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Spannungsausgleichvorrichtung für Steuerseile, insbesondere von Flugzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf Spannungsausgleichvorrichtungen für Steuerseile,
insbesondere für Flugzeuge, die beispielsweise zur Bedienung der Vergaserklappen,
der Steuerflächen von Quersteuern, Höhensteuern und Seitensteuern und von Propellerblättern
dienen. Bei einem derartigen Steuersystem ergibt es sich meist, daß unter Umständen
das Steuersystem einseitig beansprucht wird und das eine Steuerseil stärker gespannt
wird als das andere, wie es sich beispielsweise bei dem Höhensteuer ergibt; bei
einem Höhensteuer bewirkt der aerodynamische Auftrieb an der einen Fläche eine stärkere
Spannung in dem einen Zugseil als in dem anderen. Bei einer Anordnung zur Einstellung
der Propellerblätter beispielsweise wird das eine Zugseil der Anordnung nur schwach
belastet, um sicherzustellen, daß der Propeller sich mit seinen Flügeln nicht in
die indifferente Lage stellt.
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Spannungsregler für Zugseile besitzen in der Regel eine Federanordnung,
welche das Bestreben hat, die Zugspannung in den Seilen konstant gleich zu halten,
wenn dieselben nicht betätigt werden, dergestalt, daß der Einfluß von Temperaturschwankungen,
der sich in verschiedener Ausdehnung der Zugseile und des Flugzeugrahmens äußern
könnte, ausgeglichen wird. Die Spannungsregler verhindern ferner, daß die Zugseile
schlapp werden oder unter Bedingungen besonders angespannt werden, was letzteres
bei Verwindungen des Flugzeugrahmens auftreten kann, wenn die Seilführung nicht
mit der neutralen Achse des Flugzeugrahmens zusammenfällt. Solche Verwindungen können
sich in einem Flugzeug ergeben, wenn schwere Körper verschoben werden oder wenn
die Belastung von dem Fahrgestell beim Start des Flugzeuges auf die Flügel des Flugzeuges
übergeht, und auch wenn unruhige Luftbedingungen vorherrschen. Im allgemeinen sind
Zugseile verhältnismäßig lang und ihre Ausdehnungskoeffizienten können von denen
des Flugzeugrahmens ganz verschieden sein, woraus sich ein beträchtliches Durchhängen
in den Zugseilen ergeben kann, wenn das Flugzeug in großen Höhen bei niedriger Außentemperatur
fliegt; es ergibt sich dann eine weiche Steuerung, wenn nicht eine Spannungsausgleichvorrichtung
vorgesehen ist, welche solche Ausdehnungen und Zusammenziehungen bei Temperaturänderungen
unter Einrechnung der Durchbiegung des Flugzeugrahmens korrigiert.
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Spannungsausgleichvorrichtungen für Zugseile besitzen im allgemeinen
einen Mechanismus, welcher wie eine Bremse oder eine Sperre wirkt, dergestalt, daß
ein Ausgleich des Spannungsreglers verhindert wird, wenn unsymmetrische, d. h. Steuerbelastungen
auf nur ein Seil ausgeübt werden. Wenn eine Spannungsausgleichvorrichttung während
des Ausübens von Steuerkräften eine Korrektion ausüben würde, d. h. wenn der Spannungsausgleich
gestatten würde, daß die Zugseile während der Steuerfunktion ihre Länge verändern,
so würde sich ein solches Steuersystem weich benehmen, und es würde die Bewegung
des gesteuerten Organes oder der gesteuerten Fläche relativ zur Bewegung des Steuerorganes
im Führersitz verringert werden. Solche Sperren oder Bremsen für Spannungsregler
müssen indessen so aus- ,gebildet sein, daß, wenn verschiedene symmetrische Belastungen
auf die Spannungsausgleichvorrichtung ausgeübt werden, wie es sich beispielsweise
bei Temperaturschwankungen oder Durchbiegungen des Flugzeugrahmenbaus ergibt, das
Gesperre bzw. die Bremse nicht tätig wird und vielmehr die Spannungsausgleichvorrichtung
kompensiert. Spannungsausgleichanordnungen der bisher verwendeten Bauart sehen vor,
daß die Seilbelastungen auf jeder Seite der Ausgleichvorrichtung gleich sind, wenn
eine Kompensation erfolgen soll; unter solchen Bedingungen wird also bei Ausdehnung
und Zusammenziehen der Steuerseile ein Ausgleich bewirkt, so daß konstante Spannungen
während Änderungen der Temperatur und Durchbiegungen des Flugzeugrahmens aufrechterhalten
werden; wenn indessen an den beiden Seiten des Systemes verschiedene Belastungen
herrschen, pflegt die Spannungsausgleichvorrichtung zu blockieren.
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Die Erfindung betrifft eine Weiterentwicklung einer Spannungsausgleichvorrichtung
.der vorstehend erörterten Art. Bei einer durch Federn betätigten Spannungsausglenchvorrichtung
für Steuerseile, insbesondere von Flugzeugen, bei welcher ein längs einer Welle
verschiebbarer
Kreuzkopf und Mittel vorgesehen sind, die bei gleicher Belastung der Seilzüge einen
Spannungsausgleich der Seilzüge zulassen, aber bei ungleicher Belastung der Seilzüge
ein Verschwenken des Kreuzkopfes und Verkeilen desselben auf der Welle bewirken
und einen weiteren Spannungsausgleich unterbinden, sind gemäß der Erfindung an dem
Kreuzkopf zusätzliche Federmittel vorgesehen, welche bei ungleicher Belastung der
Steuerseile ein Verschwenken des Kreuzkopfes und Verkeilen desselben auf der Welle
zunächst so lange verhindern, bis die Spannung der zusätzlichen Federmittel überschritten
ist. Eine erfindungsgemäße Spannungsausgleichvorrichtung mit geschlossen geführten
Steuerseilen kann ständig so arbeiten, daß das eine Seile stärker beansprucht wird
als das andere, selbst über lange Zeitintervalle hinweg, d. h. unter Bedingungen,
bei denen eine übliche Spannungsausgleichvorrichtung blockieren würde und keinen
Ausgleich vornehmen würde. Eine solche Arbeitsweise ist insbesondere bei Höhensteueranordnungen
und bei Propellerblattsteuerungen, die das Eindrehen in die unwirksame Stellung
verhindern sollen, von Wichtigkeit; bei solchen Anordnungen tritt es auf, daß ein
Steuerseil ständig stärker beansprucht wird.
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Gemäß der Erfindung besitzt daher die Ausgleichvorrichtung Mittel,
welche das Blockieren der Vorrichtung verhüten, bis ein vorbestimmter Belastungsunterschied
an den beiden Seiten des Systems sich bemerkbar macht, und eine weitere Zunahme
des Belastungsunterschiedes bewirkt ein Blockieren der Ausgleichvorrichtung.
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Die vorstehende sowie auch andere Eigenschaften und Zweckmäßigkeiten
der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
der Erfindung. Von den Figuren zeigt Fig.l eine Seitenansicht einer Vorrichtung
zum Ausgleich der Spannung von Zugseilen gemäß der Erfindung, und zwar in teilweise
geschnittenem Zustand, Fig. 2 eine Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Anordnung,
von hinten gesehen, Fig. 3 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 dargestellte Anordnung,
Fig. 4 einen vergrößerten Schnitt, wobei einige Teile gebrochen dargestellt sind
und die Schnittlinie in Fig.1 mit 4-4 bezeichnet ist, Fig.5 eine vergrößerte Teilansicht
einer Anordnung gemäß Fig. 1, Fig.6 eine Schnittdarstellung längs der Schnittlinie
6-6 der Fig. 5.
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In den Zeichnungen .ist durch das Bezugszeichen 1 die Welle der Blockiervorrichtung
der Spannungsausgleichvorrichtung bezeichnet, die ein Auge 2 besitzt, so daß das
freie Ende der Welle für die Zwecke der Befestigung der Spannungsausgleichvorrichtung
an einem geeigneten Punkt des Flugzeuges festgelegt werden kann. Die Welle 1 erstreckt
sich durch eine Öffnung 3 des Kreuzkopfes 4, wie dies Fig. 4 erkennen läßt, und
von dort in das Innere der Ausgleichvorrichtung und in den hohlen rechteckigen Teil
5 .derselben, wobei mittels eines Bolzens 6, der den Teil 5 und die Welle durchsetzt,
die letztere in dem genannten Teil 5 befestigt ist. Der Bolzen 6 dient ferner dem
Zweck, rohrförmige Führungsklammern 7 und 7' mit .dem Körperteil 5 an entgegengesetzten
Seiten desselben zu verbinden, wobei die genannten Klammern hohle Führungsröhren
8 und 8' aufweisen. Im Inneren der äußeren Führungsrohre 8 und 8' sind auf Druck
beanspruchbare Schraubenfedern 9 und 9' vorgesehen und umgeben innere Führungsrohre
10 und 10', welche in den äußeren Führungsrohren 8 und 8' in Teleskopart gleiten,
wenn die Federn 9 und 9' zusammengepreßt werden bzw. sich ausdehnen. Die Druckfedern
9 und 9' werden zwischen den äußeren Endender Rohre 8 und 8' und den Sitzflächen
12 zusammengepreßt, wobei die Sitzflächen 12 an entgegengesetzten Endpartien 13
und 13' des Kreuzkopfes 4 vorgesehen sind. Der Kreuzkopf 4 besitzt ein Paar nach
außen hervorstehender Laschen 14 und 14', die sich unter rechten Winkeln zu der
Ebene der Endteile 13 und 13', wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, erstrecken;
diese Ansätze tragen Bolzen 15 und 15', welche U-förmig gebogene Laschen 16 und
16' zur Lagerung von Rollen 17 und 17' halten. Die Rolle 17 nimmt ein Steuerseil
18 auf, welches an der einen Seite des Steuersystems vorgesehen ist und die Rolle
17' nimmt ein Steuerseil 18' auf, welches an der anderen Seite des Steuersystems
vorgesehen ist.
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Die Öffnung 3 des Kreuzkopfes 4 enthält eine den Zwecken der Blockierung
dienende Hülse 19, die auf der Welle 1 gleiten kann. Der Kreuzkopf 4 besitzt nach
innen gerichtete Verlängerungen 20 und 20', die sich an den beiden gegenüberliegenden
Seiten der Welle 1, wie in Fig. 4, 5 und 6 zu ersehen ist, erstrecken; diese Verlängerungsteile
besitzen Querbohrungen 21 und 21'. Durch diese Bohrungen erstrecken sich Zugfedern
22 und 22', deren Enden an Querbolzen 23 und 23' festgelegt sind und die normalerweise
die Bolzen auf dem Grund der Schlitze 24 und 24' halten, die in den Verlängerungsteilen
20 und 20' vorgesehen sind. Auf den Bolzen 23 und 23' sind Rollen 25 und 25' vorgesehen,
die konkave Oberflächen haben und mit der Blockierwelle 1 zusammenwirken. Wenn die
Bolzen 23 und 23' ganz auf dem Grund .der Schlitze unter der Wirkung der Federn
22 und 22' sich befinden, so berühren die Rollen 25 und 25' ganz leicht die gegenüberliegenden
Seiten der Blockierwelle 1; sie können auch geringes Spiel gegenüber der Welle bilden,
je nach der Tiefe der Anschläge der Einschnitte 24, dergestalt, daß eine Längsbewegung
der Welle an diesen Rollen vorbei möglich ist.
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Es sei zunächst angenommen, daß im Betrieb die Steuerseile 18 und
18' gleiche Spannung besitzen; jede Verlängerung oder jedes Verkürzen der Steuerseile,
beispielsweise bedingt durch Temperaturwechsel oder durch Durchbiegungen des Flugzeugrahmens
bewirkt, daß die Seilscheiben 17 und 17', die in den Gabelteilen 16 und 16' angeordnet
sind, -die Zugkraft ändern, mit der der Kreuzkopf 4 auf die Federn 9 und 9' wirkt;
es geben daher die Federn nach, und zwar entweder durch Verkürzung oder Verlängerung,
so daß die Spannung in den Zugseilen 18 und 18' im wesentlichen konstant bleibt
und dadurch Temperaturänderungen und Durchbiegungen des Flugzeugkörpers Rechnung
getragen wird, ohne daß ein Blockieren der Ausgleichvorrichtung stattfindet. Wenn
nun beispielsweise das Seil 18
eine höhere Spannung erhält als,das Seil 18',
so wirkt, wie Fig. 4 erkennen läßt, .die Vergrößerung dT der Zugspannung des Seiles
18 in bezug auf die Zugspannung des Kabels 18' .dergestalt, daß die Zunahme der
Zugspannung über den gabelförmigen Teil 16 wirkt und das Bestreben hat, ein Drehmoment
auf den Kreuzkopf in bezug auf die Blockierwelle 1 auszuüben. «renn die Federn 22
und 22' und die Rollen 25 und 25' nicht vorhanden wären, würde das Kräftepaar ein
Drehmoment verursachen, wie es durch die Pfeile F angedeutet ist, so daß die Bremshülse
19 in bezug auf die Blockierwelle 1 verschwenkt wird, woraus sich ein Festklemmen
ergibt, womit eine in der Längsrichtung liegende Kompensationsbewegung der Blockierwelle
verhindert wird. Ein solcher Blockiervorgang ist bei Steuersystemen zweckmäßig,
bei welchen die Zugpfeile 18
und 18' normalerweise gleich stark
belastet werden; bei solchen Anordnungen aber, bei welchen die Zugseile nicht gleich
belastet werden, ist es nicht wünschenswert, daß die Bremshülse 19 sich auf der
Welle 1 verkeilt, bevor der üblicherweise vorhandene Zugspannungsunterschied der
Seile 18 und 18' überschritten wird, was bei einer Steuerbewegung der Anlage sich
ergibt. Um das Verdrehen des Kreuzkopfes 4 und ein damit zusammenhängendes Blockieren
der Hülse 19 auf der Welle 1 zu verhindern, wirken die Federn 20 und 20' und die
Rollen 25 und 25' in solcher Weise, daß eine solche Blockierungsbewegung verhindert
wird, bis ein bestimmter Zugspannungsunterschied an den beiden Seiten des Steuersystems
überschritten wird. Dies ergibt sich daraus, daß der Kreuzkopf 4 das Bestreben hat,
sich im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 4 zu drehen, wobei die Lagerstelle des Bremszylinders
19 auf der Blockierwelle 1 als Drehpunkt wirkt, indem die Zunahme der Spannung dT
die freien Enden der Verlängerungen 20 und 20' des Kreuzkopfes nach unten bewegt;
diese nach unten gerichtete Bewegung wird durch die Zugfedern 22 und 22' aufgenommen,
so daß die obere Rolle nachgezogen wird und weiterhin auf der Welle 1 ruht, wodurch
eine nach unten gerichtete Bewegung der Verlängerungsstücke 20 und 20' verhindert
wird, bis die Spannung der Zugfedern erschöpft ist. Die Spannung dieser Federn wird
zunächst so eingestellt, daß sie einem Werte entspricht, welcher den zulässigen
Zugspannungsunterschied, der sich normalerweise zwischen den beiden Seiten des Systems
ergibt, entspricht. Mit anderen Worten ausgedrückt, wirken die Federn 22 und 22'
und die Rollen 25 und 25' einer Drehbewegung des Kreuzkopfes um die Blockierwelle
1 herum entgegen und dementsprechend wird das Blockierender Bremshülse 19 auf der
Welle 1 verhindert, und es kann der gewünschte Zugunterschied in der Spannung der
beiden Seile 18 und 18' auftreten, wie er durch die Einstellung der Federn 22 und
22' bestimmt ist. Wenn jedoch dieser Spannungsunterschied überschritten wird, werden
die Federn 22 und 22' nachgeben, und es wird sofort ein Drehen des Kreuzkopfes und
ein Verkeilen der Hülse 19 auf der Welle 1 stattfinden, so daß die Ausgleichwirkung
der Ausgleichvorrichtung sofort während einer Steuerbewegung aufhört und die Steuervorrichtung
nicht einen weichen Steuercharakter annimmt, was eintreten würde, wenn in diesem
Fall der Spannungsausgleich zugelassen würde.
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Wenn in ähnlicher Weise das Steuerseil 18' im Normalfall eine höhere
Spannung besitzt als das Steuerseil 18, so wird die Ausgleichvorrichtung nicht eher
zu einem Blockieren führen, als ein bestimmter Spannungsunterschied der Federn 22
und 22' überschritten wird, so daß in diesem Fall die Spannungsausgleichvorrichtung
eine bestimmte Kompensationsbewegung zuläßt, obwohl die beiden Seiten der Ausgleichanordnung
normalerweise verschiedene Spannung besitzen; wenn indessen eine Steuerkraft auf
;das System ausgeübt wird und die Spannung der Federn 22 und 22' überschritten wird,
dann findet ein Blockieren der Anordnung statt, so daß die Steuerbewegungen -durchgeführt
werden können.
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Eine Stange 26 ist an ihrem inneren Ende mit dem Ende des äußeren
Führungsrohres 8 verbunden und erstreckt sich in diesem Rohr und in,der Feder 9
nach außen durch das Ende des Kreuzkopfes 4, wo sie eine Skala 27 aufweist, welche
in bezug auf den Kreuzkopf eine Ablesung .gestattet, der man entnehmen kann, wie
in jedem Augenblick die Ausgleichbewegung der Ausgleichvorrichtung ist.