DE3528134C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gabelförmigen Hebel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein entsprechender Hebel ist beispielsweise bei dem durch die DE-OS 34 01 737 bekannten Rotor eines Drehflügelflugzeugs je Rotorblatt das Getriebeglied zwischen der sog. Steuerstange und einer längs des Blatt­ halses berührungsfrei sich erstreckenden, torsionssteifen Blattsteuer­ hülle, welche für die Blatteinstellwinkelsteuerung einerseits mit dem Blattflügel fest verbunden und andererseits an der Blattwurzel beweglich abgestützt ist. Dabei muß dieser sog. Blattsteuer-Hebel die geradlinigen Bewegungen der Steuerstange in Drehwinkelbewegungen der Blattsteuerhülle umwandeln, weshalb zwischen der Steuerstange und dem Hebel eine Gelenk­ verbindung zwingend ist. Diese macht die Gabelform des Hebels erforder­ lich.

Gemäß der DE-OS 34 01 737 kann dieser Hebel ein gesondertes Metallteil und mit der aus faserverstärktem Kunststoff bestehenden Blattsteuerhülle mittels einer Schraubverbindung kraftschlüssig verbunden sein. Dann sind u. a. Korrosions- und somit Verbindungssicherheitsprobleme unver­ meidlich. Zudem erhöht ein Metall-Hebel das Baugewicht der Blattsteuer­ hülle beträchtlich. Sofern der Hebel, als integraler Bestandteil eines Bauteils, aus faserverstärktem Kunststoff bestehen soll, ist bisher die Vereinigung mit dem Bauteil auf eine Einbettung in den Bauteilaufbau bei dessen Herstellung beschränkt, beispielsweise nach Art der gemäß der DE-AS 24 51 860 für einen Blattbefestigungshebel gewählten Armierung zwischen Fasersträngen der Blattwurzel.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hebel der eingangs genannten Art mit dem zugeordneten Bauteil unabhängig von dessen Struk­ tur zu einem einstückigen Faserverbundkunststoffkörper zusammenzufassen.

Diese Aufgabe ist für einen gattungsgemäßen Hebel mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Erfindung stellt damit unter Vermeidung von kleinflächigen, d. h. festigkeitsmindernden Füge­ stellen zwischen dem Hebel und dem zugeordneten Bauteil nicht nur sicher, daß der Hebel die nötige Festigkeit bzw. Steifigkeit aufweist. Zugleich hat der Schichtaufbau des Hebels den Vorteil eines relativ geringen Fertigungsaufwandes, weil herkömmliche Verarbeitungstechniken für faserverstärkte Kunststoffe anwendbar sind. Außerdem ist die Erfin­ dung nicht auf einen Hebel an einem Hohlbauteil beschränkt. Außer der diesbezüglichen im Anspruch 2 gekennzeichneten Ausgestaltung bestehen weitgehende Gestaltungsmöglichkeiten für verschiedene Anwendungsfälle des Hebels. Dies wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung weiter verdeutlicht.

Dabei zeigt die Zeichnung in

Fig. 1 einen gabelförmigen Hebel an einem Hohlbauteil,

Fig. 2 den Hebel gemäß Fig. 1 in Explosionsdarstellung.

Ein mit einem Ausschnitt seiner Wandung nur angedeutetes Hohlbauteil 1, beispielsweise in der Form der in der vorgenannten DE-OS 34 01 737 beschriebenen Blattsteuerhülle, ist an seinem offenen Ende mit einem gabelförmigen Hebel 2 versehen, wobei dieser wie die Bauteilwandung aus faserverstärktem Kunststoff aufgebaut ist, etwa Glasfasern in einer Kunststoffharzmatrix. Gemäß Fig. 2 ist der Hebel 2 ein Verbundbauteil auf der Basis dreier zusätzlicher Deckschichten 3, 4, 5 der Wandung des Hohlbauteils 1. Die Deckschichten 3, 4, 5 sind aus mehreren Faserlagen (in einer Kunststoffmatrix) aufgebaut, wobei, z. B. um einen sog. isotropen Schichtaufbau zu erhalten, in Schichtrichtung Fasergewebe mit 0/90°-Faserorientierung mit Fasergewebe mit ±45°-Faserortientierung in bezug auf die Längsachse der Hebelbohrungen 6 abwechseln kann. Für den Aufbau der beiden Hebelschenkel 2.1 in der in Fig. 1 dargestellten Form sind die Deckschichten 3, 4, 5 bzw. deren einzelne Faserlagen mit daran rechtwinklig gebogenen hebelschenkelförmigen Fortsätzen 3.1, 4.1 bzw. 5.1, 5.2 versehen, wobei zwei Deckschichten 3, 4 zueinander mit seit­ lichem Abstand angeordnet und die dritte Deckschicht 5 dazwischen einge­ fügt ist. Die hebelschenkelförmigen Fortsätze 3.1, 4.1, 5.1, 5.2 sind soweit deckungsgleich, daß bei der stoffschlüssigen Vereinigung der zueinander beabstandeten Deckschichten 3, 4 mit der dritten Deckschicht 5 (und mit der Bauteilwandung) deren hebelschenkelförmige Fortsätze 5.1, 5.2 jeweils mit einem gegenüberstehenden Fortsatz 3.1 bzw. 4.1 zur vollen Flächendeckung kommen unter Bildung eines Grundaufbaus des Hebels 2 bzw. der Hebelschenkel 2.1. Dabei ist der gewählte Verbund mit der Wandung des Hohlbauteils 1 zwischen der am Wandungsende sitzenden Deckschicht 3 und der dritten Deckschicht 5 selbstverständlich auf ein solches beschränkt, sofern Durchbrüche für Laschen in der Bauteilwandung außer Betracht bleiben. Stattdessen kann auch diese Deckschicht 3 auf der Wandungsaußenseite in spiegelsymmetrischer Anordnung zu der ihr beabstandeten Deckschicht 4 positioniert werden. Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung wird der hebelschenkelförmige Fortsatz 3.1 der Deckschicht 3 um die Dicke der Bauteilwandung länger sein als die übrigen Laschen 4.1, 5.1, 5.2.

Wie schließlich die Fig. 2 zum vorbeschriebenen Grundaufbau des Hebels 1 noch zeigt, stehen gegeneinanderstoßende Deckschichtränder 4.2, 5.3, im Beispielsfall nur diejenigen der Deckschichten 4 bzw. 5, in (möglichst) großflächiger Verbindung infolge einer überlappten Fügung. Dazu sind an der Fügestelle die betreffenden Deckschichtränder 4.2, 5.3 so geschäf­ tet, daß (nur an der Fügestelle) in Schichtrichtung von innen nach außen die Fläche der einzelnen Faserlagen der dritten Deckschicht 5 (von Lage zu Lage) zunimmt und entsprechend die Fläche der einzelnen Faserlagen der angefügten zweiten Deckschicht 4 abnimmt. Mit Ausnahme des gefügten Deckschichtrandes 5.3 haben sonst bei der dritten Deckschicht 5 die Ränder die gleiche Schäftung wie alle übrigen Ränder der Deckschichten 3, 4, also im Sinne eines möglichst stufenlosen Materialüberganges von den Deckschichten 3, 4, 5 auf die Bauteilwandung. Die demgegenüber verschiedene Schäftung des gefügten Deckschichtrandes 5.3 der dritten Deckschicht 5 hat den fertigungstechnischen Vorteil, daß deren Verbund mit der zweiten Deckschicht 4 in einer sog. Negativform für den Hebel 1 herstellbar ist. In einer solchen (mit Ausnahme der ersten Deckschicht 3) dem Hebelprofil entsprechenden Hohlform wird die dritte Deckschicht 5 beginnend mit ihrer oberen Faserlage und endend mit ihrer unteren Faserlage geformt, bevor die z. B. schon vorgeformte zweite Deckschicht 4 eingebracht wird. An den einzelnen zweckmäßig vorgefertigten Faserlagen brauchen bei der Formung der Deckschichten 3, 4, 5 die hebelschenkelför­ migen Fortsätze 3.1, 4.1 bzw. 5.1 nur noch abgewinkelt zu werden.

Der Hebel 1 gemäß der Erfindung ist folglich frei von Fertigungsproble­ men, sofern die Formung mit weiterem den Grundaufbau vervollständigenden Material auch in einer Schichtfolge geschieht, bei welcher grundsätzlich mit der obersten Faserlage des fertigen Hebels 1 begonnen wird. Demnach werden die in Fig. 2 dargestellten Hebelbauteile, mit Ausnahme der wegen ihrer wandungsinnenseitigen Anordnung eine eigene Form beginnenden Deckschicht 3, einer entsprechenden Negativform in der Reihenfolge ausgehend von Hebel-Decklagen 7, 8 und endend mit der zweiten Deck­ schicht 4 vereinigt. Hierbei wird die dritte Deckschicht 5 im Bereich zwischen ihren hebelschenkelförmigen Fortsätzen 5.1 und 5.2 mittels einer ein- oder mehrlagigen Deckschicht 9 mit komplementären hebelschen­ kelförmigen Fortsätzen 9.1 bzw. 9.2 verstärkt, sofern Hebelschenkel 2.1 von großer Dicke gefordert sind, jedoch die dritte Deckschicht 5 in der Anzahl der geschäfteten Faserlagen zu begrenzen ist. Falls eine relativ große Baulänge des Hebels 1 gefordert ist, wird die dritte Deckschicht 5 oder gegebenenfalls deren Deckschicht 9 im Bereich zwischen ihren hebel­ schenkelförmigen Fortsätzen 5.1, 5.2 bzw. 9.1, 9.2 noch mit einem diese stützenden Füllkörper 10 z. B. aus einem Schaumstoff versehen. Die Wahl einer zusammengesetzten Deckhaut aus den beiden Decklagen 7, 8 mit einer bzw. zwei komplementären hebelschenkelförmigen Deckfortsätzen 7.1, 7.2 bzw. 8.1 ist einer leichteren Formgebung im Fertigungsablauf förderlich.

Vorzugsweise werden erst nach dem gemeinsamen Aushärten der Bauteilwan­ dung 1 und des Hebels 2 die Hebelschenkel 2.1 mit den Bohrungen 6 ver­ sehen.

Claims (2)

1. Gabelförmiger Hebel als integraler Bestandteil eines um seine Längsachse drehwinkelbeweglichen Bauteils aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere eine Rotorblattes, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (2) in einem Stoffschluß-Verbund mit dem Bauteil (1) aus drei diesem zusätzlich hinzugefügten mehrlagigen Deckschichten (3, 4, 5) zusammengesetzt ist, wobei die Hebelschenkel (2.1) von zwei in seitlichem Abstand zueinander befindlichen Deckschichten (3, 4) und einer diesen zwischengefügten dritten Deckschicht (5) gebildet sind und wobei diese Deckschichten (3, 4, 5) zumindest im Bereich der Hebelschenkel (2.1) zur Flächendeckung kommen.

2. Gabelförmiger Hebel nach Anspruch 1, am offenen Ende eines Hohlbauteils, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bauteil (1) hinzugefügten Deckschichten (3, 4, 5) so angeordnet sind, daß die Bauteilwandung sich zwischen zwei Deckschichten (3, 5; 4, 5) befindet.