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Lenkknüppelaggregat für die Steuerung von Fluggeräten Die Erfindung
bezieht sich auf ein Lenkknüppelaggregat für die Steuerung von Fluggeräten, insbesondere
für sogenannte Kommandogeber für Flugkörper, wobei bekanntlich der Abgriff der über
einen Lenkknüppel eingegebenen Steuerimpulse mechanisch oder elektrisch über zwei
senkrecht aufeinanderstehende Drehachsen erfolgt.
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Bei bekannten Lenkknüppelaggregaten ist der Lenkknüppel kardanisch
oder mittels einer Kugel in einem Chassis gelagert und wird in aller Regel federnd
in seiner Nullage gehalten. Die übertragung der Auslenkungen des Lenkknüppels auf
die Drehachsen, die als Abgriffe der Steuerimpulse dienen, erfolgt hierbei über
ein vom Lenkknüppel ausgehendes Hebelsystem, das für jede der zwei Lagerachsen des
Lenkknüppels erforderlich ist. Voraussetzung für einen proportionalen Abgriff ist,
daß die Drehachsen mit den Lagerachsen des Lenkknüppels in dessen Nullage in einer
Ebene liegen und mit diesen einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen.
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Eine an sich bewährte Ausführungsfonn eines derartigen Abgriffes besteht
aus zwei mit den gehäusefesten Drehachsen starr gekoppelten, U-fönnigen Schwingen,
die jeweils gabelförmig einen Fortsatz des Lenkknüppels umfassen. Es hat sich aber
gezeigt, daß die übertragung der Auslenkungen des Lenkknüppels über derartige Schwingen
schon bei geringem, konstruktiv nur mit hohem Aufwand zu umgehenden Spiel in der
Lagerung des Lenkknüppels relativ ungenau wird, vor allem im Bereich kleiner Steuerimpulse.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau derartiger Lenkknüppelaggregate
zu vereinfachen und so zu gestalten, daß die Auslenkungen des Lenkknüppels möglichst
spielfrei und direkt proportional auf die Drehachsen übertragen werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Lenkknüppelaggregat
mit proportionalem, zweiachsigem Abgriff der über einen Lenkknüppel eingegebenen
Steuerimpulse über aufeinander senkrecht stehende Drehachsen, die mit den Lagerachsen
des Lenkknüppels in dessen Nullage in einer Ebene liegen und mit diesen einen gemeinsamen
Schnittpunkt aufweisen, wobei der Lenkknüppel um 90'3 versetzt und drehbar auf einer
in einem Chassis gelagerten Welle angeordnet ist, welche die eine Drehachse für
den Abgriff der Drehbewegungen der ersten Lagerachse des Lenkknüppels bildet, dadurch
erreicht, daß der Abgriff der Drehbewegungen der zweiten Lagerachse über einen am
Lenkknüppel befestigten, um den Schnittpunkt aller Achsen gekrümmten Bügel erfolgt,
der vom Lenkknüppel ausgehend sich in Richtung der zweiten Lagerachse erstreckt
und in einer Führung gleitet, die in einen ebenfalls im Chassis drehbar gelagerten
Wellenstumpf als zweite Drehachse übergeht.
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Durch diese Ausbildung wird eine herkömmliche kardanische Aufhängung
oder eine Kugelgelenklagerung des Lenkknüppels durch eine einfache zweiachsige Drehlagerung
ersetzt, für deren Abgriff nunmehr nur eine zusätzliche Drehachse und nur ein Bügel
erforderlich sind.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsfonn der Erfindung ist der Bügel
im Querschnitt vierkantig und die Führung U-förmig ausgebildet, so daß zwischen
diesen beiden Elementen stets eine Flächenberührung besteht und ein spielfreier
Abgriff gewährleistet ist.
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Zur Erzielung einer in allen möglichen Bewegungsrichtungen des Lenkknüppels
gleich starken und mit zunehmender Auslenkung stärker wirkenden Federfesselung ist
nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung in der durch die Nullage aller Achsen
beschriebenen Ebene eine mit ihrer Oberfläche in dieser Ebene abschließende Druckplatte
vorgesehen, die in an sich bekannter Weise mit einer koaxial zum Lenkknüppel angeordneten
und unter der Vorspannung einer Feder stehenden Büchse zusammenwirkt. Die den Lenkknüppel
tragende Welle ist zu diesem Zweck mehrfach gekröpft. Für die Lagerung des Lenkknüppels,
der Welle und deren Kröpfungen und Laschen sowie für den Bügel und dessen Führung
sind Durchbrüche in der Druckplatte vorgesehen. Die Druckplatte kann auch napfförmig
geformt sein und selbst eine Art Einbauchassis bilden.
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Die beschriebene Anordnung bietet somit bei relativ geringem Platzbedarf
gleichzeitig auch eine eindeutige Nullpunktfesselung des Lenkknüppels. Sein Druckpunkt,
d. h. sein Anfangswiderstand gegen eine Auslenkung sowie auch seine Fesselungscharakteristik
sind durch entsprechende Ausbildung des der
Druckplatte zugewandten
Bundes der Achse hinsichtlich Größe und geometrischer Form sowie Art der Abrundung
und auch durch Wahl einer geeigneten Steifigkeit der Feder innerhalb der bei Lenkknüppelaggregaten
in Betracht zu ziehenden Grenzen veränderlich.
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Für einen Sonderfall der Steuerung eines Flugkörpers, beispielsweise
nach dem sogenannten Zieldeckungsverfahren, wobei eine stärkere Fesselung des Lenkknüppels
in einer Achsrichtung erwünscht ist, kann nach der Erfindung die als Abgriff dienende
Führung des Bügels unter der Wirkung einer einstellbaren Feder axial verschiebbar
in dem die zweite Drehachse bildenden Wellenstumpf angeordnet sein.
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Bei kreisförmig gekrümmtem Bügel ergibt sich zwischen Bügel und Führung
eine von der Auslenkung des Lenkknüppels unabhängige gleichmäßige Reibung.
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Nach der Erfindung kann der Bügel aber auch ellipsenartig gekrümmt
sein, so daß man eine mit zunehmender Auslenkung des Lenkknüppels stärker wirkende
Fesselung erhält.
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Die vorbeschriebenen Merkmale der Erfindung können selbstverständlich
auch in anderen Kombinationen vorteilhaft Verwendung finden. Insbesondere sind auch
der aus Bügel und Führung bestehende Abgriff sowie dessen Fesselungsmöglichkeiten
für Lenkknüppelaggregate geeignet, bei denen der Lenkknüppel nach herkömmlichen
Arten gelagert ist und für beide Achsen des Lenkknüppels ein derartiger Abgriff
erforderlich ist.
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Alles weitere über die Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele
des Lenkknüppelaggregates nach der Erfindung dargestellt sind. Es zeigt F i
g. 1 ein perspektivisch und teilweise im Schnitt dargestelltes Lenkknüppelaggregat
mit progressiver Lenk-knüppelfesselung und F i g. 2 in ähnlicher Darstellung
wie F i g. 1 ein Lenkknüppelaggregat ohne Nullpunkt-Federfesselung, aber
mit progressiver Dämpfung in der ersten Achse des Lenkknüppels.
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In beiden Figuren ist jeweils ein Lenkknüppel 1
auf einer in
einem Chassis 2 gelagerten Welle 3 mittels eines um 901' gegenüber dieser
versetzten Stiftes 4 drehbar angeordnet. Welle und Stift bilden somit senkrecht
aufeinanderstehende Lagerachsen 5' und 6'
des Lenkknüppels. Die Lage
der ersten Lagerachse 5'
ist durch Lager 7 und 8 im Chassis
festgelegt. Die Lage der zweiten Lagerachse 6' ist von der Verdrehung der
ersten Lagerachse abhängig.
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Der Lenkknüppel in F i g. 2 besitzt eine Durchbrechung 24 und
umfaßt die Welle 3. Demgegenüber. ist die Welle 3 in F i
g. 1 zwischen den Lagern 7 und 8
mit Kröpfungen 9 und
10 und in ihrer Mitte mit gabelartigen Laschen 11 versehen, die eine
Lagerung für den Stift 4 bilden.
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Der Abgriff der Auslenkungen des Lenkknüppels um die erste Lagerachse
5' erfolgt in beiden Ausführungsbeispielen jeweils direkt über die Welle
3,
die zugleich Drehachse 5 für eine Kontaktzunge 12 ist.
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Für Auslenkungen um die zweite Lagerachse 6'
bilden ein starr
mit dem Lenkknüppel verbundener Bügel 13 und eine drehbar im Chassis angeordnete
U-förmige Führung 15 den Abgriff. Die Führung umfaßt den vierkantig ausgebildeten
Bügel 13, der in Richtung der zweiten Lagerachse 6' um den Schnittpunkt
14 aller Achsen gekrümmt ist, von drei Seiten und ist über einen Wellenstumpf
16 als zweite Drehachse 6 mit einer Kontaktzunge 17 verbunden.
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Der Bügel 13 ist in dem mit der Führung zusammenwirkenden Teil
nach F i g. 1 kreisförmig gekrümmt. Nach F i g. 2 ist er elliptisch
ausgebildet und die U-förmige Führung 14 auf einem Zapfen 25, der eine Führungsleiste
26 aufweist, in einer mit einer Nut 27 versehenen Sackbohrung
28 des Wellenstumpfes 16 gegen die Wirkung einer einstellbaren Feder
18 axial verschiebbar angeordnet. Der Wellenstumpf selbst ist mittels eines
Endbundes 29 und einer stufenartig ausgebildeten Beilagescheibe
30, die gemeinsam mit der Kontaktzunge 17 am freien Ende des Wellenstumpfes
verschraubt ist, in einer im Chassis 2 eingepreßten Büchse 31 axial unverschiebbar
gelagert. Die Führung steht also mit dem Bügel ständig kraft- und formschlüssig
im Eingriff. Die auftretenden Reibungskräfte sind eine Funktion der Krümmung
und Auslenkung des Bü,--els.
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In F i g. 1 ist eine Nullpunkt-Federfesselung des Lenkknüppels
vorgesehen. Diese besteht aus einer koaxial zum Lenkknüppel 1 angeordneten
und unter der Wirkung einer Feder 19 stehenden Büchse 20, deren Bund 21 in
der Nullage des Lenkknüppels senkrecht auf einer Druckplatte 22 aufliegt. Die Druckplatte
ist gehäusefest im Chassis 2 ang8ordnet. Sie besitzt Durchbrüche für den Lenkknüppel,
für die Kröpfungen 9, 10 und die gabelartigen Laschen 11
der Welle
3 sowie für den Büaei 13 und dessen Fühim rung 15.
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Da die Oberfläche der Druckplatte in der durch die Drehachsen
5 und 6 der Kontaktzungen 12 und 17
beschriebenen Ebene liegt,
läßt sich mit einer derartigen Anordnung eine besondere Feinfühligkeit der Fesselung
des Lenkknüppels erreichen. Je nach Größe des Durchmessers des Bundes 21 bzw.
je nach Größe der Steifigkeit der Feder 19 ist der Anfangswiderstand
des Lenkknüppels gegen eine Auslenkung veränderbar. Mit steigender Auslenkung nehmen
dann die auf den Lenkknüppel rückstellend wirkenden Kräfte in allen möglichen Bewegungsrichtungen
progressiv zu. Der Verlauf dieser Kräfte kann durch Änderung der Federsteifigkeit
der Feder 19 bzw. durch Ausbildung des Bundes 21 mit einer entsprechenden
Abrundung 23 beeinflußt werden.
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Sofern in den beiden Achsrichtungen des Lenkknüppels unterschiedliche
rückstellende Kräfte erwünscht sind, kann diese Wirkung durch Ausbildung des Umfanges
des Bundes 21 als geometrischer, der Lage der Lagerachsen 5' und
6' entsprechend zugeordneter Kurvenzug, beispielsweise als Ellipse, erzielt
werden.