EP4294722A1 - Anordnung zum steuern der blattstellung von rotorblättern - Google Patents

Anordnung zum steuern der blattstellung von rotorblättern

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Publication number
EP4294722A1
EP4294722A1 EP22700778.8A EP22700778A EP4294722A1 EP 4294722 A1 EP4294722 A1 EP 4294722A1 EP 22700778 A EP22700778 A EP 22700778A EP 4294722 A1 EP4294722 A1 EP 4294722A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
swash plate
rotating part
rotor
swashplate
arrangement according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22700778.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erik Grädener
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alina and Erik Graedener GbR
Original Assignee
Alina and Erik Graedener GbR
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alina and Erik Graedener GbR filed Critical Alina and Erik Graedener GbR
Publication of EP4294722A1 publication Critical patent/EP4294722A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/54—Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement
    • B64C27/58—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades
    • B64C27/59—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades mechanical
    • B64C27/605—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades mechanical including swash plate, spider or cam mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/54—Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement
    • B64C27/58—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades
    • B64C27/64—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades using fluid pressure, e.g. having fluid power amplification
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/54—Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement
    • B64C27/58—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades
    • B64C27/68—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades using electrical energy, e.g. having electrical power amplification

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for controlling the blade position of rotor blades (pitch) on a rotor, containing:
  • the invention also relates to a rotor for a flying object with a rotor drive and rotor blades with such an arrangement and a flying object with such a rotor.
  • Rotors with rotor blades are used, for example, for flying objects such as drones or helicopters.
  • the rotor blades rotate around a rotor axis and move the flying object into the air.
  • the vertical movement of the flying object can Angular speed of the rotor can be adjusted.
  • multicopters with multiple rotors can also be controlled via the angular velocity of the rotors. Different angular speeds of the rotors lead to an inclination and consequently to a horizontal movement. Control over angular speeds of rotors is comparatively sluggish.
  • the blade position (pitch) of the rotor blades can also be used for control. Depending on the inclination around the longitudinal axis of the rotor blade, a different movement of the flying object in the horizontal and/or vertical direction is achieved.
  • the cyclic pitch provides a pitch that depends on the angular position of the rotor blade about the rotor axis.
  • the horizontal movement is set with the cyclic blade adjustment.
  • Swashplates are generally known for adjusting the inclination of rotor blades (blade position, pitch).
  • the swashplates have a rotating and a non-rotating part.
  • the rotating part of the swashplate is connected to the rotating rotor blades.
  • the non-rotating part is axially slidably attached to the non-rotating part of the rotor mast.
  • the two parts of the swash plate are connected via a bearing.
  • Known swash plates can be moved in the vertical direction. This achieves a collective pitch control.
  • the well-known swash plate is also mounted in a spherical bearing, which allows an inclination of the swash plate. This achieves a cyclic blade adjustment.
  • the spherical bearing is expensive and fragile, requiring frequent, laborious maintenance.
  • DE 102012203 978 A1 discloses a rotor blade control device for a helicopter with a swash ring, the coupling means for changing the position of the Has swash ring coupling point on the non-rotating part of the swash ring.
  • the kinematic calculation for the arrangement shown shows that there are no more degrees of freedom that allow a movement. Further prior art is disclosed in EP 3 446 973 B1.
  • DE 36 08 600 C2 discloses a centering part for a swash plate, with rods tangential to the rotor shaft and connected to the inner swash plate ring.
  • the rods prevent the swashplate from rotating by attachment to gear fittings.
  • the known arrangement causes an elliptical movement of the center of the swash plate. This is undesirable.
  • the rods only serve to limit the degrees of freedom of the swash plate.
  • Separate servo devices are provided for moving the swash plate. The servos use the same mounting points as the rods.
  • the use of the bearing point of the rods as a point of attack for the servo devices is structurally difficult to implement.
  • the object is achieved in that the drive acts on a point of action of the arrangement which is arranged at a distance from the connection point between the non-rotating part of the swash plate and the connecting rod.
  • the point of application is provided in the circumferential direction at a distance from the connection point on the non-rotating part of the swash plate.
  • a linkage is provided for transmitting power from a motor or other drive to the swashplate.
  • the point of application is provided at the free end of the link rod. Then at least one link is moved to move the swash plate to a desired position. In this configuration, a complex linkage can be dispensed with will.
  • the link rod serves on the one hand to limit the degrees of freedom of the swash plate and on the other hand to move the swash plate.
  • the link rods are to be distinguished from the linkage that connects the rotating part of the swashplate to the rotor blades and the non-rotating part of the swashplate to the drive. Rather, the swashplate is attached to the base with the link rods.
  • the swash plate is kept movable in its position with the link rods.
  • the joints on the link rods are designed in such a way that the desired degrees of freedom are made possible.
  • the link rods permit tilting about at least one axis perpendicular to the axis of rotation of the cyclic pitch rotor.
  • a vulnerable ball bearing can be dispensed with.
  • the degrees of freedom of movement can be achieved with a suitable number of joints on the joint rods.
  • At least two, preferably at least three, articulated rods can be provided. Provision can also be made for the link rods to have a fixed length.
  • the connecting rods are fastened to the non-rotating part of the swash plate at fastening points spaced apart in the circumferential direction. This restricts translational movement of the swash plate in the radial direction relative to the axis of rotation of the rotor.
  • a translational degree of freedom remains, namely a movement of the swash plate in the axial direction.
  • the connecting rods are linked to the non-rotating part of the swash plate via a ball joint or a cardan joint. Provision can also be made for the link rods to be articulated to the base via a ball joint or a cardan joint. Alternatively or additionally, joints are not provided at the ends of the link rods, but between the attachment points.
  • the swash plate has two more degrees of freedom in addition to the translatory movement in the axial direction, as the kinematic proof shows:
  • n number of links here 5 with frame + 3 link rods + swash plate gi number of joints with one DOF here 6 g2 number of joints with two DOF here zero
  • Equation (1)
  • Each of the 3 rods for example, can rotate around its respective rod axis. These 3 degrees of freedom do not have to be taken into account in the calculated 6 degrees of freedom of the overall system. As a result, the swash plate can move with 3 degrees of freedom as a rigid body.
  • the free lines of freedom are thus a translational movement in the axial direction and the rotations around the radial axes.
  • Using cardanic joints instead of ball joints at the ends of the link rods avoids the rotations around the respective longitudinal axes of the link rods.
  • the base can have any non-rotating configuration.
  • the base is formed by a ring coaxially attached to a non-rotating part of the rotor mast.
  • the attachment points for the link rods can be provided on the ring spaced apart in the circumferential direction.
  • the swash plate may be provided below or preferably above the base.
  • each connecting rod is connected to the control rods, which act on the connecting rods instead of on the non-rotating part of the swash plate.
  • the non-rotating part of the swash plate forms an outer ring arranged concentrically around the rotor mast and the rotating part of the swash plate forms an inner ring lying in the plane of the non-rotating part of the swash plate, which a bearing, in particular a roller bearing, rotates within the outer ring.
  • a bearing in particular a roller bearing
  • the transmission elements for the transmission of forces by means of the swash plate to the rotor blades include a linkage which is articulated on the swash plate.
  • the linkage may preferably comprise control rods pivotally connected to the rotating portion of the swashplate and to the rotor blades.
  • the linkage may further include control rods pivotally connected to the non-rotating portion of the swashplate or link rod and to a drive such as a motor or joystick or other control device.
  • the drive for controlling the movement of the swash plate can be formed by a motor, preferably an electric motor, a hydraulic or a pneumatic drive. But it is also possible to effect the control by hand using a joystick.
  • Fig. 1 is a perspective view of a non-tilted swash plate and an annular base connected by tie rods from a side perspective.
  • Fig. 2 is a perspective view of the swash plate of Fig. 1 as viewed obliquely from below.
  • FIG. 3 is another perspective view of the swash plate from FIG. 1 obliquely from below.
  • FIG. 4 is a plan view of the swash plate of Figure 1.
  • FIG. 5 shows the swash plate from FIG. 1 with a strong inclination about a horizontal axis from a side perspective.
  • FIG. 6 shows the swash plate from FIG. 5 from a perspective obliquely from below.
  • FIG. 7 shows the swash plate from FIG. 5 from a further lateral perspective.
  • Figure 8 is a plan view of the swash plate of Figure 5.
  • Figure 9 is a perspective view of a rotor with drive, rotor blades and swash plate.
  • Figure 10 shows a detail of Figure 9 with an upper swashplate and linkage for controlling the swashplate.
  • Fig.l 1 shows the detail of Figure 10 from a different perspective.
  • Fig. 12 is a perspective view of a non-inclined swash plate and a link rod-connected annular base from a side perspective according to a second embodiment.
  • Fig. 13 is a perspective view of the swash plate of Fig. 12 as viewed obliquely from below.
  • FIG. 14 is a further perspective view of the swash plate from FIG. 12 obliquely from below.
  • FIG. 15 shows the swash plate from FIG. 12 with a strong inclination about a horizontal axis from a side perspective.
  • FIG. 16 shows the swash plate from FIG. 15 from a perspective diagonally from below.
  • Figure 17 is a side view of a toggle link for the assembly of Figure 12.
  • FIG. 18 is a front view of the toggle link of FIG. 17.
  • FIG. 19 is a perspective view of the toggle link of FIG. 9 from a side perspective.
  • Fig. 20 is a perspective view of an embodiment in which an electric motor for controlling the swash plate is provided directly on the toggle link.
  • Fig. 21 is a perspective view of an embodiment in which the control of the swash plate is effected by a drive which is connected to the link rod via a gear system.
  • a swash plate generally designated 10
  • the swash plate 10 comprises a rotating part 12 and a non-rotating part 14.
  • the rotating part 12 is ring-shaped and runs in the present embodiment via a roller bearing 16 coaxially inside the also ring-shaped non-rotating part 14. It is understood that the rotating part 12 can also revolve around the non-rotating part 14 on the outside.
  • Control rods 24 are articulated with joints 26 on the non-rotating part 12 .
  • the joints 26 permit rotation about a horizontal axis perpendicular to a radius of the non-rotating member 12.
  • the free ends (not shown) of the control rods 24 are connected to servos in a conventional manner.
  • the control rods 18 are connected to the rotor blades 17 .
  • An example of a rotor with rotor blades 17 and drives 19 is illustrated in FIG. In the present embodiment, three control rods 18 are shown. It goes without saying that more servos with the associated number of control rods 24 can also be provided. In the present embodiment, three control rods 24 are shown. But it can also be used, for example, four control rods.
  • the rotating part 12 of Swash plate 10 is driven via a driver 22.
  • the driver 22 engages in a rotating part of the drive 19, which is shown in FIG.
  • Figure 10 and Figure 11 show in detail how the swash plate 10 is arranged around the rotor mast 25 around. Control rods 24 move the swash plate 10.
  • the pivots 26 permit rotation about a horizontal axis perpendicular to a radius of the non-rotating member 14.
  • the free ends (not shown) of the control rods 24 are connected to the controls and servos, such as a joystick, in a conventional manner in the cockpit. In the present embodiment, three control rods 24 are shown. It goes without saying that more or fewer control rods 24 can also be provided.
  • the control rods 18 and 24 serve to control the pitch of the rotor blades 17 about their longitudinal axis via the swash plate 10.
  • the swash plate 10 moves as a whole in the vertical direction, collective pitch is achieved.
  • the swashplate 10 is tilted about a horizontal axis, cyclic pitch is achieved.
  • Figures 1 through 4 illustrate a swashplate 10 with almost no swashplate inclination.
  • Figures 5 through 8 illustrate a swash plate 10 which is extremely steeply inclined for purposes of illustration.
  • the swashplate 10 In order to allow these movements, i.e. the movement in the vertical direction (z-axis) and the inclination about any horizontal axis in a radial plane (x-y plane), the swashplate 10 must be mounted in a way that exactly these three degrees of freedom movement is possible and all other degrees of freedom are locked.
  • each connecting rod 28 is also linked to a base 34 via its own ball joint 32 .
  • the base 34 has the shape of a ring coaxial with the axis of rotation of the rotor.
  • the base 34 is also non-rotating and is connected to the non-rotating part of the rotor mast 25 or another non-rotating part. The forces acting on the swash plate 10 are absorbed by the link rods 28 .
  • the ball joints 30 and 32 are realized by means of balls 36 which are formed on short pivots 38 .
  • the end of the pins remote from the ball 36 is attached or molded to the base or non-rotating portion of the swash plate 10 .
  • the three swash plate-side joints 30 define a plane.
  • the link rods 28 have a fixed length. Accordingly, the swash plate 10 cannot move in the plane defined by the joints 30 .
  • a rotational movement (inclination) of the swash plate 10 about any axis that lies in the plane of the swash plate is also possible.
  • rotation about an axis outside the plane or about the axis of rotation of the rotor is not possible.
  • the link rods 28 can also rotate about their own longitudinal axis when using the ball joints 30 and 32 .
  • universal joints with two axes of rotation are used instead of ball joints 30 and 32 .
  • the link rods 28 do not rotate about their own longitudinal axis.
  • FIGS. 12 through 19 show an alternative embodiment of a swash plate.
  • the swash plate is generally indicated at 100 .
  • a rotating part 112 and a non-rotating part 114 are also connected via a roller bearing 116 on this swash plate 100 .
  • Control rods 118 are pivoted to the rotating part 112 with joints 120 which are connectable to the rotor blades.
  • the link rods 110 provided in this exemplary embodiment are designed differently than the link rods 28 of the first exemplary embodiment.
  • the link rods 110 are linked to the non-rotating part 114 of the swash plate 100 as in the first exemplary embodiment.
  • a ball joint is provided for this purpose, which has a ball 136 on a pin 138 (FIG. 13).
  • the ball 136 is mounted in a socket 111.
  • the base-side end of the link rods 110 is not formed by a ball joint but by a joint 112 with only one degree of freedom.
  • Figures 17 to 19 show the link rods 110 in detail.
  • Each of the three link rods 110 provided here is rotatable about an axis which extends perpendicularly to the annular base 134 .
  • the axis runs perpendicular to the plane of representation in Figure 17 and horizontally in the plane of representation in Figure 18.
  • a pin 115 is formed on the link rod 110 .
  • an actuating element 113 is formed at the free end of the pin 115 .
  • the actuator 113 is in the form of a slightly curved flag with a bore 117.
  • a control rod attached to the actuator can exert angular momentum on the pivot rod 110.
  • Rotation of the link 110 then causes the swashplate to incline and/or, with appropriate rotation of all links 110, causes the swashplate 100 to move in a vertical direction.
  • the control rods here do not act on the swash plate 10 but on the connecting rods 110, with all forces being absorbed by the base 134 except for the angular momentum.
  • 110 can be rotated by means of a drive, eg servo, flanged to 115 .
  • 20 is a perspective view of an embodiment in which a drive, in this embodiment an electric motor 213, for controlling the swash plate is provided directly on the link rod 210.
  • FIG. A hydraulic motor, a pneumatic drive or the like can also be used instead of an electric motor.
  • Each of the three linkages 210 is pivoted at an associated point 214 on the non-rotating portion 215 of the swashplate.
  • the motor 213 is connected to the link rod 210 via a joint 212 .
  • the motor 213 is fixed to the annular base 234 .
  • the motor shaft of the motor 213 rotates about an axis 211. This is illustrated by an arrow 216.
  • the pivot rod 210 is pivoted about this axis 211 with the rotation. At this time, the swash plate 215 attached thereto is also moved. By suitably controlling the three motors 213, the swash plate 215 can be moved to the desired position. In this embodiment, no additional linkage is required.
  • the link rods 210 serve to hold the swash plate 215, to limit the degrees of freedom, and to move the swash plate.
  • Fig.21 is a perspective view of an embodiment in which the control of the swash plate 315 takes place via a drive 342 on the annular base 334, which via a transmission gear, in the present embodiment with a toothed belt 341 and a drive toothed belt wheel 34 with the connecting rod 310 connected is.
  • a chain drive can also be used, for example.
  • no additional linkage for controlling the swash plate is required.
  • the exemplary embodiments explained above serve to illustrate the invention claimed in the claims.
  • Features that are disclosed together with other features can usually also be used alone or in combination with other features that are explicitly or implicitly disclosed in the text or in the drawings in the exemplary embodiments.
  • the term “axial” designates the direction along the axis of rotation of the rotor and the term “radial” designates the direction perpendicular to the axis of rotation of the rotor.
  • Dimensions and sizes are given as examples only. Suitable ranges are evident to the person skilled in the art from his specialist knowledge and therefore do not need to be explained in more detail here.
  • the disclosure of a specific embodiment of a feature does not mean that the invention should be limited to this specific embodiment.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

Anordnung zum Steuern der Blattstellung von Rotorblättem (17) an einem Rotor, enthaltend eine zweiteilige Taumelscheibe (10; 100) mit einem drehenden Teil (12; 112) und einem nicht-drehenden Teil (14; 114), welches über ein Lager (16; 116) mit dem drehenden Teil verbunden ist, wobei der nicht-drehende Teil (14; 114) der Taumelscheibe (10; 100) eine Taumelscheiben-Ebene definiert; Übertragungselemente (18; 118) zur Übertragung von Kräften mittels der Taumelscheibe (10; 100) auf die Rotorblätter (17); (c) eine nicht-drehende Basis (34; 134); Gelenkstangen (28; 110), über welche der nicht-drehende Teil (14; 114) der Taumelscheibe mit der Basis (34; 134) gelenkig verbunden ist und welche eine Neigung der Taumelscheiben-Ebene um wenigstens eine Achse senkrecht zur Drehachse des Rotors erlauben, wobei jede der Gelenkstangen an jeweils einem zugehörigen Verbindungspunkt mit dem nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe verbunden ist; und wenigstens einen Antrieb zum Bewegen des nicht-drehenden Teils der Taumelscheibe; ist dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb an einem Angriffspunkt der Anordnung angreift, welcher beabstandet zu dem Verbindungspunkt zwischen dem nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe und der Gelenkstange angeordnet ist.

Description

Internationale Patentanmeldung
Anordnung zum Steuern der Blattstellung von Rotorblättem
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Steuern der Blattstellung von Rotorblättem (Pitch) an einem Rotor, enthaltend:
(a) eine zweiteilige Taumelscheibe mit einem drehenden Teil und einem nicht drehenden Teil, welches über ein Lager mit dem ersten Teil verbunden ist, wobei der nicht drehende Teil der Taumelscheibe eine Taumelscheiben-Ebene definiert;
(b) Übertragungselemente zur Übertragung von Kräften mittels der Taumelscheibe auf die Rotorblätter;
(c) eine nicht-drehende Basis;
(d) Gelenkstangen, über welche der nicht-drehende Teil der Taumelscheibe mit der Basis gelenkig verbunden ist und welche eine Neigung der Taumelscheiben-Ebene um wenigstens eine Achse senkrecht zur Drehachse des Rotors erlauben, wobei jede der Gelenkstangen an jeweils einem zugehörigen Verbindungspunkt mit dem nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe verbunden ist; und
(e) wenigstens einen Antrieb zum Bewegen des nicht-drehenden Teils der Taumelscheibe.
Die Erfindung betrifft ferner einen Rotor für ein Flugobjekt mit einem Rotorantrieb und Rotorblättem mit einer solchen Anordnung und ein Flugobjekt mit einem solchen Rotor.
Rotoren mit Rotorblättem werden für beispielsweise für Flugobjekte, wie Drohnen oder Hubschrauber eingesetzt. Die Rotorblätter rotieren um eine Rotorachse und bewegen das Flugobjekt in die Luft. Die Vertikalbewegung des Flugobjekts kann über die Winkelgeschwindigkeit des Rotors eingestellt werden. Zur Bewegung des Flugobjekts in horizontaler Richtung kann bei Multikoptern mit mehreren Rotoren ebenfalls eine Steuerung über die Winkelgeschwindigkeit der Rotoren erfolgen. Unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten der Rotoren führen zu einer Neigung und in der Folge zu einer Horizontalbewegung. Die Steuerung über die Winkelgeschwindigkeit der Rotoren ist vergleichsweise träge.
Zur Steuerung kann auch die Blattstellung (Pitch) der Rotorblätter genutzt werden. Je nach Neigung um die Längsachse des Rotorblatts wird eine unterschiedliche Bewegung des Flugobjekts in horizontaler und/oder vertikaler Richtung erreicht. Hierbei wird zwischen der kollektiven Blattverstellung und der zyklischen Blattverstellung unterschieden. Bei der kollektiven Blattverstellung wird eine für alle Rotorblätter gleiche Neigung eingestellt. Damit kann die Vertikalbewegung gesteuert werden. Die zyklische Blattverstellung sieht eine Blattverstellung vor, die von der Winkellage des Rotorblatts um die Rotorachse abhängt. Mit der zyklischen Blattverstellung wird die Horizontalbewegung eingestellt.
Stand der Technik
Zur Einstellung der Neigung von Rotorblättem (Blattstellung, Pitch) sind Taumelscheiben allgemein bekannt. Die Taumelscheiben haben einen drehenden und einen nicht drehenden Teil. Der drehende Teil der Taumelscheibe ist mit dem ebenfalls drehenden Rotorblättem verbunden. Der nicht-drehende Teil ist axialverschieblich am nicht drehenden Teil des Rotormasts befestigt. Die beiden Teile der Taumelscheibe sind über ein Lager verbunden.
Bekannte Taumelscheiben können in vertikaler Richtung bewegt werden. Dadurch wird eine kollektive Blattverstellung erreicht. Die bekannte Taumelscheibe ist ferner in einem sphärischen Lager gelagert, welches eine Neigung der Taumelscheibe erlaubt. Dadurch wird eine zyklische Blattverstellung erreicht. Das sphärische Lager ist teuer und anfällig und erfordert häufige, aufwändige Wartungen.
DE 102012203 978 Al offenbart eine Rotorblattsteuereinrichtung für einen Hubschrauber mit einem Taumelring, der Koppelmittel zur Veränderung der Lage des Taumelringkoppelpunkts am nichtdrehenden Teil des Taumelrings aufweist. Die kinematische Berechnung für die gezeigte Anordnung ergibt, dass keine Freiheitsgrade mehr vorhanden sind, welche eine Bewegung erlauben. Weiterer Stand der Technik ist in EP 3 446 973 Bl offenbart.
DE 36 08 600 C2 offenbart ein Zentrierteil für eine Taumelscheibe, mit Stangen, die zu der Rotorwelle tangential und mit dem inneren Taumelscheibenring verbunden sind. Die Stangen hindern die Taumelscheibe an einer Drehung durch Befestigung an Getriebeanschlussstücken. Die bekannte Anordnung bewirkt eine elliptische Bewegung des Mittelpunktes der Taumelscheibe. Das ist unerwünscht. Bei der Anordnung dienen die Stangen ausschließlich zur Beschränkung der Freiheitsgrade der Taumelscheibe. Zur Bewegung der Taumelscheibe sind gesonderte Servoeinrichtungen vorgesehen. Die Servoeinrichtungen nutzen die gleichen Befestigungspunkte wie die Stangen. Die Verwendung des Lagerpunktes der Stangen als Angriffspunkt für die Servoeinrichtungen ist konstruktiv schwer zu realisieren.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche kostengünstig und robust ist und konstruktiv einfach zu verwirklichen ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Antrieb an einem Angriffspunkt der Anordnung angreift, welcher beabstandet zu dem Verbindungspunkt zwischen dem nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe und der Gelenkstange angeordnet ist. Bei einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist der Angriffspunkt in Elmfangsrichtung beabstandet zum Verbindungspunkt am nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe vorgesehen ist. Bei dieser Ausgestaltung ist ein Gestänge vorgesehen, mit dem die Kraft von einem Motor oder einem anderen Antrieb auf die Taumelscheibe übertragen wird.
Alternativ ist der Angriffspunkt am freien Ende der Gelenkstange vorgesehen. Dann wird wenigstens eine Gelenkstange bewegt um die Taumelscheibe in eine gewünschte Position zu bringen. Bei dieser Ausgestaltung kann auf ein aufwändiges Gestänge verzichtet werden. Die Gelenkstange dient einerseits zum beschränken der Freiheitsgrade der Taumelscheibe und andererseits zum Bewegen der Taumelscheibe.
Die Gelenkstangen sind zu unterscheiden von dem Gestänge, welches den drehenden Teil der Taumelscheibe mit den Rotorblättern bzw. den nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe mit dem Antrieb verbindet. Vielmehr wird die Taumelscheibe mit den Gelenkstangen an der Basis befestigt.
Mit den Gelenkstangen wird die Taumelscheibe in ihrer Lage beweglich gehalten. Die Gelenke an den Gelenkstangen sind dabei so ausgebildet, dass die gewünschten Freiheitsgrade ermöglicht werden. So wird bei der vorliegenden Erfindung mit den Gelenkstangen eine Neigung um wenigstens eine Achse senkrecht zur Drehachse des Rotors für die zyklische Blattverstellung zugelassen.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann auf ein anfälliges Kugellager verzichtet werden. Die Bewegungsfreiheitsgrade können mit einer geeigneten Anzahl an Gelenken an den Gelenkstangen erreicht werden.
Bei der Erfindung können wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei Gelenkstangen vorgesehen sein. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Gelenkstangen eine feste Länge haben. Die Befestigung der Gelenkstangen am nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe erfolgt bei einer Ausgestaltung der Erfindung an in Umfangsrichtung beabstandeten Befestigungspunkten. Dadurch wird eine translatorische Bewegung der Taumelscheibe in radialer Richtung zur Rotationsachse des Rotors beschränkt. Je nach Ausbildung der Gelenkstangen und der Gelenke verbleibt ein translatorischer Freiheitsgrad, nämlich eine Bewegung der Taumelscheibe in axialer Richtung.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Gelenkstangen über ein Kugelgelenk oder ein Kardangelenk am nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe angelenkt. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Gelenkstangen über ein Kugelgelenk oder ein Kardangelenk an die Basis angelenkt sind. Alternativ oder zusätzlich sind Gelenke nicht an den Enden der Gelenkstangen, sondern zwischen den Befestigungspunkten vorgesehen. Bei der Verwendung von Kugelgelenken oder Kardangelenken, die eine Drehung um zwei Achsen erlauben, hat die Taumelscheibe insgesamt neben der translatorischen Bewegung in axialer Richtung zwei weitere Freiheitsgrade, wie der kinematische Nachweis zeigt:
In der Ebene gilt (2D):
F = 3 (n-l) - 2gi -g2 (1) mit:
F Anzahl der Freiheitsgrade (DOF) n Anzahl der Glieder hier = 5 mit Gestell + 3 Gelenkstäbe + Taumelscheibe gi Anzahl der Gelenke mit einem DOF hier 6 g2 Anzahl der Gelenke mit zwei DOF hier Null
Diese Werte in Gleichung (1) ergeben:
F = 0, also ist die Taumelscheibe in der Ebene gebunden (kann sich nicht bewegen) im 3 -dimensionalen Raum gilt:
F = 6 (n-l) - 6 g + S fi (2) mit: g Anzahl der Gelenke fi Anzahl der Freiheitsgerade von Gelenk "i"
Eingesetzt in Gleichung (2) ergibt dies, dass die Anzahl der Freiheitsgrade = 6 ist.
Jeder der beispielsweise 3 Stäbe kann sich dabei um seine jeweilige Stabachse drehen. Diese 3 Freiheitsgrade brauchen bei den errechneten 6 Freiheitsgraden des Gesamtsystems nicht berücksichtigt werden. Im Ergebnis kann sich die Taumelscheibe mit 3 Freiheitsgraden als starrer Körper bewegen.
Da die Taumelscheibe entsprechend Gleichung (1) keine translatorische Bewegung in der Ebene der Taumelscheibe ausführen kann, verbleiben insgesamt 3 Freiheitsgerade.
Die noch freien Freiheitsgerade sind also eine translatorische Bewegung in axialer Richtung und die Rotationen um radiale Achsen. Die Verwendung von kardanischen Gelenken statt Kugelgelenken an den Enden der Gelenkstangen vermeidet die Drehungen um die jeweiligen Längsachsen der Gelenkstangen. Ein kardanisches Gelenk kann insbesondere nur zwei statt wie beim Kugelgelenk drei Freiheitsgerade aufweisen. Eingesetzt in Gleichung (2), ergeben sich drei Freiheitsgrade F=3.
Die Basis kann jede nicht-drehende Ausgestaltung haben. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Basis von einem Ring gebildet, der koaxial an einem nicht-drehenden Teil des Rotormastes befestigt ist. Die Befestigungspunkte für die Gelenkstangen können in Umfangsrichtung beabstandet an dem Ring vorgesehen sein. Die Taumelscheibe kann unterhalb oder vorzugsweise oberhalb der Basis vorgesehen sein. Alternativ ist vorgesehen, dass jede Gelenkstange mit den Steuerstangen verbunden ist, welche statt an dem nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe an den Gelenkstangen angreifen.
Bei einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der nicht-drehende Teil der Taumelscheibe einen konzentrisch um den Rotormast angeordneten äußeren Ring bildet und der drehende Teil der Taumelscheibe einen in der Ebene des nicht-drehenden Teils der Taumelscheibe liegenden inneren Ring bildet, der mit einem Lager, insbesondere einem Wälzlager, innerhalb des äußeren Rings umläuft. Es versteht sich, dass auch eine Ausgestaltung möglich ist, bei der der nicht-drehende Teil der Taumelscheibe einen inneren Ring und der drehende Teil der Taumelscheibe einen äußeren Ring bildet und die Ringe über ein Lager gegeneinander verdrehbar verbunden sind.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Übertragungselemente zur Übertragung von Kräften mittels der Taumelscheibe auf die Rotorblätter ein Gestänge umfassen, welches an der Taumelscheibe angelenkt ist. Das Gestänge kann vorzugsweise Steuerstangen umfassen, welche gelenkig mit dem drehenden Teil der Taumelscheibe und mit den Rotorblättem verbunden sind. Wenn die Ausrichtung der Taumelscheibe nicht durch die Gelenkstangen erfolgt, kann das Gestänge ferner Steuerstangen umfassen, welche gelenkig mit dem nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe oder der Gelenkstange und mit einem Antrieb, etwa einem Motor oder Steuerknüppel oder einer anderen Steuereinrichtung verbunden sind. Der Antrieb zur Steuerung der Bewegung der Taumelscheibe kann von einem Motor, vorzugsweise einem Elektromotor, einem hydraulischen oder einem pneumatischen Antrieb gebildet sein. Es ist aber auch möglich, die Steuerung über einen Steuerknüpple von Hand zu bewirken.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Definitionen
In dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen haben alle Begriffe eine dem Fachmann geläufige Bedeutung, welche der Fachliteratur, Normen und den einschlägigen Internetseiten und Publikationen, insbesondere lexikalischer Art, beispielsweise www.Wikipedia.de, www.wissen.de oder der Wettbewerber, forschenden Institute, Universitäten und Verbände, dargelegt sind. Insbesondere haben die verwendeten Begriffe nicht die gegenteilige Bedeutung dessen, was der Fachmann den obigen Publikationen entnimmt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig.l ist eine perspektivische Ansicht einer nicht geneigten Taumelscheibe und einer über Gelenkstangen verbundenen, ringförmigen Basis aus einer seitlichen Perspektive.
Fig.2 ist eine perspektivische Ansicht der Taumelscheibe aus Figur 1 aus einer Perspektive von schräg unten.
Fig.3 ist eine weitere perspektivische Ansicht der Taumelscheibe aus Figur 1 von schräg unten.
Fig.4 ist eine Draufsicht auf die Taumelscheibe aus Figur 1. Fig.5 zeigt die Taumelscheibe aus Figur 1 mit starker Neigung um eine horizontale Achse aus einer seitlichen Perspektive.
Fig.6 zeigt die Taumelscheibe aus Figur 5 aus einer Perspektive von schräg unten.
Fig.7 zeigt die Taumelscheibe aus Figur 5 aus einer weiteren seitlichen Perspektive.
Fig.8 ist eine Draufsicht auf die Taumelscheibe aus Figur 5.
Fig.9 ist eine perspektivische Darstellung eines Rotors mit Antrieb, Rotorblättern und Taumelscheibe.
Fig.10 zeigt ein Detail aus Figur 9 mit einer oberen Taumelscheibe und einem Gestänge zum Steuern der Taumelscheibe.
Fig.l 1 zeigt das Detail aus Figur 10 aus einer anderen Perspektive.
Fig.12 ist eine perspektivische Ansicht einer nicht geneigten Taumelscheibe und einer über Gelenkstangen verbundenen, ringförmigen Basis aus einer seitlichen Perspektive entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig.13 ist eine perspektivische Ansicht der Taumelscheibe aus Figur 12 aus einer Perspektive von schräg unten.
Fig.14 ist eine weitere perspektivische Ansicht der Taumelscheibe aus Figur 12 von schräg unten.
Fig.15 zeigt die Taumelscheibe aus Figur 12 mit starker Neigung um eine horizontale Achse aus einer seitlichen Perspektive.
Fig.16 zeigt die Taumelscheibe aus Figur 15 aus einer Perspektive von schräg unten. Fig. 17 ist eine Seitenansicht einer Gelenkstange für die Anordnung aus Figur 12.
Fig. 18 ist eine Vorderansicht der Gelenkstange aus Figur 17.
Fig. 19 ist eine perspektivische Ansicht der Gelenkstange aus Figur 9 aus einer seitlichen Perspektive.
Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem ein Elektromotor zur Steuerung der Taumelscheibe direkt an der Gelenkstange vorgesehen ist.
Fig.21 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem die Steuerung der Taumelscheibe über einen Antrieb erfolgt, der über ein Getriebe mit der Gelenkstange verbunden ist.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Figuren 1 bis 11 zeigen eine Taumelscheibe, die allgemein mit 10 bezeichnet ist. Die Taumelscheibe 10 umfasst einen drehenden Teil 12 und einen nicht-drehenden Teil 14. Der drehende Teil 12 ist ringförmig und läuft im vorliegenden Ausführungsbeispiel über ein Wälzlager 16 koaxial innerhalb des ebenfalls ringförmigen nicht-drehenden Teils 14. Es versteht sich, dass der drehende Teil 12 auch außen um den nicht-drehenden Teil 14 umlaufen kann.
An den nicht drehenden Teil 12 sind Steuerstangen 24 mit Gelenken 26 angelenkt. Die Gelenke 26 erlauben eine Drehung um eine horizontale Achse senkrecht zu einem Radius des nicht drehenden Teils 12. Die (nicht dargestellten) freien Enden der Steuerstangen 24 sind in üblicher Weise mit Servos verbunden. Die Steurstangen 18 sind mit den Rotorblättem 17 verbunden. Ein Beispiel für einen Rotor mit Rotorblättern 17 und Antrieben 19 ist in Figur 9 illustriert. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Steuerstangen 18 dargestellt. Es versteht sich, dass auch mehr Servos mit der zugehörigen Anzahl an Steuerstangen 24 vorgesehen sein können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Steuerstangen 24 dargestellt. Es können aber auch beispielsweise vier Steuerstangen verwendet werden. Der drehende Teil 12 der Taumelscheibe 10 wird über einen Mitnehmer 22 angetrieben. Der Mitnehmer 22 greift in einen rotierenden Teil des Antriebs 19, der in Figur 9 dargestellt ist.
Figur 10 und Figur 11 zeigen im Detail, wie die Taumelscheibe 10 um den Rotormast 25 herum angeordnet ist. Steuerstangen 24 bewegen die Taumelscheibe 10.
An der Unterseite des nicht-drehenden Teils 14 der Taumelscheibe sind bei einem gegenüber Figur 10 und 11 etwas abgewandelten Ausführungsbeispiel drei Steuerstangen 24 mit Gelenken 26 angelenkt. Die Gelenke 26 erlauben eine Drehung um eine horizontale Achse senkrecht zu einem Radius des nicht-drehenden Teils 14. Die (nicht dargestellten) freien Enden der Steuerstangen 24 sind in üblicher Weise mit den Steuerelementen und Servos, etwa einem Steuerknüppel im Cockpit verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind drei Steuerstangen 24 dargestellt. Es versteht sich, dass auch mehr oder weniger Steuerstangen 24 vorgesehen sein können.
Die Steuerstangen 18 und 24 dienen der Steuerung der Neigung der Rotorblätter 17 um ihre Längsachse über die Taumelscheibe 10. Wenn sich die Taumelscheibe 10 als Ganzes in vertikaler Richtung bewegt, wird eine kollektive Blattverstellung erreicht. Wenn die Taumelscheibe 10 um eine horizontale Achse geneigt wird, wird eine zyklische Blattverstellung erreicht. Figuren 1 bis 4 illustrieren eine Taumelscheibe 10 mit fast keiner Neigung der Taumelscheibe. Figuren 5 bis 8 illustrieren eine zu Illustrationszwecken extrem stark geneigte Taumelscheibe 10.
Um diese Bewegungen, d.h. die Bewegung in vertikaler Richtung (z-Achse) und die Neigung um eine beliebige horizontale Achse in einer radialen Ebene (x-y-Ebene) zu ermöglichen, muss die Taumelscheibe 10 in einer Weise gelagert sein, dass genau diese drei Freiheitsgrade der Bewegung möglich und alle anderen Freiheitsgrade arretiert sind.
Anders als bei bekannten Taumelscheiben wird hierzu kein axialverschiebliches gemeinsames, sphärisches Lager verwendet. Stattdessen werden drei Gelenkstangen 28 verwendet. Die Gelenkstangen 28 sind jede über ein eigenes Kugelgelenk 30 an der Unterseite des nicht drehenden Teils 12 der Taumelscheibe 10 angelenkt. Das andere Ende jeder Gelenkstange 28 ist ebenfalls über ein eigenes Kugelgelenk 32 an einer Basis 34 angelenkt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Basis 34 die Form eines zur Rotationsachse des Rotors koaxialen Rings. Die Basis 34 ist ebenfalls nicht-drehend und mit dem nicht-drehenden Teil des Rotormastes 25 oder einem anderen nicht-drehenden Teil verbunden. Mit den Gelenkstangen 28 werden die auf die Taumelscheibe 10 wirkenden Kräfte aufgenommen.
Die Kugelgelenke 30 und 32 werden mittels Kugeln 36 verwirklicht, die an kurzen Zapfen 38 angeformt sind. Das der Kugel 36 abgewandte Ende der Zapfen ist an der Basis bzw. am nicht drehenden-Teil der Taumelscheibe 10 befestigt oder angeformt.
Die drei Taumelscheiben-seitigen Gelenke 30 definieren eine Ebene. Die Gelenkstangen 28 haben eine feste Länge. Entsprechend kann sich die Taumelscheibe 10 nicht in der durch die Gelenke 30 definierte Ebene bewegen. Eine translatorische Bewegung der Taumelscheibe in axialer Richtung, d.h. in vertikaler Richtung hingegen ist möglich. Diese Bewegung ist mit einer Rotationsbewegung der Taumelscheibe 10 um einen kleinen Winkel verbunden. Bei einer Bewegung der Taumelscheibe nach oben in Figur 1, rotiert die Taumelscheibe beispielsweise gegen den Uhrzeigersinn von oben gesehen.
Neben der beschriebenen, translatorischen Bewegung in axialer Richtung ist auch eine Rotationsbewegung (Neigung) der Taumelscheibe 10 um jede Achse möglich, die in der Ebene der Taumelscheibe liegt. Eine Rotation um eine Achse außerhalb der Ebene oder um die Rotationsachse des Rotors ist hingegen nicht möglich. Neben den beschriebenen Bewegungen können die Gelenkstangen 28 bei Verwendung der Kugelgelenke 30 und 32 auch um ihre eigene Längsachse rotieren.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel werden statt Kugelgelenken 30 und 32 Kardangelenke mit zwei Drehachsen verwendet. Bei Verwendung solcher Kardangelenke drehen sich die Gelenkstangen 28 nicht um ihre eigene Längsachse.
Zum Antrieb des drehenden Teils 12 der Taumelscheibe 10 ist ein Mitnehmer 40 vorgesehen, der in ein rotierendes Element eingreift. Figuren 12 bis 19 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Taumelscheibe. Die Taumelscheibe ist allgemein mit 100 bezeichnet. Auch an dieser Taumelscheibe 100 sind ist ein drehender Teil 112 und ein nicht-drehender Teil 114 über ein Wälzlager 116 verbunden. Steuerstangen 118 sind mit Gelenken 120 an den drehenden Teil 112 angelenkt, welche mit den Rotorblättem verbindbar sind.
Die bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehenen Gelenkstangen 110 sind anders ausgebildet als die Gelenkstangen 28 des ersten Ausführungsbeispiels. Die Gelenkstangen 110 sind wie beim ersten Ausführungsbeispiel an den nicht-drehenden Teil 114 der Taumelscheibe 100 angelenkt. Hierfür ist ein Kugelgelenk vorgesehen, dass eine Kugel 136 an einem Zapfen 138 (Fig.13) aufweist. Die Kugel 136 ist in einer Pfanne 111 gelagert. Das Basis-seitige Ende der Gelenkstangen 110 ist - anders als beim ersten Ausführungsbeispiel - nicht von einem Kugelgelenk, sondern von einem Gelenk 112 mit nur einem Freiheitsgrad gebildet. Figuren 17 bis 19 zeigen die Gelenkstangen 110 im Detail.
Jede der hier vorgesehenen drei Gelenkstangen 110 ist um eine Achse drehbar, die sich senkrecht zur ringförmigen Basis 134 erstreckt. Die Achse verläuft senkrecht zur Darstellungsebene in Figur 17 und horizontal in der Darstellungsebene in Figur 18.
Ein Zapfen 115 ist an die Gelenkstange 110 angeformt. Am freien Ende des Zapfens 115 ist ein Betätigungselement 113 angeformt. Dass Betätigungselement 113 hat die Form einer leicht gekrümmten Fahne mit einer Bohrung 117. Eine Steuerstange, die an dem Betätigungselement befestigt ist, kann einen Drehimpuls auf die Gelenkstange 110 ausüben. Die Drehung der Gelenkstange 110 bewirkt dann eine Neigung der Taumelscheibe und/oder bei geeigneter Drehung aller Gelenkstangen 110 eine Bewegung der Taumelscheibe 100 in vertikaler Richtung. Anders als beim ersten Ausführungsbeispiel greifen die Steuerstangen hier nicht an der Taumelscheibe 10, sondern an den Gelenkstangen 110 an, wobei alle Kräfte außer den Drehimpulsen von der Basis 134 aufgenommen werden. Alternativ kann die Drehung von 110 mittels eines Antriebs, z.B. Servo, angeflanscht an 115 erfolgen. Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem ein Antrieb, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Elektromotor 213 zur Steuerung der Taumelscheibe direkt an der Gelenkstange 210 vorgesehen ist. Statt eines Elektromotors kann auch ein Hydraulikmotor, ein pneumatischer Antrieb oder dergleichen verwendet werden. Jede der drei Gelenkstangen 210 ist an einem zugehörigen Punkt 214 am nicht drehenden Teil 215 der Taumelscheibe angelenkt. Der Motor 213 ist über ein Gelenk 212 mit der Gelenkstange 210 verbunden. Der Motor 213 ist an der ringförmigen Basis 234 befestigt. Die Motorwelle des Motors 213 dreht um eine Achse 211. Dies ist durch einen Pfeil 216 illustriert. Mit der Drehung wird die Gelenkstange 210 um diese Achse 211 verschwenkt. Dabei wird die daran befestigte Taumelscheibe 215 ebenfalls bewegt. Durch geeignete Steuerung der drei Motoren 213 kann die Taumelscheibe 215 in die gewünschte Lage bewegt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist kein zusätzliches Gestänge erforderlich. Die Gelenkstangen 210 dienen zum Halten der Taumelscheibe 215, zur Beschränkung der Freiheitsgrade und zum Bewegen der Taumelscheibe.
Fig.21 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels, bei dem die Steuerung der Taumelscheibe 315 über einen Antrieb 342 an der ringförmigen Basis 334 erfolgt, der über ein Übertragungsgetriebe, im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem Zahnriemen 341 und ein Antriebs-Zahnriemenrad 34 mit der Gelenkstange 310 verbunden ist. Es kann alternativ auch beispielsweise ein Kettenantrieb verwendet werden. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist kein zusätzliches Gestänge zur Steuerung der Taumelscheibe erforderlich.
Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele dienen der Illustration der in den Ansprüchen beanspruchten Erfindung. Merkmale, welche gemeinsam mit anderen Merkmalen offenbart sind, können in der Regel auch alleine oder in Kombination mit anderen Merkmalen, die im Text oder in den Zeichnungen explizit oder implizit in den Ausführungsbeispielen offenbart sind, verwendet werden. In der vorliegenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele bezeichnen der Begriff „axial“ die Richtung entlang der Rotationsachse des Rotors und der Begriff „radial“ die Richtung senkrecht zur Rotationsachse des Rotors. Maße und Größen sind nur beispielhaft angegeben. Dem Fachmann ergeben sich geeignete Bereiche aus seinem Fachwissen und brauchen hier daher nicht näher erläutert werden. Die Offenbarung einer konkreten Ausgestaltung eines Merkmals bedeutet nicht, dass die Erfindung auf diese konkrete Ausgestaltung beschränkt werden soll. Vielmehr kann ein solches Merkmal durch eine Vielzahl anderer, dem Fachmann geläufigen Ausgestaltungen verwirklicht werden. Die Erfindung kann daher nicht nur in Form der erläuterten Ausgestaltungen verwirklicht werden, sondern durch alle Ausgestaltungen, welche vom Schutzbereich der beigefügten Ansprüche abgedeckt sind. Die Begriffe "oben", "unten", "rechts" und "links" beziehen sich ausschließlich auf die beigefügten Zeichnungen. Es versteht sich, dass beanspruchte Vorrichtungen auch eine andere Orientierung annehmen können. Der Begriff "enthaltend" und der Begriff "umfassend" bedeuten, dass weitere, nicht-genannte Komponenten vorgesehen sein können. Unter dem Begriff "im Wesentlichen", "vorwiegend" und "überwiegend" fallen alle Merkmale, die eine Eigenschaft oder einen Gehalt mehrheitlich, d.h. mehr als alle anderen genannten Komponenten oder Eigenschaften des Merkmals aufweisen, also bei zwei Komponenten beispielsweise mehr als 50%.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zum Steuern der Blattstellung von Rotorblättem (17) an einem Rotor, enthaltend:
(a) eine zweiteilige Taumelscheibe (10; 100) mit einem drehenden Teil (12; 112) und einem nicht-dreh enden Teil (14; 114), welches über ein Lager (16; 116) mit dem drehenden Teil verbunden ist, wobei der nicht-drehende Teil (14; 114) der Taumelscheibe (10; 100) eine Taumelscheiben-Ebene definiert;
(b) Übertragungselemente (18; 118) zur Übertragung von Kräften mittels der Taumelscheibe (10; 100) auf die Rotorblätter (17);
(c) eine nicht-drehende Basis (34; 134);
(d) Gelenkstangen (28; 110), über welche der nicht-drehende Teil (14; 114) der Taumelscheibe mit der Basis (34; 134) gelenkig verbunden ist und welche eine Neigung der Taumelscheiben-Ebene um wenigstens eine Achse senkrecht zur Drehachse des Rotors erlauben, wobei jede der Gelenkstangen an jeweils einem zugehörigen Verbindungspunkt mit dem nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe verbunden ist; und
(e) wenigstens einen Antrieb zum Bewegen des nicht-drehenden Teils der Taumelscheibe; dadurch gekennzeichnet, dass
(f) der Antrieb an einem Angriffspunkt der Anordnung angreift, welcher beabstandet zu dem Verbindungspunkt zwischen dem nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe und der Gelenkstange angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Angriffspunkt in Umfangsrichtung beabstandet zum Verbindungspunkt am nicht-drehenden Teil der Taumelscheibe vorgesehen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Angriffspunkt am freien Ende der Gelenkstange vorgesehen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei, vorzugsweise drei Gelenkstangen (28; 110) vorgesehen sind.
5. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkstangen (28; 110) eine feste Länge haben.
6. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkstangen (28; 110) über ein Kugelgelenk (36; 136) oder ein Kardangelenk am nicht-drehenden Teil (14; 114) der Taumelscheibe angelenkt sind.
7. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkstangen (28; 110) über ein Kugelgelenk oder ein Kardangelenk an der Basis (34; 134) angelenkt sind.
8. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis von einem Ring (34; 134) gebildet ist, der koaxial an einem nicht-drehenden Teil des Rotormastes (25) befestigt ist.
9. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der nicht-drehende Teil (14; 114) der Taumelscheibe einen konzentrisch um den Rotormast (25) angeordneten äußeren Ring bildet und der drehende Teil (12; 112) der Taumelscheibe einen in der Ebene des nicht-drehenden Teils der Taumelscheibe liegenden inneren Ring bildet, der mit einem Lager (16; 116) innerhalb des äußeren Rings umläuft.
10. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungselemente zur Übertragung von Kräften mittels der Taumelscheibe auf die Rotorblätter ein Gestänge (18; 118) umfassen, welches an der Taumelscheibe angelenkt ist.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestänge Steuerstangen (18; 118) umfasst, welche gelenkig mit dem drehenden Teil (12; 112) der Taumelscheibe und mit den Rotorblättem (17) verbunden sind.
12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestänge Steuerstangen (24) umfasst, welche gelenkig mit dem nicht-dreh enden Teil der Taumelscheibe oder der Basis und mit einem Steuerknüppel oder einer anderen Steuereinrichtung verbunden sind.
13. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb von einem Motor, vorzugsweise einem Elektromotor, einem hydraulischen oder einem pneumatischen Antrieb gebildet ist.
14. Rotor für ein Flugobjekt mit einem Rotorantrieb und Rotorblättem gekennzeichnet durch eine Anordnung zum Steuern der Blattstellung der Rotorblätter nach einem der vorgehenden Ansprüche.
15. Flugobj ekt mit einem Rotor nach Anspruch 13.
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