DE2111279A1

DE2111279A1 - Befestigungsvorrichtung fuer Rotorblaetter von Drehfluegelflugzeugen,insbesondere Hubschraubern

Info

Publication number: DE2111279A1
Application number: DE19712111279
Authority: DE
Inventors: Lutkin Martin Harrison; Fagan Castle Hugh; Cresap Wesley Louis
Original assignee: Textron Inc
Current assignee: Textron Inc
Priority date: 1970-03-13
Filing date: 1971-03-10
Publication date: 1971-09-23
Also published as: GB1348411A; JPS463681A; DE2111279C2; FR2081933A1; US3652185A; JPS5734159B2; FR2081933B1

Description

Die Rotorblätter von Drehflügelflugzeugen wurden bisher an Blattanschlußköpfen befestigt, die jeweils mit einem Gabelkopf verbunden waren, der von dem auf Kugellagern, Nadellagern oder ähnlichem laufenden Rotor ausging. Derartige Befestigungsvorrichtungen, die gelegentlich auch mit zusätzlichen Einrichtungen, wie etwa Zugspannungs- Torsions-Bügeln kombiniert waren, übertrugen die durch die Blattdrehung erzeugten Zentrifugalkräfte sowie die Biegekräfte, die durch die Belastung des Blattes infolge der Luftströmung im System erzeugt wurden. Da die Belastungen und die Bewegungen des Blattes im allgemeinen sehr hoch sind, ergaben sich für die mit Metall auf Metall arbeitenden Lager große Schwierigkeiten durch mechanischen Verr schleiß und Ausfälle.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Befestigungsvorrichtung für

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Rotorblätter zu schaffen, die die Zentrifugalkräfte und die Biegebelastungen der Blätter über ein Gestänge auf die Rotornabe übertragen, ohne daß die verwendeten Lager frühzeitig verschleißen oder ausfallen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Befestigungsvorrichtung für Rotorblätter von Drehflügelflugzeugen dadurch gelöst, daß in einem mit der Rotornabe und über einen Blattanschlußkopf mit dem äußeren " Ende des Blattes verbundenen Gabelkopf eine Anzahl von Sitzbereichen

zur Aufnahme von axial voneinander entfernten Radialdrucklagern vorgesehen ist, welche jeweils aus abwechselnden Schichten konisch geformten Metalls und elastischen Materials bestehen, deren Trennflächen in Richtung des Rotorblattes konvergieren, daß jeder Sitzbereich eine Sitzfläche zum Singriff mit der äußeren Fläche des Radialdrucklagers aufweist und daß Sitzflächen für die inneren Flächen der mit dem Blattanschlußkopf gekoppelten Lager vorgesehen sind.

Die verwendeten elastischen Radialdrucklager nehmen Drehbewegungen des Blattes auf und übertragen Biegelasten und Zentrifugalkräfte vom Rotorblatt auf den Gabelkopf, ohne daß sie einem übermäßigen Verschleiß unterliegen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der ein Ausführungsbeispiel

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zeigenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Teil der Befestigungsvorrichtung eines Hauptrotors.

Fig.2zeigt die Draufsicht auf die Befestigungsvorrichtung eines Hubschrauberblattes des Hauptrotor.8.

Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf den Gabelkopf, die Gabelkopfverlängerung und die Radialdrucklager gemäß der Erfindung in einer Stellung zur Befestigung des Blattes.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch ein konisches elastisches Radialdrucklager.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 5-5 aus Fig. 2, wobei die Befestigung des elastischen Lagers am Blattanschlußkopf und der Gabelkopfverlängerung zu erkennen ist.

Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 6-6 aus Fig. 5, wobei die Befestigung des elastischen Lagers an dem Blattanschlußkopf dargestellt ist.

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In Fig. 1 ist die Befestigung für ein Rotorblatt eines Hauptrotors dargestellt. Die Antriebswelle 12 ist mit einer Nabe 11 verbunden, die einen Nabenring 14 aufweist, an dem das Rotorblatt IS über die Befestigungsvorrichtung 10 angebracht ist. Die Befestigungsvorrichtung 10 enthält eine Gabelkopfanordnüng 21, einen Blattanschlußkopf 24 und zwei konische elastische Radialdrucklager 28 und 30. Die Gabelkopf anordnung 21 weist einen über Befestigungsvorsprünge und eine Radiallage reinheit 14a mit dem Nabenring 14 verbundenen Gabelkopf 16 auf. Die Befestigungsvorsprünge 15 bilden ein Teil mit dem Gabelkopf 16 und enthalten sich nach oben erstreckende Radiallagerbefestigungen I5a, die Löcher zur Aufnahme von Schraubenbolzen 13a haben. Diese Schraubenbolzen erstrecken sich außerdem durch Befestigungsansätze 19 der Lagereinheit 14a, so daß diese mittels auf die Schraubenbolzen 13a geschraubte Muttern 13b fest an den Radiallagerhalterungen 15a angebracht ist.

Der Gabelkopf 16 weist an seinem äußeren Ende vier Vor Sprünge 16a auf,und zwar zwei an jeder Seite. Diese Vorsprünge haben Löcher zur Aufnahme von Schraubenbolzen 22, über die der Gabelkopf 16 mit einer Gabelkopfverlängerung 20 verbunden werden kann (Fig. 2).

Der Blattanschlußkopf 24 ist mittels Halte schrauben 26 mit dem ,Rotorblatt 18 verbunden. Diese Halte schrauben sind durch Löcher in Lappen 24a am äußeren Ende des Blattanschlußkopfes 24 und

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ein entsprechendes Loch im Rotorblatt 18 geführt. Ein Teil 24b des Blattanschlußkopfes 24 ist mittels Muttern 47a und Schrauben 47, die sich durch Löcher im Teil 24b erstrecken, an Lagerblöcken 46 befestigt, die ihrerseits mit den konischen elastischen Radialdrucklagern 28 und 30 verbunden sind, welche den Blattanschlußkopf 24 mit der Gabelkopfverlängerung 20 verbinden und dabei eine begrenzte Dreh- und Längsbewegung zwischen Blattanschlußkopf 24 und Verlängerung 20 zulassen. Ein Steuerhorn 32 ist fest am Blattanschluß kopf 24 angebracht, und das Rotorblatt 18 ist mit diesem Steuerhorn über einen Stellhebel 34 einstellbar verbunden. Am Steuerung shorn kann ein Steuerrohr 33 befestigt sein.

Figur 2 zeigt die Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 10. Man erkennt die Nabe 11 und den Nabenring 14 mit Radiallagern 14a, an denen über die Lagerbefestigungen 15a mittels Schrauben 13a und Muttern 13b der Gabelkopf 16 befestigt ist. An dem äußeren Ende des Gabelkopfes 16 nehmen die Vorsprünge 16a die nach innen gerichteten einzelnen Lappen 38 und 40 der Gabelkopf-Verlängerung 20 auf. Schrauben 22 sind durch Löcher in den Vorsprüngen 16a und den Lappen 38 und 40 geführt und befestigen die Gabelkopfverlängerung 20 am Gabelkopf 16.

Durch den Gabelkopf 16 und die Gabelkopfverlängerung 20 werden koaxial angeordnete Sitzbereiche 42 und 44 (Fig. 3) gebildet. Der

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Bereich.42 befindet sich zwischen dem Gabelkopf 16 und der Gabelkopfverlängerung 20, während der Bereich 44 sich in der Gabelkopfverlängerung 20 (Fig. 3) befindet. Das Rotorblatt 18 ist mittels Halte -schrauben 26 am Blattanschlußkopf 24 befestigt und mittels des Stellhebels 34, der durch Schrauben 36 am Rotorblatt 18 und am Steuerungshorn 32 befestigt ist, mit letzterem einstellbar verbunden. Das Steuerungshorn 32 ist fest am Blattanschlußkopf 24 angebracht. Die konischen elastischen Radialdrucklager 28 und 30 (Fig. 3) sind an Lagerblöcken 46 befestigt, die ihrerseits mittels Schrauben 47 am Blattanschlußkopf 24 befestigt sind.

Die Lage von konischen elastischen Lagern 28 und 30, dem Gabelkopf 16 und der Gabelkopfverlängerung 20 ist am besten in Fig. 3 zu erkennen. Dort ist die Nabe 11 und der Nabenring 14 gezeigt, über die eine Verbindung mit der Hubschrauberwelle 12 (Fig. 1) besteht. Ferner sind die Radiallager 14a zu erkennen, über die der Gabelkopf drehbar mit dem Nabenring 14 verbunden ist. Die Vor Sprünge 16a enthalten Löcher zur Aufnahme von Schrauben 22, um die nach innen gerichteten Lappen 38 und 40 der Gabelkopf Verlängerung 20 zu befestigen. Diese Lappen 38 und 40 werden zwischen den parallel angeordneten Vorsprüngen 16a an jeder Seite des Gabelkopfes gehalten. Im zusammengebauten Zustand bilden die nach außen gerichteten Vorsprünge 16a des Gabelkopfes 16 und die nach innen gerichteten Lappen 38 und 40 der Gabelkopfverlängerung 20 eine Aussparung 42, in der

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das konische, elastische Radial drucklag er 28 befestigt, ist.

In der Gabelkopfverlängerung 20 ist eine Aussparung 44 vorgesehen, die koaxial bezüglich der Aussparung 42 und der Mitte der Nabe II liegt. Diese Aussparung 44 erstreckt sich durch die gesamte Gabelkopfverlängerung 20 und bildet eine Halterung für das zweite konische, elastische Radialdrucklager 30. Dieses äußere Lager 30 ist ebenso aufgebaut wie das innere Lager 28, und sie sind beide in der gleichen Weise befestigt, wie dies in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist.

Das Lager 28 (und entsprechend das Lager 30) besteht aus miteinander verbundenen abwechselnden Schichten aus dünnen metallischen Kegelstümpfen 50 und dünnen elastischen Kegelstümpfen 52 mit einer stärkeren inneren Grenzfläche 54 aus Metall (Fig. 4) und einer stärkeren äußeren Grenzfläche 56 aus Metall. Die innere Grenzfläche 54 (Fig. 4) geht über die Lager elemente 50 und 52 hinaus in einen zylindrischen Ansatz 58 über, der beispielsweise im Preßsitz auf einer Rippe 60 (Fig. 6), die vom Lagerblock 46 ausgeht, befestigt werden kann. Der Lagerblock 46 weist Löcher 62 auf, durch die Schrauben 4? (Fig. 2) zur Befestigung des Blockes 46 und des Lagers 28 amBlattanschlußkopf 24 geführt werden können. Die äußere Grenzfläche 56 des Lagers 28 hat jeweils zwei parallel zueinander liegende Vor Sprünge 64 und 66 mit Löchern 65 und 67 (Fig. 4). Das Lager 28

wird an der Gabelkopfverlängerung 20 angebracht, indem die inneren Teile dieser Verlängerung zwischen die parallelen Vorsprünge 64 und 66 geführt werden, bis die Löcher 65 und 67 mit den Löchern (nicht gezeigt) in der Gabelkopfverlängerung fluchten und Schrauben hindurchgesteckt werden können. Fig. 4 zeigt im einzelnen einen Schnitt durch das kegelstumpfförmige elastische Radialdrucklager 28 (ein Schnitt durch das Lager 30 würde identisch sein). Die innere metallische Grenzfläche 54 weist einen zylindrischen Vorsprung 58 auf, der zur Verbindung des Lagers mit einem Lagerblock, etwa dem in Fig. 3 gezeigten Lagerblock 46 dient. Bas Lager 28 ist so zusammengepreßt oder verbunden, daß die innere Grenzfläche 54 an einem elastischen Lagerkissen 29 haftet, das aus einer Vielzahl von abwechselnden dünnen metallischen Kegelstümpfen 50 und dünnen elastischen Kegelstümpfen 52 besteht, die miteinander und mit einer äußeren Grenzschicht 56 aus Metall verklebt sind. Die äußere Grenzschicht hat im allgemeinen die Form eines Kegelstumpfes mit zwei parallelen Vor Sprüngen 64 an einer Seite und einem Paar paralleler Vor Sprünge 66 an der gegenüberliegenden Seite, so daß eine Verbindung de« Lagers 28 mit der Gabelkopfverlängerung 2Ö {Fig. 3) möglich ist. Das Loch 65 erstreckt lieh durch die beiden Vorspränge 64 und das Loch 67 durch die beiden Vorsprung tö. B&s Läget 28 wird in der vorstehend beschriebenen Weise an dir Gabelkopf verlange rung

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ORIGINAL

Bei einem Ausführungsbeispiel für das elastische Lager 28 hatten die metallischen Kegelstümpfe 50 und die elastischen Kegelstümpfe eine Wandstärke vonO, 076 mm und die äußere Grenzfläche 56 und die innere Grenzfläche 54 eine Stärke der Größenordnung 0, 38 mm. Sie bestanden aus Stahl. Derart hergestellte-Lager hatten einen maximalen Durchmesser von etwa 15, 2 cm und erstreckten sich etwa 10, 2 cm entlang der Achse des Kegelstumpf es. Die Seiten der kegelstumpfförmigen Elemente bildeten mit der Achse des Lagers einen Winkel von 30°.

Figur 5 zeigt einen Schnitt durch die Befestigung des elastischen Lagers gemäß Fig. 2. Man erkennt die Lage von Blattanschlußkopf 24, äußerem Radialdrucklager 30 und Gabelkopfverlängerung 20. Wie dargestellt, ist die Gabelkopfverlängerung 20 mittels Schraubenbolzen 68 und Muttern 68a an den Sätzen paralleler Vorsprünge 64 und 66 der äußeren Grenzfläche 56 befestigt. Die äußere Grenzfläche 56 ist auf das elastische Lagerkissen 29 aufgeformt oder mit ihm fest verbunden. Die Innenfläche des Lagerkissens 29 ist mit der inneren Grenzfläche 54 verbunden, die ihrerseits am Lagerblock befestigt ist, der mittels Schrauben 47 und Muttern 47a am Blattanschlußkopf 24 angebracht ist. Fig. 5 zeigt außerdem das Steuerungshorn 32, das mittels einer Schraube 32a am Blattanschlußkopf 24 befestigt ist (das Lager 28 ist in gleicher Weise an der Gabelkopfverlängerung 20 und dem Blattanschlußkopf 24 befestigt.).

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Figur 6 zeigt die Befestigung des Lagers 30 am Blattanschlußkopf 24 in einem in Fig. 5 angedeuteten Schnitt. Das Lager ist wie vorstehend bereite beschrieben aufgebaut und durch Preßßitz seines zylindrischen Vorsprunges 58 auf derRippe 60 am Lagerblock 46 befestigt.

- Im Betrieb -werden die Zentrifugalkräfte des Rotorblattes 18 von

den beiden Radialdrucklagern 28 und 30 aufgenommen, und die k Blattbiegekräfte werden über die Lager auf den Gabelkopf übertragen. Oa eine Bewegung von Metall auf Metall vermieden wird, , werden mechanische Abnutzungen und.Ausfälle infolge der Blattbewegung verringert. Außerdem vereinfacht sich der Aufbau des Flugzeuges, da durch die elastischen Radialdrucklager die Zugspannungs-Torsions-Stäbe, übliche Blattanschlußkopflager sowie öl' oder Fettbehälter und Dichtungen vermieden werden. Eine -Anzahl von engen Toleranzen, die bei Verwendung von metallischen Lagern eingehalten werden müssen, sind bei den elastischen Lagern nicht erforderlich. Die elastischen Lager benötigen geringere Wartung, erfordern keine Schmierung und erhöhen die Sicherheit. Die Sicherheit wird dadurch erhöht, daß die Lager praktisch keine Ausfälle zeigen und die Abnutzung allmählich erfolgt und sichtbar

Die elastischen Lager ermöglichen eine Steuerung der Eigenfrequenzen der Rotoreinheiten durch Einstellung der Steifigkeit

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der Lagerelemente. Ali elastische Schichten für die Lager werden im allgemeinen Elastomere verwendet.

Obwohl anband des Ausführungsbeispiels die Befestigung der Rotorblätter des Haupt rotors mittels elastischer Lager beschrieben wurde, ist es klar, daß eine gleiche Befestigung auch für den Heckrotor gewählt werden kann, wo ebenfalls Biegemomente und Druck- und Drehkräfte aufgenommen und auf die Nabe des Heckrotors übertragen werden müssen.

Die Erfindung ermöglicht also eine Befestigungevorrichtung, bei der die Zentrifugalkräfte und Biegebewegungen der Rotorblätter eines Hubschraubers Über ein Gestänge auf den Rotor übertragen werden, ohne daß Lager mit Bewegungen von Metall auf Metall verwendet werden müßten.

Obwohl die Erfindung vor stehend anhand eines Ausführungebeispiels beschrieben wurde» ist sie nicht auf dieies beschränkt, sondern es iinä weitere Abwandlungen der Befestigung β vorrichtung möglich, die alle unter die Erfindung fallen.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

Patentansprüche

Befestigungsvorrichtung für Rotorblätter von Drehflügelflugzeugen, insbesondere Hubschraubern, dadurch gekennzeichnet, daß in einem mit der Rotornabe (11) und über einen Blattanschlußkopf (24) mit dem äußeren Ende des Blattes (18) verbundenen Gabelkopf (21) eine Anzahl von Sitzbereichen (42, 44) zur Aufnahme von axial voneinander entfernten Radialdrucklagern (28, ™ 30) vorgesehen ist, wobei die Radialdrucklager (28, 30) jeweils

aus abwechselnden Schichten (50, 52) konisch geformten Metalls und elastischen Materials bestehen, deren Trennflächen in Richtung des Rotorblattes (18) konvergieren, daß jeder Sitzbereich (42, 44) eine Sitzvorrichtung zum Eingriff mit der äußeren Fläche (56) des Radialdrucklagers (28; 30) aufweist und daß Sitzvorrichtungen (60, 46) zur Kopplung der inneren Flächen (54) der Lager (28; 30) mit dem Blattanschlußkopf (24) vorgesehen sind.
2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Gabelkopf (21) zwei in radialer Richtung der Nabe (11) im Abstand voneinander angeordnete Sitzbereiche (42, 44) zur Aufnahme von Radialdrucklagern (28, 30) aufweist.

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3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzvorrichtungen zum Eingriff mit der äußeren Fläche der Radialdrucklager (28, 30) an den auf den Radius der Nabe (11) bezogen außenliegenden Rändern der Sitzbereiche (42, 44) angeordnet sind.
4. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gabelkopf aus zwei Teilen (16, 20) besteht, von denen der eine mit seinem inneren Ende mit der Nabe (11) verbunden ist und an seinem äußeren Ende zwei Sätze von im Abstand voneinander angeordneten Vorsprüngen (16a) aufweist, während der andere Teil (20) an seinem inneren Ende zwei einzelne im Abstand voneinander angeordnete Lappen (38, 40) trägt, wobei die beiden Teile (16, 20) über die Vorsprünge (16a) und die Lappen (38, 40) miteinander verbindbar sind, und daß das zweite Teil (20) die zweite Aussparung (44) aufweist, die in radialer Richtung der Nabe (11) mit der ersten Aussparung (42) fluchtet und sich durch den gesamten zweiten Teil (20) erstreckt.
5. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Blattanschlußkopf (24) zwei nach außen gerichtete parallel verlaufende Lappen (24a) zur

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Befestigung am Rotorblatt (18) aufweist, daß der Blattanschluß kopf (24) im Querschnitt U-förmig ist und den zweiten Teil (20) des Gabelkopfes (21) umschließt und daß Sitzvorrichtungen (60, 46, 47) zur Befestigung der inneren Fläche der Radialdrucklager (28, 30) am Blattanschlußkopf (24) vorgesehen sind.
6. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

k dadurch gekennzeichnet, daß die Radialdrucklager (28, 30) an

ihren äußeren Flächen (56) jeweils zwei parallel zueinander u an gegenüberliegenden Seiten angeordnete Befestigungslappen

(64, 66) zur Befestigung der Radialdrucklager (28, 30) an dem Gabelkopf (21) aufweisen. -
7. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzvorrichtungen für die inneren Flächen der Radialdrucklager (28, 30) einen sich quer zu deren Achse erstreckenden, an dem Blattanschlußkopf (24) befestigbaren Lagerblock (46) mit einer senkrecht von diesem ausgehenden Rippe (60) zur Verbindung mit einem zylindrischen Vorsprung (58) der inneren Fläche des Lagers, aufweisen.
8. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Rippe (60) und der zylindrische Vorsprung (58) durch Preßsitz miteinander verbindbar sind.
eurem
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