DE102011119946A1

DE102011119946A1 - Stellvorrichtung zum Positionieren eines Bauelements

Info

Publication number: DE102011119946A1
Application number: DE102011119946A
Authority: DE
Inventors: Markus Bildstein
Original assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Current assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2013-06-06
Also published as: BR102012030669B1; RU2606657C2; BR102012030669A2; RU2012151476A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung (1) zum Positionieren eines Bauelements. Die Stellvorrichtung (1) weist wenigstens zwei Lastpfade (2, 3) auf, wobei die Lastpfade (2, 3) jeweils durch eine Gruppe von lastübertragenden Bauteilen gebildet sind. Dabei weist ein zweiter Lastpfad (3) einen Spalt (50, 51) zum Aufnehmen einer Längenänderung von wenigstens einem Bauteil eines ersten Lastpfads (2) auf. Ferner weist die Stellvorrichtung (1) eine Rasteinheit (4) mit einem Rastmittel (40) auf. Das Rastmittel (40) dringt in den Spalt (50, 51) ein, wenn ein Bauteil des ersten Lastpfads (2) beschädigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung zum Positionieren eines Bauelements nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist bereits eine Vielzahl von Stellvorrichtungen zum Positionieren eines Bauelements bekannt. Bei Flugzeugen mit Kraftverstärkung erfolgt ein Positionieren von beispielsweise einem Höhenleitwerk durch eine elektrisch oder hydraulisch betriebene Stellvorrichtung. Eine derartige Stellvorrichtung zum Positionieren des Höhenleitwerks eines Flugzeugs muss hohen Sicherheitsanforderungen genügen. Insbesondere muss die Stellvorrichtung derart ausgebildet sein, dass bei einem Bruch von wenigstens einem lastübertragenden Bauteil der Stellvorrichtung das Höhenleitwerk nicht freigängig ist, was zu einem Absturz des Flugzeugs führt. Um die zuvor genannte Freigängigkeit des Höhenleitwerks zu verhindern, sind Stellvorrichtungen bekannt, in denen zwei Lastpfade vorgesehen sind, wobei bei einem Bruch eines lastübertragenden Bauteils eines ersten Lastpfads die Position des Höhenleitwerks durch einen zweiten Lastpfad gehalten bzw. eingestellt werden kann. Dabei wird ein Lastpfad durch eine Gruppe von lastübertragenden Bauteilen der Stellvorrichtung gebildet.
Aus der FR 28 39 352 B1 ist eine Stellvorrichtung mit zwei Lastpfaden für ein Höhenleitwerk bekannt. Der erste Lastpfad weist eine Primärmutter und der zweite Lastpfad eine Sekundärmutter auf. Sowohl die Primärmutter als auch die Sekundärmutter sind durch Gelenklager und Laschen mit einem trimmbaren Höhenleitwerk verbunden. Dabei weist die Lasche, in der die Sekundärmutter aufgenommen wird, eine Aussparung auf, in die ein an der Sekundärmutter angeordneter Zapfen eindringt. Die Aussparung und der Zapfen sind derart dimensioniert, dass sich dazwischen ein Spalt ausbildet. Dieser Spalt ist notwendig, da im fehlerfreien Betrieb der Stellvorrichtung nur der erste Lastpfad die auftretende Last trägt und der zweite Lastpfad lastfrei bleibt. Der Spalt ist derart ausgebildet, dass er eine Längenänderung der Bauteile des ersten Lastpfads in beide Stellrichtungen der Stellvorrichtung aufnehmen kann, so dass sichergestellt ist, dass selbst bei einer Längenänderung der Bauteile des ersten Lastpfads der zweite Lastpfad lastfrei bleibt.
Nachteilig an der bekannten Stellvorrichtung ist, dass bei einem Bruch eines Bauteils des ersten Lastpfads die Positionierung des Höhenleitwerks durch den zweiten Lastpfad aufgrund des Spalts spielbehaftet ist, was sich nachteilig auf die Auslegung des Höhenleitwerks auswirkt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Stellvorrichtung vorzusehen, die wenigstens den oben genannten Nachteil nicht aufweist.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß weist die Stellvorrichtung zum Positionieren eine Bauelements lastübertragende Bauteile auf, mittels derer wenigstens eine Kraft und/oder ein Drehmoment übertragbar ist. Insbesondere weist die Stellvorrichtung einen ersten Lastpfad, der durch eine erste Gruppe lastübertragender Bauteile gebildet ist, und einen zweiten Lastpfad auf, der durch eine zweite Gruppe lastübertragender Bauteile gebildet ist. In dem zweiten Lastpfad ist ein Spalt zum Aufnehmen einer Längenänderung der Bauteile des ersten Lastpfads, insbesondere in einer Stellrichtung der Stellvorrichtung, vorgesehen. Der Spalt ist derart ausgebildet, dass im fehlerfreien Betrieb der Slellvorrichtung – also für den Fall, dass kein Bauteil eines Lastpfads beschädigt ist – sichergestellt ist, dass selbst bei einer maximalen Last und der damit verbundenen maximale Dehnung des wenigstens einen Bauteils des ersten Lastpfads der zweite Lastpfad lastfrei bleibt. Ferner weist die Stellvorrichtung eine Rasteinheit mit wenigstens einem Rastmittel auf. Das Rastmittel dringt in den Spalt ein, wenn wenigstens ein Bauteil des ersten Lastpfads beschädigt ist. Die Stellvorrichtung weist einen rotativen Antrieb und eine lineare Stellbewegung in Stellrichtung auf.
Im Sinne der Erfindung ist das wenigstens eine Bauteil des ersten Lastpfads beschädigt, wenn beispielsweise dieses bricht, Risse aufweist und/oder das Bauteil des ersten Lastpfads aufgrund anderer Umstände nicht in der Lage ist, eine Last zu übertragen. Bei dem Bauelement, das mit der Stellvorrichtung positioniert wird, kann es sich um ein Luftfahrzeugbauelement, wie beispielsweise ein Höhenleitwerk, eine Landeklappe, eine Vorflügelklappe und/oder dergleichen, handeln. Natürlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch in weiteren Bauelementen eingesetzt werden, in denen eine Position des entsprechenden Bauelements durch eine lineare Stellbewegung der Stellvorrichtung eingestellt wird.
Der Vorteil des Vorsehens einer Rasteinheit mit Rastmittel besteht darin, dass bei einer Beschädigung eines Bauteils des ersten Lastpfads das Einstellen der Position des Bauelements durch den zweiten Lastpfad nicht spielbehaftet ist, da das Spiel durch das Eindringen des Rastmittels in den Spalt verringert bzw. beseitigt wird. Somit kann ein Einstellen der Position des Bauelements durch die Stellvorrichtung genauer erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführung kann der erste Lastpfad eine Gewindespindel und/oder einen Primärring aufweisen, der in der Stellvorrichtung um wenigstens eine Achse, insbesondere um eine zu der Stellrichtung der Stellvorrichtung senkrechte Achse, geneigt werden kann. Insbesondere kann der Primärring kardanisch gelagert sein. Der zweite Lastpfad kann einen Sekundärring und/oder einen Zuganker und/oder ein Umschließmittel aufweisen, das den Zuganker wenigstens teilweise umschließt. Der Sekundärring kann in der Stellvorrichtung um wenigstens eine Achse geneigt werden. Insbesondere kann der Sekundärring kardanisch gelagert sein.
Der Primärring und/oder Sekundärring können derart ausgebildet sein, dass der Primärring und/oder Sekundärring die Gewindespindel wenigstens teilweise umschließen. Des Weiteren können der Primärring und/oder Sekundärring eine kreisringförmige, rechteckförmige oder anderweitige Form aufweisen. Der Primärring und Sekundärring können bezüglich einer Längsachse der Gewindespindel versetzt zueinander angeordnet sein.
Der Zuganker kann wenigstens teilweise innerhalb einer Bohrung der Gewindespindel angeordnet sein. Die Gewindespindel und der Zuganker können über voneinander unterschiedliche Anbindungen an beispielsweise einem Luftfahrzeugrumpf angebunden sein. Durch das Vorsehen des Zugankers wird sichergestellt, dass bei einem Bruch oder einer anderweitigen Beschädigung der Gewindespindel das entsprechende Bauelement, inbesondere Luftfahrzeugbauelement, durch den zweiten Lastpfad, insbesondere den Zuganker, gehalten wird.
Das Umschließmittel kann wenigstens einen Zapfen, insbesondere zwei Zapfen, aufweisen und derart ausgebildet sein, dass es innerhalb des Sekundärrings angeordnet ist bzw. durch den Sekundärring wenigstens teilweise umschlossen wird. Insbesondere kann der Sekundärring mit dem Umschließmittel kardanisch verbunden sein. Ein erster Zapfen des Umschließmittels kann in eine erste Aussparung, insbesondere ein Langloch, des Sekundärrings eindringen. Ein zweiter Zapfen des Umschließmittels kann kugel- oder kalottenförmig ausgebildet sein und in eine zweite Aussparung in dem Sekundärring eindringen. Dabei kann der zweite Zapfen derart ausgebildet sein, dass sich der Sekundärring in Stellrichtung nicht relativ zum Zapfen bzw. dem Umschließmittel bewegen kann. Durch das kugel- oder kalottenförmige Ausbilden des zweiten Zapfens wird erreicht, dass der zweite Zapfen einer Neigung des Sekundärrings bezüglich des Umschließmittels keinen großen Widerstand entgegensetzt und/oder nicht blockiert. Der erste und zweite Zapfen sind derart an dem Umschließmittel angeordnet, dass eine erste Mittelachse des ersten Zapfens und eine zweite Mittelachse des zweiten Zapfens koaxial zueinander sind.
Dabei ist die erste Aussparung und der erste Zapfen derart ausgebildet, dass sich zwischen dem ersten Zapfen und dem Sekundärring ein Spalt ausbildet. Bei einem funktionsfähigen ersten Lastpfad ist bei einer Betrachtung entlang der Längsachse der Gewindespindel zwischen dem Sekundärring und dem ersten Zapfen ein erster, oberer und ein zweiter, unterer Spalt ausgebildet. Der Spalt ermöglicht, dass sich der erste Zapfen in Stellrichtung bezüglich des Sekundärrings bewegen kann. Zudem stellt der Spalt, wie oben bereits diskutiert, sicher, dass bei einem funktionsfähigen ersten Lastpfad der zweite Lastpfad lastfrei ist.
Der Primärring und der Sekundärring können über voneinander unterschiedliche Verbindungsmittel mit einem Anschlussmittel der Stellvorrichtung, insbesondere kardanisch, verbunden sein. Die Stellvorrichtung kann durch das Anschlussmittel mit dem zu positionierenden Bauelement verbunden sein. Dabei kann der Primärring durch ein Gelenklager, insbesondere ein Kalottenlager, mit einer in dem Anschlussmittel vorgesehen Aufnahmebuchse, insbesondere unmittelbar, gekoppelt sein. Der Sekundärring kann durch eine Lasche mit der Aufnahmebuchse, insbesondere unmittelbar, gekoppelt sein, wobei die Lasche mit dem Sekundärring unmittelbar gekoppelt sein kann. Durch das Verbinden des Primär- und Sekundärrings mit dem Anschlussmittel durch unterschiedliche Verbindungsmittel kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass eine Positionierung des Bauelements durch den ersten oder zweiten Lastpfad erfolgt.
Die Abschnitte des Sekundärrings, die mit dem Verbindungsmittel gekoppelt werden, können kugel- oder kalottenförmig ausgebildet sein. Ferner kann ein Mittelachse, die koaxial zu den beiden Mittelachsen der mit den Laschen gekoppelten Abschnitte des Sekundärrings ist, im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse der beiden Aussparungen des Sekundärrings sein.
Der Primärring und/oder der Sekundärring können sich bezüglich wenigstens einer Achse neigen, wenn wenigstens ein Bauteil des ersten Lastpfads beschädigt ist. Dabei kann die Neigung des Primärrings und des Sekundärrings bezüglich unterschiedlicher Achsen erfolgen. Insbesondere kann der Primärring bezüglich einer Achse geneigt werden, die senkrecht zu einer Achse ist, bezüglich der der Sekundärring geneigt wird. Dabei erfolgt die Neigung des Sekundärrings bezüglich der Achse, die senkrecht zu der Stellrichtung und/oder senkrecht zu der Mittelachse der beiden Zapfen des Umschließmittels ist. Die Neigung des Sekundärrings erfolgt solange bis dieser gegen das Umschließmittel, insbesondere gegen den ersten Zapfen des Umschließmittels, stößt. Infolge der Neigung des Sekundärrings vergrößert sich ein Spalt und der andere Spalt verkleinert sich.
Dies bedeutet, dass bei einer geneigten Stellung des Sekundärrings ein Spalt größer ausgebildet ist als bei einer ungeneigten Stellung des Sekundärrings. Der Spalt und/oder das Rastmittel können bei einer geneigten Stellung des Sekundärrings derart dimensioniert sein, dass das Rastmittel in diesen eindringt und somit das Spiel des zweiten Lastpfads eliminiert. Gemäß der Erfindung ist sichergestellt, dass der Spalt und/oder das Rastmittel derart dimensioniert sind, dass in einer ungeneigten Stellung des Sekundärrings das Rastmittel in den Spalt nicht eindringen kann.
Im Ergebnis kann durch des Vorsehen eines neigbaren Sekundärrings auf einfache Weise sichergestellt werden, dass bei einer Beschädigung des ersten Lastpfads der Spalt vergrößert wird und somit das Rastmittel in diesen eindringen kann. Damit wird sichergestellt, dass der Spalt und damit das Spiel des zweiten Lastpfads eliminiert sind bzw. reduziert werden.
In einer bevorzugten Ausführung kann die Rasteinheit neben dem wenigstens einen Rastmittel wenigstens eine Feder aufweisen, die an einem Ende mit dem Rastmittel, insbesondere unmittelbar, gekoppelt ist und sich mit einem anderen Ende an einem Halter der Rasteinheit abstützt. Die Feder kann derart ausgebildet sein, dass diese das Rastmittel gegen den Sekundärring drückt, wenn der erste Lastpfad nicht beschädigt ist. Zudem kann die Feder derart ausgebildet sein, dass diese das Rastmittel in den Spalt drückt, wenn der erste Lastpfad beschädigt und damit der Sekundärring geneigt ist. Das Rastmittel kann durch den Halter derart geführt werden, dass sich das Rastmittel linear bewegt. Der Halter kann mit dem Sekundärring verbunden werden. Insbesondere kann sich der Halter von einer Grundplatte der Rasteinheit erstrecken, die unmittelbar mit dem Sekundärring verbunden sein kann.
Ein dem Spalt zugewandtes Ende des Rastmittels kann keilförmig ausgebildet sein. Ein derartiges Ausbilden des Endes des Rastmittels ist vorteilhaft, da infolge der Neigung des Sekundärrings der Spalt ebenfalls keilförmig ausgebildet ist. Im Ergebnis kann durch ein keilförmiges Ausbilden des Endes des Rastmittels sichergestellt werden, dass zwischen dem Sekundärring und dem Umschließmittel kein Spalt und somit kein Spiel besteht.
Die Rasteinheit kann derart ausgebildet sein, dass dem ersten und dem zweiten Spalt jeweils ein Rastmittel und eine mit dem Rastmittel gekoppelte Feder zugeordnet sind. Das Rastmittel und die Feder werden jeweils durch einen Halter gehalten, der durch die Grundplatte der Rasteinheit jeweils mit dem Sekundärring verbunden ist. Durch das Vorsehen von zwei Rastmitteln kann sichergestellt werden, dass unabhängig davon in welche Richtung sich der Sekundärring neigt, das Spiel des zweiten Lastpfads durch ein Eindringen des Rastmittels in den Spalt beseitigt wird.
In einer ersten Ausführung kann das Umschließmittel als Sekundärmutter ausgebildet sein, die in Eingriff mit der Gewindespindel ist. In dieser Ausführung ist das Anschlussmittel der Stellvorrichtung mit einem zu positionierenden Bauelement, wie beispielsweise einem Höhenleitwerk, einer Landelklappe und/oder einer Vorderflügelklappe eines Luftfahrzeugs oder dergleichen, verbunden.
In einer zweiten Ausführung kann das Umschließmittel als Haltemittel zum Halten eines Zugankers ausgebildet sein. In der zweiten Ausführung ist das Anschlussmittel der Stellvorrichtung mit beispielsweise einem Flugzeugrumpf verbunden.
Nichtsdestotrotz kann diese Stellvorrichtung dazu eingesetzt werden, eine Position eines Bauelements, insbesondere eines Flugzeugbauelements, einzustellen.
Die Stellvorrichtung kann in einem Luftfahrzeug, insbesondere einem Flugzeug eingesetzt werden. Natürlich ist es auch möglich, dass die Stellvorrichtung in anderen Vorrichtungen eingesetzt wird, in denen eine Position eines Bauelements durch eine rotativ angetriebene Stellvorrichtung mit linerarer Stellbewegung eingestellt wird.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
Es zeigen:
1: eine perspektivische Ansicht der Stellvorrichtung gemäß einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung,
2: eine Schnittansicht der Stellvorrichtung durch ein Anschlussmittel in Blickrichtung A aus 1,
3: eine Schnittansicht der Stellvorrichtung durch eine Rasteinheit in Blickrichtung B aus 1,
3a: eine vergrößerte Darstellung eines Teils der in 3 gezeigten Rasteinheit,
4: eine perspektivische Ansicht der Stellvorrichtung gemäß einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung,
5: eine Schnittansicht der Stellvorrichtung gemäß der zweiten Ausführung durch das Anschlussmittel in Blickrichtung C aus 4,
6: eine Schnittansicht der Stellvorrichtung gemäß der zweiten Ausführung durch die Rasteinheit in Blickrichtung D aus 4,
7: die in 2 gezeigte Schnittansicht der Stellvorrichtung für den Fall, dass ein Bauteil des ersten Lastpfads beschädigt ist,
8: die in 3 gezeigte Schnittansicht der Stellvorrichtung für den Fall, dass ein Bauteil des ersten Lastpfads beschädigt ist.
Die in 1 gezeigte Stellvorrichtung 1 weist ein Anschlussmittel 10 auf, mittels dem die Stellvorrichtung 1 mit einem in den Figuren nicht dargestellten zu positionierendem Bauelement verbunden wird. Bei dem Bauelement kann es sich um ein Höhenleitwerk, eine Landeklappe und/oder eine Vorflügelklappe eines Flugzeugs und/oder dergleichen handeln. Das Höhenleitwerk oder die anderen Bauelemente können in dem Flugzeugrumpf drehbar gelagert sein. Die Stellvorrichtung 1 weist einen ersten und einen zweiten Lastpfad 2, 3 auf. Zudem weist die Stellvorrichtung 1 eine Rasteinheit 4 auf.
Der erste Lastpfad 2 wird durch eine Gewindespindel 20, eine Primärmutter 21, die mit dem Gewinde der Gewindespindel 20 in Eingriff ist, einen Primärring 22 und ein in 2 gezeigtes Gelenklager 23 gebildet. Die Gewindespindel 20 ist beispielsweise mit einem nicht dargestellten Flugzeugrumpf verbunden und kann von einer nicht dargestellten Antriebseinheit in Rotation versetzt werden. Der Primärring 22 ist im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet und umschließt die Primärmutter 21 vollständig.
Der zweite Lastpfad 3 weist einen Zuganker 30 auf, der innerhalb einer Bohrung der Gewindespindel 20 angeordnet ist. Zudem weist der zweite Lastpfad 3 eine in 2 gezeigte Sekundärmutter 32, die in Eingriff mit dem Gewinde der Gewindespindel 20 steht, Laschen 33 und einen Sekundärring 31 auf. Der Sekundärring 31 umschließt die Sekundärmutter 32 vollständig und ist über die Laschen 33 mit dem Anschlussmittel 10 gekoppelt. Der Primärring 22 und die Primärmutter 21 sind bezüglich einer Längsachse G der Gewindespindel 20 gegenüber dem Sekundärring 31 und der Sekundärmutter 32 versetzt angeordnet.
Die Rasteinheit 4 weist zwei bezüglich der Längsachse G der Gewindespindel 20 übereinander angeordnete Halter 42 auf. Die Halter 42 erstrecken sich von einer Grundplatte 43 der Rasteinheit 4 und weisen im Wesentlichen eine u-Form auf, wobei die jeweiligen Schenkel der u-Form mit der Grundplatte 43 verbunden sind. Die Grundplatte 43 ist unmittelbar mit dem Sekundärring 31 verbunden und von dieser lösbar ausgebildet.
In 2 wird eine Schnittansicht der Stellvorrichtung 1 durch das Anschlussmittel 10 in Blickrichtung A aus 1 dargestellt. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist die Primärmutter 21 durch Kugeln mit der Gewindespindel 20 und die Sekundärmutter 32 unmittelbar mit der Gewindespindel 20 gekoppelt. Natürlich ist die Ausführung nicht auf diese Kupplungsmöglichkeiten beschränkt, sondern es können andere Kupplungsmöglichkeiten, insbesondere andere Gewindearten, zum Koppeln der Gewindespindel 20 mit der Primärmutter 21 und/oder Sekundärmutter 32 eingesetzt werden.
Der Primärring 22 weist einen Vorsprung 220 auf, der sich in eine Richtung weg von der Gewindespindel 20 erstreckt. Das Gelenklager 23 ist zwischen einer Aufnahmebuchse 11, die mit dem Anschlussmittel 10 unmittelbar gekoppelt ist, und dem Vorsprung 220 angeordnet. Das Gelenklager 23 kann als Kalottenlager ausgebildet sein. Dabei ist in dem ersten Lastpfad 2 der Primärring 22 durch das Gelenklager 23 und die Aufnahmebuchse 11 kardanisch mit dem Anschlussmittel 10 verbunden.
Ferner ist aus 2 ersichtlich, dass der Sekundärring 31 durch die Lasche 33 mit der Aufnahmebuchse 11 gekoppelt ist. Die Lasche 33 ist unmittelbar mit dem Sekundärring 31 und unmittelbar mit der Aufnahmebuchse 11 verbunden.
In 3 wird eine Schnittansicht der Stellvorrichtung 1 durch die Rasteinheit 4 in Blickrichtung B aus 1 dargestellt. Aus 3 ist ersichtlich, dass die Primärmutter 21 mit dem Primärring 22 verbunden ist. Genauer gesagt ist die Primärmutter 21 durch eine Nase 210, die in eine Aussparung des Primärrings 22 eindringt, mit dem Primärring 21 verbunden. Dadurch ist sichergestellt, dass eine Linearbewegung der Primärmutter entlang der Längsachse G der Gewindespindel 20 in Stellrichtung auf den Primärring 22 übertragen wird.
Die Sekundärmutter 32 weist zwei Zapfen 320, 321 auf, die derart an der Sekundärmutter 32 angeordnet sind, dass eine Mittelachse des ersten Zapfens 320 koaxial zu einer Mittelachse des zweiten Zapfens 321 ist. Der erste Zapfen 320 ragt in eine erste Aussparung in dem Sekundärring 31 und der zweite Zapfen 321 ragt in eine zweite Aussparung, insbesondere eine zylindrische Bohrung, in dem Sekundärring 31. Dabei ist der zweite Zapfen 321 kugel- oder kalottenförmig ausgebildet.
Die erste Aussparung in dem Sekundärring 31 ist als Langloch ausgebildet, das derart dimensioniert ist, dass zwischen dem ersten Zapfen 320 und dem Sekundärring ein Spalt 50, 51 ausgebildet ist. Dabei ist der Sekundärring 31 derart ausgebildet, dass bei einem nicht beschädigten ersten Lastpfad 2 der erste Zapfen 320 derart in die erste Aussparung bzw. das Langloch ragt, dass zwischen dem ersten Zapfen und dem Sekundärring 31 bezuglich der Längsachse G der Gewindespindel 20 ein erster, oberer und ein zweiter, unterer Spalt 50, 51 vorgesehen sind. Die beiden Spalte 50, 51 weisen die gleiche Größe auf und ermöglichen, dass der zweite Lastpfad 3 mit Spiel realisiert ist, so dass der zweite Lastpfad 3 unabhängig von einer Längenänderung, insbesondere elastischen Dehnung, von Bauteilen des ersten Lastpfads 2 lastfrei bleibt.
Jedem der beiden Spalte 50, 51 ist ein Rastmittel 40 zugeordnet. Die beiden Rastmittel 40 werden durch den jeweiligen Halter 42 linear geführt. Wie aus der in 3a vergrößerten Darstellung eines Teils der Rasteinheit 4 ersichtlich ist, ist das Rastmittel 40 an seinem von dem Sekundärring 31 abgewandten Ende mit einer Feder 41 unmittelbar gekoppelt. Die Feder 41 stützt sich an dem von dem Rastmittel 40 abgewandten Ende von dem Halter 32 ab. Zudem ist die Feder 41 vorgespannt und übt eine Kraft auf das Rastmittel 40 aus, wodurch das Rastmittel 40 gegen den Sekundärring 31 gedrückt wird.
Das dem Sekundärring 31 zugewandte Ende des Rastmittels 40 weist eine Keilform auf und ist größer als der erste Spalt 50 dimensioniert. Folglich kann das Rastmittel 40 für den in 3a dargestellten Zustand der Stellvorrichtung 1, bei dem wenigsten ein Bauteil des ersten Lastpfads 2 nicht beschädigt ist, nicht in den Spalt 50 eindringen.
In dem ersten Lastpfad 2 wird eine Drehung der Gewindespindel 20 über die Primärmutter 30, die mit der Gewindespindel 20 in Eingriff ist, auf den mit der Primärmutter 30 verbundenen Primärring 21 übertragen. Da der Primärring 21 in der Stellvorrichtung 1 bezüglich einer Drehung um die Längsachse G der Gewindespindel 20 drehfest vorgesehen ist, wird die Drehbewegung der Gewindespindel 20 in eine Linearbewegung des Primärrings 21 entlang der Stellrichtung bzw. entlang der Längsachse G der Gewindespindel 20 umgewandelt. Das Gelenklager 23 dient unter anderem zur Übertragung der Linearbewegung des Primärrings 21 auf die Aufnahmebuchse 11 und damit auf das Anschlussmittel 10. Im Ergebnis kann durch den Antrieb der Gewindespindel 20 die Position des mit dem Anschlussmittel 10 verbundenen Bauelements eingestellt werden.
Bie einem funktionsfähigen ersten Lastpfad 2 ist der zweite Lastpfad 3 lastfrei. Dies wird dadurch erreicht, dass die Position des Sekundärrings 31 entlang der Längsachse G der Gewindespindel 20 durch die Verbindung des Sekundärrings 31 mit der Aufnahmebuchse 11 über die Lasche 33 bestimmt wird. Dagegen wird die Position der Sekundärmutter 32 entlang der Längsachse G der Gewindespindel 20 durch die Kopplung der Sekundärmutter 32 mit der Gewindespindel 20 bestimmt. Durch einen derartigen Aufbau der Spindelvorrichtung 1 kann sichergestellt werden, dass bei einer Bewegung der Bauteile des ersten Lastpfads 3 der Spaltabstand zwischen dem ersten Zapfen 320 der Sekundärmutter 32 und dem Sekundärring 31 nicht verändert wird.
In 4 wird eine perspektivische Darstellung einer Stellvorrichtung 1' gemäß einer zweiten Ausführung gezeigt. Da sich die beiden Stellvorrichtungen 1, 1' im Aufbau und der Funktionsweise ähneln wird die Stellvorrichtung 1' gemäß der zweiten Ausführung nicht im Detail beschrieben. Dabei werden gleiche Bauteile der beiden Stellvorrichtungen 1, 1' mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die Stellvorrichtung 1' gemäß der zweiten Ausführung weist analog zu der Stellvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführung eine Rasteinheit 4 und einen ersten und zweiten Lastpfad 2, 3 auf. Ein Unterschied zwischen den beiden Stellvorrichtungen besteht darin, dass in der Stellvorrichtung 1' gemäß der zweiten Ausführung das Anschlussmittel 10 zum Verbinden der Stellvorrichtung 1 an einen nicht zu positionierenden Gegenstand, wie beispielsweise einen Flugzeugrumpf, dient.
Dies bedeutet, dass in der Stellvorrichtung 1' gemäß der zweiten Ausführung im Gegensatz zu der Stellvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführung das Anschlussmittel 10 nicht entlang der Längsachse G der Gewindespindel 20 bewegt wird, um ein Bauelement, insbesondere ein Flugzeugbauelement, zu positionieren. Natürlich weist die Stellvorrichtung 1' auch in den 4 bis 6 nicht gezeigte Verbindungselemente auf, mittels derer die Stellvorrichtung 1' mit Bauelementen, wie z. B. einem Höhenleitwerk, verbunden ist, deren Position eingestellt werden soll.
5 zeigt eine Schnittansicht der Stellvorrichtung 1' durch das Anschlussmittel 10 in Blickrichtung C aus 4. Wie aus 5 ersichtlich ist, sind die Bauteile 21', 22, 23, 220 des ersten Lastpfads 2 an einem Ende der Gewindespindel 20 angeordnet. Die Bauteile 31, 32', 33 des zweiten Lastpfads 3 sind an einem Ende des Zugankers 30 angeordnet.
Die Gewindespindel 20 weist einen Gewindeabschnitt 203, einen Antriebsabschnitt 201 und einen Kopfabschnitt 202 auf. Der Antriebsabschnitt 201 ist an einem Ende mit dem Gewindeabschnitt 203 und an seinem anderen Ende mit dem Kopfabschnitt 202 verbunden. Zudem ist der Antriebsabschnitt 201 mit einer Antriebseinheit 12 gekoppelt, so dass eine Drehbewegung der Antriebseinheit 12 auf den Antriebsabschnitt 201 und damit die Gewindespindel 20 übertragen wird. Der Kopfabschnitt 202 weist an seiner von dem Antriebsabschnitt 201 abgewandten Seite ein flanschförmiges Ende auf.
Ein weiterer Unterschied zwischen den beiden Stellvorrichtungen 1, 1' besteht darin, dass in dem ersten Lastpfad 2 der Stellvorrichtung 1' gemäß der zweiten Ausführung keine Primärmutter 21 vorgesehen ist. In der Stellvorrichtung 1' gemäß der zweiten Ausführung ist anstelle der Primärmutter 21 ein Spindelhaltemittel 21' vorgesehen, mittels dem die Gewindespindel 20, insbesondere das flanschförmige Ende des Kopfabschnitts 202, drehbar gelagert ist.
Ferner besteht ein Unterschied zwischen den beiden Stellvorrichtungen 1, 1' darin, dass in der Spindelvorrichtung 1' gemäß der zweiten Ausführung keine Sekundärmutter 32, sondern ein Haltemittel 32' für den Zuganker 30 vorgesehen ist. Das Haltemittel 32' dient zum drehbaren Lagern des Zugankers 30. Der Zuganker 30 ragt in eine Richtung weg von der Antriebseinheit 12 über das Ende der Gewindespindel 20 hinaus und weist einen T-förmigen Querschnitt auf. Dementsprechend weist das Haltemittel 32' eine T-förmige Aussparung zum Aufnehmen des Zugankers 30 auf.
6 zeigt eine Schnittansicht der Stellvorrichtung 1' durch die Rasteinheit 4 in Blickrichtung D aus 4. Wie aus 6 ersichtlich weist das Haltemittel 32' analog zu der Sekundärmutter 32 in der Stellvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführung zwei Zapfen 320, 321 auf. Dabei ragt der erste Zapfen 320 in ein erste Aussparung des Sekundärrings 31 und der zweite Zapfen 321 ragt in eine zweite Aussparung des Sekundärrings 31. Die beiden Zapfen des Haltemittels 32' und die beiden Aussparungen des Sekundärrings sind analog zu den Zapfen und Aussparungen in der Stellvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführung ausgebildet.
Die weiteren Ausbildungen der Bauteile Rasteinheit 4 und des ersten und zweiten Lastpfads 2, 3 der Stellvorrichtung 1' gemäß der zweiten Ausführung sind identisch zu den entsprechenden Bauteilen in der Stellvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführung, so dass auf die Beschreibung diesbezüglich verwiesen wird.
Im Ergebnis ist in der Stellvorrichtung 1' gemäß der zweiten Ausführung die Anordnung der Bauteile des ersten und zweiten Lastpfads gegenüber der Anordnung der Bauteile des ersten und zweiten Lastpfads in der Stellvorrichtung gemäß der ersten Ausführung horizontal gespiegelt.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Stellvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführung anhand der 7 und 8 erläutert. in den 7 und 8 ist die Stellvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführung dargestellt, bei der der erste Lastpfad 2 beschädigt ist.
In der Stellvorrichtung 1 erfolgt die Beschädigung des ersten Lastpfads 2 durch einen Bruch des Vorsprungs 220 des Primärrings 22. Auf das mit den Anschlussmitteln 10 verbundene Bauelement, wie beispielsweise ein Höhenleitwerk, wirkt eine Kraft F. Die Kraft F zeigt dabei in eine von dem Sekundärring 32 entfernte Richtung und wirkt in diesem Fall nach oben.
Die auf das Bauelement und damit die Anschlussmittel 10 wirkende Kraft F bewirkt eine Bewegung der Anschlussmittel 10 in Kraftrichtung. Da der Primärring 22 beschädigt ist, neigt sich dieser bei einer Bewegung der Anschlussmittel 10 um einen Winkel α. Die Neigung des Primärrings 22 erfolgt dabei bezüglich einer in 1 dargestellten Mittelachse P1 der Primärmutter 21. Die Mittelachse P1 entspricht einer Mittelachse, die koaxial zu den Mittelachsen der Nasen 210 ist. Der Winkel α enspricht dem Winkel um den sich der Primärring 22 bezüglich der in 1 dargestellten Ausgangslage des Primärrings 22 um die Mittelachse P1 der Primärmutter 21 neigt.
Das Neigen des Primärrings 22 führt zu einer Bewegung der Sekundärmutter 32 in eine Richtung weg von den Anschlussmitteln 10. Aufgrund der Kopplung des Sekundärrings 31 durch den zweiten Zapfen 321 mit der Sekundärmutter 32, neigt sich der Sekundärring 31 um einen Winkel β. Das Neigen des Sekundärrings 31 erfolgt dabei zu einer Neigachse, die parallel zu einer in 1 gezeigten Achse S1 ist. Die Achse S1 verläuft, wie aus 1 ersichtlich ist, zwischen den Abschnitten des Sekundärrings 31, die mit den Laschen 33 verbunden sind, und ist im Wesentlichen senkrecht zu der Mittelachse P1 der Primärmutter 21 und der Längsachse G der Gewindespindel 20 ausgebildet.
Das Neigen des Sekundärrings 31 wird zusätzlich durch ein Übertragen der auf das Anschlussmittel 10 wirkenden Kraft F durch die Laschen 33 auf den Sekundärring 31 bewirkt. Diese Kraft bewirkt, dass sich der Sekundärring 31 in die gleiche Richtung neigt wie bei der Beanspruchung des Sekundärrings 31 durch die Sekundärmutter 32.
Das Bewegen der Sekundärmutter 32 und das Neigen des Sekundärrings 31 erfolgt solange bis der Sekundärring 31 gegen den ersten Zapfen 320 stößt und damit die Last wieder auf die Gewindespindel 20 übertragen wird. Die Sekundärmutter 31 neigt sich in dem oben beschriebenen Fall derart, dass der erste Spalt 50, der zu den Bauteilen des ersten Lastpfads 2 näher angeordnet ist, vergrößert und dementsprechend der zweite Spalt 51 verkleinert wird.
Das Rastmittel 40 dringt in den ersten Spalt 50 ein, sobald der Spalt eine entsprechende Größe aufweist. Durch entsprechendes Ausbilden des Spalts 50 und/oder des dem Spalt 50 zugewandten Endes des Rastmittels 40 kann sichergestellt werden, dass das Rastmittel 40 in den ersten Spalt 50 erst dann eindringt, wenn der Sekundärring 31 gegen den ersten Zapfen 320 der Sekundärmutter 32 stößt.
Die Funktionsweise der Stellvorrichtung 1' gemäß der zweiten Ausführung ist ähnlich zu der Funktionsweise der Stellvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführung. Der einzige Unterschied zwischen den beiden Ausführungen ist, dass in der Stellvorrichtung 1' ein Neigen des Sekundärrings 31 allein aufgrund der Kopplung des Sekundärrings 31 mit den Anschlussbuchsen 11 über die Laschen 11 erfolgt. Im Gegensatz zu der Stellvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführung ist in der Stellvorrichtung 1' gemäß der zweiten Ausführung keine Sekundärmutter vorgesehen, die ein Neigen des Sekundärrings zusätzlich bewirkt.
Natürlich funktionieren die Stellvorrichtungen 1, 1' analog, wenn ein anderes Bauteil des ersten Lastpfads 2 als der Vorsprung 220 des Primärrings 22 bricht und/oder wenn die auf das Anschlussmittel 10 wirkende Kraft entgegengesetzt zu der in 7 dargestellten Kraft F wirkt.
Bei einer Beanspruchung der Anschlussmittel 10 in die entgegengesetzte Kraftrichtung würde sich der Sekundärring 31 derart neigen, dass das Rastmittel 40 in den zweiten, unteren Spalt 51 eindringt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

FR 2839352 B1 [0003]

Claims

Stellvorrichtung (1) mit rotativen Antrieb und linearer Stellbewegung zum Positionieren eines Bauelements, insbesondere eines Höhenleitwerks, einer Landeklappe und/oder einer Vorflügelklappe eines Luftfahrzeugs, wobei die Stellvorrichtung (1) lastübertragende Bauteile aufweist, mittels derer wenigstens eine Kraft und/oder ein Drehmoment übertragbar ist, wobei wenigstens ein erster Lastpfad (2) durch eine erste Gruppe lastübertragender Bauteile und wenigstens ein zweiter Lastpfad (3) durch eine zweite Gruppe lastübertragender Bauteile gebildet sind, wobei in dem zweiten Lastpfad (3) ein Spalt (50, 51) zum Aufnehmen einer Längenänderung von wenigstens einem Bauteil des ersten Lastpfads (2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Rastmittel (40) einer Rasteinheit (4) vorgesehen ist, das derart angeordnet und ausgebildet ist, dass es in den Spalt (50, 51) eindringt, wenn wenigstens ein Bauteil des ersten Lastpfads (2) beschädigt ist.
Stellvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lastpfad (2) einen Primärring (22) aufweist und/oder der zweite Lastpfad (3) einen Sekundärring (31) aufweist, wobei der Primärring (22) und/oder Sekundärring (31) um wenigstens eine Achse neigbar ausgebildet sind und/oder kardanisch gelagert sind.
Stellvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Sekundärring (31), insbesondere um eine zu einer Stellrichtung senkrechte Achse, geneigt ist, wenn das Bauteil des ersten Lastpfads (2) beschädigt ist.
Stellvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (50, 51) bei einer geneigten Stellung des Sekundärrings (31) größer ausgebildet ist als bei einer ungeneigten Stellung, wobei das Rastmittel (40) bei einer geneigten Stellung des Sekundärrings (31) in den Spalt (50, 51) eindringt.
Stellvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Lastpfad (3) einen Zuganker (30) und ein Umschließmittel aufweist, das den Zuganker (30) wenigstens teilweise umschließt, wobei das Umschließmittel wenigstens einen Zapfen (320, 321), insbesondere zwei Zapfen, aufweist.
Stellvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Zapfen (320) des Umschließmittels in eine erste Aussparung, insbesondere ein Langloch, in dem Sekundärring (31) und ein zweiter Zapfen (321), insbesondere ein kugelförmiger Zapfen, in eine zweite Aussparung in dem Sekundärring (31) eindringt.
Stelllvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinheit (4) wenigstens eine Feder (41) aufweist, die das Rastmittel (40) in einem unbeschädigten Zustand des Bauteils des ersten Lastpfads (2) gegen den Sekundärring (31) und in einem beschädigten Zustand des Bauteils des ersten Lastpfads (2) in den Spalt (50, 51) drückt.
Stelllvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinheit (4) wenigstens einen Halter (42) zum Halten des Rastmittels (40) aufweist, der mit dem Sekundärring (31) verbunden ist.
Stellvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschliessmittel als Sekundärmutter (32), die mit einer Gewindespindel der Stellvorrichtung (1) in Eingriff ist, oder als ein Haltemittel zum Halten des Zugankers ausgebildet ist.
Luftfahrzeug, insbesondere Flugzeug, mit einer Stellvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.