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Veränderliches Hebelgetriebe zur Betätigung der Die Erfindung betrifft
ein veränderliches Hebel- Steuerflächen von Luft- und Wasserfahrzeugen getriebe
zur Betätigung der Steuerflächen von Luft-und Wasserfahrzeugen, bei dem das übersetzungsverhältnis
durch Verschiebung eines Hebelgelenkpunktes relativ zu dem Gelenkpunkt eines anderen
Hebels innerhalb einer Hebelschiene veränderbar ist.
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Bei Luftfahrzeugen mit aerodynamisch wirkenden Steuereinrichtungen
an schwenkbaren Auftriebsflächen besteht der Mangel, daß die Achse, um die das Steuermoment
wirkt, je nach Stellung der schwenkbaren Auftriebsflächen verschieden ist.
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An einem Verwandlungsflugzeug, das mit kippbaren Tragflächen ausgestattet
ist, bewirken die an den Tragflächen angebrachten Steuermittel im normalen Horizontalflug
als Querruder Momente um die Längsachse des Flugzeugs, während im Senkrechtstart
mit um 9011 gekippten Tragflächen ein Ausschlag dieser Steuermittel ein Moment
um die Hochachse erzeugt.
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Der Flugzeugführer wird in unzulässiger Weise belastet, wenn ein bestimmtes,
von ihm gegebenes Steuerkommando je nach Stellung der schwenkbaren Auftriebsflächen
verschiedene Fahrzeugbewegungen auslöst. Es muß also die Steuerung so ausgelegt
werden, daß ein Kommando des Flugzeugführers immer ein gleiches Steuermoment bewirkt.
Am Beispiel des Verwandlungsflugzeugs bedeutet das, daß ein Ausschlag der Seitenruderpedale
- der ja ein Moment um die Hochachse erzeugen muß - im Horizontalflug
in üblicher Weise auf das Seitenruder wirkt, während er im senkrechten Schwebeflug
auf die Querruder wirken muß. Weiterhin müssen in allen möglichen Zwischenstellungen
der schwenkbaren Auftriebsflächen auch die Wirkungen der Steuerkommandos entsprechend
gemischt werden, so daß auch dann keine unerwünschten Momente auf das Fahrzeug wirken.
Es ist also notwendig, eine Vorrichtung zu finden, durch die die vom Steuerhebel
- z. B. den Steuerpedalen - kommende Bewegung in beliebigem übersetzungsverhältnis
auf zwei Steuerorgane - z. B. Querrnder und Seitenruder - so gemischt
werden, daß mit der Vergrößerung des übersetzungsverhältnisses zwischen Steuerhebel
und erstem Steuerorgan eine, Verkleinerung des übersetzungsverhältnisses zwischen
Steuerhebel und zweitem Steuerorgan einhergeht.
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Es ist bekannt, das Übersetzungsverhältnis zwischen einem Bewegungseingang
und einem Bewegungsabgang dadurch zu ändern, daß die Entfernung des Angriffspunktes
des abgehenden Gestänges von der Drechachse der Vorrichtung geändert wird. Dementsprechend
sind Vorschläge gemacht worden, bei denen eine Gabel schwenkbar angeordnet ist und
ein Zapfen im Schlitz dieser Gabel bei der Bewegung mitgenommen wird. Je nach der
Entfernung des Zapfens vom Drehpunkt der Gabel ist dann der Weg des Zapfens bei
gleichem Winkelausschlag der Gabel ein unterschiedlicher.
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Die praktische Ausführung dieses Vorschlags ist relativ kompliziert.
Es ist für jeden Bewegungsabgang eine Vorrichtung erforderlich, und für jede Vorrichtung
ist ein gesonderter Seilantrieb vorgesehen.
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Für die Anwendung bei Flugzeugsteuerungen ist ein Hebelsystem, bei
dem ein Ausgangssignal in einem bis zum Wert Null veränderbaren Verhältnis zum Eingangssignal
steht, vorgeschlagen worden in der Weise, daß mit der Eingangsbewegung ein mit einem
in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz versehener Ring geschwenkt wird und der
Hebel, von dem die Abgangsbewegung abgenommen wird, in der Ebene dieses Ringes und
in dem Schlitz um 900 geschwenkt werden kann, wobei dann die Abgangsbewegung,
wenn der Abgangshebel in Verlängerung der Schwenkachse des Ringes liegt, zu Null
wird und in der um 901 versetzten Lage einen Maximalwert annimmt. Bei dieser
Ausbildung ist lediglich eine veränderbare Abgangsbewegung vorhanden.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zwei Abgangsbewegungen
vorzusehen, wobei - bei gleichbleibender Eingangsbewegung - die Zunahme
der Größe der einen Abgangsbewegung einhergeht mit einer Abnahme der Größe der anderen
Abgangsbewegung. Dabei soll auf einfache Weise die eingehende Bewegung so aufgeteilt
und das übersetzungsverhältnis der Aufteilung derart geändert
werden,
daß mit einer Verstärkung der Abgangsbewegung 1 eine Abschwächung der Abgangsbewegung
II eintritt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von der Hebelschiene
zwei gegensinnige Abgangsbewegungen abgenommen werden und die Hebelschiene in einer
um einen festen Lagerpunkt schwenkbaren Führung verschieblich gelagert ist, wobei
in den Endlagen der Hebelschiene jeweils eine der Abgangsbewegungen zu Null wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einstellung
der wirksamen Hebellänge zwangsweise kinematisch mit der Schwenkstellung der Auftriebsflächen
verbunden ist.
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Bei einer vollständigen Steueranlage im Fall eines Verwandlungsflugzeugs
wirken zweiHebelgetriebe zusammen, daß zwei von den vier Bewegungsabgängen in einem
Mischhebel gemischt werden. Es wirkt dann beispielsweise ein Bewegungsabgang auf
die Propellerverstellung, einer auf das Seitenruder und zwei auf einen Mischhebel,
dessen Bewegungsabgang seinerseits das Querruder betätigt.
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Die Erfindung ist an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt # i g. 1 zeigt eine Frontansicht, # i g. 2 eine Seitenansicht
des Hebelgetriebes, # i g. 3 und 4 Teilansichten des Hebelgetriebes nachFig.lund2,-Fig.5bis8
weitere Ausführungsbeispiele des Hebelgetriebes, F i g. 9 und 10 Anwendungsbeispiele
für je zwei Hebelgetriebe.
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In dem fahrzeugfesten Träger 1 ist eine Welle 2 gelagert, die
an einem Ende ein Kettenrad 3, am anderen Ende ein Zahnrad 4 trägt. Um die
Welle 2 ist ein Führungsglied 5 drehbar angeordnet, das einen Hebelzapfen
6 trägt. Hieran ist eine Steuerstange 7
befestigt. In dem Führungsglied
5 kann eine Hebelschiene 8 gleiten. Der obere Gurt der Hebelschiene
8
trägt eine Innenverzahnung 9, in die das Zahnrad 4 eingreift. An
beiden Enden der Hebelschiene 8 sind Schubstangen 10 und
11 angeschlossen.
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Eine Bewegung der Steuerstange 7 überträgt sich damit im Verhältnis
der Länge der Hebelarme a und b
auf die Schubstangen 10 und
11.
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In dem obigen Beispiel wäre also nun das Kettenrad 3 über eine
Kette mit dem das Kippen der Tragflächen bewirkenden Servomotor zu verbinden; die
Steuerstange 7 wäre mit den Seitensteuerpedalen verbunden, und die Schubstange
10 hätte auf die Querruder, die Schubstange 11 auf das Seitenruder
zu wirken.
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Im senkrechten Schwebeflug hat dann die Hebelschiene 8 die
in F i g. 3 gezeigte Stellung. Eine Bewegung der Seitensteuerpedale übersetzt
sich ausschließlich in eine Bewegung der Querruder. Wird beim übergang in den Horizontalflug
die Tragfläche gekippt, so wird die Hebelschiene 8 in die in F i
g. 4 gezeigte Stellung verschoben; nunmehr wirkt ein Ausschlag der Pedale
voll auf das Seitenruder.
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Selbstverständlich ist diese Ausführung nur als Beispiel zu verstehen;
es können die einzelnen Elemente durch kinematisch gleichwertige andere Elemente
ersetzt werden.
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Es könnte sich z. B. eine geringfügige Störung dadurch ergeben, daß
beim Schwenken der Führung 5 dadurch, daß das Zahnrad 4 feststeht, die Hebelschiene
8 eine kleine Bewegung relativ zur Führung 5 ausführt. Dies erklärt
sich dadurch, daß der Momentanpol der Bewegung der Hebelschiene, 8 nicht
auf der Mittelachse der Welle 2 liegt, sondern in den gerade im Eingriff befindlichen
Zähnen der Verzahnung 9.
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Sind die Ausschläge gering - z. B. wenn die Bewegungsabgänge
nicht direkt auf Ruder und Steuerorgane, sondern auf Servorventile wirken -, so
bleibt dieser Einfluß vernachlässigbar. Sollte der Einfluß unerwünscht groß sein,
so könnte er durch einen Antrieb nach F i g. 5 vermieden werden.
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Hier wird die Hebelschiene 8 durch ein Zahnrad 12 angetrieben,
das die Drehung des Führungsgliedes 5
mit ausführt. Das Zahnrad 12 wird von
einer doppelt kardanischen Welle 13 angetrieben.
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F i g. 6 und 7 zeigen, wie auch die geringfügigen, aus
der Bewegung der Hebelschiene zu erwartenden überlagerungseinflüsse beseitigt werden
können. Es ist hier eine gekrümmte Hebelschiene 14 vorgesehen; die Schubstangen
10' und 11' gleiten in einer Führung 15. Ist die Steuerstange
7 in Mittelstellung, so hat eine Verschiebung der Hebelschiene 14 auch nicht
mehr eine geringfügige Bewegung der Schubstangen zur Folge.
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Eine der weiteren Möglichkeiten, die Bewegung abzunehmen, ist in F
i g. 8 gezeigt. Hier sind die von der Hebelschiene abgehenden Gestänge
16 als auf Biegung beanspruchte übertragungselemente ausgestaltet; sie gleiten
in dem hohlen Arm einer Wippe 17 und übertragen so die Bewegung.
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Schließlich sei gezeigt, wie bei einem senkrecht startenden Flugzeug
mit Kippflügeln die Steuerung um Längs- und Hochachse unter Zugrundelegung des gezeigten
Hebelgetriebes ausgestaltet sein kann. -
Die Aufgabe stellt sich in folgender
Weise: Im Schwebeflug kann die Bewegung des Flugzeugs um die Längsachse durch gegensinniges
Ändern des Steigungswinkels der Luftschraubenblätter herbeigeführt werden; die Bewegung
um die Hochachse kann z. B. durch Ausschlagen der Querruder erreicht werden.
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Im Reiseflug sind dann Querruder und Seitenruder in üblicher Weise
wirksam.
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Eine Anordnung der Hebelgetriebe im Steuerungsgestänge ist in F i
g. 9 und 10 dargestellt. Es sind zwei der beschriebenen beweglichen
Hebelgetriebe 18 und 19 vorgesehen; hinzu kommt ein Mischhebel 20.
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In der dem Schwebeflug entsprechenden Stellung nach F i
g. 9 übersetzt sich eine Bewegung der Seitenruderpedale 21 -über das Hebelgetriebe
18 auf den Mischhebel 20 und wirkt von da über die Schubstange 22 auf die
Querruder.
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Eine seitliche Auslenkung des Steuerknüpples 23
wird vom Winkelhebel
24 auf die Hebelanordnung 19
übertragen und wirkt über die Schubstange
25 auf die Propellerverstellung.
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In der Stellung für den Reiseflug nach F i g. 10 sind beide-Hebelgetriebe
18 und 19 in die andere Extremlage verschoben, und eine Bewegung der
Seitenruderpedale 21 übersetzt sich in eine Bewegung der auf das Seitenruder wirkenden
Schubstange 26. Die Knüppelbewegung wirkt über das Hebelgetriebe
19 auf den Mischhebel 20 und von da über Schubstange 22 auf die Querruder.