DE102022212645A1 - Drive train for a hovering aircraft - Google Patents

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B64C27/12—Rotor drives

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug (100) umfassend mindestens eine Antriebseinheit (1.1, 1.2), mindestens eine Rotorwelle (2.1, 2.2) und ein Getriebe (3), das im Leistungsfluss zwischen der mindestens einen Antriebseinheit (1.1, 1.2) und der mindestens einen Rotorwelle (2.1, 2.2) angeordnet ist, wobei das Getriebe (3) mindestens eine Hohlwelle (4) umfasst, wobei mindestens eine Stützwelle (5) radial innerhalb der Hohlwelle (4) angeordnet ist und sich zumindest teilweise axial entlang einer Innenumfangsfläche (6) der Hohlwelle (4) erstreckt, um bei einem Bruch der Hohlwelle (4) Bruchsegmente der Hohlwelle (4) im Wesentlichen zusammenzuhalten. Ferner betrifft die Erfindung ein schwebfähiges Luftfahrzeug (100) mit einem solchen Antriebsstrang.The invention relates to a drive train for a hoverable aircraft (100) comprising at least one drive unit (1.1, 1.2), at least one rotor shaft (2.1, 2.2) and a transmission (3) which is arranged in the power flow between the at least one drive unit (1.1, 1.2) and the at least one rotor shaft (2.1, 2.2), wherein the transmission (3) comprises at least one hollow shaft (4), wherein at least one support shaft (5) is arranged radially within the hollow shaft (4) and extends at least partially axially along an inner circumferential surface (6) of the hollow shaft (4) in order to essentially hold fracture segments of the hollow shaft (4) together in the event of a fracture of the hollow shaft (4). The invention further relates to a hoverable aircraft (100) with such a drive train.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein schwebfähiges Luftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang. Beispielsweise ist das schwebfähige Luftfahrzeug ein Hubschrauber.The invention relates to a drive train for a hovering aircraft. The invention also relates to a hovering aircraft with such a drive train. For example, the hovering aircraft is a helicopter.

Ein Hubschrauber ist unter gewissen Umständen durch die im System gespeicherte kinetischen und potentielle Energie in der Lage bei Ausfall des Antriebs, bzw. der Leistungsübertragung, eine gesteuerte Notlandung durch Autorotation durchzuführen. Unter „Autorotation“ ist eine durch den Fahrtwind angetriebene Drehung des Hauptrotors des Hubschraubers zu verstehen, wobei der Fahrtwind schräg von unten gegen den Hauptrotor strömt. Die schnelle Bewegung des Hauptrotors durch den Fahrtwind erzeugt eine Kraft durch dynamischen Auftrieb, wobei diese Kraft der Schwerkraft entgegenwirkt. Die Autorotation ist beim Hubschrauber eine Notmaßnahme und verhindert, dass der Hubschrauber bei einem Ausfall des Antriebs ungebremst zu Boden fällt. Dazu muss der Hauptrotor vom Piloten in einen geeigneten Winkel zum Fahrtwind gebracht werden. Während der Autorotation sinkt der Hubschrauber zunächst schnell und wird kurz vor der Landung durch stärkeres Anstellen der Rotorblätter abgebremst, wobei die im rotierenden Hauptrotor gespeicherte kinetische Energie dabei abgebaut wird.Under certain circumstances, the kinetic and potential energy stored in the system enables a helicopter to make a controlled emergency landing by autorotation if the drive or power transmission fails. “Autorotation” is a rotation of the helicopter’s main rotor driven by the airstream, with the airstream flowing diagonally from below against the main rotor. The rapid movement of the main rotor due to the airstream generates a force through dynamic lift, which counteracts gravity. Autorotation is an emergency measure in helicopters and prevents the helicopter from falling to the ground unbraked if the drive fails. To do this, the pilot must bring the main rotor into a suitable angle to the airstream. During autorotation, the helicopter initially descends rapidly and is slowed down shortly before landing by rotating the rotor blades more sharply, which dissipates the kinetic energy stored in the rotating main rotor.

Ein Blockieren bzw. Abbremsen des Getriebes, beispielsweise durch Bruchteile von Getriebeelementen, die Wellen oder Verzahnungselemente des Getriebes blockieren können, verhindert jedoch eine sichere Notlandung durch Autorotation.However, blocking or braking of the transmission, for example due to fragments of transmission elements that can block shafts or gear elements of the transmission, prevents a safe emergency landing by autorotation.

In Luftfahrgetrieben, insbesondere in Hubschraubenbetrieben, werden Wellen, insbesondere Hohlwellen zur Leistungsübertragung eingesetzt. Der Bruch einer Welle kann zu einer Blockade des Getriebes führen, was wiederum zu einer Blockade des Hauptrotors und somit zum Absturz des Hubschraubers führen kann.In aircraft transmissions, especially in helicopters, shafts, especially hollow shafts, are used to transmit power. A shaft breakage can lead to a blockage of the transmission, which in turn can lead to a blockage of the main rotor and thus to the crash of the helicopter.

Aus der EP 3 660 355 B1 geht ein schwebfähiges Luftfahrzeug hervor. Das Luftfahrzeug umfasst mindestens eine Antriebseinheit, mindestens einen Rotor und ein Getriebe, das zwischen der Antriebseinheit und dem Rotor angeordnet ist. Das Getriebe weist mindestens ein Zahnrad auf, das einen Hauptkörper, der um eine erste Achse drehbar ist, und mehrere erste Zähne, die vom Hauptkörper vorstehen, umfasst. Das Zahnrad umfasst ein erstes Paar erster Ringe, die einander axial gegenüberliegen und mit dem Zahnrad derart zusammenwirken, dass auf das Zahnrad eine radiale Kraft ausgeübt wird, die in Richtung der ersten Achse gerichtet ist. Ferner umfasst jedes Zahnrad ein Paar zweiter Ringe, die einander axial gegenüberliegen und mit dem Zahnrad derart zusammenwirken, dass jeweilige radiale Kräfte ausgeübt werden, die von der ersten Achse weg gerichtet sind.From the EP 3 660 355 B1 a hoverable aircraft is derived. The aircraft comprises at least one drive unit, at least one rotor and a gearbox arranged between the drive unit and the rotor. The gearbox has at least one gear which comprises a main body which is rotatable about a first axis and a plurality of first teeth which protrude from the main body. The gear comprises a first pair of first rings which are axially opposite one another and which cooperate with the gear such that a radial force is exerted on the gear which is directed in the direction of the first axis. Furthermore, each gear comprises a pair of second rings which are axially opposite one another and which cooperate with the gear such that respective radial forces are exerted which are directed away from the first axis.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen alternativen Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug bereitzustellen, wobei der Antriebsstrang die Sicherheit des Luftfahrzeugs erhöhen soll. Insbesondere soll bei einem Wellenbruch in einem Getriebe des Antriebsstrangs eine Blockade des Antriebsstrangs verhindert und eine Notlandung des Luftfahrzeugs ermöglicht werden. Die Aufgabe wird gelöst durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Figuren.The object of the present invention is to provide an alternative drive train for a hoverable aircraft, whereby the drive train is intended to increase the safety of the aircraft. In particular, if a shaft breaks in a transmission of the drive train, a blockage of the drive train is to be prevented and an emergency landing of the aircraft is to be made possible. The object is achieved by a drive train with the features of independent patent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims, the following description and the figures.

Ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug umfasst mindestens eine Antriebseinheit, mindestens eine Rotorwelle und ein Getriebe, das im Leistungsfluss zwischen der mindestens einen Antriebseinheit und der mindestens einen Rotorwelle angeordnet ist, wobei das Getriebe mindestens eine Hohlwelle umfasst, wobei mindestens eine Stützwelle radial innerhalb der Hohlwelle angeordnet ist und sich zumindest teilweise axial entlang einer Innenumfangsfläche der Hohlwelle erstreckt, um bei einem Bruch der Hohlwelle Bruchsegmente der Hohlwelle im Wesentlichen zusammenzuhalten.A drive train according to the invention for a hoverable aircraft comprises at least one drive unit, at least one rotor shaft and a transmission which is arranged in the power flow between the at least one drive unit and the at least one rotor shaft, wherein the transmission comprises at least one hollow shaft, wherein at least one support shaft is arranged radially within the hollow shaft and extends at least partially axially along an inner circumferential surface of the hollow shaft in order to essentially hold fracture segments of the hollow shaft together in the event of a fracture of the hollow shaft.

Mithin ist die Stützwelle innerhalb der Hohlwelle angeordnet und dazu eingerichtet, im Fall eines Wellenbruches die Bruchsegmente der Hohlwelle derart in Position zu halten, dass hierdurch ein Verklemmen bzw. Abbremsen des Getriebes weitestgehend vermieden wird. Durch das Stützen der gebrochenen Hohlwelle mittels der darin angeordneten Stützwelle wird verhindert, dass die gebrochenen Segmente der Hohlwelle unkontrolliert in das Getriebe weichen. Da über die gebrochene Hohlwelle keine Antriebsleistung mehr übertragbar ist, wird der Schaden schnell erfasst, sodass eine Notlandung durch Autorotation eingeleitet werden kann. Beispielsweise weisen mindestens zwei Hohlwellen des Getriebes eine jeweilige Stützwelle auf.The support shaft is therefore arranged inside the hollow shaft and is designed to hold the broken segments of the hollow shaft in position in the event of a shaft breakage so that jamming or braking of the gearbox is largely avoided. By supporting the broken hollow shaft using the support shaft arranged inside it, the broken segments of the hollow shaft are prevented from slipping uncontrollably into the gearbox. Since drive power can no longer be transmitted via the broken hollow shaft, the damage is quickly detected so that an emergency landing can be initiated by autorotation. For example, at least two hollow shafts of the gearbox each have a support shaft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stützwelle hülsenförmig ausgebildet und an der Innenumfangsfläche der Hohlwelle axial gesichert. Insbesondere ist die Stützwelle dünnwandig ausgebildet, um Gewicht und Material einzusparen. Beispielsweise ist die Stützwelle zumindest an einem ersten Endabschnitt mittels eines Sprengrings axial in der Hohlwelle fixiert. Der Sprengring kommt vorzugsweise an einer Innenumfangsfläche der Hohlwelle formschlüssig zur Anlage. Eine drehfeste Fixierung der Stützwelle innerhalb der Hohlwelle ist nicht vorgesehen.According to a preferred embodiment, the support shaft is sleeve-shaped and axially secured to the inner circumferential surface of the hollow shaft. In particular, the support shaft is thin-walled in order to save weight and material. For example, the support shaft is axially fixed in the hollow shaft at least at a first end section by means of a snap ring. The snap ring preferably comes into positive contact with an inner circumferential surface of the hollow shaft. A rotationally fixed fixation There is no provision for the support shaft within the hollow shaft.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Stützwelle eine im Wesentlichen glatte Außenumfangsfläche auf. Mithin ist an der Außenumfangsfläche der Stützwelle keine Verzahnung ausgebildet. Insbesondere weist die Stützwelle auch eine im Wesentlichen glatte Innenumfangsfläche auf.According to a preferred embodiment, the support shaft has a substantially smooth outer circumferential surface. Consequently, no teeth are formed on the outer circumferential surface of the support shaft. In particular, the support shaft also has a substantially smooth inner circumferential surface.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Stützwelle an der Außenumfangsfläche zumindest zwei umlaufende Nuten zur Aufnahme eines jeweiligen Dämpfungsrings auf. Die Dämpfungsringe sind zur radialen Abstützung der Stützwelle an der Hohlwelle vorgesehen und verringern insbesondere akustische Emissionen zwischen der Stützwelle und der Hohlwelle. Beispielsweise ist die jeweilige Nut durch Kaltumformung der Stützwelle hergestellt, wodurch Herstellungskosten und Herstellungszeit eingespart werden können.According to a preferred embodiment, the support shaft has at least two circumferential grooves on the outer circumferential surface for receiving a respective damping ring. The damping rings are provided for radial support of the support shaft on the hollow shaft and in particular reduce acoustic emissions between the support shaft and the hollow shaft. For example, the respective groove is produced by cold forming the support shaft, which can save manufacturing costs and manufacturing time.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die zumindest zwei umlaufenden Nuten an einem jeweiligen Endabschnitt der Stützwelle angeordnet. Mithin sind die die beiden Nuten möglichst weit axial voneinander beabstandet. Dadurch wird die Stützwelle innerhalb der Hohlwelle stabilisiert.According to a preferred embodiment, the at least two circumferential grooves are arranged on a respective end section of the support shaft. The two grooves are therefore as far apart axially as possible. This stabilizes the support shaft within the hollow shaft.

Beispielsweise ist die Stützwelle aus einem hochfesten Metallwerkstoff oder aus einem Verbundwerkstoff ausgebildet. Als hochfester Metallwerkstoff eignen sich insbesondere hochfeste Stahllegierungen sowie Titanlegierungen.For example, the support shaft is made of a high-strength metal material or a composite material. High-strength steel alloys and titanium alloys are particularly suitable as high-strength metal materials.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Hohlwelle im Leistungsfluss zwischen der mindestens einen Antriebseinheit und einem Sammelrad im Getriebe angeordnet. Insbesondere ist die Hohlwelle Teil einer Sammelstufe, die im Leistungsfluss unmittelbar vor dem Sammelrad angeordnet ist. Wenn der Antriebsstrang zwei Antriebseinrichtungen aufweist, sind zwei Sammelstufen vorgesehen, wobei vorzugsweise jede Sammelstufe eine jeweilige Hohlwelle mit Stützwelle aufweist. Unter einer Sammelstufe ist ein Stufenrad zu verstehen, das zwei unterschiedliche Verzahnungsabschnitte aufweist.According to a preferred embodiment, the hollow shaft is arranged in the power flow between the at least one drive unit and a collecting gear in the transmission. In particular, the hollow shaft is part of a collecting stage that is arranged in the power flow immediately before the collecting gear. If the drive train has two drive devices, two collecting stages are provided, with each collecting stage preferably having a respective hollow shaft with a support shaft. A collecting stage is understood to mean a step gear that has two different toothed sections.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Hohlwelle mit einem Kegelrad drehfest verbunden. Insbesondere ist das Kegelrad über Schraubelemente und/oder Bolzen mit der Hohlwelle drehfest verbunden. Bevorzugt weist die Hohlwelle einen flanschförmigen Abschnitt zur Aufnahme des Kegelrads auf.According to a preferred embodiment, the hollow shaft is connected to a bevel gear in a rotationally fixed manner. In particular, the bevel gear is connected to the hollow shaft in a rotationally fixed manner via screw elements and/or bolts. The hollow shaft preferably has a flange-shaped section for receiving the bevel gear.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Hohlwelle einen Verzahnungsabschnitt auf. Der Verzahnungsabschnitt ist dazu eingerichtet mit dem Sammelrad im Zahneingriff zu stehen.According to a preferred embodiment, the hollow shaft has a toothed section. The toothed section is designed to mesh with the collecting gear.

Bevorzugt weist die Hohlwelle genau drei Lagerstellen auf. Beispielsweise ist an einer der Lagerstellen ein Axiallager angeordnet, wobei an den anderen beiden Lagerstellen jeweils ein Radiallager angeordnet ist.Preferably, the hollow shaft has exactly three bearing points. For example, an axial bearing is arranged at one of the bearing points, with a radial bearing being arranged at each of the other two bearing points.

Ferner bevorzugt weist die Hohlwelle mindestens zwei umlaufende Aufnahmeflächen für die Stützwelle auf. Die Aufnahmeflächen sind an der Innenumfangsfläche der Hohlwelle angeordnet und als glatte Flächen ohne Struktur oder Verzahnung ausgebildet. Insbesondere sind die Aufnahmeflächen in axialen Bereichen der Hohlwelle angeordnet, wo es zu möglichen Bruchstellen an der Hohlwelle kommen kann. Beispielsweise ist eine Aufnahmefläche zumindest teilweise radial innerhalb einer Lagerstelle angeordnet. Beispielsweise ist eine weitere Aufnahmefläche im Bereich des Kegelrades angeordnet.Furthermore, the hollow shaft preferably has at least two circumferential receiving surfaces for the support shaft. The receiving surfaces are arranged on the inner circumferential surface of the hollow shaft and are designed as smooth surfaces without structure or teeth. In particular, the receiving surfaces are arranged in axial areas of the hollow shaft where possible breakage points can occur on the hollow shaft. For example, a receiving surface is arranged at least partially radially within a bearing point. For example, another receiving surface is arranged in the area of the bevel gear.

Ein erfindungsgemäßes schwebfähiges Luftfahrzeug umfasst einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang. Insbesondere weist das Luftfahrzeug zwei Antriebseinheiten sowie zwei Rotorwellen, die mit einem jeweiligen Rotor antriebswirksam verbunden sind, auf. Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs gelten sinngemäß ebenfalls für das erfindungsgemäße Luftfahrzeug.A hoverable aircraft according to the invention comprises a drive train according to the invention. In particular, the aircraft has two drive units and two rotor shafts, which are connected to a respective rotor in a driving manner. The above definitions and statements on technical effects, advantages and advantageous embodiments of the drive train according to the invention also apply mutatis mutandis to the aircraft according to the invention.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines als Hubschrauber ausgebildeten Luftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang;
  • 2 eine stark abstrahierte schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs; und
  • 3 eine abstrahierte schematische Ansicht einer Hohlwelle des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs.
Advantageous embodiments of the invention, which are explained below, are shown in the drawings, wherein identical or similar elements are provided with the same reference numerals. They show:
  • 1 a schematic representation of an aircraft designed as a helicopter with a drive train according to the invention;
  • 2 a highly abstracted schematic view of the drive train according to the invention; and
  • 3 an abstracted schematic view of a hollow shaft of the drive train according to the invention.

1 zeigt ein als Hubschrauber ausgebildetes schwebfähiges Luftfahrzeug 100 mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang. Der Antriebsstrang umfasst antriebsseitig zwei Antriebseinheiten 1.1, 1.2, von denen aufgrund der Darstellung nur die erste Antriebseinheit 1.1 sichtbar ist, und abtriebsseitig ein Rotorsystem mit einem als Hauptrotor ausgebildeten ersten Rotor 101 und einem als Heckrotor ausgebildeten zweiten Rotor 102. Im Leistungsfluss zwischen den Antriebseinheiten 1.1, 1.2 und den Rotoren 101, 102 ist ein Getriebe 3 angeordnet. Die zweite Antriebseinheit 1.2 ist aus perspektivischen Gründen nur in 2 dargestellt. 1 shows a hoverable aircraft 100 designed as a helicopter with a drive train according to the invention. The drive train comprises two drive units 1.1, 1.2 on the drive side, of which only the first drive unit 1.1 is visible due to the illustration, and a rotor system on the output side with a first rotor 101 designed as a main rotor and a second rotor 102 designed as a tail rotor. In the power flow A gear 3 is arranged between the drive units 1.1, 1.2 and the rotors 101, 102. The second drive unit 1.2 is only shown in 2 shown.

2 zeigt den in 1 dargestellten Antriebsstrang detaillierter. Der erste Rotor 101 ist über eine erste Rotorwelle 2.1 mit dem Getriebe 3 antriebswirksam verbunden. Der zweite Rotor 102 ist über eine zweite Rotorwelle 2.2 mit dem Getriebe 3 antriebswirksam verbunden. Die erste Antriebseinheit 1.1 ist über eine erste Sammelstufe 16.1 mit einem Sammelrad 17 antriebswirksam verbunden, wobei im Leistungsfluss zwischen der ersten Sammelstufe 16.1 und der ersten Antriebseinheit 1.1 ein erster Freilauf 18.1 angeordnet ist. Die zweite Antriebseinheit 1.2 ist über eine zweite Sammelstufe 16.2 mit dem Sammelrad 17 antriebswirksam verbunden, wobei im Leistungsfluss zwischen der zweiten Sammelstufe 16.2 und der zweiten Antriebseinheit 1.2 ein zweiter Freilauf 18.2 angeordnet ist. Ferner ist die zweite Rotorwelle 2.2 stark vereinfacht dargestellt und antriebswirksam mit dem Sammelrad 17 verbunden. 2 shows the 1 illustrated drive train in more detail. The first rotor 101 is drivingly connected to the transmission 3 via a first rotor shaft 2.1. The second rotor 102 is drivingly connected to the transmission 3 via a second rotor shaft 2.2. The first drive unit 1.1 is drivingly connected to a collecting wheel 17 via a first collecting stage 16.1, with a first freewheel 18.1 being arranged in the power flow between the first collecting stage 16.1 and the first drive unit 1.1. The second drive unit 1.2 is drivingly connected to the collecting wheel 17 via a second collecting stage 16.2, with a second freewheel 18.2 being arranged in the power flow between the second collecting stage 16.2 and the second drive unit 1.2. Furthermore, the second rotor shaft 2.2 is shown in a highly simplified manner and is drivingly connected to the collecting wheel 17.

3 zeigt eine Hohlwelle 4, die dazu eingerichtet ist, im Leistungsfluss zwischen einer der beiden Antriebseinheiten 1.1, 1.2 und dem Sammelrad 17 im Getriebe 3 angeordnet zu sein. Die Hohlwelle 4 ist mit einem Kegelrad 10 drehfest verbunden. Das Kegelrad 10 ist dazu eingerichtet, mit einer Antriebswelle einer der beiden Antriebseinheiten 1.1, 1.2 antriebswirksam verbunden zu sein. Ferner weist die Hohlwelle 4 einen Verzahnungsabschnitt 11 auf, wobei der Verzahnungsabschnitt 11 dazu eingerichtet ist, mit dem Sammelrad 17 im Zahneingriff zu stehen. Mithin ist die Hohlwelle 4 Teil der beiden Sammelstufen 16.1, 16.2. 3 shows a hollow shaft 4, which is designed to be arranged in the power flow between one of the two drive units 1.1, 1.2 and the collecting gear 17 in the transmission 3. The hollow shaft 4 is connected in a rotationally fixed manner to a bevel gear 10. The bevel gear 10 is designed to be connected in a driving manner to a drive shaft of one of the two drive units 1.1, 1.2. Furthermore, the hollow shaft 4 has a toothed section 11, wherein the toothed section 11 is designed to be in tooth engagement with the collecting gear 17. The hollow shaft 4 is therefore part of the two collecting stages 16.1, 16.2.

Die Hohlwelle 4 weist genau drei Lagerstellen L1, L2, L3 auf, wobei an der ersten Lagerstelle L1 ein Axiallager angeordnet ist, wobei an der zweiten und dritten Lagerstelle L2, L3 jeweils ein Radiallager angeordnet ist. Ferner weist die Hohlwelle 4 an der Innenumfangsfläche 6 drei umlaufende Aufnahmeflächen F1, F2, F3 zur Aufnahme einer Stützwelle 5 auf. Die erste Aufnahmefläche F1 ist zumindest teilweise radial innerhalb der dritten Lagerstelle L3 angeordnet. Die zweite Aufnahmefläche F2 ist im Bereich des Kegelrades 10 angeordnet. Die dritte Aufnahmefläche F3 ist zumindest teilweise radial innerhalb der zweiten Lagerstelle L2 angeordnet.The hollow shaft 4 has exactly three bearing points L1, L2, L3, with an axial bearing arranged at the first bearing point L1, with a radial bearing arranged at the second and third bearing points L2, L3. Furthermore, the hollow shaft 4 has three circumferential receiving surfaces F1, F2, F3 on the inner circumferential surface 6 for receiving a support shaft 5. The first receiving surface F1 is arranged at least partially radially within the third bearing point L3. The second receiving surface F2 is arranged in the area of the bevel gear 10. The third receiving surface F3 is arranged at least partially radially within the second bearing point L2.

Die Stützwelle 5 ist radial innerhalb der Hohlwelle 4 angeordnet und erstreckt sich teilweise axial entlang der Innenumfangsfläche 6 der Hohlwelle 4, um bei einem Bruch der Hohlwelle 4 Bruchsegmente der Hohlwelle 4 im Wesentlichen zusammenzuhalten. Die Stützwelle 5 ist beispielsweise aus einem hochfesten Metallwerkstoff hülsenförmig sowie dünnwandig ausgebildet und an der Innenumfangsfläche 6 der Hohlwelle 4 axial gesichert. Eine drehfeste Fixierung zwischen Stützwelle 5 und Hohlwelle 4 ist nicht vorgesehen. Zur axialen Fixierung der Stützwelle 5 an der Hohlwelle 4 ist an einem ersten Endabschnitt der Stützwelle 5 ein Sprengring 7 vorgesehen, der formschlüssig an der Innenumfangsfläche 6 der Hohlwelle 4 zur Anlage kommt.The support shaft 5 is arranged radially inside the hollow shaft 4 and extends partially axially along the inner circumferential surface 6 of the hollow shaft 4 in order to essentially hold fracture segments of the hollow shaft 4 together in the event of the hollow shaft 4 breaking. The support shaft 5 is made, for example, from a high-strength metal material in a sleeve-like and thin-walled manner and is axially secured to the inner circumferential surface 6 of the hollow shaft 4. A rotationally fixed fixation between the support shaft 5 and the hollow shaft 4 is not provided. In order to axially fix the support shaft 5 to the hollow shaft 4, a snap ring 7 is provided on a first end section of the support shaft 5, which snap ring rests positively on the inner circumferential surface 6 of the hollow shaft 4.

Die Stützwelle 5 weist keine Verzahnung auf und hat eine im Wesentlichen glatte Außenumfangsfläche. Jedoch weist die Stützwelle 5 an der Außenumfangsfläche zwei umlaufende Nuten 8.1, 8.2 zur Aufnahme eines jeweiligen Dämpfungsrings 9.1, 9.2 auf. Über die Dämpfungsringe 9.1, 9.2 kann sich die Stützwelle 5 an der Innenumfangsfläche 6 der Hohlwelle 4 abstützen, wobei akustische Emissionen vermindert werden. Die Dämpfungsringe 9.1, 9.2 sind beispielsweise aus einem Kunststoff ausgebildet. Die beiden umlaufenden Nuten 8.2, 8.2 sind an einem jeweiligen Endabschnitt der Stützwelle 5 angeordnet und maximal voneinander beabstandet.The support shaft 5 has no teeth and has a substantially smooth outer circumferential surface. However, the support shaft 5 has two circumferential grooves 8.1, 8.2 on the outer circumferential surface for receiving a respective damping ring 9.1, 9.2. The support shaft 5 can be supported on the inner circumferential surface 6 of the hollow shaft 4 via the damping rings 9.1, 9.2, whereby acoustic emissions are reduced. The damping rings 9.1, 9.2 are made of a plastic, for example. The two circumferential grooves 8.2, 8.2 are arranged on a respective end section of the support shaft 5 and are spaced apart from one another as far as possible.

Die Stützwelle 5 wird im inneren der Hohlwelle 4 als Notfall-Halter verwendet, die im Fall eines Wellenbruches die Teilstücke der Hohlwelle 4 derart in Position hält, dass hierdurch ein Verklemmen bzw. Abbremsen des Getriebes 3 weitestgehend vermieden wird. Die Hohlwelle 4 hat dann zwar ihre Fähigkeit zur Leistungsübertragung eingebüßt, jedoch wird ein Verklemmen von Getriebewellen oder Verzahnungen durch Bruchsegmente der gebrochenen Hohlwelle 4 verhindert. Dadurch wird beispielsweise eine Notlandung des Hubschraubers durch Autorotation ermöglicht.The support shaft 5 is used inside the hollow shaft 4 as an emergency holder, which in the event of a shaft breakage holds the parts of the hollow shaft 4 in position in such a way that jamming or braking of the gear 3 is largely avoided. The hollow shaft 4 has then lost its ability to transmit power, but jamming of gear shafts or gear teeth is prevented by broken segments of the broken hollow shaft 4. This enables, for example, an emergency landing of the helicopter by autorotation.

BezugszeichenReference symbols

1.11.1
erste Antriebseinheitfirst drive unit
1.21.2
zweite Antriebseinheitsecond drive unit
2.12.1
erste Rotorwellefirst rotor shaft
2.22.2
zweite Rotorwellesecond rotor shaft
33
Getriebetransmission
44
HohlwelleHollow shaft
55
StützwelleSupport shaft
66
InnenumfangsflächeInner peripheral surface
77
SprengringSnap ring
8.18.1
erste Nutfirst groove
8.28.2
zweite Nutsecond groove
9.19.1
erster Dämpfungsringfirst damping ring
9.29.2
zweiter Dämpfungsringsecond damping ring
1010
KegelradBevel gear
1111
VerzahnungsabschnittGear section
16.116.1
erste Sammelstufefirst collection level
16.216.2
zweite Sammelstufesecond collection stage
1717
SammelradCollector's wheel
18.118.1
erster Freilauffirst freewheel
18.218.2
zweiter Freilaufsecond freewheel
L1L1
erste Lagerstellefirst storage location
L2L2
zweite Lagerstellesecond storage location
L3L3
dritte Lagerstellethird storage location
F1F1
erste Aufnahmeflächefirst recording area
F2F2
zweite Aufnahmeflächesecond recording surface
F3F3
dritte Aufnahmeflächethird recording surface
100100
LuftfahrzeugAircraft
101101
erster Rotorfirst rotor
102102
zweiter Rotorsecond rotor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 3660355 B1 [0005]EP 3660355 B1 [0005]

Claims (13)

Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug (100) umfassend mindestens eine Antriebseinheit (1.1, 1.2), mindestens eine Rotorwelle (2.1, 2.2) und ein Getriebe (3), das im Leistungsfluss zwischen der mindestens einen Antriebseinheit (1.1, 1.2) und der mindestens einen Rotorwelle (2.1, 2.2) angeordnet ist, wobei das Getriebe (3) mindestens eine Hohlwelle (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Stützwelle (5) radial innerhalb der Hohlwelle (4) angeordnet ist und sich zumindest teilweise axial entlang einer Innenumfangsfläche (6) der Hohlwelle (4) erstreckt, um bei einem Bruch der Hohlwelle (4) Bruchsegmente der Hohlwelle (4) im Wesentlichen zusammenzuhalten.Drive train for a hoverable aircraft (100) comprising at least one drive unit (1.1, 1.2), at least one rotor shaft (2.1, 2.2) and a transmission (3) which is arranged in the power flow between the at least one drive unit (1.1, 1.2) and the at least one rotor shaft (2.1, 2.2), wherein the transmission (3) comprises at least one hollow shaft (4), characterized in that at least one support shaft (5) is arranged radially inside the hollow shaft (4) and extends at least partially axially along an inner circumferential surface (6) of the hollow shaft (4) in order to essentially hold fracture segments of the hollow shaft (4) together in the event of fracture of the hollow shaft (4). Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Stützwelle (5) hülsenförmig ausgebildet ist und an der Innenumfangsfläche (6) der Hohlwelle (4) axial gesichert ist.Drivetrain according to Claim 1 , wherein the support shaft (5) is sleeve-shaped and is axially secured to the inner peripheral surface (6) of the hollow shaft (4). Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützwelle (5) zumindest an einem ersten Endabschnitt mittels eines Sprengrings (7) axial in der Hohlwelle (4) fixiert ist.Drive train according to one of the preceding claims, wherein the support shaft (5) is fixed axially in the hollow shaft (4) at least at a first end portion by means of a snap ring (7). Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützwelle (5) eine im Wesentlichen glatte Außenumfangsfläche aufweist.Drive train according to one of the preceding claims, wherein the support shaft (5) has a substantially smooth outer peripheral surface. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützwelle (5) an der Außenumfangsfläche zumindest zwei umlaufende Nuten (8.1, 8.2) zur Aufnahme eines jeweiligen Dämpfungsrings (9.1, 9.2) aufweist.Drive train according to one of the preceding claims, wherein the support shaft (5) has at least two circumferential grooves (8.1, 8.2) on the outer peripheral surface for receiving a respective damping ring (9.1, 9.2). Antriebsstrang nach Anspruch 5, wobei die zumindest zwei umlaufenden Nuten (8.2, 8.2) an einem jeweiligen Endabschnitt der Stützwelle (5) angeordnet sind.Drivetrain after Claim 5 , wherein the at least two circumferential grooves (8.2, 8.2) are arranged at a respective end portion of the support shaft (5). Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützwelle (5) aus einem hochfesten Metallwerkstoff oder aus einem Verbundwerkstoff ausgebildet ist.Drive train according to one of the preceding claims, wherein the support shaft (5) is formed from a high-strength metal material or from a composite material. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlwelle (4) im Leistungsfluss zwischen der mindestens einen Antriebseinheit (1.1, 1.2) und einem Sammelrad (17) im Getriebe (3) angeordnet ist.Drive train according to one of the preceding claims, wherein the hollow shaft (4) is arranged in the power flow between the at least one drive unit (1.1, 1.2) and a collecting gear (17) in the transmission (3). Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlwelle (4) mit einem Kegelrad (10) drehfest verbunden ist.Drive train according to one of the preceding claims, wherein the hollow shaft (4) is connected in a rotationally fixed manner to a bevel gear (10). Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlwelle (4) einen Verzahnungsabschnitt (11) aufweist.Drive train according to one of the preceding claims, wherein the hollow shaft (4) has a toothed section (11). Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlwelle (4) genau drei Lagerstellen (L1, L2, L3) aufweist.Drive train according to one of the preceding claims, wherein the hollow shaft (4) has exactly three bearing points (L1, L2, L3). Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlwelle (4) mindestens zwei umlaufende Aufnahmeflächen (F1, F2, F3) für die Stützwelle (5) aufweist.Drive train according to one of the preceding claims, wherein the hollow shaft (4) has at least two circumferential receiving surfaces (F1, F2, F3) for the support shaft (5). Schwebfähiges Luftfahrzeug (100) mit einem Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Hoverable aircraft (100) with a drive train according to one of the preceding claims.
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