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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stellantriebseinheit für einen an einem ersten Körper um eine Schwenkachse schwenkbar gelagerten zweiten Körper. Insbesondere betrifft die Erfindung eine derartige Stellantriebseinheit für den Einsatz in einem Luftfahrzeug.
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STAND DER TECHNIK
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In einem Luftfahrzeug werden derartige Stellantriebseinheiten eingesetzt zur Betätigung von Seitenrudern (rudder), Hochauftriebsklappen (flaps), Höhenruder (elevons), Querrruder (ailerons), Bremsklappen (spoiler) sowie für Schubumlenkungsklappen und auch für andere Klappen, die nicht als Steuerflächen dienen. Herkömmlicherweise werden zur Betätigung derartiger Klappen beziehungsweise Ruder hydraulische Stellantriebseinheiten verwendet, die Hydraulikzylinder mit einer oder mehreren Tandem-Antriebskammern aufweisen, um die Anforderungen an die Ausfallsicherheit derartiger Stellantriebe zu erfüllen.
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Die herkömmlichen hydraulischen Stellantriebseinheiten sind als Direktantrieb ausgelegt, das heißt sie sind mit ihrem einen Ende an einem festen Bezugspunkt am ersten Körper und mit ihrem anderen Ende an einem Anlenkungspunkt am beweglichen zweiten Körper angebracht. Ein derartiger Direktantrieb besitzt den Vorteil des einfachen Aufbaus und einer hohen Steifigkeit. Um bei einem solchen Direktantrieb die zur Ausfallsicherung dienende Tandem-Anordnung von Antriebskammern zu realisieren, wird ein sehr langer Zylinder benötigt, was wiederum bedeutet, dass für einen solchen Stellantrieb eine große Einbaulänge am Einbauort zur Verfügung stehen muss.
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Eine parallele Anordnung von zwei auch als „Aktuatoren” bezeichneten Stellantrieben wurde bislang vermieden, weil dabei das Problem besteht, beide Stellantriebe absolut synchron betreiben zu müssen, um zu vermeiden, dass Zwangskräfte durch asynchronen Betrieb hervorgerufen werden, die im schlimmsten Fall so groß werden können, dass die Integrität von Strukturelementen am ersten und/oder zweiten Körper gefährdet sein kann. Um diese potentiell möglichen Zwangskräfte bei der Auslegung einer parallel angeordneten Stellantriebseinheit zu berücksichtigen, wird man zu einem sehr massiven Design der Lasteinleitungsbeschläge, mit denen die Stellantriebseinheit am ersten und am zweiten Körper angebracht ist, gelangen, wodurch das Gesamtgewicht in unerwünschter Weise erhöht wird.
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Die heutige Entwicklung im Flugzeugbau geht dahin, hydraulische Stellantriebe durch elektromechanische Aktuatoren zu ersetzen, weil dadurch die aufwendige hydraulische Infrastruktur in einem Luftfahrzeug reduziert und durch eine weniger aufwendig herzustellende und zu wartende elektrische Infrastruktur ersetzt werden kann und zudem Gewicht eingespart werden kann. Die Erzielung einer Redundanz bei elektromechanischen Stellantriebseinheiten ist jedoch problematischer, als bei hydraulischen Stellantriebseinheiten, da anders als bei der Hydraulik ein Mitschleppen eines ausgefallenen elektromechanischen Aktuators durch den noch arbeitenden elektromechanischen Aktuator einen wesentlich höheren Kraftaufwand erfordert.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stellantriebseinheit mit zumindest zwei parallel zueinander wirkenden Stellantrieben anzugeben, die in der Lage ist, mittels der beiden Stellantriebe eine Redundanz zu gewährleisten, ohne dabei unnötig hohe Lasten in die Anlenkpunkte einzuleiten.
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Diese Aufgabe wird durch die Stellantriebseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Dazu ist die erfindungsgemäße Stellantriebseinheit für einen an einem ersten Körper um eine Schwenkachse schwenkbar gelagerten zweiten Körper mit zumindest zwei parallel zueinander wirkenden Stellantrieben versehen. Die Stellantriebe sind jeweils einerseits am ersten Körper und andererseits in jeweils einem Anlenkpunkt am zweiten Körper gelagert, wobei die Lagerung der Stellantriebe am ersten Körper mittels zumindest einer am ersten Körper gelenkig gelagerten Pendelanordnung gebildet ist.
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VORTEILE
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Die Lagerung der Stellantriebe am ersten Körper mittels zumindest einer am ersten Körper gelenkig gelagerten Pendelanordnung sorgt dafür, dass Zwangskräfte, die bei der Betätigung der beiden Stellantriebe entstehen, nicht in die Struktur des ersten Körpers eingeleitet werden, sondern eine Bewegung des Pendels verursachen.
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Weitere bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der erfindungsgemäßen Stellantriebseinheit sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 10.
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Vorzugsweise ist die Pendelanordnung von einem Pendelhebel gebildet, dessen eines Ende gelenkig am Körper angelenkt ist und an dessen anderem Ende die Stellantriebe gelagert sind.
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Weiter vorzugsweise sind die Anlenkpunkte, in denen die Stellantriebe am zweiten Körper gelagert sind, auf zwei voneinander abgewandten Seiten der Schwenkachse gelegen. Hierdurch erfolgt die Scharniermomenteneinleitung auf beiden Seiten der Drehachse, wodurch eine Verdoppelung des wirksamen Hebelarms erzielt wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform liegen die Anlenkpunkte, in denen die Stellantriebe am zweiten Körper gelagert sind, in einer gemeinsamen, rechtwinklig zur Schwenkachse verlaufenden Ebene. Bei dieser Ausführungsform werden keine Torsionskräfte im Bereich der Anlenkung der Stellantriebe am zweiten Körper erzeugt.
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Alternativ können die Anlenkpunkte, in denen die Stellantriebe am zweiten Körper gelagert sind, in unterschiedlichen, rechtwinklig zur Schwenkachse verlaufenden Ebene liegen, die in Richtung der Schwenkachse voneinander beabstandet sind. Diese Variante ermöglicht den kompakten Einbau mit übereinander angeordneten Stellantrieben.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der jeweilige Anlenkpunkt, in dem der jeweiligen Stellantrieb am zweiten Körper gelagert ist, an einem zugeordneten Torsionselement angeordnet ist, das andererseits am zweiten Körper angebracht ist.
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Besonders vorteilhaft ist diese Ausführungsform dann, wenn die Torsionselemente eine gemeinsame Torsionsachse aufweisen, die mit der Schwenkachse zusammenfällt.
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Vorzugsweise ist das jeweilige Torsionselement von einem Torsionsrohr gebildet.
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Vorteilhaft ist dabei auch, wenn der Pendelhebel zumindest einen Torsionsabschnitt aufweist.
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Die erfindungsgemäße ausgebildete Stellantriebseinheit ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Stellantriebe von elektro-mechanischen Aktuatoren gebildet sind.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stellantriebseinheit;
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2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stellantriebseinheit;
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3 eine schematische Darstellung der Arbeitsweise der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform im Normalbetrieb;
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4 eine schematische Darstellung der Arbeitsweise der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform bei Ausfall eines Stellantriebs;
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5 eine schematische Darstellung der Arbeitsweise der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform bei Ausfall des anderen Stellantriebs;
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6 eine schematische Darstellung der Arbeitsweise der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform bei Ausfall eines Stellantriebs bei einer anderen Ruderstellung;
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7 eine schematische Darstellung der Arbeitsweise der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform bei Ausfall eines Stellantriebs bei noch einer anderen Ruderstellung;
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8 ein Einbaubeispiel der erfindungsgemäßen Stellantriebseinheit zur Betätigung des Seitenleitwerks eines Flugzeugs;
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9 eine vergrößerte Darstellung der Ausführungsform aus 8 in Blickrichtung des Pfeils IX;
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10 einen Horizontalschnitt durch das in 8 und 9 gezeigte Seitenleitwerk.
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DARSTELLUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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In 1 ist schematisch ein Horizontalschnitt durch ein Seitenleitwerk eines Luftfahrzeugs mit einem das Seitenleitwerk bildenden ersten Körper 1 und einem das Seitenruder bildenden zweiten Körper 2 gezeigt. Die beiden Darstellungen A und B in 1 zeigen zwei unterschiedliche Ausschläge des Seitenruders 2, das in einem Gelenk 12 um eine Schwenkachse X schwenkbar am Seitenleitwerk 1 gelagert ist. Die Verschwenkung des Seitenruders 2 erfolgt über eine im Seitenleitwerk 1 angeordnete Stellantriebseinheit 3, die nachstehend näher beschrieben wird.
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Die Stellantriebseinheit 3 weist zwei parallel zueinander angeordnete und wirkende Stellantriebe 30, 32 auf. Die Stellantriebe 30, 32 sind im gezeigten Beispiel schematisch als Kolben-Zylinder-Einheiten dargestellt, können aber genauso gut von jeder anderen Linearantriebseinheit, wie beispielsweise von einem elektro-mechanischen Aktuator, gebildet sein. Der erste Stellantrieb 30 und der zweite Stellantrieb 32 weisen jeweils einen Gehäusekörper 31, 33 sowie eine bezüglich des Gehäusekörpers 31, 33 längs verschiebbare Betätigungsstange 34, 36 auf. Die Betätigungsstangen 34, 36 sind mit ihrem freien Ende 35, 37 jeweils an einem Anlenkpunkt 20, 22 am Seitenruder gelenkig gelagert. Die Anlenkpunkte 20, 22 liegen in einer gemeinsamen Ebene, die rechtwinklig zur Schwenkachse X verläuft und die in 1 der Zeichenebene entspricht. Die Anlenkpunkte 20, 22 liegen weiterhin auf einer die Schwenkachse X schneidenden Geraden und sind entlang dieser Geraden gleich weit von der Schwenkachse X beabstandet, aber auf einander gegenüber gelegenen Seiten bezüglich der Schwenkachse X gelegen.
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Die Gehäusekörper 31, 33 der beiden Stellantriebe 30, 32 sind an ihrem jeweiligen freien Ende 38, 39 an einem Anlenkpunkt 42 eines Pendelhebels 40 einer Pendelanordnung 4 gelenkig gelagert. Der Anlenkpunkt 42 ist an einem ersten freien Ende des Pendelhebels 40 vorgesehen. Der Pendelhebel 40 ist an seinem zweiten Ende mit einem zweiten Anlenkpunkt 44 versehen, in welchem der Pendelhebel 40 an einer fest mit dem Seitenleitwerk 1 verbundenen Halterung 10 gelenkig gelagert ist.
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Die Stellantriebe 30, 32 sind folglich so angeordnet, dass sie mit einem am Ruder angeordneten und die Anlenkpunkte 20, 22 aufweisenden Beschlag 21 ein Dreieck bilden. Da die Schwenkachse X zwischen den beiden Anlenkpunkten 20, 22 gelegen ist, erfolgt die Scharniermomenteneinleitung zum Schwenken des Seitenruders 2 auf sehr günstige Weise, nämlich auf beiden Seiten der Schwenkachse, so dass eine Verdoppelung des Hebelarms erreicht wird.
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Zum Verschwenken des Seitenruders 2 wird, wie beispielhaft in Bild B der 1 gezeigt ist, der erste Stellantrieb 30 so angetrieben, dass sich dessen Betätigungsstange 34 aus dessen Gehäusekörper 31 herausbewegt, so dass der Abstand zwischen den freien Enden 38 und 35 des ersten Stellantriebs 30 verlängert wird. Gleichzeitig wird der zweite Stellantrieb 32 derart angetrieben, dass sich dessen Betätigungsstange 36 in dessen Gehäusekörper 33 hineinbewegt, dass sich also der Abstand zwischen den freien Enden 39 und 37 des zweiten Stellantriebs 32 verkürzt. Die entsprechenden Bewegungsrichtungen der Betätigungsstange 34 beziehungsweise 36 sind durch die Pfeile P1 und P2 dargestellt. Diese beschriebenen Bewegungen der Betätigungsstangen 34 und 36 führen dazu, dass das Seitenruder 2, wie in Bild B der 1 dargestellt ist, ausgelenkt wird.
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Wie in Bild A der 1 gezeigt ist, wird ein auf das Seitenruder 2 wirkendes Scharniermoment Mh einerseits über die Lagerung der Schwenkachse X im Gelenk 12 des Seitenleitwerks 1, an dem das Seitenruder 2 gelagert ist, und andererseits am Anlenkpunkt 44 an der Halterung 10 des Seitenleitwerks 1 abgestützt, an welchem die Pendelanordnung 4 am Seitenleitwerk 1 gelenkig gelagert ist. Die dazu am Seitenleitwerk 1 angreifenden Abstützkräfte oder auch Antriebsreaktionskräfte sind in Bild A der 1 durch die Pfeile F1 und F2 symbolisch dargestellt. Diese Kräfte F1 und F2 stellen Antriebsreaktionskräfte dar, die im Wesentlichen quer zu den durch die Pfeile P1 und P2 symbolisierten Antriebskräften liegen. Da der Abstand zwischen den Angriffpunkten der Antriebsreaktionskräfte F1 und F2, der sogenannte Reaktionshebelarm H wesentlich größer ist als der Abstand zwischen den Angriffspunkten 20, 22 der Antriebskräfte P1 und P2, sind die Antriebsreaktionskräfte F1 und F2 wesentlich geringer als die Antriebskräfte P1 und P2. Dies führt dazu, dass die Strukturelemente, die im Seitenleitwerk 1 zur Abstützung der Antriebsreaktionskräfte F1 und F2 vorgesehen sein müssen, entsprechend gewichtssparend ausgelegt werden können.
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2 zeigt eine alternative Ausführungsform der in 1 dargestellten Stellantriebseinheit, bei der die Stellantriebe 30, 32 außerhalb des Seitenleitwerks 1 angeordnet sind. Das Seitenruder 2 wird hier von den Stellantrieben 30, 32 über einen Schwenkhebel 23 betätigt. Auch hier sind die freien Enden 35, 37 der Betätigungsstangen 34, 36 der Stellantriebe 30, 32 in einer Ebene und auf einer die Schwenkachse X senkrecht schneidenden Geraden angeordnet, allerdings nicht beiderseits der Schwenkachse wie in 1, sondern gemeinsam auf einer Seite der Schwenkachse, aber voneinander beabstandet. Die Befestigung der Stellantriebe 30, 32 am Seitenleitwerk 1 erfolgt auf dieselbe Weise wie dies in Zusammenhang mit der 1 beschrieben worden ist durch den Pendelhebel 40 der Pendelanordnung 4, wobei in diesem Fall der Pendelhebel 40 aus dem Seitenleitwerk 1 herausragt.
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Wie in Abbildung B der 2 dargestellt ist, werden zum Verschwenken des Seitenruders 2 beide Stellantriebseinheiten 30, 32 stets in dieselbe Richtung betätigt, also beispielsweise beide verkürzt, wie in Bild B durch die Pfeile P1' und P2' symbolhaft dargestellt ist. Dabei arbeiten die Stellantriebe zwar in die gleiche Richtung, aber mit unterschiedlichen Stellgeschwindigkeiten. Die Scharniermomenteneinleitung erfolgt bei der Ausführungsform gemäß 2 somit asymmetrisch, nämlich nur auf einer Seite der Schwenkachse X. Dadurch wird der erforderliche Mindesthub, den jeder der Stellantriebe 30, 32 in der Lage sein muss, zu erbringen, größer als bei der in 1 dargestellten Ausführungsform. Auch ist in der Ausführung nach 2 das Regelungssystem komplexer.
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3 zeigt schematisch die störungsfreie Arbeitsweise der Stellantriebseinheit gemäß 1. Bild A zeigt das Seitenleitwerk 1 mit dem Seitenruder 2 bei 0° Ruderauslenkung. In der Darstellung nach Bild B wird der obere Stellantrieb 30 kontrahiert und der untere Stellantrieb 32 expandiert, wie durch die Kraftpfeile P11 und P22 symbolisiert ist. Das Seitenruder 2 wird dabei entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt, wie durch den Pfeil D1 symbolisiert ist. Die entstehenden Stützkräfte werden über die Pendelanordnung 4 in Richtung der Längserstreckung des Pendelhebels 40 in das Seitenleitwerk 1 eingeleitet.
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In Bild C erfolgt die Betätigung der Stellantriebseinheit 3 genau in entgegengesetzter Richtung, das heißt der erste Stellantrieb 30 wird expandiert und der zweite Stellantrieb 32 wird kontrahiert, wie durch die Kraftpfeile P12 und P21 dargestellt ist. Das Seitenruder 2 wird hierdurch in Uhrzeigerrichtung geschwenkt, wie der Pfeil D1' zeigt. Auch hier erfolgt die Einleitung der Stützkräfte in Längsrichtung des Pendelhebels 40. Der Pendelhebel 40 selbst bleibt bei allen in 3 gezeigten Bewegungen in der gleichen Position, schwenkt also nicht aus.
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In diesem in 3 gezeigten normalen Betriebsfall treiben somit beide Stellantriebe 30, 32 das Ruder 2 gleichzeitig an, indem stets ein Stellantrieb drückt und der andere Stellantrieb zieht. Kommt es dabei zu geringfügigen Hubunterschieden in den beiden Stellantrieben 30, 32, so führen die dadurch entstehenden Reaktionskräfte, die im rechten Winkel zu den Stützkräften (Antriebsreaktionskräfte F1 und F2) gerichtet sind, zu einer geringfügigen Auslenkung des Pendelhebels 40, ohne dass dabei die Reaktionskräfte in die Struktur des Seitenleitwerks 1 eingeleitet werden. Bei einer herkömmlichen Anordnung, bei der die Stellantriebe nicht über eine Pendelanordnung, sondern unmittelbar an der Struktur des Seitenleitwerks 1 angebracht sind, würden diese Reaktionskräfte in die Struktur eingeleitet werden und diese statisch und dynamisch belasten.
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4 zeigt einen Fall der Stellantriebseinheit gemäß 1, bei welcher in der Ruderstellung 0° (Bild A) der untere Stellantrieb 32 blockiert, was durch das Kreuz über dem unteren Stellantrieb 32 symbolisiert wird. Muss jetzt, wie in Bild B gezeigt ist, das Seitenruder 2 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt werden, so kann dies nur dadurch erfolgen, dass der erste Stellantrieb 30 kontrahiert wird, was durch den Pfeil P11 gezeigt ist. Der zweite Stellantrieb 32 verändert seine Länge nicht, da er blockiert ist. Durch diese Blockierung des zweiten Stellantriebs 32 fehlt die kompensierende Gegenkraft P22 (siehe 3B) und es entsteht eine Reaktionskraft, die im rechten Winkel zu den Stützkräften (Antriebsreaktionskräfte F1 und F2) gerichtet ist und die von der Stellantriebseinheit 3 auf den Pendelhebel 40 der Pendelanordnung 4 wirkt und diesen im Uhrzeigersinn schwenken lässt, wie durch den Pfeil D2 symbolisiert wird.
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Auf analoge Weise führt eine Expansion des ersten Stellantriebs 30 (Pfeil P12) zu einer Verschwenkung des Seitenleitwerks 2 im Uhrzeigersinn (Pfeil D1'), wobei auch hier durch den blockierten zweiten Stellantrieb 32 eine Reaktionskraft auf den Hebelarm 40 einwirkt, die diesen im Uhrzeigersinn (Pfeil D2') verschwenkt.
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Im Versagensfall eines der Stellantriebe, also wenn beispielsweise einer der beiden Stellantriebe blockiert oder auch nur schwergängig wird, funktioniert der Stellantrieb 3 nach wie vor. In diesem Fall muss lediglich das Regelsystem, das die Stellantriebe 30, 32 steuert, entsprechend angepasst werden.
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Vergleicht man die Darstellung der störungsfreien Funktion in 3B und 3C mit der Darstellung der funktionsgestörten Version in 4B und 4C jeweils miteinander, so wird deutlich, dass die Auslenkung des Pendelhebels 40 in 4B und 4C anzeigt, dass die Funktion eines der Stellantriebe gestört ist. Ein Ausschlag des Pendelhebels 40 über einen bestimmten Winkelbetrag würde demnach anzeigen, dass einer der Stellantriebe ausgefallen ist. Ein an der mit dem Seitenleitwerk 1 verbundenen Halterung 10 für den Pendelhebel 40 vorgesehener Winkelsensor S, der die Auslenkung des Pendelhebels 40 erfasst und an eine (nicht dargestellte) Auswerteeinrichtung weitergibt, ist daher ein Indikator für den Ausfall oder eine Betriebsstörung eines der Stellantriebe 30, 32. Die Größe des erfassten Ausschlagwinkels des Pendelhebels 40 ist dabei ein Indikator für die Größe der Störung und die Richtung des Ausschlages und ist (bei bekannter Schwenkrichtung des Seitenruders 2) ein Indikator dafür, welcher der beiden Stellantriebe ausgefallen ist oder eine Störung aufweist.
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5 ist eine mit 4 vergleichbare Darstellung der Stellantriebseinheit gemäß 1, wobei hier jedoch der obere Stellantrieb 30 ausgefallen ist. Es ist erkennbar, dass bei einer vergleichbaren Verschwenkung des Seitenruders 2 der Pendelhebel 40 in genau die entgegengesetzte Richtung wie im Beispiel der 4 verschwenkt, wie an den Pfeilen D3 und D3' zu erkennen ist.
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6 zeigt die Darstellung einer Störung ähnlich der in 4 gezeigten Darstellung, wobei die Blockade des zweiten Stellantriebs 32 jedoch bei einer Ruderstellung von 20° erfolgt (Bild A). Wird das Ruder jetzt in die 0°-Stellung zurückbewegt (Bild B), so muss dies ausschließlich durch eine Expansion des oberen Stellantriebs 30 erfolgen, was durch den Pfeil P12 symbolisiert ist. Die hierbei auftretenden Reaktionskräfte (wegen der aufgrund des blockierten zweiten Stellantriebs 32 fehlenden Gegenkraft P21) führen wie in der Darstellung der 4C zu einem Verschwenken des Pendelhebels 40 im Uhrzeigersinn (Pfeil D2'). Muss jetzt das Seitenruder 2 entgegengesetzt, also im Uhrzeigersinn, ausgelenkt werden (Bild C), so muss der obere Stellantrieb 30 weiter expandiert werden, was zu einem Ansteigen der Reaktionskraft führt und damit ein stärkeres Verschwenken des Pendelhebels 40 im Uhrzeigersinn bewirkt, wie in Bild C durch den Pfeil D2' gezeigt ist.
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7 zeigt einen weiteren Versagensfall des unteren Stellantriebs 32, wobei der untere Stellantrieb 32 bei einer Ruderstellung von 10° versagt (Bild A). Eine Rückstellung in die 0°-Stellung des Seitenruders 2 (Bild B) führt wie in der Darstellung von 6B zu einem Auslenken des Pendelhebels 40 im Uhrzeigersinn, wobei die Auslenkung hier jedoch nur halb so groß ist, wie im Beispiel der 6B.
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Muss jetzt das Seitenruder 2 über den ursprünglichen Blockadewert von 10° hinaus entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt werden, wie in Bild C gezeigt ist, so schwenkt der Pendelhebel 40 aufgrund der Reaktionskraft entgegen dem Uhrzeigersinn wie durch den Pfeil D2 dargestellt ist. Wird das Seitenruder 2 hingegen in die entgegengesetzte Richtung, also im Uhrzeigersinn, ausgeschwenkt (Bild D), so verschwenkt der Pendelhebel 40 aufgrund der Reaktionskräfte im Uhrzeigersinn über die in Bild B gezeigte Winkelstellung hinaus.
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In den 8 bis 10 ist eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stellantriebseinheit 103 gezeigt, die in ihrer Einbaulage in ein Seitenleitwerk 101 eines Flugzeugs dargestellt ist. Die Stellantriebe 130, 132 sind in diesem Ausführungsbeispiel übereinander angeordnet. Diese übereinander gelegene Anordnung der beiden Stellantriebe 130, 132 erfolgt aus Platzgründen, um die Stellantriebe in dem beengten Einbauraum des Seitenleitwerks 101 unterbringen zu können. Obwohl sie übereinander gelegen sind, wirken sie parallel. Das Seitenruder 102 ist mittels Scharnierbeschlägen 224, 226 an entsprechenden Scharnierbeschlägen 114, 116 des Seitenleitwerks 101 um die Schwenkachse X gelenkig gelagert. Die Stellantriebe 130, 132 sind in Richtung der Schwenkachse X axial voneinander beabstandet angeordnet und sind an Anlenkpunkten 120, 122 des Seitenleitwerks 102 gelenkig gelagert. Diese Anlenkpunkte 120, 122 sind an jeweils einem zugeordneten Torsionselement 123, 125 angeordnet, das jeweils von einem koaxial zur Schwenkachse X angeordneten Torsionsrohr gebildet ist. Diese Torsionselemente dienen dazu, den axialen Kräfteversatz auszugleichen, der dadurch entsteht, dass die Angriffspunkte der Stellantriebe 130, 132 in Axialrichtung bezüglich der Schwenkachse X voneinander beabstandet gelegen sind.
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Auch auf der Seite, an der die Stellantriebe 130, 132 am Seitenleitwerk 101 gelagert sind, liegen die Anlenkungspunkte in Vertikalrichtung, also parallel zur Schwenkachse X, voneinander beabstandet. Daher muss auch der Pendelhebel 140, an dem die beiden Stellantriebe 130, 132 diesseits angelenkt sind, auf Torsionsbeanspruchung ausgelegt werden.
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Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster Körper (Seitenleitwerk)
- 2
- zweiter Körper (Seitenruder)
- 3
- Stellantriebseinheit
- 4
- Pendelanordnung
- 10
- Halterung
- 12
- Gelenk
- 20
- Anlenkpunkt
- 21
- Beschlag
- 22
- Anlenkpunkt
- 23
- Schwenkhebel
- 30
- erster Stellantrieb
- 31
- Gehäusekörper
- 32
- zweiter Stellantrieb
- 33
- Gehäusekörper
- 34
- Betätigungsstange
- 35
- freies Ende
- 36
- Betätigungsstange
- 37
- freies Ende
- 38
- freies Ende
- 39
- freies Ende
- 40
- Pendelhebel
- 42
- 1. Anlenkpunkt
- 44
- 2. Anlenkpunkt
- 101
- Seitenleitwerk
- 102
- Seitenruder
- 103
- Stellantriebseinheit
- 114
- Scharnierbeschlag
- 116
- Scharnierbeschlag
- 120
- Anlenkpunkt
- 122
- Anlenkpunkt
- 123
- Torsionselement
- 125
- Torsionselement
- 130
- Stellantrieb
- 132
- Stellantrieb
- 140
- Pendelhebel
- 224
- Scharnierbeschlag
- 226
- Scharnierbeschlag
- H
- Reaktionshebelarm
- D1
- Pfeil
- D1'
- Pfeil
- D2
- Pfeil
- D2'
- Pfeil
- D3
- Pfeil
- D3'
- Pfeil
- Mh
- Scharniermoment
- F1
- Antriebsreaktionskraft
- F2
- Antriebsreaktioinskraft
- P1
- Antriebskraft
- P2
- Antriebskraft
- P11
- Kraftpfeil
- P12
- Kraftpfeil
- P21
- Kraftpfeil
- P22
- Kraftpfeil
- S
- Winkelsensor
- X
- Schwenkachse
