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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Betätigung einer Klappe an einem Flugzeugflügel. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine solche Vorrichtung mit einer Eingangswelle, mit einer Ausgangswelle, mit einem Untersetzungsgetriebe zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle, mit einer mechanischen Überlastsicherung für die Eingangswelle und mit einem Sensor für eine Zustandsgröße der Vorrichtung. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Flugzeug mit zwei Flugzeugflügeln, mit an den Flugzeugflügeln gelagerten Klappen, mit Vorrichtungen zum Betätigen der Klappen, mit Antriebswellen zum Antreiben der Vorrichtungen und mit einer zentralen Antriebseinheit für die Antriebswellen.
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Eine Vorrichtung, wie sie Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, wird auch als Geared Rotary Actuator (GRA) bezeichnet. Bei der mit der Vorrichtung betätigten Klappe kann es sich z. B. um einen Vorflügel oder eine Hochauftriebsklappe handeln. Der Begriff „Klappe“ ist entsprechend weit auszulegen.
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STAND DER TECHNIK
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Ein bekannter Geared Rotary Actuator zur Betätigung eines Vorflügels weist ein Planetengetriebe mit fester Untersetzung zwischen einer mit hoher Drehzahl von einer zentralen Antriebseinheit angetriebenen Eingangswelle und einer an den Vorflügel angekoppelten Ausgangswelle auf. Weiterhin ist eine mechanische Überlastsicherung für eine an die Antriebswelle gekoppelte Eingangswelle vorgesehen. Die mechanische Überlastsicherung löst bei Überschreiten eines Drehmomentgrenzwerts die Ankopplung der Eingangswelle an die Antriebswelle und leitet die auftretenden Kräfte in die Flugzeugstruktur ab.
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Ein bekannter Geared Rotary Actuator für eine Landeklappe weist eine zusätzliche sogenannte Offset Gearbox auf. Diese sorgt für eine räumliche Umlenkung von einer von der zentralen Antriebseinheit angetriebenen Antriebswelle zur Eingangswelle des Geared Rotary Actuator. Dabei kann die mechanische Überlastsicherung in die Offset Gearbox integriert sein.
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Aus der
DE 103 08 301 B1 ist ein Flugzeughochauftriebssystem mit einem Antriebssystem, mit Elementen zum Übertragen von Antriebsenergie über eine gesamte Spannweite an Antriebsstationen einzelner Segmente von Landeklappen-/Vorflügelklappensystemen und mit einer Überlastsicherung bekannt. Die Überlastsicherung besteht aus elektrischen Lastsensoren, die an den Einleitpunkten der Antriebsenergie vom jeweiligen Getriebe zum jeweiligen Klappenkörper angeordnet sind. Über einen elektronischen Regler, der mit den Lastsensoren verbunden ist, wird bei Aufnahme einer einen Grenzwert übersteigenden Last ein elektrisches Lastsignal in das Antriebssystem eingespeist, so dass die Antriebsenergie reduziert und das System im Momentengleichgewicht angehalten. Zur Realisierung dieses Flugzeughochauftriebssystems müssen elektrische Leitungen von den einzelnen Antriebsstationen zu dem zentralen Antriebssystem verlegt werden. Zudem erfordert eine Umrüstung eines vorhandenen Flugzeugs auf das bekannte Flugzeughochauftriebssystem eine völlig neue Zulassung, da die mechanische Überlastsicherung am Eingang der Getriebe der Arbeitsstationen durch die elektrischen Lastsensoren am Übergangspunkt der Getriebeenergie vom Getriebe an den Klappenkörper ersetzt werden.
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Aus der
DE 103 53 672 A1 ist ein Verfahren zur Lastbegrenzung in verzweigten Antriebssystemen mit mechanischer Leistungsübertragung, insbesondere für Betätigungssysteme in Flugzeugen, bekannt. Mit einer Einrichtung zur Regelung und Begrenzung der zugeführten Arbeitsleistung werden an Komponenten des Antriebssystems Zustandskenngrößen erfasst und an eine Kontrolleinheit übermittelt. In dieser Kontrolleinheit werden die Zustandsgrößen mittels eines Algorithmus zur Ermittlung von Steuersignalen der Regelungseinrichtung verarbeitet, und die so erarbeiteten Steuersignale werden von der Regelungseinrichtung an Antriebseinheiten des Antriebssystems übermittelt. Bei der Implementierung dieses bekannten Verfahrens treten dieselben Probleme auf, wie sie bereits oben angesprochen wurden, nämlich die Notwendigkeit einer Verkabelung der Sensoren mit der Kontrolleinheit und die Notwendigkeit einer neuen Zulassung des jeweiligen Flugzeugs, wenn mit Hilfe des Verfahrens wie geplant auf mechanische Überlastsicherungen verzichtet werden soll.
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Aus der
DE 10 2010 036 096 A1 ist ein Kugelgewindetrieb mit einer Gewindespindel, mit einer an der Gewindespindel gelagerten Doppelmutter, die eine erste Mutternhälfte und eine zweite Mutternhälfte umfasst, welche gegeneinander mit einer Vorspannkraft beaufschlagbar sind, und mit einer Zustellvorrichtung, mittels derer die Vorspannkraft einstellbar ist, bekannt. Der Kugelgewindetrieb weist weiterhin einen elektrischen Spannkraftsensor zum Erfassen der Vorspannkraft auf, der in die Doppelmutter integriert ist. Zur Energieversorgung des Spannkraftsensors weist die Gewindespindel eine Energieerzeugungsvorrichtung auf. Die Energieerzeugungsvorrichtung erzeugt elektrische Energie aus einer Änderung eines Bewegungszustands der Gewindespindel. Konkret erfolgt eine generatorische Aufladung eines Energiespeichers für die elektrische Energie während einer Verfahrbewegung der Gewindespindel. Weiter umfasst die Gewindespindel eine Sendeeinheit zum Senden eines Funksignals, das eine Information über die Vorspannkraft kodiert. Darüber hinaus kann die Gewindespindel eine mit dem Spannkraftsensor verbundene Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder einen Temperatursensor umfassen.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für die Betätigung einer Klappe an einem Flugzeugflügel und ein Flugzeug aufzuzeigen, bei denen die Überwachung von Zustandsgrößen in der Vorrichtung zum Zwecke einer erhöhten Betriebssicherheit möglich ist, ohne dass die Implementation dieser Überwachung mit einem großen Aufwand verbunden wäre.
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LÖSUNG
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung für die Betätigung einer Klappe an einem Flugzeugflügel mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch ein Flugzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Flugzeugs sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung für die Betätigung einer Klappe an einem Flugzeugflügel mit einer Eingangswelle, einer Ausgangswelle, einem Untersetzungsgetriebe zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle, einer mechanischen Überlastsicherung für die Eingangswelle und einem Sensor für eine Zustandsgröße der Vorrichtung ist durch einen Generator gekennzeichnet, der aus mechanischer Leistung, die über die Eingangswelle zugeführt wird, elektrische Leistung generiert, und durch eine Datenübermittlungseinheit, die mit der elektrischen Leistung versorgt wird und die dazu ausgebildet ist, drahtlos Informationen über die Zustandsgröße auszusenden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung verzichtet nicht auf eine mechanische Überlastsicherung. Im Gegenteil kann der mechanische Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Kraftübertragungsweg zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle identisch mit dem Aufbau einer eine mechanische Überlastsicherung aufweisenden Vorrichtung aus dem Stand der Technik sein. In diesen Kraftübertragungsweg von der Eingangswelle bis zu der Ausgangswelle greift die Erfindung nicht ein. Stattdessen wird erfindungsgemäß mechanische Leistung, die über die Eingangswelle zugeführt wird, zu einem Generator hin abgezweigt, der sie in elektrische Leistung umsetzt. Mit dieser elektrischen Leistung wird eine Datenübermittlungseinheit versorgt, die drahtlos Informationen über die interessierende Zustandsgröße oder insbesondere mehrere interessierende Zustandsgrößen aussendet. Für diese Zustandsgrößen sind entsprechend ein oder mehrere Sensoren an der Vorrichtung vorgesehen. Die Übertragung der Zustandsgrößen an eine zentrale Datenempfangseinheit erfolgt nicht über zusätzlich vorzusehende Leitungen, so dass das Flugzeug zwischen der Vorrichtung und der Datenempfangseinheit nicht modifiziert werden muss, um die vorliegende Erfindung zu implementieren. Die Eingriffe zur Implementation der vorliegenden Erfindung beschränken sich ausschließlich auf die Vorrichtung selbst und sparen auch dort den Kraftübertragungsweg zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle aus. Dennoch stehen einer zentralen Datenempfangseinheit und allen daran angeschlossenen Einrichtungen die in der Vorrichtung mit Sensoren erfassten und über die Datenübermittlungseinheit drahtlos übermittelten Zustandsgrößen der Vorrichtung zur Verfügung und können bei der Zufuhr der mechanischen Leistung zu der oder einer Mehrzahl von Vorrichtungen berücksichtigt werden. Insbesondere aber kann zentral die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung überwacht und somit ihre Funktionssicherheit sichergestellt werden, ohne dass sie in direkten Augenschein genommen werden muss, was nur bei am Boden befindlichen Flugzeugen möglich ist.
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Vorzugsweise weist die erfindungsmäße Vorrichtung einen Zwischenspeicher für die elektrische Leistung auf. Hierbei kann es sich z. B. um eine Batterie handeln, die elektrische Energie in Form von chemischer Energie zwischenspeichert, oder auch um einen Kondensator oder einen sogenannten Supercap. Mit dem Zwischenspeicher steht elektrische Leistung z. B. für die Datenübermittlungseinheit auch dann in der Vorrichtung zur Verfügung, wenn über die Eingangswelle gerade keine mechanische Leistung zugeführt wird.
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Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Übersetzungsgetriebe zwischen der Eingangswelle und einem Läufer des Generators aufweisen, um die Drehzahl der Eingangswelle hochzusetzen, was bei vorgegebener elektrischer Leistung eine besonders kompakte Bauform des Generators ermöglicht. Allerdings erfordert diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine mechanische Verzweigung des Kraftübertragungswegs zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle zu dem Übersetzungsgetriebe.
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Wenn ein Läufer des Generators hingegen starr an die Eingangswelle, die Ausgangswelle oder eine Welle des Untersetzungsgetriebes angekoppelt wird, worunter auch fällt, dass der Läufer des Generators an der jeweiligen Welle ausgebildet wird, wird der Kraftübertragungsweg zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle nicht mechanisch verzweigt, sondern nur magnetisch, d. h. durch die magnetische Kraftübertragung zwischen Läufer und Ständer des Generators. Damit wird jedes zusätzliche Risiko einer mechanischen Blockade des Kraftübertragungswegs zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle durch die Anbringung des Generators vermieden. Das Risiko einer solchen Blockade ist aber bei einer filigranen Ausbildung eines zwischen der Eingangswelle und dem Läufer des Generators angeordneten Übersetzungsgetriebes, so dass dieses im mechanischen Blockadefall außer Eingriff gelangt, vernachlässigbar.
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Konkret kann der Generator der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Wechselstromgenerator sein, dem ein Gleichrichter nachgeschaltet ist. An den Ausgang des Gleichrichters kann dann auch der Zwischenspeicher für die elektrische Leistung angeschlossen sein. Die Datenübermittlungseinheit kann mit einer konstanten Gleich- oder Wechselspannung versorgt werden, die mit einem geeigneten Wandler aus der gleichgerichteten Ausgangsspannung des Generators generiert werden kann.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann weiterhin eine Signalverarbeitungseinheit aufweisen, die ebenfalls mit der elektrischen Leistung versorgt wird und die an die Datenübermittlungseinheit angeschlossen ist. Die Signalverarbeitungseinheit kann zum einen Signale des Sensors der Vorrichtung auswerten, so dass die Datenübermittlungseinheit bereits aufbereitete Informationen über die Zustandsgröße aussendet. In umgekehrter Richtung kann die Signalverarbeitungseinheit von der Datenübermittlungseinheit empfangene Signale in Bezug auf darin enthaltene Befehle zur Übermittlung bestimmter Zustandsgrößen der Vorrichtung auswerten und diese Befehle ausführen.
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Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung häufig nicht nur einen, sondern sogar in der Regel mehrere Sensoren für die Erfassung mehrerer Zustandsgrößen der Vorrichtung aufweist. Insbesondere kann zu den Sensoren der Vorrichtung ein solcher zählen, der mindestens eine ringförmige Anordnung von mehreren Permanentmagneten an einem Umfang der Eingangswelle, der Ausgangswelle oder einer Welle des Untersetzungsgetriebes und ein der ringförmigen Anordnung gegenüberliegendes, ruhendes magnetfeldempfindliches Element aufweist. Ein solcher Sensor, bei dem das magnetfeldempfindliche Element zumindest dann ein Signal ausgibt, wenn sich das Magnetfeld an seinem Ort ändert, ist geeignet, alle Änderungen der Drehstellung der jeweiligen Welle zu erfassen. So kann die Drehung der jeweiligen Welle überwacht werden.
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Dabei kann die ringförmige Anordnung der mehreren Permanentmagnete zugleich Teil eines Läufers des Generators der Vorrichtung sein. So wird ohne mechanischen Kontakt mit der jeweiligen Welle die elektrische Leistung erzeugt und ihr Drehwinkel bzw. ihre Drehung erfasst.
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Wenn an dem Umfang der Eingangswelle, der Ausgangswelle oder der Welle des Untersetzungsgetriebes zwei axial beabstandete ringförmige Anordnungen von mehreren Permanentmagneten mit gegenüberliegenden, ruhenden magnetfeldempfindlichen Elementen angeordnet sind, kann bei bekannter Torsionssteifigkeit der jeweiligen Welle das über die Welle übertragende Drehmoment erfasst werden. Damit ist es auch möglich, zu erfassen, ob die Gefahr der Überschreitung eines Maximalwerts für das auftretende Drehmoment besteht, die die Aktivierung der mechanischen Überlastsicherung für die Eingangswelle zur Folge hätte. Diese Erfassung kann es je nach dem Grund der drohenden Überschreitung ermöglichen, die Überschreitung durch geänderte Ansteuerung einer zentralen Antriebseinheit für eine die Eingangswelle antreibende Antriebswelle zu verhindern.
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Wenn an dem Umfang der Eingangswelle und dem Umfang der Ausgangswelle jeweils eine ringförmige Anordnung von mehreren Permanentmagneten mit gegenüberliegendem, ruhendem magnetfeldempfindlichem Element angeordnet ist, kann an der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Umkehrspiel und/oder die Getriebesteifigkeit des Untersetzungsgetriebes erfasst werden, die Hinweise auf dessen Verschleißzustand geben.
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Ein erfindungsgemäßes Flugzeug weist zwei Flugzeugflügel, an den Flugzeugflügeln gelagerte Klappen, erfindungsgemäße Vorrichtungen zum Betätigen der Klappen, Antriebswellen zum Antreiben der Vorrichtungen und eine zentrale Antriebseinheit für die Antriebswellen auf. Dabei versteht es sich, dass das Flugzeug auch weitere Klappen aufweisen kann, die über nicht erfindungsgemäße Vorrichtungen betätigt werden.
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Typischerweise umfasst das erfindungsgemäße Flugzeug zusätzlich eine zentrale Datenempfangseinheit auf, die dazu ausgebildet ist, die Informationen über die Zustandsgröße von den Datenübermittlungseinheiten der Vorrichtungen zu empfangen. Diese Datenempfangseinheit kann an eine zentrale Datenauswerteeinheit angeschlossen sein, die dazu ausgebildet ist, die Informationen über die Zustandsgröße der Vorrichtungen auszuwerten. Wenn die Datenauswerteeinheit weiterhin an eine Steuereinheit der Antriebseinheit angeschlossen ist, kann diese Steuereinheit die Informationen über die Zustandsgröße der Vorrichtungen beim Ansteuern der Antriebseinheit berücksichtigen. So kann beispielsweise, wie schon oben angedeutet wurde, verhindert werden, dass das auf eine der Eingangswellen einer der Vorrichtungen einwirkende Drehmoment einen Drehmomentgrenzwert überschreitet, bei dem die mechanische Überlastsicherung der jeweiligen Vorrichtung aktiviert wird. Dabei ist zu berücksichtigen, dass eine solche Aktivierung der mechanischen Überlastsicherung häufig ein irreversibler Prozess ist und die mechanische Überlastsicherung anschließend bei nächster Gelegenheit ausgetauscht werden muss, bevor das Flugzeug wieder vom Boden abheben darf.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
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Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Sensor die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Sensor, zwei Sensoren oder mehr Sensoren vorhanden sind. Die in den Patentansprüchen angeführten Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, die das jeweilige Erzeugnis aufweist.
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Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
- 1 zeigt schematisch die Integration mehrerer erfindungsgemäßer Vorrichtungen in ein erfindungsgemäßes Flugzeug.
- 2 zeigt Teile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
- 3 ist ein Blockdiagramm zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
- 4 ist die Seitenansicht einer Welle der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit darauf angeordneten Permanentmagneten in einer Seitenansicht.
- 5 zeigt die Anordnung gemäß 4 in einer axialen Draufsicht zusammen mit einem magnetfeldempfindlichen Element.
- 6 zeigt eine Ankopplung eines Generators an eine Welle bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
- 7 zeigt eine Messanordnung zur Erfassung von auftretenden Drehmomenten bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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1 illustriert schematisch wie zwei Klappen 1 an einem hier nur in Form von für die vorliegende Erfindung relevanten Teilen dargestellten Flugzeugflügel 2 eines ebenfalls nur in Teilen dargestellten Flugzeugs 3 jeweils mit Hilfe von zwei Vorrichtungen 4 betätigt werden. Die Klappen 1 sind beispielsweise Landeklappen. Die Vorrichtungen 4 sind jeweils über ein Abzweiggetriebe 5 an eine in einer zentralen Antriebseinheit 6 angetriebene Antriebswelle 7 angeschlossen. Das Abzweiggetriebe 5 wird auch als Offset Gearbox bezeichnet und verzweigt die Antriebswelle 7 oder leitet die Antriebswelle zumindest zu einer Eingangswelle 8 der jeweiligen Vorrichtung räumlich um. Die Eingangswelle 8 treibt über ein Getriebe 9 ein Betätigungselement 10 für die jeweilige Klappe 1 an, das je nach Drehrichtung der Antriebswelle 7 und der daran angekoppelten Eingangswelle 8 eingefahren oder ausgefahren wird. Jede der Vorrichtungen 4 sendet über eine drahtlose Kommunikationsverbindung 11 Informationen über mindestens eine ihrer Zustandsgrößen an eine zentrale Datenauswerteeinheit 12. Von dieser können die Informationen über die Zustandsgrößen beispielsweise von Wartungspersonal mit einem Lesegerät 13 ausgelesen werden. Alternativ oder zusätzlich gibt die zentrale Auswerteeinheit 12 die Informationen über die Zustandsgrößen an eine Steuereinheit für die Steuerung der Antriebseinheit 6 weiter, die die Informationen über die Zustandsgrößen beim Steuern der Antriebseinheit 6 berücksichtigt.
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2 illustriert, dass jede der Vorrichtungen 4 für die Eingangswelle 8 eine hier nur schematisch dargestellte mechanische Überlastsicherung 15 aufweist. Weiterhin ist ein Untersetzungsgetriebe 16 vorhanden, das die Umdrehungen der Eingangswelle 8 in eine kleinere Anzahl von Umdrehungen einer Ausgangswelle 17 untersetzt. Das Untersetzungsgetriebe 16 ist dabei Teil des Getriebes 9 der Vorrichtung 4, über das die Eingangswelle 8 das Betätigungselement 10 antreibt. Die mechanische Überlastsicherung 5 kann, wie hier dargestellt ist, innerhalb des Getriebes 9 angeordnet sein, alternativ aber auch in dem zugehörigen Abzweiggetriebe 4 oder zwischen dem Abzweiggetriebe 4 und dem Getriebe 9.
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3 illustriert, wie beispielsweise von einer Welle der Vorrichtung 4, wie beispielsweise der Eingangswelle 8, mechanische Leistung 18 mit einem Generator 19 abgegriffen und in elektrische Leistung 20 umgewandelt wird. In einer Leistungselektronik 41 wird die elektrische Leistung 20 mit einem Wandler 21 konditioniert und von einem Energiemanager 22 einer Datenübermittlungseinheit 23 und einer Signalverarbeitungseinheit 24 in einem Elektronikmodul 25 zur Verfügung gestellt. Überschüssige Energie speichert der Energiemanager 22 in einem Energiespeicher 26 zwischen. Damit steht auch dann elektrische Leistung zur Verfügung, wenn mit dem Generator 19 gerade keine mechanische Leistung 18 in elektrische Leistung 20 umwandelbar ist. Die Signalverarbeitungseinheit 24 verarbeitet Signale 27 von einem Sensor 28, der eine Zustandsgröße der Vorrichtung 4 erfasst. Die Signalverarbeitungseinheit 24 ist an die Datenübermittlungseinheit 23 angeschlossen, die über die drahtlose Kommunikationsverbindung 11 Informationen über die Zustandsgröße an die zentrale Datenauswerteeinheit 12 übermittelt. Diese Informationen werden bereitgestellt, ohne dass hierzu eine Verdrahtung zu der jeweiligen Vorrichtung 4 für deren Leistungsversorgung von einer Zentraleinheit oder für die Signalübermittlung an die zentrale Datenauswerteeinheit 12 erfolgen muss. Vielmehr ist die Versorgung mit elektrischer Leistung 20 durch den Generator 19 autark, und die Übermittlung der Informationen über die Zustandsgröße an die zentrale Datenauswerteeinheit 12 erfolgt über die drahtlose Kommunikationsverbindung 11.
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Die 4 und 5 erläutern eine mögliche Ausbildung eines Sensors 28. Auf einer Welle, beispielsweise wieder auf der Eingangswelle 8, sind mehrere Permanentmagnete 29 um die Drehachse 30 der Welle herum so angeordnet, dass ihre magnetischen Nordpole N und Südpole S wechselweise aufeinanderfolgen. Wenn sich die Eingangswelle 8 in Richtung des Drehpfeils 31 gemäß 5 dreht, wird in einem magnetfeldempfindlichen Element 32 in Form einer auf einem Kern 33 angeordneten Spule 34 eine Wechselspannung 35 induziert. Die Wechselspannung 35 kann hinsichtlich von Änderungen der Drehstellung der Welle 8 ausgewertet werden. Die Wechselspannung 35 kann auch gleichgerichtet werden, um die elektrische Leistung 20 bereitzustellen. D. h., der in den 4 und 5 gezeigte Aufbau kann nicht nur derjenige eines Sensors 28, sondern auch derjenige des Generators 19 sein.
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6 zeigt eine andere Form der Ankopplung des Generators 19 an eine Welle der Vorrichtung 4, beispielsweise an die Eingangswelle 8, und zwar über ein Übersetzungsgetriebe 36 in Form eines auf der Eingangswelle 8 angeordneten großen Zahnrads 37 und eines dieses große Zahnrad 37 kämmenden kleineren Zahnrads 38, das drehfest mit dem Läufer 39 des Generators 19 verbunden ist. So läuft der Läufer 39 mit größerer Drehzahl in Richtung eines Drehpfeils 40 um als die Eingangswelle 8 in Richtung des Drehpfeils 31.
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7 zeigt zwei nebeneinander auf einer Welle der Vorrichtung 4, beispielsweise auf der Eingangswelle 8, angeordnete Sensoren 28 gemäß den 4 und 5. Wenn der dazwischenliegende Bereich der Welle lastfrei ist, sind die Signale 27 von den beiden Sensoren 28 identisch. Bei Übertragung eines Drehmoments über die Welle tordiert diese jedoch um die Drehachse 30 in Abhängigkeit von ihrer Torsionssteifigkeit. Hierdurch tritt eine Verschiebung der Signale 27 zueinander auf. Aus der Größe dieser Verschiebung und der Torsionssteifigkeit der Welle lässt sich das auftretende Drehmoment bestimmen. Eine entsprechende Anordnung von zwei Sensoren 28 von aufeinanderfolgenden Wellen der jeweiligen Vorrichtung 4 und ihres Untersetzungsgetriebes ermöglicht es, die Steifigkeit und auch Umkehrspiel zwischen diesen beiden Wellen zu erfassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Klappe
- 2
- Flugzeugflügel
- 3
- Flugzeug
- 4
- Vorrichtung
- 5
- Abzweiggetriebe
- 6
- Antriebseinheit
- 7
- Antriebswelle
- 8
- Eingangswelle
- 9
- Getriebe
- 10
- Betätigungselement
- 11
- drahtlose Kommunikationsverbindung
- 12
- zentrale Datenauswerteeinheit
- 13
- Lesegerät
- 14
- Steuereinheit
- 15
- mechanische Überlastsicherung
- 16
- Untersetzungsgetriebe
- 17
- Ausgangswelle
- 18
- mechanische Leistung
- 19
- Generator
- 20
- elektrische Leistung
- 21
- Wandler
- 22
- Energiemanager
- 23
- Datenübermittlungseinheit
- 24
- Signalverarbeitungseinheit
- 25
- Elektronikmodul
- 26
- Energiespeicher
- 27
- Signal
- 28
- Sensor
- 29
- Permanentmagnet
- 30
- Drehachse
- 31
- Drehpfeil
- 32
- magnetfeldempfindliches Element
- 33
- Kern
- 34
- Spule
- 35
- Wechselspannung
- 36
- Übersetzungsgetriebe
- 37
- großes Zahnrad
- 38
- kleines Zahnrad
- 39
- Läufer
- 40
- Drehpfeil
- 41
- Leistungselektronik
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10308301 B1 [0005]
- DE 10353672 A1 [0006]
- DE 102010036096 A1 [0007]
