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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrwerk für ein Luftfahrzeug, insbesondere für ein Bugfahrwerk, mit wenigstens einem ersten und wenigstens einem zweiten Element, wobei beide Elemente relativ drehbar zueinander angeordnet sind und wenigstens eine Schleifringeinheit als Übertragungsstrecke zwischen wenigstens einem ersten und wenigstens einem zweiten Element angeordnet ist.
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Das Fahrwerk trägt das Luftfahrzeug am Boden und ermöglicht die Fortbewegung des Luftfahrzeugs, was auch vorwiegend als Rollen bezeichnet wird. Die Hauptaufgabe des Fahrwerks ist abhängig von der jeweiligen Anordnung am Flugzeugrumpf. So sind beispielsweise ein Teil bzw. alle Fahrwerke mit entsprechenden Stoßdämpfern ausgestattet, um die beim Abheben und Aufsetzen anfallende Kräfte zu absorbieren. Ein als Bugfahrwerk ausgeführtes Fahrwerk übernimmt beispielsweise die Lenkung des Flugzeugs.
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Die Fahrwerkkomplexität ist durch die zu erfüllende Aufgabenstellung bestimmt. Das Fahrwerk umfasst üblicherweise eine Vielzahl an diversen Fahrwerkskomponenten, die oftmals relativ zueinander beweglich angeordnet sind.
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Beispielsweise ist aus der
US 3 211 400 A eine Flugzeugservolenkung bekannt, die gegenüber anderer aus dem Stand der Technik bekannten Servolenkungen dieser Art leichter und kompakter ausgestaltet ist.
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Ferner offenbart die
US 4 275 376 A einen Signalgeber für Luftfahrzeuge, der robust, anwenderfreundlich, kompakt und ausfallsicher ist und über seine vorgesehene Lebensdauer hinweg eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist. Hiernach werden Druck-, Temperatur- und/oder Geschwindigkeitsinformationssignale von einem rotierenden Rad des Fahrwerks an einen elektronischen Detektor übertragen, der an einer Fahrwerksstrebe des Flugzeugs angeordnet sein kann. Die betreffenden Signale werden daraufhin über die Flugzeugverkabelung an das Cockpit weitergeleitet und bereitgestellt.
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Die
US 2 661 917 A offenbart eine einfache und kostengünstige Vorrichtung zur Unterdrückung von Schwingungen an Flugzeug-Laufrädern oder vergleichbarer Mechanismen, bei denen aufgrund zahlreicher Faktoren hochfrequente Schwingungen, d. h. Vibrationen während des Flugbetriebs auftreten können.
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Zudem beschreibt die
US 3 006 579 A eine Vorrichtung zum Entsperren der Fahrwerkslenkung eines Flugzeugs, wobei die Vorrichtung ebenfalls eine kompakte und einfache Bauweise aufweist.
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Üblicherweise umfasst das Bugfahrwerk eine drehbar gegenüber dem Fahrwerksgehäuse angeordnete, die Fahrwerksräder tragende Radachse zur Lenkung des Luftfahrzeugs. Problematisch ist hierbei die Anordnung von Signal- und Versorgungsleitungen, die den Bereich zwischen den relativ verdrehbaren Komponenten überschreiten. Bisher wurde die Übertragung über eine externe Kabelführung mit Kabelschlaufe realisiert, welche den notwendigen Drehbereich abdeckt. Diese erweist sich aber nachteilig als besonders störanfällig und wartungsintensiv.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen alternativen Lösungsansatz zur Übertragung zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Elementen eines Fahrwerks für ein Luftfahrzeug aufzuzeigen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Fahrwerk für ein Luftfahrzeug gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach umfasst das Fahrwerk wenigstens ein erstes Element und wenigstens ein zweites Element, wobei beide Elemente relativ drehbar zueinander angeordnet sind und wenigstens eine Schleifringeinheit am Fahrwerk angeordnet ist, die als Übertragungsstrecke zwischen den beiden Elementen dient. Erfindungsgemäß weist die Schleifringeinheit wenigstens einen Schlitten auf, der gleitend um den Schleifringaußenumfang angeordnet ist und wenigstens eine Aufnahme für eine oder mehrere Bürsten bzw. eine Bürsteneinheit aufweist. Weiterhin wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ebenfalls durch ein Luftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
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Der Einsatz einer Schleifringeinheit bietet zahlreiche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. So kann auf eine externe störanfällige Kabelführung verzichtet werden. Ferner wird der notwendige Übertragungsweg kürzer gehalten, da ein direkter Signalaustausch zwischen beiden Komponenten ermöglicht wird und kein Umweg über Kabelschlaufen erforderlich ist.
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Die Art des zu übertragenden Mediums ist zunächst einmal unerheblich. Die Schleifringeinheit steht zunächst stellvertretend für eine Möglichkeit, den Übergang zwischen wenigstens zwei relativ drehbar zueinander angeordneten Elementen zu realisieren, ohne dabei auf eine externe nach dem Stand der Technik bekannte Kabelführung zurückgreifen zu müssen.
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Vorzugsweise ist wenigstens eine Schleifringeinheit als Drehdurchführung ausgeführt, die im Fachjargon oftmals auch als hydraulische Schleifringeinheit bezeichnet wird. Die Drehdurchführung bietet den abgedichteten Übergang von Flüssigkeiten zwischen beiden relativ zueinander rotierenden Elementen.
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Analog hierzu ist besonders bevorzugt auch die Ausführung der Schleifringeinheit als elektrische Schleifringeinheit vorgesehen. Unter Ausbildung eines elektrischen Kontakts, insbesondere eines Gleitkontaktes, ermöglicht die elektrische Schleifringeinheit eine Strom- und/oder Signalübertragung von wenigstens einem ersten Element zu wenigstens einem zweiten Element. Insbesondere ist die Übertragung von elektrischen Signalen und/oder elektrischer Leistung möglich. Standardmäßig ist die elektrische Schleifringeinheit mit wenigstens einem Schleifring ausgeführt, auf dem zur Ausbildung eines Gleitkontaktes ein oder mehrere Bürsten gleiten. Der Gleitkontakt ermöglicht die Strom- oder Signalübertragung zwischen Schleifring und Bürsteneinheit.
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Vorzugsweise ist das erste Element das feststehende Fahrwerksgehäuse und das zweite Element stellt ein relativ zum Fahrwerksgehäuse drehbares Schubrohr dar. Diese Ausführung entspricht in der Regel einem bekannten Bugfahrwerk, wobei das Schubrohr eine Achsaufnahme für die Fahrwerksräder aufweist. Die Lenkbewegung des Luftfahrzeugs wird durch die Drehbewegung des Schubrohrs bewirkt. Die Signalübertragung zwischen Fahrwerksgehäuse und Schubrohr erfolgt mittels erfindungsgemäßer Schleifringeinheit. Grundsätzlich können aber beliebige Komponenten des Fahrwerks mit entsprechenden Schleifringeinheiten ausgestattet sein.
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Auftretende Verformungen des Schleifrings beeinflussen die Qualität der Kontaktierung zwischen Schleifring und Bürste. Vor diesem Hintergrund erweist es sich als zweckmäßig, wenn wie in Anspruch 1 beansprucht, wenigstens ein Schlitten gleitend auf dem Außenumfang des Schleifrings angeordnet ist. Der Schlitten umfasst erfindungsgemäßwenigstens eine Aufnahme für eine Bürsteneinheit bzw. eine Aufnahme für einzelne Bürsten, die auf dem Schleifring gleiten und eine elektrische Kontaktierung sicherstellen. Die Schlittenstruktur sorgt für eine gleichmäßige und optimale Kontaktierung zwischen Schleifring und Bürste, wodurch geringfügige Verformungen des Schleifringes kompensierbar sind. Die voranstehende Bürsteneinheit umfasst in der Regel ein oder mehrere Bürsten, die innerhalb eines Bürstengehäuses angeordnet sind. Zweckmäßig können weitere Komponenten innerhalb des Gehäuses vorgesehen sein.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Schalter an der Schleifringeinheit angeordnet. Der Schaltzustand charakterisiert wenigstens einen Zustand der Schleifringeinheit bzw. des Fahrwerks und/oder ein die Schleifringeinheit bzw. das Fahrwerk betreffendes Ereignis. Besonders bevorzugt ist der Einsatz eines Mikroschalters. Die Schalteranordnung erfolgt vorzugsweise am Schlitten bzw. an der Bürsteneinheit.
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Denkbar ist es, dass der Zustand bzw. das Ereignis, d. h. der jeweilige Schaltzustand, eine bestimmte Lage/Position bzw. eine bestimmte Bewegung der relativ zueinander rotierenden Elemente charakterisiert. Im Anwendungsfall lässt sich beispielsweise anhand wenigstens eines Schalters ein „Overstearing“ des Fahrwerks signalisieren.
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Die Schalterbetätigung erfolgt bevorzugt durch wenigstens ein am Schleifring angeordnetes Auslösemittel, dass entweder bereits bei Annäherung an den Schalter oder erst bei Kontaktierung einen Schaltprozess auslöst. Vorzugsweise ist wenigstens ein Auslösemittel als Nocke ausgeführt, die an geeigneter Position des Schleifrings installiert ist. Besonders bevorzugt steht die Nocke am Außenumfang des Schleifrings hervor.
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Zur Blockierung einer bestimmten Funktion des Fahrwerks, insbesondere zur Blockierung der Lenkfunktion des Fahrwerks umfasst die Schleifringeinheit wenigstens einen Verriegelungsmechanismus. Besonders bevorzugt ist die Ausführung als federbelasteter Verriegelungsmechanismus. Der Verriegelungsmechanismus ist vorzugsweise derart ausgeführt, so dass eine Betätigung durch wenigstens einen Schalter, insbesondere durch den voranstehend beschriebenen Mikroschalter erfolgt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren ein Luftfahrzeug mit einem Fahrwerk, insbesondere einem Bugfahrwerk, wobei das Fahrwerk gemäß einer der voranstehend erläuterten Ausführungen ausgeführt ist. Das Luftfahrzeug weist demnach im Wesentlichen dieselben Vorteile und Eigenschaften wie das voranstehend erläuterte Fahrwerk auf, weshalb an dieser Stelle auf eine erneute Beschreibung verzichtet wird.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Bugfahrwerks,
- 2: eine perspektivische Seitenansicht der erfindungsgemäßen Schleifringeinheit,
- 3: einzelne Detailaufnahmen der Bürsteneinheit,
- 4: eine Detailaufnahme des Bugfahrwerks gemäß 1 im Bereich der montierten Schleifringeinheit,
- 5: eine weitere Detailansicht des Bugfahrwerks mit demontierter Schleifringeinheit,
- 6: eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie 1-1 gemäß 5.
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1 zeigt eine perspektivische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Fahrwerks 1 für ein Luftfahrzeug. Die dargestellte Ausführungsform gemäß 1 stellt ein Bugfahrwerk 1 für ein Luftfahrzeug dar. Im Einzelnen besteht das Bugfahrwerk 1 aus einem Fahrwerksgehäuse 10 sowie dem Schubrohr 20, das in dem feststehenden Fahrwerksgehäuse 10 drehbar gelagert ist. Am Schubrohr 20 befindet sich endseitig eine horizontale Achse 30 zur Aufnahme der Fahrwerksräder.
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Kabelverbindungen sowie Versorgungsleitungen überschreiten den Grenzbereich zwischen Schubrohr 20 und Fahrwerksgehäuse 10, beispielsweise zur Übertragung elektrischer Signale/Leistung von der Achse 30 bis hin zur Steuereinheit des Fahrwerks 1. Die gilt ebenso für die Hydraulikleitungen eines installierten Hydrauliksystems. Der Übertragungsweg zwischen Fahrwerksgehäuse 10 und Schubrohr 20 wurde bisher mit Hilfe einer externen Kabelführung realisiert, welche durch die vorgesehene Kabelschlaufe den notwendigen Drehbereich des Schubrohrs 20 abdeckt.
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Die erfindungsgemäße Lösung sieht nun vor, auf externe Kabelführungen gänzlich zu verzichten und statt dessen wenigstens eine Schleifringeinheit 100 zu integrieren, die eine verbesserte und direkte Übertragung der elektrischen Signale und Leistung zwischen den Komponenten 10, 20 ermöglicht. Die Erfindung ist keinesfalls auf die Verwendung elektrischer Schleifringeinheiten 100 beschränkt. Gleichfalls lässt sich der Austausch von Flüssigkeit, beispielsweise eines Hydraulikmediums, über eine sogenannte hydraulische Schleifringeinheit, oftmals auch als Drehdurchführung bezeichnet, realisieren.
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Die konkrete Ausführungsform des Bugsfahrwerks 1 gemäß 1 weist eine elektrische Schleifringeinheit 100 auf, deren Schleifring 110 koaxial an geeigneter Position auf dem Schubrohraußenumfang sitzt. Die Bürsteneinheit 140, die ein oder mehrere Bürsten 160 zur Herstellung des Gleitkontakts zum Schleifring 110 beinhaltet, ist demgegenüber an geeigneter Position des Fahrwerksgehäuses 10 befestigt.
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Eine Detailaufnahme der Schleifringeinheit 100 ist der 2 in einer perspektivischen Seitenansicht zu entnehmen. Die Einheit 100 besteht im Wesentlichen aus dem Ring 110, der koaxial zur Drehachse des Schubrohrs 20 auf dessen Außenumfang befestigt ist.
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Die am Fahrwerksgehäuse 10 installierte Bürsteneinheit 140 umfasst ein oder mehrere Bürsten 160, die in Richtung des Schleifrings 110 aus dem Gehäuse 140 hervorstehen und den Gleitkontakt herstellen. Über den Umfang des Schleifrings 110 ist die Kontaktschiene 120 angeordnet, die eine optimale Kontaktierung zu den hervorstehenden Bürsten 160 gewährleistet. Ferner sitzt zwischen Bürsteneinheit 140 und Schleifring 110 der Schlitten 130 gleitend am Außenumfang des Schleifrings 110. Der Schlitten 130 besitzt eine rechteckige Rahmenstruktur und ist zur Aufnahme der Bürsteneinheit 140 mittels Verschraubung 143 geeignet. Die Verwendung des Schlittens 130 bewirkt eine Konstanthaltung des Abstands zwischen Bürsten 160 und Schleifring 110. Die Gleitfähigkeit des Schlittens wird durch entsprechende Schmierung des Schleifrings 110 bzw. der Kontaktschiene 120 mit Öl oder auch Fett sichergestellt.
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Der Schleifring 110 selbst ist vorzugsweise aus Aluminium (6061/AIMg4) gefertigt. Die umlaufende Kontaktschiene 120 besteht vorzugsweise aus Silber (Ag835). Der Durchmesser von Schleifring 110 und Kontaktschiene 120 ist im Idealfall identisch.
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Die Bürsteneinheit besteht aus dem Bürstengehäuse 141, das die lösbare Abdeckung 142 umfasst, um Zugang zu den Bürsten 160 bzw. weiteren Komponenten zu gewähren. Die Abdeckung 142 trägt den Anschluss 150 zur Verbindung der Verkabelung mit den Bürsten 160. Ferner weist die Abdeckung 142 eine Zugangsöffnung 144 zum Bürstengehäuse 141 bzw. zu den dahinter liegenden Komponenten auf, die durch Entfernen der Verschraubung 145 freigegeben wird.
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3 zeigt diverse Ansichten der Bürsteneinheit 140 mit demontierter Abdeckung 142. Die einzelnen Kabelstränge der Verkabelung 170 sind mit den rückseitig vorstehenden Bürstenenden 161 der Bürsten 160 verbunden. Die Bürsten 160 selbst erstrecken sich quer zur Gehäuselängsachse in Richtung des Schleifrings 110 bzw. der Kontaktschiene 120 und sind aus einem rostfreien Federstahl gefertigt. Gängige geeignete Materialien sind Silber, Silberverbindungen und Gold (Ag835, AgC5, Au).
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Die Bürsteneinheit 140 wird durch die Verschraubung 143 am Schlitten 130 montiert, wobei die zum Schleifring 110 gerichteten Seitenwände der Abdeckung 142 den Schlitten 130 umklammern, um ein Verrutschen der Bürsteneinheit 140 gegenüber dem Schlitten 130 zu verhindern. An der Unterkante der Bürsteneinheit 140 ist der Mikroschalter 190 angeordnet, der vorzugsweise als DPDT - Mikroschalter ausgeführt ist. Am Außenumfang des Schleifrings 110 ist ein geeignetes Auslösemittel befestigt, das bei Annäherung an bzw. Kontaktierung des Mikroschalters 190 diesen betätigt. Der Schaltzustand bzw. der Zustandswechsel des Mikroschalters 190 symbolisiert vorzugsweise ein „Overstearing“ des Bugfahrwerks 1. Weiterhin ist der federbelastete Verriegelungsmechanismus 200 ersichtlich.
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Die 4 und 5 zeigen eine vergrößerte Darstellung des für die Erfindung relevanten Bereichs des Bugfahrwerks 1. Die gut erkennbare Bürsteneinheit 140 sitzt auf dem Rohr 11 des feststehenden Fahrwerksgehäuses 10. Das Schubrohr 20 trägt den Schleifring 110 und ist derart innerhalb des Rohrs 11 des Fahrwerksgehäuses 10 drehbar gelagert, so dass der Schleifring 110 auf Höhe der montierten Bürsteneinheit sitzt und den Gleitkontakt zur Übertragung elektrischer Signale und Leistung bildet.
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6 zeigt eine Schnittdarstellung in Längsrichtung entlang der Schnittachse 1-1 in 5. Der Schleifring 110 trägt die vollumfänglich umlaufende Kontaktschiene 120. Die schleifringseitig herausragenden Bürsten 160 stehen in elektrischem Schleifkontakt mit der Kontaktschiene 120. Eine externe Kabelführung um die Übertragung zwischen den Bugfahrwerkskomponenten 10, 20 zu gewährleisten ist nicht mehr erforderlich.
