verbundenen, Beschlagteil montiertes zweites Verbindungselement umfaßt, wobei dieses zweite Verbindungselement vorteilhafterweise aus einem Lenker bestehen kann.

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Andererseits umfassen die translatorisch nachgiebigen Verbindungselemente vorzugsweise zwei Sätze von nachgiebigen und elastischen Elementen, von denen der erste Satz dem Flansch Ausschläge in einer ersten Richtung rechtwinklig zur Achse erlaubt und der zweite Satz Ausschläge in einer zweiten Richtung rechtwinklig zur Achse und zur ersten Richtung, wobei diese Elemente eines Jeden Satzes identisch sind und symmetrisch zur Achse angeordnet sind.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die beiden Punktionen, d.h. die Aufnahme des Drehmomentes und die elastische Aufhängung, voneinander getrennt und werden durch zwei unterschiedliche Gruppen von Verbindungselementen erfüllt, wobei die eine Gruppe eine drehfeste Verbindung gewährleistet, obwohl sie aufgrund einer Verformungsfähigkeit einen translatorischen Ausschlag erlaubt, während die andere eine translatorisch nachgiebige Verbindung in multidirektionaler Weise mit genau definierter Steifigkeit in jeder der beiden genannten orthogonalen Richtungen gewährleistet. Bei einem Hubschrauber wird durch eine derartige Aufhängevorrichtung die Reaktion des Drehmomentes des Hauptrotors auf den Rumpf aufgenommen und die Verdrehung des Getriebes dabei verhindert, während die Schwingungen durch eine nachgiebige Aufhängung mit großer Flexibilität in Längs- und Seitenrichtung, also in jeder Richtung rechtwinklig zurRotorachse, gedämpft werden.

Bei einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Aufhängung bestehen die beiden Elemente einer jeden Gruppe drehfester Verbindungselemente aus starren Lenkern, welche an beiden

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Enden angelenkt sind, sodaß die Gesamtheit dieser beiden Gruppen und die Traverse ein gegenüber translatorischen Ausschlägen verformbares Gelenksystem bildet. Die beiden Gruppen translatorisch nachgiebiger Verbindungselemente bestehen dabei vorzugsweise jeweils aus einem Paar nachgiebiger und elastischer Klötze, welche lediglich auf Druck arbeiten, und zwar jeweils in der einen oder anderen orthogonalen Ausschlagrichtung. Die infolgedessen vorgesehenen vier Klötze erlauben es, durch Auswahl dieser Eigenschaften die Flexibilität in diesen beiden Richtungen auf beliebige unabhängige, gleiche oder unterschiedliche Werte einzustellen, während es ebenfalls möglich ist, die Aufhängung in der einen oder anderen Richtung zu blockieren, indem das entsprechende Paar nachgiebiger Klötze durch ein Paar starrer Klötze ersetzt wird. All¹ dies ist völlig unabhängig von der Punktion der Momentaufnahme der Vorrichtung, welche ausschließlich durch die Lenker und die schwebende Traverse erfüllt wird. Man kann feststellen, daß ein reines Moment nur die Lenker beaufschlagt und keinerlei Deformation der elastischen Klötze verursacht, welche infolgedessen nur die statischen und dynamischen Kräfte in der Ebene des Flansches aufnehmen und dessen Ausschläge elastisch begrenzen.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung besteht das erste Element einer jeden Gruppe drehfester Verbindungselemente nicht mehr aus einem Lenker, sondern aus einem an sich bekannten Schichtblock, welcher in einer der Übertragung des Drehmomentes entsprechenden Richtung praktisch nicht zusammendrückbar ist, jedoch in einer rechtwinklig dazu verlaufenden, der zweiten translatorischen Ausschlagrichtung entsprechenden Richtung

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elastisch auf Schub verformbar ist. Infolgedessen übertragen diese Schichtblöcke das Moment zwischen dem Plansch und der Traverse in der Richtung, in welcher sie nicht zusammendrückbar sind, starr und ergeben eine translatorisch nachgiebige Verbindung in Schubrichtung, welche parallel zur vorgenannten zweiten Ausschlagrichtung verläuft. Diese Schichtblöcke bilden daher sowohl ein drehfestes Verbindungselement wie ein Element der zweiten Gruppe translatorisch nachgiebiger Verbindungselemente, während die Elemente der ersten Gruppe, welche bei der ersten Ausführungsform durch die nachgiebigen und elastischen Klötze gebildet werden, welche lediglich auf Druck arbeiten, und zwar in der ersten Ausschlagrichtung, vorzugsweise zwischen der Traverse und feststehenden Beschlagteilen angeordnet sind.

Zur Begrenzung der Amplitude der translatorischen Bewegungen des Flansches gegenüber dem Aufbau oder Rumpf, kann ein Komplex mechanischer Anschläge vorgesehen sein.

Bei einer dritten Ausführungsform, bei welcher es sich um eine Variante der zweiten Ausführungsform handelt, bei welcher die zweite Gruppe nachgiebiger und elastischer Elemente aus Schichtblöcken besteht, welche elastisch auf Schub arbeiten, sind die zweiten Elemente der beiden drehfesten Verbindungsgruppen mit den beiden Elementen der anderen nachgiebigen Verbindungsgruppe, d.h. der ersten Gruppe, vermengt und bestehen aus einem Paar paralleler beiderseits des Flansches rechtwinklig zur Achse und im wesentlichen parallel zur Schubrichtung der Schichtblöcke angeordneter Arme, wobei jeder Arm in Längsrichtung praktisch nicht zusammendrückbar ist, jedoch elastisch verbiegbar an

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beiden Enden an festen Punkten des Aufbaues angelenkt ist und in einem Bereich nahe seinem Mittelteil fest mit einem entsprechenden Ende der schwebenden Traverse verbunden ist.

Die Gelenke der flexiblen Arme sind vorzugsweise als Knochengelenke ausgebildet. Damit die seitliche Durchbiegung dieser Arme nicht behindert wird, arbeitet zweckmäßigerweise eines der Gelenke eines jeden Armes mit einem am Ende dieses Armes angeordneten Gleitzapfen zusammen.

Somit sind die der schwebenden Traverse und den die Übertragung des Traversenmomentes auf den feststehenden Aufbau gewährleistenden Lenker zugeordneten nachgiebigen Klötze gemäß der zweiten Ausführungsform hier durch ein Paar in Längsrichtung nicht zusammendrückbarer seitlich jedoch flexibler Arme ersetzt, welche vorzugsweise aus mehreren Lagen hochfester Fasern bestehen, die mit warmhärtbarem Kunstharz umhüllt sind.

Daraus ergeben sich zahlreiche Vorteile, und zwar insbesondere:

a) eine Gewichtseinsparung, da die Verbindung mit dem feststehenden Aufbau durch wesentlich kleinere Beschlagteile erfolgen kann und da die aus Stahl bestehenden Lenker durch aus einzelnen Lagen zusammengesetzte und infolgedessen aus weniger dichtem Material bestehende Arme ersetzt sind;

b) eine Einsparung beim Herstellungspreis, da die Beschlagteile wesentlich einfachere Formen besitzen und die aus

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mehreren Lagen bestehenden Arme nach einer wohlbekannten, wirtschaftlichen und in großem Maße bei der Herstellung von Flügeln (durch Formguß und Heißpolymerisierung) angewandten Fabrikationstechnologie herstellbar sindj

c) eine Verbesserung im Betriebsverhalten, da die Kautschukklötze altern und an den vorstehenden Teilen durch synthetische öle, insbesondere an Bord von Hubschraubern, schweren Zerstörungen ausgesetzt sind. Demgegenüber sind die aus mehreren Lagen bestehenden Arme ölen, selbst synthetischen ölen gegenüber unempfindlich und es gibt bei ihnen keine Alterungsprobleme;

d) eine von der Umgebungstemperatur unabhängige Aufhängungsflexibilität, welche ihre ausgezeichneten Eigenschaften selbst bei extremen Temperaturen behält. Tatsächlich werden die Gummiklötze bei sinkener Temperatur.hart, während die elastischen Eigenschaften der aus mehreren Lagen bestehenden Arme sich nicht ändern.

Bei dieser dritten Ausführungsform kann der Flansch vorzugsweise zwei symmetrisch zur Achse angeordnete Anschlagorgane tragen, welche mit zwei festen Anschlägen zusammenwirken, um die Translationsbewegungen des Flansches wenigstens in einer Richtung seiner Ebene zu begrenzen. Auf diese Weise wird eine unbedingte Begrenzung der Bewegungen des Flansches gegenüber dem feststehenden Aufbau und insbesondere in Längsrichtung des Rumpfes bei einem Hubschrauber verwirklicht, was bei der zweiten Ausführungsform nicht erreicht wurde.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert; es zeigt

Fig.l eine Seitenansicht eines Teiles eines Hubschraubers sowie die Stelle, an welcher die erfindungsgemäße Aufhängung in einem Hubschrauber angeordnet ist;

Fig.2 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel in schematischer und stark vereinfachter Darstellung;

Fig.3 eine Draufsicht auf eine praktische Ausführungsform der Vorrichtung aus Fig.2 im Teilschnitt;

Fig.4 einen Schnitt durch Fig.3 längs der Linie IV-IV; Fig.5 einen Schnitt durch Fig.3 längs der Linie V-V;

Fig.6 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung;

Fig.7 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung;

Fig.8 eine Hälfte des dritten Ausführungsbeispiels in vergrößertem Maßstabe; und

Fig.9 und 10 Schnitte durch Fig.8 längs der Linie IX-IX bezw. X-X.

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Fig.l zeigt den Antriebsteil eines Hubschraubers, welcher bei dem dargestellten Beispiel oben auf dem Rumpf 14 angeordnet ist. Ein Motor 10 treibt den Hauptrotor 11 des Hubschraubers über ein Getriebe 12 an, welches auf der Achse 13 des Rotors 11 ausgerichtet ist. Das Getriebe 12 ist an sich in bekannter Weise auf dem Rumpf 14 durch drei oder vier schräg laufende Streben 15 abgestützt, welche die Seitenkanten einer Pyramide mit dreieckiger oder viereckiger Basis bilden und an ihren Enden Schäkel tragen. Diese Streben gewährleisten um ihren fiktiven Schnittpunkt eine Fokalisierung der Bewegungen des Getriebes 12 und erlauben die Aufnahme der vom Rotor 11 längs der Achse 13 ausgeübten Auftriebskräfte sowie der Translationskräfte des Rotors rechtwinklig zu dieser Achse. Die erfindungsgemäße Aufhängung ist in dem gestrichelten sehr flachen Bereich 16 angeordnet, welcher den Zwischenraum zwischen dem Boden des Getriebegehäuses und dem Oberteil des Rumpfes 14 einnimmt.

Bei der in den Figuren 2 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform ist der Boden des Getriebegehäuses fest mit einer Platine oder einem Flansch 17 verbunden, dessen Ebene im wesentlichen rechtwinklig zur Achse 13 verläuft. Dieser Flansch ist am Umfang mit dem Rumpf 14 durch einen translatorisch nachgiebigen Verbindungskomplex verbunden, welcher aus zwei Sätzen massiver Klötze l8a, 18b, 19a, 19b aus nachgiebigem und elastischem Material besteht, welche lediglich auf Druck arbeiten und zwischen auf dem Rumpf 14 befestigten Beschlagteilen 20a, 20b, 21a, 21b sowie gegenüberliegenden Anlageflächen des Flansches 17 angeordnet sind. Die beiden Klötze 18a, 18b und 19a, 19b eines jeden Satzes sind identisch und symmetrisch zur Achse 13 angeordnet.

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Außerdem sind, wie Pig.2 zeigt, diese Klötze derart ausgerichtet, daß der Satz l8a, l8b dem Planseh YJ Ausschläge in einer ersten Richtung 22, beispielsweise in Längsrichtung des Rumpfes 14, erlaubt, während der Satz 19a, 19b dem Plansch 1? Ausschläge in einer zweiten Richtung 23 rechtwinklig zur ersten, beispielsweise in Querrichtung des Rumpfes 14, erlaubt. Pig.2 zeigt gestrichelt eine Position 17' des Flansches nach einer Translation in Richtung 22 und strichpunktiert eine Position 17" des Flansches nach einer Translation in Richtung 23.

Dies zeigt, daß der Flansch 17 elastisch bidirektional aufgehängt ist und infolgedessen in jeder Richtung seiner Ebene gegenüber dem Rumpf 14, welcher einen festen Aufbau bildet, sodaß eine Dämpfung der Schwingungen des Getriebes 12 gewährleistet ist und verhindert wird, daß derartige Schwingungen sich vom Getriebe in den Rumpf 14 des Hubschraubers fortpflanzen können. Die geringen entsprechenden translatorischen Ausschläge ergeben Verdrehungen des Getriebes 12 um den Schnittpunkt der Streben 15 mit geringer Amplitude.

Zuf Aufnahme des Reaktionsmomentes, dessen Sitz das Getriebe 12 ist, ist der Plansch 17 außerdem mit dem Rumpf 14 durch einen drehfesten Verbindungskomplex verbunden, welcher eine Verdrehung des Flansches 17 und des Getriebes 12 um die Achse Ij5 verhindert. Wenn auch dieser Komplex ein verformbares Gelenksystem bildet, widersetzt er sich doch nicht den Translationsbewegungen, welche den Schwingungen entsprechen. Dieser Komplex umfaßt zwei Gruppen identischer starrer Elemente 24a, 25a sowie 24b, 25b, welche symmetrisch zur Achse 13 angeordnet sind und durch um den

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Plansch 17 angeordnete Lenker gebildet werden. Die Lenker 24a und 24b liegen parallel und sind mit ihren Enden an diametral einander gegenüberliegenden Punkten 26a und 26b des Flansches 17 und an ebenfalls diametral einander gegenüberliegenden Punkten 28a und 28b einer schwebenden Zwischentraverse 30 angelenkt, welche sich radial beiderseits der Achse 13 in einer parallel zur Planschebene verlaufenden Ebene in geringem Abstande vom Plansch 17 erstreckt. Die Traverse 30 verbindet durch ihre Mitte die beiden Lenkergruppen 24a, 25a und 24b, 25b. Zu diesem Zweck sind die Lenker 25a und 25b, welche ebenfalls parallel zueinander verlaufen, mit ihren Enden an Punkten 27a und 27b der Traverse 30 diametral einander gegenüberliegend angelenkt, und zwar nahe den Punkten 28a und 28b und im gleichen Abstand von der Achse 13 wie die letztgenannten Punkte, sodaß die Punkte 26a, 26b, 28a, 28b und 27a, 27b inr wesentlichen auf ein und demselben auf die Achse 13 zentrierten Kreis liegen. Sie sind ferner an feststehenden Punkten 29a, 29b der Beschlagteile 21a und 21b, welche derart angeordnet sind, daß die Lenker 25a und 25b im wesentlichen tangential zum vorgenannten Kreis verlaufen, angelenkt.

Dieses Gelenksystem verhindert, wie ohne weiteres aus Fig.2 ersichtlich ist, jegliche Verdrehung des Flansches 17 und damit des Getriebes 12 um die Achse I3, wobei die Traverse 30, je nach der Richtung des aufzunehmenden Drehmomentes, entweder auf Druck oder auf Zug arbeitet. Gegenüber Translationsbewegungen des Flansches I7 ist sie jedoch sowohl in Richtung 22 wie in Richtung 23 verformbar, wobei die schwebende Traverse 30 dann Translationsbewegungen in ihrer Radialrichtung vollführt, während die elastischen Klötze zusammengedrückt werden. In Fig.2 entsprechen

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den Positionen 17^! und 17" des Flansches I7 die Positionen 30' und 30" der Traverse 30 und die gestrichelt bzw. strichpunktiert gezeichneten Positionen der vier Lenker.

Die Figuren 3 bis 5 zeigen in speziellerer Weise, wie die in Fig.2 schematisch dargestellte Ausführungsform der Erfindung praktisch verwirklicht werden kann. Wie die Figuren zeigen, haben die elastischen Klötze l8a, l8b, 19a und 19b, welche beispielsweise aus Kautschuk oder einem massiven Elastomer hergestellt sind, die Form Kurzer Umdrehungszylinder, welche an beiden Enden mit Kappen 3¹ bestückt sind, die Schrauben 32 zur Befestigung an feststehenden Beschlagteilen und an entsprechenden Teilen 33a, 33b tragen, die an diametral einander gegenüberliegenden Stellen am Flansch YJ befestigt sind. Die Auflageflachen der Klötze 18a und 18b verlaufen rechtwinklig zur Richtung 22, während die der Klötze 19a und 19b rechtwinklig zur Richtung 23 verlaufen. Insbesondere Fig.4 zeigt außerdem, daß die schwebende Traverse 30 ein ebenes Mittelteil besitzt, welches ebenso wie der Flansch 17 in geringem Abstand über der Wandung des Rumpfes 14 liegt und in einer radialen Ausnehmung 3^ unter diesem Flansch angeordnet ist. Beiderseits ihres ebenen Teiles besitzt die Traverse 30 gegabelte Enden, in denen die den Gelenkpunkten 27a, 27b, 28a und 28b der Lenker entsprechenden Gelenkzapfen befestigt sind. Der Flansch I7 besitzt ebenfalls radial abstehende Gabeln 37a und 37b, welche diVvJtehzapfen 26a und 26b sowie die Teile 33a und 33b für die Klötze 18a, l8b, 19a und 19b tragen. Die Drehzapfen 29a und 29b sitzen dabei in den Beschlagteilen 21a und 21b. Die Lenker 25a und 25b sind in Längsrichtung mittels einer Einstellgewindeöse einstellbar. Der Boden des

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Getriebegehäuses ist durch einen Bolzenkranz 35 am Flansch 17 befestigt. Der untere Schenkel einer jeden Gabel der Traverse kann auf einer darunter befestigten kleinen Platte 36a bzw. 36b gleiten. Wie man sieht', sind die vier elastischen Klötze sehr leicht erreichbar, sodaß jeder Klötzesatz bei Verschleiß oder Zerstörung leicht ausgewechselt werden kann.

Die vorbeschriebene Ausführungsform führt zu einer Aufhängung mit großer Flexibilität in Längs- und Querrichtung und man erreicht mit ihr ein sehr niedriges Schwingungsniveau. Falls man insbesondere eine unterschiedliche Flexibilität in Längs- und Querrichtung wünscht, insbesondere eine größere Steifigkeit in der letztgenannten Richtung, kann man auf eine zweite Ausführungsform der Erfindung zurückgreifen, wie sie schematisch in Fig.6 dargestellt ist. In dieser Figur tragen die den Elementen der ersten Ausführungsform entsprechenden Elemente jeweils das gleiche Bezugszeichen, allerdings erhöht um 100. Man sieht, daß bei dieser Ausführungsform der starre Verbindungskomplex zur Aufnahme des Momentes ebenfalls eine schwebende Traverse I30 in diametraler Anordnung aufweist, welche mit feststehenden Beschlagteilen 121a, 121b durch ein Paar identischer, paralleler und beiderseits eines Flansches II7 symmetrisch zur Achse I3 angeordneter Lenker 125a und 125b verbunden ist. Allerdings sind hier die Lenker 24a und 24b durch Schichtblöcke l84a und l84b ersetzt, welche zwischen zu einander parallelen in Richtung 23 verlaufenden Flächen angeordnet sind, die an den Enden der Traverse 130 und auf den radialen Vorsprüngen 137a und 137b vorgesehen sind. Diese praktisch nicht zusammendruckbaren Schichtblöcke übertragen die Reaktion des Momentes des Flansches II7

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starr auf die Traverse I30 in der gleichen Weise wie die Lenker 24a und 25b. Sie gewährleisten außerdem eine elastische Verbindung des Flansches 117 in Richtung 23» beispielsweise in Querrichtung zum Rumpf. Sie besitzen tatsächlich eine Elastizität auf Schub in Richtung der Ebenen ihrer Schichten, welche parallel zur Richtung 23 verlaufen. Die elastische Aufhängung in Richtung 22, beispielsweise in Längsrichtung des Rumpfes, wird durch einen Satz elastischer Klötze Il8a, Il8b gewährleistet, welche lediglich auf Druck arbeiten und mit den Klötzen l8a> 18b der ersten Ausführungsform vergleichbar sind. Allerdings umfaßt dieser Satz von Klötzen hier zwei Klotzpaare, welche gegeneinander arbeiten. Die beiden Klötze Il8a wie die beiden Klötze Il8b sind zwischen den rechtwinklig zur Richtung 22 verlaufenden Innenflächen von Gabeln 100a, 100b der Traverse 1350 und einem Mittelteil 101a bzw. 101b der feststehenden Beschlagteile 120a bzw. 120b angeordnet. Auf diese Weise erhält man wie bei der ersten Ausführungsform zwischen dem Flansch II7 und dem Rumpf 14, welcher den feststehenden Aufbau bildet, eine drehfeste Verbindung um die Achse 13 (dank der Schichtblöcke l84a und 184b, welche nicht zusammendrückbar sind, und dank der Lenker 125a und 125b) sowie eine translatorisch nachgiebige Verbindung in den orthogonalen Richtungen 22 und 23, daher in einer beliebigen Richtung, und zwar dank der auf Schub elastischen Schichtklötze 184aund l84b sowie der Klötze 118a und 118b, welche druckelastisch sind.

Die Ausschläge des Flansches 117 und der schwebenden Traverse in Richtung 22 können durch Anschläge 102a, 102b begrenzt werden, welche an den Enden der Traverse I30 vorgesehen sind und mit dem Ende der Mittelteile IQIa, 101b der Beschlagteile 120a, 120b

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zusammenwirken. Die Ausschläge des Flansches 117 in Richtung können durch Anschläge 103a, 103b begrenzt werden, welche am Ende der Vorsprünge 137a, 137b des Flansches vorgesehen sind und mit den rechtwinklig zur Richtung 23 an der Traverse 130 vorgesehenen gegenüberliegenden Flächen zusammenwirken, da diese Traverse sich nicht in Richtung 23 verschieben kann, sondern wegen der parallel zur Richtung 23 angeordneten Lenker 125a, 125b nur in Richtung Dieser Komplex mechanischer Anschläge garantiert durch die Begrenzung der Ausschläge die Flugsicherheit bei Ausfall der Elemente der elastischen Aufhängung. Die jeweilige Situation des Flansches 117 und der Traverse 130 gegenüber dem feststehenden Aufbau und in Richtung der Achse I3 kann durch Plättchen 104a, 104b und 105a, 105b bestimmt werden, welche mit der Traverse verbunden sind und jeweils die Anschläge 103a, 103b bzw. das Ende der Mittelteile 101a, 101b der Beschlagteile 120a, 120b flankieren, wie dies Fig.6 zeigt.

Eine Variante der zweiten Ausführungsform gemäß Fig.6 ist in den Figuren 7 bis 10 dargestellt. Diese dritte Ausführungsform weist gemäß Fig.7 eine Platte oder einen Flansch 117 auf, dessen Ebene im wesentlichen rechtwinklig zur Achse I3 des Hauptrotors des Hubschraubers verläuft, an Bord dessen die Aufhängung montiert ist. Das nicht dargestellte Hauptgetriebe ist mit seinem Boden am Flansch II7 befestigt und wird außerdem auf dem Rumpf des Hubschraubers durch Schrägstreben abgestützt.

Zwischen dem Flansch II7 und dem Aufbau des Hubschraubers ist ein Komplex aus Elementen angeordnet, welche einmal eine drehfeste Verbindung zur Aufnahme des Rotormomentes gewährleisten

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und zum anderen eine translatorisch nachgiebige Verbindung in den beiden rechtwinkligen Richtungen 22 und 23, d.h. in Längs- und Querrichtung, und somit in jeder Richtung der Ebene des Flansches 117·

An jedem Ende einer sich radial beiderseits der Achse 13 erstreckenden schwebenden Traverse I30 ist zwischen zueinander parallelen Anlageflächen, welche außerdem parallel zur Richtung 23 verlaufen, und an der Traverse I30 bzw. einem radialen Vorsprung 137a, 137b des Flansches II7 ausgebildet sind, ein Schichtblock l84a, l84b montiert. Diese in Richtung 22, d.h. rechtwinklig zum Verlauf ihrer Schichten, praktisch nicht zusammenpreßbaren Schichtblöcke übertragen das Reaktionsmoment, dessen Sitz der Flansch 117 ist, starr auf die Traverse I30. Von dieser wird das Moment dann durch den Rumpf 14 des Hubschraubers dank der in Längsrichtung nicht zusammendrückbaren, im wesentlichen zueinander und zur Richtung 23 parallelen Arme 225a und 225b aufgenommen. Diese in der Ebene des Flansches II7 symmetrisch zur Achse 13 angeordneten Arme sind mit ihren Enden an Beschlagteilen 220a, 220b sowie 221a, 221b angelenkt, welche am Rumpf 14 befestigt sind. Jedes Ende der Traverse 130 ist mit dem entsprechenden Arm 225a bzw. 225b in einem Bereich nahe seinem Mittelteil verschraubt.

Infolgedessen wird das Reaktionsmoment starr auf den feststehenden Aufbau übertragen, und zwar über die Schichtblöcke l84a, l84b, die Enden der Traverse I30 und die Arme 225a, 225b, welche die entsprechenden Kräfte an die Beschlagteile 221a, 221b weitergeben, wobei letztere die festen Aufnahmepunkte für die Druckkräfte in der Achse dieser Arme bilden.

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Die translatorisch nachgiebige Verbindung des Flansches 117 wird durch die gleichen Elemente, d.h. durch die Schiehtblöeke l84a, 184b und die Arme 225a, 225b, gewährleistet. So besitzen die Schichtblöcke eine Elastizität auf Schub in Richtung der Ebenen ihrer Schichten und ermöglichen daher Ausschläge des Flansches 117 in Richtung 23. Andererseits sind die Arme 225a und 225b flexibel und erlauben Ausschläge der Traverse 1J50 und damit des Flansches 117 in Richtung 22. Die entsprechenden Biegeverformungen dieser Arme werden durch die Gelenke 250a, 250b und 251a, 251b ermöglicht, durch welche sie mit den feststehenden Beschlagteilen 220a, 220b und 221a, 221b verbunden sind. Diese Gelenke besitzen eine Kugel 60a, 60b bzw. 6la, 61b, durch welche die Enden der Arme Winkelausschläge um jeweils feststehende Achsen ausführen können, welche parallel zur Achse 13 verlaufen, sodaß diese Arme sich unter der Einwirkung der vom Flansch 117 herrührenden Kräfte elastisch durchbiegen können, wobei diese Kräfte in der Richtung 22 verlaufen.

Im einzelnen sind die Arme durch die Knochengelenke 6la, 6lb direkt an den Beschlagteilen 221a, 221b angelenkt. Am anderen Ende laufen diese Arme in einen zylindrischen Metallzapfen 70a, 70b aus, welcher von einer Hülse 80a, 80b umgeben ist, die in dem entsprechenden Knochengelenk 60a, 60b gleitet und die Aufnahme der Scherkräfte im flexiblen Arm sowie die ungehinderte Gleitbewegung in axialer Richtung seines entsprechenden Endes erlaubt, wenn er sich unter den Kräften, welche er von der Traverse 130 aufnimmt,, durchbiegt.

Diese dritte Ausführungsform arbeitet folgendermaßen: Der unter dem Boden des Hauptgetriebes des Hubschraubers befestigte Flansch

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117 wird in seiner Ebene einmal einem bedeutenden Moment unterworfen, welches dem Auflagedruck des Antriebsmomentes des Rotors durch, den Antriebsmotor auf dem Rumpf entspricht, und zum anderen statischen und dynamischen Kräften, welche im Betrieb vom Rotor hervorgerufen werden. Dieses Moment und diese Kräfte werden vom Plansch II7 an die schwebende Traverse I30 über die Schichtblöcke 184a, 184b übertragen, welche auf Druck und außerdem zur Absorption der Querkräfte in Richtung 23 auch auf Schub arbeiten. Die fest mit den parallelen flexiblen Armen verbundene schwebende Traverse überträgt diesen Armen die Längskräfte in Richtung 22, sodaß die Arme sich elastisch durchbiegen, und zum anderen die der Momentaufnahme entsprechenden Kräfte, welche die Arme in Längsri chtung druckbeaufs chlagen.

Infolgedessen hat der Boden des Getriebes die Möglichkeit begrenzter Ausschläge gegenüber dem Hubschrauberrumpf mit elastischer Rückholung in Längs- und Querrichtung, während das Antriebsmoment übertragen wird, ohne daß das Getriebegehäuse die Möglichkeit hätte, sich zu verdrehen. Dadurch ergibt sich eine wirksame Dämpfung der vom Hauptrotor in seiner Ebene und in jeder Richtung rechtwinklig zu seiner Achse erzeugten Schwingungskräfte.

Während bei der vorstehenden Ausführungsform die flexiblen Arme druokbeaufschlagt sind, besteht naturgemäß auch ohne weiteres die Möglichkeit, sie derart anzuordnen, daß sie axial auf Zug beansprucht werden, wobei naturgemäß die Knochengelenke entsprechend angepaßt werden müssen.

Ein System von Anschlägen zwischen den Vorsprüngen 137a und 137t» des Flansches II7 sowie dem Rumpf des Hubschraubers begrenzt

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absolut die extremen Biegeausschläge der Arme und bildet für die gesamte Vorrichtung eine Sicherheitsabstützung bei überschreiten der statischen und dynamischen Kräfte im Fluge.

Dieses Anschlagsystem besteht aus den beiden Teilen 55a, 55k (Fig.8), welche an den Vorsprüngen 137a, 137b des Flansches 117 befestigt sind und deren äußere Enden in den Innenraum eines U-förmigen feststehenden Beschlagteiles 56a, 56b hineinragen und mit diesen zusammenwirken, um die Längsausschläge des Flansches 117 in Richtung 23 zu begrenzen. Die Teile 55a, 55t> können aber auch mit dem Boden der Beschlagteile 56a, 56b zusammenwirken, um die Querausschläge in Richtung 22 gegenüber dem Hubschrauberrumpf zu begrenzen.

Die flexiblen Arme 225a, 225b besitzen vorzugsweise rechteckigen Querschnitt, wie dies aus Fig. 10 ersichtlich ist. Sie sind aus einzelnen Lagen hochfester Fasern (Glas oder Kohlenstoff) hergestellt, die mit einem warmhärtbaren Kunstharz umhüllt sind, sodaß sie eine gewisse seitliche Nachgiebigkeit und eine einwandfreie axiale Steifigkeit aufweisen, d.h. in Längsrichtung selbst unter starker Belastung sozusagen nicht zusammendrückbar sind.

Wie Fig.7 zeigt, ist die gesamte Aufhängung ebenso wie bei den ersten Ausführungsformen gegenüber der Achse 13 symmetrisch ausgebildet.

Fig.10 zeigt im Detail die Verbindungen zwischen dem Flansch II7 und dem Arm 225b. Dabei sieht man den zwischen zwei Teilen 58b,

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59b angeordneten Schichtbloek 184Id^ wobei die beiden Teile die bereits erwähnten Anlageflachen aufweisen. Das Anschlagteil 55b (Fig.δ) besteht aus einer Verlängerung des Teiles 58b_a während die beiden Teile 58b und 59b an dem entsprechenden Vorsprung 137b und am Ende der Traverse I30 verschraubt sind» Zwischen diesem Ende und einer Gegenplatte 65b ist der Arm 225b unter Zwischenschaltung einer aus Schichtstoff bestehenden Verstärkung 66b eingeklemmt und verschraubt. Eine Schutzkappe 67b erstreckt sieh über den Schichtblock 184b und die zugeordneten Teile 58b und 59b,

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Claims

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Patentansprüche:

Multidlrektionale Aufhängung für Hubschrauber zur Aufnahme des Drehmomentes eines von einem Tragorgan in einem festen Aufbau abgestützten und einem Drehmoment um eine Achse sowie statischen und dynamischen Kräften rechtwinklig zur Achse ausgesetzten Organes sowie zur die statischen Kräfte übertragenden und gleichzeitig die Schwingungen gegenüber dem Aufbau dämpfenden elastischen Verbindung des Organes mit dem Aufbau, insbesondere eine das ReaKitionsmoment des Hauptrotors eines Hubschraubers gegenüber seinem Rumpf aufnehmende Getriebeaufhängung, wobei das Getriebe durch mehrere zusammenwirkende schräge Streben im Rumpf abgestützt ist, dadurch g e k e η η ζ e 1 c h net, daß sie einen fest mit dem Organ (12) verbundenen Flansch (17, 117) aufweist, welcher in einer im wesentlichen rechtwinklig zur Achse (13) verlaufenden Ebene liegt, ferner einen Komplex aus drehfesten Verbindungselementen zwischen dem Plansch und dem Aufbau bzw.. Rumpf (14) zur Aufnahme des Drehmomentes sowie einen Komplex aus translatorisch nachgiebigen Verbindungselementen zwischen Plansch und Aufbau bzw. Rumpf, durch welche dem Plansch in jeder Richtung seiner Ebene begrenzte Ausschläge ermöglicht werden, wobei der erste Komplex verformbar ist und sich diesen Ausschlägen nicht widersetzt.

2. Aufhängung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehfesten Verbindungselemente in zwei symmetrisch zur Achse (I3 angeordneten identischen Gruppen um den Plansch (I7; jj?o) verteilt sind und eine diese beiden Gruppen homologer Elemente miteinander verbindende diametral starre, sehebende Traverse (30; 130) vorgesehen ist.

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J). Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß -jede der beiden Gruppen ein zwischen dem Flansch (17; 117) und der Traverse (30; 130) montiertes erstes Verbindungselement (24a, 24b; I84a, 184b) sowie ein zwischen der Traverse und einem feststehenden Beschlagteil (21a, 21b; 121a, 121b) montiertes zweites Verbindungselement (25a, 25b; 125a, 125b) umfaßt.

4. Aufhängung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verbindungselement aus einer an einem Ende der Traverse (30; 130) und am feststehenden Beschlagteil (21a, 21b; 121a, 121b) angelenkten Lenker (25a, 25b; 125a, 125b) besteht.

5. Aufhängung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die translatorisch nachgiebigen Verbindungselemente zwei Sätze von nachgiebigen und elastischen Elementen (18a, l8b; 19a, 19b; Il8a, Il8b; l84a, 184b) umfassen, von denen der erste Satz (I8a, 18b; 118a, 118b) dem Flansch (17; II7) Ausschläge in einer ersten Richtung (22) rechtwinklig zur Achse (I3) erlaubt und der zweite Satz (19a, 19b; l84a, l84b) Ausschläge in einer zweiten Richtung (23) rechtwinklig zur Achse (I3) und zur ersten Richtung (22), wobei die Elemente eines Jeden Satzes identisch sind und symmetrisch zur Achse (13) angeordnet sind.

6. Aufhängung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element einer jeden Gruppe drehfester Verbindungselemente aus einem Lenker (24a, 24b) besteht, welcher endseitig einmal an der Traverse (30) in einem nahe dem Gelenkpunkt des Lenkers (25a, 25b), der diesen mit dem feststehenden Beschlagteil (21a, 21b) verbindet, und andererseits an einem radialen

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Ansatz (57a, 57b) des Plansones (17) angelenkt ist, wobei die beiden Gelenkpunkte dieser Lenker im wesentlichen gleichen Abstand von der Achse (15) haben.

7. Aufhängung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Sätze translatorisch nachgiebiger Verbindungselemente aus einem Paar nachgiebiger und elastischer, auf Druck beanspruchter Klötze (l8a, 18b; 19a-, 19b), welche zwischen Flächen des Flansches (17) und der feststehenden Beschlagteile (20a; 20bj 21a, 21b) montiert sind, wobei diese Flächen jeweils parallel zur einen bzw. zur anderen der orthogonalen Ausschlag-. richtungen (22, 25) verlaufen.

8. Aufhängung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element einer jeden Gruppe drehfester Verbindungselemente aus einem Schichtblock (l84a, l84b) besteht, der zwischen einer Fläche eines radialen Ansatzes (157a, 157b) des Flansches (117) und einer zugeordneten Fläche der Traverse (I50) montiert ist und im wesentlichen zwischen den beiden zugeordneten Flächen nicht zusammendrückbar ist, jedoch in Richtung dieser parallel zur zweiten translatorischen Ausschlagrichtung (25) verlaufenden Flächen durch Schubkräfte elastisch verformbar ist, so daß dieser aus zwei Schichtblöcken bestehende Satz gleichzetig den zweiten Satz aus nachgiebigen Verbindungselementen bildet.

9. Aufhängung nach Anspruch 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Satz translatorisch nachgiebiger Verbindungselemente aus Klötzen (Il8a, Il8b) aus nachgiebigem und elastischem Material besteht, welche in der ersten Ausschlagrichtung

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(22) auf Druck beansprucht sind und die Traverse (I30) mit feststehenden Beschlagteilen (120a, 120b) verbinden.

10. Aufhängung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Satz zwei Paare von gegeneinander arbeitenden Klötzen (Il8a, Il8b) besteht, wobei jeweils zwei Klötze an jedem Ende der Traverse (1^0) zwischen einem feststehenden Beschlagteil (120a, 120b) und den beiden Armen einer Gabel (100a, 100b) sitzen, die am entsprechenden Ende der Traverse vorgesehen ist und das Beschlagteil umfaßt.

11. Aufhängung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der translatorischen Bewegungsamplitude des Flansches (117) ein Komplex mechanischer Anschläge (102a, 102bj 103a, 103b) vorgesehen ist.

12. Aufhängung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Gruppen drehfester Verbindungselemente ein erstes aus einem im wesentlichen nicht zusammendrückbaren Schichtblock (184a, l84b) bestehendes, zwischen dem Plansch (117) und der Traverse (I30) angeordnetes Verbindungselement aufweist sowie ein zweites zwischen der Traverse und dem feststehenden Aufbau oder Rumpf (14) angeordnetes Verbindungselement, daß die translatorisch nachgiebigen Verbindungselemente aus zwei Sätzen nachgiebiger und elastischer ebenfalls symmetrisch zur Achse (1?) angeordneter Elemente besteht, wobei der eine Satz durch die auf Schub arbeitenden Schichtblöcke (184a, l84b) gebildet wird, und daß die zweiten Elemente der beiden drehfesten Verbindungsgruppen mit den beiden Elementen des

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anderen nachgiebigen Verbindungssatzes vermengt sind und aus einem Paar paralleler Arme (225a, 225b) bestehen, welche beiderseits des Flansches (117)* rechtwinklig zur Achse (13) und im wesentlichen parallel zur Sehubrichtung (25) der Sehichtblöeke angeordnet sind, wobei jeder in Längsrichtung praktisch nicht zusammendrückbare, jedoch elastisch verbiegbare Arm mit seinen beiden Enden an festen Punkten des Aufbaues bzw. des Rumpfes (14) angelenkt ist und in einem nähe seinem Mittelteil liegenden Bereich an einem entsprechenden Ende der Traverse (I30) befestigt ist.

13. Aufhängung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Gelenke der Arme (225a, 225b) als Knochengelenke (250, 250bj 251a, 251b) ausgebildet sind und eines von ihnen für jeden Arm mit einem am Ende des betreffenden Armes sitzenden Gleitzapfen (70a, 70b) zusammenwirkt.

lh. Aufhängung nach einem der Ansprüche 12 oder Ij5, dadurch gekennzeichnet, daß die biegsamen Arme (225a* 225b) aus mehreren Lagen hochfester Fasern bestehen, die mit warmhärtbarem Kunstharz umhüllt sind.

15· Aufhängung nach einem der Ansprüche 12 bis Ik₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (117) zwei symmetrisch zur Achse (13) angeordnete Anschlagorgane (55a, 55b) tragt, welche mit die Translationsbewegungen des Flansches wenigstens in einer Richtung seiner Ebene begrenzenden Anschlägen (56a, 56b) zusammenwirken .

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