IT8368109A1

IT8368109A1 - ANTI-TORQUE ROTOR ASSEMBLY FOR HELICOPTERS

Info

Publication number: IT8368109A1
Application number: ITTO1983A068109A
Authority: IT
Original assignee: Costr Aeronautiche Giovanni Agusta S P A
Priority date: 1983-10-26
Filing date: 1983-10-26
Publication date: 1985-04-26
Also published as: IT8368109A0; GB2148819A; IT1161531B; DE3437811A1; FR2554079A1; GB8426452D0; JPS60166596A

Description

D E S C R IZ IO N E DESCRIPTION

dell' invenzione industriale dal titolo: of the industrial invention entitled:

"Assieme di rotore anticoppia per elicotteri" "Helicopter anti-torque rotor assembly"

di COSTRUZIONI AERONAUTICHE GIOVANNI AGUSTA S.p.A. by GIOVANNI AGUSTA AERONAUTICAL CONSTRUCTION S.p.A.

di nazionalit? italiana, of Italian nationality,

a 21017 CASCINA COSTA DI SAMARATE (VA) at 21017 CASCINA COSTA DI SAMARATE (VA)

Inventore designato: Emilio PARIANI Designated Inventor: Emilio PARIANI

Depositata iI 26 OTT. 1983 Domanda n?. 68109A/83 Filed on 26 OCT. 1983 Application No. 68109A/83

R IASSUNTO SUMMARY

Assieme (1) di rotore anticoppia per elicotteri, in cui un albero motore (2) cavo estendentesi a sbalzo da una scatola (3) di trasmissione ? attraversato da un albero (23) di comando della variazione del passo montato assialmente scorrevole all'interno dell'albero motore (2) ed angolarmen-_o te solidale a quest'ultimo tramite compassi (34) esterni; ?o Q. Una estremit? dell'albero di comando (23) fuoriesce dalla O OS Anti-torque rotor assembly (1) for helicopters, in which a hollow drive shaft (2) extending cantilevered from a transmission box (3) is crossed by a pitch variation control shaft (23) mounted axially slidable inside the drive shaft (2) and angularly integral with the latter by means of external compasses (34); ?o Q. One end of the control shaft (23) protrudes from the O OS

O O

scatola di trasmissione (3) ed ? collegato in modo girevole ad un servocomando di cambio-passo (53) tramite cuscinetti (40 di spinta disposti all'esterno dell'albero motore (2) e della scatola di trasmissione (3)? transmission box (3) and is rotatably connected to a gear-change servo (53) via thrust bearings (40) located on the outside of the crankshaft (2) and transmission box (3)?

La presente invenzione ? relativa ad un rotore antico^-pia per elicotteri. The present invention relates to an anti-plane rotor for helicopters.

Nei rotori anticoppia per elicotteri, ? noto di utilizzare un albero motore cavo supportato in modo girevole ad una estremit? da una campana, la quale racchiude degli organi di trasmissione atti a trasmettere il moto di rotazione al citato albero motore. Quest'ultimo porta calettato alla propria estremit? libera un mozzo normalmente provvisto In anti-torque rotors for helicopters, it is known to use a hollow drive shaft rotatably supported at one end by a bell, which contains transmission organs capable of transmitting the rotational motion to the aforementioned drive shaft. The latter has a hub keyed to its free end, normally equipped with

di due o pi? pale radiaii a passo variabile. of two or more variable pitch radial blades.

Nei rotori enticoppia noti, il passo delle pale vienecontrol lato tramite un albero di comando, iI quale si estende all'interno del citato albero motore tubolare e fuoriesce dalla estremit? libera di quest'ultimo per supportare un piatto, la cui periferia esterna ? collegata a ciascuna pala tramite una biella di comando passo. In known two-torque rotors, the blade pitch is controlled by a drive shaft, which extends inside the aforementioned tubular drive shaft and emerges from the free end of the latter to support a platter, the outer periphery of which is connected to each blade by a pitch control connecting rod.

Il citato albero di comando ? collegato, alla propria estremit? opposta a quella collegata al citato piatto, all'uscita di un servocomando atto ad impartire all'albero di The aforementioned control shaft is connected, at its opposite end to the one connected to the aforementioned plate, to the output of a servo control capable of imparting power to the control shaft.

o comando stesso degli spostamenti assiaIi che, trasmessi al m o. o le pale attraverso le citate bielle, determinano i deside C? o rati cambiamenti di passo. or the command itself of the axial movements which, transmitted to the engine or the blades through the aforementioned connecting rods, determine the desired changes in pitch.

Nei rotor i anticoppia noti, il citato albero di comando ? normalmente suddiviso in due parti, di cui una prima, collegata al citato servocomando, ? angolarmente fissa, mentre la seconda ruota con l'albero motore. Le citate due parti sono generalmente col legate fra loro da un attacco comprendente un cuscinetto reggispinta atto a rendere le citate due parti fra loro solidali in senso assiale, ma libere di ruotare una rispetto all'altra attorno ai proprio asse. In known anti-torque rotors, the aforementioned drive shaft is normally divided into two parts, of which the first, connected to the aforementioned servo control, is angularly fixed, while the second rotates with the drive shaft. The aforementioned two parts are generally connected to each other by an attachment including a thrust bearing designed to make the aforementioned two parts integral with each other in the axial direction, but free to rotate with respect to each other around their own axes.

I rotori anticoppia noti sopra descritti presentano numerosi inconvenienti dovuti principalmente all'esistenza di un tratto pi? o meno lungo di albero di comando montato angolarmente fisso rispetto alla campana di supporto dell'albero motore, ed alia dislocazione del citato cuscinetto reggispinta. The known anti-torque rotors described above present numerous drawbacks due mainly to the existence of a more or less long section of drive shaft mounted at a fixed angle with respect to the crankshaft support bell, and to the location of the aforementioned thrust bearing.

In particolare, il citato tratto angolarmente fisso dell'albero di comando ? normalmente supportato all'interno dell'albero motore tramite dei cuscinetti generalmente costituiti da bronzine, la cui vita ? relativamente ridotta dal momento che le stesse sono sottoposte a sollecitazioni sia in senso circonferenz iaIe, dovute alla rotazione relativa del citato tratto di albero di comando rispetto all'albero motore, sia in senso assiale dovute agli spostamenti assiali dell'albero di comando rispetto all'albero motore. In particular, the aforementioned angularly fixed section of the drive shaft is normally supported inside the crankshaft by bearings generally made of bronze bushings, the life of which is relatively short since they are subjected to stresses both in the circumferential direction, due to the relative rotation of the aforementioned section of the drive shaft with respect to the crankshaft, and in the axial direction due to the axial movements of the drive shaft with respect to the crankshaft.

Per quanto riguarda invece il cuscinetto reggispinta, esso JORIOPlaoo ? normalmente disposto all'interno o della citata campana o dell'albero motore in una posizione difficilmente accessibile e tale da rendere impossibile un controllo visivo immediato ed estremamente onerose le norma1i operazioni di manutenzione e le eventuali sostituzioni. As regards the thrust bearing, it is normally located inside the aforementioned bell or the crankshaft in a position that is difficult to access and such as to make an immediate visual inspection impossible and the normal maintenance operations and any replacements extremely expensive.

Scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un rotore anticoppia per elicotteri iI quale sia esente dagli inconvenienti sopra descritti. The aim of the present invention is to provide an anti-torque rotor for helicopters which is free from the drawbacks described above.

II suddetto scopo ? raggiunto dalla presente invenzione in quanto essa ? relativa a un assieme di rotore anticoppia per elicotteri, comprendente una scatola di trasmissione, un albero motore tubolare estendentesi a sbalzo dalla detta scatola e girevole rispetto alla stessa, un rotore calettato su una estremit? Iibera del detto albero motore, un albero di comando di variazione passo alloggiato parzialmente all'interno del detto albero motore, un servocomando per impartire al detto albero di comando degli spostamenti assiali di cambio passo rispetto al detto albero motore, mezzi di giunzione a cuscinetto interposti fra il detto albero di comando ed ?I detto servocomando, e mezzi di collegameto per col legare angolarmente fra loro i detti due alberi, caratterizzato dal fatto che il detto albero di comando si estende lungo tutta la lunghezza del detto albero motore ed ? supportato in modo assialmente scorrevole ed angolarmente fisso dal detto albero motore tramite l'interposizione di JOOlRIPoao bussole di centraggio, una prima estremit? del detto albero di comando fuoriuscendo dal detto albero motore e dalla detta scatola di trasmissione e portando collegati i detti mezzi di giunzione a cuscinetto. The above object is achieved by the present invention in that it relates to an anti-torque rotor assembly for helicopters, comprising a transmission box, a tubular drive shaft extending cantilevered from said box and rotatable with respect to the same, a rotor keyed onto a free end of said drive shaft, a pitch change control shaft housed partially inside said drive shaft, a servo control for imparting axial pitch change movements to said drive shaft with respect to said drive shaft, bearing joint means interposed between said drive shaft and said servo control, and connecting means for angularly connecting said two shafts to each other, characterised in that said drive shaft extends along the entire length of said drive shaft and is supported in an axially slidable and angularly fixed manner by said drive shaft through the interposition of JOOlRIPoao centering bushings, a first end of said drive shaft, a second ... of the said drive shaft protruding from the said crankshaft and from the said transmission box and carrying the said bearing joint means connected.

L'invenzione verr? ora descritta con riferimento al disegno annesso che ne iIlustra in sezione assiale una forma di attuazione non limitativa. The invention will now be described with reference to the attached drawing which illustrates a non-limiting embodiment in axial section.

Nella figura allegata ? illustrato l'assieme di un rotore anticoppia d? elicottero indicato nel suo complesso con 1 The attached figure shows the assembly of a helicopter anti-torque rotor, indicated as a whole by 1.

e comprendente un albero motore tubolare 2 estendentesi a sbalzo da una scatola di trasmissione o campana 3 e portante calettato alla propria estremit? libera un mozzo 4 di un rotore anticoppia indicato nel suo complesso con 5. and comprising a tubular drive shaft 2 extending cantilevered from a transmission case or bell 3 and carrying, keyed at its free end, a hub 4 of an anti-torque rotor indicated as a whole by 5.

II collegamento angolare fra albero 2 e mozzo 4 ? reaiizzato tramite un giunto scanalato 6, mentre iI fissaggio assiale del mozzo 4 contro un anello conico 7 di spailamento e centraggio portato dall'albero 2 ? realizzato tramite una ghiera 8 montata su di una estremit? filettata dell'albero 2 ed agente sul mozzo 4 con l'interposizione di un collare 9 anch'esso angolarmente accoppiato all'albero 2 tramite il giunto scanalato 6. The angular connection between shaft 2 and hub 4 is achieved by means of a splined joint 6, while the axial fixing of hub 4 against a conical aligning and centering ring 7 carried by shaft 2 is achieved by means of a ring nut 8 mounted on a threaded end of shaft 2 and acting on hub 4 with the interposition of a collar 9 which is also angularly coupled to shaft 2 by means of splined joint 6.

La campana 3 ? costituita da due corpi 10 e 11 sostanziai mente conformati a tazza fra loro solidalmente collegati _o ~c *Ci CL ;e disposti con le loro concavit? affacciate e contrapposte O c= e da bande opposte di una ruota dentata conica 12 solidaIe o ad una porzione dell'albero 2 disposta all'interno della campana 3, e costituente una presa di moto dell'albero 2 ;stesso . ;Il corpo 10 comprende un coperchio asportabile 13 di fondo disposto coassiale all'albero 2 e presentante un foro ;trale 14. II coperchio 13 ? solidalmente collegato ad u ;* porzione 15 tubolare del corpo 10, la quale supporta The bell 3 is made up of two bodies 10 and 11 substantially cup-shaped and integrally connected to each other _o ~c *Ci CL ;and arranged with their concavities facing and opposite O c= and by opposite sides of a bevel gear 12 integral with a portion of the shaft 2 arranged inside the bell 3, and constituting a drive for the shaft 2 itself. The body 10 comprises a removable bottom cover 13 arranged coaxially with the shaft 2 and presenting a central hole 14. The cover 13 is integrally connected to a tubular portion 15 of the body 10, which supports

girevole una estremit? dell'albero 2 tramite I'interposizio rotating one end of the shaft 2 by means of the interposition

ne di due cuscinetti 16. L'anello interno di questi ultimi ? fissato assialmente contro uno spailamento anulare dell'albero 2 tramite una ghiera 17 montata su di una estremit? filettata dell'albero 2 stesso. Gli anelli esterni dei cuscinetti 16 cooperano con la superficie interna della porzione 15 e sono supportati assialmente, dalia parte rivolta verso iI coperchio 13/ da una ghiera 18 cooperante con una filettatura interna della porzione 15 e supportante una guarnizione 19 di tenuta radiale. of two bearings 16. The inner ring of the latter is fixed axially against an annular space of the shaft 2 by means of a ring nut 17 mounted on a threaded end of the shaft 2 itself. The outer rings of the bearings 16 cooperate with the internal surface of the portion 15 and are supported axially, on the side facing the cover 13/ by a ring nut 18 cooperating with an internal thread of the portion 15 and supporting a radial sealing gasket 19.

Il corpo 11 presenta una parete di fondo 20 provvista di un foro centrale 21, attraverso il quale si estende una porzione centrale dell'albero 2, che ? supportato girevole all'interno del foro 21 tramite un supporto 22 preferibilmente costituito da un cuscinetto a rulli. The body 11 has a bottom wall 20 provided with a central hole 21, through which extends a central portion of the shaft 2, which is rotatably supported inside the hole 21 by means of a support 22 preferably consisting of a roller bearing.

o c Attraverso l'albero motore 2 si estende un albero 23 di ?'; o c Through the crankshaft 2 extends a shaft 23 of ?';

c_ () comando della variazione del passo,iI quale ? costituito c_ () command of the pitch variation, which is made up of

da tre segmenti 24, 25 e 26 fra loro collegati di testa tramite due giunti a tazza 27 e 28. II segmento 26 ? supportato seorrevole' . all'interno dell'albero 2 tramite una bussola 29 di centraggio disposta all'altezza della ghiera 8. Il segmento 26 fuoriesce dalla estremit? Iibera delI'albero 2 e porta calettato un piatto 30 raccordato alla estremit? dell'albero 2 tramite un soffietto deformabile 31 di protezione . II piatto 30 presenta due orecchie 32 (di cui una sola ? illustrata) diametralmente opposte collegate a due corrispondenti orecchie 33 (di cui una sola ? illustrata) del collare 9 tramite rispettivi compassi 34 atti a mantenere l'albero 23 angolarmente fisso rispetto all'albero 2. Il piatto 30 ? inoltre provvisto di due ulteriori orecchie 35 (di cui una sola ? illustrata) diametralmente opposte, a ciascuna delle quali ? collegata una biella 36 di comando passo atta a trasformare gli scorrimenti assiali dell'albero 23 rispetto all'albero 2 in corrispondenti variazioni di passo di una rispettiva pala (non illustrata) del rotore 5-Il segmento intermedio 25 dell'albero 23 ? supportato in maniera assialmente scorrevole dall'albero 2 tramite una bussola 37 di centraggio disposta all'altezza del supporto 22, mentre il segmento 24 impegna in modo assialmente scorrevole una bussola 38 di centraggio montata aII'interno deI-l'albero 2 all'altezza della ghierai?S. by three segments 24, 25 and 26 connected to each other at the head by means of two cup joints 27 and 28. The segment 26 is 'slidably supported' inside the shaft 2 by means of a centering bushing 29 positioned at the height of the ring nut 8. The segment 26 protrudes from the free end of the shaft 2 and has a plate 30 keyed to it which is connected to the end of the shaft 2 by means of a deformable protective bellows 31. The plate 30 has two diametrically opposed ears 32 (of which only one is shown) connected to two corresponding ears 33 (of which only one is shown) of the collar 9 by means of respective compasses 34 suitable for keeping the shaft 23 angularly fixed with respect to the shaft 2. The plate 30 is furthermore provided with two further ears 35 (of which only one is illustrated) diametrically opposed, to each of which is connected a pitch control connecting rod 36 suitable for transforming the axial sliding of the shaft 23 with respect to the shaft 2 into corresponding pitch variations of a respective blade (not illustrated) of the rotor 5. The intermediate segment 25 of the shaft 23 is supported in an axially sliding manner by the shaft 2 via a centering bush 37 arranged at the height of the support 22, while the segment 24 engages in an axially sliding manner a centering bush 38 mounted inside the shaft 2 at the height of the ring nut 5.

II segmento 24 fuoriesce dalla campana 3 attraverso, iI foro 14 e presenta, alla propria estremit?, un codolo ciIindri-JOORlIPaoo co 39 seguito da un tratto filettato 40. Il codolo 39 ? impegnato all'interno dell'anello interno di due cuscinetti 41 di spinta assialmente fissati sul codolo 39 tramite un dado 42 avvitato sul tratto fiIettato 40. The segment 24 emerges from the bell 3 through the hole 14 and has, at its end, a cylindrical shank 39 followed by a threaded section 40. The shank 39 is engaged inside the internal ring of two thrust bearings 41 axially fixed on the shank 39 by means of a nut 42 screwed onto the threaded section 40.

Il codolo 39 supporta girevole, tramite i cuscinetti 41, una bussola 43 raccordata al coperchio 13 tramite un soffietto 44 di protezione e disposta fra i bracci di una forcella 45 costituente un braccio di un bilanciere 46. La bussola 43 presenta due fori radiali (non illustrati) disposti in posizioni diametralmente opposte ed allineati, ciascuno, ad un corr ispondente foro (non illustrato) ricavato attraverso il corrispondente braccio della forcella 45- Ciascuna coppia dei citati fori corrispondenti (non illustrati) ? impegnata da un rispettivo perno 47 estendentesi da una pastiglia 48 col legata al relativo braccio della forcella 45 tramite una vite 49-Il bilanciere 46 ? infulcrato centralmente sulla estremit? di un biscotto di snodo 50 a sua volta infulcrato, all'altra estremit?, su di un'appendice 51 solidale al corpo 10 della tazza 3-L'estremit? del bilanciere 46 opposta a quella collegata alla bussola 43 ? incernierata alla estremit? di un'asta 52 d? uscita di un servocomando di cambio passo indicato nel suo complesso con 53? The shank 39 rotatably supports, via the bearings 41, a bushing 43 connected to the cover 13 by means of a protective bellows 44 and arranged between the arms of a fork 45 constituting an arm of a balance wheel 46. The bushing 43 has two radial holes (not illustrated) arranged in diametrically opposed positions and aligned, each, with a corresponding hole (not illustrated) obtained through the corresponding arm of the fork 45. Each pair of the aforementioned corresponding holes (not illustrated) is engaged by a respective pin 47 extending from a pad 48 connected to the relative arm of the fork 45 by means of a screw 49. The balance wheel 46 is pivoted centrally on the end of the shaft. of a joint biscuit 50 in turn pivoted, at the other end, on an appendage 51 integral with the body 10 of the cup 3-The end of the balance 46 opposite to that connected to the bushing 43 is hinged to the end of a rod 52 output of a pitch change servo control indicated as a whole with 53?

Dalla descrizione che precede risulta immediatamente chialJOPORIaoo ro che, a causa della presenza dei cuscinetti 41? tutto l'albero 23 risulta angolarmente solidale all'albero 2 e ruota con esso sollecitando in maniera reIativamente ridotta le bussole 29? 37 e 38, il cui compito ? unicamente quello di guidare gli scorrimenti assiali dell'albero 23 lungo l'albero 2. From the preceding description it is immediately clear that, due to the presence of the bearings 41, the entire shaft 23 is angularly integral with the shaft 2 and rotates with it, placing relatively little stress on the bushings 29, 37 and 38, whose task is solely to guide the axial sliding of the shaft 23 along the shaft 2.

Inoltre, poich? i cuscinetti 41 si trovano all'esterno della campana 3, qualsiasi ispezione al giunto di collegamento fra l'albero 23 e la catena cinematica facente capo al servocomando 53 risulta estremamente semplificata dal momento che ? sufficiente svitare il dado 42 e distaccare il soffietto 44 per sfilare la bussola 43 ed i cuscinetti 41 dal codolo 39. Furthermore, since the bearings 41 are located outside the bell 3, any inspection of the connecting joint between the shaft 23 and the kinematic chain connected to the servo control 53 is extremely simplified since it is sufficient to unscrew the nut 42 and detach the bellows 44 to remove the bushing 43 and the bearings 41 from the shank 39.

RIVENDICAZIONI

1.- Assieme di rotore anticoppia per eIicotteri,comprendente una scatola di trasmissione, un albero motore tubolare estendentes i a sbalzo dalla detta scatola e girevole rispetto alla stessa, un rotore calettato su una estremit? libera del detto albero motore, un albero di comando di variazione passo alloggiato parzialmente all'interno del detto albero motore, un servocomando per impartire al detto albero di comando degli spostamenti assiali di cambio passo rispetto al detto albero motore, mezzi di giunzione a cuscinetto interposti fra iI detto albero di comando ed iI detto servocomando, e mezzi di collegamento per collegare angolarmente JORIOPlaoo fra loro i detti due alberi, caratterizzato dal fatto che il detto albero di comando (23) si estende lungo tutta la lunghezza del detto albero motore (2) ed ? supportato in modo assialmente scorrevole ed angolarmente fisso dal detto albero motore tramite l'interposizione di bussole di centraggio (29,37,38), una prima estremit? del detto albero di comando (23) fuoriuscendo da! detto albero motore (2) e dalla detta scatola (3) di trasmissione e portando collegati i detti mez 1.- Anti-torque rotor assembly for helicopters, comprising a transmission box, a tubular drive shaft extending cantilevered from said box and rotatable with respect to the same, a rotor keyed onto a free end of said drive shaft, a pitch change control shaft housed partially inside said drive shaft, a servo control to impart to said drive shaft axial pitch change movements with respect to said drive shaft, bearing joint means interposed between said drive shaft and said servo control, and connecting means to angularly connect said two shafts to each other, characterised in that said drive shaft (23) extends along the entire length of said drive shaft (2) and is supported in an axially sliding and angularly fixed manner by said drive shaft through the interposition of centering bushes (29,37,38), a first end of said drive shaft (23) protruding from said drive shaft (2) and a second end of said drive shaft (23) protruding from said drive shaft (2) and a third ... said crankshaft (2) and from said transmission box (3) and carrying connected said means

Claims

bearing joint joints (41,43).

2.- Assembly according to claim 1, characterised in that a second end of said drive shaft (23) protrudes from said drive shaft (2); said connecting means comprising at least one compass (34) integral on one side with said drive shaft (2) and on the other with said drive shaft (23).

3.- Assembly according to claim 1 or 2, characterised in that said bearing joint means comprise at least one thrust bearing (41) mounted on said first end of said control shaft (23), and a bushing (43) rotatably supported by said bearing (41) and connected to an output of said servo control (53).

? . i . : COSTRUZ I ON I 'AERONAUT I CHE G i ovann i AGUSTA S . p . A

JORlO^Paolo

/

*

lot?

I