DE3603400C1

DE3603400C1 - Control device for rotor blade adjustment, especially in the case of a rotary-wing aircraft

Info

Publication number: DE3603400C1
Application number: DE19863603400
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Mautz; Alois Schwarz
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1986-02-05
Filing date: 1986-02-05
Publication date: 1987-05-14

Abstract

In the case of a control device for collective and cyclic adjustment of rotor blades having a swash plate (3) which is coaxial with respect to the rotor drive shaft (2), this swash plate (3) is supported (either) on the rotor side (or on the fuselage side) by a universal joint (8) consisting of an assembly of four hinged bearings (9, 10) which can move in an angle in all directions and are offset through 90 DEG with respect to one another around the circumference of the swash plate in a plane which is parallel to the rotor rotation plane, that pair of mutually opposite hinged bearings (9) which provides support on the rotor side (or fuselage side) being arranged such that it can move in the direction in which the rotor drive shaft (2) extends. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung ge mäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und 2.The invention relates to a control device ge according to the preamble of patent claims 1 and 2.

Bei einer derartigen durch die DE-PS 24 14 570 bekann ten Steuerungseinrichtung erfolgt die Zentrierung und Drehlagefixierung der Taumelscheibe gegenüber der Ro torantriebswelle durch vier Lenker aus je zwei durch ein Drehgelenk verbundenen Stangen. Dabei können die Lenker zugleich, je nach Zuordnung, entweder als sog. Mitnehmer des drehenden Teils der Taumelscheibe fun gieren oder zum Feststellen des nichtdrehenden (sog. feststehenden) Teils derselben dienen. Da bei einer derartigen Lenkeranordnung eine Anpassung der einzelnen Lenker untereinander in ihrer Lage in Umfangs- bzw. Drehrichtung der Taumelscheibe vorzunehmen ist, stellt sich selbstverständlich die Forderung nach engen Lage toleranzen, eine problematische Forderung u. a. wegen der relativ großen Anzahl an Bauteilen der Lenkeranord nung. Mit diesem Mangel ist naturgemäß auch ein durch die DE-OS 36 08 600 bekanntes Taumelscheiben-Zentrier teil behaftet, welches durch drei zur Rotorantriebswel le tangentiale, gleichabständige und gleichlange Stangen lediglich ein Ersatz ist für eine Zentrierung und Drehlagefixierung der Taumelscheibe mittels eines auf einem Steigrohr verschiebbaren Kugelgelenkes bzw. eines Scherengelenkes mit mehreren Scherenarmen.In such a known from DE-PS 24 14 570 The control device is centered and Rotation fixation of the swash plate in relation to the Ro Gate drive shaft through four links with two each a swivel-connected rods. The Handlebars at the same time, depending on the assignment, either as a so-called Driver of the rotating part of the swashplate fun yaw or to determine the non-rotating (so-called fixed) part of the same serve. Because with one such a handlebar arrangement an adjustment of the individual Handlebars with each other in their position in circumferential or Direction of rotation of the swashplate is to be set of course the demand for a tight location tolerances, a problematic requirement u. a. because of the relatively large number of components of the handlebar arrangement nung. With this deficiency is naturally a through the DE-OS 36 08 600 known swash plate centering partly afflicted by three to the rotor drive shaft le tangential, equally spaced and equally long Poles are just a replacement for centering and fixing the swashplate in a rotational position by means of a Ball joint that can be moved on a riser or a scissor joint with several scissor arms.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Steuereinrichtung der eingangs genannten Art für die Zentrierung und Lagefixierung der Taumelscheibe in Umfangs- bzw. Drehrichtung der Rotorantriebswelle weitestgehend, d. h. ohne eine Mehrzahl solcher Lenker bzw. Stangen auszukommen.The invention is therefore based on the object a control device of the type mentioned for centering and fixing the swashplate in the circumferential or rotational direction of the rotor drive shaft as far as possible, d. H. without a plurality of such handlebars or sticks.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentan spruchs 1 oder 2 gelöst. Hierbei ist ein aus vier Gelenklagern und einem Verbindungsteil gebildetes Kar dangelenk zwischen der Taumelscheibe und entweder der Rotornabe oder der Flugzeugzelle unter zusätzlich in Rotorantriebswellen-Erstreckungsrichtung beweglicher Kopplung des Kardangelenkes mit dem Rotor bzw. der Flugzeugzelle angeordnet, wogegen zwischen der Taumelscheibe und dem Kardangelenk nur Winkelbewegungen zugelassen werden.This task is according to the characteristics of the patent spell 1 or 2 solved. Here is one out of four Spherical bearings and a connecting part formed Kar pivot between the swashplate and either the Rotor hub or the airframe under additionally in Rotor drive shaft extension direction more flexible Coupling the universal joint with the rotor or Airframe arranged, whereas between the swash plate and only angular movements permitted to the universal joint will.

Damit wird gegenüber der vorbeschriebenen bekannten Steuerungseinrichtung gemäß der DE-PS 24 14 570 zu gleich erreicht, daß sämtliche der Stützung der Taumel scheibe dienenden Bauelemente im von ihr umgrenzten lichten Raum positionierbar sind, was u. a. einer aero dynamischen Gestaltung des Rotors förderlich ist. Dies wird insbesondere durch die im Unteranspruch 6 gekenn zeichnete Ausführungsform der Erfindung deutlich, wo nach die Steuerungseinrichtung sogar im Inneren einer hohlen Rotorantriebswelle positionierbar ist.This is compared to the known one described above Control device according to DE-PS 24 14 570 equal achieved all of the support of the wobble disk-serving components in the bounded by it clear space can be positioned, which u. a. an aero dynamic design of the rotor is beneficial. This is particularly characterized by the in subclaim 6 drew embodiment of the invention clearly where according to the control device even inside one hollow rotor drive shaft is positionable.

Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit den in den Unteransprüchen gekennzeichneten bevorzugten Ausge staltungen anhand zweier Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Zeichnung näher er läutert. Dabei zeigt die Zeichnung inIn the following the invention in connection with the in the preferred claims characterized the subordinate claims events based on two embodiments with reference to the drawing he purifies. The drawing shows in

Fig. 1 in der Draufsicht eine Taumelscheibe um eine Rotorantriebswelle, Fig. 1 in the plan view of a swash plate to a rotor drive shaft,

Fig. 2 einen Schnitt nach Schnittlinie II-II der Fig. 1, Fig. 2 shows a section along line II-II of Fig. 1,

Fig. 3 in der Draufsicht eine Taumelscheibe in einer hohlen Rotorantriebswelle, Fig. 3 in the plan view of a swash plate in a hollow rotor drive shaft,

Fig. 4 einen Schnitt nach Schnittlinie IV-IV der Fig. 3. Fig. 4 shows a section along line IV-IV of FIG. 3.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist für die kollektive und zyklische Verstellung des Anstellwinkels von nicht dargestellten Rotorblättern beispielsweise eines Vierblattrotors ei nes Drehflügelflugzeugs über an Blattwinkelhebeln o. dgl. angelenkte Stoßstangen 1 (entsprechend der An zahl der Rotorblätter) mittels einer koaxial um eine Rotorantriebswelle 2 angeordneten Taumelscheibe 3 deren beim Umlauf der Rotorblätter bzw. Stoßstangen 1 dre hender Teil 3.1 am Innenumfang ihres sog. feststehenden Teils 3.2 gelagert, wobei mittels dreier hieran um 120° zueinander versetzt angelenkter Steuerstangen 4 die Taumelscheibe 3 sowohl für die kollektive Blattverstel lung axial verschiebbar als auch für die zyklische Blattverstellung neigbar ist. Dabei wird, wie insbe sondere Fig. 2 zeigt, durch einen mit der Flugzeugzelle 5 schwenkbar verbundenem Lenker 6 der Stillstand dieses Teils 3.2 der Taumelscheibe 3 beim Umlauf des Rotors bzw. der Rotorantriebswelle 2 sichergestellt.According to Fig. 1 and 2 is for the collective and cyclic pitch of the tilt angle of not shown rotor blades, for example, a four-bladed rotor ei nes rotorcraft o over to blade angle levers. Like. Hinged bumper 1 (corresponding to in number of the rotor blades) by means of a coaxially about a rotor drive shaft 2 arranged swash plate 3 whose rotating part of the rotor blades or bumpers 1 3.1 part 3.1 stored on the inner circumference of their so-called fixed part 3.2 , with three swiveled by 120 ° to each other control rods 4 swash plate 3 axially displaceable both for the collective blade adjustment as is also tiltable for the cyclic blade adjustment. In this case, as shown in particular sondere Fig. 2 shows, by a pivotally Associated with the airframe 5 arm 6 of the standstill of this part of the swash plate 3 during the rotation of the rotor or the rotor drive shaft 2 ensured 3.2.

Bekanntlich muß eine derartige Taumelscheibe 3 beim Verstellen ihre koaxiale Lage zur Rotorantriebswelle 2 beibehalten und deshalb zentriert werden. Zugleich ist ihr drehender Teil 3.1 anzutreiben, und zwar von der Rotorantriebswelle 2 bzw. Rotornabe 7. Schließlich muß die Drehlagefixierung des drehenden Teils 3.1 der Tau melscheibe 3 sichergestellt werden, d. h. ein Verdrehen dieses Teils 3.1 relativ zur Rotorantriebswelle 2 bzw. Rotornabe 7 muß ausgeschlossen sein. Sonst würde es zu Steuerungs- bzw. Steuerphasenfehlern kommen.As is known, such a swash plate 3 must maintain its coaxial position with respect to the rotor drive shaft 2 during the adjustment and must therefore be centered. At the same time, its rotating part 3.1 is to be driven , specifically by the rotor drive shaft 2 or rotor hub 7 . Finally, the rotational position fixation of the rotating part 3.1 of the swash plate 3 must be ensured, ie a rotation of this part 3.1 relative to the rotor drive shaft 2 or rotor hub 7 must be excluded. Otherwise there would be control or control phase errors.

Zur Erfüllung dieser drei Bedingungen ist gemäß Fig. 1 und 2 die Taumelscheibe 3 bzw. ihr drehender Teil 3.1 mit der Rotornabe 7 bzw. dem zugeordneten Flansch der Rotorantriebswelle 2 über ein Kardangelenk 8 gekoppelt aus einem Verbund von vier in einer zur Rotordrehebene parallelen Ebene über den Umfang der Taumelscheibe 3 um 90° zueinander versetzten, allseitig winkelbeweglichen Gelenklagern 9 und 10. Der Verbund dieser Gelenklager 9 und 10 ist durch eine zwischen der Taumelscheibe 3 und der Rotorantriebswelle 2 in koaxialer Anordnung hierzu positionierte Ringscheibe 8.1 hergestellt als Mittelteil des Kardangelenkes 8. Zu dessen Verbindung mit der Rotornabe 7 ist in die beiden zugeordneten ein ander gegenüberliegenden Gelenklager 9 je eine in achs paralleler Anordnung zur Rotorantriebswelle 2 nabensei tig fixierte Mitnehmer-Stange 11 eingeführt. Hierbei sind die beiden Gelenklager 9 in Erstreckungsrichtung der Rotorantriebswelle 2 bewegbar, wozu jeweils ein von einem in der Ringscheibe 8.1 festsitzenden Außenring 9.1 gehaltenes Kugelstück 9.2 des Gelenklagers 9 auf einem Zapfen 11.1 der Mitnehmer-Stange 11 längsver schiebbar angeordnet ist. Gegenüber dieser rotornaben seitigen Verbindung des Kardangelenkes 8 weisen dessen beide übrigen dem drehenden Teil 3.1 der Taumelscheibe 3 zugeordneten (einander gegenüberliegenden) Gelenkla ger 10 jeweils in einem daran fixierten Stangenkopf 10.1 ein Kugelstück 10.2 auf, welches auf einem Bolzen 12 zwischen den beiden Schenkeln einer Lagergabel 8.2 der Ringscheibe 8.1 axial unverschiebbar angeordnet ist.To fulfill these three conditions is shown in FIG. 1 and 2, the swash plate 3 and its rotating part 3.1 with the rotor hub 7 and the associated flange of the rotor drive shaft 2 via a universal joint 8 coupled from a composite of four in a direction parallel to the rotor rotational plane level on the circumference of the swash plate 3 offset by 90 ° to one another, angularly movable spherical bearings 9 and 10 . The connection of these spherical bearings 9 and 10 is produced as an intermediate part of the universal joint 8 by an annular disk 8.1 positioned between the swash plate 3 and the rotor drive shaft 2 in a coaxial arrangement. To connect it to the rotor hub 7 is inserted into the two associated one opposite hinge bearing 9 each in an axially parallel arrangement to the rotor drive shaft 2 fixed hub rod 11 . Here, the two articulated bearings 9 in the direction of extension of the rotor drive shaft 2 can be moved, for which purpose a respective held by a tight in the annular disk 8.1 outer ring 9.1 ball portion 9.2 of the articulated bearing of the follower rod längsver is disposed slidably 9 on a pin 11.1. 11 Compared to this rotor hub-side connection of the universal joint 8 , its two remaining rotating parts 3.1 of the swash plate 3 assigned (opposite one another) articulated bearing 10 each in a rod head 10.1 fixed thereon a ball piece 10.2 , which on a bolt 12 between the two legs of a bearing fork 8.2 the annular disc 8.1 is axially immovable.

Durch die längsverschiebbare Anordnung ausschließlich der beiden der Rotornabe 7 (bzw. Rotorantriebswelle 2) zugeordneten Gelenklager 9 ist die Axialbeweglichkeit der Taumelscheibe 3 für die kollektive Verstellung der Rotorblätter sichergestellt, wobei zugleich die Mitneh mer-Stangen 11 für den Gleichlauf der Taumelscheibe 3 mit der Rotornabe 7 ohne Gefahr einer Verdrehung des drehenden Teils 3.1 dieser gegenüber sorgen. Bei der in Fig. 3 und 4 dargestellten alternativen Ausführungsform einer Steuerungseinrichtung gemäß der Erfindung wird dagegen diese Dreh- bzw. Mitnehmerfunktion mit gleich zeitiger Drehlagefixierung des drehenden Teils 13.1 einer Taumelscheibe 13 in bekannter Weise durch einen gesonderten Mitnehmer-Lenker 14 zwischen dem drehenden Teil 13.1 und der Rotornabe 7 erfüllt, weil hier die Taumelscheibe 13 nicht rotornabenseitig, sondern zel lenseitig durch ein Kardangelenk 15 gestützt wird. Dem zufolge wird aber bei dieser für eine hohle Rotoran triebswelle 16 relativ großen Durchmessers bevorzugten Ausführungsform der gesonderte Lenker (6) für die Lage fixierung des feststehenden Teils 13.2 der Taumelschei be 13 in Drehrichtung der Rotorantriebswelle 16 einge spart. Die Taumelscheibe 13 ist innerhalb der Rotoran triebswelle 16 zwischen dieser und einer hierzu koaxia len Ringscheibe 15.1 als einem Mittelteil des Kardange lenkes 15 positioniert, zu dessen Verbindung mit der Flugzeugzelle 5 in die beiden zugeordneten einander ge genüberliegenden Gelenklager 17 je ein in achsparalle ler Anordnung zur Rotorantriebswelle 16 zellenseitig fixierter Lagerbolzen 18 eingeführt ist. Hierbei weist das einzelne Gelenklager 17 in einem in der Ringscheibe 15.1 festsitzenden Außenring 17.1 ein auf dem zugeord neten Lagerbolzen 18 längsverschiebbares Kugelstück 17.2 auf, so daß die durch die beiden Lagerbolzen 18 bewirkte Lagefixierung des feststehenden Teils 13.2 der Taumelscheibe 13 in Wellendrehrichtung deren Axial beweglichkeit nicht beeinträchtigt. Zur zellenseitigen Fixierung der Lagerbolzen 18 ist im Zentrum der Ring scheibe 15.1 in koaxialer Anordnung zur Rotorantriebs welle 16 ein Gelenklager-Halter 19 stationiert, der je Lagerbolzen 18 eine in einer zur Rotorebene parallelen Ebene sich erstreckende Gabel 19.1 aufweist.Due to the longitudinally displaceable arrangement of only the two of the rotor hub 7 (or rotor drive shaft 2 ) associated with the pivot bearing 9 , the axial mobility of the swash plate 3 is ensured for the collective adjustment of the rotor blades, and at the same time the drive rods 11 for the synchronization of the swash plate 3 with the rotor hub 7 without risk of twisting of the rotating part 3.1 opposite this. In the alternative embodiment of a control device according to the invention shown in FIGS. 3 and 4, on the other hand, this turning or driving function with simultaneous fixing of the rotating part 13.1 of a swash plate 13 is known in a known manner by a separate driving link 14 between the rotating part 13.1 and the rotor hub 7 is satisfied because here the swash plate 13 is not supported on the rotor hub side but on the lens side by a cardan joint 15 . According to this, however, in this preferred embodiment for a hollow rotor shaft 16 of relatively large diameter, the separate link ( 6 ) for fixing the position of the fixed part 13.2 of the swash plate 13 in the direction of rotation of the rotor drive shaft 16 is saved. The swash plate 13 is positioned within the Rotoran drive shaft 16 between this and a coaxial ring washer 15.1 as a central part of the cardan joint 15 , for connection to the airframe 5 in the two mutually opposed joint bearings 17 each in an axially parallel arrangement Rotor drive shaft 16 fixed bearing pin 18 is inserted on the cell side. Here, the single spherical bearing 17 in a fixed in the annular disc 15.1 outer ring 17.1 on the zugeord Neten bearing pin 18 longitudinally displaceable ball piece 17.2 , so that the position fixation caused by the two bearing bolts 18 of the fixed part 13.2 of the swash plate 13 in the direction of shaft rotation their axial mobility is not impaired. For cell-side fixation of the bearing pin 18 is in the center of the ring disc 15.1 in a coaxial arrangement to the rotor drive shaft 16, a spherical bearing holder 19 stationed, each bearing pin 18 has a fork 19.1 extending in a plane parallel to the rotor plane.

Schließlich bestehen die beiden übrigen Gelenklager 20 des Kardangelenkes 15 wiederum jeweils aus einem Stan genkopf 20.1 um ein Kugelstück 20.2, welches auf einem Bolzen 21 zwischen den beiden Schenkeln einer (von zwei) gabelförmigen Ecke(n) der Ringscheibe 15.1 unver schiebbar angeordnet ist. Gegenüber den entsprechenden Lagern 10 der Blattsteuerungseinrichtung gemäß Fig. 1 und 2 besteht der einzige Unterschied, daß die Stangen köpfe 20.1 am feststehenden Teil 13.2 der Taumelscheibe 13 fixiert sind.Finally, the two remaining spherical bearings 20 of the universal joint 15 each in turn consist of a Stan genkopf 20.1 around a ball piece 20.2 , which is arranged on a bolt 21 between the two legs of one (of two) fork-shaped corner (s) of the washer 15.1 non-slidably. Compared to the corresponding bearings 10 of the sheet control device according to FIGS . 1 and 2, the only difference is that the rod heads 20.1 are fixed to the fixed part 13.2 of the swash plate 13 .

Die Stoßstangen 1 und Steuerstangen 4 entsprechen denjenigen der Blattsteuerungseinrichtung gemäß Fig. 1 und 2.The bumpers 1 and control rods 4 correspond to those of the sheet control device according to FIGS. 1 and 2.

Bei der Ausgestaltung der Steuerungseinrichtung gemäß der Erfindung können außer der vorstehenden bevorzugten herkömmlichen Ausgestaltung der Gelenklager 9, 10, 17 und 20 ebenso Elastomerlager zur Anwendung kommen, so weit es sich mit der Funktion der Kardangelenke 8 und 15 vereinbaren läßt.In the configuration of the control device according to the invention, in addition to the above preferred conventional configuration of the spherical bearings 9, 10, 17 and 20 , elastomeric bearings can also be used, as far as it is compatible with the function of the universal joints 8 and 15 .

Claims

1. Control device for the collective and cyclic adjustment of rotor blades, in particular a rotary wing aircraft, with a swashplate coaxial with the rotor drive shaft, which rods are mutually displaceable on their fixed part attacking control rods for the collective blade adjustment axially displaceable as well as for the cyclic blade adjustment is characterized in that the swash plate ( 3 ) rotor-side is supported by a universal joint ( 8 ) from a composite of four in a plane parallel to the rotor plane over the circumference of the swash plate by 90 ° to one another in the offset, all-round angularly movable joint position ( 9, 10 ), wherein the pair on the rotor side is arranged on the other opposite spherical bearing ( 9 ) in the direction of extension of the rotor drive shaft ( 2 ).

2. Control device for the collective and cyclical adjustment of rotor blades, in particular a rotary wing aircraft, with a swash plate coaxial with the rotor drive shaft, which rods are offset by mutually acting on their fixed part attacking control rods for the collective blade adjustment axially displaceable as well as tiltable for the cyclic blade adjustment is characterized in that the swash plate ( 13 ) is supported on the cell side by a cardan joint ( 15 ) from a composite of four, in all directions angularly movable articulated bearings ( 17,) offset from one another in a plane parallel to the rotor rotating plane over the circumference of the swash plate . 20 ), the pair of opposing spherical bearings ( 17 ) supporting one another on the cell side being arranged to be movable in the direction of extension of the rotor drive shaft ( 16 ).

3. Control device according to claim 1 with a positioned around the rotor drive shaft, annular swash plate, characterized in that between the swash plate ( 3 ) and the ro tor drive shaft ( 2 ) a coaxial ring disk ( 8.1 ) as the central part of the universal joint ( 8 ) positio ned is, for its connection to the rotor hub ( 7 ) in the two associated spherical bearings ( 9 ) each in an axially parallel arrangement to the rotor drive shaft ( 2 ) na rod ( 11 ) fixed on the outside is inserted.

4. Control device according to claim 3, characterized in that the joint bearing ( 9 ) on the driving rod ( 11 ) longitudinally displaceable ball piece ( 9.2 ) in an on the ring disc ( 8.1 ) fixed outer ring ( 9.1 ).

5. Control device according to claim 1 and 3, characterized in that the two other spherical bearings ( 10 ) of the universal joint ( 8 ) each egg nen on the rotating part ( 3.1 ) of the swash plate ( 3 ) fi xed rod head ( 10.1 ), the one Ball piece ( 10.2 ) comprises, which is arranged axially immovably between the two legs of a bearing fork ( 8.2 ) formed on the annular disc ( 8.1 ).

6. Control device according to claim 2 with a positioned within a hollow rotor drive shaft, annular swash plate, characterized in that the swash plate ( 13 ) between the rotor drive shaft ( 16 ) and a coaxial disk ( 15.1 ) as a central part of the cardan joint ( 15 ) is positioned, for its connection to the airframe ( 5 ) in the two associated spherical bearings ( 17 ) each in an axially parallel arrangement to the rotor drive shaft ( 16 ) cell-side fixed bearing bolt ( 18 ) is inserted.

7. Control device according to claim 6, characterized in that the joint bearing ( 17 ) on the bearing pin ( 18 ) longitudinally displaceable bar piece ( 17.2 ) in a fixed on the disc ( 15.1 ) outer ring ( 17.1 ).

8. Control device according to claim 6 or 7, characterized in that the bearing bolt ( 18 ) a in a plane parallel to the rotor rotating plane extending fork ( 19.1 ) on a ro tor drive shaft ( 16 ) coaxial, cell-fixed joint bearing ger holder ( 19 ) reaches through, around which the disc ( 15.1 ) is positioned as a ring.

9. Control device according to claim 2 and 6, characterized in that the two other spherical bearings ( 20 ) of the universal joint ( 15 ) each egg nen on the fixed part ( 13.2 ) of the swash plate ( 13 ) fixed rod head ( 20.1 ) having a ball piece ( 20.2 ), which is arranged between the two legs of a bearing fork formed on the disc ( 15.1 ) non-slidably.