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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rücklaufsperre mit radial wirkenden Bremselementen.
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Gattungsgemäße Rücklaufsperren finden in der Mechanik dann Verwendung, wenn eine Lastfahrt unterbrochen werden soll, um eine ungewollte Bewegung von beispielsweise Komponenten einer Maschine zu unterbinden.
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Es ist beispielsweise bekannt, Rücklaufsperren bzw. No-Backs in den mechanischen Stellantrieben von Hochauftriebssystemen von Flugzeugen zu verwenden.
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Hochauftriebssysteme umfassen an den Tragflächen von größeren Flugzeugen angeordnete Strukturen und dienen dazu, um insbesondere während der Start- und Landephasen einen erhöhten Auftrieb auch bei geringen Geschwindigkeiten des Flugzeuges zu gewährleisten.
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Die Hochauftriebssysteme können dabei eine oder mehrere in den Tragflächen angeordnete Klappen, eine zentrale Antriebseinheit und Transmissionen umfassen, die zur Übertagung der von der zentralen Antriebseinheit bereitgestellten Antriebsenergie in die Tragflächen bzw. in dort angeordnete mechanische Stellantrieb an den Vorflügel- bzw. Landeklappen ausgelegt sind.
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Kommt es zu einem Bruch einer Antriebswelle, kann es passieren, dass es hinsichtlich der Klappen insbesondere des Hochauftriebssystems zwischen rechtem und linkem Flügel zu einer Asymmetrie kommt. Um der Forderung an die Sicherheit dieser System zu entsprechen, müssen solche Asymmetrien vermieden oder jedenfalls begrenz werden. Zu diesem Zweck werden die gattungsgemäßen Rücklaufsperren bzw. No-Backs verwendet.
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Dabei ergibt sich insbesondere bei im Bereich der Luftfahrt verwendeten Rücklaufsperren das Problem, dass viele, zum Teil komplexe Bauteile in einer entsprechenden Rücklaufsperre vorliegen. Nachteilig ist, dass diese Bauteile einen größeren Bauraum benötigen und höhere Kosten und ein höheres Gewicht verursachen. Ferner macht es die Fertigungstoleranz der hohen Anzahl von Bauteilen notwendig, Einstellscheiben zu verwenden. Mit diesen Einstellscheiben wird das Spiel auf die Federvorspannung eingestellt. Derartige Einstellscheiben erhöhen die Komplexität der Rücklaufsperre weiter.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Rücklaufsperre bereitzustellen, mit möglichst geringem Platzbedarf und geringem Gewicht, mit wenigen, kostengünstigen Bauteilen bei möglichst geringem Verschleiß der Rücklaufsperre und damit verbundener möglichst hoher Lebensdauer.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Rücklaufsperre mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, mit Bremsgehäuse mit einer ersten und einer zweiten Zylindermantelfläche, mit wenigstens zwei radial voneinander beabstandeten, zwischen erster und zweiter Zylindermantelfläche angeordneten Bremselementen, mit wenigstens einem zwischen den Bremselementen angeordneten Aktivierungsbauteil, mit wenigstens einem Antriebsnocken und wenigstens einem Abtriebsnocken, die in einem Normalbetrieb der Rücklaufsperre in Umfangsrichtung auf eines oder beide der Bremselemente mittelbar oder unmittelbar einwirken, wobei eines der Bauteile Antriebsnocken oder Abtriebsnocken in dem Normalbetrieb mit beiden Bremselementen mittelbar oder unmittelbar in Eingriff ist, und wobei das Bauteil in einem Betrieb mit gesperrtem Rücklauf nur mit einem oder mit keinem der Bremselemente mittelbar oder unmittelbar in Eingriff ist.
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Vorteilhaft kann so eine möglichst leichte und rein mechanisch ausgeführte Rücklaufsperre ohne elektrische oder elektronische Bauteile zur Überwachung der Funktion bereitgestellt werden. Hierdurch kann beispielsweise das Gewicht und die Fehleranfälligkeit der Rücklaufsperre gesenkt werden.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass der Abtriebsnocken im Normalbetrieb der Rücklaufsperre und im Betrieb mit gesperrtem Rücklauf nur mit wenigstens einem radial innenliegenden Bremselement oder nur mit wenigstens einem radial außenliegenden Bremselement in Umfangsrichtung in Eingriff ist. Der Eingriff kann dabei mittelbar über ein oder mehrere zusätzliche Bauteile oder unmittelbar erfolgen. Bei einer Ausführungsform mit zwei, drei, vier, fünf oder mehr radial innenliegenden Bremselementen und entsprechend dazu radial außenliegenden Bremselementen gilt entsprechend, dass zwei, drei, vier fünf oder mehr in Umfangsrichtung zwischen den Bremselementen angeordneten Abtriebsnocken entweder jeweils nur mit einem oder mit zwei der jeweils benachbarten radial innenliegenden Bremselemente oder der jeweils benachbarten radial außenliegenden Bremselemente in Eingriff sind.
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Ferner ist ein Ausführungsbeispiel denkbar, bei dem zwischen Aktivierungsbauteil und wenigstens einem Bremselement wenigstens ein Übertragungselement, und/oder wenigstens ein Dämpfungselement, und/oder wenigstens ein Erregungselement vorgesehen sind. Mittels des Aktivierungsbauteils ist es dabei möglich die beiden Bremselemente relativ zueinander in Umfangsrichtung und in radialer Richtung zu bewegen und so eine Bremswirkung aufzubauen. Dabei pressen die Bremselemente gegen die jeweiligen Zylindermantelflächen des Bremsgehäuses und verhindern eine weitere Relativbewegung zwischen Antrieb und Abrieb. Die genauere Funktionsweise und Bauweise von Übertragungselement, Dämpfungselement, und Erregungselement ist aus den Figuren sowie aus Figurenbeschreibung ersichtlich.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Bremselemente, und/oder das wenigstens eine Übertragungselement, und/oder das wenigstens eine Erregungselement zum Aufnehmen des Aktivierungsbauteils oder der Aktivierungsbauteile geformt sind.
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Wie in der Figurenbeschreibung gezeigt werde wird, können die genannten Bauteile so im Wesentlichen konkav ausgebildet und zueinander angeordnet sein, dass dazwischen das Aktivierungsbauteil lagerbar ist.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass das Übertragungselement über wenigstens eine Hauptfeder und/oder wenigstens eine Nebenfeder mit wenigstens einem Bremselement elastisch gekoppelt ist. Durch die elastische Kopplung des Übertragungselements ist es möglich, ein beispielhaft zwischen Übertragungselement und einem Bremselement bzw. im ein im Wesentlichen zwischen zwei Bremselementen gelagertes Aktivierungsbauteil kraftschlüssig bzw. unter Spannung, stehend oder spielfrei zu positionieren.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass der Antriebsnocken mit dem Planetenträger eines Antriebsplanetengetriebes gekoppelt ist.
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Weiterhin ist es denkbar, dass der Abtriebsnocken mit einem Abtriebszahnrad gekoppelt ist. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Abtriebszahnrad als Prüfzahnrad zur Funktionsprüfung der Rücklaufsperre ausgebildet.
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In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass wenigstens zwei Gruppen, insbesondre fünf Gruppen, von je zwei radial voneinander beabstandeten, zwischen erster und zweiter Zylindermantelfläche angeordneten Bremselementen vorgesehen sind.
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Die vorliegende Erfindung richtet sich ferner auf ein Luftfahrzeug mit wenigstens einer Rücklaufsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Rücklaufsperre bei Unterbrechung eines Lastpfades die ungewollte Bewegung eines anzutreibenden Bauteils in wenigstens zwei Richtungen verhindert.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile werden anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:
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1a und 1b: Schnittansichten der erfindungsgemäßen Rücklaufsperre;
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2: Platzierung der erfindungsgemäßen Rücklaufsperre in einem Getriebe; und
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3: Perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Rücklaufsperre.
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1a zeigt mit dem Bezugszeichen 1 ein antreibendes Planetengetriebe bzw. Antriebsplanetengetriebe, wobei das Bezugszeichen 2 den antreibenden Planetenträger 2 des Planetengetriebes 1 anzeigt. Mit den Bezugszeichen 13 ist das abtreibende Zahnrad bzw. der Abtrieb oder das Abtriebsrad 13 bezeichnet, wobei das Zahnrad des Abtriebs 13 gleichermaßen als Prüfzahnrad zur Funktionsprüfung der Rücklaufsperre verwendet werden kann.
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Das Eingangs-Planetengetriebe bzw. das Antriebsplanetengetriebe 1 treibt über den Planetenträger 2 ab. In dem in 1a und 1b dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Planetenträger 2 mit Antriebsnocken 2' versehen, welche die Bremselemente 7 und 12 gemeinsam antreiben. In 1b ist dabei zu erkennen, dass sich der Antriebsnocken 2' in radialer Richtung soweit erstreckt, dass er in Umfangsrichtung sowohl mit dem äußeren Bremselement 7, als auch mit dem Übertragungselement 10 und damit mittelbar mit dem inneren Bremselement 12 in Eingriff bringbar ist. Der Antrieb erfolgt dabei durch Eingriff des antreibenden Planetenträgers 2 über dessen Antriebsnocken 2'.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1a und 1b sind die äußeren Bremselemente 7 und die inneren Bremselemente 12 radial voneinander beabstandet in fünf in Umgangsrichtung angeordneten Gruppen mit jeweils einem inneren Bremselement 12 und einem äußeren Bremselement 7 im Bremsgehäuse 6 angeordnet. Zwischen den äußeren Bremselementen 7 kann innerhalb des Bremsgehäuses 6 verlaufend eine nicht gezeigte Antriebsscheibe angeordnet sein.
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Das Aktivierungsbauteil 8 kann durch ein federndes Erregungselement 9 im Bremsgehäuse 6 verspannt sein. Ferner kann ein Dämpfungselement 11 vorgesehen sein, das das eine Dämpfung zwischen Übertragungselement 10 und Abtriebsnocken 13' bereitstellt. Das Übertragungselement 10 kann dabei eine konkave Fläche aufweise, bzw. einen Bereich mit zwei zueinander geneigten Flächen aufweisen. Ein ähnlicher, spiegelverkehrter Bereich kann an einem dem Übertragungselement gegenüberliegenden Bremselement vorgesehen sein.
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Das Bremsgehäuse 6 kann eine innere Zylindermantelfläche 61 und eine äußere Zylindermantelfläche 62, die im Wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet sein können, umfassen. Das Bremsgehäuse 6 kann durch die gleichmäßig am Umfang verteilten Verriegelungselemente 4 in axialer und radialer Richtung fixiert sein. Dadurch wird auch das entstehende Drehmoment in das Gehäuse 3 abgeleitet und dann in die Interface-Struktur abgeleitet.
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Die Bremselemente 7 und 12 werden durch die Erregungselemente 9 gleichmäßig nach Innen und Außen vorgebremst.
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Im Normalbetrieb der Rücklaufsperre werde die Bremselemente 7 und 12 zueinander zentriert und sind dadurch inaktiv. D. h. es wird keine Bremsarbeit verrichtet. Die Aktivierungsbauteile 8 werden durch die Erregungselemente 9 im Normalbetrieb mittig in den Bremselementen 7 gehalten. Die jeweils radial voneinander beabstandeten Bremselemente 7 und 12 können dabei wenigstens teilweise eine im Wesentlichen gemeinsame Symmetrieachse aufweisen. In dem Normalbetrieb, in dem die Rücklaufsperre deaktiviert ist, sind die jeweils radial voneinander beabstandeten Bremselemente 7 und 12 mit betriebsmäßig minimalem Abstand voneinander beabstandet.
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Durch die Erregungselemente 9 wird eine hinreichend große Kraft auf die Aktivierungsbauteile 8 ausgeübt, so dass im Normalbetrieb eine mittige Positionierung der Aktivierungsbauteile zwischen den Bremselementen 7 und 12 bzw. zwischen je einem der Bremselemente 7 und 12 und einem Übertragungselement 10 sichergestellt ist.
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Bei den Erregungselementen 9 kann es sich beispielsweise um eine Hauptfeder 14 und eine oder mehrere Nebenfeder(n) 15 handeln. Die Hauptfeder kann dabei in Serie zu der oder den Nebenfeder(n) 15 geschaltet sein, so dass ein komplexeres Federverhalten des Erregungselements 9 realisierbar ist, als dies mit lediglich einer Feder möglich wäre.
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Tritt durch einen Fehler eine Überlast im Getriebe auf, wird das Getriebe durch eine interne Überlastkupplung oder durch ein Abscher-Element oder dergleichen vom Antriebsstrang gelöst. Besteht nun keine Arretierung des Getriebes, kann das Getriebe durch die Luftlast unkontrolliert angetrieben werden. Die erfindungsgemäße Rücklaufsperre verhindert dies.
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Ist das Getriebe durch einen Fehlerfall vom Antriebsstrang getrennt, treibt das Abtriebsrad 13 bzw. das Zahnrad 13 zurück, oder beim Durchlaufen eines Last-Nulldurchgangs eventuell auch vor. Durch die Gestaltung des Abtriebsrades 13 werden nunmehr jedoch nur die inneren Bremselemente 12 zurück oder auch eventuell vorgetrieben gegen die vorherrschende Vorbremswirkung.
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Dadurch kommt es zu einer Verdrehung der äußeren Bremselemente 7 gegenüber der inneren Bremselemente 12, da die inneren Bremselemente 12 ebenfalls vorgebremst sind.
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Nun bewegen sich die Aktivierungsbauteile auf den schrägen Flächen der äußeren Bremselemente 7 und üben dadurch einen zunehmenden Druck auf die Dämpfungselemente 11 aus.
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Durch die zunehmende Verdrehung der äußeren Bremselemente 7 steigt der Druck gleichmäßig nach außen und innen an, bis die zunehmende Reibung der äußeren und inneren Bremselemente 7, 12 das Abtriebsrad 13 blockiert.
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Denkbar ist selbstverständlich auch eine Anordnung, bei der lediglich das oder die radial inneren Bremselemente 12 in Normalbetrieb und im Betrieb mit gesperrtem Rücklauf mit dem Antriebsplanetengetriebe 1 über den Planetenträger 2 in Wechselwirkung treten können. Dabei wären dann die Abtriebsnocken 13' radial außen von den Antriebsnocken 2 vorgesehen und würden nunmehr lediglich mit den äußeren Bremselementen 7 in Eingriff bringbar sein. Somit ist auch eine zum Ausführungsbeispiel der 1a und 1b umgekehrte Anordnung denkbar.
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2 zeigt eine mögliche Platzierung der erfindungsgemäßen Rücklaufsperre in einem Getriebe eines Luftfahrzeuges.
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Die erfindungsgemäße Rücklaufsperre bzw. das No-Back-System kann beispielsweise in Hochauftriebssystemen von Flugzeugen verwendet werden. Dabei kann sie vorzugsweise in mechanischen Stellantrieben von Hochauftriebssystemen oder auch an anderen Stellen von Hochauftriebssystemen angeordnet sein. Ein bevorzugter Anwendungsfall kann der Einsatz im Rahmen bzw. als Bestandteil eines Vorflügelstellantriebes sein.
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3 zeigt eine perspektivische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Rücklaufsperre, wobei deren Komponenten zur besseren Veranschaulichung noch einmal benannt sind.
