DE2220243C3 - Mechanische Abstützvorrichtung für einen zwischen einem Handsteuerorgan und einer Steuerfläche eines Luftfahrzeugs eingeschalteten Stellmotor - Google Patents
Mechanische Abstützvorrichtung für einen zwischen einem Handsteuerorgan und einer Steuerfläche eines Luftfahrzeugs eingeschalteten StellmotorInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Abstützvorrichtung für einen zwischen einem Handsteuerorgan
und einer Steuerfläche eines Luftfahrzeugs eingeschalteten Stellmotor, welche in Parallelschaltung
zu einem Übertragungsgestänge zwischen dem Handsteuerorgan und dem Stellantrieb angeordnet ist, wobei
der Stellmotor in Reihenschaltung im Übertragungsgestange zwischen der Abstützvorrichtung und der
Steuerfläche angeordnet ist und welche eine von dem Übertragungsgestänge betätiglbare, erste Welle aufweist,
die mittels einer lösbaren Reibbremse blockierbar ist.
Die Erfindung ist vor allem für die Steuerung von Drehflügelflugzeugen anwendbar, bei denen eine
automatische Vorrichtung (Selbststeuergerät oder Stabilitätsverstärkungssystem)
den die Steuerflächen betätigenden Kolben-Zylinder-Einheiten Informationen liefert,
wobei jedoch der Pilot ständig einerseits mit Hilfe von Handsteuerorganen das Luftfahrzeug selbst steuern
und andererseits die Mittellage einstellen können muß, aus welcher heraus diese automatischen Vorrichtungen
arbeiten.
Zu diesem Zweck sind bereits Vorrichtungen bekannt geworden, die aus einem in dem Übertragungsgestänge
eines Handsteuerorgans angeordneten elastischen Teil bestehen, dem Kontakte zur Ausschlagsbegrenzung und
eine elektromagnetische Bremse beigegeben sind. Diese Vorrichtungen sind jedoch nicht sehr zuverlässig und
erzeugen systematisch ein Spiel in dem Übertragungsgestänge.
Ferner sind Kugelblockiervorrichtungen zur Blockierung
der Übertragung:»- bzw. Steuergestänge bekannt, die bei Überschreiten einer bestimmten Krafi gelöst
werden. Die Blockierung wird durch eine zusatzliche mechanische Steuerung außer Betneb gesetzt. Derartige
Vorrichtungen verschleißen jedoch schnell, und wenn sie nicht in einwandfreiem Zustand sind, besteht die
Gefahr, daß das Steuersystem zu falschen Zeitpunkten blockiert wird. Ferner besitzt eine Kugelblockiervorrichtung
aufgrund der unerläßlichen Montageioleranzen der Kugel bzw. Kugeln in ihren Aussparungen stets
Spiel.
Eine mechanische Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist z. B. durch die DT-OS 17 81 220 bekannt
geworden. Diese bekannte Vorrichtung ist so aufgebaut, daß der Pilot, wenn er beispielsweise aufgrund eines
Windstoßes oder einer größeren Turbulenz eingreifen muß. eine konstante Kraft aufbringen muß. andererseits
aber keinerlei Reaktion erfühlen kann, die ihm den Umfang der Bewegung, die er ausführen will, vor Augen
führt. Zudem verbleib) das Handsteuerorgan in seiner Stellung, wenn es losgelassen wurde, und der Pilot muß
durch Ertasten das Handsleuerorgan wieder in die Stellung zurückführen, die der Flugtrimmlage entspricht
und die dieselbe Stellung ist, wie diejenige, welche das Handsteuerorgan inne hatte, ehe der Pilot eingriff.
Der Erfindung lieg;t die Aufgabe zugrunde, eine Abstützvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu
schaffen, welche folgende drei Arbeitsgänge gestattet: Die Betätigung der Steuerfläche allein durch den
Stellmotor, indem sich dieser an der eine Verankerung bildenden Abstützvorrichtung abstützt; die freie oder
einer Federkraft mit einem Schwellwert entgegenwirkende Hansteuerung der Steuerfläche, wobei der
Stellmotor keine Wirkung hat, und die Wahl einer Mittelstellung der Steuerfläche, aus welcher heraus
sowohl das Handsteuerorgan als auch der Stellmotor wirkt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der ersten Welle eine Zange schwenkbar
angeordnet ist deren Schenkel mittels einer Feder gegeneinander vorgespannt sind und mit jeweils einer
plattenförmigen Back« versehen sind, die sich überlappen und daß zwischen den Backen ein erster, über einen
Hebel mit der ersten Welle verbundener Daumen und ein zweiter, eine zweite: Welle betätigender Daumen
angeordnet sind, wobei auf die zweite Welle die Reibbremse einwirkt.
Der Pilot arbeitet bei der Erfindung entgegen einer Feder; je mehr er das Steuerorgan aus der vorher
festgelegten Stellung entfernt, desto mehr erfühlt er die
Kraft der Feder. Somit ist gemäß Jsr Erfindung die Steuerung fühlbar geworden. Zudem nimmt der
Steuerknüppel von selbst wieder die vorher festgelegte Stellung ein, wenn der Pilot diesen losgelassen hat.
Wenn also der Pilot die Trimmlage der Maschine ändern will, so genügt es, wenn er die Bremse lockert,
um ohne irgendeine Widerstandskraft seitens der Steuereinrichtungen die neue Gleichgewichtslage festzulegen,
worauf er die Bremse wieder in Betrieb setzt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat also den folgenden Vorteil, daß sie in einem geschlossenen
Gehäuse die Feder, die die Gegenkraft der Steuerung ϊ5
bestimmt, und die Vorrichtung zur Verankerung des Stellantriebs umschließt. Dadurch wirci der Einbau
vereinfacht und die Zuverlässigkeit der Bauteile erhöht Die Gegenkraft wird bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung so durch eine einzige Rückholfeder erzeugt, die auf Verdrehung arbeitet, wodurch man eine
Symmetrie der Kräfte um den Nullpunkt herum ohne Einführung eines Spiels erhält.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet ferner parallel zur Betätigung der Feder den Betrieb eines
Kontaktes, welcher das Selbststeue-gerät oder das Stabilitätsverstärkungssystem auf die sogenannte transparente
Steuerung einstellt. Dieser Kontakt scualtet nämlich die Wirkung des Stellantriebs auf die Steuerung
aus, so daß die Steuerung manuell wird, wobei die von dem Pilot wahrgenommene Gegenkraft die von der
Rückholfeder ^u beiden Seiten der Mitteiiage der
Steuerung gelieferte Gegenkraft ist.
Zweckmäßige Ausführungsformen bzw. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran- 3S
Sprüchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher
beschrieben. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Steuer- ,0
werks eines Luftfahrzeugs mit einer Abstützvorrichtung,
F i g. 2 einen Aufriß der Abstützvorrichtung,
F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie IU-I1I von F i g. 2,
Fig.4 einen Fig.3 entsprechenden Schnitt durch
eine andere Ausführungsform,
F i g. 5 eine schematische perspektivische Darstellung der Abstützvorrichtung und
F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie Vl-VI von F i g. 5. Bei dem auf F i g. 1 dargestellten Steuerwerk eines so
Luftfahrzeugs ist ein Handsteuerorgan A, beispielsweise ein Steuerknüppel oder ein Hebel, über ein Übertragungs-
oder Steuergestänge Ci, C2 mit einer Steuerfläche oder einem Ruder B verbunden. Zwischen den
beiden Teilen des Steuergestänges Ci, Ci ist eine
mechanische Abstützvorrichtung D montiert, die mit diesem Steuergestänge Ci Ci mechanisch durch einen
Kurbelarm E verbunden ist. Das Steuergestä'ige enthält
ferner einen Stelirr "tor /'. der aus einei Kolben-Zylinder
I inhci; besteht .lurch ein Se bststeuo.rgerät Coder
im F all eines iirohü.ifi-'lfkigzeugs durch ein Suibiiuäts
\erstarkii'igss>stcn>
>-oMcnert wild.
Aufgabe der πηί h,mischen Abstut/ .on ichtung D
und ihres Kurbelaimes f. ist es, Dei automatischer
Steuerung einen Ahslutzpunkt fur den Nteilmotoi F zu gj
bilden, so daß diese· auf das Ruder B einwirken kann,
ur.'J andererseits d*e Handsteuerung des Finders B mit
Hilfe des I landsteuernruans A über den blockierten und
nicht wirkenden Stellmotor Fzu ermöglichen.
Bei der zweiten Arbeitsweise gestattet die mechanische Abstützvorrichtung D entweder eine freie
Handsteuerung, bei der die Raktionen auf die Steuerung lediglich die aerodynamischen Reaktionen des Ruders
sind, oder eine Handsteuerung entgegen einer Federkraft, durch die auf das Handsteuerorgan eine
bestimmte Gegenkraft ausgeübt wird (sogenannte transparente Steuerung), die bestrebt ist, das Handsteuerorgan
A und damit das Ruder Bin eine bestimmte Mittellage zu bringen.
Zu diesem Zweck kann die Abstützvorrichtung D auf die auf den F i g. 2 und 3 dargestellte Weise ausgebildet
sein.
Der Kurbelarm E ist an einer Welle 3 befestigt, die frei drehbar in Lagern 3a und 36 gelagert ist, die in dem
Gehäuse 11 und der dieses Gehäuse abschließenden Platte 12 befestigt sind. An der Weile 3 ist durch einen
Stift 21 ein Hebel 5 befestigt (vgl. auch F i g. 5), der einen flachen, zur Welle 3 parallelen Daumen 5<i trägt.
Auf der Welle 3 ist ein Zahnsegment 10 frei drehbar,
das ebenfalls einen Daumen 10a aufweist, der dem Daumen 5a gegenübersteht.
Die Daumen 5a und 10a sind zwischen plattenförmigen Backen 6a und Ta festgeKlemmt. die an dem
Schenkel 6 bzw. 7 einer Zange befestigt sind. Diese Schenkel 6, 7 sind auf der Welle 3 frei drehbar, sind
jedoch durch eine auf Torsion arbeitende, schraubenförmige Feder 4 miteinander verbunden, deren parallel zur
Welle 3 gebogene Enden in Bohrungen 22 und 23 eingreifen, die in den Schenkeln 6 und 7 vorgesehen sind.
Dadurch halten die Backen 6a und 7a die Daumen 5a und 10a in Flucht, d. h. schaffen eine feste Verbindung
zwischen dem Hebel 5 und dem Zahnsegment 10. solange die auf diese Elemente einwirkenden Kräfte
kleiner als das von der Feder 4 gelieferte Federmoment sind. Wenn dieses Moment durch eine Einwirkung auf
den Kurbelarm £' in der einen oder der anderen Richtung überschritten wird, verlassen die Daumen 5a
und 10a die Stellung, in der sie fluchten, und die Backen 6a und 7a entfernen sich voneinander.
Der Schenkel 6 trägt eine Kontakteinrichtung 8. die mit dem automatischen Navigationsgerät oder Selbststeuergerät
G über biegsame Drähte 24 und eine auf dem Gehäuse 11 befestigte Anschlußeinrichtung 25
verbunden ist.
Der Schenkel 7 trägt eine Stellschraube 14, die auf einen Stößel 26 der Kontakteinrichtung 8 zu gerichtet
ist, so daß sie auf diesen Stößel 26 einwirkt, wenn die Daumen 5a und 10a fluchten, d. h. wenn die Backen 6a,
7a geschlossen sind.
Das Selbststeuergerät G oder das Stabilitätsverstärkungssystem,
das in Tätigkeit ist, wenn die Backen 6a, 7a einander genähert sind, wird durch die Kontakteinrichtung
8 außer Betrieb gesetzt, wenn sich die Backen 6a und 7a voneinander entfernen, so daß der Stellmotor F
in dem Steuergestänge Ci, C2 nur noch eine passive Rolle spielt.
Das Zahnsegment 10 stehi mit einem Ritzel 2 in
Eingriff, das auf einer /w eiten Welle 15 befestig! ist. auf
welcher eine Bremsscheibe 9 angebracht ist.
Die Welle 15 ist frei drehbar 1:1 Lagern 27 und 28
gekliert, die in dem Gehäuse 11 b/w. in einer Platte 12
montiert sind.
r.in Peil des Umfang«· de: Bremsscheibe 9 befindet
sah /wischen zwei Bremsklötzen 29 und 30 Der
Bremsklotz 29 ist feststehend an der Platte 12 angebracht. Der andere Bremsklotz 30 ist in einem
bekannten Elektromagneten 1 in einem Gleitlager montiert, ist dem Druck einer Feder ausgesetzt, so daß
die Bremsscheibe 9 gebremst wird, und ist an einem Ferromagnetkem befestigt. Zur Freigabe der Bremsscheibe
9 kann dieser Kern durch den Elektromagneten 1, der über einen außerhalb der Vorrichtung vorgesehenen
Kontakt und die Anschlußeinrichtung 25 gespeist wird. Wenn der Elektromagnet 1 erregt ist, wird die
Bremsplatte 9 zurückgeholt und die Bremsscheibe 9 kann sich frei drehen.
Wie Fig. 4 zeigi. kann die auf den Fig. 2 und 3
dargestellte Vorrichtung durch einen Elektromotor 16 ergänzt werden, der die Welle 15 über eine Untersetzung
17 und eine Kupplung 18 antreiben kann. Diese drei Organe sind in einer Einheit zusammengebaut. Die
Welle 15 ist an dem Ausgang der Kupplung 18 befestigt. Dieser Elektromotor 16 gestattet eine automatische
oder vom Piloten selbst gesteuerte Rückführung der Steuerung in eine Mittellage.
Wenn sich beispielsweise die Wetterbedingungen während eines Fluges ändern oder wenn das Flugver
halten geändert werden soll, kann der Ausschlag des Stellmotors F nach einer Seite für die gewünschte
Stellung des Luftfahrzeugs nicht mehr ausreichen. In diesem Fall muß der Kurbelarm /f. der den Abstützpunkt
des Stellantriebs bildet, versetzt werden. Dieser Arbeitsgang kann mit Hilfe des Elektromotors 16
durchgeführt werden, der hierbei entweder durch das Selbststeuergerät G oder von dem Piloten über einen im
Speisekreis des Elektromotors 16 angeordneten Schalter gesteuert wird.
Wenn das Selbststeuergerät G die Steuerung vornimmt, müssen dessen Stromkreise eine Information
über die Stellung des Kurbelarms £ erhallen. Hierzu ist
ein die Stellung meldendes Potentiometer 19 am Ende der Welle 15 an der Platte 12 befestigt. Der Läufer
dieses Potentiometers 19 ist an der Welle 15 befestigt.
Ohne Elektromotor 16 sind zwei Betriebsarten — Bremse angezogen und Bremse gelöst — möglich.
Bei gelösten Bremsen wird der Elektromagnet 1 ständig gespeist. Die Welle 3 nimmt nun die Welle 5
ungehindert über die durch die Zange 6, 7 drehfest miteinander verbundenen Daumen 5a und 10a mit. Die
Vorrichtung gestattet nun die Handsteuerung, ohne selbst irgend eine Rolle zu spielen.
Wenn der Elektromagnet 1 nicht mehr gespeist ist. ist
die Bremse angezogen, d. h. die Bremsscheibe 9 ist durch die Bremsklötze 29 und 30 blockiert. Infolgedessen steht
der Kurbelarm E fest solange auf diesen eine Kraft ausgeübt wird, die kleiner als das von der Zange 6, 7 auf
die Daumen 5s und 10a ausgeübte Moment ist. Der Kurbelarm E bildet hierbei den Abstützpunkt des
Stellmotors F.
Wenn der Pilot nun wieder die Handsteuerung übernehmen und nicht mehr über das Selbststeuergerät
Gsteuern will, betätigt er das Handsteuergerät A, indem er auf diese zu Beginn ein Moment ausübt, das größer
als das von der Feder 4 gelieferte Moment ist; dadurch entfernen sich die Bäckern der Zange 6, 7 voneinander.
Eine Backe liegt nämlich an dem Daumen 10a an, der durch die Bremse blockiert ist, und die andere Backe
wird durch den Daumen 5a bewegt, so daß das
■ ο Navigationsgerät G über die Kontakteinrichtung 8
ausgeschaltet wird. Diese Kontakteinrichtung kann die Rückbewegung des Stellmotors Fm seine feststehende
Mittelstellung bewirken. Von diesem Zeitpunkt an wirkt ausschließlich der Pilot auf die Steuerung ein. indem er
die Kraft der Feder 4 überwindet. Sobald er die
Steuerung freigibt, wird der Kurbelarm E durch die Feder 4 in seine Ausgangsstellung zurückgeholt, die
Kontakteinrichtung 8 wird betätigt und das Navigationsgerät tritt wieder in Betrieb.
Der Pilot kann auch die Steuerung auf eine neue Mittellage einstellen, indem er das Handsteuerorgan A
in einer neuen Stellung hält und anschließend den Elektromagneten 1 betätigt, der die Bremse außer
Aktion setzt. Die Welle 15 nimmt nun eine neue Winkelstellung an und die Daumen 5a und 10a bewegen
sich zurück, bis sie wieder einander gegenüberselzen. Dann schaltet der Pilot den Elektromagneten 1 aus, die
Bremse schließt sich wieder und der Kurbelarm E ist in seiner neuen Stellung blockiert. Das automatische
Navigationsgerät G nimmt seinen Betrieb wieder auf. da
der Kontakt 8 wieder betätigt ist.
Die auf F i g. 4 dargestellte Ausführungsform gestatte» dieselben Betriebsarten, wenn die Kupplung io
gelöst ist und die Bremse offen oder geschlossen is».
Der Elektromotor 16 ermöglicht jedoch ein automatisches Trimmen durch das Selbststeuergerät G oder
gegebenenfalls ein manuelles Trimmen durch die Kontakte, die von dem Piloten in der folgenden
Reihenfolge betätigt werden: Kupplung 18 in Eingriff
bringen. Bremse durch Erregung des Elektromagneten 1 öffnen und Speisung des Elektromotors 16.
Die Kupplung 18 hat die Aufgabe, bei manueller
Steuerung jeden passiven Widerstand in dem Steuergestänge C\, O auszuschalten und andererseits den Motor
16 zu schützen, wenn die Eircnise nach der von diesem
Motor 16 ausgeführten Rückführung der Steuerung in eine neue Mittellage wieder in Tätigkeit tritt und die
Drehung der Welle 19 blockiert.
Durch die Auskupplung des Motors 16. sobald die
gewünschte Stellung erreicht ist. erhält man außerdem eine höhere Steuergenauigkeit, da hierbei die Wirkung
der Trägheit des Motors 16 ausgeschaltet wird.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Mechanische Abstützvorrichtung für einen zwischen einem Handsteuerorgan und einer Steuerfläche
eines Luftfahrzeugs eingeschalteten Stellmotor, welche in Parallelschaltung zu einem Übertragungsgestänge
zwischen dem Handsteuerorgan und dem Stellantrieb angeordnet ist, wobei der Stellmotor
in Reihenschaltung im Übertragungsgestänge zwischen der Abstützvorrichtung und der Steuerfläche
angeordnet ist und welche eine von dem Übertragungsgestänge betätigbare, erste Welle
aufweist, die mittels einer lösbaren Reibbremse blockierbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß auf der ersten Welle (3) eine Zange schwenkbar angeordnet ist, deren Schenkel (6, 7) mittels einer
Feder (4) gegeneinander vorgespannt sind und mit jeweils einer plattenförmigen Backe (6a. 7a)
versehen sind, die sich überlappen und daß zwischen den Backen (6a, 7a) ein erster, über einen Hebel (5)
mit der ersten Welle (3) verbundener Daumen (5a) und ein /weiter, eine zweite Welle (15) betätigender
Daumen (10a) angeordnet sind, wobei auf die zweite Welle (15) die Reibbremse (9,29,30) einwirkt.
2. Abstützvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (4) schraubenförmig
zwischen den Schenkeln (6, 7) und zu der ersten Welle (3) koaxial angeordnet ist.
3. Abstützvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Daumen (10a) starr
mit einem auf der ersten Welle (3) schwenkbar gelagerten Zahnsegment (10) vertunden ist und das
Zahnsegment (10) in Eingriff mit einem Ritzel (2) der zweiten Welle (15) steht.
4. Abstützvorrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Welle (15) eine
Bremsscheibe (9) befestigt ist. die von einem festen (29) und einem unter Federkraft stehenden Bremsklotz
(30) blockierbar und mittels eines auf den ^0
Bremsklotz (30) wirkenden Elektromagneten (1) lösbar ist.
5. Abstützvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (6, 7) der Zange
auf eine elektrische Kontaktvorrichtung (8) einwirken.
die mit der Steuereinrichtung für den Stellmotor (F) verbunden ist.
b. Abstützvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Welle (15) über eine Kupplung (18) durch einen Motor (16)
verstellbar ist.
7. Abstützvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Welle (15) mit einem
ihre Winkelstellung messenden Potentiometer (19) gekoppelt ist. S5
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7117933A FR2137300B1 (de) | 1971-05-18 | 1971-05-18 | |
FR7117933 | 1971-05-18 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2220243A1 DE2220243A1 (de) | 1972-11-30 |
DE2220243B2 DE2220243B2 (de) | 1976-05-26 |
DE2220243C3 true DE2220243C3 (de) | 1977-01-20 |
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