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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Sensorsystem zur Überwachung
des Synchronlaufs von Steuerflächen eines Flugzeugs mit
zwei Übertragungsstrecken für die mechanische Übertragung
der Bewegungen einer oder mehrerer Steuerflächen an mindestens
einen Sensor.
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Solche
Sensorsysteme kommen dabei bei der Überwachung der korrekten
Funktion von Steuerflächen insbesondere an den Tragflächen
eines Flugzeugs zum Einsatz. Dabei sind Flugzeuge zur Beeinflussung
des Auftriebs- und Wiederstandbeiwertes der Tragflächen
mit Steuerflächen wie Vorflügeln und Landeklappen
ausgerüstet, die die aerodynamischen Eigenschaften der
Tragflächen so verändern, dass das Flugzeug für
Start und Landung Langsamflugeigenschaften besitzt, während
im Reiseflug die gewünschten Schnellflugeigenschaften durch
entsprechendes Positionieren der Steuerflächen wie z. B. der
Vorflügel und Landeklappen erzielt werden.
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Störungen
im Antriebssystem dieser Steuerflächen können
zum sogenannten „Skewing" (Schieflauf), „Misalignment"
(Ausrichtungsfehlern) oder „Loss" (Verlust) einzelner Steuerflächensegmente führen,
wodurch die aerodynamischen Eigenschaften der Flügel in
unerwünschter Weise beeinträchtigt werden. Insbesondere
können unerwünschte Roll- oder Giermomente oder
auch Folgeschäden nach Verlust von einzelnen Steuerflächensegmenten
auftreten.
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Um
Störungen dieser Art frühzeitig zu erkennen und
den Schadensverlauf zu stoppen, sind Sensorsysteme bekannt, welche
einen Schieflauf- bzw. Synchronfehler oder den Verlust einzelner
Steuerflächensegmente frühzeitig detektieren sollen.
Wird ein Fehler erkannt, wird dabei ein Signal erzeugt, dass zum
Stopp des Antriebssystems führt, sowie der Cockpit-Crew
ein entsprechendes Warnsignal vermittelt.
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Aus
US 4,686,907 ist dabei ein
Sensorsystem bekannt, bei welchem auf einem gebogenen Track, welcher
in Führungsrollen geführt ist und bei Bewegung
eine bogenförmige Bewegung des Klappenkörpers
verursacht, Markierungen angeordnet sind. Diese Markierungen fahren
während einer Bewegung des Tracks an seitlich angeordneten
Sensoren vorbei und erzeugen so Signale, über welche die Position
der Klappe erkannt werden kann. Dieses System ist zwar vielseitig
einsetzbar, benötigt jedoch eine große Anzahl
von Sensoren.
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Aus
US 5,680,124 ist weiterhin
ein Sensorsystem bekannt, bei welchem ein Seilzug innerhalb einer
"Reihe von nebeneinander angeordneten Klappenkörpern eines
Tragflügels angeordnet ist. Die Enden des Seilzugs sind
dabei an dem ersten und an dem letzten Klappenkörper befestigt,
so dass die Länge dieses Seilzuges konstant bleibt, wenn
sich alle Klappen synchron bewegen. Eine asynchrone Bewegung benachbarter
Klappen erhöht dagegen die Länge des Seilzugs,
was durch einen entsprechenden Sensor erkannt wird. Dieses System
kann jedoch nur eine asynchrone Bewegung benachbarter Klappen erkennen,
während eine Bewegungsstörung der inneren und äußeren
Klappenenden nicht erkannt wird. Auch ist die Überwachung
einer einzelnen Klappe mit dieser Anordnung nicht möglich.
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Zudem
weisen die Tragflügel moderner Verkehrsflugzeuge häufig
eine von innen nach außen abnehmende Flügeltiefe
auf (Trapezflügel), woraus für die. Landeklappen
und Vorflügel oft spannweitig unterschiedliche Verfahrwege
resultieren, d. h. die inboard angeordneten Klappen fahren weiter
als die outboard angeordneten Klappen. Es gibt auch Anordnungen,
die unterschiedliche Verfahrwerge der Antriebsstationen einer einzigen
Klappe erfordern. Solche Wegdifferenzen der Soll-Verfahrwege der Klappen
können von bekannten Sensorsystemen jedoch nicht oder nur
unter großem Aufwand berücksichtigt werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Sensorsystem zur Überwachung
des Synchronlaufs von Steuerflächen eines Flugzeugs zur Verfügung
zu stellen, welches mit geringem konstruktiven Aufwand vielfältig
einsetzbar ist und insbesondere auch unterschiedliche Soll-Verfahrwege
der Steuerflächen berücksichtigen kann. Weiterhin
soll eine sichere und zuverlässige Überwachung
des Synchronlaufs möglich sein, wobei insbesondere eine
selbstüberwachende Konstruktion angestrebt wird.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe von einem Sensorsystem gemäß Anspruch
1 der vorliegenden Erfindung gelöst. Ein solches Sensorsystem zur Überwachung
des Synchronlaufs von Steuerflächen eines Flugzeugs umfasst
zwei Übertragungsstrecken für die mechanische Übertragung
der Bewegung einer oder mehrerer Steuerflächen an mindestens
einen Sensor, wobei die beiden Übertragungsstrecken mechanisch
und/oder über den mindestens einen Sensor miteinander gekoppelt
sind, wodurch eine Differenz zwischen den von den Übertragungsstrecken übertragenen
Bewegungen überwacht werden kann. Durch die Verwendung
zweier mechanischer Übertragungsstrecken ist es möglich, den
Synchronlauf einer oder mehrerer Steuerflächen auf einfache
und sichere Art und Weise zu überwachen, indem die Differenz
zwischen den von den Übertragungsstrecken übertragenen
Bewegungen überwacht wird. Um diese Differenzmessung zu
ermöglichen, sind die zwei Übertragungsstrecken
dabei mechanisch und/oder über den mindestens einen Sensor
miteinander gekoppelt, so dass eine konstruktiv einfache und dennoch
zu verlässige Überwachung möglich wird.
Insbesondere kann so auf eine Vielzahl von Sensoren verzichtet werden.
Weiterhin ist das System selbstüberwachend, da ein Bruch
einer der beiden Überragungsstrecken als Fehler detektiert
wird.
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Die
mechanischen Übertragungsstrecken können dabei
die Bewegung einzelner oder mehrerer Bereiche einer einzigen Steuerfläche übertragen,
so dass z. B. der Verfahrweg einer Steuerfläche im linken
Bereich mit dem Verfahrweg der gleichen Steuerfläche im
rechten Bereich verglichen werden kann. Alternativ können
die beiden Übertragungsstrecken auch an unterschiedlichen
Steuerflächen angreifen, so dass der Synchronlauf von zwei
Steuerflächen überwacht werden kann.
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Vorteilhafterweise
erfolgt die Kopplung der Übertragungsstrecken dabei über
eines oder mehrere rotativ bewegbare Kopplungselemente. Durch die Übersetzung
der Translationsbewegung der Steuerflächen in eine Rotationsbewegung
wird die Überwachung der Differenz zwischen den von den Übertragungsstrecken übertragenen
Bewegungen erheblich vereinfacht, wobei die rotativ bewegbaren Kopplungselemente
zudem nur einen geringen Bedarf an Bauraum aufweisen.
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Weiterhin
vorteilhafterweise werden erfindungsgemäß unterschiedliche
Soll-Verfahrwege durch entsprechende unterschiedliche Übersetzungen
der von den Übertragungsstrecken an ein oder mehrere Kopplungselemente übertragenen
Bewegungen ausgeglichen. Weisen die Steuerflächen durch
die oben beschriebene abnehmende Flügeltiefe also unterschiedliche
Soll-Verfahrwege an unterschiedlichen Stellen eines oder mehrerer
Steuerflächen auf, kann dies dadurch berücksichtigt
werden, dass die Bewegungen, welche von diesen Stellen der Steuerflächen
durch die Übertragungsstrecken übertragen werden,
mit unterschiedlichen Übersetzungen an das oder die Kopplungselemente übertragen
werden. Durch die entsprechende Einstellung der Übersetzungen
kann so die gewollte Wegdifferenz, welche bei einer fehlerfreien
Bewegung der Steuerklappen auftritt, automatisch berücksichtigt
werden. Durch die unterschiedlichen Übersetzungen kann
so dafür gesorgt werden, dass die vom Sensor überwachte
Differenz im störungsfreien Fall gleich Null ist und nur
bei einer Störung von Null abweicht. Hierdurch ist eine
einfa che Anpassung des erfindungsgemäßen Sensorsystems
an unterschiedlichste Aufgaben und Stellklappen auf rein mechanischem
Wege möglich. Insbesondere kann so auf komplizierte Auswerteelektronik
verzichtet werden, da der Ausgleich der unterschiedlichen Verfahrwege
allein mechanisch erreicht werden kann.
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Weiterhin
vorteilhafterweise greifen die beiden Übertragungsstrecken
dabei bei dem erfindungsgemäßen Sensorsystem an
zwei gegeneinander bewegbaren Kopplungselementen an, deren Relativbewegung
von einem Sensor überwacht wird. Hierdurch muss nur noch
ein Sensor verwendet werden, welcher den Synchronlauf überwacht.
Abweichungen vom Soll-Verfahrweg der Steuerflächen führen
dabei zu einer Relativbewegung zwischen den beiden gegeneinander
bewegbaren Kopplungselementen, welche einfach und sicher detektiert
werden kann.
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Alternativ
können die beiden Übertragungsstrecken auch an
einem in sich starren Kopplungselement angreifen, wobei zwei Sensoren
vorgesehen sind, welche die von den Übertragungsstrecken übertragenen
Kräfte überwachen. Bei einem störungsfreien
Verfahren der Steuerflächen bewegen die beiden Übertragungsstrecken
dabei das gemeinsame Kopplungselement in gleicher Weise, so dass hier
konstante Kräfte auftreten. Bei einer asynchronen Bewegung
wird dagegen mindestens eine der Übertragungsstrecken mit
höheren oder niedrigeren Kräften belastet, welche
dann von den Sensoren erkannt werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Sensorsystems umfassen die beiden Übertragungsstrecken
jeweils einen Seilzug. Dieser ist vorteilhafterweise so angeordnet,
dass sich bei einer Bewegung der Steuerfläche oder der
Steuerflächen die Länge des Seilzugs verändert.
Durch solche Seilzüge lassen sich eine Vielzahl von Sensoranordnungen
realisieren, welche die Verfahrwege sowohl von einer als auch von
mehreren Steuerflächen überwachen können.
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Vorteilhafterweise
sind dabei die Seile der beiden Seilzüge an mindestens
einem Ende auf einer oder mehreren Trommeln aufgespult. Bei einer
Verlängerung oder Verkürzung des Seilzugweges
durch eine Bewegung der Steuerfläche oder Steuer flächen werden
die Seile dabei entsprechend von der Trommel abgespult oder auf
die Trommel aufgespult. Die Trommel bzw. die Trommeln sind dabei
vorteilhafterweise an der Flügelstruktur angeordnet, so
dass der Seilzugweg bei einer Lageänderung der Steuerflächen
gegenüber der Tragflächenstruktur in seiner Länge
verändert wird. Hierzu sind die Seile mit ihrem anderen
Ende entweder jeweils an einer Steuerfläche befestigt oder
verlaufen über Umlenkrollen entlang der Steuerfläche
oder Steuerflächen, bevor sie an anderer Stelle an der
Tragflächenstruktur befestigt sind. Hierdurch ergibt sich
die Möglichkeit, eine Vielzahl unterschiedlichster Überwachungsmöglichkeiten
der Position der Stellflächen zu realisieren.
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Vorteilhafterweise
sind dabei die Seilzüge durch eine oder mehrere Rückstellfedern
der einen oder der mehreren Trommeln gespannt. Die Rückstellfedern
sorgen so dafür, dass die Seile der Seilzüge wieder
auf die Trommeln aufgespult werden, wenn sich die Länge
des Seilzugwegs durch eine Bewegung einer Stellfläche verringert.
Dies führt bei einem Bruck des Seils zudem für
ein Ansprechen des Sensors, so dass ein selbstüberwachendes
System geschaffen wird.
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Vorteilhafterweise
sind erfindungsgemäß die Seile der beiden Seilzüge
gegensinnig auf der oder den Trommeln aufgespult. Durch eine solche
gegensinnige Wicklung der Seile wird erreicht, dass die Längenänderung
der Seilzüge bei einer Rotation der Trommel oder der Trommeln
gleichartig erfolgt, d. h. dass entweder beide Seilzüge
länger oder beide Seilzüge kürzer werden.
Hierdurch ergibt sich eine einfache Überwachung der Differenz
der von den beiden Seilzügen übertragenen Bewegungen.
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Weiterhin
vorteilhafterweise sind die Seile der beiden Seilzüge auf
Trommeln oder Trommelbereichen mit unterschiedlichem Durchmesser
aufgespult. Durch Trommeln bzw. Trommelbereiche mit unterschiedlichem
Durchmesser lässt sich eine unterschiedliche Übersetzung
der von den Seilzügen übertragenen Längsbewegung
in eine Rotationsbewegung der Trommeln erreichen, so dass unterschiedliche
Soll-Verfahrwege ausgeglichen werden können. Durch die
unterschiedlichen Durchmesser ergibt sich so eine besonders einfache
mechanische Möglichkeit, mit welcher die unterschiedlichsten
Verfahrwege berücksichtigt werden können. Insbesondere
kann dabei auf komplizierte Auswerteelektronik verzichtet werden,
da der Ausgleich der unterschiedlichen Verfahrwege allein über
die unterschiedlichen Durchmesser erreicht werden kann.
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In
einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind die Seile
der beiden Seilzüge dabei auf einer gemeinsamen Trommel
aufgespult, wobei in die Seile Seilkraftsensoren integriert sind.
Die gemeinsame Trommel sorgt so für eine mechanische Kopplung der
Seilzüge, bei welcher bei einer ordnungsgemäßen
synchronen Bewegung der Stellflächen die beiden Seile mit
der Rückstellfeder der Trommel im Kräftegleichgewicht
stehen und von dieser gleichmäßig belastet werden.
Bei einer asynchronen Bewegung wird dagegen einer der beiden Seilkraftsensoren schwächer
oder stärker belastet, worüber dann der Fehler
detektiert werden kann. Vorteilhafterweise wird dabei ein Fehler über
eine niedrigere Belastung detektiert.
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Vorteilhafterweise
weisen dabei die Seilkraftsensoren eine Feder und einen Sensor,
welcher eine Längenänderung der Feder überwacht,
auf. Im störungsfreien Betrieb weist die Feder des Seilkraftsensors
dabei eine bestimmte Länge auf, welche sich aus dem Kraftgleichgewicht
mit der Rückstellfeder der Trommel ergibt. Bei einer niedrigeren
oder höheren Belastung der Feder des Seilkraftsensors wird die
Feder dagegen kürzer oder länger, was über
den Sensor erkannt wird. Vorteilhafterweise wird dabei ein Fehler über
eine Verkürzung der Feder detektiert.
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Alternativ
können die beiden Seilzüge vorteilhafterweise
auch auf zwei getrennten Trommeln aufgespult sein, wobei der Sensor
eine Winkeldifferenz zwischen den Trommeln überwacht. Hier
lässt sich mit nur einem Sensor eine einfache Überwachung
des Synchronlaufs erreichen. Bei Synchronlauf bewegen sich dabei
die beiden Trommeln in gleicher Weise, während bei einem
Fehler eine Winkeldifferenz zwischen der Bewegung der beiden Trommeln
auftritt, welche über den Sensor erkannt wird.
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Vorteilhafterweise
sind dabei die Trommeln koaxial nebeneinander angeordnet. Hierdurch
ergeben sich einfache Möglichkeiten, die Winkeldifferenz zwischen
den beiden Trommeln zu überwachen. Z. B. können
die Trommeln dabei als eine Spindel-Mutter-Einheit ausgeführt
sein, so dass sich bei unterschiedlicher Verdrehung der Trommel
eine Hubbewegung ergibt, welche einen Sensor betätigt.
Ebenso kann die Sensoreinheit z. B. ein induktiver Näherungssensor
sein, der strukturseitig befestigt ist und die synchrone Bewegung
der Trommel durch Markierungen, sogenannte Targets, am Umfang der
Trommeln durch Pulsbreitenmessung inkremental detektiert. In einer
weiteren vorteilhaften Ausführung der Sensoreinheit kann
z. B. ein Näherungssensor auf der einen Trommel angeordnet
sein, welcher Markierungen auf der gegenüberliegenden zweiten
Trommel detektiert. Bei synchroner Bewegung entsteht so ein permanentes „Target-Near-Signal",
welches im Fehlerfall unterbrochen wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Sensorsystems übertragen die Übertragungsstrecken
eine Rotationsbewegung, insbesondere über ein Drehrohr
oder eine flexible Welle. Hierdurch ergibt sich eine mechanisch einfache
Möglichkeit der Übertragung der Bewegung der Stellflächen
zum Sensor. Z. B. kann dabei das Drehrohr oder die flexible Welle über
eine Zahnstangen-/Zahnradanordnung die Bewegung eines Stellflächenelements übertragen.
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Vorteilhafterweise überwacht
dabei der Sensor eine Winkeldifferenz zwischen den von den Übertragungsstrecken übertragenen
Rotationsbewegungen. Ähnlich wie bei der Ausführung
mit zwei getrennten Trommeln kann so auf einfache Art und Weise
eine Asynchronität in den von den beiden Übertragungsstrecken übertragenen
Bewegungen detektiert werden.
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Um
unterschiedliche Soll-Verfahrwege auszugleichen, sind dabei vorteilhafterweise
in den beiden Übertragungsstrecken Getriebe mit unterschiedlicher Übersetzung
vorgesehen. Auch hierdurch ergibt sich eine einfache mechanische
Möglichkeit der Anpassung des erfindungsgemäßen
Sensorsystems an unterschiedlichste Verfahrwege.
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Das
erfindungsgemäße Sensorsystem kann dabei bei einer
Vielzahl von Stellflächenanordnungen verwendet werden,
wobei durch die erfindungsgemäße Differenzmessung
der Synchronlauf unterschiedlichster Elemente überprüft
werden kann.
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So
können die Übertragungsstrecken die an unterschiedlichen
Stellen erfolgenden Bewegungen einer einzigen Stellfläche übertragen.
Hiermit kann z. B. überprüft werden, ob die eine
Seite einer Stellfläche synchron zur anderen Seite der
Stellfläche bewegt wird. Insbesondere wenn zur Bewegung
einer Stellfläche mehrere Antriebe vorgesehen sind, kann so
das ordnungsgemäße Funktionieren der Antriebe überprüft
werden.
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Alternativ übertragen
die Übertragungsstrecken die Bewegungen mindestens zweier
unterschiedlicher Stellflächen, insbesondere mindestens zweier
symmetrisch bewegter Stellflächen. So kann z. B. der Synchronlauf
zweier symmetrisch gegenüber der Flugzeuglängsachse
an beiden Tragflügeln angeordneter Stellflächen überwacht
werden.
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Weiterhin
vorteilhafterweise kann jede Übertragungsstrecke auch die
Bewegung mehrerer Stellflächen übertragen. Dies
kann insbesondere dadurch geschehen, dass ein erfindungsgemäßer
Seilzug durch mehrere Stellflächen hindurch gezogen wird, so
dass asynchrone Bewegungen der Stellflächen untereinander
ebenfalls überwacht werden können.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Dabei zeigen:
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1.1: einen horizontalen Schnitt durch eine Sensoranordnung
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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1.2: einen vertikalen Schnitt durch die Sensoranordnung
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
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2:
ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Sensorsystems, welches an einer einzigen Stellfläche eingesetzt
wird,
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3:
ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Sensorsystems, welches mit mehreren Stellflächen eingesetzt
wird,
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4:
zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen
Sensorsystems, welche jeweils mit mehreren Stellflächen
eingesetzt werden,
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5:
ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Sensoreinheit,
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6.1: eine Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Sensoreinheit und
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6.2: eine perspektivische Ansicht des dritten
Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Sensoreinheit.
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Das
in 1.1 und 1.2 gezeigte
erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Sensoreinheit beruht dabei im wesentlichen auf der direkten Messung
von Wegdifferenzen mit nur einem Sensor 4. Dabei sind zwei
Seilzüge 1 und 2 vorgesehen, welche an
einer oder an mehreren Klappen an den Flugzeugflügeln angreifen.
Ein Ende des Seils des Seilzugmechanismus 1 ist dabei auf
eine erste Trommel 10 aufgespult, das andere Ende steht
mit der oder den Stellflächen in Verbindung. Ebenso ist
ein Ende des Seiles des zweiten Seilzugs 2 auf einer zweiten
Trommel 20 aufgespult. Die erste Trommel 10 und
die zweite Trommel 20 sind dabei über Rückstellfedern
vorgespannt, wobei die Seile jeweils durch die Kraft der Federn
auf die Trommeln gespult werden. Die Seile sind dabei gegensinnig
auf die Seiltrommeln 10 und 20 gespult, so dass
bei einer Verlängerung des Seilzugweges der Seilzüge 1 und 2 die
Trommeln 10 und 20 in die gleiche Richtung bewegt
werden.
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Wie
aus 1.2 zu erkennen ist, weisen
die Trommeln 10 und 20 dabei unterschiedliche
Radii R1 und R2 auf, um unterschiedliche von den Seilzügen 1 und 2 übertragene
Soll-Verstellwege der Klappen auszugleichen. Die beiden Trommeln
sind dabei koaxial zueinander angeordnet, und die Radi R1 und R2 im
Bezug auf die Soll-Verstellwege H1 von Seilzug 1 und H2
von Seilzug 2 so bestimmt, dass bei einem störungsfreien
Verfahren der Klappe die beiden Trommeln 10 und 20 mit
dem gleichen Drehwinkel gedreht werden. Hierzu werden die Radi R1
der ersten Trommel 10 und R2 der zweiten Trommel 20 in Bezug
auf die Soll-Verfahrwege H1 des ersten Seilzugs und H2 des zweiten
Seilzugs 2 wie H2/H1 = R2/R1 eingestellt. Bei einem störungsfreien
Verfahren der Klappe ergibt sich damit keine Drehwinkeldifferenz
zwischen den Rollen 10 und 20. Ein Fehler erzeugt
hingegen eine asynchrone Bewegung von Seilzug 1 und Seilzug 2,
welche dementsprechend zu einer Drehwinkeldifferenz zwischen der
Rolle 10 und der Rolle 20 führt. Diese
Drehwinkeldifferenz kann dann vom Sensor 4 erkannt werden.
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Die
Sensoreinheit kann dabei z. B., wie in 1.1 gezeigt,
eine Spindel-Mutter-Einheit umfassen, deren Mutter von der Trommel 10 gedreht
wird, und deren in Lagern 21 gelagerte Spindel von der zweiten
Trommel 20 gedreht wird. Bei unterschiedlicher Verdrehung
der Trommeln ergibt sich so eine Hubbewegung der Mutter, welche
den Sensor 4 betätigt.
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Ebenso
kann die Sensoreinheit z. B. ein induktiver Näherungssensor
sein, der strukturseitig befestigt ist und die synchrone Bewegung
der Trommeln mit Hilfe von Markierungen, sogenannten „Targets",
am Umfang der Trommel durch Pulsbreitenmessung inkremental detektiert.
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Eine
weitere Ausführung der Sensoreinheit kann z. B. aus einem
Näherungssensor auf der einen Trommel und einem gegenüber
positionierten Target auf der zweiten Trommel bestehen. Bei synchroner Bewegung
entsteht so ein permanentes „Tar get-Near-Signal", das im
Fehlerfall unterbrochen wird. Eine Abwandlung dieser Anordnung kann
einen Näherungssensor auf einer Trommel mittig zwischen
zwei Targets auf der zweiten Trommel vorsehen. Bei unterschiedlichen
Bewegungen der Trommel entsteht so ein „Target-Near-Signal",
während bei synchroner Bewegung das Signal immer „Target-Far"
bleibt. Die zweite Anordnung hat dabei allerdings den Nachteil, dass
ein fehlerhafter Sensor nicht erkannt wird. Die erste Anordnung
hat dagegen den Vorteil, dass das System selbstüberwachend
ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Sensorsystem wirken die
Federmechanismen rückstellend auf die Trommeln 10 und 20 und
erzeugen so in jedem Seil eine Zugspannung. Beim Ausfahren der Klappe
bzw. Klappen wird über die ausgezogenen Seile der Seilzüge 1 und 2 die
jeweilige Feder weiter vorgespannt. Unterschiedliche Verfahrwege
der Antriebsstation können dabei, wie oben dargestellt,
durch entsprechende Anpassung der Trommeldurchmesser der Trommeln 10 und 20 kompensiert
werden, so dass bei fehlerfreier Funktion beide Trommeln synchron drehen.
Beim Einfahrender Klappe drehen die Federn die Trommeln zurück,
und die Seile werden wieder aufgespult.
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Tritt
eine Störung auf, so wird die Bewegung des betreffenden
Seilstrangs irregulär verändert, was sich auf
die Bewegung der entsprechenden Trommel überträgt.
Dadurch entsteht eine Differenz der Trommelrotation, die durch den
Sensor 4 erkannt wird. Der Sensor erzeugt jetzt ein Fehlersignal.
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Ein
Bruch eines der Seile wird dabei ebenfalls als Fehler erkannt, da
die dem fehlerhaften Seil zugeordnete Trommel durch den Federmechanismus zurückgestellt
wird und der Sensormechanismus anspricht. Das System ist also selbstüberwachend.
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2 zeigt
nun ein erfindungsgemäßes Sensorsystem, welches
zur Überprüfung des Synchronlaufs zweier Antriebe 5 und 6 einer
einzigen Klappe 3 eingesetzt wird. Die Seile der Seilzüge 1 und 2 sind
dabei jeweils mit einem Ende an der Klappe 3 befestigt
und verlaufen entlang des Antriebsweges der Antriebe 5 und 6,
so dass die Seilzuglänge im wesentlichen der Verfahrlänge
des jeweiligen Antriebs entspricht. Die anderen Enden der Seile
der Seilzüge 1 und 2 verlaufen dabei über
Umlenkrollen 7 zu den Trommeln der erfindungsgemäßen
Sensoreinheit. Unterschiedliche Soll-Verstellwege der Antriebe 5 und 6 können
dabei, wie im Bezug auf 1.2 beschrieben,
durch unterschiedliche Radii der Trommeln 10 und 20 ausgeglichen
werden.
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Tritt
nun in einem der Klappenantriebe eine Störung wie z. B.
ein Klemmen oder Bruch auf, so wird die Bewegung der betroffenen
Antriebsstation irregulär verändert, wobei das
dieser Station zugeordnete Seil die Bewegungsstörung auf
seine Trommel überträgt. Hierdurch entsteht eine
Differenz der Trommelrotation, die durch den Sensor 4 erkannt wird.
Durch die gezeigte Anordnung kann also der Synchronlauf auch nur
einer einzigen Klappe 3 überwacht werden.
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Bei
dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird
dagegen der Synchronlauf mehrerer Stellflächen überwacht.
Hierfür wird der Effekt der Veränderung der Verlegungsbahn
des Seilzugs zur Detektierung von asynchronen Bewegungen genutzt,
wobei die Seilenden auf einer Seite an der Struktur des Flügels
angeschlagen sind und mit der anderen Seite den Differenzsensor 4 beaufschlagen.
In dieser Anordnung ist die aufgespulte Seillänge mindestens zweimal
so lang wie der Maximalhub der Klappe. Diese Anordnung ermöglicht
auch die Überwachung der äußeren Antriebsstationen,
welche der festen Struktur benachbart sind. Auch diese Anordnung
ist selbstüberwachend, da ein Bruch der Seile zu einem
entsprechenden Zurückstellen der Trommel führt,
wodurch der Sensormechanismus anspricht.
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Die
Sensoreinheit 4 ist dabei, wie in den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen,
an der Tragflügelstruktur angeordnet. Die Seilzüge 1 und 2 verlaufen
dann über Umlenkrollen 7 an der Tragflügelstruktur
und über Umlenkrollen 8 an den Stellflächen
entlang der Stellflächen, und sind mit ihren anderen Enden
wieder an Befestigungspunkten 9 der Tragflügelstruktur
befestigt. Der Seilzug 1 verläuft dabei über die
rechte Seite der mittleren Klappe 12 und über
beide Seiten der rechten Klappe 13, während der
Seilzug 2 über die linke Seite der mittleren Klappe 12 und beide Seiten
der linken Klappe 11 verläuft. Durch diese Anordnung
können unterschiedlichste Asynchronitäten in der
Bewegung der drei Klappen, wenn sie zu einer Differenz der Seilzuglängen
zwischen dem ersten Seilzug 1 und dem zweiten Seilzug 2 führen, über
den Differenzsensor 4 überwacht werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann mit mindestens einem oder
mit zwei Sensorsystemen der beschriebenen Art der Synchronlauf aller Klappen
an der Vorderkante oder der Hinterkante beider Flügel überwacht
werden, unter Beibehaltung aller beschriebenen Vorteile. In einer
solchen Anordnung, bei welcher Positionsänderungen sich
entsprechender Klappen beider Flügel verglichen werden,
ist dabei keine Kompensation unterschiedlicher Verfahrwege notwendig,
da die Summe der Positionsänderungen in beiden Flügeln
gleich ist.
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In 4 ist
eine solche Anordnung mit zwei erfindungsgemäßen
Sensorsystemen 40 und 41 gezeigt, welche den Synchronlauf
von symmetrisch bezüglich der Flugzeuglängsachse
an beiden Tragflügeln angeordneten Klappen überwacht.
Die Sensoreinheit 41, deren erster Seilzug über
die Klappe 51 und deren zweiter Seilzug über die
Klappe 52 läuft, überprüft dabei
den Synchronlauf dieser beiden Klappen 51 und 52.
Die Sensoreinheit 40, deren erster Seilzug gleichzeitig
durch die drei Klappen 61 und deren zweiter Seilzug gleichzeitig
durch die drei Klappen 62 verläuft, überwacht
dagegen die synchrone Bewegung der Klappen 61 im Vergleich
zu den Klappen 62.
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Hierbei
sind eine Vielzahl an weiteren Möglichkeiten denkbar, wie
durch unterschiedliche Führung der beiden Seilzüge
unterschiedliche Klappenkombinationen auf ihren Synchronlauf überprüft
werden können.
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5 zeigt
nun ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Sensoreinheit, bei welcher die Seile beider Seilzüge 1 und 2 auf
eine einzige Trommel 30 gegensinnig aufgespult sind. Durch die
Verwendung nur einer Trommel ist keine Drehwinkeldifferenz mehr
möglich. Auch in dieser Anordnung können jedoch
unter schiedliche Verfahrwege der Klappenantriebe der Klappe 3 durch
Anpassung der Spulendurchmesser auf der Trommel 30 kompensiert
werden.
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In
jedem der Seile ist erfindungsgemäß eine Sensoreinheit 4 integriert,
die mit einer vorgespannte Zugfeder 16 eine konstante Seilspannung
bewirkt. Die durch die Federn 16 aufgebrachten Seilkräfte stehen
dabei im Gleichgewicht mit der Rückstellkraft der Seiltrommel,
so dass die Seile bei einer Bewegung der Stellfläche 3 entsprechend
auf- und abgespult werden. An den Sensoreinheiten 4 ist
jeweils ein elektrisch schaltendes Element 17 angebracht, das
bei gestreckter Position der Feder 16 geschlossen ist und
bei Verkürzung der Feder im Fehlerfall elektrisch unterbrochen
ist.
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Bei
einseitig nachlassender Seilspannung in Folge einer asynchronen
Klappenbewegung wird zunächst durch die Sensorfeder 16 die
Seilspannung aufrechterhalten, der Hub des Federelements verkürzt
sich jedoch. Dieser Federhub wird zum Betätigen des elektrischen
Signalgebers 17, z. B. eines Schalters, eines Näherungssensors
oder eines Wegsensors benutzt. Der Signalgeber erzeugt ein elektrisches
Signal, das wiederum eine automatische Abschaltung des Antriebssystems
und eine Fehlermeldung im Cockpit bewirkt.
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Auch
mit dieser zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Sensorsystems können alle oben in 2 bis 4 beschriebenen
Anordnungen der Seilverlegung realisiert werden. Auch diese Ausführung
ist selbstüberwachend.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Sensorsystems ist nun in 6.1 und 6.2 gezeigt. Dargestellt ist dabei ein Klappenführungsmechanismus
für einen Klappenkörper 3, welcher einen
gebogenen Track 70, der in den Führungsrollen 71 geführt
ist, umfasst und der bei Bewegung eine bogenförmige Bewegung
des Klappenkörpers 3 verursacht. Die Elemente
der Antriebssysteme sind wegen der besseren Übersichtlichkeit nicht
dargestellt.
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Die Übertragungsstrecken
bestehen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel anders als
im ersten und im zweiten Ausführungsbeispiel nicht aus
einem Seilzug, sondern übertragen eine Drehbewegung. Hierzu
ist zunächst ein Hebelmechanismus aus Hebeln 72 und 73 vorgesehen,
welcher eine Bewegung des Klappenkörpers 3 über
den gebogenen Track 70 in eine Drehbewegung der Achse 74 übersetzen.
Die beiden Sensortransmissionen 1 und 2, welche
mit dem rechten und dem linken Track der Flügelklappe in
Verbindung stehen, sind dabei mit einem Sensorelement 4 verbunden,
welches eine Drehwinkeldifferenz zwischen der Sensortransmission 1 und
der Sensortransmission 2 detektiert. Die Sensortransmissionen
können dabei als Drehrohr oder vorteilhaft auch als flexible
Welle ausgeführt sein. Die flexible Welle bietet dabei
Vorteile bei der Installation. Auch diese Anordnung ist selbstüberwachend.
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Das
Sensorelement 4 kann z. B. ein rotatorischer Positionssensor
sein, dessen Stator von der einen Sensortransmission und dessen
Rotor von der zweiten Sensortransmission bewegt wird. Die Sensoreinheit
kann aber auch z. B. aus einem über die Sensortransmission
synchron bewegten Näherungsschalter und Target bestehen.
Ebenso sind elektromechanische Schalter und Schaltnocken denkbar. Gleichfalls
können auch die bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels
gezeigten Sensoren eingesetzt werden.
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Durch
das erfindungsgemäße Sensorsystem ist es möglich,
durch einen Vergleich der von den beiden Übertragungsstrecken übertragenen
Bewegung einer oder mehrerer Stellflächen eine einfache
und sichere Überwachung des Synchronlaufes der Stellflächen
bereitzustellen, ohne dass hierfür eine Vielzahl von Sensoren
oder eine komplexe Auswerteelektronik benötigt würde.
Zu dem ergibt sich eine automatische Selbstüberwachung
des Systems.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 4686907 [0005]
- - US 5680124 [0006]