DE2158586C3 - Hebelfunktionsgetriebe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Hebelfunktionsgetriebe, vorzugsweise für aerodynamische Flugzeugsteuerungen, mit einer Viergelenkkette als Eingang, die zwei gestellfeste Lagerpunkte aufweist von denen der Endlagerpunkt gegenüber dem flugzeugfesten Gestell einstellbar ist und mit einer mit der Viergelenkkette gekoppelten Dreigelenkkette als Ausgang mit einem gestellfesten Lagerpunkt.

Zur Verbesserung der Steuerbarkeit von Flugzeugen durch den Piloten ist es erforderlich, Getriebe einzusetzen, die geeignet sind über den Steuerknüppel eingegebene Eingangssignale in solch anderer Funktion für die Ruderverstellung umzuwandeln. Der Einsatz derartiger Getriebe ist speziell bei Flugzeugen notwendig, die gleichzeitig Langsam- und Schnellflugeigenschaften aufweisen, insbesondere bei Senkrechtstartern.

Für die aerodynamische Steuerung beim Langsamflug sind relativ große Ruderflächen und Ruckrausschläge notwendig, um die Manöverierfähigkeit des Flugzeuges zu gewährleisten. Auf Grund der trägeren Reaktion der Ruder im Langsamflug, müssen große Knüppelausschläge durch den Piloten ausgeführt werden. Im Schnellflug dagegen wirken die relativ großen Ruderflächen schon bei kleineren Ruderausschlägen extrem stark, so daß der Pilot äußerst feinfühlig den Steuerknüppel betätigen muß, da sonst das Flugzeug zu großen Beschleunigungskräften unterliegen würde. Um diesem Unstand Rechnung zu tragen, werden Getriebe verwendet, die 5» über den Steuerknüppel eingegebene, lineare Eingangssignale in Ausgangssignale umwandeln, welche ausgehend von der Null-Lage, progressiv größer werden. Der Getriebeausgang beeinflußt das zu verstellende Ruder. Das bedeutet, daß die Ruderausschläge im Bereich der S3 Null-Lage des Ruders bei relativ großem Steuerausschlag des Steuerknüppels sehr klein sind. Je weiter sich das Ruder der einen oder anderen Endausschlagstellung nähert, desto geringer sind die dazu erforderlichen Verstellwege des Steuerknüppels. Durch den Einsatz derartiger Getriebe hat der Pilot die Möglichkeit, das Flugzeug auch im Schnellflug einfach und vor allem feinfühlig zu steuern.

Es ist für die gute Steuerbarkeit von Flugzeugen wünschenswert, die Getriebeausgangsfunktionen entsprechend den jeweiligen Flugzuständen variabel zu machen, wobei z. B. die Stellung der Landeklappen oder die Größe des Staudruckes usw. Korrektursignale liefern bzw. die Variationen bewirken könnte. Die heute für solche aerodynamische Steuerungen verwendeten Getriebe, sind als Doppelkurbel- ader Zwillingsgetriebe ausgebildet, die einen Wendepunkt in ihrem Funktionsverlauf aufweisen und entweder gegenläufig oder gleichläufig eine 180° oder 360° Drehung ausüben. Um die in der Praxis häufig vorkommenden Bereiche von Ein- bzw. Ausgangswinkel von ±60° zu erhalten ist es erforderlich, die mit 180° oder 360° zu betätigenden Doppelkurbel- bzw. Zwillingsgetriebe an ihren Ein- und Ausgängen entsprechend mit Unter- bzw. Obersetzungseinrichtungen zu versehen. Diese Unter- bzw. Übersetzungen stellen einen zusätzlichen Bauaufwand dar.

Ebenfalls sind Getriebeanordnungen bekannt, bei denen Zahnsegmente und Räder durch gegenseitiges Abwälzen Trochoiden erzeugen, die durch Abgreifen eine Übertragungsfunktion mit Wendepunkt erzeugen.

Diese vorhergehend beschriebenen Getriebeanordnungen weisen ein relativ hohes Gewicht auf und sind in ihrer Herstellung sehr aufwendig. Außerdem ist ein Variieren der Ausgangsfunktionen während des Betriebes mit großen technischen Schwierigkeiten, die sich auch ungünstig auf die Zuverlässigkeit auswirken, verbunden.

Es sind ferner Ausführungen von Hebelgetrieben bekannt die sich aus einer Viergelenkkette und einer Dreigelenkkette zusammensetzen. Während die eine der Ausführungen gestellfeste Gelenkpunkte aufweist, ist einer der Lagerpunkte der Viergelenkkette der anderen Ausführung verstellbar vorgesehen. Bei der sich daraus ergebenden Verstellcharakteristik sind deren Endpunkte im wesentlichen fest, d.h. sämtliche Kurven haben gemeinsame Endpunkte. Die Kurven besitzen jedoch keinen gemeinsamen Wendepunkt. Diese Charakteristik hat einen unsymmetrischen Verlauf, ausgehend von der Neutralstellung in der einen oder anderen Verstellrichtung des Getriebes bzw. Ruderausschlages. Es ist bei einer der bekannten Ausführungen mittels geeigneter Wahl der Lagerpunkte und Hebellängen möglich, einen linearen Eingang in einen nicht linearen Ausgang umzuwandeln.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Getriebe zu schaffen, das durch den Piloten feinfühlig über den gesamten Geschwindigkeitsbereich steuerbar ist, das einen breiten Anwendungsbereich aufweist und dadurch bei möglichst vielen Flugzeugkategorien anv/endbar ist. Erfindungsgemäß ist die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß der gestellfeste Lagerpunkt der Dreigelenkkette einstellbar ist. Aus einer solchen Anordnung läßt sich eine Charakteristik erzielen, bei der gleiche Endpunkte für sämtliche Kurven vorhanden sind und sämtliche Kurven durch einen gemeinsamen Wendepunkt gehen. Die Funktionskurvenschar besitzen durch Verstellen des Gestell-Lagerpunktes drei Dreigelenkkette unterschiedlichen Krümmungsverlauf.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder verstellbare Gestell-Lagerpunkt an zwei zueinander senkrecht angeordnete hydraulische Stellmotoren angeschlossen ist Dadurch sind auch während der Getriebeverstellung beliebige Funktionskurven einstellbar. Die Verstellung läßt eine stufenlose, definierte Veränderung der Ausgangsfunkion zu. Die Verstellung des Gestell-Lagerpunktes kann auch auf andere Weise ohne Schwierigkeit erreicht werden. So kann z. B. der Lenker verschwenkt und in seiner Länge verändert werden.

Der Vorteil dieses Hebelfunktionsgetriebes liegt in

der Variabilität und Zuverlässigkeit Es weist den Vorteil auf, daß es in weiten Grenzen nach Art eines Baukastenprinzips variiert und so den unterschiedlichen Forderungen aerodynamischer Flugzeugsteuerungen bei unterschiedlichen Flugzeugmustern ohne weiteres angepaßt werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt, das nachfolgend beschrieben ist

Fig. 1 zeigt schematisch ein Hebelfunktionsgetriebe mit verstellbarem Gesteilagerpunkt der Dreigelenkkette.

Fig. la und Ib zeigen den Verlauf des Eingangssignals bzw. die zugeordneten Funktionskurven für das Ausgangssignal.

Fig.2 zeigt ein Hebelfunktionsgetriebe mit einem verstellbaren Gestell-Lagerpunkt der Viergelenkkette.

F i g. 2a und 2b zeigen den Verlauf des Eingangssignals bzw. die zugeordneten Funktionskurven für das Ausgangssignal.

Fig.3 zeigt ein Modell des Getriebes in der Seitenansicht

Die schematische Darstellung in F i g. 1 zeigt eine Viergelenkkette und eine damit gekoppelte Dreigelenkkette. Die Lagerpunkte 10, 12, 23 und 30 sowie das Eingangsglied 1, das Mittelglied 2 und das Endglied 3 bilden die Viergelenkkette. Das Mittelglied 2 ist als Dreiecksglied ausgebildet und stellt die Verbindung zur Dreigelengkette her. Es weist einen Lagerpunkt 24 auf. An diesen Lagerpunkt 24 schließt sich ein Zwischenglied 4 und daran ein Ausgangsglied 5 an. Die Lagerpunkte 10,30 sind gestellfest ausgebildet, während der Lagerpunkt 50 der Dreigelenkkette verstellbar ist. Zu diesem Zweck ist eine Verstelleinrichtung 7 vorgesehen.

Ein lineares Eingangssignal wird durch den Eingangshebel 1, der um den Lagerpunkt 10 schwenkt, auf das Mittelglied 2 über den Lagerpunkt 12 übertragen. Das Mittelglied 2 ist durch den Lagerpunkt 23 mit dem Endglied 3 verbunden und wird so geführt, daß der Koppelpunkt 24 einer Koppelkurve 25 folgt, die einen krückstockartigen Verlauf aufweist und deren Endpunkte e und e' dem größten Winkelausschlag e und e, des Eingangsgliedes 1 entsprechen. Die Koppelkurve 25 bildet den Ausgang für die Kreisscharen Έ und W' mit dem Radius des Zwischengliedes 4. |e nach Lage des verstellbaren Lagerpunktes 50 des Ausgangsgliedes 5 beschreibt der Lagerpunkt 45 am anderen Ende dieses Ausgangsgliedes 5 bei Betätigung des Eingangsgliedes 1 einen anderen Bogen. In der F i g. 1 sind drei. verschiedene Lagen des Lagerpunktes 50 eingezeichnet. Entsprechend den zugeordneten Stellungen ist das Ausgangsglied 5 in dick ausgezogener Linie mit 5, in unterbrochener Linie mit 5' in und in strichpunktierter Linie mit 5" bezeichnet. Die in den drei verschiedenen Lagen vom Lagerpunkt 45 beschriebenen Bogen sind mit 51, 52, 53 bezeichnet. Es läßt sich leicht erkennen, daß sich durch die verschieden großen Abstände zwischen zwei aufeinanderfolgende Schnittpunkte eines Bogens, z. B. 51, mit der Kreisbogenschar e unterschiedliehe Ausgangsfunktionen 51', 52' und 53' bilden. Diese Ausgangsfunktionskurven weisen praktisch gemeinsame Endpunkte und einen gemeinsamen Wendepunkt auf.

In der Fig. la ist der Verlauf des linearen Eingangssignals und in der F i g. Ib der Funktionsverlauf unterschiedlicher Ausgangssignale schematisch dargestellt. Die Kurven der Ausgangsfunktionen sind der Bogenschar 51,52,53 aus F i g. 1 entsprechend mit 51', 52', 53'bezeichnet

Fig.2 zeigt schematisch eine Viergelenkkette mit gekoppelter Dreigelenkkette. Der Aufbau entspricht der in F i g. 1 beschriebenen Anordnung mit der Ausnahme, daß hier im Beispiel der Fig.2 der Lagerpunkt 30 der Viergelenkkette verstellbar ist

Ein lineares Eingangssignal wird durch den Eingangshebel 1, der um den Lagerpunkt 10 schwenkt, auf den Mittelhebel 2 über den Lagerpunkt 12 übertragen. Der Mittelhebel 2 ist durch den Lagerpunkt 23 mit dem Endglied 3 verbunden und wird so geführt, daß der Lagerpunkt 24 einer Koppelkurve 25 folgt Mit der Verstelleinrichtung 7 kann der Lagerpunkt 30 nach 30' und 30" verschoben werden. Dadurch verschiebt sich die -Null-Lage des Lagerpunktes 23 nach 23' oder 23", wodurch sich zwangsläufig der Lagerpunkt 24 nach 24' oder 24" verschiebt und jeweils eine neue Null-Lage in der dazugehörigen Koppelkurve 25,25', 25" einnimmt.

Die Kreisscharen e bis e", zeigen die Stellungen des Lagerpunktes 24, 24', 24" in Abhängigkeit des Eingangswinkelausschlages e bis e'. Die Koppelkurven 25. 25' und 25" weiden durch den Zwischenhebel 4 abgenommen und an den Ausgangshebel 5 über den Gelenk-Lagerpunkt 45 weitergegeben. Die Lagen der Lagerpunkte 45' und 45" ergeben sich aus der jeweiligen Null-Lage der Punkte 24' und 24".

Die in F i g. 2b dargestellten Ausgangsfunktionen, die am Ausgangshebel 5 bzw. 5' und 5" abgenommen werden können, zeichnen sich durch nahezu gemeinsame Endpunkte aus, wobei der Wendepunkt aus seiner Null-Lage verschoben ist

F i g. 2a zeigt wieder den Verlauf des linearen Eingangssignals.

F i g. 3 zeigt ein Modell des Hebelfunktionsgetriebes mit dem oben beschriebenen schematischen Aufbau. In ihm sind die Lagerpunkte 30 und 50 durch hydraulische Stellmotoren 60, 61 und 62, 63, im folgenden Servozylinder genannt, die paarweise etwa um 90° versetzt zueinander angeordnet sind, verstellbar. Weiterhin zeigt die Abbildung den Eingangshebel I mit dem Lagerpunkt 10 sowie die Lagerpunkte 12,23,24 und 45. Der Zwischenhebel 2 und der gekoppelte Endhebel 3 bilden mit dem Eingangshebel 1 die Viergelenkkette, an die angeschlossen über den Lagerpunkt 24 eine Dreigelenkkette folgt. Diese Dreigelenkkette besteht aus dem Zwischenhebel 4 und dem Ausgangshebel 5 und dem verbindenden Gelenk 45.

Das lineare Eingangssignal wird über den Hebel !,der um den Lagerpunkt 10 schwenkt, eingegeben und auf den Zwischenhebel 2 übertragen, der durch den Hebel 3 geführt wird. Der Hebel 3 mit seinem Lagerpunkt 30 kann durch die am Lagerpunkt 66, 70 beweglich angeordneten Servostellzylinder 60 und 61 innerhalb eines bestimmten Bereiches 64 kontinuierlich verstellt werden. Hierdurch ergibt sich eine Verstellung des Lagerpunktes 24 und dadurch der Hebel 4 und 5, wodurch eine Null-Plinktverschiebung der Ausgangsfunktion gemäß F i g. 2b erzielbar ist

Die Servostellzylinder 62 und 63 sind beweglich am Lagerpunkt 71,72 gelagert und können den Lagerpunkt 50 innerhalb eines bestimmten Bereiches 65 kontinuierlich verstellen. Dadurch wird eine Variation der Ausgangsfunktion gemäß Fig. Ib möglich. Durch Verstellen beider Lagerpunkte 30 und 50 können somit während des Betriebes beliebige Funktionskurven gebildet werden, die durch die Servozylinder 60 und 61 und 63 definiert gesteuert werden können. Diese

Anordnung des Hebelfunktionsgetriebes ergibt den Vorteil einer stufenlosen definierten Veränderung der Ausgangsfunktionen und ist an jede Forderung und jedes Flugzeugmuster anpaßbar. Eine Übertragung für andere Verwendungszwecke ist ohne weiteres möglich. Selbstverständlich ist es auch möglich, mit Hilfe des Funktionsgetriebes eine sinngemäße Umkehrung in der Weise durchzuführen, daß aus einem nichtlinearen Eingangssignal ein mehr oder weniger linear veränderliches Ausgangssignal erreicht wird. Ferner soll erwähnt werden, daß es für den Fachmann keinerlei Schwierigkeiten bereitet, durch Wahl der Hebellängen für das Funktionsgetriebe ebenfalls je nach Bedarf den von ihm geforderten Funktionsverlauf zu erreichen. Dabei ist es möglich, z. B. austauschbare Dreigelenkketten verschiedener Hebellängen vorzusehen. Auch die Lage des Lagerpunktes der Dreigelenkkette am dreieckförmigen Mittelglied der Viergelenkkette kann je nach den Erfordernissen gewählt werden. Hierzu kann eine Reihe von Anschlußmöglichkeiten am Dreieckslenker vorgesehen werden. Der Vollständigkeit halber sei noch aufgeführt, daß es auch möglich ist, an eine Viergelenkkette zwei oder mehr Dreigelenkketten als Ausgang anszuschließen, wobei dann die Dreigelenkketten unterschiedlich ausgebildet sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Hebelfunktionsgetriebe, vorzugsweise für aerodynamische Flugzeugsteuerungen, mit einer Viergelenkkette als Eingang, die zwei gestellfeste Lagerpunkte aufweist, von denen der Endlagerpunkt gegenüber dem flugzeugfesten Gestell einstellbar ist, und mit einer mit der Viergelenkkette gekoppelten Dreigelenkkette als Ausgang mit einem gestellfesten Lagerpunkt, dadurch gekennzeichnet, daß der gestellfeste Lagerpunkt (SO) der Dreigelenkkette einstellbar ist

2. Hebelfunktionsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder verstellbare '5 Gestell-Lagerpunkt (30 bzw. 50) an zwei zueinander senkrecht angeordnete hydra-ilische Stellmotoren (60,61 bzw. 62,63) angeschlossen ist