DE60005261T2

DE60005261T2 - Antriebssystem für ein Flugzeug mit schwenkbarem Rotor

Info

Publication number: DE60005261T2
Application number: DE60005261T
Authority: DE
Inventors: Paolo Altamura
Original assignee: Fiatavio SpA
Current assignee: GE Avio SRL
Priority date: 1999-07-20
Filing date: 2000-07-18
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2020-07-19
Also published as: EP1070663B1; EP1070663A2; ITTO990648A1; CA2314570A1; DE60005261D1; JP2001063696A; IT1310132B1; CA2314570C; US6634861B1; ATE249966T1; EP1070663A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Triebwerk für ein Propellerflugzeug. Ein Triebwerk gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus DE 39 17 499 A bekannt.
Flugzeuge, die mit einem Triebwerk angetrieben werden, das zwei Propellereinrichtungen umfasst, die wiederum jeweils einen Motor, einen Propeller und eine Getriebeübersetzung umfassen, die zwischen dem Motor und dem Propeller angeordnet ist und mit einer Abtriebswelle versehen ist, an der der Propeller befestigt ist, sind bekannt. Jede Propellereinrichtung dreht sich um eine im Wesentlichen horizontale Achse zwischen einer ersten Arbeitsstellung, in der die jeweilige Abtriebswelle vertikal steht und die Propeller einen senkrechten Start des Flugzeugs wie bei einem Hubschrauber zulassen, und einer zweiten Arbeitsstellung, in der sich die Abtriebswelle im Wesentlichen horizontal erstreckt und die Propeller den Vorwärtsflug des Flugzeugs zulassen.
In den meisten Anwendungen sind die beiden Propellereinrichtungen über eine Gegenwelle verbunden, so dass ein Motor beide Propeller drehend antreibt, wenn der andere Motor ausfallen sollte.
Triebwerke dieser Art sind zwar weit verbreitet, sind aber aufgrund der hohen erforderlichen Kräfte und der vergleichsweise langen Dauer zum Drehen zwischen den beiden Arbeitsstellungen, was im Wesentlichen auf das Gewicht der für die Rotation erforderlichen Bauteile zurückzuführen ist, in starkem Maße verbesserungsbedürftig.
Lösungen mit gegenüber dem Flugzeug feststehenden Motoren sind bekannt. Diese lösen das Problem jedoch nur teilweise, weil sich die meisten Bauteile jeder Propellereinrichtung weiter um die entsprechende horizontale Achse drehen. Darüber hinaus ist die Übersetzung dadurch, dass sich der Propeller gegenüber dem entsprechenden Motor bewegt, äußerst kompliziert, kostspielig und in manchen Fällen schwerer als Übersetzungen mit beweglichen Motoren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Triebwerk für ein Propellerflugzeug zu schaffen, das diese Probleme, die häufig mit dem Stand der Technik verbunden sind, auf unkomplizierte und kostengünstige Weise löst.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Triebwerk für ein Propellerflugzeug bereit, das zwei Antriebseinrichtungen umfasst, wobei jede dieser Antriebseinrichtungen einen Propeller, einen Motor zum Antreiben des Propellers und eine Getriebeübersetzung umfasst, die zwischen dem Motor und dem Propeller angeordnet ist und eine Antriebswelle, die direkt mit dem Motor verbunden ist, und eine Abtriebswelle umfasst, die den Propeller trägt und gegenüber der Antriebswelle um eine Gelenkachse im Wesentlichen senkrecht zur Abtriebswelle gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeübersetzung auch eine einzelne Getriebestufe umfasst, die an der Abtriebswelle befestigt ist und zwei gegenüberliegende Zahngruppen, ein Paar Ritzel, die jeweils in eine entsprechende Zahngruppe eingreifen, und für jedes Ritzel eine entsprechende einzelne Getriebestufe umfasst, die direkt in die Getriebestufe des anderen Ritzels eingreift, und dass eines der Ritzel koaxial zur Gelenkachse angeordnet ist und über ein einzelnes Getriebestufenpaar mit der Antriebswelle verbunden ist.
Die Räder des einzelnen Getriebestufenpaares sind vorzugsweise Kegelräder.
Hiermit ist ein Triebwerk für ein Propellerflugzeug bereit gestellt, dessen Propeller sich gegenüber dem Flugzeug drehen, während die jeweiligen Motoren feststehend sind und in dem die zum Ausführen der Drehung erforderlichen Lasten deutlich geringer sind, so dass ein schnelleres, zuverlässigeres Drehen der Propeller gegenüber dem Flugzeug erreicht wird.
Darüber hinaus ist die Getriebeübersetzung des Triebwerks gemäß der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik deutlich kleiner, wodurch das Gewicht des ganzen Triebwerks verringert wird.
Im Folgenden wird beispielhaft und bezugnehmend auf die beiliegende Zeichnung eine nicht auf sie beschränkte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, die das Triebwerk in einer perspektivischen Gesamtansicht gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Bezugszahl 1 in der beiliegenden Zeichnung zeigt ein ganzes Triebwerk für ein Propellerflugzeug (nicht gezeigt). Das Triebwerk umfasst einen Rahmen 2, der wiederum eine Struktur 2a, die an einem Flugzeugkörper (zur Vereinfachung nicht gezeigt) befestigt ist, und eine bewegliche Struktur 2b, die über eine bekannte Gelenkanordnung (nicht gezeigt) mit der Struktur 2a verbunden ist, umfasst, so dass sie sich gegenüber der Struktur 2a um eine feststehende Gelenkachse 3 dreht.
Bezugnehmend auf die beiliegende Zeichnung umfasst das Triebwerk 1 zwei gleiche Antriebseinrichtungen 5 und 6, von denen eine teilweise in einer Schnittansicht und die andere schematisch gezeigt ist. Jede Einrichtung ist normalerweise an einem Flügel des Flugzeugs befestigt und umfasst je einen Propeller 7, einen Motor 8 zum Antreiben des Propellers 7 und fest mit der feststehenden Struktur 2a verbunden und eine Getriebeübersetzung 9, die zwischen dem Motor 8 und dem Propeller 7 angeordnet ist. Die Übersetzung 9 umfasst eine Antriebswelle 10, die auf bekannte Weise direkt mit dem Motor 8 verbunden ist und senkrecht zu der Gelenkachse 3 steht, und eine Abtriebswelle 11, die senkrecht zur Gelenkachse 3 steht, ist drehbar und axial feststehend mit der beweglichen Struktur 2b verbunden, ragt aus der Struktur 2b hervor und ist auf bekannte Weise an dem Propeller 7 befestigt.
Jede Übersetzung 9 umfasst auch eine einzelne Getriebestufe 12, vorzugsweise ein Tellerrad, die an der Abtriebswelle 11 befestigt und mit zwei gegenüberliegenden Zahnkränzen 13 und 14 versehen ist, und ein einzelnes Paar Ritzel 15 und 16, die an den gegenüberliegenden axialen Seiten der Getriebestufe 12 angeordnet sind und jeweils in einen entsprechenden Zahnkranz 13, 14 eingreifen. Die Ritzel 15 und 16 sind an den jeweiligen parallel laufenden Wellen 17 und 18 befestigt, die ebenfalls jeweils mit gleichen, gegenseitig eingreifenden Stirnrädern 19 und 20 versehen sind.
Die Welle 18 erstreckt sich koaxial zur Gelenkachse 3 und ist mit der Antriebswelle 10 über ein Paar Kegelräder 21 und 22, vorzugsweise Tellerräder, verbunden, von denen eines an der Welle 18 und das andere an der Antriebswelle 10 angeordnet ist.
Gemäß der beiliegenden Zeichnung umfasst das Triebwerk auch eine Gegenwelle 23, die sich zwischen den Übersetzungen exzentrisch zur Gelenkachse 3 erstreckt und mit jeder der Wellen 18 über ein Paar Stirnräder 24 und 25 verbunden ist, von denen eines an der Welle 23 und das andere an der Welle 18 auf der gegenüberliegenden Seite des entsprechenden Ritzels 16 gegenüber dem jeweiligen Kegelrad 21 angeordnet ist.
Im praktischen Einsatz ist die Struktur 2b aus einer ersten Arbeitsstellung heraus, die in der beiliegenden Zeichnung gezeigt ist, in der sich die Wellen 10 und 11 jeder Einrichtung in einer Ebene und koaxial zueinander erstrecken und der jeweilige Propeller 7 das Flugzeug hebt, gegenüber der entsprechenden Struktur 2a um die entsprechende Gelenkachse 3 drehbar, um die Antriebswelle 11, die Getriebestufe 12 und das Ritzel 15 – das sich in Eingriff mit dem Ritzel 16 dreht – in eine Position zu drehen, in der die Abtriebswelle 11 im Wesentlichen horizontal steht und der Propeller 7 das Flugzeug vorwärts bewegt.
Die hier beschriebenen Übersetzungen 9 drehen somit nicht nur die Wellen 11 der Propeller 7 gegenüber ihren jeweiligen Motoren 8 um im Wesentlichen horizontale Achsen 3, während die Motoren 8 feststehend sind, sondern haben darüber hinaus auch ein sehr geringes Gewicht und sind preisgünstig herzustellen. Das ist im Wesentlichen darauf zurückzuführen, dass in jeder Einrichtung eine einzelne Getriebestufe 12, die in ein einzelnes Paar Ritzel 15 und 16 eingreift, zwischen der jeweiligen Antriebswelle 10 und der jeweiligen Abtriebswelle 11 angeordnet ist, und vor allem darauf, dass eines der Ritzel über ein einzelnes Getriebestufenpaar 21 und 22 mit dem Motor 8 verbunden ist und auch über ein einzelnes Paar vorzugsweise von Stirnrädern 24 und 25 mit dem entsprechenden Ritzel auf der anderen Einrichtung verbunden ist. Durch die besonders kleine Anzahl von Getriebestufen und insbesondere von Getriebestufen, die mit der Struktur 2b beweglich sind, ist gegenüber bekannten Lösungen eine deutliche Verringerung der zum Drehen der Antriebswelle zwischen den Arbeitsstellungen erforderlichen Kraft bereit gestellt.
Natürlich sind Veränderungen am Triebwerk möglich, ohne den Rahmen der beiliegenden Ansprüche zu überschreiten. Insbesondere können die Kegelräder durch ein anderes Getriebestufenpaar und die Stirnräder durch andere, z.B. durch Kegelräder, ersetzt werden.

Claims

Triebwerk (1) für ein Propellerflugzeug, umfassend zwei Antriebseinrichtungen (5, 6), wobei jede Antriebseinrichtung einen Propeller (7), einen Motor (8) zum Antreiben des Propellers (7) und eine Getriebeübersetzung (9) umfasst, die zwischen dem Motor (8) und dem Propeller (7) angeordnet ist und eine Antriebswelle (10), die direkt mit dem Motor (8) verbunden ist, und eine Abtriebswelle (11) umfasst, die den Propeller (7) trägt und sich gegenüber der Antriebswelle (10) um eine Gelenkachse (3) dreht, die im Wesentlichen senkrecht zur Antriebswelle (11) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeübersetzung (9) auch eine einzelne Getriebestufe (12) umfasst, die an der Abtriebswelle (11) befestigt ist, und zwei gegenüberliegende Zahngruppen (13, 14), ein Paar Ritzel (15, 16), die jeweils in die entsprechende Zahngruppe (13, 14) eingreifen, und für jedes Ritzel (15, 16) eine einzelne Getriebestufe (19, 20) umfasst, die direkt in die Getriebestufe (19, 20) des anderen Ritzels (15, 16) eingreift, und dass eines der Ritzel (15, 16) koaxial zu der Gelenkachse (3) angeordnet ist und über ein einzelnes Getriebestufenpaar (21, 22) mit der Antriebswelle (10) verbunden ist.
Triebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebestufen (21, 22) des einzelnen Getriebestufenpaares Kegelräder sind.
Triebwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebestufenpaar (21, 22) ein Tellerräderpaar ist.
Triebwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es weiter eine Gegenwelle (23) umfasst, die sich zwischen den beiden Übersetzungen (9) erstreckt und über ein einzelnes weiteres Getriebestufenpaar (24, 25) mit einem der Ritzel (15, 16) jeder Übersetzung verbunden ist.
Triebwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebestufe des weiteren Getriebestufen paares (24, 25) koaxial zur Gelenkachse angeordnet ist.
Triebwerk nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Gegenwelle (23) exzentrisch zur der Gelenkachse (3) erstreckt.
Triebwerk nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebestufen (24, 25) des weiteren einzelnen Getriebestufenpaares Stirnräder sind.