DE3608600C2 - Zentrierteil für eine Taumelscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zentrierteil der im Oberbegriff der Patentansprüche 1, 3 und 4 angegebenen Art.

Ein Zentrierteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 30 02 470 A1 bekannt, auf die weiter unten noch näher eingegangen wird.

Die Blattverstellung erfolgt bei einem Hubschrauberhaupt­ rotor typisch durch eine Taumelscheibe, die einen festen und einen drehbahren Ring hat, zwischen denen ein Lager angeordnet ist. Der drehbare Ring ist mit Blattverstellhör­ nern an den Rotorblättern gekuppelt. Der feste Ring ist mit Stellantrieben gekuppelt, die auf Kommandos des Piloten oder der Flugregelanlage ansprechen. Zur kollektiven Blatt­ winkelverstellung wird die Taumelscheibe in bezug auf die Rotorwelle nach oben und nach unten verschoben, und zur zyklischen Blattwinkelverstellung wird die Taumelscheibe relativ zu der Rotorwelle geneigt.

Es gibt eine Konstruktion mit einer Zentrierkugel mit einer zylindrischen Bohrung, die sich auf der Rotorwelle auf- und abwärts verschiebt, wenn sich der innere Ring der Taumelscheibe mit dem Rotor dreht. Bei dem aus der oben bereits erwähnten DE 30 02 470 A1 bekannten Zentrierteil verschiebt sich eine in dem feststehenden inneren Ring angeordnete Zentrierkugel auf einem festen, an dem Getriebe befestigten Steigrohr auf- und abwärts. Die Translationsbewegung (Auf- und Abwärtsverschiebung) der Zentrierkugel gestattet die Kollektivbewegung der Taumelscheibe.

Die Zentrierkugel gestattet außerdem der Taumelscheibe, sich zu neigen, wodurch die zyklische Bewegung der Taumelscheibe berücksichtigt wird. Scherenarme sind zwischen einem Ring der Taumelscheibe und dem Rotor angeschlossen, um diesem Ring anzutrei­ ben, wenn er Teil des sich drehenden Systems ist, oder zwi­ schen dem Ring der Taumelscheibe und einem Flugzeugzellenteil, um diesen Ring am Drehen zu hindern, wenn er wie bei der DE 30 02 470 A1 Teil des feststehenden Systems ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zentrierteil der im Oberbegriff der Pa­ tentansprüche 1, 3 und 4 angegebenen Art einfacher und leichter zu gestal­ ten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen 1, 3 bzw. 4 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Zentrierteil nach jedem der vorgenannten Ansprü­ che wird ungeachtet dessen, ob der innere Ring der Taumelscheibe feststeht oder drehbar und an der Rotorwelle befestigt ist, die Taumelscheibe ohne zu Hilfenahme von Zentrierkugel, Steigrohr und Scherengestänge zentriert, wo­ durch eine einfachere und leichtere Konstruktion erzielt wird, durch die die Kosten, das Gewicht, die Komplexität und der Abstand zwischen Tau­ melscheibe und Getriebe reduziert werden. Das Zentrierteil nach den An­ sprüchen 1 und 3 zentriert und haltert erfindungsgemäß den inneren Ring um die Rotorwelle. Das Zentrierteil hat dafür gleichabständige, gleich lange Stangen, die zu der Rotorwelle insgesamt tangential sind und den inneren Ring der Taumelscheibe mit dem Getriebe verbinden, wenn es sich um einen feststehenden inneren Ring handelt wie bei dem Zentrierteil nach Anspruch 1, und die den inneren Ring der Taumelscheibe mit der Rotorwelle verbinden, wenn es sich um einen drehbaren inneren Ring handelt, wie bei dem Zentrier­ teil nach Anspruch 3. Hingegen ist bei dem Zentrierteil nach Anspruch 4, bei dem der innere Ring drehbar und an der Rotorwelle befestigt ist, der äußere Ring der Taumelscheibe durch die Stangen des Zentrierteils zentriert und gehalten, die sich tangential zwischen dem äußeren Ring und der Flug­ zeugzelle erstrecken, an die sie angeschlossen sind. Die tangentialen Stan­ gen sind in einer zu der Rotorwelle rechtwinkeligen Ebene befestigt, wenn die Taumelscheibe in einer mittleren kollektiven, nichtzyklischen Lage po­ sitioniert ist, und gestatten die Auf- und Abwärtsverschiebung der Tau­ melscheibe zur kollektiven Blattverstellung und das Neigen der Taumel­ scheibe zur zyklischen Blattverstellung.

Die Stangen haben Kugelgleit- oder sphärische Stangenkopflager an jedem Ende, die einen elastomeren, laminierten Aufbau haben können. Die Lagerung von Taumelscheiben-Anschlußstücken über Kugelgleitlager ist aus der US 2 689 616 an sich bekannt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung bildet den Gegen­ stand des Anspruchs 2.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer bekannten Tau­ melscheibenanordnung,

Fig. 2 in Draufsicht das Zentrierteil nach der Erfindung zum Zen­ trieren eines inneren Ringes einer Taumelscheibe und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Zentrierteils nach der Er­ findung zum Zentrieren eines festste­ henden äußeren Ringes einer Taumelscheibe.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird für den Fall des Zen­ trierens eines inneren Ringes einer Taumelscheibe beschrieben.

Im Stand der Technik, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, hat eine Taumelscheibe 10 einen inneren Ring 12, der durch einen Scherenarm 14 stationär gehalten wird, und einen äußeren Ring 16, der durch einen Scherenarm 18 mit einer Rotorwelle 17 ge­ dreht wird. Der äußere Ring 16 ist auf dem inneren Ring 12 mittels Lagern 19 drehbar gelagert. Der innere Ring 12 spricht über Gestänge und Stellantriebe 20 auf Kommandos des Piloten oder der Flugregelanlage an. Der äußere Ring 16 ist über Ge­ stänge 22 mit einzelnen Blattverstellhörnern verbunden, um die Rotorblätter auf Steuerkommandos hin zu bewegen.

Der innere Ring 12 ist an seinem inneren Umfang an der Pfanne 24 eines Kugelgelenks 26 befestigt, das auf einem Steigrohr 28 frei verschiebbar ist, welches die Rotorwelle 17 um­ schließt. Das gestattet der Taumelscheibe 10, sich zur kollektiven und zyklischen Blattverstellung in bezug auf die Rotor­ welle 17 auf- und abwärts zu verschieben bzw. zu neigen und dabei um die Rotorwelle zentriert zu bleiben.

Die Erfindung macht die stationären Scherenarme 14, das Ku­ gelgelenk 26 und das Steigrohr 28 überflüssig.

Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Zentrierteil einer Taumelscheibe mit tangentialen Stangen oder Lenkern. Eine Rotorwelle 30 ist von drei Anschlußstücken 34-36 umgeben, die gleichabständig (120°) um ihren äußeren Umfang verteilt sind. Die Anschlußstücke 34-36 sind "flugzeugzellenfeste" An­ schlußstücke, also beispielsweise an dem Getriebe angebrach­ te Anschlußstücke. Ein innerer Ring 38 hat ebenfalls drei Anschlußstücke 40-42, die gleich­ abständig um seinen inneren Umfang verteilt sind. Ein Lager verbindet einen äußeren Ring 46 mit dem in­ neren Ring 38.

Drei gleich lange Stangen oder Lenker 48-50 sind jeweils an ihrem inneren Ende über Kugelgleit- oder Stangenkopflager 52- 54 an den Anschlußstücken 34-36 und über Kugelgleit- oder Stangenkopflager 56-58 an ihrem äußeren Ende an den Anschluß­ stücken 40-42 befestigt. Die Stangen 48-50 sind zu der Rotorwelle 30 insgesamt tangential. Je näher die Anschlußstücke 40-42 bei der Rotorwelle 30 sind, um so tangentialer sind die Stangen 48-50. Die Stangen 48-50 verhindern die Drehung des inneren Ringes 38 sowohl bei Zug- als auch bei Druckbeanspruchung (je nach der Drehrichtung) und sind bei einer nichtzykli­ schen, mittleren kollektiven Lage mit der Taumelscheibe in einer Ebene. Die Kugelgleitlager 52-54, 56-58 gestatten das Neigen und das Verschieben der Taumelscheibe. (Im Falle eines drehbaren inneren Ringes wären die in­ neren Enden der Stangen 48-50 an geeigneten Anschlußstücken an der Rotorwelle 30 selbst befestigt.)

Wenn die Taumelscheibe zur kollektiven Blattverstellung in einer zu der Rotorebene parallelen Ebene aus ihrer mittle­ ren kollektiven Position herausbewegt wird, ergibt sich eine kleine Umfangsbewegung des inneren Ringes 38, weil sich die Stangen 48-50 aus der zu der Rotorebene paral­ lelen Ebene herausdrehen. Wenn die kollektive Blattverstel­ lung vergrößert wird, wird die Umfangsbewegung vergrößert. Diese Umfangsbewegung des inneren Ringes 38 wird dazu führen, daß bei einem feststehenden inneren Ring 38 sich die Länge einer Vertikalservoeinrich­ tung ändert oder daß sich bei einem drehbaren inneren Ring 38 die Länge einer Vertikalsteuerstange ändert. Die Änderung ist minimal und liegt in dem Bereich von 0,000 bis 0,1270 mm. Die Taumelscheibe bleibt weiterhin um die Rotorwelle 30 zentriert, da sämtliche Stan­ gen 48-50 gleiche Länge haben und gleichabständig um die Tau­ melscheibe angeordnet sind.

In dem Fall eines feststehenden inneren Ringes 38 bleibt bei der Neigung der Taumelscheibe zur zyklischen Blattverstellung der Mittelpunkt der Taumelscheibe in dem Mittelpunkt der Rotorwelle 30 nur in dem mittleren Punkt der Neigung. Wenn eine Kombination von kollektiver und zyklischer Blattver­ stellung ausgeführt wird, weicht der Mittelpunkt der Tau­ melscheibe von dem Rotorwellenmittelpunkt um ein geringes Ausmaß in dem Bereich von 0,0254 bis 0,05588 mm ab. Diese Querverlagerung des inneren Ringes 38 bleibt fest, bis die zyklische Neigung ver­ ändert wird. Die resultierende Änderung der Länge einer Ver­ tikalservoeinrichtung wird zu einer Kombination einer Um­ fangsbewegung und einer Querverlagerung des inneren Ringes 38. Die Gesamtänderung ist wieder minimal und liegt in dem Bereich von 0,0000 bis 0,0127 mm. Die Umfangsbewegung aufgrund von zyklischer Verstellung kann eine Winkelbewegung in der Größenordnung von 15 min sein und durch Betätigungsservoeinrichtungen oder Steuerstangen toleriert werden.

Je größer die Länge der Stangen 48-50 und je größer die Länge der Servoeinrichtungen und je größer die Minimierung des kollek­ tiven/zyklischen Bereiches der Taumelscheibe ist, um so entsprechend kleiner wird die Änderung der Länge der Servo­ einrichtungen sein.

Die drei Stangen 48-50 bleiben in einer besonderen Orientie­ rung zu dem inneren Ring 38 fest, bis eine weitere kollektive oder zyklische Änderung gemacht wird.

In dem Fall eines drehbaren inneren Ringes bleibt, wenn eine zyklische Neigung hervorgerufen wird, der Mittelpunkt der Taumelscheibe in dem Mittelpunkt der Rotor­ welle 30 nur in dem mittleren Punkt der Neigung. Wenn eine Kom­ bination von kollektiver und zyklischer Verstellung hervor­ gerufen wird, weicht der Mittelpunkt der Taumelscheibe von dem Rotorwellenmittelpunkt um ein kleines Ausmaß ab. Die Querverlagerung des inneren Ringes 38 nimmt zu, wenn die Kombination aus kollektiver und zyklischer Ver­ stellung zunimmt. Diese Querverlagerung des inneren Tau­ melscheibenringes 38 ändert sich ständig, wenn sich die Rotor­ welle 30 um ihren Mittelpunkt dreht, und die Verbindungs­ stangen 48-50 ändern wegen der zyklischen Neigung des inne­ ren Ringes 38 der Taumelscheibe ständig ihre Ebene. Der Mittel­ punkt der Taumelscheibe beschreibt eine elliptische Bahn, wenn sich die antreibende Rotorwelle um 360° dreht. Diese Ellipse verändert sich von einer Hauptachse zu einer Neben­ achse und mißt nur etwa 0,1016 mm. Die resul­ tierende Änderung der Länge einer vertikalen Steuerstange wird zu einer Kombination der Umfangsbewegung sowie der Querverlagerung, die sich während einer Umdrehung des inne­ ren Ringes 38 ständig ändert. Diese Änderung der Länge einer vertikalen Steuerstange ist minimal und liegt in dem Bereich von 0,0000 bis 0,0762 mm. Der verlagerte Mittelpunkt des inneren Ringes 38 aufgrund der zyklischen Verstellung wird nicht in der Richtung der Taumelscheibenneigung verlagert, sondern liegt von ihr um ungefähr 20° ab.

Fig. 3 zeigt ein Zentrierteil für einen feststehenden äußeren Ring 64, wobei ein innerer Ring mit 60 bezeichnet ist. Die drei Anschlußstücke 66-68 sind gleichmäßig um den äußeren Ring 64 ver­ teilt. Drei gleich lange Stangen 70-72 sind an einem Ende über sphärische Stangenkopflager an den Anschlußstücken 66-68 und am anderen Ende über sphärische Stangenkopflager an entsprechenden Anschlußstücken 74 an einem mit der Flugzeug­ zelle fest verbundenen Teil, wie beispielsweise dem Getriebe, befestigt. Die Anschlußstücke 74 sind gleichabständig um die Rotorwelle (nicht dargestellt) angeordnet. Die Stangen 70-72 sind zu dem äußeren Taumelscheibenring 64 insgesamt tangential und können wie gezeigt für eine größere kollektive Blattverstellung vorgespannt sein. Für Servoeinrichtun­ gen 79 können die Anschlußstücke 66-68 ebenfalls als Befe­ stigungspunkte benutzt werden.

Claims (4)

1. Zentrierteil zum Zentrieren einer Taumelscheibe um eine Rotorwelle und zum Gestatten des Neigens und Verschiebens der Taumelscheibe, die einen feststehenden inneren Ring hat, der an einem mit der Flugzeugzelle fest verbundenen Teil be­ festigt ist, und einen drehbaren äußeren Ring, der an der Rotorwelle befestigt ist, gekennzeichnet durch:
erste Anschlußstücke (34-36), die an dem mit der Flugzeug­ zelle fest verbundenen Teil befestigt und gleichabständig um die Rotorwelle (30) angeordnet sind;
zweite Anschlußstücke (40-42), die an dem inneren Ring (38) befestigt und gleichabständig um diesen angeordnet sind; und
gleich lange Stangen (48-50), die jeweils an einem Ende über Kugelgleitlager (52-54) an den ersten Anschlußstücken (34-36) und am anderen Ende über Kugelgleitlager (56-58) an den zweiten Anschlußstücken (40-42) befestigt sind, wobei die Stangen (48-50) zu der Rotorwelle (30) insgesamt tangen­ tial sind.

2. Zentrierteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer nichtzyklischen, mittleren kollektiven Lage der Tau­ melscheibe die Stangen (48-50) in einer Ebene mit der Taumel­ scheibe sind.

3. Zentrierteil zum Zentrieren einer Taumelscheibe um eine Rotorwelle und zum Gestatten des Neigens und Verschiebens der Taumelscheibe, die einen drehbaren inneren Ring hat, der an der Rotorwelle befestigt ist, und einen feststehenden äußeren Ring, der an einem mit der Flugzeugzelle fest ver­ bundenen Teil befestigt ist, gekennzeichnet durch:
erste Anschlußstücke (34-36), die an der Rotorwelle befestigt und gleichabständig um diese angeordnet sind;
zweite Anschlußstücke (40-42), die an dem inneren Ring (38) be­ festigt und gleichabständig um diesen angeordnet sind; und
gleich lange Stangen (48-50), die jeweils an einem Ende über Kugelgleitlager (52-54) an den ersten Anschlußstücken (34-36) und am anderen Ende über Kugelgleitlager (56-58) an den zweiten Anschlußstücken (40-42) befestigt sind, wobei die Stangen (48-50) zu der Rotorwelle (30) insgesamt tangen­ tial sind.

4. Zentrierteil zum Zentrieren einer Taumelscheibe um eine Ro­ torwelle und zum Gestatten des Neigens und des Verschiebens der Taumelscheibe, die einen drehbaren inneren Ring hat, der an der Rotorwelle befestigt ist, und einen feststehen­ den äußeren Ring, der an einem mit der Flugzeugzelle fest verbundenen Teil befestigt ist, gekennzeichnet durch:
erste Anschlußstücke (74), die an dem mit der Flugzeugzelle fest verbundenen Teil befestigt und gleichabständig um die Rotorwelle angeordnet sind;
zweite Anschlußstücke (66-68), die an dem äußeren Ring (64) befestigt und gleichabständig um diesen angeordnet sind; und
gleich lange Stangen (70-72), die jeweils an einem Ende über Kugelgleitlager (80-82) an den ersten Anschlußstücken (74) und am anderen Ende über Kugelgleitlager (76-78) an den zweiten Anschlußstücken (66-68) befestigt sind, wobei die Stangen (70-72) zu dem äußeren Ring (64) tangential sind.