DE3437811A1 - TORQUE COMPENSATING ROTOR ARRANGEMENT FOR HELICOPTERS - Google Patents
TORQUE COMPENSATING ROTOR ARRANGEMENT FOR HELICOPTERSInfo
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Description
PATENTANWÄLTE HELBER S. ZENZ- GI-ESSER Wi=J3 ~A7 ^BMSZWINGENBERG. TEL. DBaS1-741OS PATENTANWÄLTE HELBER S. ZENZ- GI-ESSER Wi = J3 ~ A7 ^ BMSZWINGENBERG. TEL. DBaS1-741OS
A 8409A 8409
COSTRUZIONI AERONAUTICHE GIOVANNI AGUSTA S.p.A. 1-21017 Cascina Costa di Samarate, Varese/ltallenCOSTRUZIONI AERONAUTICHE GIOVANNI AGUSTA S.p.A. 1-21017 Cascina Costa di Samarate, Varese / ltallen
Drehmomentenausgleichs-Rotoranordnung für HubschrauberTorque compensation rotor assembly for helicopters
Die Erfindung betrifft einen Drehomomentenausgleichs-Ro t ο r für Hub s ehr aub er.The invention relates to a torque compensation Ro t ο r for Hub very but er.
Es ist bekannt, bei Drehmomentenausgleichs-Rotoren für Hubschrauber eine hohle Antriebswelle zu verwenden, welche an einem Ende durch ein Gehäuse drehbar gehaltert ist, welches Antriebskomponenten zur Übertragung des Drehantriebs auf die Antriebswelle enthält. Auf dem freien Ende der Antriebswelle ist eine Nabe befestigt, welche üblicherweise mit zwei oder mehr radialen Rotorblättern mit veränderlicher Einstellung versehen ist. Bei bestimmten bekannten Typen von Drehmomenten— ausgleichs-Rotoren wird die Blattverstellung von einer innerhalb der besagten rohrförmigen Antriebswelle verlaufenden und mit ihrem freien Ende aus ihr vortretenden Steuerstange bewirkt, wobei am äußeren Ende dieser Steuerstange eine Platte gehaltert ist, deren äußerer Rand mit jedem Rotorblatt über eine Verbindung s~- stange für die Blattverstellung gekoppelt ist.It is known in torque balancing rotors to use a hollow drive shaft for helicopters, which is rotatably supported at one end by a housing is, which contains drive components for the transmission of the rotary drive to the drive shaft. On the free end of the drive shaft is attached to a hub, which usually has two or more radial Rotor blades are provided with variable setting. With certain known types of torques - compensating rotors, the blade adjustment is carried out by a extending within said tubular drive shaft and protruding from it with its free end Control rod causes, at the outer end of this control rod a plate is supported, the outer edge is coupled to each rotor blade via a connection rod for blade adjustment.
An dem dem die besagte Platte halternden Ende gegenüberliegenden Ende ist die Steuerstange an den Ausgang einer äußeren Servosteuerung angeschlossen, welche so ausgebildet ist, daß sie eine axiale Stellbewegung auf die Steuerstange ausübt. Diese Stellbewegung wird mittels der erwähnten Verbindungsstange auf die Rotorblätter übertragen, um so die jeweils erforderliche Veränderung der Blatteinstellung hervorzurufen .At the end opposite the end holding said plate At the end the control rod is connected to the output of an external servo control, which is designed so that it exerts an axial adjusting movement on the control rod. This adjusting movement is transferred to the rotor blades by means of the connecting rod mentioned, in order to achieve the respective to bring about the necessary change in the blade setting .
Bei bekannten Ausgestaltungen von Drehmomentenausgleichs-Rotoren ist die besagte Steuerstange üblicherweise in zwei Abschnitte unterteilt, deren erster drehfest mit der Servosteuerung gekoppelt ist, während der zweite sich zusammen mit der Antriebswelle dreht. Die beiden Abschnitte sind dabei üblicherweise über eine Kupplung miteinander verbunden, welche ein Drucklager aufweist, mit dem die beiden Teile in Axialrichtung fest miteinander verbunden sind, während sie gleichzeitig relativ zueinander um ihre eigenen Achsen verdrehbar sind.In known configurations of torque compensation rotors said control rod is usually divided into two sections, the first of which is non-rotatable is coupled to the servo control, while the second rotates together with the drive shaft. The two sections are usually connected to one another via a coupling, which is a thrust bearing has, with which the two parts are firmly connected in the axial direction while they are rotatable at the same time relative to each other about their own axes.
Die erwähnten bekannten Ausführungsformen von Drehmomentenausgleichs—Rotoren weisen eine Anzahl von Nachteilen auf, die hauptsächlich darauf zurückzuführen sind, daß ein längerer oder kürzerer Abschnitt der Steuerstange relativ zu dem die Antriebswelle halternden Gehäuse drehfest angeordnet ist, und andererseits auf die Anordnung des erwähnten Drucklagers.The mentioned known embodiments of torque compensation rotors have a number of disadvantages, mainly due to the fact that a longer or shorter section the control rod is arranged non-rotatably relative to the housing holding the drive shaft, and on the other hand, on the arrangement of the thrust bearing mentioned.
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Genauer gesagt, der drehfeste Abschnitt der Steuerstange ist üblicherweise innerhalb der Antriebswelle durch Lager gehaltert, deren Lebensdauer infolge der auf* sie einwirkenden Beanspruchungen relativ kurz ist, wobei sowohl die in Umfangsrichtung wirkenden, durch die relative Drehung des Steuerstangenabschnitts und der Antriebswelle als auch die axialen, durch die axiale Verschiebung der Steuerstange relativ zur Antriebswelle verursachten Beanspruchungen beteiligt sind. Hinsichtlich des Drucklagers ist festzuhalten, daß dieses normalerweise innerhalb des Gehäuses oder der Antriebswelle in einer derart unzugänglichen Lage angeordnet ist, daß eine unmittelbare Inspektion desselben unmöglich ist und routinemäßige Wartungen oder Austausch extrem arbeitsaufwendig sind.More precisely, the non-rotatable section of the control rod is usually held within the drive shaft by bearings, the service life of which is due to the on * them acting stresses is relatively short, whereby both acting in the circumferential direction, through the relative rotation of the control rod section and the drive shaft as well as the axial, by the axial displacement of the control rod relative to the Stresses caused by the drive shaft are involved. With regard to the thrust bearing, it should be noted that that this is normally within the housing or the drive shaft in such an inaccessible Position is arranged so that an immediate inspection of the same is impossible and routine maintenance or exchanges are extremely labor-intensive.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Drehmomentenausgleichs-Rotor für Hubschrauber zu schaffen, welcher keinei der geschilderten Nachteile aufweist. ;In contrast, the invention is based on the object of a torque compensation rotor for helicopters to create which none of the disadvantages described having. ;
Ausgehend von einer Drehmomentenausgleichs-Sotoranordnung für Hubschrauber mit einem Antriebsgehäuse, einer aus dem Antriebsgehäuse vortretenden und drehbar in ihm gelagerten rohrförmigen Antriebswelle, einem am freien Ende der Antriebswelle befestigten Rotor, einer teilweise innerhalb der Antriebswelle liegenden Steuerstange für die Blattverstellung, einer Servosteuerung zur Erzeugung von axialen Blattverstell-Stellbewegungen der Steuerstange relativ zur Antriebswelle, lagerartigen Verbindungsmitteln zwischen der Steuerstange und derBased on a torque compensation motor arrangement for helicopters with a drive housing, one protruding from the drive housing and rotatably mounted in it tubular drive shaft, one on the free End of the drive shaft attached rotor, a partially located within the drive shaft control rod for the Blade adjustment, a servo control for generating axial blade adjustment adjusting movements of the control rod relative to the drive shaft, bearing-like connecting means between the control rod and the
Servosteuerung und mit Verbindungsmitteln zur drehfesten Koppelung der Steuerstange mit der Antriebswelle, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuerstange sich über die gesamte Länge der Antriebswelle erstreckt und durch Führungsbüchsen axial verschiebbar in, dabei jedoch drehfest mit der Antriebswelle gehaltert ist, wobei ein erstes Ende der Steuerstange aus der Antriebswelle und dem Antriebsgehäuse vortritt und dort mittels der besagten lagerartigen Verbindungsmittel gekoppelt ist.Servo control and with connecting means for non-rotating Coupling the control rod to the drive shaft, this object is achieved according to the invention solved that the control rod extends over the entire length of the drive shaft and is axially displaceable through guide bushings, but non-rotatably is supported with the drive shaft, wherein a first end of the control rod from the drive shaft and the Drive housing steps forward and is coupled there by means of said bearing-like connecting means.
Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, welche einen Axialschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildeten Drehmomentenausgleichs-Rotors zeigt.The invention is explained in more detail in the following description in conjunction with the drawing, which an axial section through an embodiment of one formed in the manner according to the invention Shows the torque compensation rotor.
In der Zeichnung ist mit 1 eine Drehmomentenausgleichs— Rotoranordnung für Hubschrauber bezeichnet, welche eine rohrförmige Antriebswelle 2 aufweist, die aus einem Antriebsgehäuse 3 vortritt und auf deren freies Ende die Nabe h eines in seiner Gesamtheit mit 5 bezeichneten Drehmomentenausgleichs-Rotors befestigt ist.In the drawing, 1 denotes a torque compensation rotor arrangement for helicopters, which has a tubular drive shaft 2 which protrudes from a drive housing 3 and on the free end of which the hub h of a torque compensation rotor designated in its entirety with 5 is fastened.
Die Antriebswelle 2 und die Nabe k sind über eine keilverzahnte Kupplung 6 drehfest miteiandner verbunden, während die Nabe k in Axialrichtung an einer konischen Schulter und einem Anschlagring 7 auf der Welle 2 mittels einer auf ein mit Gewinde versehenen Endabschnitt der Welle 2 aufgeschraubten Ringmutter 8 festgelegt sind, welche über einen zwischengelegten Druckring 9 auf die Nabe k einwirkt, wobei der Druckring 9 seinerseitsThe drive shaft 2 and the hub k are non-rotatably connected to one another via a splined coupling 6, while the hub k is fixed in the axial direction on a conical shoulder and a stop ring 7 on the shaft 2 by means of an annular nut 8 screwed onto a threaded end section of the shaft 2 which acts on the hub k via an interposed pressure ring 9, the pressure ring 9 in turn
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ebenfalls durch die keilverzahnte Kupplung 6 drehfest mit der Antriebswelle 2 gekoppelt ist.also rotatably through the splined coupling 6 is coupled to the drive shaft 2.
Das Antriebsgehäuse 3 setzt sich aus zwei im wesentlichen topfförmigen Gehäuseteilen 10 und 11 zusammen, welche mit ihren konkaven Seiten einander zugewandt auf gegenüberliegenden Seiten eines Kegelrads 12 angeordnet sind, welches auf einem innerhalb des Gehäuses 3 verlaufenden Abschnitt der Antriebswelle 2 befestigt ist und als Antrieb für die Antriebswelle 2 selbst dient.The drive housing 3 is composed of two essentially cup-shaped housing parts 10 and 11, which are arranged with their concave sides facing one another on opposite sides of a bevel gear 12 which is attached to a section of the drive shaft 2 that extends inside the housing 3 is and serves as a drive for the drive shaft 2 itself.
Der Gehäuseteil 10 weist einen, koaxial zur Antriebswelle ausgerichteten und mit einer mittigen Bohrung 14 versehenen Abschlußdeckel 13 auf. Der Abschlußdeckel 13 ist fest mit einem rohrförmigen Abschnitt I5 des Gehäuseteils 10 verbunden, wobei der besagte rohrförmige Abschnitt mittels zweier zwischengeschalteter Lager ein Ende der Antriebswelle 2 drehbar lagert. Der Innenring der Lager ist durch Anlage an einer Ringschulter auf der ¥elle 2 mittels einer auf das mit Gewinde versehene Ende der Antriebswelle 2 selbst aufgeschraubten Ringmutter I7 festgelegt. Die Außenringe der Lager 16 liegen an der Innenfläche des Abschnitts I5 und sind an der dem Abschlußdeckel I3 zugewandten Seite axial durch eine Ringmutter 18 gehaltert, welche mit einem Innengewinde im Abschnitt I5 zusammenwirkt und eine Radialdichtung I9 trägt.The housing part 10 has a coaxial to the drive shaft aligned and provided with a central bore 14 End cover 13 on. The cover 13 is fixed to a tubular portion I5 of the Housing part 10 connected, said tubular portion by means of two intermediate bearings one end of the drive shaft 2 is rotatably supported. The inner ring of the bearing is in contact with an annular shoulder on the ¥ elle 2 by means of a screwed onto the threaded end of the drive shaft 2 itself Ring nut I7 set. The outer rings of the bearings 16 lie on the inner surface of the section I5 and are on the side facing the cover plate I3 axially supported by a ring nut 18 which cooperates with an internal thread in the section I5 and a Radial seal I9 carries.
Der Gehäuseteil 11 bildet eine Stirnwand 20 mit einer mittigen Bohrung 21, durch welche ein Mittelabschnitt der Antriebswelle 2 hindurchtritt, der innerhalb der Bohrung 21 mittels eines Lagers 22, vorzugsweise einem Rollen- oder Nadellager, drehbar gelagert ist.The housing part 11 forms an end wall 20 with a central bore 21 through which a central section the drive shaft 2 passes within the Bore 21 is rotatably mounted by means of a bearing 22, preferably a roller or needle bearing.
Durch die Antriebswelle 2 tritt eine Steuerstange 23 für die Blattverstellung hindurch, welche sich aus drei Abschnitten 2k, 25 und 26 zusammensetzt, die an ihren Enden jeweils durch Kupplungen 27 und 28 miteinander verbunden sind. Der Abschnitt 26 ist durch eine im Bereich der Ringmutter 8 vorgesehene Führungsbüchse 29 verschiebbar innerhalb der Antriebswelle 2 gehaltert, tritt aus dem freien Ende der Welle 2 vor und trägt eine an ihr befestigte Platte 30, an welcher das eine Ende eines an seinem anderen Ende am Ende der Antriebswelle 2 befestigten verformbaren Abdeckbalgs 31 angeschlossen ist. Die Platte 30 weist zwei diametral gegenüberliegende Augen 32 auf (, von denen nur eines gezeigt ist,), die jeweils mit zwei zugehörigen Augen 33 (» von denen wiederum nur eines dargestellt ist,) mit der Führungsbüchse 9 durch ein jeweils zugeordnetes Scherengelenk Jk verbunden sind, welches so ausgebildet ist, daß es die Steuerstange 23 drehfest mit der Antriebswelle 2 verbindet. Die Platte 3° ist außerdem mit zwei weiteren diametral gegenüberliegenden Augen 35 (» von denen wiederum nur eines gezeigt ist.) versehen, von denen jedes an einer Verbindungsstange 36 für die Blattverstellung angeschlossen ist, die so ausgestaltet sind, daß sie eine axiale Verschiebung der Steuerstange 23 relativ zur Antriebswelle 2 in entsprechende Veränderungen der Einstellwinkel der zugeordneten (nicht gezeigten) Rotorblätter des Rotors 5 umsetzen. Der mittlere Abschnitt 25 der Steuerstange ist mit Hilfe einer in Höhe des Lagers 22 vorgesehenen Führungsbüchse 37 gleitend verschiebbar in der Antriebswelle 2 gehaltert,A control rod 23 for the blade adjustment passes through the drive shaft 2 and is composed of three sections 2k, 25 and 26 which are connected to one another at their ends by couplings 27 and 28, respectively. The section 26 is held displaceably within the drive shaft 2 by a guide bush 29 provided in the area of the ring nut 8, protrudes from the free end of the shaft 2 and carries a plate 30 attached to it, one end of which is attached to the other end Deformable cover bellows 31 attached to the end of the drive shaft 2 is connected. The plate 30 has two diametrically opposed eyes 32 (only one of which is shown), each of which is connected to the guide bushing 9 by an associated scissor joint Jk with two associated eyes 33 (only one of which is shown) which is designed in such a way that it connects the control rod 23 to the drive shaft 2 in a rotationally fixed manner. The plate 3 ° is also provided with two further diametrically opposed eyes 35 (»of which again only one is shown.), Each of which is connected to a connecting rod 36 for the pitch, which are designed so that they an axial displacement of the Convert the control rod 23 relative to the drive shaft 2 into corresponding changes in the setting angle of the associated (not shown) rotor blades of the rotor 5. The middle section 25 of the control rod is held slidably displaceably in the drive shaft 2 with the aid of a guide bush 37 provided at the level of the bearing 22,
während der Abschnitt 24 durch eine in Höhe der Ringmutter 18 innerhalb der Antriebswelle 2 vorgesehene Führungsbüchse 38 axial gleitend verschiebbar gehaltert ist.while the section 24 by an equal to the Ring nut 18 provided within the drive shaft 2 guide bush 38 slidably axially displaceable is held.
Der Abschnitt 24 tritt durch die Bohrung 14 aus dem Antriebsgehäuse 3 vor und weist an seinem Ende ein von einem Gewindeabschnitt 40 gefolgtes zylindrisches Schwanzstück 39 auf. Das Schwanzstück 39 greift in die Innenflächen des Innenrings von zwei Drucklagern 4i ein, welche durch eine auf den Gewindeabschnitt 40 aufgeschraubte Mutter 42 in Axialrichtung auf dem Schwanzstück 39 festgelegt sind. Das Schwanzstück haltert über die Drucklager 41 drehbar eine Büchse h-3, deren gehäusezugewandtes Ende über einen Balg 44 mit dem Abschlußdeckel 13 verbunden ist, und die zwischen den Gabelarmen eines Gabelkopfs 45 liegt, der einen Hebelarm eines Schwenkhebels 46 bildet. Die Büchse ist auf zwei gegenüberliegenden Seiten mit nicht gezeigten radialen Bohrungen versehen, die jeweils mit einer (nicht gezeigten) zugeordneten Bohrung im zugehörigen Gabelarm des Gabelkopfs 45 fluchten. In jedes Paar der (nicht gezeigten) zugeordneten Bohrungen ist jeweils ein Bolzen 47 eingesetzt, der jeweils vom Ende einer mittels einer Schraube 49 am zugeordneten Gabelarm des Gabelkopfs 45 befestigten Platte 48 vorsteht.The section 24 protrudes from the drive housing 3 through the bore 14 and has a cylindrical tail piece 39 followed by a threaded section 40 at its end. The tail piece 39 engages in the inner surfaces of the inner ring of two thrust bearings 4i which are fixed in the axial direction on the tail piece 39 by a nut 42 screwed onto the threaded section 40. Via the thrust bearing 41, the tail piece rotatably supports a bushing h-3, the end of which facing the housing is connected to the end cover 13 via a bellows 44 and which lies between the fork arms of a fork head 45 which forms a lever arm of a pivot lever 46. The bushing is provided with radial bores (not shown) on two opposite sides, each of which is aligned with an associated bore (not shown) in the associated fork arm of the fork head 45. A bolt 47 is inserted into each pair of the associated bores (not shown) and protrudes from the end of a plate 48 fastened to the associated fork arm of the fork head 45 by means of a screw 49.
Der Schwenkhebel 46 ist mittig am Ende eines Gelenkarms 50 gelagert, der seinerseits an seinem anderen Ende an einem einstückig am Gehäuseteil 10 desThe pivot lever 46 is mounted centrally on the end of an articulated arm 50, which in turn on its other End at an integral part of the housing part 10 of the
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IOIO
Antriebsgehäuses 3 vorgesehenen Ansatz 51 angelenkt ist. Das dem an der Büchse 43 befestigten Ende gegenüberliegende Ende des Schwenkhebels 46 ist am Ende einer Ausgangsstange 52 einer Servosteuerung für die Blattverstellung angelenkt.Drive housing 3 provided approach 51 is articulated. The one attached to the sleeve 43 end opposite end of the pivot lever 46 is at the end of an output rod 52 of a servo control hinged for blade adjustment.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht klar hervor, wie die Steuerstange 23 mit Hilfe der Drucklager 4l einerseits insgesamt winkelfest mit der Welle 2 gekoppelt ist und sich mit dieser dreht, so daß nur relativ geringe Beanspruchungen auf die Führungsbüchsen 29, 37 und 38 einwirken, deren alleinige Funktion also darin liegt, die Steuerstange 23 in Axialrichtung in der Antriebswelle 2 zu führen.From the above description it is clear how the control rod 23 with the help of the thrust bearing 4l on the one hand is coupled to the shaft 2 at a fixed angle and rotates with it, so that only Relatively low stresses act on the guide bushes 29, 37 and 38, their sole So the function is to move the control rod 23 in To lead in the axial direction in the drive shaft 2.
Die Anordnung der Drucklager 41 außerhalb des Antriebsgehäuses 3 erleichtert darüber hinaus die Inspektion der Koppelung der Steuerstange 23 mit der an die Servosteuerung 53 angekoppelten kinematischen Kette, wodurch solche Inspektionen einfach dadurch erfolgen können, daß die Mutter 42 abgeschraubt und der Abdeckbalg 44 abgenommen wird, um die Büchse 43 und die Drucklager 41 vom Schwanzstück 39 abziehen zu können.The arrangement of the thrust bearings 41 outside the drive housing 3 also facilitates the inspection the coupling of the control rod 23 to the servo control 53 coupled kinematic chain, which makes such inspections easy can that the nut 42 unscrewed and the cover bellows 44 is removed to the sleeve 43 and the To be able to pull the thrust bearing 41 off the tail piece 39.
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