WO2019154577A1 - Getriebe zum antreiben eines rotormasts - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a transmission for driving a rotor mast according to the preamble of claim 1.
- the invention also relates to a helicopter with such a transmission.
- a transmission in particular for a helicopter, serves to transmit torque or drive torque and power between one or more drive machines and a rotor, in particular the main rotor and / or the tail rotor of a helicopter.
- An output member of the helicopter transmission is coaxial with a vertical rotor mast, to which the rotor blades are attached, while the prime mover are usually arranged horizontally in the helicopter cell.
- the output member with external teeth, such as.
- An externally toothed gear on the outer circumference of the rotor mast positively connected to the rotor mast and is driven by an external toothed pinion.
- the invention has for its object to initiate the forces better from the gearbox in the rotor mast in a transmission of the type mentioned.
- the object is achieved with the features of claim 1.
- Advantageous embodiments emerge from the claims 2 to 6.
- the object is also achieved by a helicopter according to claim 7.
- the invention relates to a transmission for driving a rotor mast with at least one drive member whose axis of rotation extends at an angle to a rotational axis of the rotor mast, and with a coaxial with the rotor mast arranged output member, wherein a drive torque from the drive member via at least one transmission gear to the output member is transferable.
- the drive member may be, for example, a gear, in particular in the form of a pinion.
- the output member may, for example, be a gear.
- the externally toothed member may, for example, be present as a pinion or pinion.
- a pinion or pinion smaller diameter of the two toothed or sprockets in a gear, Zahnriemen- or chain transmission is called.
- a bevel gear is generally referred to a bevel gear and a bevel pinion.
- the respective members may also be rotatably connected to a shaft or designed as a shaft.
- a shaft Under a shaft is a, but usually not exclusively rod-shaped machine element to understand, which is designed to forward rotational movements and / or torques fürzu and / or to store rotating parts.
- a transmission gear is to be understood as meaning a transmission device which is designed to transform, transform or transform movements, including associated power transformations, to convert a rotational speed into another rotational speed, ie to translate it. Both speeds are in a constructively fixed ratio, the gear ratio i to each other.
- the gear ratio is the ratio of the numbers of teeth, diameters, torques of the driven to the driving wheels, which behaves exactly the reverse in terms of rotational speeds. If the gear ratio is greater than one, is also by a translation into the slow or colloquial of a Reduction talked. If the gear ratio is less than one, one speaks of a translation into fast.
- a respective rotationally fixed connection of the rotatable elements of the planetary gear sets according to the invention preferably realized via one or more intermediate waves, which may be present in a spatially dense position of the elements as short axial and / or radial spacers.
- the permanently non-rotatably interconnected elements of the planetary gear sets can each be present either as non-rotatably interconnected individual components or in one piece.
- the respective elements and the optionally existing shaft are then formed by a common component, wherein this is realized in particular just when the respective elements in the transmission are spatially close to each other.
- the output member has an internal toothing, wherein the output member is in meshing engagement with an externally toothed member of the at least one transmission gear.
- the driven member has an axially extending portion, on the radial inner side of the internal toothing is arranged.
- the axially extending portion is arranged at a radially outer end of the gear.
- the transmission has at least one bevel gear and at least one spur gear.
- the spur gear includes the driven member configured as an internal gear and an external gear formed as a pinion.
- the bevel gear comprises the bevel pinion designed as a drive member and a bevel gear, wherein the bevel gear is rotatably connected to the pinion.
- the gear of the spur gear has an axially extending portion on the radially inner side of the internal toothing is arranged so that the teeth meshed with the toothed gear pinion is arranged axially between the toothed wheel and bevel gear.
- the pinion and the bevel gear are designed as an integral structural unit with a first external toothing and a second external toothing rotatably arranged about the same axis of rotation.
- Another aspect of the invention is to provide a helicopter with a transmission according to the invention or according to one of the preferred embodiments.
- Fig. 1 shows a schematic view of a preferred embodiment of the transmission and a transmission according to the prior art.
- Fig. 2 shows an enlarged section of the Transmission in a cross section in a further preferred embodiment.
- Fig. 3 shows a helicopter with the transmission according to the invention.
- a rotor mast 1 at the upper axial end rotor blades are arranged, is connected at its lower axial end with an externally toothed output member 2 ', which is present as an externally toothed gear, rotationally fixed manner.
- the gear 2 ' is in constant mesh with a pinion 3.
- Gear 2 'and pinion 3 form a first transmission gear in the form of a gear stage or a Stirnradbinung.
- the rotor mast can rotate or rotate about a rotation axis 8.
- a drive shaft is rotatably connected to a designed as bevel pinion drive member 5 and is in constant mesh with a bevel gear 4.
- Bevel gear 4 and bevel pinion 5 form a second transmission gear in the form of a bevel gear.
- the drive shaft is in driving connection with a drive machine 20 (shown in FIG. 2) and rotates about an axis of rotation 7.
- a drive machine 20 shown in FIG. 2
- two drive machines are provided so that the above-described helical gear and the bevel gear are also provided in duplicate. It is also conceivable that a different number of drive machines may be provided. Thus, only a single or three drive machines can be provided.
- an output shaft 6 is connected to a tail rotor of the helicopter.
- the preferred embodiment of the transmission according to the invention has, in contrast to the prior art, an internally toothed gear 2.
- the internally toothed gear is in constant mesh with the pinion gear 3 known from the SdT. it combs inwards, i. To the axis 8 directed teeth 2a of the gear 2 with teeth 3a of the pinion. 3
- the toothed wheel 2 has at its radially outer edge a projection 2b extending axially downwards, on the inside of which the toothing 2a is arranged. is net. This results in a Stirnradcruung with an internally toothed gear and an externally toothed pinion.
- the pinion 3 is arranged axially below the gear 2.
- the diameter of the gear 2 can be increased, which leads to a better tooth carrying capacity.
- the pinion 3 is rotatably connected to the bevel gear 4, so that pinion 3 and bevel gear 4 have the same axis of rotation 9.
- Fig. 2 shows an enlarged section of the transmission in a preferred embodiment in a cross section. It is easy to see in which advantageous manner pinion 3 and bevel gear 4 exploit the axial space below the gear 2.
- the pinion 3 and the bevel gear 4 are designed as an integral unit, i. there is only a single component. This assembly is thus a machine element having a spur gear toothing 3a at a first axial end and having a bevel gear 4a at a second axial end, which is opposite to the first end.
- the component or pinion 3 and bevel gear 4 are rotatably mounted about the same axis 9.
- FIG. 3 shows a helicopter 30 with the transmission 10 described above in FIG. 2. Refers to Rotormast
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Getriebe (10) zum Antreiben eines Rotormasts (1 ) mit mindestens einem Antriebsglied (5), dessen Drehachse (7) in einem Winkel zur einer Drehachse (8) des Rotormasts (1 ) verläuft, und mit einem koaxial zum Rotormast (1 ) angeordneten Abtriebsglied (2), wobei ein Antriebsmoment von dem Antriebsglied (5) über zumindest ein Übersetzungsgetriebe auf das Abtriebsglied (2) übertragbar ist, wobei das Abtriebsglied (2) eine Innenverzahnung aufweist und mit einem außenverzahnten Glied (3) des zumindest einen Übersetzungsgetriebes in Zahneingriff steht.
Description
Getriebe zum Antreiben eines Rotormasts
Die Erfindung betrifft ein Getriebe zum Antreiben eines Rotormasts nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft zudem ein Hubschrauber mit einem solchen Getriebe.
Ein Getriebe insbesondere für einen Hubschrauber dient dazu, Drehmoment oder Antriebsmoment und Leistung zwischen einer oder mehreren Antriebsmaschinen und einem Rotor, wie insbesondere dem Hauptrotor und/oder dem Heckrotor eines Hubschraubers zu übertragen.
Ein Abtriebsglied des Hubschraubergetriebes ist koaxial mit einem senkrecht stehenden Rotormast, an dem die Rotorblätter befestigt sind, während die Antriebsmaschinen üblicherweise liegend in der Hubschrauberzelle angeordnet sind. In der Regel ist das Abtriebsglied mit Außenverzahnung, wie bspw. ein außenverzahntes Zahnrad, am äußeren Umfang des Rotormasts formschlüssig mit dem Rotormast verbunden und wird über ein außenverzahntes Zahnritzel angetrieben.
Je nachdem, wie hoch die Drehzahl der Antriebsmaschinen ist, sind Übersetzungen im Bereich von 1 zu 14 und darüber gefordert. Solche hohen Übersetzungen werden bei bekannten Hubschraubergetrieben durch Hintereinanderschalten mehrerer Teilstufen realisiert. Bekannte Hubschraubergetriebe weisen daher eine hohe
Teileanzahl und ein relativ hohes Gewicht auf und nehmen einen entsprechend hohen Bauraum in Anspruch. Um die Abwinkelung zwischen Antriebswellen und der Abtriebswelle bzw. dem Rotormast darstellen zu können, sind außerdem im Hubschraubergetriebe Kegeltrieb- und/oder Tellerradstufen notwendig, welche die Komplexität und damit auch die Kosten weiter erhöhen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Getriebe der eingangs genannten Art die Kräfte besser vom Getriebe in den Rotormast einzuleiten. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung einen Hubschrauber mit einem solchen Getriebe bereitzustellen.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 6. Die Aufgabe wird zudem durch einen Hubschrauber nach Anspruch 7 gelöst.
Die Erfindung geht aus von einem Getriebe zum Antreiben eines Rotormasts mit mindestens einem Antriebsglied, dessen Drehachse in einem Winkel zur einer Drehachse des Rotormasts verläuft, und mit einem koaxial zum Rotormast angeordneten Abtriebsglied, wobei ein Antriebsmoment von dem Antriebsglied über zumindest ein Übersetzungsgetriebe auf das Abtriebsglied übertragbar ist.
Das Antriebsglied kann bspw. ein Zahnrad insbesondere in der Form eines Ritzels sein. Das Abtriebsglied kann bspw. ein Zahnrad sein. Das außenverzahnte Glied kann bspw. als ein Zahnritzel oder Ritzel vorliegen. Als Zahnritzel bzw. Ritzel wird das im Durchmesser kleinere der beiden Zahn- bzw. Kettenräder in einem Zahnrad-, Zahnriemen- oder Kettengetriebe bezeichnet. Bei einem Kegelradgetriebe spricht man allgemein von einem Kegelrad und einem Kegelritzel.
Die jeweiligen Glieder können auch mit einer Welle drehfest verbunden sein oder als eine Welle ausgeführt sein.
Unter einer Welle ist ein, üblicherweise aber nicht ausschließlich stabförmiges Maschinenelement zu verstehen, das ausgebildet ist, Drehbewegungen und/oder Drehmomenten weiterzu leiten und/oder rotierenden Teile zu lagern.
Unter einem Übersetzungsgetriebe ist eine Übertragungseinrichtung zu verstehen, die ausgebildet ist, Bewegungen unter Einschluss damit verbundener Kraftumformungen umzuformen, zu wandeln oder zu transformieren, eine Drehzahl in eine andere Drehzahl umzuwandeln, d.h. zu übersetzen. Beide Drehzahlen stehen dabei in einem konstruktiv festgelegten Verhältnis, dem Übersetzungsverhältnis i zueinander. Das Übersetzungsverhältnis ist das Verhältnis der Zähnezahlen, Durchmesser, Drehmomente der getriebenen zu den treibenden Rädern, wobei es sich bei den Drehzahlen genau umgekehrt verhält. Ist das Übersetzungsverhältnis größer Eins, wird auch von einer Übersetzung ins Langsame oder umgangssprachlich von einer
Untersetzung gesprochen. Ist das Übersetzungsverhältnis kleiner Eins, wird von einer Übersetzung ins Schnelle gesprochen.
Eine jeweilige drehfeste Verbindung der rotierbaren Elemente der Planetenradsätze ist erfindungsgemäß bevorzugt über eine oder auch mehrere zwischenliegende Wellen realisiert, die dabei bei räumlich dichter Lage der Elemente auch als kurze axiale und/oder radiale Zwischenstücke vorliegen können. Konkret können die permanent drehfest miteinander verbundenen Elemente der Planetenradsätze dabei jeweils entweder als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen. Im zweitgenannten Fall werden dann die jeweiligen Elemente und die ggf. vorhandene Welle durch ein gemeinsames Bauteil gebildet, wobei dies insbesondere eben dann realisiert wird, wenn die jeweiligen Elemente im Getriebe räumlich dicht bei einander liegen.
Die Erfindung offenbart nun die technische Lehre, dass das Abtriebsglied eine Innenverzahnung aufweist, wobei das Abtriebsglied mit einem außenverzahnten Glied des zumindest einen Übersetzungsgetriebes in Zahneingriff steht.
Grundsätzlich werden bei Stirnrädern eine Außenverzahnung (außenverzahnt) und eine Innenverzahnung (innenverzahnt) unterschieden. Bei einer Außenverzahnung sind die Zähne am Umfang nach außen gerichtet und bei einer Innenverzahnung entsprechend nach innen. Die Zahnflanken einer Außenverzahnung sind konvex, d.h. sie besitzen eine nach außen gewölbte Form. Bei einer Innenverzahnung sind die Zahnflanken hingegen konkav, d.h. sie sind nach innen gewölbt.
Es hat sich herausgestellt, dass sich durch die Innenverzahnung des Stirnrads ein größerer Durchmesser realisieren lässt. Durch einen vergrößerten Durchmesser wird der Hebelarm vergrößert, was bedeutet, dass bei gleichem Drehmoment weniger Kraft benötigt wird. Anders ausgedrückt, wird die Verzahnungstragfähigkeit verbessert.
Zudem ergibt sich durch das bessere Aneinanderschmiegen der konvex/konkaven- Flankenparung eine breitere Kontaktfläche. Dies führt wiederum zu einer geringeren Flankenbeanspruchung, was größere übertragbare Drehmomente ermöglicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Abtriebsglied einen sich axial erstreckenden Abschnitt auf, an dessen radialer Innenseite die Innenverzahnung angeordnet ist.
Zudem ist es bevorzugt, wenn der sich axial erstreckende Abschnitt an einem radial äußeren Ende des Zahnrads angeordnet ist.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das Getriebe zumindest ein Kegelradgetriebe und zumindest ein Stirnradgetriebe aufweist. Das Stirnradgetriebe umfasst das als ein innenverzahntes Zahnrad ausgeführtes Abtriebsglied und ein als ein Zahnritzel ausgeführtes außenverzahntes Glied. Das Kegelradgetriebe umfasst das als Kegelritzel ausgeführtes Antriebsglied und ein Kegelrad, wobei das Kegelrad mit dem Zahnritzel drehfest verbunden ist.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn das Zahnrad des Stirnradgetriebes einen sich axial erstreckenden Abschnitt aufweist an dessen radialer Innenseite die Innenverzahnung angeordnet ist, sodass das mit dem Zahnrad in Zahneingriff stehende Zahnritzel axial zwischen Zahnrad und Kegelrad angeordnet ist.
Schließlich ist es bevorzugt, wenn das Zahnritzel und das Kegelrad als eine um dieselbe Drehachse drehbar angeordnete integrale Baueinheit mit einer ersten Außenverzahnung und einer zweiten Außenverzahnung ausgebildet sind.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist es, einen Hubschrauber mit einem Getriebe gemäß der Erfindung oder gemäß einer der bevorzugten Ausführungen bereitzustellen.
Die Erfindung wird anhand dreier Figuren näher erläutert. Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Ansicht eine bevorzugte Ausführungsform des Getriebes und ein Getriebe nach dem Stand der Technik. Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des
Getriebes in einem Querschnitt in einer weiteren bevorzugten Ausführung. Fig. 3 zeigt einen Hubschrauber mit dem erfindungsgemäßen Getriebe.
Rechts ist ein als Hubschraubergetriebe ausgeführtes Getriebe 10 nach dem Stand der Technik dargestellt. Ein Rotormast 1 , an dessen oberen axialen Ende Rotorblätter angeordnet sind, ist an seinem unteren axialen Ende mit einem außenverzahnten Abtriebsglied 2‘, das als ein außenverzahntes Zahnrad vorliegt, formschlüssig drehfest verbunden. Das Zahnrad 2‘ ist mit einem Zahnritzel 3 in ständigem Zahneingriff. Zahnrad 2‘ und Zahnritzel 3 bilden ein erstes Übersetzungsgetriebe in Form einer Zahnradstufe oder einer Stirnradpaarung. Der Rotormast kann um eine Drehachse 8 drehen oder rotieren.
Eine Antriebswelle ist mit einem als Kegelritzel ausgeführten Antriebsglied 5 drehfest verbunden und steht mit einem Kegelrad 4 in ständigem Zahneingriff. Kegelrad 4 und Kegelritzel 5 bilden ein zweites Übersetzungsgetriebe in Form eines Kegelradgetriebes. Die Antriebswelle ist mit einer Antriebsmaschine 20 (in Fig. 2 dargestellt) antriebstechnisch in Verbindung und dreht um eine Drehachse 7. Vorliegend sind zwei Antriebsmaschinen vorgesehen, sodass auch das vorstehend erläuterte Stirnradgetriebe und das Kegelradgetriebe zweifach vorgesehen sind. Es ist auch denkbar, dass auch eine andere Anzahl von Antriebsmaschinen vorgesehen sein kann. So können auch lediglich eine einzige oder drei Antriebsmaschinen vorgesehen sein.
Über eine ähnliche Stirnrad- und Kegelradgetriebepaarung ist eine Abtriebswelle 6 mit einem Heckrotor des Hubschraubers verbunden.
Die bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Getriebes weist im Gegensatz zum Stand der Technik ein innenverzahntes Zahnrad 2 auf. Das innenverzahnte Zahnrad steht in ständigem Zahneingriff mit dem aus dem SdT bekannten Zahnritzel 3. D.h. es kämmen nach innen, d.h. zur Achse 8 gerichtete Zähne 2a des Zahnrads 2 mit Zähnen 3a des Zahnritzels 3.
Das Zahnrad 2 weist an seinem radial äußeren Rand einen sich nach axial unten erstreckenden Vorsprung 2b auf, an dessen Innenseite die Verzahnung 2a angeord-
net ist. So ergibt sich eine Stirnradpaarung mit einem Innenverzahnten Zahnrad und einem außenverzahnten Zahnritzel.
Das Zahnritzel 3 ist axial unterhalb des Zahnrads 2 angeordnet. So lässt sich bei gleichbleibendem Bauraum der Durchmesser des Zahnrads 2 vergrößern, was zur einer besseren Zahntragfähigkeit führt. Das Zahnritzel 3 ist mit dem Kegelrad 4 drehfest verbunden, sodass Zahnritzel 3 und Kegelrad 4 dieselbe Drehachse 9 aufweisen.
Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Getriebes in einer bevorzugten Ausführung in einem Querschnitt. Gut zu erkennen ist, in welch vorteilhafter weise Zahnritzel 3 und Kegelrad 4 den axialen Bauraum unterhalb des Zahnrads 2 ausnutzen. Das Zahnritzel 3 und das Kegelrad 4 sind als eine integrale Baueinheit ausgeführt, d.h. es liegt lediglich ein einziges Bauteil vor. Diese Baueinheit ist also ein Maschinenelement, das an einem ersten axialen Ende eine Stirnradverzahnung 3a aufweist und an einem zweiten axialen Ende, das dem ersten Ende gegenüberliegt, eine Kegelradverzahnung 4a aufweist. Das Bauteil bzw. Zahnritzel 3 und Kegelrad 4 sind um dieselbe Achse 9 drehbeweglich gelagert. Andererseits ist es auch denkbar das Zahnritzel 3 und das Kegelrad 4 als separate Maschinenelemente auszuführen und miteinander drehfest zu verbinden, sodass sie um ihre gemeinsame Drehachse 9 drehen können. Die Achse 9 ist zur Achse 8 des Rotors 1 axial beabstandet, d.h. die Achsen 8 und 9 weisen keinen Winkel zueinander auf. Der Abtrieb zum Heckrotor ist nicht dargestellt.
Fig. 3 zeigt einen Hubschrauber 30 mit dem vorstehend in Fig. 2 beschriebenen Getriebe 10.
Bezuqszeichen Rotormast
Zahnrad, Abtriebsglied, innenverzahnt‘ Zahnrad, Abtriebsglied, außenverzahnta Verzahnung
b axialer Vorsprung
Ritzel, Zahnritzel, außenverzahnta Verzahnung
Kegelrad, Glied
a Verzanung
Kegelritzel, Antriebsglied
Abtriebswelle für Heckrotor
Drehachse des Antriebsglieds
Drehachse des Rotormasts
0 Getriebe, Hubschraubergetriebe
0 Antriebsmaschine
0 Hubschrauber
Claims
1 . Getriebe (10) zum Antreiben eines Rotormasts (1 ) mit mindestens einem Antriebsglied (5), dessen Drehachse (7) in einem Winkel zur einer Drehachse (8) des Rotormasts (1 ) verläuft, und mit einem koaxial zum Rotormast (1 ) angeordneten Abtriebsglied (2), wobei ein Antriebsmoment von dem Antriebsglied (5) über zumindest ein Übersetzungsgetriebe auf das Abtriebsglied (2) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsglied (2) eine Innenverzahnung aufweist und mit einem außenverzahnten Glied (3) des zumindest einen Übersetzungsgetriebes in Zahneingriff steht.
2. Getriebe nach Anspruch 1 , wobei das Abtriebsglied (2) einen sich axial erstreckenden Abschnitt (2b) aufweist, an dessen radialer Innenseite die Innenverzahnung (2a) angeordnet ist.
3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der sich axial erstreckende Abschnitt (2b) an einem radial äußeren Ende des Abtriebsglieds (2) angeordnet ist.
4. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Getriebe (10) zumindest ein Kegelradgetriebe und zumindest ein Stirnradgetriebe aufweist, das Stirnradgetriebe umfassend das als ein innenverzahntes (2a) Zahnrad ausgeführtes Abtriebsglied (2) und ein als ein Zahnritzel ausgeführtes außenverzahntes (3a) Glied (3), das Kegelradgetriebe umfassend das als Kegelritzel ausgeführtes Antriebsglied (5) und ein Kegelrad (4), wobei das Kegelrad (4) mit dem Zahnritzel (3) drehfest verbunden ist.
5. Getriebe nach Anspruch 4, wobei das Zahnrad (2) einen sich axial erstreckenden Abschnitt aufweist an dessen radialer Innenseite die Innenverzahnung angeordnet ist, sodass das mit dem Zahnrad (2) in Zahneingriff stehende Zahnritzel (3) axial zwischen Zahnrad (2) und Kegelrad (4) angeordnet ist.
6 Getriebe nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Zahnritzel 3 und das Kegelrad 4 als eine um dieselbe Drehachse 9 drehbar angeordnete integrale Baueinheit mit ei-
ner ersten Außenverzahnung (2a) und einer zweiten Außenverzahnung (3a) ausgebildet sind.
7. Hubschrauber mit einem Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19701294 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
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