DE3001207A1

DE3001207A1 - Gelenk-rotor fuer hubschrauber

Info

Publication number: DE3001207A1
Application number: DE19803001207
Authority: DE
Inventors: Bruno Lovera; Dantino Pancotti; Emilio Parlani; Giuseppe Virtuani
Original assignee: Costruzioni Aeronautiche Giovanni Augusta SpA
Current assignee: Agusta SpA
Priority date: 1979-02-02
Filing date: 1980-01-15
Publication date: 1980-08-14
Anticipated expiration: 2000-01-16
Also published as: GB2041310A; JPH0129759B2; GB2041310B; FR2447856B1; IT7967223A0; FR2447856A1; DE3001207C2; US4342540A; IT1117626B; JPS55106897A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Gelenk-Rotor für Hubschrauber, welcher die Grundbewegungen der Rotorblätter im wesentlichen exakt auszuführen erlaubt und der gleichzeitig von konstruktiv sehr einfachem Aufbau ist.

Jedes Blatt eines Rotors dieser Art ist an seiner zugehörigen Nabe so angeschlossen, daß es im wesentlichen um drei Grundachsen verschwenkbar ist. Eine erste Verschwenkbewegung, die sogenannte Schlagbewegung, erfolgt um eine im wesentlichen horizontale Achse, so daß eine Bewegung des Blatts in einer senkrechten Ebene möglich ist (Änderung des Schlagwinkele)} eine zweite Schwenkbewegung erfolgt um eine senkrechte Achse und ermöglicht eine Bewegung des Blatts in einer im wesentlichen horizontalen Ebene (Änderung des Vor-Nacheilungs-Winkels)} und schließlich erfolgt eine dritte Schwenkbewegung um eine in die Längsachse des Rotorblatts fallende Achse (Änderung des Anstellwinkels) .

Es sind verschiedene Arten von Gelenk-Rotoren für Hubschrauber bekannt, bei denen Jedes Rotorblatt durch eine kinematische Kopplung an der Nabe angeschlossen ist, die so ausgebildet ist, daß die auf die Rotorblätter wirkende Zentrifugalkraft auf die Nabe übertragen wird, wobei jedoch jedes Blatt hinreichende Freiheitsgrade hat, um eine

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Verscnwenkung um die erwähnten drei Achsen zu ermöglichen., Bei solch eimer kinematischen Kopplung werden normalerweise eine Anzahl von starren und/oder deformierbaren Gliedern verwendet, die in imt©rschi©dlicher Heise miteinander -so verbunden sind,, daß sie die starre und elastisch© Verbindung zwischen Rotorblatt und Nabe bewirken«, Als deform!erbare Glieder werden bsi solch einer kinematischen Kopplung insbesondere elastomere Lager in großem Umfange verwendet»

Rotoren der beschriebenen Art haben jedoch den Nachteilf daß der Aufbau der kinematischen Kopplung sehr kompliziert ist, umd = soweit elastomere Elemente aus Gründan der Vereinfachung für starre Bauelemente verwendet werden - haben die Rotoren den Nachteil, daß sie die angegebenen drei Verschwenk= bewegungen bei kinematischer Betrachtungsweise nicht exakt ausführen» Ztasammenfaasend kann gesagt werden, daß bei Konstruktionen, bei denen die kinematische Kopplung nur unter Verwendung starrer Bauelemente aufgebaut wird (Hebel, Rahmen, Gelenke, Lager u.dgl.), Rotoren erhalten werden,, die ausgesprochen kompliziert, schwer und teuer sind| vreiin jedoch dieser Aufbau durch Verwendung deformierbarer Bauelemente aus elastomerem Material vereinfacht wird, dann ist die kinematische Exaktheit dar Gelenkverbindung zwischen dem Rotorblatt und der Nabe in der Weise beeinträchtigt„ daß bestimmte Bewegungen nicht exakt definiert sind oder unerwünschte zwangsläufige Kopplung entstehen.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Gelenk-Rotor für Hubschrauber zu schaffen, der trotz sehr einfachen Aufbaus eine exakte sich gegenseitig nicht beeinflussende Ausführung der drei oben erwähnten Grundbewegungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einem Rotor mit einer Mehrzahl von gelenkig angeschlossenen Rotorblättern erfindungsgemäß gelöst durch ein an der um eine im wesentlichen senkrechte Achse drehbaren Antriebswelle angeschlossene Nabe in Form einer Platte mit einer Vielzahl von Durchbrechungen, von denen Jede zwischen einer Begrenzungsfläche jeder Durchbrechung und einem Abschnitt der Begrenzungsflächen der Platte jeweils einen Steg aus dem Plattenmaterial bildet; eine Vielzahl von jeweils im wesentlichen U-förmigen Gabelköpfen, die jeweils ein Paar von parallelen Armen und ein jeweils eines der Enden der Arme verbindendes Basiselement aufweisen, wobei die jeweils anderen Enden der Arme an einem der Rotorblätter angeschlossen sind, und das Basiselement in eine der Durchbrechungen in der Nabe so eingesetzt ist, daß der zugeordnete Steg zwischen den Gabelkopf-Armen liegt und die Längsachse des Gabelkopfs im wesentlichen radial zur Nabe orientiert istf eine Vielzahl von elastomeren Lagern, von denen jeweils eines zwischen dem Basiselement eines Gabelkopfs und dem zugeordneten Naben-Steg angeordnet und zwischen einem Paar von koaxialen sphärischen Flächen eingeschlossen ist, wodurch ein sphärisches Gelenk gebildet ist, welches den Gabelkopf elastisch

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mit der Nabe verbindet „ wobei der Gelenkmittelpunkt mit dem Mittelpunkt der sphärischen Flächen zusammenfällt und durch Einrichtungen zur Begrenzung der Amplitude der Schlagbeiiegung,, welche jeder der Gabelköpfe um eine durch den Mittelpunkt des sphärischen Gelenks verlaufende Achse In eimer vertikalen Ebene ausführen kann, um den Schlagwinkel des jeweiligen Rotorblatts in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsmotors asu begrenzen»

Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines Ausfülwungobeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, und zwar zeigts

Fig_e 1 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Gelenk»Rotor_s i^obei zur

besseren Veranschaulichung Teile desselben weggelassen sind5 und

Fig, 2 eine Längsschnittansicht in einer

senkrechten Ebene durch den in Fig» I

gezeigten Rotor.

Der in den Zeichnungen dargestellte Gelenk-Rotor gemäß der Erfindung weist im wesentlichen eine Nabe auf, die so ausgebildet ist, daß sie an der (gestrichelt gezeichneten) Rotor-Antriebswelle anschließbar ist, deren Achse mit la bezeichnet ist. Die Nabe hat im wesentlichen die Form einer nach oben leicht konkav gewölbten flachen Platte, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist« Die Umrißform dieser Platte ist im wesentlichen polygonal und

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im Falle des dagestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiels, welches sich auf einen Vierblatt-Rotor bezieht, weist sie acht im wesentlichen ebene Begrenzungsflächen. 2 auf. Im Mittelteil der Platte ist eine Zentrierbohrung 3 und eine Reihe von Bohrungen 4 sur Befestigung der Nabe am Flansch der Antriebswelle vorgesehen» Die Platte weist vier im wesentlichen langgestreckte Durchbrechungen 5 auf, die jeweils parallel zu einer der Begrenzungsflächen 2 angeordnet sind. Eine ebene Begrensungsflache 6 jeder Durchbrechung verläuft im wesentlichen parallel zur zugehörigen Begrenzungsflache 2, so daß zwischen diesen Begrenzungsflächen eine Vielzahl von Stegen 7 niit im wesentlichen konstantem quadratischem oder rechteckigem Querschnitt entsteht, wie dies in Fig. 2 erkennbar ist.

Der Rotor weist vier in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Gabelköpfe auf, "von denen jeder in der nachstehend beschriebenen Weise mit der Nabe verbunden und so ausgebildet ist, daß er ein zugehöriges Rotorblatt 11 trägt. Wie in Fig. gezeigt ist, ist der Gabelkopf U-förmig und mit zwei parallelen Armen 12 versehen, die an einem Ende durch ein Basiselement 13 miteinander verbunden sind. Jeder der Arme ist zweckmäßig plattenförmig und in Richtung der Längsachse 14 des Gabelkopfs leicht gebogen ausgebildet. Üie Arme können in beliebiger geeigneter Weise mit dem Basiselement verbunden sein, beispielsweise durch Bolzen 15· Das dem durch das Basiselement

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verbundenem Ende der beiden Arme 12 gegenüberliegende Ende nimmt die Wurzel des zugehörigen Rotorblatts 11 auf» Zweckmäßig erfolgt die Verbindung dss Rotorblatts mit dem Gabelkopf durch. Θ±η Paar von Bolzen l6₀ die jeweils mit einem Kopf 17s einem zur Aufnahme einer Mutter mit Gex-rinds versehenen Endabschnitt und einem mittigen glatten Schaftabschnitt 20 versehen und in zugehörige Bohrungen in den Armen 12 und in der Wurzel des Rotorblatts eingesetzt sind.

Das Basiselement 13 jedes Gabelkopfs 10 ist in eine zugehörige Durchbrechung 5 dex· Nabe 1 so eingesetzt, daß der zugeordnete Steg 7 zwischen den Armen 12 liegt,, wobei die Längsachse Ik des Gabelkopfs in der in Figo 1 erkennbaren Weise parallel zu einem der Radien der Platte der Nabe 1 ausgerichtet ist ο Der Gabelkopf 1st mittels eines elastomeren Lagers 22 mit der Nabe verbunden, welches zwischen dem Basiselement 13 des Gabelkopfs und dem zugeordneten Steg 7 angeordnet ist» Das Lager wird im wesentlichen von einem Paar von koaxialen sphärischen Flächen 23 und 2k begrenzt, deren erste mit einer entsprechenden sphärischen Fläche des Basiselements 13 und deren zweite mit einer zugeordneten sphärischen Fläche auf einer am Steg 7 befestigten Platte verbunden ist. Die in der Schnittansicht gemäß Fig. 2 mit C bezeichnete Lage des Mittelpunkts der sphärischen Flächenist so gewählt, daß sie auf die Längsache I^ des Gabelkopfs 10 und Ln den Querschnitt des zugeordneten Stegs 7 fällt.

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Die beiden Bauelemente, an denen die sphärischen Flächen 23 und Zk des Lagers 22 angekoppelt sind, d.h. das Basiselement 13 bzw. die Platte 25, bilden in der Praxis mit dem Lager zusammen ein einstückiges mechanisches Bauelement. Die Verbindung zwischen dem Lager und dem Basiselement 13 (an der Fläche 23) und zwischen dem Lager und der Platte 25 (an der Fläche 2k) ist also unlöslich, und wird beispielsweise durch Aufvulkanisieren des das Lager 22 bildenden elastomeren Materials direkt auf diese Flächen erreicht. Alternativ kann das Material auch auf andere Weise untrennbar an den beiden Bauteilen befestigt werden.

Die Platte 25 ist am zugeordneten Steg 7 mit einem im wesentlichen U-fürmigen BUgel 26 befestigt, welcher den Steg vollständig umgreift und Verbindungsabschnitte 27 zur Verbindung mit der Platte, beispielsweise durch Schrauben, aufweist. Ein in eine entsprechende Bohrung im Steg eingesetzter Zapfen 28 stellt sicher, daß die Platte 25 relativ zum Steg exakt ausgerichtet ist.

Jeder Gabelkopf 10 ist mit einem zugeordneten Betätigungshebel 29 verbunden, der zwei Fortsätze 30 und 31 aufweist, die zwischen den beiden Armen 12 des Gabelkopfs liegen und in geeigneter Weise mit diesem verbunden sind. Hierdurch begrenzen die beiden Fortsätze zusammen mit den Armen 12 einen Hohlraum 32. Der Betätigungshebel, der im wesentlichen tangential vom zugeordneten Gabelkopf

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vorsteht,, ist mit eimern Gabelende 34 versehen, am dem eifö (aiicSit geseigtes) Bauelement zur Steuerung der Eimstellung des Anstellwinkels des Rotorblatt© abschließbar ist» Zwischen jedem Gabelkopf 10 nand der Wabe 1 ist ein Dämpfer 35 angeordnet₀ der im wesentlichen eine längsverse3h±©blicSa im ein Gehäuse 37 eingreifende Schubstange 36 aufweist„ Die Schubstange ist mittels eimeg) Kugelgelenks 38 am Fortsatz 31 des Betätigungshebels 29 amgeschlosseiip während das Gehäuse mit einem sweitsa. Kugelgelenk 39 an der Nabe 1 befestigt ist β Der Mittelpunkt des Kugelgelenks 38 liegt auf der Längsachs© 14 des Gabelk©pfs 10 und der Mittelpunkt des Kugelgelenks 39 liegt auf einer Achse 4O₉ die im wesentlichen rechtwinklig zur vorerwähntem Achse und durch den Mittelpunkt C der sphärischem Flächen 23 umd 24 des Layers 22 verläuft«,

Jeder Gabelkopf 10 ist mit Einrichtungen zur Begrenatmg dsr Amplitude der Schwenkbewegung versehen, welche der Gabelkopf in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Rotors in einer senkrechten Ebene tun die Achse 40 ausführen kann. Diese Einrichtungen weisen ein in seiner Gesamtheit mit 45 bezeichnetes Anschlagelenient auf, welches aus Abschnitten 46, 47 besteht, die in Richtung der Längsachse 14 vorspringen und an dem starr mit dem Steg 7 verbundenen Bügel 26 vorgesehen sind. Die vorstehenden Abschnitte sind so ausgebildet, daß sie mit einem im wesentlichen zylindrischen Schiebestück 48 zusammenwirken, welches in einer zugeordneten Bohrung im

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Fortsatz 30 des Betätigungshebels 29 gelagert und durch eine Schraubenfeder 49 in Richtung auf den zugeordneten Steg 7 "vorgespannt ist» Ein Ende dieser Feder ist am einem Halterungsbauteil 50 abgestützt, während ihr anderes Ende in eine augeordnete Bohrung im Schiebestück eingreift» Der Kopf 51 dem Schiebestücks ist zweckmäßig durch einen sphärischen Oberflächenabschnitt begrenzt und so ausgebildet, daß er mit Anlageflachen 52? 53» und 54 entsprechender Form (an den vorspringenden Abschnitten 46 und 47 zusammenwirkt _o

Bei der in Fig» 2 gezeigten Ausgestaltung sind aiii Vorsprung 46 zwei Anlageflachen 52 und 53 in unterschiedlichem Abstand von der Längsachse 14 des Gabelkopfs vorgesehen, während am Vorsprung 47 lediglich eine Anlagefläche 54 vorgesehen ist. Die Abstände und die relative Position der Anlageflächen, bezogen auf die Längsachse 14 sind in Abhängigkeit von dem maximalen Schwenkwinkel gewählt, der vom jeweiligen Gabelkopf 10 während seiner Schwenkbewegung um die Achse 40 bei vorbestimmten Drehzahlen des Rotors nicht überschritten werden darf.

Ein Stift 55 ist verschiebbar in eine Axialbohrung im Schiebestück 48 eingesetzt und durch eine Feder 56 vorgespannt, welche den Stift durch eine entsprechende Bohrung 57 im Bügel 26 in Richtung auf den zugeordneten Steg 7 drängt, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Zwischen dem Stift und der Bohrung verbleibt lediglich in Aufwärtsrichtung ein vorgegebener Spalt.

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Der obere Arm 12 jedes Gabelkopfs 10 ist mit einer koaxial ^u einer entsprechenden Sackbohrung 6l in der Oberseite des Bügels 26 vorgeseliesie Burchgangsbohrung 60 versehen» Die Durchmesser der Bohrungen entsprechen im wesentlichen dem Durchmesser der Abschnitte 20 und 18 der Bolzen l6_o Diese Bohrungen dienen zur Aufnahme der Bolsen für den nachstehend erläuterten Fall» Die verschiedenen beschriebenen Bauteile des Rotors mit Ausnahme des Lagers 22 können aus einem geeigneten M©tall oder einem Verbundmaterial, beispielsweise einem Glasfasermaterial, hergestellt werden»

Wie in der Zeichnung ersichtlich ist„ ist die Form jedes Gabelkopfs 10 und insbesondere des Betätigungshebels 29 so gewählt j daß sie eine aerodynamisch geformte Anordnung bilden,, die demzufolge der Rotation einen geringen Widerstand entgegensetzt. In diesemZugasnmenhang ist darauf hinzuweisen;, daß die Teile des Gabelkopfs 1O₉ die der Luftströmung ausgesetzt sind und in Ebenen rechtwinklig zur Tangentialri ch tung der Rotation liegen,, extrem kleine Flächen haben. Der Betätigungshebel 29 kann von Flächen begrenzt werden, die in geeigneter Weise miteinander verbunden sind»

Das Verhalten des erfindungsgemäßen Gelenk-Rotors im Betrieb ist wie folgt §

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Die normalen Schlagbewegungen jedes Hotürblatts 11 in senkrechten Ebenen erfolgen um Achsen, die durch den Mittelpunkt C laufen und in einer im wesentlichen horizontalen Ebene liegen. Im speziellen Fall erfolgt die Schwenkbewegung um die Achse 40, wenn der Voreilungs-Nacheilungs-Winkel (, d.h. der Winkel, um den die Längsachse I^ jedes Gabelkopfs um eine durch den Punkt C verlaufende senkrechte Achse verschwenkt wird,) gleich ist. Diese Schlagbewegungen werden tatsächlich von der von den Lagern 22 gebildeten kinematischen Verbindung zwischen jedem Gabelkopf 10 und dem zugeordneten Steg J zugelassen. Da der Mittelpunkt der das Lager außen begrenzenden sphärischen Flächen 23, 2k am Punkt C liegt, können Bewegungen des Gabelkopfs selbst in senkrechten Ebenen nur um durch diesen Punkt gehende horizontale Achsen erfolgen.

Diemaximale Größe des Schlagwinkels nach oben und unten ist ungesteuert, jedoch durch die erwähnten Einrichtungen begrenzt, mit denen der erfindungsgemäße Rotor versehen ist. Venn dabei die Drehzahl der Nabe 1 relativ gering ist und in jedem Falle unterhalb eines vorbestimmten Verts liegt, ist die auf das Schiebestück 48 und auf den Stift 55 wirkende Zentrifugalkraft geringer als die von den Federn ^9 und 56 ausgeübte federnde Reaktionskraft, so daß sie in ihrer Ausgangsstellung verbleiben und zwar das Schiebestück in seiner in Fig. 2 gezeigten linken Stellung undjäer Stift innerhalb der zugeordneten Bohrung 57 im Bügel 26.

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Da zwischen der Bohrung und dem StITt nur in Aufwärtsrichtung ein vorgegebenes Spiel herrscht, wird jede Schlagbewegung des Gabelkopfs in Abwärtsrichtung verhindert, solange die Drehzahl geringer als der vorgegebene Wert ist, während ein Auf war t s s chxfingen um eine durch den Mittelpunkt C verlaufende horizontale Achse abgestoppt wird, wenn die Außenfläche des Stifts 55 mit der Fläche der auge ordneten Bohrung 57 in. Berührung kommt ο Uenn dagegen die Drehzahl des Rotors den vorgegebenen ¥ert übersteigt, wird die auf den Stift 55 einxiirkende Zentrifugalkraft 45 hinreichend groß ρ um die federnde Reaktionskraft der zugeordneten Feder 56 su überx-jindenp wodurch der Stift in Figo nach rechts in die augeordnete Bohrung im Schiebe= stück 58 verschoben wird«, Der Stift 55 kann dann die Schlagbewegungen des Gabelkopfs 10 nicht langer verhindern^ und die Begrenzung der maximalen Wijskelauslenkung erfolgt in diesem Falle dann, wenn die sphärische Fläche des Kopfs 5I des Schiebestücks 48 an der unteren Anlagefläche 52 des Vorsprungs bzw„ der oberen Anlagefläche 54 des Vorsprungs in Anlage kommt und diese Flächen so zusammenwirken* Bei weiterer Drehzahlsteigerung des Rotors erfolgt eine weitere Verschiebung des Schiebestücks 48 - gesehen in Figo 1 = nach rechts, weil die auf das Schiebestück wirkende Zentrifugalkraft größer wird, Dies hat zur Folge, daß die zulässige maximale Ifinkelauslenkung während der Schlagbewegung größer wird. In diesem Fall wird eine neue Begrenzung durch Anlage des Kopfteils 51 an den Anlageflächen 53 und 54 der VorSprünge 46 bzw. 47 erreicht.

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Obwohl es möglich ist, das Schiebestück 48, den Stift 55 und die zugeordnete Feder 49 und 56 in beliebiger Weise zu formen und die Anlageflächen 52, 53 und 54 in irgendeinem Abstand von. der Längsachse 14 anzuordnen, solange die erforderlichen Kombinationen der Drehzahl und des maximalen Schlagwinkels für jede dieser Drehzahlen erreicht wird, wurde gefunden, daß die nachstehende Kombination zweckmäßig ist. Für Drehzahlen von weniger als 25$ der maximalen Drehzahl des Rotors wurde der³ maximal zulässige Schlagwinkel zwischen O und +2° gewählt, während für Drehzahlen

und 85$ der Maximaldrehzahl der zulässig« Schlagwinkel zwischen -2° und 4·25° gewählt wird. Bei noch höheren Drehzahlen wird schließlich lediglich die
begrenzt,

lieh die abwärts gerichtete Schlagbewegung auf -6°

Es ist daher ersichtlich, daß mit dem beschriebenen erfindungsgemäßen Rotoraufbau Schlagbewegungen erhalten werden, die bei geometrischer-kinematischer Betrachtung eine genaue Steuerung der maximal zulässigen Schlagbewegungen ermöglichen. Dabei werden die idealen geometrischen und kinematischen Bedingungen genau erfüllt, da die einzige kinematische Verbindung zwischen jedem Gabelkopf und der zugehörigen Nabe über das elastomere Lager 22 erfolgt, welches infolge seines geometrischen Aufbaus erlaubt, daß der Gabelkopf in senkrechten Ebenen nur um Achsen schwingen kann, die durch den Mittelpunkt C verlaufen und in einer horizontalen Ebene liegen. Andererseits

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stören oder beeinflussen die Einrichtungen zur Begrenzung dsr maximal zulässigen Schlagbewegungen in Abhängigkeit von der Rotor·= Drehzahl die kinematischen Zusammenhänge zwischen dem Gabelkopf und d©r Habe solange nicht, bis die verschiedenen beschriebenen Bauteile der Einrichtungen miteinander in Berührung kommen»

Die normale Variation der Winkels tellungen der Rotorblätter in einer horizontalen Ebene um eine senkrechte Achse (Vorlauf-Nachlauf-Winkel) ist ebenfalls genau definiert» Diese Veränderung der Stellung erfolgt durch eine Schwenkung um oino senkrechte Achse,, die wiederum durch den Mittelpunkt C verläuft ο Dies ergibt sich aus der Art der Verbindung arischen dem Gabelkopf und dem Steg 7 mittels des Lagers 22 und aus der Form des Lagers selbst» Andererseits haben Änderungen des ScJta©nkwinkQls keinen Einfluß auf die Veränderungen der Schlagwinkel₀ weil die geometrisch-kinematischen Bedingungen_B welche die Schlagbewegungen des Gabelkopf© exakt um in einer horizontalen Ebene liegend© und durch den Punkt C verlaufende Achsen ermöglichens, bei jedem beliebigen Vorlauf-Nachlauf-Schwentarinkel völlig unverändert bleiben„ Hierfür ist auch die Wahl der Lage der Mittelpunkte der Gelenke 38 und 39 auf den Achsen Ik bzw. kO ursächliche Diese Konfiguration verhindert nämlich, daß der Dämpfer 35 Anlaß für weitere Zwangsbewegungen über die vom Lager 22 gebildeten hinaus gibt. Eine Beeinflussung der Exaktheit der betrachteten Bewegungen erfolgt also nicht. Schließlich ist

auch die normale Drehung des Rotorblatts um seine Längsachse aur Veränderung das Anstellwinkels möglich und genau definiert. Dies wird durch Drehung jedes Gabelkopfs 10 um seine Längsachse Ik ermöglicht, was ebenfalls durch, das jeweilige Lager 22 ermöglicht wird.

Wenn der Rotor in Ruhe steht und die zugeordneten Rotorblätter 11 zusammengeschwenkt oder eingefaltet werden sollen, muß lediglich einer der jedes Rotorblatt an den Armen. 12 des zugeordneten Gabelkopfs 10 befestigenden Bolzen 16 entfernt werdenο Das Rotorblatt kann dann um die Achse des anderen Bolseias verschwenkt werden, der dann als Gelenk für diese Schwenkbewegung dient» Der herausgenommene Bolsen kann dann so in die Bohrung 60 im oberen. Arm 12 eingesteckt werden, daß sein unteres Ende ia die Sackbohrung 6l im Bügel 26 eingreift« Infolge der zwischen dem Gabelkopf und der Habe durch das Einführen des diese beiden Bauteile verbindenden Bolaens l6 erzeugten Festlegung wird auf diese Weise jede Bewegung des Gabelkopfs relativ aur Nabe verhindert,, wie dies erforderlich ist, wenn der Rotor mit surückgefalteten Hotorblättern in seiner Ruhestellung steht.

Es ist ersichtlich, daß Abwandlungen und Weiterbildungen des beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung sowohl hinsichtlich der Form als auch der Anordnung der verschiedenen. Bauteile iüi liafosüGZi des Sz\£indusigsgedaiikesas möglich slnd_o

Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE HELBER S ZENZ · BIESSEFi W £ G -47 · B',44 ZWIN3ENBCRGTEL. 06351-74106

A 8001

COSTRÜZIONI AERONAUTICHE GIOVANNI AGUSTA S ο p 1-21017 CASCINA COSTA DI SAMARATE₅ Italien«

Gelenk-Rotor für Hubschrauber

Patentansprüch

1. Gelenk-Rotor mit mehreren Rotorblättern für Hubschrauber, gekennzeichnet durch

ein an der um eine im wesentlichen senkrechte Achse drehbaren Antriebswelle angeschlossene Nabe (l) in Form einer Platte mit einer Vielzahl von Durchbrechungen (5)? von denen jede zwischen einer Begrenzungsfläche (6) jeder Durchbrechung (5) und einem Abschnitt der Begrenzungsflächen (2) der Platte jeweils einen Steg (7) aus dem Plattenmaterial bildet 5

eine Vielzahl von jeweils im wesentlichen U-förmigen Gabelköpfan (ΐθ)_ρ die jeweils ein Paar von parallelen Armen (l2) und ein jeweils eines der Enden der Arme (12) verbindendes Basiselement (13) aufweisen, liobei die jeweils anderen Enden der Arme an einem der Rotorblätter (ll) angeschlossen sind, und das Basiselement in eine der

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Durchbrechungen (5) in der Nabe (l) so eingesetzt ist, daß der zugeordnete Steg (7) zwischen den Gabelkopf-Armen (12) liegt und die Längsachse (l4) des Gabelkopfs (lO) im wesentlichen radial zur Nabe (l) orientiert ist;

eine Vielzahl von elastoraeren Lagern (22), von denen jeweils eines zwischen dem Basiselement (13) eines Gabelkopfs (lO) und dem zugeordneten Naben-Steg (7) angeordnet und zwischen einem Paar von koaxialen sphärischen Flächen (23{ 24) eingeschlossen ist, wodurch ein sphärisches Gelenk gebildet ist, welches den Gabelkopf (lO) elastisch mit der Nabe (l) verbindet, wobei der Gelenkmittelpunkt (c) mit dem Mittelpunkt der sphärischen Flächen (23J 24) zusammenfällt; und durch

!einrichtungen (Anschlagelement 45) zur Begrenzung der Amplitude der Schlagbewegung, welche jeder der Gabelkopfe (lO) um eine durch den Mittelpunkt (c) des sphärischen Gelenkes verlaufende Achse in einer vertikalen Ebene ausführen kann, um den Schlagwinkel des jweiligen Rotorblatts (ll) in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsmotors zu begrenzen.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt (c) des sphärischen Gelenks im wesentlichen innerhalb des zugehörigen Stegs (7) liegt.

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3· Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet₉ daß eine der sphärischen Flächen (23) jedes der Lager (22) an einer augeordneten sphärischen Fläche im Basiselement (13) d©s jeweiligen Gabelkopfs (lO) angekoppelt ist, während die andere sphärische Fläche (2^) des Lagers (22) an einer entsprechenden sphärischen Fläche eines am Steg (7) befestigten Halterungselements (Platte 25) angekoppelt ist, wobei der Mittelpunkt der im Basiselement (13) vorgesehenen sphärischen Fläche auf der Längsachse (l4) des zugehörigen Gabelkopfs (lO) liegt»

k. Rotor nach ©inem der Ansprüche 1 bis 3s dadurch gekennzeichnet₉ daß die elastomeren Lager (22) unlöslich am zugeordneten Basiselement (13) und am Halterungselement (Platte 25) befestigt sind, so daß diese Teile einen einstückigen Bauteil bilden»

5. Rotor nach Anspruch k oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager-Haiterungselement die Form einer kleinen Platte (25) hat und mittels eines den Steg (7) umfassenden gabelförmigen Bügels (26) am Steg (7) befestigt und mit der kleinen Platte (25) verbunden ist.

6. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5p dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Paar v©n Armen (12) jedes Galbekopfs (lO) ein Abschnitt eines Betätigungshebels (29) zur Steuerung der Verdrehung des Gabelkopfs (lO) um eine im wesentlichen in Längsrichtung zu ihm verlaufende

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Achse (l4) zur Veränderung des Anstellwinkels des zugeordneten Rotorblatts (11) angeordnet ist, wobei ein Ende (34) des Betätigungshebels (29) für den Anschluß eines Übertragungsglieds der Vorrichtung zur Veränderung des Anstellwinkels geeignet ausgebildet ist.

Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Begrenzung der Amplitude der Schlagbewegung in im wesentlichen senkrechter Richtung Jedes Gabelkopfs (IO) wenigstens ein starr am Steg (7) angeordnetes Anschlagelement (45) und ein unter Federvorspannung stehendes in Richtung der Längsachse (l4) des Gabelkopfs (10) verschiebbares Schiebestück (48) aufweisen, wobei das Schiebestück (48) unter Einwirkung der Zentrifugalkraft und der elastischen Reaktionskraft der Feder (49) eine erste Konfiguration annimmt, in welcher es infolge der Schlagbewegung auf einer Anlagefläche des Anschlagelements (45) aufruht, wenn die Drehgeschwindigkeit der Nabe (l) unterhalb eines vorgegebenen Werts liegt, und wenigstens eine zweite Konfiguration, in welcher das Schiebestück (48) sich infolge der Zentrifugalkraft in Richtung der Längsachse (l4) des Gabelkopfs(lO) nach außen verschiebt, wobei das Schiebestück (48) so ausgebildet ist, daß es in der zweiten Konfiguration infolge der Schlagbewegung mit einer weiteren, am Anschlagelement(4^) vorgesehenen Anlagefläche in Berührung kommt.

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8. Rotor nach Anspruch 7p dadurch gekennzeichnet„ daß das Schiebestück (48) koaxial zur Längs= achse (i4) des Gabelkopfs (lO) und die Feder (49) zwischen dem Schiebestück (48) und einem starr mit dem besagten Teil des Betätigungshebels (29) für den Gabelkopf (lO) verbundenen Halterung©-Bauelement (50) angeordnet ist»

ο Rotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet; daß das Anschlagelement(45) eine Vielzahl von Amlageflachen (525 53 5 5²O aufweist, die abgestuft in unterschiedlichen Abständen von der Längsachse (l4) des Gabelkopfs (lO) so angeordnet sind,, daß das Schiebe stUck (48) während der Schlagbewegungen von einer vorbestimmten Anlagefläche angehalten wird» wenn das; Schiebestück in einer vorbestimmten Axialgtellung relativ zum Gabelkopf (lO) stent₅ die von der Drehgeschwindigkeit der Nabe (l) abhängig ist, wobei die Ausgestaltung so getroffen ist, daß die Amplitude der möglichen Schlagbewegung des jeweiligen Gabelkopfs (lO) und demzufolge der Schlagwinkel des zugehörigen Rotorblatts (ll) in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit begrenzt ist.

10. Rotor nach einem der Ansprüche 7 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Schiebestück (48) mit einem unter Federvorspannung stehenden und axial zu ihm verschiebbaren Stift (55) versehen ist,

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wobei die Ausgestaltung so getroffen 1st, daß der Stift (45) in eine Bohrung (57) im Anschlagelement (45) eingreift und Schlagbewegungen des Gabelkopfs (lO) in einer senkrechten Ebene um eine durch den Mittelpunkt (c) des sphärischen Gelenks verlaufende Achse (4o) im wesentlichen verhindert.

11. Rotor nach einem der Ansprüche 7 bis 101 dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlagelement (45) starr mit dem den Steg (7) umfassenden Bügel (26) verbunden ist.

12. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Jedem Gabelkopf (ίο) wenigstens ein Dämpfer (35) zugeordnet ist, der ein Gehäuse (37) und eine axial zum Gehäuse (37) verschiebbare Schubstange (36) aufweist, wobei das freie Ende der Schubstange (36) mittels eines ersten sphärischen Gelenks (Kugelgelenk 38), dessen Mittelpunkt auf der Längsachse (l4) des Gabelkopfs (lO) liegt, am Gabelkopf angeschlossen ist, und das Gehäuse (37) mittels eines zweiten sphärischen Gelenks (Kugelgelenk 39), dessen Mittelpunkt auf einer durch den Mittelpunkt (c) des sphärischen Gelenks laufenden und ihrerseits rechtwinklig zur Längsachse (l4) des Gabelkopfs (lO) verlaufenden Achse (4O) liegt, an der Naben-Platte (l) angeschlossen ist.

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13. Rotor nach einem der Ansprüche 6 bis 12„ dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden Armen (12) jedes Gabelkopfs (lO) liegende Teil des Betätigungshebels (29) zwei Fortsätze (30 § 3l) aufweist, x^obei das Ende der Dämpfer-Schubstange (36) an einem der Fortsätae (3l) angeschlossen ist„

Ik. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13₉ dadurch gekennzeichnet₉ daß die Naben-Platte (l) eine im wesentlichen polygonale Umrißform hat und jede Durchbrechung (5) in der Platte von einer Kontur begrenzt ist, die wenigstens eine gerade Begrenaungsflache (6) aufweist₉ die parallel au einer Begrenzungsfläche (2) der polygonalen Umrißfläche der Platte (l) ist, so daß der Schnitt durch den Steg (?) in» wesentlichen konstant und rechteckig ist.

15. Rotor nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet„ daß die Naben-Platte (l) nach oben leicht konkav ausgebildet ist,

16. Hubschrauber-Rotor mit mehreren gelenkig angeschlossenen Rotorblättern wie beschrieben und in den beigefügten Zeichnungen gezeigt«,

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