DE3528134A1 - Gabelfoermiger hebel an einem bauteil aus faserverstaerktem kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gabelförmigen Hebel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Hebel ist beispielsweise bei dem durch die DE-OS 34 01 737 bekannten Rotor eines Drehflügel­ flugzeugs je Rotorblatt das Getriebeglied zwischen der sog. Steuerstange und einer längs des Blatthalses be­ rührungsfrei sich erstreckenden, torsionssteifen Blatt­ steuerhülle, welche für die Blatteinstellwinkelsteue­ rung einerseits mit dem Blattflügel fest verbunden und andererseits an der Blattwurzel beweglich abgestützt ist. Ein derartiger sog. Blattsteuer-Hebel muß die ge­ radlinigen Bewegungen der Steuerstange in Drehwinkelbe­ wegungen der Blattsteuerhülle umwandeln, weshalb zwi­ schen der Steuerstange und dem Hebel eine Gelenkverbin­ dung zwingend ist. Diese macht die Gabelform des Hebels erforderlich.

Bisher ist dieser Hebel ein gesondertes Metallteil und mit der aus faserverstärktem Kunststoff bestehenden Blattsteuerhülle kraftschlüssig verbunden, beispiels­ weise mittels einer Schraubverbindung. Die Folge sind u. a. Korrosions- und somit Verbindungssicherheitspro­ bleme. Zudem erhöht der Metall-Hebel das Baugewicht der Blattsteuerhülle beträchtlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hebel der eingangs genannten Art mit dem zugeordneten Bauteil zu einem einstückigen Faserverbundkunststoff­ körper zusammenzufassen.

Diese Aufgabe ist gemäß dem Kennzeichen des Patentan­ spruchs 1 gelöst, wonach die Erfindung nicht nur die Forderung nach einer Vermeidung von kleinflächigen, d. h. festigkeitsmindernden Fügestellen zwischen dem Hebel und dem zugeordneten Bauteil erfüllt, sondern auch die nötige Festigkeit bzw. Steifigkeit des Hebels sicherstellt. Zugleich hat dessen Schichtaufbau den Vorteil eines relativ geringen Fertigungsaufwandes, weil herkömmliche Verarbeitungstechniken für faser­ verstärkte Kunststoffe anwendbar sind.

Außerdem ist die Erfindung nicht auf einen Hebel an einem Hohlbauteil beschränkt, wobei, vorzugsweise in der in den Unteransprüchen gekennzeichneten Bauweise, weitgehende Gestaltungsmöglichkeiten für verschiedene Anwendungsfälle des Hebels bestehen.

Dies wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels der Erfindung weiter verdeutlicht. Hierzu zeigt die Zeichnung in

Fig. 1 einen gabelförmigen Hebel an einem Wan­ dungsabschnitt eines Hohlbauteils,

Fig. 2 den Hebel gemäß Fig. 1 in Explosionsdarstellung.

Ein mit einem Ausschnitt seiner Wandung 1 nur angedeu­ tetes Hohlbauteil, beispielsweise in der Form der in der vorgenannten DE-OS 34 01 737 beschriebenen Blatt­ steuerhülle, ist an seinem offenen Ende mit einem ga­ belförmigen Hebel 2 versehen, wobei dieser wie die Wan­ dung 1 aus faserverstärktem Kunststoff aufgebaut ist, etwa Glasfasern in einer Kunstharzmatrix. Gemäß Fig. 2 ist der Hebel 2 ein Verbundbauteil auf der Basis dreier zusätzlicher Deckschichten 3, 4, 5 der Bauteilwandung 1. Die Deckschichten 3, 4, 5 sind aus mehreren Faserla­ gen (in einer Kunststoffmatrix) aufgebaut, wobei, z. B. um einen sog. isotropen Schichtaufbau zu erhalten, in Schichtrichtung Fasergewebe mit 0/90°-Faserorientierung mit Fasergewebe mit -Faserorientierung in Bezug auf die Längsachse der Hebelbohrungen 6 abwechseln kann. Für den Aufbau der beiden Gabelschenkel 2.1 des Hebels 2 in der in Fig. 1 dargestellten Form sind die Deckschichten 3, 4 , 5 bzw. deren einzelne Faserlagen mit daran rechtwinklig gebogenen Laschen 3.1, 4.1 bzw. 5.1, 5.2 in Gabelschenkelform versehen, wobei zwei Deckschichten 3, 4 zueinander mit seitlichem Abstand angeordnet und die dritte Deckschicht 5 dazwischen eingefügt ist. Die Laschen 3.1, 4.1, 5.1, 5.2 sind soweit deckungsgleich, daß bei der stoffschlüssigen Vereinigung der zueinander beabstandeten Deckschichten 3, 4 mit der dritten Deckschicht 5 (und mit der Bauteilwandung 1) deren Laschen 5.1, 5.2 jeweils mit einer gegenüberstehenden Lasche 3.1 bzw. 4.1 zur vollen Flächendeckung kommen unter Bildung eines Grundaufbaus des Hebels 2 bzw. seiner Gabelschenkel 2.1. Dabei ist der gewählte Verbund mit der Bauteilwandung 1 zwischen der am Wandungsende sitzenden Deckschicht 3 und der dritten Deckschicht 5 selbstverständlich auf ein Hohlbauteil beschränkt, sofern Durchbrüche für Laschen in der Bauteilwandung 1 außer Betracht bleiben. Stattdessen kann diese Deckschicht 3 auch auf der Wandungsaußenseite in spiegelsymmetrischer Anordnung zu der ihr beabstandeten Deckschicht 4 positioniert werden. Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung wird die Lasche 3.1 der Deckschicht 3 um die Dicke der Bauteilwandung 1 länger sein als die übrigen Laschen 4.1, 5.1, 5.2.

Wie schließlich die Fig. 2 zum vorbeschriebenen Grund­ aufbau des Hebels 1 noch zeigt, stehen gegeneiander­ stoßende Deckschichtränder 4.2, 5.3, im Beispielsfall nur diejenigen der Deckschichten 4 bzw. 5, in (mög­ lichst) großflächiger Verbindung infolge einer über­ lappten Fügung. Dazu sind an der Fügestelle die betref­ fenden Deckschichtränder 4.2, 5.3 so geschäftet, daß (nur an der Fügestelle) in Schichtrichtung von innen nach außen die Fläche der einzelnen Faserlagen der dritten Deckschicht 5 (von Lage zu Lage) zunimmt und entsprechend die Fläche der einzelnen Faserlagen der angefügten zweiten Deckschicht 4 abnimmt. Mit Ausnahme des gefügten Deckschichtrandes 5.3 haben sonst bei der dritten Deckschicht 5 die Ränder die gleiche Schäftung wie alle übrigen Ränder der Deckschichten 3, 4, also im Sinne eines möglichst stufenlosen Materialüberganges von den Deckschichten 3, 4, 5 auf die Bauteilwandung 1. Die demgegenüber verschiedene Schäftung des gefügten Deckschichtrandes 5.3 der dritten Deckschicht 5 hat den fertigungstechnischen Vorteil, daß deren Verbund mit der zweiten Deckschicht 4 in einer sog. Negativform für den Hebel herstellbar ist. In einer solchen - mit Aus­ nahme der ersten Deckschicht 3 - dem Hebelprofil ent­ sprechenden Hohlform wird die dritte Deckschicht 5 be­ ginnend mit ihrer oberen Faserlage und endend mit ihrer unteren Faserlage geformt, bevor die z. B. schon vorge­ formte zweite Deckschicht 4 eingebracht wird. An den einzelnen zweckmäßig vorgefertigten Faserlagen brauchen bei der Formung der Deckschichten 3, 4, 5 die Laschen 3.1 4.1 bzw. 5.1 nur noch abgewinkelt zu werden.

Der Hebel 1 gemäß der Erfindung ist folglich frei von Fertigungsproblemen, sofern die Formung mit weiterem den Grundaufbau vervollständigenden Material auch in einer Schichtfolge geschieht, bei welcher grundsätzlich mit der obersten Faserlage des fertigen Hebels 1 begonnen wird. Demnach werden die in Fig. 2 dargestellten Hebelbauteile - mit Ausnahme der wegen ihrer wandungsinnenseitigen Anordnung eine eigene Form bedingenden Deckschicht 3 - in einer entspre­ chenden Negativform in der Reihenfolge ausgehend von Hebel-Decklagen 7, 8 und endend mit der zweiten Deck­ schicht 4 vereinigt. Hierbei wird die dritte Deck­ schicht 5 im Bereich zwischen ihren Laschen 5.1 und 5.2 mittels einer ein- oder mehrlagigen Deckschicht 9 mit komplementären Laschen 9.1 bzw. 9.2 verstärkt, sofern Gabelschenkel 2.1 von großer Dicke gefordert sind, je­ doch die dritte Deckschicht 5 in der Anzahl der ge­ schäfteten Faserlagen zu begrenzen ist. Falls eine re­ lativ große Baulänge des Hebels 1 gefordert ist, wird die dritte Deckschicht 5 oder gegebenenfalls deren Deckschicht 9 im Bereich zwischen ihren Laschen 5.1, 5.2 bzw. 9.1, 9,2 noch mit einem diese stützenden Füllkörper 10 z. B. aus einem Schaumstoff versehen. Die Wahl einer zusammengesetzten Deckhaut aus den beiden Decklagen 7, 8 mit einer bzw. zwei komplementären Deck­ laschen 7.1, 7.2 bzw. 8.1 ist einer leichteren Formge­ bung im Fertigungsablauf förderlich.

Vorzugsweise werden erst nach dem gemeinsamen Aushärten der Bauteilwandung 1 und des Hebels 2 dessen Gabel­ schenkel 2.1 mit den Bohrungen 6 versehen.

Claims (6)

1. Gabelförmiger Hebel an einem drehwinkelbeweg­ lichen Bauteil aus faserverstärktem Kunststoff, insbe­ sondere für die Einstellwinkelsteuerung eines Rotor­ blattes, gekennzeichnet durch einen fa­ serverstärkten Kunststoffaufbau (des Hebels 2) durch stoffschlüssige Vereinigung von drei zusätzlichen mehr­ lagigen Deckschichten (3, 4, 5) des Bauteils (1) der­ art, daß zwei zueinander mit seitlichem Abstand ange­ ordnete Deckschichten (3, 4) mit je einer daran gebo­ genen Lasche (3.1 bzw. 4.1) in Hebelschenkelform zu einer Flächendeckung kommen mit zwei entsprechenden Laschen (5.1, 5.2) der dritten zwischengefügten Deckschicht (5) und dabei gegeneinanderstoßende Deckschichtränder (4.2, 5.3) einander überlappen.

2. Hebel nach Anspruch 1 am offenen Ende eines Hohl­ bauteils, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der beiden zueinander beabstandeten Deckschichten (3, 4) und der dritten Deckschicht (5) die Bauteilwandung (1) zwischengefügt ist.

3. Hebel nach Anspruch 1 oder 2, gekenn­ zeichnet durch eine überlappte (Deckschicht-) Randfügung mittels einer solchen Schäftung der gegen­ einanderstoßenden Deckschichtränder (4.2, 5.3), bei welcher in Schichtrichtung von innen nach außen die Fläche der Lagen der dritten Deckschicht (5) zunimmt und entsprechend die Fläche der Lagen der jeweils an­ gefügten Deckschicht (4) von innen nach außen abnimmt.

4. Hebel nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die dritte Deckschicht (5) im Bereich zwischen ihren Laschen (5.1, 5.2) mit­ tels einer ein- oder mehrlagigen Deckschicht (9) mit komplementären Laschen (9.1, 9.2) verstärkt ist.

5. Hebel nach Anspruch 1 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die dritte Deckschicht (5) oder deren Deckschicht (9) im Bereich zwischen ihren Laschen (5.1, 5.2 bzw. 9.1, 9.2) mit einem diese stützenden Füllkörper (10) versehen ist.

6. Hebel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine zusam­ mengesetzte Deckhaut aus einzelnen Lagen (7, 8) jeweils mit einer oder zwei komplementären Decklaschen (7.1, 7.2 bzw. 8.1).