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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verstellen der Winkelstellung einer lasttragenden Struktur, insbesondere einer von einer Luftströmung beaufschlagten Steuerfläche, umfassend einen Verstellmechanismus, ein mit dem Verstellmechanismus in Eingriff stehendes und mit der zu verstellenden lasttragenden Struktur verbundenes Verbindungselement, ein Blockierelement zur Festlegung der lasttragenden Struktur in einer definierten Winkelstellung sowie Mittel zur Fernverstellung der Winkelstellung der lasttragenden Struktur nach Aufhebung der Festlegung.
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Im Maßstab verkleinerte Modelle von Flugzeugen werden heutzutage üblicherweise in einem Windtunnel aerodynamisch getestet. Durch die Anwendung extrem tiefer Temperaturen (beispielsweise bis zu -160°C) kann man in einem geeigneten Windtunnel Hochauftriebs- und Reiseflugbedingungen wie im Freiflug von modernen Transportflugzeugen im Modellmaßstab simulieren. Die die Strömung charakterisierenden Kennzahlen wie Mach (Ma) - und Reynoldszsahl (Re) können hingegen in konventionellen Windkanälen nicht gleichzeitig realisiert werden.
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Bedingt durch die extreme Kälte, die nicht gegebene Zugänglichkeit des im Windkanal eingebauten Modells und die Anforderungen an eine möglichst geringe Restfeuchte sind Änderungen am Modell während eines Tests nur sehr aufwändig und nur in einer speziellen Klimakammer möglich. Bisher bedeutet daher die Veränderung z.B. einer Ruderstellung im Windkanal jeweils eine aufwändige Versuchsunterbrechung durch Modelltransport, lokales Aufheizen, Umbau, Trocknen und Abkühlen sowie Rücktransport. Umfangreiche Parameteruntersuchungen sind für Testkunden so wirtschaftlich kaum darstellbar.
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Durch die Maßstabsverkleinerung, bei Vollmodellen typischerweise um den Faktor 25, sind die Verstellmechanismen der Großausführung nicht auf das Modell übertragbar. Die Fertigung von miniaturisierten Verstellmechaniken mit ausreichender Festigkeit ist nicht möglich und die auftretenden Kräfte würden die herunterskalierten Bauteile zerstören. Eine typische Flügeldicke im Bereich des Scharniers eines Aileron (Querruders) bei einer Modellspannweite von beispielsweise 1,6 Meter beträgt beispielsweise etwa 5 mm. Innerhalb dieses kleinen zur Verfügung stehenden Bauraums ist sowohl eine Verstellmechanik als auch ein kryotauglicher Aktuator unterzubringen, ohne dass die äußere Flügelgeometrie verändert wird. Da dies bisher nicht möglich ist, greift man auf starre Befestigungselemente (brackets) zurück, die zur Änderung des Anstellwinkels mit großem Aufwand ausgetauscht werden müssen. Eine Fernverstellung von Steuerflächen an einem Modell in der Messtrecke, auch ohne Windlast, würde nur wenige Minuten dauern und der Produktivitätsgewinn wäre enorm.
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Aus der
DE 10 2007 062 736 B3 ist eine Vorrichtung zur schwenkbaren Befestigung einer aerodynamischen Wirkfläche, insbesondere eines Spoilers an einem Windkanalmodell eines Flugzeugs bekannt. Diese Vorrichtung umfasst einen Lagerblock und einen daran verschwenkbar auf einer Welle aufgenommenes Band. Das Band ist mit einem Zahnkreissegment versehen, das sich im Eingriff mit einer Zahnstange befindet, welche sich an einem Klemmstein befindet. Der Klemmstein ist in Pfeilrichtung verschiebbar. Der Klemmstein wird jedoch mittels einer Schraube in einer bestimmten Position festgesetzt, so dass damit die Winkelstellung des Spoilers festgelegt ist und dieser sich nicht unkontrolliert verstellen kann. Die Winkelstellung des Spoilers kann hier zwar verändert und mit einem präzise eingestellten neuen Winkel kann danach neu gemessen werden. Jedoch kann man die Winkelstellung nicht aus der Ferne verändern, sondern muss für die Einstellung einer neuen Winkelstellung den Versuch unterbrechen, den Klemmstein verschieben und dann einen neuen Versuch im Windkanal starten.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine ferngesteuerte Einrichtung zum Verstellen der Winkelstellung einer lasttragenden Struktur, insbesondere einer von einer Luftströmung beaufschlagten Steuerfläche, zur Verfügung zu stellen.
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Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Erfindungsgemäß ist als Blockierelement eine Lamellenkupplung vorgesehen, die über eine fernverstellbare Hebelmechanik in eine Blockierstellung bringbar ist, in der sie die Winkelstellung der lasttragenden Struktur blockiert. Auf diese Weise kann man beispielsweise in einem Windkanal mehrere Messungen in verschiedenen Winkelstellungen einer lasttragenden Struktur vornehmen, ohne den Versuch zu unterbrechen. In der nicht blockierten Stellung ist die Winkelstellung veränderlich, die lasttragende Struktur um eine Achse schwenkbar und dabei aus der Ferne verstellbar. In der blockierten Stellung ist die lasttragende Struktur hingegen nicht schwenkbar angebracht und kann beispielsweise mit einem Fluid (z.B. einer Luftströmung) beaufschlagt und belastet werden, ohne dass es zu einer ungewollten Veränderung der gewählten Winkelstellung kommt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Lamellenkupplung im Bereich der Schwenkachse der verstellbaren lasttragenden Struktur angebracht und umfasst erste Lamellen, die an der lasttragenden Struktur angeordnet sind sowie mit diesen zusammenwirkende zweite Lamellen, die sich an einer Halterung befinden, an der die lasttragende Struktur im Winkel verstellbar angebracht ist, wobei in Richtung der Drehachse gesehen jeweils erste und zweite Lamellen einander abwechseln und erste und zweite Lamellen sich teilweise überlappend ineinandergreifen.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung übt die fernverstellbare Hebelmechanik in der Blockierstellung eine in axialer Richtung der Schwenkachse der verstellbaren lasttragenden Struktur wirkende Druckkraft auf die Lamellen der Lamellenkupplung aus. Dadurch werden die Lamellen aneinandergepresst und die zuvor gelenkige Verbindung wird blockiert.
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Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung kann beispielsweise die Hebelmechanik wenigstens einen über ein Gestänge verstellbaren Kniehebel umfassen. Über eine solche Hebelmechanik kann eine hohe Druckkraft erzeugt werden, die die Lamellen der Lamellenkupplung aneinanderpresst.
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Ein solcher Kniehebel hat insbesondere ein erstes längeres Hebelelement und ein zweites, mit diesem gelenkig verbundenes, kürzeres Hebelelement, wobei beide Hebelelemente jeweils etwa endseitig in einer Lagerausnehmung der Lamellenkupplung gelagert sind. Auf diese Weise erzeugen die beiden Hebelelemente des Kniehebels in der Blockierstellung die in axialer Richtung der Schwenkachse wirkende Druckkraft.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung können in der Blockierstellung die jeweils in einer Lagerausnehmung der Lamellenkupplung gelagerten, voneinander entfernten Enden der beiden Hebelelemente die Druckkraft auf die Lamellen der Lamellenkupplung ausüben. Vorzugsweise weist dabei das längere Hebelelement einen Kopfteil auf, welcher etwa endseitig in einer Lagerausnehmung der Lamellenkupplung gelagert ist.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind dabei die jeweils endseitig in einer Lagerausnehmung der Lamellenkupplung gelagerten Bereiche der beiden Hebelelemente, insbesondere der Kopfteil des längeren Hebelelements und das kürzere Hebelelement in der gespannten Blockierstellung etwa in Achsrichtung der Schwenkachse ausgerichtet und fluchten etwa miteinander, während die beiden gelagerten Bereiche in der nicht blockierten Stellung einen Winkel miteinander einnehmen.
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Bei der Fernverstellung der Hebelmechanik greift vorzugsweise das Gestänge im Bereich des dem Kniegelenk abgewandten Endes des längeren Hebelelements an und bewirkt eine Schwenkbewegung des längeren Hebelelements. Dieses längere Hebelelement ist wiederum bevorzugt gelenkig mit dem kürzeren Hebelelement verbunden und zieht dieses in eine Position, in der beide Hebelelemente etwa miteinander fluchten und dabei etwa in Achsrichtung der Lamellenkupplung ausgerichtet sind, wodurch die Lamellen gegeneinandergepresst werden.
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Die zu verstellende lasttragende Struktur kann beispielsweise ein Gelenkarm oder dergleichen sein. Insbesondere kann es sich bei dieser lasttragenden Struktur um eine im Winkel zu verstellende Steuerfläche eines Flugzeugmodells handeln. Dies kann beispielsweise ein Ruder, ein Vorflügel, ein Spoiler oder ein Querruder (auch Aileron genannt) eines Flugzeugmodells sein.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Fernverstellung der Hebelmechanik über einen elektrisch und/oder mechanisch wirkenden Aktuator, insbesondere über einen Elektromotor. Dies hat den Vorteil, dass man ferngesteuert die Verstellung der Winkelstellung der Steuerfläche vornehmen kann, nachdem durch Verstellung der Hebelmechanik und Lösen der Lamellenkupplung die gelenkige Verbindung deblockiert wurde. Es ist dann nicht notwendig, dass eine Person den Windkanal betritt und die strömungstechnischen Versuche müssen nicht unterbrochen werden. Wegen der tiefen Temperaturen, die im Windkanal herrschen, wäre eine solche Unterbrechung zeitraubend und aufwändig.
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Der Aktuator kann an dem Gestänge angreifen, über welches wiederum die Hebelmechanik betätigt wird. Beispielsweise kann ein solcher Angriff an dem Gestänge eine Zugbewegung in dessen Längsrichtung sein und demnach eine Schubbewegung bei Bewegung des Gestänges in entgegengesetzter Richtung. Im einen Fall wird die Lamellenkupplung und damit das Gelenk blockiert und im anderen Fall wird die Blockade gelöst.
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Die Fernsteuerung eines solchen Elektromotors zum Beispiel über Funk ist ebenso möglich, wie über eine Steuerleitung. Der Aktuator greift beispielsweise an einem Gestänge an, welches mit der Hebelmechanik verbunden ist, beispielsweise durch Ausüben einer Zugkraft oder alternativ einer Schubkraft. Durch Verstellen des Kniehebels wird die Druckkraft erzeugt, die die Lamellen der Lamellenkupplung gegeneinanderpresst und damit keine gelenkige Bewegung mehr zulässt und so das Gelenk blockiert, über das die zu verstellende Steuerfläche gelenkig angebracht ist.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst der Verstellmechanismus eine Kulissenführung und als mit dem Verstellmechanismus in Eingriff stehendes und mit der zu verstellenden lasttragenden Struktur verbundenes Verbindungselement ist vorzugsweise wenigstens ein mit der lasttragenden Struktur verbundenes dünnes Blech vorgesehen ist. Durch Verschieben eines solchen dünnen Blechs kann die um eine Achse schwenkbar angebrachte lasttragende Struktur winkelverstellt werden. Durch Verwendung einer Kulissenführung kann man auch den Verstellvorgang so einrichten, dass eine Verschiebung eines Bauteils der Kulissenführung in einer zwangsgeführten Bewegung zu einem Verschieben des Blechs führt, wobei das Verschieben des Bauteils der Kulissenführung wiederum über einen geeigneten Aktuator, beispielsweise über einen Elektromotor erfolgen kann. Sowohl das Lösen der Blockierung der gelenkigen Verbindung im Bereich der Lamellenkupplung als auch das anschließende Verstellen der Winkelstellung der lasttragenden Struktur können somit jeweils ferngesteuert über geeignete Aktuatoren durchgeführt werden.
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Alternativ zu einem elektromotorischen Verstellen kann auch beispielsweise ein Verstellen der Winkelstellung einer Steuerfläche pneumatisch oder hydraulisch erfolgen.
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Die bei der Verstellung zu überwindenden Kräfte und Momente sind gering und resultieren lediglich aus der Haftung und Reibung der Dichtflächen. Die Steuerfläche nimmt als passives Element ohne weitere Regelung mit einer großen Steifigkeit die auftretenden Strömungskräfte unter Wind-On-Bedingungen auf. Alternative Methoden benötigen meist eine aktive Regelung und/oder haben eine aufwändige Mechanik, welche zu Funktionsstörungen durch Reibungs- und Haftungseffekte und aufgrund der Elastizität zu unerwünschten Verformungen führen können. Das vorgestellte Konzept ist jedoch eigensicher und auch unter den anspruchsvollen kryogenen Randbedingungen praktikabel.
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Die vorgestellte Erfindung stellt einen robusten und kompakten Mechanismus für die Fernverstellung von Steuerflächen an Windkanalmodellen dar, der im Windkanal bei Kryobedingungen an Vollmodellen einsetzbar ist, lässt sich aber auch auf andere Windkanäle mit beschränkter Zugänglichkeit übertragen. Dadurch werden Flugzeughersteller und Forscher in die Lage versetzt, zeit- und kosteneffizient umfangreiche Parameterstudien bei wirklichkeitsgetreuen Flugbedingungen durchzuführen. Hierdurch können Konzepte für umweltfreundliche Flugzeuge, z.B. variable camber, (weiter-)entwickelt und in die Anwendung überführt werden.
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Das Funktionsprinzip ist für die anspruchsvollste, da kleinste geometrische Abmessung von Steuerflächen wie zum Beispiel eines Ailerons an einem Vollmodell im Windkanal anwendbar. Es gibt eine Vielzahl weiterer Einsatzmöglichkeiten wie andere bewegliche Steuerflächen (Ruder, Vorflügel, Spoiler) an Voll- und Halbmodellen. Das Prinzip der Erfindung ist immer dann sinnvoll, wenn es darum gilt, auf begrenztem Raum eine Verriegelung eines Gelenks zu bewerkstelligen und die Verstellung in einem Zustand geringer Belastung erfolgen kann.
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Zur Veranschaulichung wird in den Ausführungsbeispielen ein Aileron dargestellt, das Konzept lässt sich aber auch auf andere bewegliche Steuerflächen übertragen. Die mechanische Verriegelung der Drehbewegung durch die erfindungsgemäße Lamellenkupplung ist eine mechanisch einfache und platzsparende Möglichkeit, die während des Tests durch die Umströmung auftretenden großen Momente und Kräfte aufzunehmen. Die Verstellung des Anstellwinkels kann dann in den kurzen Pausen bei Wind-off erfolgen. Dort sind die auftretenden Kräfte gering und werden nur durch die Haftung und Reibung der Dichtungen bestimmt.
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Die Bewegung der Steuerfläche ohne Wind kann beispielsweise durch den Einsatz von weniger leistungsstarken Aktuatoren erfolgen, was gegenüber einer Verstellung mit Windlast wesentlich einfacher zu realisieren ist.
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Überschlagsmäßige Abschätzungen und auch erste Experimente im Rahmen der vorliegenden Erfindung haben ergeben, dass das erfindungsgemäß zur Festlegung der lasttragenden Struktur in der vorgesehenen Winkelstellung verwendete Blockierelement bei den relevanten Temperaturen eine ausreichende Festigkeit besitzt, um der Belastung aufgrund der Strömungskräfte an einem Vollmodell unter den typischen Einsatzbedingungen bezüglich Ma, Re und Druck Stand zu halten.
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Grundsätzlich eignet sich das Prinzip der vorliegenden Erfindung für in ihrer Winkelstellung zu verstellende lasttragende Strukturen in den verschiedensten Anwendungsbereichen, d.h. die Erfindung ist nicht auf Flugzeugmodelle beschränkt. Beispielhaft seien nachfolgend einige Anwendungsbereiche genannt.
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Die Verstellung von Turbinenschaufeln, Verstellung von Kompressorschaufeln;
- von Prothesen oder Orthesen (Gelenke, für medizinische Anwendungen); von Gelenkarmen (beispielsweise an Leuchten oder einer Monitorhalterung) die nur gelegentlich verstellt werden und wo große Kräfte/Momente bei einem kleinen Bauraum auftreten;
- von automatisch schließenden oder öffnenden Klappen (Rauchgasklappen, Ventile) oder Schließmechanismen, die beim Überschreiten einer bestimmten Temperatur agieren (diese benötigen keine elektrische Steuerung);
- von elektrisch betriebenen bzw. freigegebenen Scharnieren (Türe, Laptop- oder Handy-Monitor, Schlösser, Außenspiegel am Auto, Robotik, immer wenn extrem wenig Bauraum zur Verfügung steht);
- von Kupplungen und Verdrehsicherungen, die elektrisch ein- und ausgeschaltet werden können (beispielsweise die Gierbewegung der Gondel einer Windkraftanlage). Der Vorteil ist, dass es sich um ein geschlossenes System handelt, dass sehr wartungsfreundlich ist und keine passgenaue Fertigung erfordert.).
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Weiterhin kommen Anwendungen in der Raumfahrt (sich entfaltende Sonnensegel oder Gelenkarme) in Betracht oder
bei Kugelgelenken für Anwendungen in der Medizin, Kamera-Stative oder Positionieraufgaben in der Mikroskopie).
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Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
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Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Teilansicht eines Windkanalmodells eines Flugzeugs mit einer daran schwenkbar angebrachten und im Winkel verstellbaren Steuerfläche;
- 2 eine weitere perspektivische Ansicht des Windkanalmodells von 1 im teilweise demontierten Zustand;
- 3 eine etwas vergrößerte Draufsicht auf die Teilansicht des Windkanalmodells von 2;
- 4 eine perspektivische Ansicht eines Windkanalmodells mit im Winkel verstellbarer Steuerfläche gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 5 eine perspektivische Ansicht des Windkanalmodells mit im Winkel verstellbarer Steuerfläche gemäß dem Ausführungsbeispiel von 4 im teilweise demontierten Zustand;
- 6 a eine perspektivische Teilansicht des teilweise demontierten Windkanalmodells von 5 in einer ersten Position der Steuerfläche;
- 6 b eine ähnliche Ansicht wie in 6 a, wobei sich jedoch die Steuerfläche in einer anderen Winkelstellung befindet;
- 6 c eine ähnliche Ansicht wie in 6 a, wobei sich jedoch die Steuerfläche in einer wiederum geänderten Winkelstellung befindet.
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Zunächst wird auf die 1 bis 3 Bezug genommen und anhand dieser Darstellungen wird die Funktion des Blockierelements zur Festlegung der jeweiligen Winkelstellung der Steuerfläche an einem ersten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnete Steuerfläche ist im Winkel verstellbar und um eine Achse schwenkbar an einem festen Bauteil 11 angebracht, welches beispielsweise bei Versuchen als Modell eines Flügels eines Flugzeugs dient, um in einem Windkanal Strömungsversuche durchzuführen. Bei der Steuerfläche 10 kann es sich beispielsweise um ein sogenanntes Aileron (Querruder) handeln, welches zur Flugsteuerung des Flugzeugs um dessen Längsachse dient und rückseitig am Flügel angebracht ist. In 1 ist das teilweise aus dem festen Bauteil 11 herausragende Gestänge 12 erkennbar, über das die ferngesteuerte Verstellung des Blockierelements erfolgt, durch die die Steuerfläche in der jeweiligen Winkelstellung blockiert wird.
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Nähere Einzelheiten der Funktion des Blockierelements ergeben sich aus der 2, auf die nachfolgend Bezug genommen wird. In 2 kann man erkennen, dass mehrere Lamellenkupplungen 14 vorgesehen sind, die die Steuerfläche (hier das Aileron) gelenkig mit einem feststehenden Abschnitt 13 des festen Bauteils 11 verbinden. Es sind mehrere voneinander beabstandete parallele Lamellenkupplungen 14 vorhanden, in dem Beispiel sind es ingesamt vier Lamellenkupplungen 14, von denen jede jeweils aus mehreren Lamellen 14 a und 14 b bestehen, welche ineinandergreifen, was man besser aus 3 erkennen kann. Die Lamellen 14 a bilden jeweils eine erste Gruppe von Lamellen, die an dem Aileron 10 angebracht sind und die Lamellen 14 b bilden eine zweite Gruppe von Lamellen, die jeweils an dem feststehenden Abschnitt 13 angebracht sind. Jede Gruppe von Lamellen 14 a, 14 b bildet jeweils eine kammartige Anordnung einer Anzahl paralleler einzelner Lamellen, zwischen denen durch den Abstand jeweils ein Freiraum (Spalt) liegt, in den jeweils ein Abschnitt einer Lamelle der jeweils anderen Gruppe 14 b, 14 a eingreift, so dass sich eine Art verzahnte Anordnung ergibt. In dem mittleren Bereich, wo sich die einander zugewandten Abschnitte der Lamellen der beiden Gruppen 14 a, 14 b überlappen, werden die Lamellen von einer Achse durchsetzt, die der Schwenkachse 15 entspricht, um die das Aileron 10 bei Verstellung des Winkels gegenüber dem feststehenden Abschnitt 13 schwenkt. Wenn diese Anordnung von Lamellen, die wie die zinken zweier Kämme oder wie Finger ineinandergreifen in Richtung der Schwenkachse 15 mit einer Druckkraft beaufschlage werden, wird dadurch die Schwenkbewegung des Ailerons 10 blockiert. Der für dieses Blockieren der Lamellenkupplung 14 verwendete Mechanismus wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 3 näher erläutert.
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Das Gestänge 12 wird kann über einen hier nicht dargestellten Aktuator, beispielsweise einen Elektromotor in beiden Richtungen verschoben werden. In 3 ist die nicht blockierte Stellung der Lamellenkupplungen dargestellt. Wird das Gestänge 12 in Richtung des Pfeils 16 verschoben, gelangen die Lamellenkupplungen 14 in die Blockierstellung. Das Gestänge 12 ist dazu mit einer Hebelmechanik gelenkig verbunden, welches einen Kniehebel umfasst mit einem längeren Hebelelement 17. Das eine Ende dieses längeren Hebelelements 17 ist mit dem Gestänge 12 verbunden, während das andere Ende dieses längeren Hebelelements 17 mit einem kürzeren Hebelelement 18 des Kniehebels schwenkbar verbunden ist. Das längere Hebelelement 17 hat an seinem der Lamellenkupplung 14 zugewandten Ende einen Kopfteil 17 a, welcher in eine Ausnehmung des feststehenden Abschnitts eingreift und dort bei der durch die Verstellung hervorgerufenen Schwenkbewegung gelagert ist.
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Wenn nun die Lamellenkupplung ausgehend von der in 3 dargestellten nicht blockierten Stellung blockiert werden soll, wird das Gestänge 12 beispielsweise über einen Elektromotor in Richtung des Pfeils 16 gedrückt, wodurch eine Schwenkbewegung des Kniehebels resultiert, durch die das kürzere Hebelelement 18 und auch der Kopfteil 17 a sich jeweils in Richtung der Schwenkachse 15 ausrichten, so dass sie danach miteinander fluchten. Da das eine Ende des kürzeren Hebelelements 18 ebenso wie auch der Kopfteil 17 a jeweils in eine Ausnehmung des feststehenden Abschnitts 13 eingreifen und da die Summe der Längen des kürzeren Hebelelements 18 und des Kopfteils 17 a nach ihrer axial fluchtenden Ausrichtung größer ist als in der winkligen Stellung gemäß 3, wird dadurch eine in Richtung der Achse 15 wirkende Druckkraft auf den feststehenden Abschnitt im Bereich der Achse erzeugt. Da in diesem Bereich auch die Lamellen der Lamellenkupplungen 14 gelagert sind, wirkt diese Druckkraft auch auf die Lager der Lamellen ein und diese werden zusammengepresst. Dies hat wiederum zur Folge, dass die Schwenkbewegung des Ailerons 10 um seine Achse 15 blockiert wird. Das Aileron ist dann in seiner jeweils gewählten Winkelstellung gegenüber dem feststehenden Abschnitt festgelegt. In der nicht blockierten Stellung gemäß 3 kann das Aileron 10 hingegen gegenüber dem feststehenden Abschnitt 13 um die Schwenkachse 15 geschwenkt werden.
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Wie aus 3 weiterhin erkennbar ist, können von dem gleichen Gestänge 12 mehrere Kniehebel gleichzeitig verstellt werden. In dem Beispiel sind dies zwei solcher Kniehebelanordnungen, wobei zwei längere Hebelelemente 17 seitlich von dem Gestänge 12 ausgehen und jeweils schwenkbar an diesem angebracht sind. Von jeder der beiden Kniehebelanordnungen 17, 18 werden in dem Beispiel jeweils zwei Lamellenkupplungen 14 mit einer Druckkraft beaufschlagt, da die Druckkräfte jeweils zu beiden Seiten hin in Richtung der Achse 15 wirken.
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Der Mechanismus für die Verstellung der Winkelstellung des Ailerons 10 in der nicht blockierten Stellung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 näher erläutert. In diesen 4 bis 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für die Verstellung der Winkelstellung einer Steuerfläche 10 dargestellt, dem ein ähnliches Funktionsprinzip zu Grunde liegt wie in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel. In 4 sieht man jedoch die Steuerfläche von ihrer Unterseite (Rückseite) her, da sich dort der Mechanismus für die Verstellung befindet. Man erkennt auch hier das Gestänge 12, welches teilweise aus dem Bauteil herausragt. Die im Winkel verstellbare Steuerfläche 10 ist hier etwas schmaler als in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1. Die verstellbare Steuerfläche 10 ist in einem festen Bauteil 11 schwenkbar gelagert. Nähere Einzelheiten des Mechanismus für die Winkelstellung ergeben sich aus der 5, bei der im Vergleich zu 4 Abdeckungen des Gehäuses der Vorrichtung entfernt wurden, so dass man die im Inneren der Vorrichtung angeordneten Elemente erkennen kann.
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Das Gestänge 12 greift an einer Platte einer Kulissenführung 21, 22 an, die in 5 unterhalb der Abdeckung 19 liegt. Die Kulissenführung weist im Prinzip eine Art Bolzen 21 auf, der in einem schräg verlaufenden Langloch 22 geführt ist. Dadurch wird beim Herausziehen des Gestänges 12 in Pfeilrichtung über die Platte und die Kulissenführung ein dünnes Blech 20 in einer Richtung (siehe Pfeil) orthogonal zur Bewegung des Gestänges 12 und zum Gestänge hin verschoben, wodurch wiederum die Steuerfläche 10, die um eine Achse schwenkbar an dem festen Bauteil 11 angebracht ist, in Richtung des Pfeils nach oben schwenkt. Diese Verstellung der Winkelstellung der Steuerfläche 10 ist nur dann möglich, wenn die zuvor beschriebene Blockierung der Lamellenkupplung aufgehoben wurde.
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Nähere Details betreffend diese Kulissenführung sind aus den 6 a bis 6 c ersichtlich, in denen die Steuerfläche 10 in drei verschiedenen Winkelstellungen dargestellt ist. In der Darstellung von 6 a ist die Steuerfläche 10 aus der Zeichenebene heraus nach hinten geschwenkt. In 6 b befindet sich die Steuerfläche 10 in einer mittleren, etwas nach vorn geschwenkten Stellung, während in 6 c sich die Steuerfläche 10 in einer nach vorn geschwenkten Stellung befindet. 6 a zeigt somit quasi die Ausgangsstellung, bei der sich der Bolzen 21 der Kulissenführung in dem Langloch 22 in der Zeichnung links befindet. In 6 b wurde die Platte 23, die sich hinter der Abdeckung 19 (siehe 5) befindet, mittels des Gestänges 12 verschoben, so dass der Bolzen 21 in dem Langloch 22 der Kulissenführung in der Zeichnung nach rechts in eine mittlere Position gewandert ist, wodurch das dünne Blech 20 ein Stück nach oben gewandert ist, was wiederum zu einer Schwenkbewegung der Steuerfläche 10 in der Zeichnung nach vorn geführt hat.
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In 6 c ist der Bolzen 21 in dem Langloch 22 der Kulissenführung ganz nach rechts gewandert, da die Platte 23 ganz nach rechts gezogen wurde, wodurch das dünne Blech 20 nach oben gezogen wurde und wodurch die Steuerfläche 10 weiter nach vorn geschwenkt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Steuerfläche, Aileron
- 11
- festes Bauteil
- 12
- Gestänge
- 13
- feststehender Abschnitt
- 14
- Lamellenkupplung
- 14 a
- erste Gruppe von Lamellen
- 14 b
- zweite Gruppe von Lamellen
- 15
- Schwenkachse
- 16
- Pfeil
- 17
- längeres Hebelelement
- 17 a
- Kopfteil
- 18
- kürzeres Hebelelement
- 19
- Abdeckung
- 20
- dünnes Blech
- 21
- Bolzen der Kulissenführung
- 22
- Langloch der Kulissenführung
- 23
- Platte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007062736 B3 [0005]
