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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verriegelungssystem, insbesondere
ein Verriegelungssystem für Fahrwerke von Luftfahrzeugen
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben
eines Verriegelungssystems für ein Luftfahrzeug.
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Moderne
Luftfahrzeuge besitzen heutzutage größtenteils
hydraulische Einziehfahrwerke. Um deren Lufttüchtigkeit,
insbesondere im Hochgeschwindigkeitsflug, zu gewährleisten,
ist es notwendig, dass die Fahrwerksysteme dieser Luftfahrzeuge
im Betrieb sicher eingefahren, gehalten und bei Bedarf, beispielsweise
bei einem Landevorgang, ebenso sicher wieder ausgefahren werden
können.
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Das
sichere Halten wird bislang durch Verriegelungssysteme realisiert,
die mechanisch mit der Struktur des Luftfahrzeugs verbunden sind
und im eingefahrenen Zustand des Fahrwerksystems eine formschlüssige
Verbindung zu diesem herstellen. Ein derartiges System wird beispielsweise
in 1 gezeigt.
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Erst
im Zuge einer fremdaktivierten Hakenöffnungsbewegung wird
das Fahrwerksystem formschlüssig freigegeben und entweder
hydraulisch oder durch die wirkende Gravitation ausgefahren. Die
Fremdaktivierung der Hakenöffnungsbewegung wird heute,
aufgrund der relativ hohen Zuverlässigkeitsanforderungen
für derartige Systeme primär durch einen hydraulisch
betätigten Kolben und sekundär durch eine mechanische
Seilzugbetätigung oder durch eine elektromechanische Betätigungseinheit
erreicht.
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Die
Seilzüge derartiger mechanischer Betätigungseinheiten
müssen häufig durch den Rumpf des Luftfahrzeugs über
Druck- bzw. Temperaturzonen, Umlenkrollen, Führungen und
Verteiler geführt werden. Nachteilig ist dabei die aufwendige
Montage, intensive Wartung und die variierende Seilspannung aufgrund
von unterschiedlichen Materialeigenschaften im System. 1 zeigt
ein derartiges Verriegelungssystem für ein Luftfahrzeug.
Im Zuge einer fremdaktivierten Hakenöffnungsbewegung kann
das Fahrwerk formschlüssig freigegeben werden. Unter anderem
kann die Hakenöffnungsbewegung mechanisch durch einen Seilzug
aktiviert werden. Die Seilzüge müssen dabei über
mehrere Umlenkrollen und -führungen geführt werden,
was sehr aufwendig und auch fehleranfällig ist.
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Weiterhin
sind Verriegelungssysteme mit elektromechanischen Betätigungseinheiten
aus der
WO 2005/005252
A1 bekannt. Diese werden mittels elektromagnetischer Spule
bzw. Elektromotor mit Spindel oder dergleichen realisiert. Nachteilig
ist dabei, dass diese nicht immer durch einfaches Abschalten der
Energiezufuhr zurück zum Ausgangszustand gebracht werden
können bzw. in jedem beliebigen Zustand zum Reset/Restart
fähig sind.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verriegelungssystem
der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass dieses
platzsparend und einfach aufgebaut ist sowie einen geringen Wartungsbedarf
aufweist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verriegelungssystem mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst. Danach ist ein Verriegelungssystem
vorgesehen, das zusätzlich zu den aus dem Stand der Technik
bekannten Merkmalen gemäß Oberbegriff des Anspruchs
1 eine erste elektromechanische Antriebseinheit und ein Getriebe
aufweist sowie achskreuzende Übertragungsmittel zur Übertragung
eines Drehmoments von der Antriebseinheit auf eine Antriebswelle
mit einer Kurvenscheibe. Der Begriff achskreuzend bezeichnet dabei
den Umstand, dass das Drehmoment z. B. mit Hilfe von Zahn- oder Schneckenrädern
von einer ersten Welle auf eine in beliebigem Winkel zur ersten
Welle angeordneten zweiten Welle übertragen wird. Mit dem
Drehmoment bewegt die Kurvenscheibe dabei das Verriegelungssystem
von der ersten in die zweite Position. Im Eingriff des ersten Mittels
mit dem zweiten Mittel dagegen fixiert es beide in der ersten Position.
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Dabei
kann das erste Mittel z. B. als Haken und das zweite Mittel z. B.
als Bolzen ausgeführt sein. Um das System zu entriegeln,
wird durch die Antriebseinheit ein Drehmoment aufgebracht, das über
die achskreuzenden Übertragungsmittel auf eine Antriebswelle übertragen
wird, die wiederum mit einer Kurvenscheibe versehen ist. Durch die
Drehung der Kurvenscheibe gibt der Haken den Haltebolzen frei. Dabei
ist der Haltebolzen vorteilhaft Bestandteil eines Fahrwerks eines
Luftfahrzeuges. Zur Verriegelung werden Haken und Bolzen wieder
in die erste Position zurückgeführt. In der ersten
Position steht die Kurvenscheibe dabei in einer Neutralstellung.
Die Neutralstellung ist dabei eine Stellung, in der die Kurvenscheibe
den Haken nicht in seiner Bewegungsfreiheit behindert.
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Die
erste Antriebsvorrichtung kann wenigstens einen Elektromotor und
die zweite Antriebsvorrichtung wenigstens einen Hydraulikantrieb
umfassen. Dabei ist unter dem Begriff „erste" bzw. „zweite" Antriebseinheit
aber nicht zu verstehen, dass Z. B. die „erste" Antriebseinheit
zwingend im primären Einsatz ist. Dadurch ergibt sich der
Vorteil, dass beispielsweise für den Fall des Ausfalles
der Flugzeughydraulik zwar beispielsweise die zweite Vorrichtung ausfällt,
aber beispielsweise die erste Vorrichtung aufgrund einer anderen
Antriebsart einsatzbereit ist. In der Folge könnte dann
problemlos das Fahrwerk entriegelt und das Luftfahrzeug für
eine Landung vorbereitet werden.
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Darüber
hinaus ist vorteilhaft ein erstes Federelement vorgesehen, das die
Kurvenscheibe in Neutralstellung zurückstellt. Dadurch
ergibt sich der Vorteil, die Kurvenscheibe ohne Aufbringen eines Drehmoments
durch eine Antriebseinheit einfacher Art und Weise zurückzustellen.
Dadurch wird es weiterhin möglich, die Rückstellung
durch das Federelement mit einem einzigen Ereignis, beispielsweise
einem Tastendruck, auszulösen.
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Das
erste Mittel kann auch einen Aktivierungshebel aufweisen, der auf
einer Welle drehbar gelagert ist, sowie weiterhin einen Haken, der
ebenfalls auf einer Welle drehbar gelagert ist. Dabei sind der Aktivierungshebel
und der Haken durch ein zweites Federelement miteinander verbunden.
Durch diese Anordnung ergibt sich der Vorteil, dass die Hebelwirkung
zu den Verriegelungs- bzw. Entriegelungsvorgängen in vorteilhafter
Art und Weise eingesetzt werden können.
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Des
weiteren kann der Aktivierungshebel eine drehbar gelagerte Rolle
aufweisen, auf der die Kurvenscheibe bei der Übertragung
des Drehmoments bei der Bewegung von der ersten in die zweite Position
zumindest teilweise abrollt. Durch diese Rolle ergibt sich der Vorteil,
dass der beim Abrollen in der Kurvenscheibe auftretende Reibungswiderstand so
gering wie möglich gehalten wird.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform kann darin bestehen,
dass das zweite Federelement in der zweiten Position durch die Federkraft
den Aktivierungshebel und den Haken in einer stabilen Lage hält,
welche nur durch Rückführung des Verriegelungsbolzens
in die erste Position verlassen werden kann. Dadurch ergibt sich
der Vorteil, dass auf gesonderte Rückstellvorrichtungen
verzichtet werden kann.
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Denkbar
ist ebenfalls, dass die Kurvenscheibe mit einer Freilaufkupplung
verbunden ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass die Kurvenscheibe
einerseits in einer Richtung das Drehmoment übertragen kann,
mit der das Verriegelungssystem von der ersten in die zweite Position überführt
wird, und beispielsweise für die Rückstellung
der Kurvenscheibe diese von der Antriebseinheit entkoppelt ist.
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Das
achskreuzende Übertragungsmittel kann vorteilhaft als Schnecke
und Schneckenrad ausgeführt sein. Dadurch ergibt sich der
Vorteil, dass eine achskreuzende Drehmomentübertragung
mit geringem Platzbedarf realisiert werden kann.
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Es
ist ebenfalls denkbar, die achskreuzenden Übertragungsmittel
als Zahnradgetriebe, Kegelradgetriebe oder Reibradgetriebe auszuführen.
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Es
ist denkbar, die Antriebseinheit als Elektromotor mit einem linear
angeordneten Getriebe auszuführen. Diese Anordnung erlaubt
eine einfache Handhabung bei der Montage.
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Ebenfalls
kann es vorgesehen sein, die Antriebseinheit als Direktantrieb mit
einer Ringläufer-Planetenradkombination auszuführen.
Dies weist den Vorteil auf, dass große Übersetzungsstufen
bzw. große Drehmomente realisiert werden können
und dies bei geringem Platzbedarf.
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Darüber
hinaus kann es vorgesehen sein, dass die Antriebseinheit redundante
Elektromotoren mit Freiläufen sowie Getriebe in einer linearen
Anordnung umfasst. Dadurch kann die Ausfallwahrscheinlichkeit der
Vorrichtung verringert werden.
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Ebenso
kann es vorgesehen sein, dass die Antriebseinheit redundante Elektromotoren
mit Freiläufen und Getriebe in einer kompakten Anordnung umfasst.
Neben der Ausfallsicherheit ergibt sich somit der Vorteil, dass
der Platzbedarf weiter verringert wird.
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Weiterhin
ist es denkbar, dass die Antriebseinheit redundante Elektromotoren
mit Freiläufen und einem Getriebe in einer 90°-Anordnung
umfasst.
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Außerdem
kann es vorgesehen sein, dass die Antriebseinheit einen Elektromotor
und ein Getriebe in linearer Anordnung mit 90° Schneckenradgetriebe
und einem in das Schneckenrad integrierten Freilauf umfasst.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Verriegelungssystems.
Dabei wird beispielsweise das Fahrwerk eines Luftfahrzeugs durch
ein erfindungsgemäßes Verriegelungssystem ver-
und entriegelt.
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Es
ist dabei denkbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren
durch die elektromechanische Antriebseinheit angetrieben wird, wobei
die Antriebseinheit durch einen Ein/-Aus-Taster bedient wird. Dadurch
wird vermieden, dass bei zu langer Betätigung des Antriebes,
beispielsweise durch Drehen der Kurvenscheibe über 360°,
eine Gefahr für das System besteht. Aufwendige und teure Überwachungsvorrichtungen
können somit eingespart werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn standardmäßig die elektromechanische
Antriebseinheit des erfindungsgemäßen Verriegelungssystems
für den Entriegelungsvorgang verwendet wird und die zweite Antriebseinheit
im Falle eines Ausfalls der elektromechanischen Antriebseinheit
eingesetzt wird. Beispielweise kann durch Sensoren ein Ausfall der
standardmäßig verwendeten Antriebseinheit erfaßt
werden und in der Folge automatisch auf die zweite Antriebseinheit
umgeschaltet werden. Dadurch muß z. B. der Pilot nicht
gesondert eingreifen.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Es zeigen:
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1:
eine perspektivische Darstellung eines Verriegelungssystems für
ein Luftfahrzeug gemäß dem Stand der Technik,
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2:
perspektivische Darstellungen der Vorder- und Rückseite
eines Verriegelungssystems nach einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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3:
eine weitere perspektivische Darstellung des Verriegelungssystems
nach 2,
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4:
wiederum eine weitere perspektivische Darstellung des Verriegelungssystems
nach 2,
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5:
eine Seitenansicht des Verriegelungssystems in der ersten Position,
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6:
eine Seitenansicht des Verriegelungssystems in der zweiten Position,
entriegelt durch die Vorrichtung 20,
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7:
eine Seitenansicht des Verriegelungssystems, entriegelt durch die
Vorrichtung 10,
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8:
ein Elektromotor und ein Getriebe des Verriegelungssystems in linearer
Anordnung,
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9:
einen Direktantrieb mit Ringläufer-Planetengetriebekombination
in perspektivischer Ansicht,
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10:
einen redundanten Elektromotoren mit Freiläufen und Getriebe
in linearer Anordnung in perspektivischer Ansicht,
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11:
redundante Elektromotoren mit Freiläufen und Getriebe in
kompakter Anordnung in perspektivischer Ansicht,
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12:
redundante Elektromotoren mit Freiläufen und Getriebe in
90°- Anordnung über Schneckenräder, perspektivische
Ansicht,
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13:
einen Elektromotor und Getriebe in perspektivischer Ansicht mit
Schneckenradgetriebe und einen integriertem Freilauf im Schneckenrad.
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Die 2 bis 4 zeigen
in einer perspektivischen Ansicht eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung
für ein Fahrwerk eines Luftfahrzeuges in Vorder- und Rückansicht,
wobei ein Ausführungsbeispiel gezeigt ist, bei dem zur
Ver- und Entriegelung zwei Vorrichtungen vorgesehen sind und bei
der die erste Vorrichtung 10 eine Antriebseinheit 12 mit
einem Elektromotor 12' sowie ein linear angeordnetes Getriebe 17 und die
zweite Vorrichtung 20 einen Hydraulikantrieb 20' aufweist.
Die achskreuzenden Übertragungsmittel 15 und 16 sind
als Schneckenradgetriebe 15', 16' ausgeführt,
wobei das Schneckenradgetriebe einen in das Schneckenrad integrierten
Freilauf 50 umfasst.
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5 zeigt
das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verriegelungssystems in einer Seitenansicht. Es befindet sich in
der ersten Position, in der das System verriegelt ist. Dabei greift
das erste Mittel 30 in das zweite Mittel 40 ein.
Das zweite Mittel 40 ist dabei ein Verriegelungsbolzen 40' eines
Fahrwerksystems, wobei das Mittel 30 beim eingefahrenen
Zustand des Fahrwerksystems in den Verriegelungsbolzen 40' eingreifen
kann. Das erste Mittel 30 weist dabei einen Aktivierungshebel 32 auf,
der auf einer Welle 34 drehbar gelagert ist. Ebenso weist
es einen Haken 36 auf, der auf der Welle 38 drehbar
gelagert ist, wobei der Aktivierungshebel 32 und der Haken 36 durch
das Federelement 39, das als Doppelfeder ausgeführt
ist, miteinander verbunden sind. In der ersten Position greift das
Mittel 30 über den Haken 36 in den Verriegelungsbolzen 40' ein.
Der Aktivierungshebel 32 weist darüber hinaus
eine drehbar gelagerte Rolle 31 auf, auf der die Kurvenscheibe 14 bei
der Bewegung von der ersten in die zweite Position zumindest teilweise
abrollen kann. Das Verriegelungssystem kann über die erste
Vorrichtung 10 oder über die zweite Vorrichtung 20 von
der ersten in die zweite Position überführt werden.
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Um
das Verriegelungssystem von der ersten in die zweite Position zu
führen und damit das System zu entriegeln, wird durch die
Antriebseinheit 12 ein Drehmoment aufgebracht, das über
die achskreuzenden Übertragungsmittel 15' und 16' die
auf der Welle 13 gelagerte Kurvenscheibe 14 gegen
den Uhrzeigersinn dreht. Dabei rollt die Kurvenscheibe 14 zumindest
teilweise auf der Rolle 31 ab. Dadurch kann ein Aktivierungshebel 32 heruntergedrückt
werden, wodurch der Haken 36 den Bolzen 40 freigibt. Über
die Feder 18 kann aufgrund des Freilaufs 50 die Kurvenscheibe 14 ohne
Mitwirkung der Antriebseinheit 12 zurückgestellt
werden.
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Aus
Sicherheitsgründen ist eine redundante Antriebsvorrichtung 20 vorgesehen,
die einen Hydraulikantrieb 20' aufweist. Diese kann über
einen Hebel 33 den Aktivierungshebel 32 hinunterdrücken.
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6 zeigt
das Verriegelungssystem im entriegelten Zustand in der zweiten Position,
gezeichnet in einer Seitenansicht. Dabei ist der Hydraulikantrieb 20' ausgefahren,
wodurch über den Hebel 33 der Aktivierungshebel 32 heruntergedrückt
wird. Dadurch gibt der Haken 36 den Verriegelungsbolzen 40' frei.
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7 zeigt
das Verriegelungssystem in der zweiten Position in einer Seitenansicht.
Durch die Antriebseinheit 12 mit dem Elektromotor 12' wird
ein Drehmoment bereitgestellt, das über das achskreuzende
Schneckenradgetriebe 15', 16' auf die Kurvenscheibe 14 übertragen
wird. Diese drückt den Aktivierungshebel 32 hinunter,
wodurch der Haken 36 den Verriegelungsbolzen 40 freigibt.
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8 zeigt
die Antriebseinheit 12 in einer perspektivischen Ansicht.
Dabei weist die Antriebseinheit 12 einen Elektromotor 12' auf,
sowie ferner ein linear angeordnetes Getriebe 17'.
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9 zeigt
in perspektivischer Ansicht die Antriebseinheit 12 ausgeführt
als Direktantrieb 12''. Dabei ist das Getriebe als Ringläufer-Planetengetriebekombination
ausgeführt.
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10 zeigt
in perspektivischer Ansicht die Antriebseinheit 12. Dabei
weist die Antriebseinheit 12 zwei redundante Elektromotoren 12' mit
Freiläufen auf. Das Getriebe 17 ist dabei linear
zu den beiden redundanten Elektromotoren 12' angeordnet.
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11 zeigt
in perspektivischer Ansicht die Antriebseinheit 12, wobei
zwei redundante Elektromotoren 12' vorgesehen sind. Das
Getriebe 17 ist dabei oberhalb der beiden redundanten Elektromotoren 12 angeordnet,
so dass sich eine kompakte Anordnung ergibt.
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12 zeigt
die Antriebseinheit 12 ausgeführt mit zwei redundanten
Elektromotoren 12'. Die beiden redundanten Elektromotoren 12' sind
mit Freiläufen versehen, wobei das Getriebe über
Schneckenräder im 90° Winkel angeordnet ist.
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13 zeigt
den Elektromotor 12' und das Getriebe 17 in linearer
Anordnung. Das Schneckenradgetriebe ist dabei im 90° Winkel
angeordnet und besteht aus der Schnecke 15' und dem Schneckenrad 16'.
Das Schneckenrad 16' verfügt dabei über eine
Freilaufkupplung 50.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2005/005252
A1 [0006]