WO2011026478A2 - Tragschrauber - Google Patents

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WO2011026478A2
WO2011026478A2 PCT/DE2010/001043 DE2010001043W WO2011026478A2 WO 2011026478 A2 WO2011026478 A2 WO 2011026478A2 DE 2010001043 W DE2010001043 W DE 2010001043W WO 2011026478 A2 WO2011026478 A2 WO 2011026478A2
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torque
gyrocopter
pneumatic cylinder
clutch
pneumatic
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Inventor
Otmar Birkner
Original Assignee
Otmar Birkner
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Priority to US13/393,909 priority patent/US8690100B2/en
Priority to CN201080044380.9A priority patent/CN102574582B/zh
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Priority to EP10768376A priority patent/EP2473405A2/de
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Publication of WO2011026478A3 publication Critical patent/WO2011026478A3/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/02—Gyroplanes
    • B64C27/021—Rotor or rotor head construction
    • B64C27/025—Rotor drives, in particular for taking off; Combination of autorotation rotors and driven rotors

Definitions

  • the invention relates to a gyroplane with a motor, an engine head and a torque transmission device for transmitting a torque of the motor to the rotor head.
  • the goal of helicopters is to construct them as easily as possible. This applies especially to gyroplanes, because they must not exceed a maximum mass of 450 kg in order to be approved as an air sports equipment.
  • the torque transmission device particularly lightweight.
  • torque peaks may arise at the beginning of pre-rotation, for example, when the pilot accelerates too early.
  • the torque transmitting device must be oversized.
  • DE 10 2007 004 168 A1 and DE 0 2007 032 488 A1 disclose pneumatic clutches for land vehicles.
  • the invention has for its object to provide a gyroscope, in which an overload of the torque transmission device is avoided during pre-rotation and at the same time has a low weight.
  • the invention solves the problem by a generic gyroscope in which the torque transmitting device comprises a pneumatic clutch.
  • the coupling can be designed so that when engaging a maximum torque is not exceeded. For this reason, the drive train can be designed so that it safely transmits this predetermined maximum torque, but not significantly larger torques. However, since the torque transmission device need not be designed for any pilot misoperation, it can be designed to be lighter in weight.
  • the coupling behavior of the gyrocopter is independent of environmental conditions.
  • clutches comprising a belt drive
  • the static friction coefficient and the sliding friction coefficient decrease with increasing humidity.
  • the belt drive has become wet, it can therefore easily come to slip.
  • the belt will easily wear too much when slipping.
  • the pneumatic clutch can be designed as a dry friction clutch, which is essentially maintenance-free.
  • the coupling can be arranged so that a drive part and an output part of the coupling are coaxial with each other and ner crankshaft of the engine run. During pre-rotation, it can come so by the applied torque to no major displacement of the engine relative to the hull of the gyrocopter. For this reason, a motor mount for the engine can be made less stiff, which saves additional weight.
  • the engine is in particular a cylinder engine.
  • the rotor head is understood in particular to be that unit of the gyroscope which articulates the rotor with the rigid hull.
  • the rotor head is that component to which the rotor is fastened and by means of which the rotor can be pivoted relative to the hull.
  • the torque transmission device is understood in particular to mean an entirety of those components which are arranged in a torque flow behind the engine and in front of the rotor head. If the rotor head has a ring gear which is driven by a pinion, the torque transmission device ends with the pinion.
  • the coupling is a dry friction clutch.
  • Such dry friction clutches have two friction partners, which can be brought into and out of engagement with each other by being delivered to each other. There is no liquid between the two friction partners, so that adhesion-slip effects exist only to a small extent.
  • the friction partners are protected by a housing from the ingress of moisture.
  • At least one of the two friction partners is grooved, in particular radially grooved, so that frictional heat can be dissipated particularly well.
  • the pneumatic clutch comprises a drive shaft, an output shaft and a pneumatic cylinder, wherein the pneumatic cylinder radially surrounds the output shaft and / or the drive shaft.
  • the pneumatic cylinder is understood to mean the entire component of cylinder and piston.
  • the cylinder is understood to mean the cylindrical cavity in which the piston runs.
  • the pneumatic cylinder has an annular cross-section.
  • the pneumatic coupling is particularly short and compact and manages with a small number of components.
  • the cylinder can also be referred to as an axially hollow-drilled cylinder.
  • the pneumatic clutch has an engagement bearing having a first bearing ring, which is rotationally fixedly connected to the pneumatic cylinder, and a second bearing ring, which is rotatably arranged relative to the pneumatic cylinder comprises.
  • the first bearing ring is preferably connected to the piston of the pneumatic cylinder.
  • An engagement bearing is a rolling bearing configured to transmit axial forces.
  • the engagement bearing preferably transmits the full axial load generated by the pneumatic cylinder.
  • the gyroplane comprises a drive train, wherein the drive shaft is part of the drive train, and a power take-off, wherein the output shaft is part of the drive train.
  • the clutch preferably has a release spring which is arranged for transmitting the load torque in the torque flow between the drive train and the drive train.
  • a release spring is understood in particular to mean a spring which allows axial movement of at least one part of the drive train to at least part of the drive train. The release spring thus allows the load torque to be transferred from the engine to the rotor head and at the same time to move two parts of the drive train respectively relative to each other. In this way, a frictional engagement between two components of the clutch can be produced.
  • the release spring biases the pneumatic cylinder in its rest position.
  • the rest position is preferably the position of the pneumatic cylinder in which it has its minimum extension or deflection. In this position is a piston of the pneumatic cylinder, which runs in the cylinder, usually on the front side, ie on the cylinder head.
  • the clutch does not transmit any torque in this position. If the compressed air supply fails during the flight, it can not happen that the rotor is braked.
  • the pneumatic clutch comprises a friction lining and an anchor plate, wherein the release spring is formed so that the friction lining and the anchor plate, when the pneumatic cylinder is pressure-free, have a rest distance of at least 0.5 mm.
  • the pneumatic cylinder has a stroke of at least 2 mm. This makes it possible to provide a friction lining having a thickness of at least 2 mm.
  • the pneumatic cylinder is arranged to act directly.
  • the piston of the pneumatic cylinder is arranged so that a movement of the piston by a predetermined stroke leads to a change in a distance between the friction lining and armature plate by exactly this stroke. This saves the use of levers and leads to a particularly robust and at the same time lightweight pneumatic coupling.
  • the pneumatic clutch comprises a compressed air supply line to the pneumatic cylinder, which comprises a throttle.
  • the compressed air supply line comprises a throttle inlet valve, in particular a non-return throttle inlet valve.
  • the throttle, the throttle inlet valve and the non-return throttle inlet valve are designed such that a sudden application of the nominal pressure to the compressed air supply leads to a coupling-in period from the time the nominal pressure is applied to the transmission of the complete torque. from powertrain to power train is at least 100 milliseconds.
  • the coupling-in period is preferably at most 5 seconds.
  • the transmitted torque increases preferably monotonically, in particular strictly monotonous, so that the rotor comes to speed. Through controlled engagement, torque peaks are avoided, so that all components of the drive or output line can be designed lightweight.
  • the gyrocopter on a mounting device for mounting the clutch, wherein the pneumatic cylinder is rotationally rigidly connected to the mounting device.
  • the clutch has a slip torque that is less than a maximum transmissible torque of arranged in the torque flow behind the clutch components. If, for example due to a pilot error, too much torque is applied by the engine to the drive side, the pneumatic clutch starts to slip before a torque is reached, which could lead to damage of the components of the power train. This increases the reliability and robustness of the gyrocopter.
  • the clutch is arranged coaxially with a crankshaft of the engine.
  • This has the advantage that acting during pre-rotation torques lead only to a small extent to the fact that the engine shifts relative to the hull. That is, engine mounts do not warp relative to the hull and can therefore be made softer and therefore lighter in weight.
  • the gyrocopter has a in the torque flow between the drive shaft and output shaft arranged Ausretesvorrich- tion, which has in the axial direction of a compensator rigidity, in particular a tensile rigidity and / or torsional stiffness, which has at most one fifth of the rigidity of the other components of the torque transmission device.
  • the compensation device is arranged and designed so that a thermal heating of the drive shaft and / or the output shaft, for example at 90 ° C, causes an axial force on the drive shaft, which is smaller than a predetermined maximum force, which may be for example 100 N.
  • the gyrocopter has a arranged in the torque flow between the drive shaft and output shaft balancing device comprising a rubber-elastic compensation element.
  • This compensating element is arranged so that it deforms in a thermal expansion of the compensating device of the drive shaft and / or the output shaft, so that an axial force is limited to one or more bearings of the drive shaft.
  • the compensation element preferably has a torsional stiffness which is smaller than the torsional stiffnesses of the other components of the torque transmission device.
  • the torsional stiffness is at most one fifth of the torsional rigidity of the component with the next lower torsional rigidity.
  • the time-varying torque of the engine which is usually a cylinder engine, smoothed, which protects the rotor head.
  • the compensating element additionally or alternatively has a tensile rigidity, as described above.
  • the torque transmission device comprises an angle gear, which is arranged in the torque flow behind the clutch.
  • the torque transmission device comprises a shaft joint, which is arranged in the torque flow behind the angle gear so that a displacement of the motor due to the torque output of the engine is compensable relative to the fuselage.
  • a displacement of the motor due to the torque output of the engine is compensable relative to the fuselage.
  • an elastic deformation of the receptacle which carries the motor or parts of the fuselage to which the motor is fastened, relative to the other components of the torque transmission device is compensated by the universal joint. It is thereby possible to make the components by means of which the motor is fastened to the hull less rigid, which makes them lighter in weight.
  • the motor exerts a torque on the torque-transmitting device during pre-rotation, the hull thus warps relative to the torque-transmitting device only as far as the universal joint.
  • the universal joint may be configured to compensate for a time varying angle between the two shafts connected by the universal joint.
  • the shaft joint is designed to compensate for a movement of the waves in or against its longitudinal axis.
  • the universal joint is arranged at the height of the propeller axis of rotation. This is to be understood that the shaft joint has at most a small distance, in particular of less than 40 cm, from the propeller axis of rotation.
  • FIG. 1 shows a gyro according to the invention in a view from the
  • Figure 2 shows a component of the gyroscope according to Figure 1 with the
  • the torque transfer device The torque transfer device,
  • FIG. 3 shows a pneumatic coupling of the torque transmission device in an exploded perspective view from the side
  • Figure 4 shows the pneumatic coupling in a sectional exploded view from the side
  • FIG. 5 is a sectional exploded view from below
  • FIG. 6 is a sectional view of the pneumatic coupling
  • Figure 7 is an exploded perspective view of a second embodiment of a pneumatic clutch for a gyro according to the invention.
  • FIG. 1 shows a gyroplane 10 according to the invention which has a rotor 12 which is fastened to a rotor head 14.
  • the rotor head 14 is driven by a not shown in Figure 1 engine, which is also provided for driving a propeller 16.
  • FIG. 2 shows the engine 18 in the form of a cylinder engine, which has two 20.1, 20.2 is attached to a support structure 22 of a hull 23.
  • the engine 18 has a crankshaft 24 which is connected to a drive shaft 26 of a pneumatic clutch 28.
  • An output shaft 30 of the pneumatic clutch 28 is connected to an angle gear 32.
  • the angle gear 32 has an output shaft 34 which is connected via a shaft joint 36 with a mast shaft 38.
  • the angle between the output shaft 34 and the output shaft 30 is between 80 ° and 100 °. In the present case, the angle is 90 °.
  • the Mastwelie 38 terminates in a pinion 40 which cooperates with a ring gear 42 of the rotor head 14.
  • the propeller 16 has a propeller axis of rotation D and the shaft joint 36 extends at the height of the propeller axis of rotation D. It is also possible to arrange the shaft joint D below the propeller axis of rotation D or just above.
  • FIG 3 shows an exploded perspective view of the coupling 28.
  • the pneumatic coupling 28 comprises a mounting device 44 for mounting on the hull 23 ( Figure 2).
  • the mounting device 44 comprises four connecting elements 46.1, 46.2, 46.3, 46.4, which are mounted on a base plate 48 and connected to a front plate 50.
  • a driver 52 Radially within the connecting elements 46, a driver 52 is arranged, which is in the installed position with the crankshaft 24 ( Figure 2) in engagement.
  • the driver 52 includes an anchor plate 54, which is a friction partner of a friction joint, wherein the other friction partner is formed by a friction lining 56.
  • the friction lining 56 is mounted on a friction lining support plate 58.
  • a cylinder housing 62 ( Figure 5) is attached to a cylinder 64.
  • a piston 66 ( Figure 3) which is toroidal and has a circular disk-shaped cross-section runs.
  • the cylinder housing 62 and the piston 66 are parts of a pneumatic cylinder 68.
  • an engagement bearing 70 is mounted, which comprises a first bearing ring 72 ( Figure 5) and a second bearing ring 74.
  • the first bearing ring 72 is rotationally rigidly connected to the piston 66, whereas the second bearing ring 74 is rotationally fixed to the Reibbelagistagplatte 58 is mounted.
  • a release spring 76 is attached, the arms 78.1, 78.2, 78.3 ( Figure 3). At the ends of the arms 78, the release spring 76 is attached to the Reibbelagistagplatte 58, for example screwed. In FIG. 3, the holes for the screw connections for the arms 78. 2 and 78. 3 can be seen in the friction lining support plate 58.
  • the motor rotates the driver 52 and thus the armature plate 54. All other components of the clutch 28 do not rotate.
  • the piston 66 rests with an end face 80 (FIG. 3), which has a circumferential, circular groove, in the cylinder 64 in FIG.
  • the friction lining support plate 58 rotates together with the second bearing ring 74 of the engagement bearing 60.
  • the piston 66 does not rotate. Since the arms 78.1, 78.2, 78.3 are fastened to the friction lining support plate 58, the axis centering 60 and thus also the output shaft 30, which is rotationally rigidly connected to the axis centering 60, rotate.
  • the pressure in the cylinder increases 64, the release spring 64 pushes the piston 66 back into its rest position and the friction lining 56 comes out of engagement with the anchor plate 54th
  • FIGS. 3, 4 and 5 could give the impression that the connecting elements 46 are in contact with one of the rotating elements, however, they are only connected to the end plate 50 and, for example, the friction bearing support bar 58 and the armature plate 54 rotate freely radially inside the Connecting elements 46.
  • the friction lining 54 has a multiplicity of grooves 82.1, 82.2,.
  • the utility 82 extend radially outward and enforce the friction lining 54 completely.
  • the friction lining 54 is cooled during engagement by an air flow, which is caused by the centrifugal force.
  • the anchor plate 54 is perforated, which improves the cooling of the anchor plate 54.
  • the pneumatic cylinder 68 is connected by means of a schematically drawn throttle inlet valve 84 and a compressed air connection 86 with a not shown compressed air supply, for example, 8 bar.
  • the throttle inlet valve 84 is operable via an electrical or mechanical actuator from a cockpit of the gyroscope.
  • FIG. 7 shows an exploded perspective view of a pneumatic clutch for a gyroplane according to the invention.
  • the clutch 28 has a compensation device 88, which is arranged in the present case in the torque flow behind the engine and in front of the armature plate 54.
  • the balancer 88 is configured to receive axial forces resulting from thermal expansion of the drive shaft. This avoids that bearings of the drive shaft are charged excessively.
  • the compensation device 88 comprises a compensation element 90 made of a rubber-elastic material, for example made of rubber.
  • a compensation element 90 made of a rubber-elastic material, for example made of rubber.
  • any suitable shape for the compensation element is possible, but it is particularly favorable when the compensation element 90 as in the present case projections 92.1, 92.1, ..., with the first coupling projections 94.1, 94.2, ... a first coupling element 98 on the one hand and second coupling projections 96.1, 96.4 of a second coupling element 100 cooperate.
  • the coupling elements 98, 100 and the compensation element 90 are formed so that in each case a projection 92 of the compensation element 90 between a first projection 94 and a second projection 96 is arranged.
  • the torque flow extends from a respective first projection 94 through a tooth 92 of the compensation element 90 in a second projection 96. This causes an attenuation of the fluctuating due to the ignitions of the cylinder engine torque.
  • the compensation element 90 is arranged between a first coupling element 98, on which the first projections 94 are formed, and the second coupling element 100, on which the second projections 96 are formed, such that an axial force acting in the axial direction R acts , the compensating element 90 compresses, so that the axial force acting on an unspecified bearing of the drive shaft, even with a thermal expansion of the drive shaft is limited to a value below a maximum permissible axial force.
  • FIG. 8 shows the coupling according to FIG. 7 in a sectional exploded view.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Tragschrauber mit einem Motor (18), einem Rotorkopf (14) und einer Drehmomentübertragungsvorrichtung zum Übertragen eines Drehmoments des Motors (18) zum Rotorkopf (14). Erfindungsgemäß weist die Drehmomentübertragungsvorrichtung eine pneumatische Kupplung (28) auf.

Description

Tragschrauber
Die Erfindung betrifft einen Tragschrauber mit einem Motor, einem Motorkopf und einer Drehmomentübertragungsvorrichtung zum Übertragen eines Drehmoments des Motors zum Rotorkopf.
Wie bei allen Fluggeräten ist es auch bei Tragschraubern das Ziel, diese möglichst leicht zu konstruieren. Das gilt in besonderem Maße bei Tragschraubern, weil diese, um als Luftsportgerät zugelassen werden zu können, eine maximale Masse von 450 kg nicht überschreiten dürfen. So besteht der Wunsch, die Drehmomentübertragungsvorrichtung besonders leichtgewichtig zu konstruieren. Dem sind aber bei bestehenden Tragschraubern dahingehend Grenzen gesetzt, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung so ausgelegt werden muss, dass sie Drehmomentspitzen verkraftet. Solche Drehmomentspitzen können beispielsweise zu Beginn des Vorrotierens entstehen, wenn der Pilot zu früh Gas gibt.
Aus der US 5,544, 844 ist ein Tragschrauber bekannt, der eine hydraulisch be- tätigte Kupplung aufweist. Bei dieser hydraulisch betätigten Kupplung wird über einen Hebel ein Öldruck aufgebaut, der zu der Kupplung geleitet wird und dort den Schaltvorgang bewirkt. Auch bei diesem Tragschrauber besteht das Problem, dass der Pilot zu schnell einkuppeln kann, so dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung hinter der Kupplung überlastet wird. Um das zu vermeiden
BESTÄTIGUNGSKOPIE muss, wie oben beschrieben, die Drehmomentübertragungsvorrichtung überdimensioniert werden.
Aus der US 6,062, 508 ist ein Verbundflugzeug bekannt, das einen Hauptrotor zum Starten und Landen sowie Tragflügel für den Reiseflug aufweist. Zum Umschalten des Motors vom Hauptrotor auf einen Propeller ist eine Mehrplattenkupplung vorgesehen. Bei einem derartig kombinierten Fluggerät muss auf den Hauptrotor soviel Leistung übertragen werden, dass ein hinreichend großer Auftrieb erzeugt werden kann, damit das Fluggerät starten kann. Das erfordert einen leistungsstarken Motor und eine leistungsfähige Drehmomentübertragungsvorrichtung. Die Anforderungen an das Fluggerät aus der Druckschrift sind daher nicht mit den Anforderungen an einen Tragschrauber vergleichbar. Insbesondere stellt sich bei dem kombinierten Fluggerät nicht das Problem einer Drehmomentübertragungsvorrichtung, die überdimensioniert ausgelegt werden muss, da beim Starten so große Leistungen übertragen werden müssen, dass Leistungsspitzen beim Einkoppeln ohne weitere Maßnahmen abgefangen werden können.
Aus der US 7,448,571 B1 ist ein Tragschrauber bekannt, bei dem der Winkel, unter dem die Rotorblätter des Hauptrotors orientiert sind, automatisch verändert wird. Auf die genaue Ausgestaltung der Kupplung wird in der Druckschrift nicht weiter eingegangen.
Aus der US 2,712,911 ist ein kombiniertes Luftfahrzeug bekannt, das sowohl als Starrflügler als auch als Drehflügler betrieben werden kann und eine Magnetkupplung aufweist. Es hat sich herausgestellt, dass derartige Magnetkupplungen für den Einsatz in Tragschraubern ungeeignet sind, da die zur Erzeugung der notwendigen Ströme benötigte Lichtmaschine ein großes Zusatzgewicht bedeutet.
Aus der DE 10 2007 004 168 A1 und der DE 0 2007 032 488 A1 sind pneumatische Kupplungen für Landfahrzeuge bekannt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tragschrauber anzugeben, bei dem eine Überlastung der Drehmomentübertragungsvorrichtung beim Vorrotieren vermieden wird und der gleichzeitig ein geringes Gewicht aufweist.
Die Erfindung löst das Problem durch einen gattungsgemäßen Tragschrauber, bei dem die Drehmomentübertragungsvorrichtung eine pneumatische Kupplung aufweist.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Lösung ist, dass die Kupplung so ausgebildet sein kann, dass beim Einkuppeln ein maximales Drehmoment nicht überschritten wird. Aus diesem Grund kann der Antriebsstrang so ausgelegt werden, dass er zwar dieses vorgegebene maximale Drehmoment sicher überträgt, nicht aber deutlich größere Drehmomente. Da jedoch die Drehmomentsübertragungsvorrichtung nicht für eine etwaige Fehlbedienung durch den Piloten ausgelegt werden muss, kann sie leichtgewichtiger konstruiert werden.
Es ist ein weiterer Vorteil, dass Schäden im Antriebsstrang durch Fehlbedienungen vermieden werden. Das erhöht die Betriebssicherheit und Verfügbarkeit des Tragschraubers.
Es ist ein weiterer Vorteil, dass das Kuppelverhalten des Tragschraubers unabhängig von Umgebungsbedingungen ist. Bei bekannten Kupplungen, die einen Riementrieb umfassen, sinken der Haftreibungskoeffizient und der Gleitreibungskoeffizient mit zunehmender Luftfeuchtigkeit. Insbesondere dann, wenn der Riementrieb nass geworden ist, kann es daher leicht zum Durchrutschen kommen. Weil über die Kupplung teilweise beträchtliche Leistungen übertragen werden müssen, kommt es beim Durchrutschen leicht zu starkem Verschleiß des Riemens. Demgegenüber kann die pneumatische Kupplung als Trockenreibkupplung ausgelegt werden, die im Wesentlichen wartungsfrei ist.
Es ist ein weiterer Vorteil, dass die Kupplung so angeordnet werden kann, dass ein Antriebsteil und ein Abtriebsteil der Kupplung koaxial zueinander und zu ei- ner Kurbelwelle des Motors verlaufen. Beim Vorrotieren kann es so durch das anliegende Drehmoment zu keiner größeren Verlagerung des Motors relativ zum Rumpf des Tragschraubers kommen. Aus diesem Grund kann eine Motoraufnahme für den Motor weniger steif ausgelegt werden, was zusätzlich Gewicht spart.
Aus dem Stand der Technik bekannt sind elektrische Kupplungen, die über ein magnetisches Feld schalten. Elektrische Kupplungen haben sich jedoch für Tragschrauber als weniger geeignet herausgestellt, unter anderem, weil beim Vorrotieren über längere Zeit beträchtliche Drehmomente von circa 35 Newtonmetern übertragen werden müssen. Das führt zu thermischer Ausdehnung des Reibbelags und erfordert einen erhöhten Verfahrweg, der seinerseits einen großen elektrischen Strom zum Schließen der Kupplung notwendig macht. Obwohl eine elektrische Kupplung also wegen der einfachen Steuerung vorteilhaft erscheint, führen die Besonderheiten des Tragschraubers zu gravierenden Nachteilen, die einen Einsatz unattraktiv machen.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung ist der Motor insbesondere ein Zylindermotor.
Unter dem Rotorkopf wird insbesondere diejenige Einheit des Tragschraubers verstanden, die den Rotor mit dem starren Rumpf gelenkig verbindet. In anderen Worten ist der Rotorkopf dasjenige Bauteil, an dem der Rotor befestigt ist und mittels dem der Rotor relativ zum Rumpf verschwenkbar ist.
Unter der Drehmomentsübertragungsvorrichtung wird insbesondere eine Gesamtheit aus denjenigen Komponenten verstanden, die in einem Drehmoment- fluss hinter dem Motor und vor dem Rotorkopf angeordnet sind. Besitzt der Rotorkopf einen Zahnkranz, der von einem Ritzel angetrieben wird, so endet die Drehmomentsübertragungsvorrichtung mit dem Ritzel.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kupplung eine Trockenreib- kupplung. Derartige Trockenreibkupplungen besitzen zwei Reibpartner, die miteinander in und außer Eingriff bringbar sind, indem sie aufeinander zugestellt werden. Zwischen den beiden Reibpartnern ist keine Flüssigkeit vorhanden, so dass Haft-Gleit-Effekte nur zu einem geringen Ausmaß existieren. Bevorzugt sind die Reibpartner durch ein Gehäuse vor dem Zutritt von Feuchtigkeit geschützt.
Günstig ist es, wenn zumindest einer der beiden Reibpartner genutet, insbesondere radial genutet, ist, so dass Reibwärme besonders gut abgeführt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die pneumatische Kupplung eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle und einen Pneumatikzylinder, wobei der Pneumatikzylinder die Abtriebswelle und/oder die Antriebswelle radial umgibt. Dabei wird unter dem Pneumatikzylinder das gesamte Bauteil aus Zylinder und Kolben verstanden. Unter dem Zylinder hingegen wird der zylinderförmige Hohlraum verstanden, in dem der Kolben läuft. Vorteilhaft an diesem Aufbau ist, dass er besonders platzsparend ist.
Vorzugsweise hat der Pneumatikzylinder einen ringförmigen Querschnitt. Auf diese Weise baut die pneumatische Kupplung besonders kurz und kompakt und kommt mit einer geringen Anzahl an Bauteilen aus. Der Zylinder kann auch als axial hohlgebohrter Zylinder bezeichnet werden.
Vorzugsweise besitzt die pneumatische Kupplung ein Einrücklager, das einen ersten Lagerring, der drehstarr mit dem Pneumatikzylinder verbunden ist, und einen zweiten Lagerring, der relativ zum Pneumatikzylinder drehbar angeordnet ist, aufweist. Dabei ist der erste Lagerring bevorzugt mit dem Kolben des Pneumatikzylinders verbunden. Ein Einrücklager ist ein Wälzlager, das zum Übertragen von axialen Kräften ausgebildet ist. Das Einrücklager überträgt bevorzugt die volle axiale Last, die vom Pneumatikzylinder erzeugt wird. Vorzugsweise umfasst der Tragschrauber einen Antriebsstrang, wobei die Antriebswelle Teil des Antriebsstrangs ist, sowie einen Abtriebsstrang, wobei die Abtriebswelle Teil des Abtriebsstrangs ist. Die Kupplung besitzt vorzugsweise eine Ausrückfeder, die zum Übertragen des Lastdrehmoments im Drehmo- mentfluss zwischen Antriebsstrang und Abtriebsstrang angeordnet ist. Unter einer Ausrückfeder wird insbesondere eine Feder verstanden, die eine axiale Bewegung zumindest eines Teils des Antriebsstrangs zu zumindest einem Teil des Abtriebsstrangs erlaubt. Die Ausrückfeder erlaubt es also, das Lastdrehmoment vom Motor zum Rotorkopf zu übertragen und gleichzeitig zwei Teile von Antriebs- bzw. Abtriebsstrang relativ zueinander zu bewegen. Auf diese Weise kann ein Reibschluss zwischen zwei Komponenten der Kupplung hergestellt werden.
Besonders bevorzugt spannt die Ausrückfeder den Pneumatikzylinder in seine Ruhelage vor. Bei der Ruhelage handelt es sich vorzugsweise um die Stellung des Pneumatikzylinders, in dem er seine minimale Ausdehnung bzw. Auslenkung hat. In dieser Stellung liegt ein Kolben des Pneumatikzylinders, der im Zylinder läuft, in der Regel an der Stirnseite, also am Zylinderkopf an. Aus Sicherheitsgründen ist in der Regel vorgesehen, dass die Kupplung in dieser Stellung kein Drehmoment überträgt. Sollte dann nämlich während des Fluges die Druckluftversorgung ausfallen, so kann es nicht dazu kommen, dass der Rotor gebremst wird.
Vorzugsweise umfasst die pneumatische Kupplung einen Reibbelag und eine Ankerplatte, wobei die Ausrückfeder so ausgebildet ist, dass der Reibbelag und die Ankerplatte dann, wenn der Pneumatikzylinder druckfrei ist, einen Ruhe- Abstand von zumindest 0,5 mm haben. Das führt zu einer besonders hohen Betriebssicherheit, weil sichergestellt ist, dass auch eine etwaige thermische Ausdehnung der Komponenten der Kupplung, beispielsweise durch Motorwärme oder Sonneneinstrahlung, nicht dazu führt, dass die Kupplung unbeabsichtigt schließt. Vorzugsweise hat der Pneumatikzylinder einen Hub von zumindest 2 mm. Das gestattet es, einen Reibbelag vorzusehen, der eine Dicke von mindestens 2 mm hat. Zu Beginn des Vorrotierens muss ein relativ hohes Drehmoment von beispielsweise 35 Newtonmetern bei einer gegebenenfalls hohen Leistung von beispielsweise 80 kW übertragen werden. Das führt, insbesondere bei rutschender Kupplung zu Beginn des Rotierens, zu einer hohen thermischen Belastung am Reibbelag und damit zu hohem Verschleiß. Durch den großen Hub, der durch die Verwendung eines Pneumatikzylinders möglich wird, hat die pneumatische Kupplung eine hohe Lebensdauer.
Vorzugsweise ist der Pneumatikzylinder direkt wirkend angeordnet. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der Kolben des Pneumatikzylinders so angeordnet ist, dass eine Bewegung des Kolbens um einen vorgegebenen Hub zu einer Veränderung eines Abstandes zwischen Reibbelag und Ankerplatte um genau diesen Hub führt. Das erspart die Verwendung von Hebeln und führt zu einer besonders robusten und gleichzeitig leichten pneumatischen Kupplung.
Insbesondere bei ungeübten Piloten kann es vorkommen, dass zu schnell eingekuppelt wird. Das führt zu Drehmomentspitzen im Antriebsstrang zwischen Motor und Rotorkopf, die zu Schäden führen, wenn der Antriebsstrang nicht hinreichend stabil ausgelegt ist. Um die Drehmomentspitzen sicher abzufangen, ist bei herkömmlichen Tragschraubern ein schwerer Antriebsstrang notwendig. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die pneumatische Kupplung eine Druckluftzuleitung zum Pneumatikzylinder, die eine Drossel umfasst. Vorzugsweise umfasst die Druckluftzuleitung ein Drosseleinlassventil, insbesondere ein Rückschlag-Drosseleinlassventil.
Die Drossel, das Drosseleinlassventil bzw. das Rückschlag-Drosseleinlassventil sind so ausgebildet, dass ein schlagartiges Anlegen des Nenndrucks an die Druckluftzuleitung dazu führt, dass eine Einkoppelzeitspanne vom Zeitpunkt des Anlegens des Nenndrucks bis zum Übertragen des vollständigen Drehmo- ments vom Antriebsstrang zum Abtriebsstrang mindestens 100 Millisekunden beträgt. Vorzugsweise beträgt die Einkoppelzeitspanne höchstens 5 Sekunden. Zum Einkoppeln ist es dann ausreichend, ein Einlassventil, insbesondere das Drosseleinlassventil zu öffnen. Während der Einkoppelzeitspanne steigt das übertragende Drehmoment bevorzugt monoton, insbesondere streng monoton, an, so dass der Rotor auf Drehzahl kommt. Durch das kontrollierte Einkuppeln werden Drehmomentspitzen vermieden, so dass sämtliche Komponenten des Antriebs- bzw. Abtriebsstrangs leichtgewichtig ausgelegt werden können.
Vorzugsweise weist der Tragschrauber eine Montagevorrichtung zum Montieren der Kupplung auf, wobei der Pneumatikzylinder drehstarr mit der Montagevorrichtung verbunden ist. Das hat den Vorteil, dass die Druckluft über eine Leitung zugeführt werden kann, die nicht rotieren muss.
Vorzugsweise besitzt die Kupplung ein Durchrutsch-Drehmoment, dass kleiner ist als ein maximal übertragbares Drehmoment von im Drehmomentfluss hinter der Kupplung angeordneten Komponenten. Sollte es, beispielsweise durch einen Pilotenfehler, dazu kommen, dass ein zu großes Drehmoment vom Motor an die Antriebsseite angelegt wird, so beginnt die pneumatische Kupplung durchzurutschen, bevor ein Drehmoment erreicht wird, das zu einer Beschädigung der Komponenten des Abtriebsstrangs führen könnte. Das erhöht die Betriebssicherheit und die Robustheit des Tragschraubers.
Vorzugsweise ist die Kupplung koaxial zu einer Kurbelwelle des Motors angeordnet. Das hat den Vorteil, dass beim Vorrotieren wirkende Drehmomente nur in geringem Ausmaß dazu führen, dass sich der Motor relativ zum Rumpf verlagert. Das heißt, eine Motoraufhängung des Motors verzieht sich nicht relativ zum Rumpf und kann daher weicher und damit leichtgewichtiger ausgelegt werden.
Vorzugsweise besitzt der Tragschrauber eine im Drehmomentfluss zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle angeordnete Ausgleichsvorrich- tung, die in axialer Richtung eine Ausgleichsvorrichtungs-Steifigkeit, insbesondere eine Dehnsteifigkeit und/oder Torsionssteifigkeit, hat, die höchstens ein Fünftel der Steifigkeit der übrigen Komponenten der Drehmomentübertragungsvorrichtung hat. Insbesondere ist die Ausgleichsvorrichtung so angeordnet und ausgebildet, dass eine thermische Erwärmung der Antriebswelle und/oder der Abtriebswelle, beispielsweise auf 90°C, eine axiale Kraft auf die Antriebswelle bewirkt, die kleiner ist als eine vorgegebene Maximalkraft, die beispielsweise 100 N betragen kann.
Gemäß einer bevorzugen Ausführungsform besitzt der Tragschrauber eine im Drehmomentfluss zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle angeordnete Ausgleichsvorrichtung, die ein gummielastisches Ausgleichselement umfasst. Dieses Ausgleichselement ist so angeordnet, dass es sich bei einer thermischen Ausdehnung der die Ausgleichsvorrichtung der Antriebswelle und/oder der Abtriebswelle deformiert, so dass eine axiale Kraft auf ein oder mehrere Lager der Antriebswelle begrenzt wird.
Das Ausgleichselement hat vorzugsweise eine Torsionssteifigkeit, die kleiner ist als die Torsionssteifigkeiten alier anderen Komponenten der Drehmomentübertragungsvorrichtung. Beispielsweise beträgt die Torsionssteifigkeit höchstens ein Fünftel der Torsionssteifigkeit der Komponente mit der nächst kleineren Torsionssteifigkeit. Dadurch wird das zeitlich schwankende Drehmoment des Motors, der zumeist ein Zylindermotor ist, geglättet, was den Rotorkopf schont. Es ist möglich, dass das Ausgleichselement zusätzlich oder alternativ eine Dehnsteifigkeit hat, wie sie oben beschrieben ist.
Vorzugsweise umfasst die Drehmomentübertragungsvorrichtung ein Winkelgetriebe, das im Drehmomentfluss hinter der Kupplung angeordnet ist.
Vorzugsweise umfasst die Drehmomentübertragungsvorrichtung ein Wellengelenk, das im Drehmomentfluss hinter dem Winkelgetriebe so angeordnet ist, dass eine von der Drehmomentabgabe des Motors bedingte Verlagerung des Motors relativ zum Rumpf ausgleichbar ist. Hierunter ist zu verstehen, dass eine elastische Verformung der Aufnahme, die den Motor trägt bzw. von Teilen des Rumpfs, an denen der Motor befestigt wird, relativ zu den übrigen Komponenten der Drehmomentübertragungsvorrichtung durch das Wellengelenk kompensiert wird. Es ist dadurch möglich, die Komponenten, mittels derer der Motor am Rumpf befestigt ist, weniger steif auszulegen, wodurch sie leichtgewichtiger hergestellt werden können. Wenn der Motor beim Vorrotieren ein Drehmoment auf die Drehmomentübertragungsvorrichtung ausübt, so verzieht sich der Rumpf relativ zur Drehmomentübertragungsvorrichtung also nur bis zum Wellengelenk.
Das Wellengelenk kann so ausgebildet sein, dass es einen zeitlich veränderlichen Winkel zwischen den beiden vom Wellengelenk verbundenen Wellen ausgleicht. Alternativ oder additiv ist das Wellengelenk ausgebildet, um eine Bewegung der Wellen in oder entgegen ihrer Längsachse auszugleichen.
Besonders bevorzugt ist das Wellengelenk auf Höhe der Propellerdrehachse angeordnet. Hierunter ist zu verstehen, dass das Wellengelenk höchstens einen geringen Abstand, insbesondere von unter 40 cm, von der Propellerdrehachse hat.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels näher erläutet. Dabei zeigt
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Tragschrauber in einer Ansicht von der
Seite,
Figur 2 eine Komponente des Tragschraubers gemäß Figur 1 mit der
Drehmomentübertragungsvorrichtung,
Figur 3 eine pneumatische Kupplung der Drehmomentübertragungsvorrichtung in einer perspektivischen Explosionsansicht von der Seite,
Figur 4 die pneumatische Kupplung in einer Schnitt-Explosionsansicht von der Seite
Figur 5 eine Schnitt-Explosions-Ansicht von unten,
Figur 6 eine Schnittansicht der pneumatischen Kupplung,
Figur 7 eine perspektivische Explosionsansicht einer zweiten Ausführungsform einer pneumatischen Kupplung für einen erfindungsgemäßen Tragschrauber und
Figur 8 die Kupplung nach Figur 7 in einer Schnitt-Explosionsansicht.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Tragschrauber 10, der einen Rotor 12 besitzt, der an einem Rotorkopf 14 befestigt ist. Der Rotorkopf 14 wird von einem in Figur 1 nicht eingezeichneten Motor angetrieben, der auch zum Antreiben eines Propellers 16 vorgesehen ist.
Figur 2 zeigt den Motor 18 in Form eines Zylindermotors, der über zwei Auf- nahmen 20.1 , 20.2 an einer Tragstruktur 22 eines Rumpfs 23 befestigt ist. Der Motor 18 besitzt eine Kurbelwelle 24, die mit einer Antriebswelle 26 einer pneumatischen Kupplung 28 verbunden ist. Eine Abtriebswelle 30 der pneumatischen Kupplung 28 ist mit einem Winkelgetriebe 32 verbunden. Das Winkelgetriebe 32 besitzt eine Abgangswelle 34, die über ein Wellengelenk 36 mit einer Mastwelle 38 verbunden ist.
Der Winkel zwischen Abgangswelle 34 und der Abtriebswelle 30 liegt zwischen 80° und 100°. Im vorliegenden Fall beträgt der Winkel 90°. Die Mastwelie 38 endet in einem Ritzel 40, das mit einem Zahnkranz 42 des Rotorkopfs 14 zusammenwirkt.
Der Propeller 16 hat eine Propellerdrehachse D und das Wellengelenk 36 verläuft auf Höhe der Propellerdrehachse D. Es ist auch möglich, das Wellengelenk D unterhalb der Propellerdrehachse D oder knapp oberhalb anzuordnen.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht der Kupplung 28. Die pneumatische Kupplung 28 umfasst eine Montagevorrichtung 44 zum Montieren am Rumpf 23 (Figur 2). Die Montagevorrichtung 44 umfasst vier Verbindungselemente 46.1 , 46.2, 46.3, 46.4, die auf einer Basisplatte 48 montiert und mit einer Stirnplatte 50 verbunden sind. Radial innerhalb der Verbindungselemente 46 ist ein Mitnehmer 52 angeordnet, der in Einbaulage mit der Kurbelwelle 24 (Figur 2) in Eingriff steht. Der Mitnehmer 52 umfasst eine Ankerplatte 54, die einen Reibpartner einer Reibverbindung darstellt, wobei der andere Reibpartner durch einen Reibbelag 56 gebildet ist. Der Reibbelag 56 ist auf einer Reibbelagstragplatte 58 montiert.
Wenn der Motor 18 (Figur 2) arbeitet, dreht sich der Mitnehmer 52 und damit dreht sich auch die Ankerplatte 54. Über ein Kugellager 59, (vgl. Figur 5) ist am Mitnehmer 52 eine Achszentrierung 60 gelagert, in die die Abtriebswelle 30 eingreift und so gelagert ist. An der Stirnplatte 50 ist ein Zylindergehäuse 62 (Figur 5) mit einem Zylinder 64 befestigt. Im Zylinder 64 läuft ein Kolben 66 (Figur 3) der torusförmig ist und einen kreisscheibenförmigen Querschnitt aufweist. Das Zylindergehäuse 62 und der Kolben 66 sind Teile eines Pneumatikzylinders 68.
Am Kolben 66 ist ein Einrücklager 70 montiert, das einen ersten Lagerring 72 (Figur 5) und einen zweiten Lagerring 74 umfasst. Der erste Lagerring 72 ist drehstarr mit dem Kolben 66 verbunden, wohingegen der zweite Lagerring 74 drehstarr an der Reibbelagstragplatte 58 angebracht ist.
An der Achszentrierung 60 ist eine Ausrückfeder 76 befestigt, die Arme 78.1 , 78.2, 78.3 (Figur 3) hat. An den Enden der Arme 78 ist die Ausrückfeder 76 an der Reibbelagstragplatte 58 befestigt, beispielsweise angeschraubt. In Figur 3 sind die Löcher für die Schraubverbindungen für die Arme 78.2 und 78.3 in der Reibbelagstragplatte 58 zu sehen.
Im ungekuppelten Zustand dreht der Motor den Mitnehmer 52 und damit die Ankerplatte 54. Alle übrigen Komponenten der Kupplung 28 rotieren nicht. Der Kolben 66 liegt mit einer Stirnseite 80 (Figur 3), die eine umlaufende, kreisförmige Nut aufweist, in Figur 5 links im Zylinder 64 an.
Wird im Zylinder 64 der Druck erhöht, so bewegt sich der Kolben 66 aus dieser Ruhestellung entgegen der Kraft der Ausrückfeder 76 in Figur 5 um einen Hub H nach rechts. Dadurch bewegen sich auch das Einrücklager 70 und die Reibbelagstragplatte 58 auf die Ankerplatte 54 zu, bis es zum Reibschluss zwischen dem Reibbelag 56 und der Ankerplatte 54 kommt.
Durch den Reibschluss dreht die Reibbelagstragplatte 58 zusammen mit dem zweiten Lagerring 74 des Einrücklagers 60. Der Kolben 66 hingegen rotiert nicht. Da die Arme 78.1, 78.2, 78.3 an der Reibbelagstragplatte 58 befestigt sind, dreht sich auch die Achszentrierung 60 und damit die drehstarr mit der Achszentrierung 60 verbundene Abtriebswelle 30. Wird der Druck im Zylinder 64 abgesenkt, so drückt die Ausrückfeder 64 den Kolben 66 zurück in seine Ruhelage und der Reibbelag 56 kommt außer Eingriff mit der Ankerplatte 54.
Die Figuren 3, 4 und 5 könnten den Eindruck vermitteln, dass die Verbindungselemente 46 in Kontakt mit einem der rotierenden Elemente stehen, jedoch sind sie nur mit der Stirnplatte 50 verbunden und beispielsweise die Reibbe- lagstraglatte 58 und die Ankerplatte 54 rotieren frei radial innerhalb der Verbindungselemente 46.
Der Reibbelag 54 weist eine Vielzahl von Nuten 82.1 , 82.2, ... auf. Die Nutzen 82 verlaufen radial auswärts und durchsetzen den Reibbelag 54 vollständig. So wird der Reibbelag 54 beim Einkuppeln durch einen Luftstrom gekühlt, der durch die Zentrifugalkraft hervorgerufen wird. Die Ankerplatte 54 ist gelocht, was die Kühlung der Ankerplatte 54 verbessert.
Der Pneumatikzylinder 68 ist mittels eines schematisch eingezeichneten Drossel-Einlassventils 84 und eines Druckluftanschlusses 86 mit einer nicht eingezeichneten Druckluftversorgung von beispielsweise 8 bar verbunden. Das Drossel-Einlassventil 84 ist über eine elektrische oder mechanische Betätigungsvorrichtung aus einem Cockpit des Tragschraubers bedienbar.
Figur 7 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer pneumatischen Kupplung für einen erfindungsgemäßen Tragschrauber. Es ist zu erkennen, dass die Kupplung 28 eine Ausgleichsvorrichtung 88 aufweist, die im vorliegenden Fall im Drehmomentfluss hinter dem Motor und vor der Ankerplatte 54 angeordnet ist. Die Ausgleichsvorrichtung 88 ist ausgebildet zum Aufnehmen von axialen Kräften, die aus einer thermischen Ausdehnung der Antriebswelle resultieren. So wird vermieden, dass Lager der Antriebswelle über Gebühr belastet werden.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 7 umfasst die Ausgleichsvorrichtung 88 ein Ausgleichselement 90 aus einem gummielastischen Material, beispielswei- se aus Gummi. Grundsätzlich ist jede geeignete Form für das Ausgleichselement möglich, besonders günstig ist es aber, wenn das Ausgleichselement 90 wie im vorliegenden Fall Vorsprünge 92.1 , 92.1 ,... aufweist, die mit ersten Koppelvorsprüngen 94.1 , 94.2, ... eines ersten Koppelelements 98 einerseits und zweiten Koppelvorsprüngen 96.1 , 96.4 eines zweiten Koppelelements 100 zusammenwirken. Die Koppelelemente 98, 100 und das Ausgleichselement 90 sind so ausgebildet, dass jeweils ein Vorsprung 92 des Ausgleichselements 90 zwischen einem ersten Vorsprung 94 und einem zweiten Vorsprung 96 angeordnet ist. Der Drehmomentfluss verläuft von jeweils einem ersten Vorsprung 94 durch einen Zahn 92 des Ausgleichselements 90 in einen zweiten Vorsprung 96. Das bewirkt eine Dämpfung des aufgrund der Zündungen des Zylindermotors schwankenden Drehmoments.
Des Weiteren ist das Ausgleichselement 90 zwischen einem ersten Koppelelement 98, an dem die ersten Vorsprünge 94 ausgebildet sind, und dem zweiten Koppelelement 100, an dem die zweiten Vorsprünge 96 ausgebildet sind, so angeordnet, dass eine axiale Kraft, die in axialer Richtung R wirkt, das Ausgleichselement 90 staucht, so dass die axiale Kraft, die auf ein nicht eingezeichnetes Lager der Antriebswelle wirkt, auch bei einer thermischen Ausdehnung der Antriebswelle auf einen Wert unterhalb einer maximal zulässigen Axialkraft begrenzt ist.
Figur 8 zeigt die Kupplung nach Figur 7 in einer Schnitt-Explosionsansicht.
Bezugszeichenliste 0 Tragschrauber
60 Achszentrierung
2 Rotor
62 Zylindergehäuse
4 Rotorkopf
64 Zylinder
6 Propeller
66 Kolben
8 Motor
68 Pneumatikzylinder0 Aufnahme
70 Einrücklager
2 Tragstruktur
72 erster Lagerring
3 Rumpf
74 zweiter Lagerring4 Kurbelwelle
76 Ausrückfeder
6 Antriebswelle
78 Arm
8 Kupplung
80 Stirnseite
0 Abtriebswelle
82 Nut
2 Winkelgetriebe
84 Drossel-Einlassventil4 Abgangswelle
86 Druckluftanschluss6 Wellengelenk
88 Ausgleichsvorrichtung8 Mastwelle
90 Ausgleichselement0 Ritzel 92 Vorsprung
2 Zahnkranz 94 erster Koppelvorsprung4 Montagevorrichtung 96 zweiter Koppelvorsprung6 Verbindungselemente 98 erstes Koppelelement8 Basisplatte
100 zweites Koppelelement0 Stirnplatte
2 Mitnehmer D Propellerdrehachse4 Ankerplatte H Hub
6 Reibbelag R axiale Richtung
8 Reibbelagstragplatte
9 Kugellager

Claims

Ansprüche:
1. Tragschrauber mit
(a) einem Motor (18) ,
(b) einem Rotorkopf (14) und
(c) einer Drehmomentübertragungsvorrichtung zum Übertragen eines Drehmoments des Motors (18) zum Rotorkopf (14),
dadurch gekennzeichnet, dass
(d) die Drehmomentübertragungsvorrichtung eine pneumatische Kupplung (28) aufweist.
2. Tragschrauber nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Kupplung (28)
eine Antriebswelle (26),
eine Abtriebswelle (30) und
einen Pneumatikzylinder (68), der die Abtriebswelle (30) und/oder die Antriebswelle (26) radial umgibt, aufweist.
3. Tragschrauber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pneumatikzylinder (68) einen kreis-ringförmigen Querschnitt hat.
4. Tragschrauber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Kupplung (28) ein Einrücklager (70) besitzt, das
einen ersten Lagerring (72), der drehstarr mit dem Pneumatikzylinder (68) verbunden ist, und
einen zweiten Lagerring (74), der relativ zum Pneumatikzylinder (68) drehbar angeordnet ist, aufweist.
5. Tragschrauber nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch einen Antriebsstrang, der die Antriebswelle (26) umfasst, und einen Abtriebsstrang, der die Abtriebswelle (30) umfasst,
wobei die Kupplung (28) eine Ausrückfeder (76) umfasst, die zum Übertragen des Lastdrehmoments im Drehmomentfluss zwischen Antriebsstrang und Abtriebsstrang angeordnet ist.
6. Tragschrauber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrückfeder (76) den Pneumatikzylinder (68) in seine Ruhelage vorspannt.
7. Tragschrauber nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die pneumatische Kupplung (28)
einen Reibbelag (56) und
eine Ankerplatte (54) aufweist,
wobei die Ausrückfeder (76) so ausgebildet ist, dass der Reibbelag (56) und die Ankerplatte (54) dann, wenn der Pneumatikzylinder (68) druckfrei ist, einen Ruhe-Abstand von zumindest 0,5 Millimetern haben.
8. Tragschrauber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pneumatikzylinder (68) einen Hub (H) von zumindest
2 Millimetern hat.
9. Tragschrauber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pneumatikzylinder (68) direkt wirkend angeordnet ist.
10. Tragschrauber nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Druckluftzuleitung zum Pneumatikzylinder (68), die eine Drossel (84) umfasst.
11. Tragschrauber nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
eine Montagevorrichtung (44) zum Montieren der Kupplung (28), wobei der Pneumatikzylinder (68) drehstarr mit der Montagevorrichtung (44) verbunden ist.
12. Tragschrauber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (28) ein Durchrutsch-Drehmoment hat, das kleiner ist als ein maximal übertragbares Drehmoment von im Drehmo- mentfluss hinter der Kupplung (28) angeordneten Komponenten.
13. Tragschrauber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (28) koaxial zu einer Kurbelwelle (24) des Motors (18) angeordnet ist.
14. Tragschrauber nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Drehmomentfluss zwischen Antriebswelle (26) und Abtriebswelle (28) angeordnete Ausgleichsvorrichtung (88), die in axialer Richtung (R) eine Ausgleichsvorrichtungs-Steifigkeit, insbesondere eine Dehnsteifigkeit und/oder Torsionssteifigkeit, hat, die höchstens ein Fünftel der Steifigkeit der übrigen Komponenten der Drehmomentübertragungsvorrichtung hat.
15. Tragschrauber nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Drehmomentfluss zwischen Antriebswelle (26) und Abtriebswelle (28) angeordnete Ausgleichsvorrichtung (88), die ein gummielastisches Ausgleichselement (90) umfasst.
16. Tragschrauber nach dem Oberbegriff eines der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung ein Winkelgetriebe (32) umfasst.
17. Tragschrauber nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungsvorrichtung ein Wellengelenk (36) umfasst, das im Drehmomentfluss hinter dem Winkelgetriebe (32) so angeordnet ist, dass eine von der Drehmomentabgabe des Motors (18) bedingte Verlagerung des Motors (18) relativ zum Rumpf ausgleichbar ist.
18. Tragschrauber nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch
einen vom Motor (18) antreibbar angeordneten Propeller, der eine Propellerdrehachse (D) aufweist,
wobei das Wellengelenk (36) auf Höhe der Propellerdrehachse (D) angeordnet ist.
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