DE3608600A1 - Zentrierteil fuer eine taumelscheibe - Google Patents

Description

Zentrierteil für eine Taumelscheibe

Die Blattverstellung erfolgt bei einem Hubschrauberhauptrotor typisch durch eine Taumelscheibe, die einen festen und einen drehbahren Ring hat, zwischen denen ein Lager angeordnet ist. Der drehbare Ring ist mit Blattverstellhörnern an den Rotorblättern gekuppelt. Der feste Ring ist mit Stellantrieben gekuppelt, die auf Kommandos des Piloten oder der Flugregelanlage ansprechen. Zur kollektiven Blattwinkelverstellung wird die Taumelscheibe in bezug auf die Rotorwelle nach oben und nach unten verschoben, und zur zyklischen Blattwinkelverstellung wird die Taumelscheibe relativ zu der Rotorwelle geneigt.

Bekannte Konstruktionen bestehen aus einer Zentrierkugel mit einer zylindrischen Bohrung, die sich auf der Rotorwelle auf- und abwärts verschiebt, wenn sich das innere Taumelscheibenteil mit dem Rotor dreht, oder auf einem festen, an dem Getriebe befestigten Steigrohr auf- und abwärts verschiebt, wenn das innere Taumelscheibenteil in bezug auf die Drehung des Rotors fest ist. Die Translationsbewegung (Auf- und Abwärtsverschiebung) der Zentrierkugel gestattet die

Kollektivbewegung der Taumelscheibe. Die Zentrierkugel gestattet außerdem der Taumelscheibe, sich zu neigen, wodurch die zyklische Bewegung der Taumelscheibe berücksichtigt wird. Scherenarme sind zwischen einem Taumelscheibenteil und dem Rotor angeschlossen, um das Taumelscheibenteil anzutreiben, wenn es Teil des sich drehenden Systems ist, oder zwi- ₌ sehen dem Taumelscheibenteil und einem Flugzeugzellenteil, um das Taumelscheibenteil am Drehen zu hindern, wenn es Teil des feststehenden Systems ist.

Eine weitere deutsche Patentanmeldung der Anmelderin, für die die Priorität der US-Patentanmeldung, Serial No. 644 000, in Anspruch genommen worden ist, beschreibt ein flexibles Taumelscheibenzentrierteil, das insgesamt radiale flexible Speichen hat. Die darin beschriebenen radialen Speichen erfordern zylindrische Lager an ihren äußeren Enden, um die kollektive Translationsbewegung der Taumelscheibe zu gestatten, und Schubpolster an den äußeren Enden, um die Speichenverlängerung zu gestatten, die ebenfalls die kollektive Taumelscheibentranslationsbewegung aus einer mittleren Kollektivposition heraus begleitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Taumelscheibenteil ohne Kugelgelenk, Steigrohr und Scherengestänge zu zentrieren und dadurch die Kosten, das Gewicht, die Komplexität und den Abstand zwischen der Taumelscheibe und dem Getriebe zu reduzieren.

Gemäß der Erfindung ist ein innerer Taumelscheibenring um die Rotorwelle durch ein Taumelscheibenzentrierteil zentriert und gehaltert. Das Zentrierteil besteht aus drei gleichabständigen, gleichlangen Stangen, die zu der Rotorwelle insgesamt tangential sind und das innere Teil der Taumelscheibe mit der Rotorwelle (im Falle eines drehbaren inneren Teils) oder mit dem Getriebe (im Falle eines festen inneren Teils) verbinden. Die tangentialen Stangen

sind in einer zu der Rotorwelle rechtwinkeligen Ebene befestigt, wenn die Taumelscheibe in einer mittleren kollektiven, nichtzyklischen Lage positioniert ist, und gestatten die Auf- und Abwärtsverschiebung der Taumelscheibe zur kollektiven Blattverstellung und das Neigen der Taumelscheibe zur zyklischen Blattverstellung.

Die Stangen haben sphärische Stangenkopflager an jedem Ende, die einen elastomeren, laminierten Aufbau haben können.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zum Zentrieren und Festhalten des äußeren Taumelscheibenteils werden zu dem äußeren Teil tangentiale und zwischen dem äußeren Teil und der Flugzeugzelle angeschlossene Stangen benutzt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer bekannten Tau

melscheibenanordnung ,

Fig. 2 in Draufsicht das Taumelscheibenzen-

trierteil nach der Erfindung zum Zentrieren eines inneren Taumelseheibenringes und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Tau-

melscheibenzentrierteils nach der Erfindung zum Zentrieren eines feststehenden äußeren Taumelscheibenringes.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird für den Fall des Zen trierens eines inneren Taumelscheibenteils beschrieben.

Im Stand der Technik, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, hat eine Taumelscheibe 10 einen inneren Ring 12, der durch einen Sehe

renarm 14 stationär gehalten wird, und einen äußeren Ring 16, der durch einen Scherenarm 18 mit einer Rotorwelle 17 gedreht wird. Der äußere Ring 16 ist auf dem inneren Ring 12 mittels Lagern 19 drehbar gelagert. Der innere Ring 12 spricht über Gestänge und Stellantriebe 20 auf Kommandos des Piloten oder der Flugregelanlage an. Der äußere Ring 16 ist über Gestänge 22 mit einzelnen Blattverstellhörnern verbunden, um die Rotorblätter auf Steuerkommandos hin zu bewegen.

Der innere Ring 12 ist an seinem inneren Umfang an der Pfanne 24 eines Kugelgelenks 26 befestigt, das auf einem Steigrohr 28 frei verschiebbar ist, welches die Rotorwelle 17 umschließt. Das gestattet"der Taumelscheibe 10, sich zur kollektiven und zyklischen Blattverstellung in bezug auf die Rotorwelle 17 auf- und abwärts zu verschieben bzw. zu neigen und dabei um die Rotorwelle zentriert zu bleiben.

Die Erfindung macht die stationären Scherenarme 14, das Kugelgelenk 26 und das Steigrohr 28 überflüssig.

Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Taumelscheibenzentrierteil mit tangentialen Stangen oder Lenkern. Eine Rotorwelle 30 ist von drei Anschlußstücken oder Ansätzen 34-36 umgeben, die gleichabständig (120°) um ihren äußeren Umfang verteilt sind. Die Anschlußstücke 34-36 sind "flugzeugzellenfeste" Anschlußstücke, also beispielsweise an dem Getriebe angebrachte Anschlußstücke. Ein innerer Taumelscheibenring 38 hat ebenfalls drei Anschlußstücke oder Ansätze 40-42, die gleichabständig um seinen inneren Umfang verteilt sind. Ein Lager 44 verbindet einen äußeren Taumelscheibenring 46 mit dem inneren Taumelscheibenring 38.

Drei gleichlange Stangen oder Lenker 48-50 sind jeweils an ihrem inneren Ende über Kugelgleit (Stangenkopf-)-Lager 52-54 an den Anschlußstücken 34-36 und über Kugelgleit (Stan-

genkopf-)-Lager 56-58 an ihrem äußeren Ende an den Anschlußstücken 40-42 befestigt. Die Stangen sind zu der Rotorwelle 30 insgesamt tangential. Je näher die Anschlußstücke bei der Rotorwelle 30 sind, um so tangentialer sind die Stangen. Die Stangen verhindern die Drehung des inneren Taumelscheibenteils 38 sowohl bei Zug- als auch bei Druckbeanspruchung (je nach der Drehrichtung) und sind bei einer nichtzyklischen, mittleren kollektiven Lage mit der Taumelscheibe in einer Ebene. Die Kugelgleitlager 52-54, 56-58 gestatten das Neigen und das Verschieben der Taumelscheibe. (Im Falle eines drehbaren inneren Taumelscheibenringes wären die inneren Enden der Stangen an geeigneten Anschlußstücken an der Rotorwelle 30 selbst befestigt.)

Wenn die Taumelscheibe zur kollektiven Blattverstellung in einer zu der Rotorebene parallelen Ebene aus ihrer mittleren kollektiven Position herausbewegt wird, ergibt sich eine kleine Umfangsbewegung des inneren Taumelscheibenringes 38, weil sich die Stangen 48-50 aus der zu der Rotorebene parallelen Ebene herausdrehen. Wenn die kollektive Blattverstellung vergrößert wird, wird die Umfangsbewegung vergrößert. Diese Umfangsbewegung des inneren Taumelscheibenringes 38 wird dazu führen, daß bei einem feststehenden inneren Taumelscheibenring sich die Länge einer Vertikalservoeinrichtung ändert oder daß sich bei einem inneren drehbaren Taumelscheibenring die Länge einer Vertikalsteuerstange ändert. Die Änderung ist minimal und liegt in dem Bereich von 0,000 bis 0,1270 mm (0,00 bis 0,005 Zoll). Die Taumelscheibe bleibt weiterhin um die Rotorwelle 30 zentriert, da sämtliche Stangen die gleiche Länge haben und gleichabständig um die Taumelscheibe angeordnet sind.

In dem Fall eines feststehenden inneren Taumelscheibenteils bleibt bei der Neigung der Taumelscheibe zur zyklischen Blattverstellung der Mittelpunkt der Taumelscheibe in dem

Mittelpunkt der Rotorwelle nur in dem mittleren Punkt der Neigung. Wenn eine Kbrribination von kollektiver und zyklischer Blattverstellung ausgeführt wird, weicht der Mittelpunkt der Taumelscheibe von dem Rotorwellenmittelpunkt um ein geringes Ausmaß in dem Bereich von 0,0254 bis 0,05588 mm (0,001 bis 0,022 Zoll) ab. Diese Querverlagerung des inneren Taumelscheibenteils bleibt fest, bis die zyklische Neigung verändert wird. Die resultierende Änderung der Länge einer Vertikalservoeinrichtung wird zu einer Kombination einer Umfangsbewegung und einer Querverlagerung des inneren Taumelscheibenteils. Die Gesamtänderung ist wieder minimal und liegt in dem Bereich von 0,0000 bis 0,0127 mm (0,0000 bis 0,0005 Zoll). Die Umfangsbewegung aufgrund von zyklischer Verstellung kann eine Winkelbewegung in der Größenordnung von 15 min sein und durch Betätigungsservoeinrichtungen oder Steuerstangen toleriert werden.

Je größer die Länge der Stangen und je größer die Länge der Servoeinrichtungen und je größer die Minimierung des kollektiven/zyklischen Bereiches der Taumelscheibe ist, um so entsprechend kleiner wird die Änderung der Länge der Servoeinrichtungen sein.

Die drei Stangen 48-50 bleiben in einer besonderen Orientierung zu dem inneren Taumelscheibenteil 38 fest, bis eine weitere kollektive oder zyklische Änderung gemacht wird.

In dem Fall eines drehbaren inneren Taumelscheibenteils bleibt, wenn eine zyklische Neigung hervorgerufen wird, der Mittelpunkt der Taumelscheibe in dem Mittelpunkt der Rotorwelle nur in dem mittleren Punkt der Neigung. Wenn eine Kombination von kollektiver und zyklischer Verstellung hervorgerufen wird, weicht der Mittelpunkt der Taumelscheibe von dem Rotorwellenmittelpunkt um ein kleines Ausmaß ab. Die Querverlagerung des inneren Taumelscheibenteils nimmt zu, wenn die Kombination aus kollektiver und zyklischer Ver-

stellung zunimmt. Diese Querverlagerung des inneren Taumelscheibenteils ändert sich ständig, wenn sich die Rotorwelle 30 um ihren Mittelpunkt dreht, und die Verbindungsstangen 48-50 ändern wegen der zyklischen Neigung des inneren Teils der Taumelscheibe ständig ihre Ebene. Der Mittelpunkt der Taumelscheibe beschreibt eine elliptische Bahn, wenn sich die antreibende Rotorwelle um 360° dreht. Diese Ellipse verändert sich von einer Hauptachse zu einer Nebenachse und mißt nur etwa 0,1016 mm (0,004 Zoll). Die resultierende Änderung der Länge einer vertikalen Steuerstange wird zu einer Kombination der Umfangsbewegung sowie der ■Querverlagerung, die sich während einer Umdrehung des inneren Taumelscheibenteils ständig ändert. Diese Änderung der Länge einer vertikalen Steuerstange ist minimal und liegt in dem Bereich von 0,0000 bis 0,0762 mm (0,0000 bis 0,0030 Zoll). Der verlagerte Mittelpunkt des inneren Taumelscheibenteils aufgrund der zyklischen Verstellung wird nicht in der Richtung der Taumelscheibenneigung verlagert, sondern liegt von ihr um ungefähr 20° ab.

Fig. 3 zeigt ein Zentrierteil für einen feststehenden äußeren Taumelscheibenring 64, wobei der innere Taumelscheibenring mit 60 bezeichnet ist. Die drei Anschlußstücke 66-68 sind gleichmäßig um den äußeren Taumelscheibenring 64 verteilt. Drei gleichlange Stangen 70-72 sind an einem Ende über sphärische Stangenkopflager an den Anschlußstücken 66-68 und am anderen Ende über sphärische Stangenkopflager an entsprechenden Anschlußstücken 74 an einem mit der Flugzeugzelle fest verbundenen Teil, wie beispielsweise dem Getriebe, befestigt. Die Anschlußstücke 74 sind gleichabständig um die Rotorwelle (nicht dargestellt) angeordnet. Die Stangen 70-72 sind zu dem äußeren Taumelscheibenring 64 insgesamt tangential und können wie gezeigt für eine größere kollektive Blattverstellung vorgespannt sein. Für die Servoeinrichtungen 76 können die Anschlußstücke 66-68 ebenfalls als Befestigungspunkte benutzt werden.

Claims (4)

Patentansprüche :

1. Zentrierteil zum Zentrieren einer Taumelscheibe um eine Rotorwelle und zum Gestatten des Neigens und Verschiebens der Taumelscheibe, die einen feststellenden inneren Ring hat, der an einem mit der Flugzeugzelle fest verbundenen Teil befestigt ist, und einen drehbaren äußeren Ring, der an der Rotorwelle befestigt ist, gekennzeichnet durch: erste Anschlußstücke (34-36), die an dem mit der Flugzeugzelle fest verbundenen Teil befestigt und gleichabständig um die Rotorwelle (30) angeordnet sind;

zweite Anschlußstücke (40-42), die an dem inneren Ring (38) befestigt und gleichabständig um diesen angeordnet sind; und gleichlange Stangen (48-50), die jeweils an einem Ende über Kugelgleitlager (52-54) an den ersten Anschlußstücken (34-36) und am anderen Ende über Kugelgleitlager (56-58) an den zweiten Anschlußstücken (40-42) befestigt sind, wobei die Stangen (48-50) zu der Rotorwelle (30) insgesamt tangential sind.

2. Zentrierteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer nichtzyklischen, mittleren kollektiven Lage der Taumelscheibe die Stangen (48-50) in einer Ebene mit der Taumel-

scheibe sind.

3. Zentrierteil zum Zentrieren einer Taumelscheibe um eine Rotorwelle und zum Gestatten des Neigens und Verschiebens der Taumelscheibe, die einen drehbaren inneren Ring hat, der an der Rotorwelle befestigt ist, und einen feststehenden äußeren Ring, der an einem mit der Plugzeugzelle fest verbundenen Teil befestigt ist, gekennzeichnet durch: erste Anschlußstücke (34-36), die an der Rotorwelle befestigt und gleichabständig um diese angeordnet sind; zweite Anschlußstücke (40-42), die an dem inneren Ring (38) befestigt und gleichabständig um diesen angeordnet sind; und gleichlange Stangen (48-50), die jeweils an einem Ende über Kugelgleitlager (52-54) an den ersten Anschlußstücken (34-36) und am anderen Ende über Kugelgleitlager (56-58) an den zweiten Anschlußstücken (40-42) befestigt sind, wobei die Stangen (48-50) zu der Rotorwelle (30) insgesamt tangential sind.

4. Zentrierteil zum Zentrieren einer Taumelscheibe um eine Rotorwelle und zum Gestatten des Neigens und des Verschiebens der Taumelscheibe, die einen drehbaren inneren Ring hat, der an der Rotorwelle befestigt ist, und einen feststehenden äußeren Ring, der an einem mit der Flugzeugzelle fest verbundenen Teil befestigt ist, gekennzeichnet durch: erste Anschlußstücke (74), die an dem mit der Flugzeugzelle fest verbundenen Teil befestigt und gleichabständig um die Rotorwelle angeordnet sind;

zweite Anschlußstücke (66-68), die an dem äußeren Ring (64) befestigt und gleichabständig um diesen angeordnet sind; und gleichlange Stangen (70-72), die jeweils an einem Ende über Kugelgleitlager (80-82) an den ersten Anschlußstücken (74) und am anderen Ende über Kugelgleitlager (76-78) an den zweiten Anschlußstücken (66-68) befestigt sind, wobei die Stangen (70-72) zu dem äußeren Ring (64) tangential sind.