ITRM20090222A1 - HOMOCINETIC JOINT FOR HELICOPTER ROTORS - Google Patents

HOMOCINETIC JOINT FOR HELICOPTER ROTORS Download PDF

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ITRM20090222A1
ITRM20090222A1 IT000222A ITRM20090222A ITRM20090222A1 IT RM20090222 A1 ITRM20090222 A1 IT RM20090222A1 IT 000222 A IT000222 A IT 000222A IT RM20090222 A ITRM20090222 A IT RM20090222A IT RM20090222 A1 ITRM20090222 A1 IT RM20090222A1
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IT
Italy
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Vladimiro Lidak
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    • B64C27/41Rotors having articulated joints with flapping hinge or universal joint, common to the blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/26Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
    • F16D3/28Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected in which the interconnecting pivots include elastic members
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    • F16D3/70Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members comprising elastic elements arranged in holes in one coupling part and surrounding pins on the other coupling part

Description

Giunto omocinetico per rotori di elicotteri CV joint for helicopter rotors

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La presente domanda di brevetto riguarda un rotore “gimballed†omocinetico e i relativi dispositivi di trascinamento, destinato a trovare impiego come rotore principale negli elicotteri bipala, così come in elicotteri tripala, e più genericamente in elicotteri multipala. The present patent application relates to a homokinetic â € œgimballedâ € rotor and the relative driving devices, intended to be used as main rotor in two-blade helicopters, as well as in three-blade helicopters, and more generally in multi-blade helicopters.

Come à ̈ noto, negli elicotteri il controllo della direzione del moto di traslazione avviene mediante l’inclinazione del piano di rotazione del disco, definito dal percorso circolare delle pale, rispetto all’albero di trasmissione vincolato alla struttura dell’elicottero. As is well known, in helicopters the control of the direction of the translation motion occurs by means of the inclination of the plane of rotation of the disk, defined by the circular path of the blades, with respect to the transmission shaft bound to the structure of the helicopter.

Negli elicotteri con 3 o più pale normalmente si impiegano rotori denominati articolati muniti di cerniere eccentriche rispetto all’asse di rotazione, che sono orizzontali, per consentire il moto di flappeggio, e di cerniere verticali per il moto di ritardo, quest’ultime essendo opportunamente frizionate o munite di dispositivi viscosi, che agiscono sul piano del disco per contrastare le accelerazioni di Coriolis, che interessano le pale quando si inclina il disco rotore ed à ̈ presente il moto di flappeggio, e allo scopo di smorzarne le oscillazioni. In helicopters with 3 or more blades normally called articulated rotors are used equipped with eccentric hinges with respect to the rotation axis, which are horizontal, to allow flapping motion, and vertical hinges for delay motion, the latter being suitably frictioned or equipped with viscous devices, which act on the plane of the disc to counteract the Coriolis accelerations, which affect the blades when the rotor disc is tilted and flapping motion is present, and in order to dampen its oscillations.

In questo tipo di rotori, grazie all’eccentricità delle cerniere di flappeggio e alla forza centrifuga delle pale, l’inclinazione del piano del disco esercita un momento favorevole di controllo sull’albero motore, indipendente dalla portanza esercitata dal rotore stesso. In this type of rotors, thanks to the eccentricity of the flap hinges and the centrifugal force of the blades, the inclination of the disc plane exerts a favorable moment of control on the motor shaft, independent of the lift exerted by the rotor itself.

Una variante dei rotori articolati à ̈ costituita dai cosiddetti rotori “hingeless†nei quali le cerniere sono sostituite da elementi deformabili elastici che si comportano come cerniere virtuali. A variant of the articulated rotors is constituted by the so-called â € œhingelessâ € rotors in which the hinges are replaced by elastic deformable elements that behave like virtual hinges.

In questi tipi di rotore, come in quelli articolati, il controllo dell’inclinazione del piano del disco à ̈ realizzato mediante il moto oscillatorio ciclico delle pale attorno alle cerniere di passo, attuato dal piatto oscillante. In these types of rotor, as well as in articulated ones, the inclination of the disc plane is controlled by means of the cyclic oscillatory motion of the blades around the pitch hinges, implemented by the oscillating plate.

Esistono inoltre rotori bipala il cui mozzo à ̈ incernierato sulla sommità dell’albero di trasmissione con una cerniera cilindrica ortogonale all’asse delle pale, e all’asse dell’albero, che provvede al moto di flappeggio e consente l’inclinazione del disco rotorico. There are also two-blade rotors whose hub is hinged on the top of the transmission shaft with a cylindrical hinge orthogonal to the axis of the blades, and to the axis of the shaft, which provides the flapping motion and allows the ™ inclination of the rotor disc.

In quest’ultimo tipo di rotore, detto anche rotore sospeso, si richiede che la cerniera cilindrica di collegamento del mozzo all’albero motore giaccia in posizione più elevata rispetto all’attacco delle pale, segnatamente sul piano definito dai baricentri delle pale, inclinate verso l’alto per la portanza, allo scopo di annullare le vibrazioni due-per-giro che si creerebbero per lo spostamento ciclico del baricentro del rotore rispetto all’asse di rotazione causato dall’inclinazione del disco. Le pale, infatti, soggette alla forza centrifuga, dovuta alla rotazione, e alla portanza che provvede al sostentamento dell’elicottero, assumono una posizione di equilibrio rivolta verso l’alto facendo assumere al disco un aspetto conico, con conseguente innalzamento del centro di massa del rotore. La variazione dell’angolo di conicità delle pale dovuta alle diverse condizioni dinamiche e alla variabilità del peso imbarcato sull’elicottero impedisce tuttavia di eliminare questa sorgente di vibrazioni in tutte le condizioni di volo e di peso dell’elicottero. In the latter type of rotor, also called suspended rotor, the cylindrical hinge connecting the hub to the crankshaft is required to lie in a higher position with respect to the attachment of the blades, in particular on the plane defined by the center of gravity of the blades. , inclined upwards for the lift, in order to cancel the two-per-revolution vibrations that would be created by the cyclic displacement of the rotor center of gravity with respect to the rotation axis caused by the inclination of the disc. The blades, in fact, subject to the centrifugal force, due to the rotation, and to the lift that provides for the support of the helicopter, assume a position of equilibrium facing upwards, making the disc assume a conical aspect, with consequent raising of the center mass of the rotor. However, the variation in the taper angle of the blades due to the different dynamic conditions and the variability of the weight on board the helicopter prevents this source of vibrations from being eliminated in all flight conditions and weight of the helicopter.

Inoltre, in questo tipo di rotore, esiste un’altra sorgente di vibrazioni che origina dalla geometria semi-cardanica della cerniera centrale di flappeggio (detta di “teetering†) che, non essendo omocinetica, induce sforzi torsionali due-per-giro sull’albero di trasmissione e sulla struttura dell’elicottero, la cui intensità à ̈ tanto maggiore quanto più il disco rotorico à ̈ inclinato rispetto all’albero. Questo tipo di rotore, inoltre, a causa della presenza della cerniera di flappeggio centrale, non esercita alcun momento di controllo diretto sull’albero di trasmissione per cui, nelle condizioni di volo a bassi g o zero-g, à ̈ possibile perdere il controllo del rotore con esito catastrofico. Furthermore, in this type of rotor, there is another source of vibrations that originates from the semi-cardanic geometry of the central flap hinge (called â € œteeteringâ €) which, not being homokinetic, induces torsional forces two-per-turn. on the propeller shaft and on the helicopter structure, the intensity of which is greater the more the rotor disc is inclined with respect to the shaft. Furthermore, due to the presence of the central flap hinge, this type of rotor does not exert any moment of direct control on the propeller shaft so that, in flight conditions at low g or zero-g, it is possible to lose control. of the rotor with catastrophic outcome.

Anche in questo tipo di rotori, infine, il controllo dell’inclinazione del disco à ̈ realizzato mediante il moto oscillatorio delle pale attorno alle cerniere di passo attuato dal piatto oscillante. Finally, also in this type of rotors, the disc inclination is controlled by means of the oscillatory motion of the blades around the pitch hinges implemented by the oscillating plate.

Tutti i tipi di rotore sopra illustrati sono caratterizzati da notevoli sollecitazioni sulle cerniere di passo, che vincolano le pale al mozzo contrastandone la forza centrifuga, causate dal moto alternato attorno all’asse delle cerniere dovuto. All the types of rotors illustrated above are characterized by considerable stresses on the pitch hinges, which constrain the blades to the hub, counteracting their centrifugal force, caused by the reciprocating motion around the axis of the hinges.

all’azione ciclica del piatto oscillante sul passo delle pale per mantenere il disco rotorico inclinato. Per ovviare ai summenzionati inconvenienti sono stati divulgati vari sistemi. to the cyclic action of the swash plate on the pitch of the blades to keep the rotor disc tilted. Various systems have been disclosed to obviate the aforementioned drawbacks.

In occasione dello sviluppo dei cuscinetti elastomerici laminati (brevetti US 2,481,750 e US 2,900,182) sono state divulgate fin dall’inizio le tipologie dei cuscinetti elastomerici che sono state applicate successivamente ai rotori degli elicotteri (USAAMRDLTR-75-39B): cuscinetti cilindrici assiali, cuscinetti cilindrici radiali, cuscinetti sferici e cuscinetti conici. On the occasion of the development of laminated elastomeric bearings (US patents 2,481,750 and US 2,900,182), the types of elastomeric bearings that were subsequently applied to helicopter rotors (USAAMRDLTR-75-39B) were disclosed right from the start: axial cylindrical bearings, cylindrical radial bearings, spherical bearings and tapered bearings.

Molti tra questi tipi di cuscinetto sono alla base di perfezionamenti importanti per le cerniere di passo (brevetti US 3,111,172 e US 3,652,185) che hanno ridotto gli attriti, e gli sforzi conseguenti sui comandi, che caratterizzavano i tradizionali cuscinetti a rotolamento impiegati nelle cerniere di passo soggette al moto oscillatorio delle pale sul loro asse di passo, con notevoli vantaggi anche per la loro durata e la manutenzione. Many of these types of bearings are the basis of important improvements for pitch hinges (US patents 3,111,172 and US 3,652,185) which have reduced the friction, and consequent stresses on the controls, which characterized the traditional rolling bearings used in pitch hinges. subject to the oscillatory motion of the blades on their pitch axis, with considerable advantages also for their duration and maintenance.

Nel settore dei rotori bipala appesi con cerniera centrale di flappeggio il brevetto US 4,115,031 ha divulgato un metodo per consentire l’istallazione di una molla di richiamo sul mozzo dei rotori sospesi attorno alla cerniera di flappeggio, allo scopo di ottenere un momento di controllo diretto del rotore rispetto all’albero (mast) e all’elicottero, per ovviare agli inconvenienti della perdita di controllo nel volo a bassi-g o zero-g, assorbendo le conseguenti vibrazioni due-per giro indotte dalla molla di richiamo mediante la flessibilità delle pale nel piano di rotazione. Detta soluzione non elimina tuttavia l’oscillazione torsionale determinata dalla geometria semi-cardanica del rotore teetering. In the sector of suspended two-blade rotors with central flap hinge, US patent 4,115,031 discloses a method to allow the installation of a return spring on the hub of the rotors suspended around the flap hinge, in order to obtain a direct control moment. of the rotor with respect to the mast (mast) and the helicopter, to overcome the drawbacks of loss of control in low-g or zero-g flight, absorbing the consequent two-per-revolution vibrations induced by the return spring by means of the flexibility of the blades in the rotation plane. However, this solution does not eliminate the torsional oscillation caused by the semi-cardan geometry of the teetering rotor.

Allo scopo di ridurre l’ampiezza delle oscillazioni alternate sulle cerniere di passo provocate dal comando ciclico, che si verificano nei rotori convenzionali descritti, e allo scopo di eliminare le cerniere di ritardo nei rotori con 3 o più pale, sono stati sviluppati tipi di rotore detti “gimballed†il cui mozzo centrale à ̈ supportato alla sommità del proprio albero di trasmissione con una cerniera sferica, o con altri dispositivi cinematicamente equivalenti, che consentono l’inclinazione del mozzo su due gradi di libertà. Types of rotor called â € œgimballedâ € whose central hub is supported at the top of its transmission shaft with a spherical hinge, or with other kinematically equivalent devices, which allow the inclination of the hub on two degrees of freedom.

In questi rotori il moto di rotazione e la coppia motrice sono trasmessi dall’albero al mozzo con vari sistemi tesi ad eliminare le oscillazioni torsionali e sono state proposte varie soluzioni per realizzare giunti omocinetici. In these rotors the rotation motion and the drive torque are transmitted from the shaft to the hub with various systems aimed at eliminating torsional oscillations and various solutions have been proposed to create homokinetic joints.

La cerniera sferica centrale, normalmente realizzata con cuscinetti elastomerici laminati sferici di tipo noto (es. brevetto US 3,941,433), viene dotata di rigidezza opportuna per cui il disco rotorico, quando à ̈ inclinato, esercita sull’albero del rotore un momento di controllo favorevole, simile ai rotori provvisti di cerniere di flappeggio eccentriche. The central spherical hinge, normally made with spherical laminated elastomeric bearings of a known type (e.g. US patent 3,941,433), is equipped with suitable stiffness so that the rotor disc, when tilted, exerts a controlling moment on the rotor shaft favorable, similar to rotors equipped with eccentric flap hinges.

Un modello di questo tipo di rotore à ̈ stato divulgato con il brevetto US 4,729,753 nel quale il mozzo del rotore, sospeso con due cuscinetti elastomerici sferici laminati contrapposti sull’albero di trasmissione, à ̈ mantenuto in rotazione per mezzo di elementi elastomerici che realizzerebbero complessivamente un giunto omocinetico. A model of this type of rotor has been disclosed with US patent 4,729,753 in which the rotor hub, suspended with two opposed laminated spherical elastomeric bearings on the propeller shaft, is kept in rotation by means of elastomeric elements which would produce a homokinetic joint as a whole.

Molte soluzioni di questo tipo sono state proposte in vista di applicazioni su rotori ibridi applicabili a convertiplani. La complessità di questi sistemi ha ristretto le loro possibilità d’impiego e ne ha impedito la diffusione nei piccoli elicotteri commerciali. Nello stesso ambito dei rotori con meccaniche complesse, altri autori hanno divulgato tipi differenti di collegamenti rotanti (link-type rotary coupling, US 4,804,352) per rotori tripala, allo scopo di ottenere una sospensione sferica del rotore e una trasmissione del moto quasi-omocinetica. Many solutions of this type have been proposed in view of applications on hybrid rotors applicable to tiltrotors. The complexity of these systems has restricted their possibilities of use and prevented their diffusion in small commercial helicopters. In the same context of rotors with complex mechanics, other authors have disclosed different types of rotary connections (link-type rotary coupling, US 4,804,352) for three-blade rotors, in order to obtain a spherical suspension of the rotor and a quasi-homokinetic motion transmission.

Anche in altri campi di applicazione sono stati proposti efficacemente tipi di giunti omocinetici, composti da più dispositivi elastomerici assemblati, che consentono di trasmettere il moto rotatorio con una coppia motrice tra due alberi inclinati in rotazione. Un esempio di questi dispositivi à ̈ stato divulgato dal brevetto US 4,208,889. Also in other fields of application, types of constant velocity joints have been effectively proposed, composed of several assembled elastomeric devices, which allow to transmit the rotary motion with a driving torque between two rotating inclined shafts. An example of these devices has been disclosed in US patent 4,208,889.

In generale, i rotori gimballed omocinetici risultano essere caratterizzati da una notevole complessità costruttiva e il loro assemblaggio coinvolge l’accoppiamento di un numero molto elevato di componenti. In general, homokinetic gimballed rotors are characterized by a considerable constructive complexity and their assembly involves the coupling of a very large number of components.

La presente invenzione ha come scopo fondamentale quello di ovviare agli anzidetti inconvenienti riscontrati nei rotori anzi descritti per elicotteri, bipala e multipala ideando una testa perfezionata di rotore “gimballed†omocinetico, e relativi mezzi di istallazione sull’albero di trasmissione, comprendente un mozzo cavo fissato all’albero con due cerniere sferiche anulari contrapposte e una serie di dispositivi elastomerici di trascinamento perfezionati, alloggiati nel mozzo e in una flangia sagomata dell’albero, avente alta flessibilità e adattabilità, di semplice assemblaggio essendo composta da un limitato numero di componenti, di sicuro impiego ed efficace funzionamento. The present invention has the fundamental purpose of obviating the aforementioned drawbacks encountered in the rotors actually described for helicopters, two-bladed and multi-bladed by designing an improved homokinetic `` packed '' rotor head, and relative installation means on the transmission shaft, comprising a hollow hub fixed to the shaft with two opposing annular spherical hinges and a series of improved elastomeric drive devices, housed in the hub and in a shaped shaft flange, with high flexibility and adaptability, easy to assemble as it consists of a limited number of components, safe to use and effective in operation.

Un secondo scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare una testa di rotore omocinetico per elicotteri bipala che possa essere equipaggiata con un dispositivo perfezionato di stabilizzazione inerziale e aerodinamica, del tipo detto fly-bar “Bell-Hiller†, essendo il mozzo in grado di inclinarsi rispetto all’albero di trasmissione, oltreché sull’asse di flappeggio (flapping), anche sull’asse di passo (feathering), ed essendo mantenuto in rotazione a velocità costante, indipendentemente dall’angolo di inclinazione, per mezzo di quattro dispositivi elastomerici perfezionati alloggiati in una apposita flangia dell’albero e collegati al mozzo. A second object of the present invention is that of realizing a homokinetic rotor head for two-blade helicopters which can be equipped with an improved inertial and aerodynamic stabilization device, of the type called fly-bar â € œBell-Hillerâ €, since the hub is made of able to tilt with respect to the drive shaft, as well as on the flapping axis, also on the feathering axis, and being kept in rotation at a constant speed, regardless of the angle of inclination , by means of four improved elastomeric devices housed in a suitable flange of the shaft and connected to the hub.

Un ulteriore scopo dell’invenzione à ̈ quello di ridurre nei rotori bipala l’ampiezza delle oscillazioni delle pale attorno alle cerniere di passo dovute al controllo ciclico. A further object of the invention is to reduce the amplitude of the oscillations of the blades around the pitch hinges due to cyclic control in two-blade rotors.

Ancora uno scopo dell’invenzione à ̈ quello di eliminare le oscillazioni torsionali sull’albero di trasmissione collegato al rotore che si riscontrano nei rotori bipala a causa della cerniera centrale di flappeggio. Ulteriore scopo dell’invenzione à ̈ quello di eliminare le vibrazioni 2-per-giro dovute alla conicità, che si riscontrano normalmente sull’albero di trasmissione nei rotori bipala, quando s’inclinano per l’esecuzione delle normali manovre e nel volo in crociera. Another object of the invention is to eliminate the torsional oscillations on the transmission shaft connected to the rotor which are found in two-blade rotors due to the central flap hinge. A further purpose of the invention is to eliminate the 2-per-turn vibrations due to the taper, which are normally found on the propeller shaft in two-blade rotors, when they tilt for the execution of normal maneuvers and in the cruise flight.

Un altro scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare la testa di un rotore “gimballed†con tre o più pale collegato all’albero di trasmissione con un giunto omocinetico perfezionato, nel quale il mozzo del rotore costituisce l’elemento condotto del giunto, composto da un limitato numero parti componenti (di elementi), privo di cerniere e ammortizzatori di ritardo, con ridotte oscillazioni sulle cerniere di passo e di limitate esigenze di manutenzione. Another purpose of the present invention is to make the head of a â € œgimballedâ € rotor with three or more blades connected to the drive shaft with an improved constant velocity joint, in which the rotor hub constitutes the driven element of the joint, consisting of a limited number of component parts (of elements), without hinges and delay dampers, with reduced oscillations on the pitch hinges and limited maintenance requirements.

Un ulteriore scopo dell’invenzione à ̈ quello di realizzare un dispositivo elastomerico perfezionato che trova impiego della realizzazione di giunti omocinetici di impiego generale. A further object of the invention is that of realizing an improved elastomeric device which finds use in making homokinetic joints of general use.

Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un giunto omocinetico per rotori di elicotteri, per l’accoppiamento di un albero motore con il mozzo di un rotore, per mantenerlo in rotazione a velocità costante attorno ad un asse inclinato rispetto all’asse di rotazione dell’albero, detto giunto comprendendo: Therefore, the specific object of the present invention is a constant velocity joint for helicopter rotors, for the coupling of a drive shaft with the hub of a rotor, to keep it rotating at constant speed around an axis inclined with respect to the rotation axis. of the shaft, called joint including:

- una pluralità di dispositivi elastomerici di trascinamento, identici tra loro e assemblati ciascuno con uno snodo sferico, una serie di lamine metalliche cilindriche concentriche alternate e unite a strati uniformi di elastomero resiliente, in modo tale da costituire un primo cuscinetto elastomerico laminato radiale di forma cilindrica, assicurato alla superficie cilindrica esterna dello snodo sferico, e una serie di lamine metalliche cilindriche concentriche alternate e unite a stati uniformi di elastomero resiliente, in modo tale da costituire un secondo cuscinetto elastomerico laminato radiale di forma cilindrica caratterizzato per avere lo stesso valore della costante elastica allo scorrimento assiale del primo cuscinetto assicurato alla superficie cilindrica interna dello snodo sferico. - a plurality of elastomeric driving devices, identical to each other and each assembled with a spherical joint, a series of alternating concentric cylindrical metal sheets joined to uniform layers of resilient elastomer, in such a way as to form a first radial shaped elastomeric bearing cylindrical, secured to the outer cylindrical surface of the ball joint, and a series of concentric cylindrical metal sheets alternating and joined to uniform states of resilient elastomer, in such a way as to constitute a second cylindrical-shaped radial laminated elastomeric bearing characterized by having the same value as the elastic constant to the axial sliding of the first bearing secured to the internal cylindrical surface of the ball joint.

Preferibilmente, secondo l’invenzione, detto giunto omocinetico comprende inoltre: Preferably, according to the invention, said homokinetic joint further comprises:

- una flangia, provvista di sedi anulari, con asse parallelo all’asse dell’albero, per l’alloggiamento stabile dei dispositivi di trascinamento, dette sedi anulari essendo disposte simmetricamente ed equidistanti rispetto all’asse del foro scanalato centrale di calettatura della flangia sull’albero motore; - a flange, provided with annular seats, with axis parallel to the axis of the shaft, for the stable housing of the driving devices, said annular seats being symmetrically arranged and equidistant with respect to the axis of the central grooved hole of keying of the flange on the motor shaft;

- due cerniere sferiche anulari ed opposte, ciascuna di dette cerniere essendo suddivisa in due o più elementi per consentirne il montaggio; - two annular and opposite spherical hinges, each of said hinges being divided into two or more elements to allow their assembly;

- un albero motore, avente un anello di spallamento sul quale si applicano gli sforzi assiali del rotore trasmessi da dette cerniere sferiche e in grado, tramite detto calettamento della flangia, sulla quale sono montati i dispositivi di trascinamento, di trasmettere la coppia motrice; - a driving shaft, having a shoulder ring on which the axial forces of the rotor transmitted by said spherical hinges are applied and capable, by means of said keying of the flange, on which the driving devices are mounted, to transmit the driving torque;

- un mozzo rotore, predisposto per il montaggio delle pale, provvisto di una cavità centrale per l’alloggiamento della flangia dell’albero motore con i relativi dispositivi elastomerici di trascinamento e presentante sui lati esterni contrapposti, superiore ed inferiore, alloggiamenti per dette cerniere sferiche di supporto sull’albero motore; detti snodi sferici dei citati dispositivi di trascinamento permettendo l’inclinazione del mozzo rispetto all’albero motore attorno a dette cerniere sferiche di supporto, mentre i cuscinetti elastomerici cilindrici solidali con gli snodi sferici, avendo eguale costante elastica, compiono sempre movimenti lineari relativi opposti e identici, disponendo sempre il centro di tutti gli snodi sferici su un piano che biseca l’angolo di inclinazione del mozzo rispetto alla flangia dell’albero motore, realizzando tra questi un giunto omocinetico. - a rotor hub, predisposed for the assembly of the blades, provided with a central cavity for the housing of the motor shaft flange with the relative elastomeric driving devices and presenting on the opposite external sides, upper and lower, housings for these spherical support hinges on the motor shaft; said spherical joints of the aforementioned dragging devices allowing the inclination of the hub with respect to the motor shaft around said spherical support hinges, while the cylindrical elastomeric bearings integral with the spherical joints, having the same elastic constant, always perform relative linear movements opposite and identical, always arranging the center of all the spherical joints on a plane that bisects the inclination angle of the hub with respect to the motor shaft flange, creating a constant velocity joint between them.

In particolare, secondo l’invenzione, ciascuno snodo sferico essendo di tipo noto provvisto di una guarnizione di scorrimento antifrizione, interposta tra le superfici sferiche di scorrimento. In particular, according to the invention, each spherical joint being of a known type provided with an anti-friction sliding seal, interposed between the spherical sliding surfaces.

Un’altra forma di realizzazione del giunto omocinetico secondo l’invenzione, comprende inoltre: Another embodiment of the homokinetic joint according to the invention also includes:

- un albero provvisto di una flangia con sedi anulari per l’alloggiamento stabile dei dispositivi di trascinamento, disposte simmetricamente, equidistanti e parallele dall’asse dell’albero; - a shaft provided with a flange with annular seats for the stable housing of the driving devices, arranged symmetrically, equidistant and parallel from the shaft axis;

- un secondo albero che presenta un mozzo provvisto di una cavità centrale per l’alloggiamento della flangia dell’albero motore con i relativi dispositivi elastomerici di trascinamento e che presenta centralmente il supporto di uno snodo sferico collegato al primo albero; gli snodi sferici dei dispositivi di trascinamento permettono l’inclinazione del secondo albero rispetto al primo attorno allo snodo centrale e i cuscinetti elastomerici cilindrici, solidali con gli snodi sferici, avendo eguale costante elastica, compiono movimenti lineari relativi opposti e identici, disponendo il centro di tutti gli snodi sferici su un piano che biseca l’angolo di inclinazione del mozzo del secondo albero rispetto alla flangia del primo, realizzando tra questi un giunto omocinetico. - a second shaft which has a hub provided with a central cavity for housing the crankshaft flange with the related elastomeric drive devices and which has the central support of a ball joint connected to the first shaft; the spherical joints of the driving devices allow the inclination of the second shaft with respect to the first around the central joint and the cylindrical elastomeric bearings, integral with the spherical joints, having equal elastic constant, perform opposite and identical relative linear movements, arranging the center of all spherical joints on a plane that bisects the angle of inclination of the hub of the second shaft with respect to the flange of the first, creating a constant velocity joint between them.

Ulteriormente, secondo l’invenzione, la coppia motrice può essere invertita tra albero conduttore e mozzo condotto e nel quale può essere invertito il senso del moto di rotazione. Furthermore, according to the invention, the driving torque can be reversed between the driving shaft and the driven hub and in which the direction of the rotation motion can be reversed.

L’invenzione riguarda inoltre una testa di rotore bipala per elicotteri comprendente un giunto omocinetico come descritto in precedenza e caratterizzato dal fatto che il mozzo presenta una coppia di gioghi per l’alloggiamento di due pale e relativi organi di collegamento e una coppia di supporti, in quadratura rispetto all’asse longitudinale delle pale, nei quali sono alloggiate, fisse, una coppia di barre contrapposte che presentano incernierate alla loro estremità una coppia di pale di piccolo allungamento, conformate con un profilo cordale simmetrico, e dotate di una massa opportuna, a costituire un dispositivo aerodinamico ausiliario. The invention also relates to a two-blade rotor head for helicopters comprising a constant velocity joint as described above and characterized by the fact that the hub has a pair of yokes for housing two blades and relative connecting members and a pair of supports, in quadrature with respect to the longitudinal axis of the blades, in which are housed, fixed, a pair of opposing bars that have hinged at their ends a pair of blades of small elongation, shaped with a symmetrical chordal profile, and equipped with a suitable mass, to constitute an auxiliary aerodynamic device.

In particolare, detta testa di rotore bipala per elicotteri prevede che le pale ausiliarie sono incernierate alle barre su di un asse collocato anteriormente rispetto all’asse in cui cade il centro di pressione aerodinamica delle pale e che le relative cerniere sono dotate di frizioni con attrito viscoso, consentendo in tal modo alle pale ausiliarie il loro allineamento con il flusso dell’aria e di esercitare la loro azione ciclica in base alla frequenza di rotazione del rotore. In particular, said two-blade rotor head for helicopters provides that the auxiliary blades are hinged to the bars on an axis placed forward with respect to the axis in which the center of aerodynamic pressure of the blades falls and that the relative hinges are equipped with clutches with viscous friction, thus allowing the auxiliary blades to align themselves with the air flow and to exert their cyclic action based on the rotor rotation frequency.

L’invenzione riguarda anche una testa di rotore tripala per elicotteri comprendente un giunto omocinetico come descritto in precedenza che comprende tre gioghi per l’alloggiamento di tre pale, e relativi organi di collegamento, e che il mozzo presenta centralmente una cavità cilindrica per alloggiare tre dispositivi elastomerici di trascinamento come descritti. The invention also relates to a three-blade rotor head for helicopters comprising a homokinetic joint as previously described which includes three yokes for housing three blades, and relative connecting members, and that the hub has a central cylindrical cavity for housing three elastomeric driving devices as described.

La presente invenzione verrà ora descritta, a titolo illustrativo, ma non limitativo, con particolare riferimento a sue forme preferite di realizzazione, e con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui: The present invention will now be described, for illustrative but not limitative purposes, with particular reference to its preferred embodiments, and with particular reference to the figures of the attached drawings, in which:

la figura 1 mostra la forma di esecuzione del trovato che si riferisce ad una testa di rotore di un elicottero bipala vista in assonometria con il mozzo sezionato per mostrare uno dei dispositivi di trascinamento; Figure 1 shows the embodiment of the invention which refers to a rotor head of a two-blade helicopter seen in axonometry with the hub sectioned to show one of the driving devices;

la figura 2 mostra la vista esplosa di tutti i componenti significativi della testa del rotore bipala e della parte terminale dell’albero di trasmissione; la figura 3 mostra l’alloggiamento dei dispositivi di trascinamento sulla flangia dell’albero motore; figure 2 shows the exploded view of all the significant components of the two-blade rotor head and of the end part of the propeller shaft; figure 3 shows the housing of the driving devices on the motor shaft flange;

le figure 4a-4d mostrano, rispettivamente, il dispositivo di trascinamento completo e sezionato; il cuscinetto elastomerico esterno; lo snodo sferico; il cuscinetto elastomerico interno; Figures 4a-4d show, respectively, the complete and sectioned drive device; the outer elastomeric bearing; the ball joint; the internal elastomeric bearing;

la figura 5 mostra una sezione del mozzo inclinato di 8° rispetto all’albero e i moti che interessano i dispositivi di trascinamento; figure 5 shows a section of the hub inclined by 8 ° with respect to the shaft and the motions involving the driving devices;

la figura 6 mostra la barra aerodinamica ausiliaria; la figura 7 mostra la forma di esecuzione del trovato che si riferisce ad una testa di rotore tripala vista in assonometria con il mozzo sezionato per mostrare uno dei dispositivi di trascinamento; Figure 6 shows the auxiliary aerodynamic bar; figure 7 shows the embodiment of the invention which refers to a three-bladed rotor head seen in axonometry with the hub sectioned to show one of the driving devices;

la figura 8 mostra la vista esplosa dei componenti della testa di rotore tripala; e Figure 8 shows the exploded view of the components of the three-blade rotor head; And

la figura 9 mostra in sezione una forma di esecuzione del giunto omocinetico per impieghi generali. Figure 9 shows in section an embodiment of the homokinetic joint for general uses.

Facendo inizialmente riferimento alle figure 1, 2, 3, 4, e 6, che mostrano una prima forma di esecuzione preferita del trovato che trova impiego nei rotori bipala per elicotteri, si osserva come la flangia 3 à ̈ provvista centralmente di un foro scanalato 33 che permette il suo alloggiamento sull’albero di trasmissione 1 il quale presenta un profilo scanalato 11 che si accoppia alla flangia scanalata, destinato a trasmettere alla flangia 3 la coppia motrice, e l’anello di spallamento 12, destinato a sostenere gli sforzi assiali verticali del rotore trasmessi dal mozzo 2 attraverso due coppie di cuscinetti elastomerici sferici 4 agenti sul lato inferiore dello spallamento e, in opposizione rispetto alla flangia, che si appoggiano sul relativo manicotto scanalato. Referring initially to Figures 1, 2, 3, 4, and 6, which show a first preferred embodiment of the invention which is used in two-blade rotors for helicopters, it can be seen that the flange 3 is centrally provided with a grooved hole 33 which allows it to be housed on the transmission shaft 1 which has a splined profile 11 which is coupled to the splined flange, intended to transmit the drive torque to the flange 3, and the shoulder ring 12, intended to support the forces vertical axial rotors transmitted by the hub 2 through two pairs of spherical elastomeric bearings 4 acting on the lower side of the shoulder and, in opposition to the flange, resting on the relative splined sleeve.

I cuscinetti 4 sono di tipo noto e rientrano della categoria dei cuscinetti elastomerici laminati sferici (Type III – Ref. USAAMRDL-TR-75-39B). Bearings 4 are known types and fall within the category of spherical laminated elastomeric bearings (Type III - Ref. USAAMRDL-TR-75-39B).

Ciascuno dei dispositivi di trascinamento 5, fig.4a, identici tra loro, si presenta come un unico assieme compatto composto da uno snodo sferico, di tipo noto, e da due cuscinetti elastomerici radiali rispettivamente solidali alle superfici cilindriche interna ed esterna dello snodo sferico. Lo snodo à ̈ formato da due elementi concentrici la cui parte interna 54, forata, presenta esternamente una superficie toroidale sferica convessa. L’elemento cilindrico esterno 56 presenta una superficie toroidale sferica concava rivestita in materiale antifrizione 55 che consente alla rotula interna il moto relativo senza attrito; le due parti vengono normalmente fornite sul mercato già accoppiate, concentriche, mobili e senza gioco. L’angolo di disallineamento ammesso della rotula sarà almeno pari alla massima inclinazione prevista del rotore rispetto all’albero di trasmissione. Each of the driving devices 5, fig. 4a, identical to each other, is presented as a single compact assembly consisting of a spherical joint, of a known type, and two radial elastomeric bearings, respectively integral with the internal and external cylindrical surfaces of the spherical joint. The joint is formed by two concentric elements whose internal part 54, perforated, externally presents a convex spherical toroidal surface. The external cylindrical element 56 has a concave spherical toroidal surface covered in anti-friction material 55 which allows the internal patella to move relative without friction; the two parts are normally supplied on the market already coupled, concentric, mobile and without play. The admissible angle of misalignment of the ball joint will be at least equal to the maximum expected inclination of the rotor with respect to the drive shaft.

All’interno dell’elemento 54 dello snodo si trova, incollata con processi noti di vulcanizzazione, una successione concentrica di lamine metalliche cilindriche 53 di spessore sottile alternate a strati sottili 52 di elastomero resiliente di spessore costante. All’esterno dell’elemento 56 à ̈ presente una struttura elastomerica simile formata di lamine metalliche 59 alternate a strati 58 di elastomero. Inside the joint element 54 there is, glued with known vulcanization processes, a concentric succession of cylindrical metal sheets 53 of thin thickness alternating with thin layers 52 of resilient elastomer of constant thickness. Outside the element 56 there is a similar elastomeric structure formed of metal sheets 59 alternating with layers 58 of elastomer.

Questo tipo di strutture composite sono comunemente note come: cuscinetti elastomerici laminati cilindrici radiali (Type II – Ref. USAAMRDL-TR-75-39B). This type of composite structures are commonly known as: Radial cylindrical laminated elastomeric bearings (Type II - Ref. USAAMRDL-TR-75-39B).

Per il regolare funzionamento del giunto omocinetico, occorre che i centri di tutti gli snodi sferici giacciano sempre nel piano che biseca l’angolo di inclinazione del mozzo 2 rispetto alla flangia 3. Ciò significa che se l’anello più esterno 59 della cerniera esterna compie spostamenti assiali uguali ed opposti a quelli del cilindro più interno 51 della cerniera interna, il centro dello snodo sferico intermedio deve restare fermo. Per ottenere questo, i cuscinetti radiali interno ed esterno devono avere la stessa costante elastica lungo il proprio asse cilindrico. Il metodo qui rivendicato per ottenere questa caratteristica à ̈ quello di realizzare le due cerniere radiali con lo stesso numero di strati di elastomero, dello stesso spessore, e con la stessa superficie cilindrica; il dispositivo completo così dimensionato assume pertanto l’aspetto di fig. 4a nella quale gli strati di diametro inferiore sono più lunghi di quelli di maggior diametro, avendo così la medesima superficie. For the smooth operation of the constant velocity joint, it is necessary that the centers of all the ball joints always lie in the plane that bisects the angle of inclination of the hub 2 with respect to the flange 3. This means that if the outer ring 59 of the hinge makes axial displacements equal and opposite to those of the innermost cylinder 51 of the internal hinge, the center of the intermediate ball joint must remain stationary. To achieve this, the inner and outer radial bearings must have the same spring constant along their cylindrical axis. The method claimed here to obtain this characteristic is to make the two radial hinges with the same number of layers of elastomer, of the same thickness, and with the same cylindrical surface; the complete device so dimensioned therefore assumes the appearance of fig. 4a in which the layers of smaller diameter are longer than those of greater diameter, thus having the same surface.

Un altro metodo per ottenere la stessa costante elastica nelle due cerniere radiali esterna e interna à ̈ quello utilizzare elastomeri di durezza differenziata e/o strati di elastomero di spessore differente. Another method to obtain the same elastic constant in the two external and internal radial hinges is to use elastomers of different hardness and / or layers of elastomer of different thickness.

I cuscinetti elastomerici laminari sono caratterizzati da elevate capacità di carico nel senso normale allo sviluppo superficiale degli strati di elastomero rendendole idonee, nella fattispecie, a trasmettere le forze di trascinamento tra la flangia 3 dell’albero e il mozzo 2 e pertanto la coppia motrice. Sono invece relativamente cedevoli allo scorrimento e possono compiere i moti lineari, fig. 5, che consentono agli snodi sferici intermedi dei dispositivi di trascinamento di essere allineati sul piano che biseca l’angolo di inclinazione del mozzo rispetto all’albero. I dispositivi elastomerici, completi degli snodi sferici interni, sono alloggiati stabilmente all’interno di sedi anulari 32 ricavate sulla flangia 3 e assicurate con anelli elastici di arresto 31. La flangia 3, di forma sostanzialmente quadrata, essendo previsto che in questa forma di esecuzione siano presenti quattro dispositivi di trascinamento, viene posizionata all’interno della cavità 21 del mozzo, allineata con l’asse longitudinale delle pale ancorate ai gioghi 23, con i fori 22 corrispondenti alla sede cilindrica interna 51 dei dispositivi di trascinamento 5. Laminar elastomeric bearings are characterized by high load capacities in the normal sense to the surface development of the elastomer layers making them suitable, in this case, to transmit the dragging forces between the shaft flange 3 and the hub 2 and therefore the drive torque . On the other hand, they are relatively compliant to sliding and can perform linear motions, fig. 5, which allow the intermediate ball joints of the driving devices to be aligned on the plane that bisects the angle of inclination of the hub with respect to the shaft. The elastomeric devices, complete with internal spherical joints, are stably housed inside annular seats 32 obtained on the flange 3 and secured with elastic stop rings 31. The flange 3, substantially square in shape, being provided that in this form of execution there are four driving devices, it is positioned inside the cavity 21 of the hub, aligned with the longitudinal axis of the blades anchored to the yokes 23, with the holes 22 corresponding to the internal cylindrical seat 51 of the driving devices 5.

I cuscinetti elastomerici 4 sono accostati all’anello di spallamento 12 dell’albero 1 e insieme sono montati nell’alloggiamento 25 presente sul lato inferiore del mozzo 2 mentre altri due cuscinetti 4 sono posizionati nell’alloggiamento 24 sul lato superiore del mozzo 2 e opposti ai precedenti. I bulloni passanti 6 con i dadi 8 sono gli unici elementi di fissaggio che mantengono la testa del rotore assemblata sull’albero di trasmissione con i relativi dispositivi di trascinamento. The elastomeric bearings 4 are approached to the shoulder ring 12 of the shaft 1 and together are mounted in the housing 25 present on the underside of the hub 2 while two other bearings 4 are positioned in the housing 24 on the upper side of the hub 2 and opposite to the previous ones. The through bolts 6 with the nuts 8 are the only fastening elements that keep the rotor head assembled on the drive shaft with the relative driving devices.

Le figure 1 e 2 mostrano inoltre sul mozzo 2 due supporti contrapposti 28, sui quali sono fissate le due aste 29 che appartengono a una barra ausiliaria di stabilizzazione. Figures 1 and 2 also show on the hub 2 two opposing supports 28, on which the two rods 29 which belong to an auxiliary stabilization bar are fixed.

In figura 6 à ̈ illustrato questo dispositivo composto delle due aste radiali 29 contrapposte, recanti all’estremità due pale 201, a basso allungamento, conformate con un profilo aerodinamico simmetrico e incernierate per mezzo di boccole frizionate 202 sulle aste in corrispondenza di un asse O’ posto anteriormente al loro centro di pressione O. Il valore di questa eccentricità delle cerniere e il valore dell’azione delle frizioni, a comportamento viscoso, à ̈ stabilito in modo da consentire alle pale 201 di allinearsi con il flusso dell’aria incidente ma anche di esercitare la loro azione aerodinamica ciclica alla frequenza di rotazione del rotore. Le pale 201 sono inoltre dotate di massa per conferire loro un momento di inerzia attorno all’asse delle cerniere frizionate e al mozzo 2 un opportuno momento d’inerzia attorno all’asse di feathering. Figure 6 illustrates this device composed of the two opposite radial rods 29, bearing at the end two blades 201, with low elongation, shaped with a symmetrical aerodynamic profile and hinged by means of friction bushings 202 on the rods in correspondence with an axis Oâ € ™ placed in front of their center of pressure O. The value of this eccentricity of the hinges and the value of the action of the clutches, with viscous behavior, is established in such a way as to allow the blades 201 to align with the flow of the ™ incident air but also to exert their cyclic aerodynamic action at the rotor rotation frequency. The blades 201 are also equipped with mass to give them a moment of inertia around the axis of the friction hinges and a suitable moment of inertia around the feathering axis to the hub 2.

Le figure 7 e 8 rappresentano una seconda forma di realizzazione del trovato, che si riferisce ad una testa di rotore tripala nella quale il mozzo 2’, munito di tre gioghi 23’ per l’ancoraggio delle pale, presenta, allineati con detti gioghi, tre aggetti verticali 27’, alla cui sommità à ̈ previsto un supporto circolare 26’, fissato mediante le viti 9’, provvisto di un alloggiamento 24’ sul quale sono installati un cuscinetto elastomerico laminato sferico, diviso in tre parti uguali 4’ e la flangia 41’. Figures 7 and 8 show a second embodiment of the invention, which refers to a three-blade rotor head in which the hub 2â € ™, equipped with three yokes 23â € ™ for anchoring the blades, is aligned with said yokes, three vertical projections 27â € ™, at the top of which there is a circular support 26â € ™, fixed by screws 9â € ™, provided with a housing 24â € ™ on which a spherical laminated elastomeric bearing is installed, divided into three equal parts 4 'and flange 41'.

Gli aggetti 27’ e il supporto 26’ definiscono la cavità 21’ all’interno della quale si trova la flangia 3’, di forma sostanzialmente triangolare, essendo previsti tre dispositivi di trascinamento 5’. The projections 27â € ™ and the support 26â € ™ define the cavity 21â € ™ inside which the flange 3â € ™ is found, substantially triangular in shape, with three dragging devices 5â € ™ provided.

Il mozzo, nella parte inferiore, presenta un alloggiamento per il cuscinetto semisferico inferiore composto di tre elementi 4’ e dalla flangia 41’. I bulloni 6’, con i relativi dadi 8’, serrano i cuscinetti sferici, con le relative flange 41’ e gli elementi di trascinamento 5’ al mozzo 2’ realizzando così l’assemblaggio della testa omocinetica tripala sull’albero di trasmissione. The hub, in the lower part, has a housing for the lower hemispherical bearing composed of three elements 4â € ™ and the flange 41â € ™. The bolts 6â € ™, with the relative nuts 8â € ™, tighten the spherical bearings, with the relative flanges 41â € ™ and the driving elements 5â € ™ to the hub 2â € ™ thus realizing the assembly of the triple bladed homokinetic head on the drive shaft.

La figura 9 rappresenta in sezione una forma ulteriore di esecuzione del trovato applicata ad un giunto omocinetico d’impiego generico, destinato a collegare due alberi in rotazione con assi inclinati tra loro. L’albero condotto presenta un mozzo cavo 2’’ provvisto di un supporto assiale interno 22’’ al quale à ̈ accoppiato, per mezzo di uno snodo sferico 4’’, con il bullone 9’’ e le rondelle 91’’ e 92’’, il secondo albero 1’’, cavo e provvisto di una flangia 3’’ che presenta una serie di aperture anulari 32’’ nelle quali sono alloggiati stabilmente i dispositivi elastomerici di trascinamento 5’’, non rappresentati, ma descritti in figura 4, i cui elementi cilindrici interni sono fissati nel mozzo cavo 2’’ con i bulloni 6’’ e le rondelle 7’’. Figure 9 is a sectional view of a further embodiment of the invention applied to a homokinetic joint of general use, intended to connect two rotating shafts with axes inclined to each other. The driven shaft has a hollow hub 2â € ™ â € ™ equipped with an internal axial support 22â € ™ â € ™ to which it is coupled, by means of a ball joint 4â € ™ â € ™, with the bolt 9â € ™ â € ™ and washers 91â € ™ â € ™ and 92â € ™, the second shaft 1â € ™, hollow and provided with a flange 3â € ™ â € ™ which has a series of openings ring bars 32â € ™ â € ™ in which the elastomeric driving devices 5 are stably housed, not shown but described in figure 4, whose internal cylindrical elements are fixed in the hollow hub 2â € ™ â € ™ with bolts 6â € ™ â € ™ and washers 7â € ™.

La presente invenzione à ̈ stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo le sue forme preferite di realizzazione, ma à ̈ da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti del ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate. The present invention has been described for illustrative but not limitative purposes, according to its preferred embodiments, but it is understood that variations and / or modifications may be made by those skilled in the art without thereby departing from the relative scope of protection. , as defined by the appended claims.

RIVENDICAZIONI

1. Giunto omocinetico per rotori di elicottero per l’accoppiamento di un albero motore con un mozzo di rotore per mantenerlo in rotazione a velocità costante attorno ad un asse inclinato rispetto all’asse di rotazione dell’albero, detto giunto essendo caratterizzato dal fatto di comprendere: 1. Homokinetic joint for helicopter rotors for the coupling of a motor shaft with a rotor hub to keep it rotating at constant speed around an axis inclined with respect to the axis of rotation of the shaft, said joint being characterized from understanding:

- una pluralità di dispositivi elastomerici di trascinamento, identici tra loro e assemblati ciascuno con uno snodo sferico, una serie di lamine metalliche cilindriche concentriche alternate e unite a strati uniformi di elastomero resiliente, in modo tale da costituire un primo cuscinetto elastomerico laminato radiale di forma cilindrica, assicurato alla superficie cilindrica esterna dello snodo sferico, e una serie di lamine metalliche cilindriche concentriche alternate e unite a stati uniformi di elastomero resiliente, in modo tale da costituire un secondo cuscinetto elastomerico laminato radiale di forma cilindrica e avente lo stesso valore della costante elastica allo scorrimento assiale del primo cuscinetto, assicurato alla superficie cilindrica interna dello snodo sferico. - a plurality of elastomeric driving devices, identical to each other and each assembled with a spherical joint, a series of alternating concentric cylindrical metal sheets joined to uniform layers of resilient elastomer, in such a way as to form a first radial shaped elastomeric bearing cylindrical, secured to the outer cylindrical surface of the ball joint, and a series of concentric cylindrical metal sheets alternating and joined to uniform states of resilient elastomer, in such a way as to constitute a second radial laminated elastomeric bearing of cylindrical shape and having the same value of the constant elastic to the axial sliding of the first bearing, secured to the internal cylindrical surface of the ball joint.

2. Giunto omocinetico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre: 2. Homokinetic joint according to claim 1, characterized in that it further comprises:

- una flangia, provvista di sedi anulari, con asse parallelo all’asse dell’albero, per l’alloggiamento stabile dei dispositivi di trascinamento, dette sedi anulari essendo disposte simmetricamente ed equidistanti rispetto all’asse del foro scanalato centrale di calettatura della flangia sull’albero motore; - a flange, provided with annular seats, with axis parallel to the axis of the shaft, for the stable housing of the driving devices, said annular seats being symmetrically arranged and equidistant with respect to the axis of the central grooved hole of keying of the flange on the motor shaft;

- due cuscinetti sferici anulari ed opposti, ciascuno di detti cuscinetti sferici essendo suddivisi in due o più elementi per consentirne il montaggio; - two annular and opposite spherical bearings, each of said spherical bearings being divided into two or more elements to allow their assembly;

- un albero motore, avente un anello di spallamento sul quale si applicano gli sforzi assiali del rotore trasmessi da dette cerniere sferiche e in grado, tramite detto calettamento della flangia, sulla quale sono montati i dispositivi di trascinamento, di trasmettere la coppia motrice; - a driving shaft, having a shoulder ring on which the axial forces of the rotor transmitted by said spherical hinges are applied and capable, by means of said keying of the flange, on which the driving devices are mounted, to transmit the driving torque;

- un mozzo rotore, predisposto per il montaggio delle pale, provvisto di una cavità centrale per l’alloggiamento della flangia dell’albero motore con i relativi dispositivi elastomerici di trascinamento e presentante sui lati esterni contrapposti superiore ed inferiore alloggiamenti per dette cerniere sferiche di supporto sull’albero motore; - a rotor hub, designed for blade assembly, provided with a central cavity for housing the crankshaft flange with the related elastomeric driving devices and having housings for said spherical hinges on the opposite upper and lower external sides support on the crankshaft;

detti snodi sferici di detti dispositivi di trascinamento permettendo l’inclinazione del mozzo rispetto all’albero motore attorno a dette cerniere sferiche di supporto, mentre i cuscinetti elastomerici cilindrici solidali con gli snodi sferici, avendo eguale costante elastica, compiono sempre movimenti lineari relativi opposti e identici, disponendo il centro di tutti gli snodi sferici su un piano che biseca l’angolo di inclinazione del mozzo rispetto alla flangia dell’albero motore, realizzando tra questi un giunto omocinetico. said spherical joints of said dragging devices allowing the inclination of the hub with respect to the motor shaft around said spherical support hinges, while the cylindrical elastomeric bearings integral with the spherical joints, having the same elastic constant, always perform relative linear movements opposite and identical, placing the center of all the spherical joints on a plane that bisects the angle of inclination of the hub with respect to the motor shaft flange, creating a constant velocity joint between them.

3. Giunto omocinetico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre 3. Homokinetic joint according to claim 1, characterized in that it further comprises

- un albero provvisto di una flangia con sedi anulari per l’alloggiamento stabile dei dispositivi di trascinamento, disposte simmetricamente, equidistanti e parallele dall’asse dell’albero; - a shaft provided with a flange with annular seats for the stable housing of the driving devices, arranged symmetrically, equidistant and parallel from the shaft axis;

- un secondo albero che presenta un mozzo provvisto di una cavità centrale per l’alloggiamento della flangia dell’albero motore con i relativi dispositivi elastomerici di trascinamento e che presenta centralmente il supporto di uno snodo sferico collegato al primo albero; - a second shaft which has a hub provided with a central cavity for housing the crankshaft flange with the related elastomeric drive devices and which has the central support of a ball joint connected to the first shaft;

- gli snodi sferici dei dispositivi di trascinamento permettono l’inclinazione del secondo albero rispetto al primo attorno allo snodo centrale e i cuscinetti elastomerici cilindrici, solidali con gli snodi sferici, avendo eguale costante elastica, compiono movimenti lineari relativi opposti e identici, disponendo il centro di tutti gli snodi sferici su un piano che biseca l’angolo di inclinazione del mozzo del secondo albero rispetto alla flangia del primo, realizzando tra questi un giunto omocinetico. - the spherical joints of the drive devices allow the inclination of the second shaft with respect to the first around the central joint and the cylindrical elastomeric bearings, integral with the spherical joints, having equal elastic constant, perform opposite and identical relative linear movements, arranging the center of all the spherical joints on a plane that bisects the angle of inclination of the hub of the second shaft with respect to the flange of the first, creating a constant velocity joint between them.

4. Giunto omocinetico, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette cerniere sferiche che sostengono il mozzo sull’albero sono costituite da cuscinetti elastomerici laminati sferici suddivisi radialmente in due o più parti, dotati di rigidezza allo scorrimento e che trasmettono all’albero un momento costante di controllo tendente a ripristinarne l’ortogonalità col mozzo e crescente con l’angolo di inclinazione del mozzo rispetto all’albero. 4. Homokinetic joint, according to one of the preceding claims, characterized by the fact that said spherical hinges which support the hub on the shaft are made up of spherical laminated elastomeric bearings divided radially into two or more parts, endowed with sliding stiffness and which transmit to the Shaft a constant moment of control tending to restore orthogonality with the hub and increasing with the angle of inclination of the hub with respect to the shaft.

5. Giunto omocinetico secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti dispositivi di trascinamento elastomerici hanno i cuscinetti elastomerici radiali cilindrici, esterni ed interni allo snodo sferico, che presentano lo stesso numero di strati, dello stesso spessore e con uguale superficie cilindrica media, ottenendo così che i due cuscinetti abbiano la medesima costante elastica. 5. Homokinetic joint according to one of the preceding claims, characterized in that said elastomeric drive devices have cylindrical radial elastomeric bearings, external and internal to the ball joint, which have the same number of layers, of the same thickness and with the same average cylindrical surface , thus obtaining that the two bearings have the same elastic constant.

6. Giunto omocinetico secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che à ̈ provvisto di almeno tre dispositivi elastomerici di trascinamento, nel quale esercitano un momento di richiamo sul mozzo, tendente a ripristinarne l’ortogonalità con l’albero motore, complessivamente costante con la rotazione del rotore e crescente con l’angolo d’inclinazione del mozzo rispetto all’albero. 6. Homokinetic joint according to one of the preceding claims, characterized in that it is provided with at least three elastomeric driving devices, in which they exert a recall moment on the hub, tending to restore its orthogonality with the crankshaft, as a whole constant with the rotation of the rotor and increasing with the angle of inclination of the hub with respect to the shaft.

7. Giunto omocinetico secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la coppia motrice può essere invertita tra albero conduttore e mozzo condotto e nel quale può essere invertito il senso del moto di rotazione. 7. Homokinetic joint according to one of the preceding claims, characterized in that the driving torque can be reversed between the driving shaft and the driven hub and in which the direction of the rotation motion can be reversed.

8. Testa di rotore bipala per elicotteri comprendente un giunto omocinetico secondo le rivendicazioni 1 – 2, caratterizzato dal fatto che il mozzo presenta una coppia di gioghi per l’alloggiamento di due pale e relativi organi di collegamento, e una coppia di supporti in quadratura rispetto all’asse longitudinale delle pale nei quali sono alloggiate, fisse, una coppia di barre contrapposte che presentano incernierate alla loro estremità una coppia di pale di piccolo allungamento, conformate con un profilo cordale simmetrico, e dotate di una massa opportuna, a costituire un dispositivo aerodinamico ausiliario. 8. Two-blade rotor head for helicopters comprising a constant velocity joint according to claims 1 - 2, characterized in that the hub has a pair of yokes for housing two blades and relative connecting members, and a pair of supports in quadrature with respect to the longitudinal axis of the blades in which are housed, fixed, a pair of opposing bars that have hinged at their ends a pair of blades of small elongation, shaped with a symmetrical chordal profile, and equipped with a suitable mass , to constitute an auxiliary aerodynamic device.

9. Testa di rotore bipala per elicotteri secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che le pale ausiliarie sono incernierate alle barre su di un asse collocato anteriormente rispetto all’asse in cui cade il centro di pressione aerodinamica delle pale e che le relative cerniere sono dotate di frizioni con attrito viscoso, consentendo in tal modo alle pale ausiliarie il loro allineamento con il flusso dell’aria e di esercitare la loro azione ciclica in base alla frequenza di rotazione del rotore. 9. Two-blade rotor head for helicopters according to claim 8, characterized by the fact that the auxiliary blades are hinged to the bars on an axis located anteriorly with respect to the axis in which the center of aerodynamic pressure of the blades falls and that the relative hinges they are equipped with clutches with viscous friction, thus allowing the auxiliary blades to align themselves with the air flow and to exert their cyclic action based on the rotor rotation frequency.

10. Testa di rotore tripala per elicotteri comprendente un giunto omocinetico secondo una delle rivendicazioni 1 - 6, caratterizzata dal fatto che il mozzo comprende tre gioghi per l’alloggiamento di tre pale, e relativi organi di collegamento, e che il mozzo presenta centralmente una cavità cilindrica per alloggiare tre dispositivi elastomerici di trascinamento. 10. Three-blade rotor head for helicopters comprising a constant velocity joint according to one of claims 1 - 6, characterized in that the hub comprises three yokes for housing three blades, and relative connecting members, and that the hub has a central a cylindrical cavity to house three elastomeric drag devices.

RIASSUNTO SUMMARY

Giunto omocinetico per rotori di elicotteri CV joint for helicopter rotors

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L’invenzione riguarda un giunto omocinetico per rotori gimballed di elicottero in cui il mozzo (2) à ̈ collegato ad un albero di trasmissione (1) mediante due opposti cuscinetti elastomerici laminati sferici (4), che consentono al mozzo di inclinarsi su due gradi di libertà, e i cui supporti, superiore ed inferiore, sono sui lati opposti di una cavità orizzontale del mozzo all’interno della quale à ̈ installata una serie di dispositivi elastomerici di trascinamento perfezionati (5), identici tra loro, costituiti da snodi sferici che presentano solidalmente con il loro elemento esterno e con quello interno due cuscinetti elastomerici cilindrici laminati radialmente, scorrevoli elasticamente sul loro asse, di dimensioni differenti, ma caratterizzati per il fatto di avere la medesima rigidezza longitudinale. I cuscinetti esterni di questi dispositivi sono alloggiati in apposite aperture anulari disposte su una flangia (3) solidale all’albero, mentre i cuscinetti interni agli snodi sono assicurati, mediante bulloni passanti (6), al mozzo cavo (2) del rotore. L’inclinazione del mozzo rispetto all’albero à ̈ consentita anche dagli snodi sferici di detti dispositivi di trascinamento i cui centri, grazie alla identica rigidezza dei due cuscinetti elastomerici cilindrici a loro collegati, si dispongono su un piano che biseca l’angolo tra la flangia dell’albero e il mozzo, realizzando così un giunto omocinetico. The invention relates to a constant velocity joint for helicopter gimballed rotors in which the hub (2) is connected to a transmission shaft (1) by means of two opposing spherical laminated elastomeric bearings (4), which allow the hub to tilt on two degrees of freedom, and whose supports, upper and lower, are on opposite sides of a horizontal hub cavity inside which a series of improved elastomeric dragging devices (5), identical to each other, are installed, consisting of joints spherical bearings which have two radially laminated cylindrical elastomeric bearings integrally with their external and internal elements, elastomeric bearings sliding elastically on their axis, of different dimensions, but characterized in that they have the same longitudinal stiffness. The external bearings of these devices are housed in special annular openings arranged on a flange (3) integral with the shaft, while the bearings internal to the joints are secured, by means of through bolts (6), to the hollow hub (2) of the rotor. The inclination of the hub with respect to the shaft is also allowed by the spherical joints of said drive devices whose centers, thanks to the identical stiffness of the two cylindrical elastomeric bearings connected to them, are arranged on a plane that bisects the angle between the shaft flange and the hub, thus creating a constant velocity joint.

Questo tipo di giunto omocinetico trova impiego in un rotore di elicottero bipala e trova impiego inoltre in rotori per elicotteri tripala e multipala in genere. Ancora, trova impiego in applicazioni generiche ove sono richiesti giunti omocinetici per la trasmissione del moto tra due alberi inclinati fra loro. This type of constant velocity joint is used in a two-blade helicopter rotor and is also used in rotors for three-blade and multi-blade helicopters in general. Furthermore, it is used in generic applications where constant velocity joints are required for the transmission of motion between two shafts inclined to each other.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI 1. Giunto omocinetico per rotori di elicottero per l’accoppiamento di un albero motore con un mozzo di rotore per mantenerlo in rotazione a velocità costante attorno ad un asse inclinato rispetto all’asse di rotazione dell’albero, detto giunto essendo caratterizzato dal fatto di comprendere: - una pluralità di dispositivi elastomerici di trascinamento, identici tra loro e assemblati ciascuno con uno snodo sferico, una serie di lamine metalliche cilindriche concentriche alternate e unite a strati uniformi di elastomero resiliente, in modo tale da costituire un primo cuscinetto elastomerico laminato radiale di forma cilindrica, assicurato alla superficie cilindrica esterna dello snodo sferico, e una serie di lamine metalliche cilindriche concentriche alternate e unite a stati uniformi di elastomero resiliente, in modo tale da costituire un secondo cuscinetto elastomerico laminato radiale di forma cilindrica e avente lo stesso valore della costante elastica allo scorrimento assiale del primo cuscinetto, assicurato alla superficie cilindrica interna dello snodo sferico. CLAIMS 1. Homokinetic joint for helicopter rotors for the coupling of a motor shaft with a rotor hub to keep it rotating at constant speed around an axis inclined with respect to the axis of rotation of the shaft, said joint being characterized from understanding: - a plurality of elastomeric driving devices, identical to each other and each assembled with a spherical joint, a series of alternating concentric cylindrical metal sheets joined to uniform layers of resilient elastomer, so as to form a first radial shaped elastomeric bearing cylindrical, secured to the outer cylindrical surface of the ball joint, and a series of concentric cylindrical metal sheets alternating and joined to uniform states of resilient elastomer, in such a way as to constitute a second radial laminated elastomeric bearing of cylindrical shape and having the same value of the constant elastic to the axial sliding of the first bearing, secured to the internal cylindrical surface of the ball joint. 2. Giunto omocinetico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre: - una flangia, provvista di sedi anulari, con asse parallelo all’asse dell’albero, per l’alloggiamento stabile dei dispositivi di trascinamento, dette sedi anulari essendo disposte simmetricamente ed equidistanti rispetto all’asse del foro scanalato centrale di calettatura della flangia sull’albero motore; - due cuscinetti sferici anulari ed opposti, ciascuno di detti cuscinetti sferici essendo suddivisi in due o più elementi per consentirne il montaggio; - un albero motore, avente un anello di spallamento sul quale si applicano gli sforzi assiali del rotore trasmessi da dette cerniere sferiche e in grado, tramite detto calettamento della flangia, sulla quale sono montati i dispositivi di trascinamento, di trasmettere la coppia motrice; - un mozzo rotore, predisposto per il montaggio delle pale, provvisto di una cavità centrale per l’alloggiamento della flangia dell’albero motore con i relativi dispositivi elastomerici di trascinamento e presentante sui lati esterni contrapposti superiore ed inferiore alloggiamenti per dette cerniere sferiche di supporto sull’albero motore; detti snodi sferici di detti dispositivi di trascinamento permettendo l’inclinazione del mozzo rispetto all’albero motore attorno a dette cerniere sferiche di supporto, mentre i cuscinetti elastomerici cilindrici solidali con gli snodi sferici, avendo eguale costante elastica, compiono sempre movimenti lineari relativi opposti e identici, disponendo il centro di tutti gli snodi sferici su un piano che biseca l’angolo di inclinazione del mozzo rispetto alla flangia dell’albero motore, realizzando tra questi un giunto omocinetico. 2. Homokinetic joint according to claim 1, characterized in that it further comprises: - a flange, provided with annular seats, with axis parallel to the axis of the shaft, for the stable housing of the driving devices, said annular seats being symmetrically arranged and equidistant with respect to the axis of the central grooved hole of keying of the flange on the motor shaft; - two annular and opposite spherical bearings, each of said spherical bearings being divided into two or more elements to allow their assembly; - a driving shaft, having a shoulder ring on which the axial forces of the rotor transmitted by said spherical hinges are applied and capable, by means of said keying of the flange, on which the driving devices are mounted, to transmit the driving torque; - a rotor hub, designed for blade assembly, provided with a central cavity for housing the crankshaft flange with the related elastomeric driving devices and having housings for said spherical hinges on the opposite upper and lower external sides support on the crankshaft; said spherical joints of said dragging devices allowing the inclination of the hub with respect to the motor shaft around said spherical support hinges, while the cylindrical elastomeric bearings integral with the spherical joints, having the same elastic constant, always perform relative linear movements opposite and identical, placing the center of all the spherical joints on a plane that bisects the angle of inclination of the hub with respect to the motor shaft flange, creating a constant velocity joint between them. 3. Giunto omocinetico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre - un albero provvisto di una flangia con sedi anulari per l’alloggiamento stabile dei dispositivi di trascinamento, disposte simmetricamente, equidistanti e parallele dall’asse dell’albero; - un secondo albero che presenta un mozzo provvisto di una cavità centrale per l’alloggiamento della flangia dell’albero motore con i relativi dispositivi elastomerici di trascinamento e che presenta centralmente il supporto di uno snodo sferico collegato al primo albero; - gli snodi sferici dei dispositivi di trascinamento permettono l’inclinazione del secondo albero rispetto al primo attorno allo snodo centrale e i cuscinetti elastomerici cilindrici, solidali con gli snodi sferici, avendo eguale costante elastica, compiono movimenti lineari relativi opposti e identici, disponendo il centro di tutti gli snodi sferici su un piano che biseca l’angolo di inclinazione del mozzo del secondo albero rispetto alla flangia del primo, realizzando tra questi un giunto omocinetico. 3. Homokinetic joint according to claim 1, characterized in that it further comprises - a shaft provided with a flange with annular seats for the stable housing of the driving devices, arranged symmetrically, equidistant and parallel from the shaft axis; - a second shaft which has a hub provided with a central cavity for housing the crankshaft flange with the related elastomeric drive devices and which has the central support of a ball joint connected to the first shaft; - the spherical joints of the driving devices allow the inclination of the second shaft with respect to the first around the central joint and the cylindrical elastomeric bearings, integral with the spherical joints, having equal elastic constant, perform opposite and identical relative linear movements, arranging the center of all the spherical joints on a plane that bisects the angle of inclination of the hub of the second shaft with respect to the flange of the first, creating a constant velocity joint between them. 4. Giunto omocinetico, secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette cerniere sferiche che sostengono il mozzo sull’albero sono costituite da cuscinetti elastomerici laminati sferici suddivisi radialmente in due o più parti, dotati di rigidezza allo scorrimento e che trasmettono all’albero un momento costante di controllo tendente a ripristinarne l’ortogonalità col mozzo e crescente con l’angolo di inclinazione del mozzo rispetto all’albero. 4. Homokinetic joint, according to one of the preceding claims, characterized by the fact that said spherical hinges which support the hub on the shaft are made up of spherical laminated elastomeric bearings divided radially into two or more parts, endowed with sliding stiffness and which transmit to the Shaft a constant moment of control tending to restore orthogonality with the hub and increasing with the angle of inclination of the hub with respect to the shaft. 5. Giunto omocinetico secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti dispositivi di trascinamento elastomerici hanno i cuscinetti elastomerici radiali cilindrici, esterni ed interni allo snodo sferico, che presentano lo stesso numero di strati, dello stesso spessore e con uguale superficie cilindrica media, ottenendo così che i due cuscinetti abbiano la medesima costante elastica. 5. Homokinetic joint according to one of the preceding claims, characterized in that said elastomeric drive devices have cylindrical radial elastomeric bearings, external and internal to the ball joint, which have the same number of layers, of the same thickness and with the same average cylindrical surface , thus obtaining that the two bearings have the same elastic constant. 6. Giunto omocinetico secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che à ̈ provvisto di almeno tre dispositivi elastomerici di trascinamento, nel quale esercitano un momento di richiamo sul mozzo, tendente a ripristinarne l’ortogonalità con l’albero motore, complessivamente costante con la rotazione del rotore e crescente con l’angolo d’inclinazione del mozzo rispetto all’albero. 6. Homokinetic joint according to one of the preceding claims, characterized in that it is provided with at least three elastomeric driving devices, in which they exert a recall moment on the hub, tending to restore its orthogonality with the crankshaft, as a whole constant with the rotation of the rotor and increasing with the angle of inclination of the hub with respect to the shaft. 7. Giunto omocinetico secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la coppia motrice può essere invertita tra albero conduttore e mozzo condotto e nel quale può essere invertito il senso del moto di rotazione. 7. Homokinetic joint according to one of the preceding claims, characterized in that the driving torque can be reversed between the driving shaft and the driven hub and in which the direction of the rotation motion can be reversed. 8. Testa di rotore bipala per elicotteri comprendente un giunto omocinetico secondo le rivendicazioni 1 – 2, caratterizzato dal fatto che il mozzo presenta una coppia di gioghi per l’alloggiamento di due pale e relativi organi di collegamento, e una coppia di supporti in quadratura rispetto all’asse longitudinale delle pale nei quali sono alloggiate, fisse, una coppia di barre contrapposte che presentano incernierate alla loro estremità una coppia di pale di piccolo allungamento, conformate con un profilo cordale simmetrico, e dotate di una massa opportuna, a costituire un dispositivo aerodinamico ausiliario. 8. Two-blade rotor head for helicopters comprising a constant velocity joint according to claims 1 - 2, characterized in that the hub has a pair of yokes for housing two blades and relative connecting members, and a pair of supports in quadrature with respect to the longitudinal axis of the blades in which are housed, fixed, a pair of opposing bars that have hinged at their ends a pair of blades of small elongation, shaped with a symmetrical chordal profile, and equipped with a suitable mass , to constitute an auxiliary aerodynamic device. 9. Testa di rotore bipala per elicotteri secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che le pale ausiliarie sono incernierate alle barre su di un asse collocato anteriormente rispetto all’asse in cui cade il centro di pressione aerodinamica delle pale e che le relative cerniere sono dotate di frizioni con attrito viscoso, consentendo in tal modo alle pale ausiliarie il loro allineamento con il flusso dell’aria e di esercitare la loro azione ciclica in base alla frequenza di rotazione del rotore. 9. Two-blade rotor head for helicopters according to claim 8, characterized by the fact that the auxiliary blades are hinged to the bars on an axis located anteriorly with respect to the axis in which the center of aerodynamic pressure of the blades falls and that the relative hinges they are equipped with clutches with viscous friction, thus allowing the auxiliary blades to align themselves with the air flow and to exert their cyclic action based on the rotor rotation frequency. 10. Testa di rotore tripala per elicotteri comprendente un giunto omocinetico secondo una delle rivendicazioni 1 - 6, caratterizzata dal fatto che il mozzo comprende tre gioghi per l’alloggiamento di tre pale, e relativi organi di collegamento, e che il mozzo presenta centralmente una cavità cilindrica per alloggiare tre dispositivi elastomerici di trascinamento.10. Three-blade rotor head for helicopters comprising a constant velocity joint according to one of claims 1 - 6, characterized in that the hub comprises three yokes for housing three blades, and relative connecting members, and that the hub has a central a cylindrical cavity to house three elastomeric drag devices.
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