WO2024115083A1 - Antriebsstrang für ein schwebfähiges luftfahrzeug - Google Patents

Antriebsstrang für ein schwebfähiges luftfahrzeug Download PDF

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WO2024115083A1
WO2024115083A1 PCT/EP2023/081571 EP2023081571W WO2024115083A1 WO 2024115083 A1 WO2024115083 A1 WO 2024115083A1 EP 2023081571 W EP2023081571 W EP 2023081571W WO 2024115083 A1 WO2024115083 A1 WO 2024115083A1
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WO
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hollow shaft
drive train
shaft
train according
support shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/081571
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Kühne
Original Assignee
Airbus Helicopters Technik Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Helicopters Technik Gmbh filed Critical Airbus Helicopters Technik Gmbh
Publication of WO2024115083A1 publication Critical patent/WO2024115083A1/de

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Classifications

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

Definitions

  • the invention relates to a drive train for a hovering aircraft.
  • the invention also relates to a hovering aircraft with such a drive train.
  • the hovering aircraft is a helicopter.
  • 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.
  • the helicopter initially descends rapidly and is braked shortly before landing by rotating the rotor blades more sharply, which dissipates the kinetic energy stored in the rotating main rotor.
  • 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.
  • shafts In aircraft transmissions, especially in helicopters, shafts, particularly hollow shafts, are used to transmit power. If a shaft breaks, the transmission can become blocked, which in turn can lead to the main rotor becoming blocked and the helicopter crashing.
  • EP 3 660 355 B1 discloses a hovering aircraft.
  • the aircraft comprises at least one drive unit, at least one rotor and a gear arranged between the drive unit and the rotor.
  • the gear has at least one gear wheel which has a main body which is rotatable about a first axis. is rotatable, and comprises a plurality of first teeth protruding from the main body.
  • the gear comprises a first pair of first rings which are axially opposed to 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.
  • each gear comprises a pair of second rings which are axially opposed to one another and which cooperate with the gear such that respective radial forces are exerted which are directed away from the first axis.
  • 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.
  • the drive train is intended to increase the safety of the aircraft.
  • 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 the independent patent claim 1.
  • Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims, the following description and the figures.
  • 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.
  • 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 gear unit is avoided as far as possible.
  • the broken segments of the hollow shaft are prevented from slipping uncontrollably into the gear unit. 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.
  • at least two hollow shafts of the gearbox have a respective support shaft.
  • the support shaft is sleeve-shaped and axially secured to the inner circumferential surface of the hollow shaft.
  • the support shaft is thin-walled in order to save weight and material.
  • 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 contact with an inner circumferential surface of the hollow shaft in a form-fitting manner. A rotationally fixed fixation of the support shaft within the hollow shaft is not provided.
  • the support shaft has a substantially smooth outer circumferential surface. Consequently, no teeth are formed on the outer circumferential surface of the support shaft.
  • the support width also has a substantially smooth inner circumferential surface.
  • the support span 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 span on the hollow shaft and in particular reduce acoustic emissions between the support span and the hollow shaft.
  • the respective groove is produced by cold forming the support span, which can save manufacturing costs and manufacturing time.
  • 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 width within the hollow shaft.
  • 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.
  • the hollow shaft is arranged in the power flow between the at least one drive unit and a collecting wheel in the transmission.
  • the hollow shaft is part of a collecting stage that is arranged in the power flow immediately before the collecting wheel. 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 wheel that has two different toothed sections.
  • the hollow shaft is connected to a bevel gear in a rotationally fixed manner.
  • 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.
  • the hollow shaft has a toothed section.
  • the toothed section is designed to mesh with the collecting gear.
  • the hollow shaft has exactly three bearing points.
  • 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.
  • 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.
  • the receiving surfaces are arranged in axial areas of the hollow shaft where possible breakage points can occur on the hollow shaft.
  • a receiving surface is arranged at least partially radially within a bearing point.
  • another receiving surface is arranged in the area of the bevel gear.
  • a hoverable aircraft according to the invention comprises a drive train according to the invention.
  • the aircraft has two drive units and two rotor shafts which are connected to a respective rotor in a driving manner.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an aircraft designed as a helicopter with a drive train according to the invention
  • Fig. 2 is a highly abstracted schematic view of the drive train according to the invention.
  • Fig. 3 is an abstracted schematic view of a hollow shaft of the drive train according to the invention.
  • Fig. 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.
  • a transmission 3 is arranged in the power flow between the drive units 1.1, 1.2 and the rotors 101, 102.
  • the second drive unit 1.2 is only shown in Fig. 2 for perspective reasons.
  • Fig. 2 shows the drive train shown in Fig. 1 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 connected to the gear 3 via a second rotor shaft 2.2.
  • the first drive unit 1.1 is 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 connected to the collecting wheel 17 via a second collecting stage 16.2, 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.
  • a second freewheel 18.2 is arranged between the second collecting stage 16.2 and the second drive unit 1.2.
  • the second rotor shaft 2.2 is shown in a highly simplified manner and is connected to the collecting wheel 17 in a driving manner.
  • Fig. 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 drivingly connected to a drive shaft of one of the two drive units 1.1, 1.2.
  • the hollow shaft 4 also has a toothed section 11, wherein the toothed section 11 is designed to mesh with the collecting gear 17.
  • the hollow shaft 4 is therefore part of the two collecting stages 16.1, 16.2.
  • 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.
  • 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 together fracture segments of the hollow shaft 4 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.
  • a snap ring 7 is provided on a first end section of the support shaft 5, which comes to rest in a form-fitting manner on the inner circumferential surface 6 of the hollow shaft 4.
  • the support shaft 5 has no teeth and has a substantially smooth outer circumferential surface.
  • 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.
  • the support shaft 5 is used inside the hollow shaft 4 as an emergency holder, which in the event of a shaft break 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.

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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.

Description

Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug. Fer- ner betrifft die Erfindung ein schwebfähiges Luftfahrzeug mit einem solchen Antriebs- strang. Beispielsweise ist das schwebfähige Luftfahrzeug ein Hubschrauber.
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 durchzufüh- ren. 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 Notmaß- nahme und verhindert, dass der Hubschrauber bei einem Ausfall des Antriebs unge- bremst zu Boden fällt. Dazu muss der Hauptrotor vom Piloten in einen geeigneten Winkel zum Fahrtwind gebracht werden. Während der Autorotation sinkt der Hub- schrauber zunächst schnell und wird kurz vor der Landung durch stärkeres Anstellen der Rotorblätter abgebremst, wobei die im rotierenden Hauptrotor gespeicherte kine- tische Energie dabei abgebaut wird.
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.
In Luftfahrgetrieben, insbesondere in Hubschraubenbetrieben, werden Wellen, insbe- sondere 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.
Aus der EP 3 660 355 B1 geht ein schwebfähiges Luftfahrzeug hervor. Das Luftfahr- zeug umfasst mindestens eine Antriebseinheit, mindestens einen Rotor und ein Ge- triebe, 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 je- des Zahnrad ein Paar zweiter Ringe, die einander axial gegenüberliegen und mit dem Zahnrad derart Zusammenwirken, dass jeweilige radiale Kräfte ausgeübt wer- den, die von der ersten Achse weg gerichtet sind.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen alternativen Antriebs- strang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug bereitzustellen, wobei der Antriebsstrang die Sicherheit des Luftfahrzeugs erhöhen soll. Insbesondere soll bei einem Wellen- bruch in einem Getriebe des Antriebsstrangs eine Blockade des Antriebsstrangs ver- hindert und eine Notlandung des Luftfahrzeugs ermöglicht werden. Die Aufgabe wird gelöst durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des unabhängigen Patentan- spruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen An- sprüche, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Figuren.
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 mindes- tens einen Rotorwelle angeordnet ist, wobei das Getriebe mindestens eine Hohlwelle umfasst, wobei mindestens eine Stützwelle radial innerhalb der Hohlwelle angeord- net ist und sich zumindest teilweise axial entlang einer Innenumfangsfläche der Hohl- welle erstreckt, um bei einem Bruch der Hohlwelle Bruchsegmente der Hohlwelle im Wesentlichen zusammenzuhalten.
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 weitestge- hend vermieden wird. Durch das Stützen der gebrochenen Hohlwelle mitels der da- rin 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.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Stützwelle hülsenförmig ausgebil- det und an der Innenumfangsfläche der Hohlwelle axial gesichert. Insbesondere ist die Stützwelle dünnwandig ausgebildet, um Gewicht und Material einzusparen. Bei- spielsweise ist die Stützwelle zumindest an einem ersten Endabschnitt mittels eines Sprengrings axial in der Hohlwelle fixiert. Der Sprengring kommt vorzugsweise an ei- ner Innenumfangsfläche der Hohlwelle formschlüssig zur Anlage. Eine drehfeste Fi- xierung der Stützwelle innerhalb der Hohlwelle ist nicht vorgesehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Stützwelle eine im Wesentli- chen glatte Außenumfangsfläche auf. Mithin ist an der Außenumfangsfläche der Stützwelle keine Verzahnung ausgebildet. Insbesondere weist die Stützweite auch eine im Wesentlichen glatte Innenumfangsfläche auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Stützweite an der Außenum- fangsfläche zumindest zwei umlaufende Nuten zur Aufnahme eines jeweiligen Dämp- fungsrings auf. Die Dämpfungsringe sind zur radialen Abstützung der Stützweite an der Hohlwelle vorgesehen und verringern insbesondere akustische Emissionen zwi- schen der Stützweite und der Hohlwelle. Beispielsweise ist die jeweilige Nut durch Kaltumformung der Stützweite hergestellt, wodurch Herstellungskosten und Herstel- lungszeit eingespart werden können.
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 Stützweite innerhalb der Hohlwelle stabilisiert.
Beispielsweise ist die Stützwelle aus einem hochfesten Metallwerkstoff oder aus ei- nem Verbundwerkstoff ausgebildet. Als hochfester Metallwerkstoff eignen sich insbe- sondere hochfeste Stahllegierungen sowie Titanlegierungen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Hohlwelle im Leistungsfluss zwi- schen der mindestens einen Antriebseinheit und einem Sammelrad im Getriebe an- geordnet. Insbesondere ist die Hohlwelle Teil einer Sammelstufe, die im Leistungs- fluss unmittelbar vor dem Sammelrad angeordnet ist. Wenn der Antriebsstrang zwei Antriebseinrichtungen aufweist, sind zwei Sammelstufen vorgesehen, wobei vorzugs- weise jede Sammelstufe eine jeweilige Hohlwelle mit Stützwelle aufweist. Unter einer Sammelstufe ist ein Stufenrad zu verstehen, das zwei unterschiedliche Verzahnungs- abschnitte aufweist.
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.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Hohlwelle einen Verzahnungs- abschnitt auf. Der Verzahnungsabschnitt ist dazu eingerichtet mit dem Sammelrad im Zahneingriff zu stehen.
Bevorzugt weist die Hohlwelle genau drei Lagerstellen auf. Beispielsweise ist an ei- ner der Lagerstellen ein Axiallager angeordnet, wobei an den anderen beiden Lager- stellen jeweils ein Radiallager angeordnet ist.
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 ausge- bildet. Insbesondere sind die Aufnahmeflächen in axialen Bereichen der Hohlwelle angeordnet, wo es zu möglichen Bruchstellen an der Hohlwelle kommen kann. Bei- spielsweise ist eine Aufnahmefläche zumindest teilweise radial innerhalb einer Lager- stelle angeordnet. Beispielsweise ist eine weitere Aufnahmefläche im Bereich des Kegelrades angeordnet.
Ein erfindungsgemäßes schwebfähiges Luftfahrzeug umfasst einen erfindungsgemä- ßen Antriebsstrang. Insbesondere weist das Luftfahrzeug zwei Antriebseinheiten so- wie zwei Rotorwellen, die mit einem jeweiligen Rotor antriebswirksam verbunden sind, auf. Die obigen Definitionen sowie Ausführungen zu technischen Effekten, Vor- teilen und vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs gelten sinngemäß ebenfalls für das erfindungsgemäße Luftfahrzeug.
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:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines als Hubschrauber ausgebildeten Luftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang;
Fig. 2 eine stark abstrahierte schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs; und
Fig. 3 eine abstrahierte schematische Ansicht einer Hohlwelle des erfindungs- gemäßen Antriebsstrangs.
Fig. 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 Fig. 2 dargestellt.
Fig 2 zeigt den in Fig. 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 an- triebswirksam verbunden. Die erste Antriebseinheit 1.1 ist über eine erste Sammel- stufe 16.1 mit einem Sammelrad 17 antriebswirksam verbunden, wobei im Leistungs- fluss 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 Antriebsein- heit 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.
Fig. 3 zeigt eine Hohlwelle 4, die dazu eingerichtet ist, im Leistungsfluss zwischen ei- ner der beiden Antriebseinheiten 1.1 , 1.2 und dem Sammelrad 17 im Getriebe 3 an- geordnet zu sein. Die Hohlwelle 4 ist mit einem Kegelrad 10 drehfest verbunden. Das Kegelrad 10 ist dazu eingerichtet, mit einer Antriebswelle einer der beiden Antriebs- einheiten 1.1 , 1.2 antriebswirksam verbunden zu sein. Ferner weist die Hohlwelle 4 einen Verzahnungsabschnitt 11 auf, wobei der Verzahnungsabschnitt 11 dazu einge- richtet ist, mit dem Sammelrad 17 im Zahneingriff zu stehen. Mithin ist die Hohlwelle 4 Teil der beiden Sammelstufen 16.1 , 16.2.
Die Hohlwelle 4 weist genau drei Lagerstellen L1 , L2, L3 auf, wobei an der ersten La- gerstelle L1 ein Axiallager angeordnet ist, wobei an der zweiten und dritten Lager- stelle L2, L3 jeweils ein Radiallager angeordnet ist. Ferner weist die Hohlwelle 4 an der Innenumfangsfläche 6 drei umlaufende Aufnahmeflächen F1 , F2, F3 zur Auf- nahme 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 drite Aufnahmefläche F3 ist zu- mindest teilweise radial innerhalb der zweiten Lagerstelle L2 angeordnet.
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 zusammen- zuhalten. 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 Hohl- welle 4 ist an einem ersten Endabschnitt der Stützwelle 5 ein Sprengring 7 vorgese- hen, der formschlüssig an der Innenumfangsfläche 6 der Hohlwelle 4 zur Anlage kommt. Die Stützwelle 5 weist keine Verzahnung auf und hat eine im Wesentlichen glatte Au- ßenumfangsfläche. 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 Innenum- fangsfläche 6 der Hohlwelle 4 abstützen, wobei akustische Emissionen vermindert werden. Die Dämpfungsringe 9.1 , 9.2 sind beispielsweise aus einem Kunststoff aus- gebildet. Die beiden umlaufenden Nuten 8.2, 8.2 sind an einem jeweiligen Endab- schnitt der Stützwelle 5 angeordnet und maximal voneinander beabstandet.
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 vermie- den wird. Die Hohlwelle 4 hat dann zwar ihre Fähigkeit zur Leistungsübertragung ein- gebüßt, jedoch wird ein Verklemmen von Getriebewellen oder Verzahnungen durch Bruchsegmente der gebrochenen Hohlwelle 4 verhindert. Dadurch wird beispiels- weise eine Notlandung des Hubschraubers durch Autorotation ermöglicht.
Bezugszeichen
1.1 erste Antriebseinheit
1.2 zweite Antriebseinheit
2.1 erste Rotorwelle
2.2 zweite Rotorwelle
3 Getriebe
4 Hohlwelle
5 Stützwelle
6 Innenumfangsfläche
7 Sprengring
8.1 erste Nut
8.2 zweite Nut
9.1 erster Dämpfungsring
9.2 zweiter Dämpfungsring
10 Kegelrad
11 Verzahnungsabschnit
16.1 erste Sammelstufe
16.2 zweite Sammelstufe
17 Sammelrad
18.1 erster Freilauf
18.2 zweiter Freilauf
L1 erste Lagersteile
L2 zweite Lagerstelle
L3 dritte Lagerstelle
F1 erste Aufnahmefläche
F2 zweite Aufnahmefläche
F3 dritte Aufnahmefläche
100 Luftfahrzeug
101 erster Rotor
102 zweiter Rotor

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsstrang für ein schwebfähiges Luftfahrzeug (100) umfassend mindestens eine Antriebseinheit (1.1 , 1.2), mindestens eine Rotorwelle (2.1 , 2.2) und ein Ge- triebe (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 Ge- triebe (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 Innen- umfangsfläche (6) der Hohlwelle (4) erstreckt, um bei einem Bruch der Hohlwelle (4) Bruchsegmente der Hohlwelle (4) im Wesentlichen zusammenzuhalten.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1 , wobei die Stützwelle (5) hülsenförmig ausgebil- det ist und an der Innenumfangsfläche (6) der Hohlwelle (4) axial gesichert ist.
3. 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.
4. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützwelle (5) eine im Wesentlichen glatte Außenumfangsfläche aufweist.
5. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützwelle (5) an der Außenumfangsfläche zumindest zwei umlaufende Nuten (8.1 , 8.2) zur Auf- nahme eines jeweiligen Dämpfungsrings (9.1 , 9.2) aufweist.
6. Antriebsstrang nach Anspruch 5, wobei die zumindest zwei umlaufenden Nuten (8.2, 8.2) an einem jeweiligen Endabschnitt der Stützwelle (5) angeordnet sind.
7. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützwelle (5) aus einem hochfesten Metallwerkstoff oder aus einem Verbundwerkstoff ausgebil- det ist.
8. 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.
9. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlwelle (4) mit einem Kegelrad (10) drehfest verbunden ist.
10. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlwelle (4) einen Verzahnungsabschnitt (11) aufweist.
11. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlwelle (4) genau drei Lagerstellen (L1 , L2, L3) aufweist.
12. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hohlwelle (4) mindestens zwei umlaufende Aufnahmeflächen (F1 , F2, F3) für die Stützwelle (5) aufweist.
13. Schwebfähiges Luftfahrzeug (100) mit einem Antriebsstrang nach einem der vor- hergehenden Ansprüche.
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