DE102019114479A1 - Rücklaufsperre für Flugzeug-Steuersysteme - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rücklaufsperre für eine Drehmomentübertragungsvorrichtung in einem Steuersystem eines Flugzeugs, die einen Antrieb in Form eines ersten Abschnitts einer Antriebswelle, einen Abtrieb in Form vorzugsweise koaxialen eines zweiten Abschnitts einer Antriebswelle und ein Gehäuse umfasst und ausgebildet ist, ein Drehmoment vom Antrieb in den Abtrieb zu übertragen, die Einleitung eines Drehmoments vom Abtrieb in den Antrieb jedoch durch Einleitung in das Gehäuse zu verhindern oder zumindest zu schwächen. Der Antrieb und der Abtrieb sind so miteinander verbunden, dass sie um einen bestimmten Winkel gegeneinander verdreht werden können und bei Drehung des Antriebs relativ zum Abtrieb in eine erste Drehrichtung eine erste relative Drehposition zueinander einnehmen und bei Drehung des Antriebs relativ zum Abtrieb in die der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung eine zweite relative Drehposition zueinander einnehmen, und dass in der ersten relativen Drehposition eine in die zweite Drehrichtung gerichtete Drehung des Abtriebs und in der zweiten relativen Drehposition eine in die erste Drehrichtung gerichtete Drehung des Abtriebs blockiert wird, indem ein auf den Abtrieb wirkendes Drehmoment durch Formschluss in das Gehäuse abgeleitet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rücklaufsperre für eine Drehmomentübertragungsvorrichtung in einem Steuersystem eines Flugzeugs, welche eine Einleitung von auf Steuerklappen wirkenden Kräften in eine Antriebswelle des Steuersystems verhindern kann.
  • In Flugzeugen werden Steuerklappen wie etwa Landeklappen oder Schubumkehrklappen typischerweise anhand eines Steuersystems betätigt, das beispielsweise so ausgebildet sein kann, wie schematisch in 1 dargestellt. Das dargestellt Steuersystem 110 erstreckt sich über die Flügel 112 des Flugzeugs 111 und umfasst eine im Bereich der Mittelachse A des Flugzeugs 111 angeordnete Antriebseinheit 116, die eine sich in die Flügel 112 erstreckende Welle 130 antreibt. Das Drehmoment aus der Primärwelle 130 wird durch geeignete Drehmomentübertragungsvorrichtungen 120 und Aktoren 122 in die Steuerklappen 118 eingeleitet.
  • Während des Fluges können auf eine Steuerklappe wie etwa eine Landeklappe erhebliche Kräfte wirken, die sich in einen Drehmomenteintrag an den Aktoren 122, Drehmomentübertragungsvorrichtungen 120 und letztlich der Welle 130 übersetzen. Um eine Einleitung derartiger Kräfte bzw. Drehmomente zu verhindern sind im Stand der Technik verschiedene Rücklaufsperren bekannt geworden.
  • Derartige Rücklaufsperren umfassen als funktionellen Bestandteil typischerweise eine Reibungsbremse, um die eingeleiteten Kräfte bzw. Drehmomente in ein stationäres Strukturelement des Flugzeugs abzuleiten. Eine gattungsgemäße Rücklaufsperre umfassend eine Reibungsbremse wird beispielsweise in der US 4,480,733 A offenbart.
  • Rücklaufsperren mit Reibungsbremsen haben allerdings den Nachteil, dass die Reibflächen und auch assoziierte Federn mit der Zeit verschleißen können. Ferner entsteht unerwünschte Reibungswärme und das Ansprechverhalten kann teilweise etwas verzögert sein.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rücklaufsperre bereitzustellen, welche diese Nachteile überwindet.
  • Vor diesem Hintergrund betrifft die Erfindung eine Rücklaufsperre für eine Drehmomentübertragungsvorrichtung in einem Steuersystem eines Flugzeugs, die einen Antrieb in Form eines ersten Abschnitts einer Antriebswelle, einen Abtrieb in Form vorzugsweise koaxialen eines zweiten Abschnitts einer Antriebswelle und ein Gehäuse umfasst und ausgebildet ist, ein Drehmoment vom Antrieb in den Abtrieb zu übertragen, die Einleitung eines Drehmoments vom Abtrieb in den Antrieb jedoch durch Einleitung in das Gehäuse zu verhindern oder zumindest zu schwächen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Antrieb und der Abtrieb so miteinander verbunden sind, dass sie um einen bestimmten Winkel gegeneinander verdreht werden können und bei Drehung des Antriebs relativ zum Abtrieb in eine erste Drehrichtung eine erste relative Drehposition zueinander einnehmen und bei Drehung des Antriebs relativ zum Abtrieb in die der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung eine zweite relative Drehposition zueinander einnehmen, wobei in der ersten relativen Drehposition eine in die zweite Drehrichtung gerichtete Drehung des Abtriebs und in der zweiten relativen Drehposition eine in die erste Drehrichtung gerichtete Drehung des Abtriebs blockiert wird, indem ein auf den Abtrieb wirkendes Drehmoment durch Formschluss in das Gehäuse abgeleitet wird.
  • Der Antrieb steht in der Einbausituation mit der Antriebseinheit in Verbindung und der Abtrieb steht in der Einbausituation mit der Steuerklappe in Verbindung.
  • Wird also im Betrieb des Steuersystems der Antrieb einer Drehmomentübertragungsvorrichtung von der Antriebseinheit in eine erste Drehrichtung gedreht und erfolgt diese Drehung gegen den normalen Systemwiderstand bzw. eine Gegenkraft der Steuerklappe, so wird die erste relative Drehposition eingenommen. Wird hingegen der Antrieb von der Antriebseinheit in die der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung gedreht und erfolgt diese Drehung gegen den normalen Systemwiderstand bzw. eine Gegenkraft der Steuerklappe, so wird die zweite relative Drehposition eingenommen.
  • Durch das Blockieren eines vom Abtrieb der Drehmomentübertragungsvorrichtung wirkenden Drehmoments in eine der vorhergehenden Drehung der Antriebseinheit entgegengesetzte Richtung wird erreicht, dass dann, wenn die Antriebseinheit nach einer Aktivierung zur Einstellung einer Steuerklappe nicht mehr aktiv ist, um einem durch Krafteinwirkung auf die Steuerklappe entstehenden Gegendrehmoment entgegenzuwirken, ein solches Gegendrehmoment dennoch nicht zu einer ungewollten Rückdrehung der Antriebswelle und mithin Rückauslenkung der Steuerklappe führt.
  • In einer Ausführungsform sind der Antrieb und der Abtrieb so miteinander verbunden, dass sie bei Drehung des Abtriebs relativ zum Antrieb in der ersten Drehrichtung die zweite relative Drehposition zueinander einnehmen und bei Drehung des Abtriebs relativ zum Antrieb in der zweiten Drehrichtung die erste relative Drehposition zueinander einnehmen.
  • Wirkt also im Betrieb des Steuersystems eine Kraft auf die Steuerklappe, die zu einem Drehmoment am Abtrieb führt, das in die Richtung der momentanen oder vorhergehenden Drehung der Antriebseinheit gerichtet ist, dann wird diese Drehung richtungsunabhängig blockiert und das entsprechende vom Abtrieb wirkende Drehmoment in das Gehäuse abgeleitet. Es wird also einerseits ein Vorauseilen des Abtriebs und mithin der Steuerklappe gegenüber der gewollten Auslenkung verhindert. Ferner führt eine solche Stützkraft nicht zu einer ungewollten Überdrehung der Antriebswelle und mithin Überauslenkung der Steuerklappe.
  • Ein entscheidendes Charakteristikum der vorliegenden Erfindung ist die Ableitung der von Seiten des Abtriebs wirkenden Stütz- und/oder Gegendrehmomente durch Formschluss, was gegenüber einer kraftschlüssigen Ableitung in bekannten gattungsgemäßen Vorrichtungen den Vorteil eines geringen Verschleißes und sehr präzisen Ansprechverhaltens hat.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rücklaufsperre keine Reibungsbremse und vorzugsweise auch kein sonstiges Element aufweist, die bzw. das ausgebildet ist, ein vom Abtrieb wirkendes Drehmoment durch Kraftschluss in das Gehäuse abzuleiten. Entsprechend ist die erfindungsgemäße Rücklaufsperre vorzugsweise ohne Bremsscheiben und ohne auf Bremsscheiben oder Bremsklötze wirkende Federelemente ausgebildet.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erfindungsgemäße Rücklaufsperre zum Zwecke der formschlüssigen Kraftableitung in das Gehäuse ein Paar gegenläufiger Sperrklingen aufweist, wobei eine der Sperrklinken ausgebildet ist, ein vom Abtrieb in die erste Drehrichtung wirkendes Drehmoment durch Formschluss in das Gehäuse abzuleiten, und wobei die andere Sperrklinke ausgebildet ist, ein vom Abtrieb in die zweite Drehrichtung wirkendes Drehmoment durch Formschluss in das Gehäuse abzuleiten. Die Sperrklingen zahnen vorzugsweise mit ringförmigen Sperrelementen, die je nach relativer Drehstellung von Antrieb und Abtrieb an eine Rotationsbewegung des Abtriebs gekoppelt werden können.
  • Der Abtrieb kann an seinem dem Antrieb zugewandten Ende einen hülsenförmigen Aufnahmebereich aufweisen, in den das Ende des Antriebs gesteckt ist. Dabei kann die Anordnung so sein, dass der Antrieb grundsätzlich frei im Aufnahmebereich gedreht werden kann, dass zur Fixierung der ersten und zweiten relativen Drehpositionen aber Anschlagmittel vorgesehen sind.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das eingesteckte Ende das Antriebs einen radial abstehenden Mitnehmer aufweist, der durch ein in Umfangsrichtung langgezogenes Fenster im Mantel des Aufnahmebereichs ragt, wobei gegenüberliegende Anschlagpunkte des Mitnehmers im Fenster die ersten und zweiten relativen Drehpositionen des Antriebs und des Abtriebs definieren. So können der Antrieb und der Abtrieb um einen gewissen Winkel gegeneinander verdreht werden. Stößt der Mitnehmer an ein Ende des Fensters ist die erste relative Drehposition erreicht. Stößt der Mitnehmer an das andere Ende des Fensters ist die zweite relative Drehposition erreicht.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Rücklaufsperre zwei kreisförmig um die Antriebswelle verlaufende Laufbahnen aufweist, wobei eine der Laufbahnen zwischen einem mit dem Abtrieb gekoppelten Ringelement und einem mit dem Antrieb gekoppelten Ringelement gebildet ist, und wobei die andere der Laufbahnen zwischen einem weiteren mit dem Abtrieb gekoppelten Ringelement und demselben mit dem Antrieb gekoppelten Ringelement gebildet ist. In die Laufbahnen können Kugeln eingelegt werden.
  • Die Ringelemente bzw. wenigstens ein randständiges Ringelement und das mittlere Ringelement umgeben die Antriebswelle vorzugsweise am hülsenförmigen Aufnahmebereich. Es kann vorgesehen sein, dass der Mitnehmer über den Durchbruch hinaus in eine Aufnahmekontur des mittleren Ringelements ragt, um so die Drehbewegungen des Antriebs und des mittleren Ringelements zu koppeln.
  • In einer Variante kann zumindest eines der randständigen Ringelemente einteilig am Abtrieb angeformt sein. Ferner besteht die Möglichkeit, wenigstens eines der randständigen Ringelemente anhand eines Halteelements wie beispielsweise eines Haltestifts drehfest mit dem Abtrieb zu verbinden.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass Kugeln in beide Laufbahnen eingelegt sind und dass die Ringelemente an ihren den Laufbahnen zugewandten Seitenflächen korrespondierend geformte Klauen und Vertiefungen aufweisen, die so zueinander versetzt angeordnet sind, dass in jeder der beiden relativen Drehpositionen von An- und Abtrieb eine der Laufbahnen für eine Relativbewegung der darin angeordneten Kugeln und der angrenzenden Ringelemente freigegeben und die andere der Laufbahnen gegen eine Relativbewegung der darin angeordneten Kugeln und der angrenzenden Ringelemente blockiert ist. Ist eine Relativbewegung der Kugeln einer Laufbahn und der angrenzenden Ringelemente aber blockiert, können weder der Antrieb noch der Abtrieb relativ zu diesen Kugeln verdreht werden bzw. können diese Kugeln nicht um die Antriebswelle kreisen.
  • Die Kugeln sind innerhalb der Laufbahnen vorzugsweise axialbeweglich, um durch die im freigegebenen Zustand der Laufbahnen durch die korrespondierenden Klauen und Vertiefungen gebildeten Konturen der Laufbahnen nicht in ihrer Bewegung blockiert zu sein.
  • Vorzugsweise sind die in den Laufbahnen angeordneten Kugeln jeweils in einem Kugelkäfig gehalten. Die Kugelkäfige sind vorzugsweise ringförmig und greifen radial von außen zwischen aufeinanderfolgenden Kugeln in die jeweiligen Laufbahnen ein. Die Kopplung der Drehung eines Kugelkäfigs an die Drehung der Antriebswelle ist so davon abhängig, ob die Kugeln in der jeweiligen Laufbahn um die Antriebswelle kreisen können bzw. die Antriebswelle relativ zu den Kugeln gedreht werden kann, oder nicht. Können sie dies, ist die Drehung der Antriebswelle von der Drehung des jeweiligen Kugelkäfigs entkoppelt. Können sie das nicht, ist die Drehung der Antriebswelle mit der Drehung des jeweiligen Kugelkäfigs gekoppelt.
  • In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Kugelkäfige an den Umfängen gezahnt sind und dass das Gehäuse pro Kugelkäfig wenigstens ein korrespondierendes Sperrelement, vorzugsweise eine schwenkbare Sperrklinge aufweist, wobei korrespondierende Zahnungen und Sperrelemente so ausgebildet sind, dass eine Drehung des jeweiligen Kugelkäfigs ein eine Richtung freigegeben und in die andere Richtung blockiert ist, wobei vorzugsweise die freigegebenen Richtungen der beiden Kugelkäfige unterschiedlich sind.
  • So kann eine Rücklaufsperre realisiert werden, die ohne eine klassische Reibungsbremse auskommt.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Flugzeug mit wenigstens einer Steuerklappe und einem Steuersystem zur Betätigung der Steuerklappe, wobei das Steuersystem wenigstens eine erfindungsgemäße Rücklaufsperre umfasst.
  • Das Steuersystem kann eine vorzugsweise im Bereich der Mittellinie des Flugzeugs angeordnete Antriebseinheit aufweisen, die eine sich beispielsweise in die Flügel erstreckende Welle antreibt, wobei die Primärwelle durch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung mit der Steuerklappe in Wirkverbindung steht. Bei der Steuerklappe kann es sich beispielsweise um ein Ruder des Flugzeugs wie etwa ein Querruder, eine Landeklappe oder eine Schubumkehrklappe handeln.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend anhand der Figur diskutierten Ausführungsbeispiel. In den Figuren zeigen:
    • 1: eine schematische Übersichtsdarstellung eines Steuersystems für Steuerklappen eines Flugzeugs;
    • 2: eine perspektivische Ansicht und eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Rücklaufsperre;
    • 3: perspektivische Ansichten von Teilen einer erfindungsgemäßen Rücklaufsperre;
    • 4: perspektivische Ansichten von Teilen einer erfindungsgemäßen Rücklaufsperre bzw. eine vollständigen erfindungsgemäßen Rücklaufsperre in einem Zustand, in dem die Einleitung einer positiven Zusatzkraft in den Antrieb verhindert wird; und
    • 5: schematische Darstellungen einer Laufbahn einer erfindungsgemä-ßen Rücklaufsperre in unterschiedlichen Zuständen.
  • In 2a und 2b wird eine Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Rücklaufsperre gezeigt, die an einer Welle eines im Grundsatz wie in 1 ausgebildeten Steuersystems angeordnet sein und beispielsweise einen Teil einer Drehmomentübertragungsvorrichtung 120 bilden kann. Die Welle umfasst einen letztlich mit der Antriebseinheit 116 verbundenen Antrieb 1 und einen koaxialen und letztlich zu einer Steuerklappe 118 führenden Abtrieb 2 und ist über die Drehlager 4 und 5 an einem nicht dargestellten Gehäuse der Rücklaufsperre geführt. Zur Festlegung der relativen Positionen von Antrieb 1 und Abtrieb 2 ist der Antrieb 1 mit einem zylinderförmigen Fortsatz 3 in den Hohlraum eines hülsenförmigen Aufnahmebereichs des Abtriebs 2 gesteckt.
  • In seinem den Fortsatz 3 des Antriebs 1 überkragenden Aufnahmebereich umfasst der Abtrieb 2 ein Ringelement in Form eines radial nach außen abstehenden und ringförmigen Kragens 6.
  • Etwas weiter distal, aber noch innerhalb des nicht dargestellten Gehäuses der Rücklaufsperre, ist ein weiteres Ringelement in Form eines Ausgangsrings 7 um den Abtrieb gelegt, wobei der Ausgangsring 7 im Unterschied zum Kragen 6 nicht fest mit dem Abtrieb 2 verbunden ist und im Grundsatz frei um diese rotiert werden könnte, jedoch anhand eines Haltestiftes 26 (3b) drehfest am Abtrieb 2 festgelegt ist.
  • Zwischen dem Kragen 6 und dem Ausgangsring 7 ist ein weiteres Ringelement in Form eines zentralen Mittelrings 12 angeordnet, der im Gegensatz zum Kragen 6 und zum Ausgangsring 7 nicht drehfest am Abtrieb 2 festgelegt ist.
  • Zwischen den genannten Ringelementen 6, 7 und 12 sind zwei kreisförmig um die Antriebswelle verlaufende Laufbahnen 16 und 17 ausgebildet, wobei eine der Laufbahnen, die Laufbahn 16, zwischen dem Ausgangsring 7 und dem Mittelring 12 gebildet ist, und wobei die andere der Laufbahnen, die Laufbahn 17, zwischen dem Kragen 6 und dem Mittelring 12 gebildet ist.
  • Im Bereich der Laufbahnen 16 und 17 wird der Abtrieb 2 ferner von Kugelkäfigen 8 und 10 umgeben, die ringförmig ausgebildet sind und radial nach innen stehende Strukturelemente aufweisen, die von außen in die jeweiligen Laufbahn 16 bzw. 17 eingreifen.
  • Die Kugelkäfige 10 und 8 weisen an ihren Außenumfängen jeweils Verzahnungen 20 bzw. 22 auf, die mit korrespondierenden Sperrklingen 21 bzw. 23, die am Gehäuse der Rücklaufsperre befestigt sind, derart wechselwirken, dass der Kugelkäfig 10 nur im Uhrzeigersinn (vom Antrieb 1 aus gesehen) und der Kugelkäfig 8 nur gegen den Uhrzeigersinn im Gehäuse rotiert werden kann, während eine Rotation in die Gegenrichtung jeweils blockiert wird.
  • Wie dies insbesondere aus 3a ersichtlich ist, weisen der Kragen 6 und der Ausgangsring 7 an ihren zum Mittelring 12 gerichteten Innenseiten eine Oberflächenkontur mit mehreren zum Mittelring 12 gerichteten Klauen 18 bzw. 15 auf, wobei die Klauen 18 und 15 ein flaches Plateau und beidseitig eine schräge Rampe aufweisen. Der Mittelring 12 weist, wie dies insbesondere aus 3b ersichtlich ist, an seinen beiden zum Kragen 6 bzw. zum Ausgangsring 7 gerichteten Seiten mehrere Vertiefungen 14 bzw. 24 auf, die korrespondierend zu den Klauen 18 bzw. 15 geformt sind und entsprechend einen flachen Boden und beidseitig eine schräge Rampe aufweisen. So wird erreicht, dass die Kugelbahnen 17 und 16 im Bereich der korrespondierenden Klauen 18 bzw. 15 und Vertiefungen 14 bzw. 24 periodisch in Axialrichtung ausgeformt sind.
  • Die axiale Position des Mittelrings 12 in genau der Mitte zwischen dem drehfest am Abtrieb 2 angeordneten Kragen 6 und dem ebenfalls drehfest am Abtrieb 2 angeordneten Ausgangsring 7 wird durch in den Laufbahnen 17 und 16 eingefasste Kugeln 11 und 9 festgelegt.
  • Die Kugeln 11 und 9 sind ihrerseits in Zellen der Kugelkäfige 10 und 8 aufgenommen, die zwischen aufeinanderfolgenden radial in die Laufbahnen eingreifende Strukturelemente der Kugelkäfige 10 und 8 gebildet sind, sodass eine Relativbewegung des Abtriebs 2 und der Kugelkäfige 10 bzw. 8 über die Kugeln 11 bzw. 9 aneinander gekoppelt wird.
  • Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Rücklaufsperre einen am Fortsatz 3 des Antriebs 1 festgelegten Mitnehmer 13, der durch ein Fenster 19 im Mantelbereich der Aufnahme ragt und so die Drehbewegungen des Antriebs 1 und des Abtriebs 2 koppelt. Dabei entsprechen die Dimensionen des Fensters 19 nicht genau den Dimensionen des Mitnehmers 13, sondern das Fenster 19 erstreckt hat in Umfangsrichtung eine gewisse Ausdehnung, sodass der Antrieb 1 und der Abtrieb 2 um einen gewissen Winkel gegeneinander verdreht werden können.
  • Die Spitze 25 des Mitnehmers 13 ragt in radialer Richtung aus dem Fenster 19 heraus und greift ferner in eine der Vertiefungen 24 des Mittelrings 12 ein, wodurch die Drehbewegung des Mittelrings 12 an die Drehbewegung des Antriebs 1 gekoppelt wird.
  • Im Ergebnis können also der Antrieb 1 und der Abtrieb 2 um einen gewissen Winkel gegeneinander verdreht werden, wobei der Kragen 6 und der Ausgangsring 7 drehfest am Abtrieb 2 angeordnet sind, während die Drehposition des Mittelrings 12 an die Drehposition des Antriebs 1 gekoppelt ist.
  • Somit können in einer ersten relativen Drehposition des Antriebs 1 und des Abtriebs 2 zueinander die Laufbahnen 17 bzw. 16 durch gegenüberliegende Anordnung der Vertiefungen 14 bzw. 24 und Klauen 18 bzw. 15 offen in dem Sinne sein, dass der Abtrieb 2 relativ zu den darin angeordneten Kugeln 11 bzw. 9 verdreht werden kann, während in einer zweiten relativen Drehposition des Antriebs 1 und des Abtriebs 2 zueinander die Laufbahnen 17 bzw. 16 durch versetzte Anordnung der Vertiefungen 14 bzw. 24 und Klauen 18 bzw. 15 in dem Sinne geschlossen sein können, dass darin angeordnete Kugeln 11 bzw. 9 den Abtrieb 2 nicht umkreisen können bzw. der Abtrieb 2 relativ zu diesen Kugeln 11 bzw. 9 nicht verdreht werden kann.
  • Ein offener Zustand der Laufbahn 16 ist in der 5a schematisch gezeigt. Ein geschlossener Zustand der Laufbahn 16 ist in der oberen Abbildung der 5b schematisch gezeigt.
  • Die Klauen 18 bzw. 15 und Vertiefungen 14 bzw. 24 an Kragen 6, Mittelring 12 und Ausgangsring 7 sind jeweils so zueinander versetzt, dass nie beide Kugelbahnen 16 und 17 in derselben relativen Drehposition des Antriebs 1 und des Abtriebs 2 offen oder geschlossen sind, sondern in einer relativen Drehposition eine der Kugelbahnen 16 bzw. 17 offen und die andere geschlossen ist, während in der anderen relativen Drehposition die andere der Kugelbahnen 16 bzw. 17 offen und die eine geschlossen ist.
  • Wird also im Betrieb des Steuersystems der Antrieb 1 von der Antriebseinheit 116 im Uhrzeigersinn (vom Antrieb 1 aus gesehen) gedreht und erfolgt diese Drehung gegen den normalen Systemwiderstand bzw. eine Gegenkraft der Steuerklappe 118, so ist die relative Drehposition des Antriebs 1 und des Abtriebs 2 derart, wie sie in den 3a, 3b und 5a gezeigt ist. Entsprechend ist die Laufbahn 16 offen und der Abtrieb 2 kann im Verhältnis zu den Kugeln 9 rotiert werden, was dazu führt, dass die Bewegungen des Antriebs 1 und Abtriebs 2 einerseits und des Kugelkäfigs 8 andererseits voneinander entkoppelt sind. Die in den Uhrzeigersinn gerichtete Rotationsbewegung von Antrieb 1 und Abtrieb 2 kann so nicht dadurch behindert werden, dass der Kugelkäfig 8 nur gegen den Uhrzeigersinn im Gehäuse rotiert werden könnte, im Uhrzeigersinn aber nicht, da durch die Verzahnung 22 und die korrespondierende Sperrklinge 23 blockiert.
  • In der umgekehrten Drehrichtung gilt die obige Beschreibung entsprechend. Wird im Betrieb des Steuersystems der Antrieb 1 von der Antriebseinheit 116 gegen den Uhrzeigersinn gedreht und erfolgt diese Drehung gegen den normalen Systemwiderstand bzw. eine Gegenkraft der Steuerklappe 118, so ist die relative Drehposition des Antriebs 1 und des Abtriebs 2 derart, wie sie in den 4a, 4b und 5a gezeigt ist. Entsprechend ist die Laufbahn 17 (4b) offen und der Abtrieb 2 kann im Verhältnis zu den Kugeln 11 rotiert werden, was dazu führt, dass die Bewegungen des Antriebs 1 und des Abtriebs 2 einerseits und des Kugelkäfigs 10 andererseits voneinander entkoppelt sind. Die gegen den Uhrzeigersinn gerichtete Rotationsbewegung von Antrieb 1 und Abtrieb 2 kann so nicht dadurch behindert werden, dass der Kugelkäfig 10 nur im Uhrzeigersinn im Gehäuse rotiert werden könnte, gegen den Uhrzeigersinn aber nicht, da durch die Verzahnung 20 und die korrespondierende Sperrklinge 21 blockiert.
  • Wirkt allerdings aufgrund einer Krafteinwirkung an der Steuerklappe 118 ein Drehmoment auf den Abtrieb 2, sei es im oder gegen den Uhrzeigersinn, wird eine Drehung des Antriebs 1 und des Abtriebs 2 unterbunden.
  • Konkret kommt es im Falle eines gegen den Uhrzeigersinn gerichteten Drehmoments am Abtrieb 2 zu einer Einstellung der relativen Drehposition des Antriebs 1 und des Abtriebs 2 derart, wie sie in den 3a, 3b und 5a gezeigt ist. Entsprechend ist die Laufbahn 17 geschlossen und der Abtrieb 2 kann im Verhältnis zu den Kugeln 11 nicht rotiert werden, was dazu führt, dass die gegen den Uhrzeigersinn gerichtete Rotationsbewegung des Abtriebs 2 mit einer gleichgerichteten Rotationsbewegung des Kugelkäfigs 10 gekoppelt wird. Da der Kugelkäfig 10 nur im Uhrzeigersinn im Gehäuse rotiert werden könnte, gegen den Uhrzeigersinn aber nicht, wird in diesem Fall die ungewünschte Drehung des Abtriebs 2 durch Krafteinwirkung an der Steuerklappe 118 unterbunden. Die Kraft wird vielmehr über den Kugelkäfig 10 und die korrespondierende Sperrklinge 21 in das Gehäuse der Rücklaufsperre abgeleitet.
  • Im Falle eines im Uhrzeigersinn gerichteten Drehmoments am Abtrieb 2 kommt es zu einer Einstellung der relativen Drehposition des Antriebs 1 und des Abtriebs 2 derart, wie sie in den 4a, 4b und 5b gezeigt ist. Entsprechend ist die Laufbahn 16 geschlossen und der Abtrieb 2 kann im Verhältnis zu den Kugeln 9 nicht rotiert werden, was dazu führt, dass die im Uhrzeigersinn gerichtete Rotationsbewegung des Abtriebs 2 mit einer gleichgerichteten Rotationsbewegung des Kugelkäfigs 8 gekoppelt wird. Da der Kugelkäfig 8 nur gegen den Uhrzeigersinn im Gehäuse rotiert werden könnte, im Uhrzeigersinn aber nicht, wird auch in diesem Fall die ungewünschte Drehung des Abtriebs 2 durch Krafteinwirkung an der Steuerklappe 118 unterbunden. Die Kraft wird vielmehr über den Kugelkäfig 8 und die korrespondierende Sperrklinge 23 in das Gehäuse der Rücklaufsperre abgeleitet.
  • In ähnlicher Weise wird auch ein Vorauslaufen des Abtriebs 2 gegenüber dem Antrieb 1 durch das Auftreten einer in die momentane Betätigungsrichtung wirkende Stützkraft an der Steuerklappe 118 unterbunden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 4480733 A [0004]

Claims (10)

  1. Rücklaufsperre für eine Drehmomentübertragungsvorrichtung in einem Steuersystem eines Flugzeugs, die einen Antrieb in Form eines ersten Abschnitts einer Antriebswelle, einen Abtrieb in Form vorzugsweise koaxialen eines zweiten Abschnitts einer Antriebswelle und ein Gehäuse umfasst und ausgebildet ist, ein Drehmoment vom Antrieb in den Abtrieb zu übertragen, die Einleitung eines Drehmoments vom Abtrieb in den Antrieb jedoch durch Einleitung in das Gehäuse zu verhindern oder zumindest zu schwächen, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb und der Abtrieb so miteinander verbunden sind, dass sie um einen bestimmten Winkel gegeneinander verdreht werden können und bei Drehung des Antriebs relativ zum Abtrieb in eine erste Drehrichtung eine erste relative Drehposition zueinander einnehmen und bei Drehung des Antriebs relativ zum Abtrieb in die der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung eine zweite relative Drehposition zueinander einnehmen, und dass in der ersten relativen Drehposition eine in die zweite Drehrichtung gerichtete Drehung des Abtriebs und in der zweiten relativen Drehposition eine in die erste Drehrichtung gerichtete Drehung des Abtriebs blockiert wird, indem ein auf den Abtrieb wirkendes Drehmoment durch Formschluss in das Gehäuse abgeleitet wird.
  2. Rücklaufsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb und der Abtrieb so miteinander verbunden sind, dass sie bei Drehung des Abtriebs relativ zum Antrieb in der ersten Drehrichtung die zweite relative Drehposition zueinander einnehmen und bei Drehung des Abtriebs relativ zum Antrieb in der zweiten Drehrichtung die erste relative Drehposition zueinander einnehmen.
  3. Rücklaufsperre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufsperre keine Reibungsbremse aufweist, die ausgebildet ist, ein vom Abtrieb wirkendes Drehmoment durch Kraftschluss in das Gehäuse abzuleiten.
  4. Rücklaufsperre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufsperre ein Paar gegenläufiger Sperrklingen aufweist, wobei eine der Sperrklinken ausgebildet ist, ein vom Abtrieb in die erste Drehrichtung wirkendes Drehmoment durch Formschluss in das Gehäuse abzuleiten, und wobei die andere Sperrklinke ausgebildet ist, ein vom Abtrieb in die zweite Drehrichtung wirkendes Drehmoment durch Formschluss in das Gehäuse abzuleiten.
  5. Rücklaufsperre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb an seinem dem Antrieb zugewandten Ende einen hülsenförmigen Aufnahmebereich aufweist, in den das Ende des Antriebs gesteckt ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass das eingesteckte Ende des Antriebs einen radial abstehenden Mitnehmer aufweist, der durch ein längliches Fenster im Mantel des Aufnahmebereichs ragt, wobei gegenüberliegende Anschlagpunkte des Mitnehmers im Fenster die ersten und zweiten relativen Drehpositionen des Antriebs und des Abtriebs definieren.
  6. Rücklaufsperre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufsperre zwei kreisförmig um die Antriebswelle verlaufende Laufbahnen aufweist, wobei eine der Laufbahnen zwischen einem mit dem Abtrieb gekoppelten Ringelement und einem mit dem Antrieb gekoppelten Ringelement gebildet ist, und wobei die andere der Laufbahnen zwischen einem weiteren mit dem Abtrieb gekoppelten Ringelement und demselben mit dem Antrieb gekoppelten Ringelement gebildet ist.
  7. Rücklaufsperre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kugeln in beide Laufbahnen eingelegt sind und dass die Ringelemente an ihren den Laufbahnen zugewandten Seitenflächen korrespondierend geformte Klauen und Vertiefungen aufweisen, die so zueinander versetzt angeordnet sind, dass in jeder der beiden relativen Drehpositionen von An- und Abtrieb eine der Laufbahnen für eine Relativbewegung der darin angeordneten Kugeln und der angrenzenden Ringelemente freigegeben und die andere der Laufbahnen gegen eine Relativbewegung der darin angeordneten Kugeln und der angrenzenden Ringelemente blockiert ist.
  8. Rücklaufsperre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Laufbahnen angeordneten Kugeln jeweils in einem Kugelkäfig gehalten sind, um eine mögliche Drehung der jeweiligen Kugelkäfige relativ zu den jeweiligen Ringelementen an eine mögliche Relativbewegung der gehaltenen Kugeln zu den jeweiligen Ringelementen zu koppeln.
  9. Rücklaufsperre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelkäfige an den Umfängen gezahnt sind und dass das Gehäuse pro Kugelkäfig wenigstens ein korrespondierendes Sperrelement, vorzugsweise eine schwenkbare Sperrklinge aufweist, wobei korrespondierende Zahnungen und Sperrelemente so ausgebildet sind, dass eine Drehung des jeweiligen Kugelkäfigs ein eine Richtung freigegeben und in die andere Richtung blockiert ist, wobei vorzugsweise die freigegebenen Richtungen der beiden Kugelkäfige unterschiedlich sind.
  10. Flugzeug mit wenigstens einem Aktor und einem Steuersystem zur Betätigung des Aktors, wobei das Steuersystem wenigstens eine Rücklaufsperre nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220228654A1 (en) * 2021-01-20 2022-07-21 Eaton Intelligent Power Limited Screw drive with self-locking mechanism

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4480733A (en) * 1981-05-04 1984-11-06 Sundstrand Corporation Energy absorbing bidirectional ratchet no-back apparatus
DE69914666T2 (de) * 1998-05-29 2004-07-29 The Boeing Co., Seattle Bidirektionale, selbsthemmende Kugelgewindespindel
DE60308767T2 (de) * 2002-07-06 2007-08-02 Goodrich Actuation Systems Ltd., Luton Anti-Rückwärts Vorrichtung
DE102008047354A1 (de) * 2008-09-15 2010-04-15 Sulo Umwelttechnik Gmbh Sperrvorrichtung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4842109A (en) * 1987-12-22 1989-06-27 Sundstand Corp. Bidirectional drive with a unidirectional irreversibility mechanism
US5582390A (en) * 1994-11-17 1996-12-10 Sundstrand Corporation Drive apparatus with primary and secondary no-back features
US9863515B2 (en) * 2014-03-18 2018-01-09 Parker-Hannifin Corporation Self-locking no-back actuator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4480733A (en) * 1981-05-04 1984-11-06 Sundstrand Corporation Energy absorbing bidirectional ratchet no-back apparatus
DE69914666T2 (de) * 1998-05-29 2004-07-29 The Boeing Co., Seattle Bidirektionale, selbsthemmende Kugelgewindespindel
DE60308767T2 (de) * 2002-07-06 2007-08-02 Goodrich Actuation Systems Ltd., Luton Anti-Rückwärts Vorrichtung
DE102008047354A1 (de) * 2008-09-15 2010-04-15 Sulo Umwelttechnik Gmbh Sperrvorrichtung

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