DE10043253B4

DE10043253B4 - Mechanismus zur Einleitung einer Stellgröße in eine vorzugsweise in einem Flugzeug angeordnete Verstellvorrichtung

Info

Publication number: DE10043253B4
Application number: DE10043253A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Ing. Lutzer
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2006-04-06
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: DE10037318A1; DE10037318C2; DE10043253A1

Abstract

Mechanismus zur Einleitung einer Stellgröße in eine vorzugsweise in einem Flugzeug angeordnete Verstellvorrichtung, wobei die Verstellvorrichtung ein Stellglied (6) aufweist, welches eine von zwei vorgegebenen Endpositionen (A, B) oder eine zwischen diesen Endpositionen liegende Zwischenposition (C) einnimmt, unter Verwendung einer mit dem Stellglied (6) zusammenwirkenden Krafteinleitung (1), wobei eine mehrere Hebel (2 bis 5) aufweisende Hebelkinematik (7) ein nichtlineares Übersetzungsverhältnis aufweist, das in den Endpositionen (A, B) gegen Null tendiert, während es in der Zwischenposition (C) zwischen den Endpositionen eine endliche, die Verstellung des Stellgliedes bewirkende Größe einnimmt, wobei die zweite Ecke eines drei Drehgelenke aufweisenden dreieckförmigen Verbindungselements (4) mit einem Ende einer Stützstange (5) drehbeweglich (15) verbunden ist, deren anderes Ende ortsfest und drehbeweglich (16) gelagert ist, und wobei die dritte Ecke des dreieckförmigen Verbindungselements (4) an einem Ende des Stellgliedes (6) drehbeweglich (17) angelenkt ist, welches in einem von dem Anlenkpunkt (17) räumlich entfernt angeordneten Drehlager (12) ortsfest...

Description

Die Erfindung betrifft einen Mechanismus zur Einleitung einer Stellgröße in eine vorzugsweise in einem Flugzeug angeordnete Verstellvorrichtung, wobei die Verstellvorrichtung ein Stellglied aufweist, welches eine von zwei vorgegebenen Endpositionen oder eine zwischen diesen Endpositionen liegende Zwischenposition einnimmt, unter Verwendung einer mit dem Stellglied zusammenwirkenden Krafteinleitung, wobei eine mehrere Hebel aufweisende Hebelkinematik ein nichtlineares Übersetzungsverhältnis aufweist, das in den Endpositionen gegen Null tendiert, während es in der Zwischenposition zwischen den Endpositionen eine endliche, die Verstellung des Stellgliedes bewirkende Größe einnimmt, wobei die zweite Ecke eines drei Drehgelenke aufweisenden dreieckförmigen Verbindungselements mit einem Ende einer Stützstange drehbeweglich verbunden ist, deren anderes Ende ortsfest und drehbeweglich gelagert ist, und wobei die dritte Ecke des dreieckförmigen Verbindungselements an einem Ende des Stellgliedes drehbeweglich angelenkt ist, welches in einem von dem Anlenkpunkt räumlich entfernt angeordneten Drehlager ortsfest gelagert ist.

Bei einem derartigen bekannten Mechanismus ist es wichtig, bestehende Einbautoleranzen der Krafteinleitung, beispielsweise eines Kabelzuges, auszugleichen, damit eine genaue Positionierung des Stellgliedes in den vorgegebenen Endpositionen sichergestellt werden kann. Dieses ist bei den bekannten Verstellvorrichtungen nachteiligerweise mit einem zusätzlichen und aufwändigen Justagevorgang verbunden.

Aus Dubbel „Taschenbuch für den Maschinenbau", 15. Auflage 1983, Seite 527 ist eine sechsgliedrige kinematische Kette mit einem dreiecksförmigen Verbindungselement bekannt, welches im Verstellbereich an zwei definierten Endpositionen ein Übersetzungsverhältnis von nahezu Null erzeugen kann. Eine darüber hinausgehende Verstell- oder Anpassmöglichkeit an beengte Einbauverhältnisse wird nicht vorgeschlagen.

Die US 5,024,416 beschreibt einen Mechanismus, der bei jeder Umkehr der Bewegungsrichtung durch eine gezielt vorgegebene Lose den Eingriff in den Stellmechanismus verliert. Dies dauert so lange bis die Bewegung so weit fortgeführt wurde, dass die Lose überwunden wurde. Diese Eigenschaft ist nicht von der Position der Stellglieder abhängig sondern von der Bewegungsumkehr als solcher, die auch in jeder Zwischenposition ausgeführt werden kann. Damit ergibt sich kein eindeutiger Zusammenhang zwischen Eingangsgröße und Ausgangsgröße. Außerdem besitzt dieser Mechanismus am Anfang einer Bewegung in einer Richtung einen Nichteingriff der mechanischen Komponenten, er führt jedoch bei weiterer Bewegung in der gleichen Richtung an keiner Position mehr zu einem Übersetzungsverhältnis nahe Null. Somit ist ein derartiger Mechanismus für den beabsichtigten Einsatzzweck ungeeignet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Mechanismus zur Einleitung einer Stellgröße in eine anpassbare Verstelleinrichtung zu schaffen, bei der die Endpositionen des Stellgliedes möglichst exakt einstellbar sind und bei der die Krafteinleitung innerhalb eines vorgegebenen Bereiches unabhängig von Einbautoleranzen ist, wobei eine Anpassung von eingangseitigem zu ausgangsseitigem Stellweg möglich sein soll.

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Mechanismus erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Hebelkinematik einen Hebel aufweist, der mit einem Ende drehbeweglich mit der Krafteinleitung verbunden ist und der mit seinem anderen Ende ortsfest und drehbeweglich gelagert ist, sowie an dem Hebel ein Schubhebel mit einem Ende drehbeweglich befestigt ist, dessen anderes Ende an der ersten Ecke des dreieckförmigen Verbindungselements drehbeweglich angreift, und dass das Drehgelenk zwischen dem Gelenk für die Krafteinleitung und dem ortsfesten Lager des Hebels oder außerhalb der direkten Verbindung von Drehgelenk und ortsfestem Lager angeordnet ist.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.

Die Erfindung geht vorteilhafterweise von der Tatsache aus, dass der Cosinus eines Winkels in der Nähe von 0, d.h. in einem Winkelbereich von etwa ± 5°, nahezu gleich „1" ist. Dieses bedeutet, dass bei einer effektiven Änderung des Winkels (als Vorgabegröße) eine nennenswerte Änderung des Cosinus (als Ausgabegröße) nicht auftritt. Der erfindungsgemäße Mechanismus ist so ausgeführt, dass in den zwei Endpositionen Hebelkonstellationen auftreten, bei denen dieser Cosinuseffekt zur Wirkung kommt. Somit brauchen vorteilhafterweise in den genannten Endpositionen bestehende Einbautoleranzen der Krafteinleitung nicht justiert werden, d.h. es sind keine Nachstellungen zusätzlich erforderlich.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:
1 eine Hebelkinematik zur Einleitung einer Stellgröße in eine Verstellvorrichtung;
2 eine schematische Darstellung der Hebelkinematik in einer der beiden Endpositionen des Stellgliedes;
3 eine schematische Darstellung der Hebelkinematik in einer zwischen den beiden Endpositionen liegenden Zwischenposition des Stellgliedes; und
4 eine schematische Darstellung der Hebelkinematik in der zweiten Endposition des Stellgliedes.
In 1 weist die Hebelkinematik 7 einen Hebel 2 auf, der mit einem Ende mittels eines Gelenkes 11 drehbeweglich mit einer Krafteinleitung 1 verbunden ist, beispielsweise mit einer Schubstange oder einem Kabelzug. Das andere Ende des Hebels 2 ist in einem ortsfesten Lagerpunkt 12 drehbeweglich gelagert. An dem Hebel 2 ist über ein Drehgelenk 13 ein Schubhebel 3 mit einem Ende drehbeweglich befestigt, dessen anderes Ende an der ersten Ecke eines dreieckförmigen Verbindungselementes 4 über ein Drehgelenk 14 drehbeweglich angreift. Das Drehgelenk 13 ist im vorliegenden Beispiel zwischen dem Gelenk 11 zur Befestigung der Krafteinleitung 1 an dem Hebel 2 und dem ortsfesten Lager 12 des Hebels 2 angeordnet. Eine Anordnung des Drehgelenkes 13 außerhalb der direkten Verbindung von Drehgelenk 11 und ortsfestem Lager 12 ist möglich.
Die zweite Ecke des dreieckförmigen Verbindungselementes 4 ist über ein Gelenk 15 mit einem Ende einer Stützstange 5 drehbeweglich verbunden, deren anderes Ende ortsfest und drehbeweglich im Lager 16 gelagert ist. Weiterhin ist die dritte Ecke des dreieckförmigen Verbindungselementes 4 an einem Ende eines Stellgliedes 6 einer zeichnerisch nicht dargestellten Verstellvorrichtung drehbeweglich angelenkt, wozu das Drehgelenk 17 vorgesehen ist. Das andere Ende des Stellgliedes 6, welches als Verstellhebel ausgebildet sein kann, ist ortsfest gelagert, und zwar gemeinsam mit dem Hebel 2 in dessen ortsfesten Lagerpunkt 12. Denkbar ist auch eine ortsfeste Lagerung des Stellgliedes 6 in einem von dem Lagerpunkt 12 räumlich entfernt angeordneten Drehlager.
Anhand der 2, 3 und 4 wird die Funktionsweise der Hebelkinematik 7 für eine erste Endposition A, für eine Zwischenposition C sowie eine zweite Endposition B beschrieben.
Wird in der die Endposition "A" darstellenden 2 die Krafteinleitung 1, z. B. ein Kabelzug, in Richtung des Mechanismus' bewegt, so wirkt über den Hebel 2 der Schubhebel 3 auf das dreieckförmige Verbindungselement 4. Dieses Verbindungselement 4 wird dadurch um sein Gelenk 15 gedreht. Im Hinblick auf das über das Drehgelenk 17 am Verbindungselement 4 angelenkte Stellglied 6 tritt der oben beschriebene Cosinuseffekt auf, sodaß eine kleine Verschiebung der Krafteinleitung 1 eine merkliche Winkelveränderung am Stellglied 6 nicht bewirkt.
Ausgehend von der Endposition "A" gemäß 2 wird die aus 3 ersichtliche Zwischenposition "C" des Stellgliedes 6 dadurch erreicht, daß die Krafteinleitung 1 in Richtung der Hebelkinematik 7 bewegt wird. Mittels des Hebels 2 wirkt der Hebel 3 auf das dreieckförmige Verbindungselement 4, wodurch dieses Verbindungselement 4 um das Gelenk 17 gedreht wird. Hierbei wird das Stellglied 6 um seinen ortsfesten Lagerpunkt 12 um einen Winkel mitgenommen, d. h. das Stellglied 6 erfährt eine gewünschte Winkeländerung.
Wird die Krafteinleitung 1 in der in 4 dargestellten Endposition "B" in Richtung der Hebelkinematik 7 bewegt, so tritt der oben beschriebene Cosinuseffekt zwischen dem Hebel 2 und dem Schubhebel 3 sowie zwischen dem Schubhebel 3 und dem dreieckförmigen Verbindungselement 4 auf. Durch eine Bewegung der Krafteinleitung 1 werden zwar der Hebel 2 und das obere Ende des Schubhebels 3 bewegt. Jedoch erfolgt keine Bewegung des unteren Teiles vom Hebel 2 und des dreieckförmigen Verbindungselementes 4, und somit auch nicht des Stellgliedes 6.

1: Krafteinleitung (Schubstange; Kabelzug)
2: Hebel
3: Schubhebel
4: dreieckförmiges Verbindungselement
5: Stützstange
6: Stellglied
7: Hebelkinematik
11: Gelenk für Krafteinleitung 1
12: ortsfester Lagerpunkt des Hebels 2
13: Drehgelenk für Schubstange 3
14: Drehgelenk des dreieckförmigen Verbindungselement 4
15: Gelenk des dreieckförmigen Verbindungselement 4
16: ortsfestes Lager der Stützstange 5
17: Drehgelenk/Anlenkpunkt
A: erste Endposition des Stellgliedes 6
B: zweite Endposition des Stellgliedes 6
C: Zwischenposition des Stellgliedes 6

Claims

Mechanismus zur Einleitung einer Stellgröße in eine vorzugsweise in einem Flugzeug angeordnete Verstellvorrichtung, wobei die Verstellvorrichtung ein Stellglied (6) aufweist, welches eine von zwei vorgegebenen Endpositionen (A, B) oder eine zwischen diesen Endpositionen liegende Zwischenposition (C) einnimmt, unter Verwendung einer mit dem Stellglied (6) zusammenwirkenden Krafteinleitung (1), wobei eine mehrere Hebel (2 bis 5) aufweisende Hebelkinematik (7) ein nichtlineares Übersetzungsverhältnis aufweist, das in den Endpositionen (A, B) gegen Null tendiert, während es in der Zwischenposition (C) zwischen den Endpositionen eine endliche, die Verstellung des Stellgliedes bewirkende Größe einnimmt, wobei die zweite Ecke eines drei Drehgelenke aufweisenden dreieckförmigen Verbindungselements (4) mit einem Ende einer Stützstange (5) drehbeweglich (15) verbunden ist, deren anderes Ende ortsfest und drehbeweglich (16) gelagert ist, und wobei die dritte Ecke des dreieckförmigen Verbindungselements (4) an einem Ende des Stellgliedes (6) drehbeweglich (17) angelenkt ist, welches in einem von dem Anlenkpunkt (17) räumlich entfernt angeordneten Drehlager (12) ortsfest gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, – dass die Hebelkinematik (7) einen Hebel (2) aufweist, der mit einem Ende (11) drehbeweglich mit der Krafteinleitung (1) verbunden ist und der mit seinem anderen Ende ortsfest und drehbeweglich (12) gelagert ist, – dass an dem Hebel (2) ein Schubhebel (3) mit einem Ende drehbeweglich (13) befestigt ist, dessen anderes Ende an der ersten Ecke des dreieckförmigen Verbindungselements (4) drehbeweglich (14) angreift, und – dass das Drehgelenk (13) zwischen dem Gelenk (11) für die Krafteinleitung (1) und dem ortsfesten Lager (12) des Hebels (2) oder außerhalb der direkten Verbindung von Drehgelenk (11) und ortsfestem Lager (12) angeordnet ist.
Mechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (6) als Verstellhebel ausgebildet ist.
Mechanismus nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein gemeinsames ortsfestes Lager (12) für den mit der Krafteinleitung (1) verbundenen Hebel (2) und für das Verstellglied (6).
Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung ein Abwasserventil oder eine Verstellklappe ist.
Mechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafteinleitung (1) eine Schubstange oder ein Kabelzug ist.