DE2222740C2

DE2222740C2 - Steuerknüppel für Luftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2222740C2
Application number: DE2222740A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Lee Phoenix Ariz. Oliver
Original assignee: Sperry Corp 10104 New York NY; Sperry Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1971-05-10
Filing date: 1972-05-09
Publication date: 1983-01-13
Also published as: GB1346858A; JPS5611639B1; FR2137641A1; CA956920A; US3676818A; FR2137641B1; DE2222740A1; IT957800B

Description

Steuerknüppel für Luftfahrzeuge mit einem Handgriff, der an einem Schaftteil befestigt ist. welch letzterer mit Hilfe von Feder-Biegungselementen innerhalb des Steuerknüppels gehaltert ist. und mit Einrichtungen zur » Lieferung von elektrischen Signalen, die dem Ausmaß der Auslenkung der Feder-Biegungselemente entsprechen.

Es ist eine Luftfahrzeug-Steuereinrichtung bekannt (DE-OS 22 05 378) die mit einem Luftfahrzeug-Steuerraü zusammenwirkt, um die von dem Piloten gegebenen Längsneigungs- und Querneigungsbefehle in geeignete elektrische Ausgangssignale zur Steuerung der Lage des Luftfahrzeuges umzusetzen. Einzelne Biegefedern werden in Abhängigkeit von Längsneigungs- und Quernei- M gungsbefehien ausgelenkt. Die Auslenkung der Biegefedern wird durch eine Anzahl von freitragenden Laststäben erfaßt und gemessen, die elektrische DehnungsmeBeinrichtungen betätigen. Die freitragenden Laststäbe sind fest an der Steuersäule befestigt. Die *>> freien Enden der freitragenden Laststäbe werden durch Jochteile betätigt, die sich in Abhängigkeit von der Auslenkung der Biegefedern bewegen. Jedes lochteil ist so eingestellt, daß es eine anfängliche Bewegung erlaubt, bevor das freie Ende des jeweiligen freitragenden Laststabes berührt wird, wodurch sich ein vorgegebener Totbereich ergibt Einstellbare Anschläge begrenzen die maximale Auslenkung der Biegefedern. Der Tctbereich verhindert, daß kleine Bewegungen des Steuerrades, wie sie z. B. durch das Gewicht der Hände des Piloten hervorgerufen werden, die Dehnungsmeßeinrichtungen beeinflussen. Die Anschläge ve -hindern, daß die Dehnungsmeßeinrichtungen übermäßigen Belastungen ausgesetzt werden.

Es ist weiterhin ein Steuerknüppel der eingangs genannten Art bekannt (US-PS 34 47 766) bei dem der Handgriff des Steuerknüppels über Biegestäbe mit dem Steuerknüppel verbunden ist, wobei die Biegestäbe Dehnungsmeßeinrichtungen tragen, die elektrische Signale liefern, die das Ausmaß der Auslenkung der Biegestäbe anzeigen. Derartige Steuerknüppel sind für mit relativ geringer Geschwindigkeit und entsprechend geringen Beschleunigungen betriebene Luftfahrzeuge durchaus befriedigend, doch treten Probleme auf, wenn derartige Steuerknüppel in kleinen, sehr wendigen Hochgeschwindigkeits-Luftfahrzeugen verwendet werden, da hierbei Beschleunigungskräfte auftreten, die zu fehlerhaften elektrischen Signalen führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Steuerknüppel der iingangs genannten Art zu schaffen, bei denen sich selbst bei Auftreten hoher Beschleunigungen keine fehlerhaften Ausgangssignale ergeben.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weilerbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Steuerknüppels führen auf den Handgriff des Steuerknüppels einwirkende äußere Beschleunigungen nicht zu Ausgangssignalen der Einrichtungen zur Lieferung der elektrischen Signale, so daß dieser Steuerknüppel auch für Hochgeschwindigkeits-Luttiahrzeuge geeignet ist. bei denen hohe Beschleunigurgskräfte im Flugbetrieb auftreten. Das Trägheitsmoment des Handgriffes um einen virtuellen Schwenkpunkt wird durch das Trägheitsmoment des Gegengewichtes kompensiert, ohne daß eine kugelförmige Bewegung des Handgriffes behindert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. I eine Außenansicht einer Ausführungsform des Steuerknüppels:

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht /ur Darstellung innerer Einzelheiten des Steuerknüppels.

In F i g. 1 ist ein Handgriff 11 auf einem Kraftwandler-Gehäuse 13 mit Hilfe eines Kupplungsringes 15 befestigt. Das Gehäuse 13 ist seinerseits entlang der Achse 16 des Luftfahrzeug-Steuerknüppels 17 mit Hilfe eines Kupplungsringes 19 befestigt. Auf den Handgriff 11 werden Längsneigungs-Befehlssignale dadurch angelegt, daß der Handgriff 11 nach links oder nach rechts bewegt wird, um ein Sinken bzw. Steigen des Luftfahrzeuges zu bewirken. Querneigungskräfte werden in einer zur Ebene der Zeichnung senkrechten Ebene ausgeübt, um zu bewirken, daß das Luftfahrzeug ein geeignetes Querneigungsmanöver ausführt.

Fig. 2 zeigt die Anordnung der Bauteile in dem Steuerknüppel 17 und zeigt das Gehäuse 13 nach F i g. 1 mit entfernter Frontplatte, um die Beziehungen der

verschiedenen Bauteile innerhalb des Gehäuses 13 zu zeigen.

Eine Gewindekupplung 39 paßt mit dem Kupplungsring 15 nach Fig. 1 zusammen, um den Handgriff 11 an dem Gehäuse 13 zu befestigen. In gleicher Weise ermöglicht eine Gewindekupplung 41 die Befestigung des Gehäuses 13 am Steuerknüppel 17 des Luftfanrzeuges.

Die Gewindekupplungen 39 und 41 können außerdem elektrische Steckverbindungen zur Auskopplung von Signalen von dem Handgriff 11 zum Meßwertwandler oder von dem Meßwertwandler zu äußeren elektrischen Einrichtungen tragen.

Die Gewindekupplung 39 ist ein Teil einer Griffbefestigung 43, die einen mechanischen Verbindungsabschnitt 45 einschließt, der einstückig mit einem Schaftteil 47 verbunden ist. Der Schaftteil 47 stellt eine Einrichtung zur Befestigung von vier freitragenden Querneigungs-Laststäben 49, 51, 53 und 55 sowie von vier freitragenden Längsneigungs- Laststäben 57, 59,61 und 63 dar. Die Basen oder Grundflächen der Längsneigungs-Lasistäbc 57, 59, 61 und 63 Siegen zwischen zwei Längsneigungs-lochteilen 65 ^nd 67 und die freien Enden der Stäbe 57, 59,61 und 63 erstrecken sich in die Jochteile 65 und 67. wie dies in F i g. 2 dargestellt ist Die Basiselemente der Längsneigungs-LastEtäbe 57, 59, 61 und 63 sind an dem Schaftteil 47 befestigt der außerdem ein Gegengewicht 69 trägt.

Die gesamte bewegliche Anordnung ist mit Hilfe von Feder-Biegungselementen 71 gehaltert, die in Flanschen 73 und 75 endet, die mit Hilfe irgendwelcher geeigneter Mittel, wie z. B. Schrauben 77, 79, 81 und 83 an dem Gehäuse 13 befestigt sind.

Die Feder-Biegungselemente 71 bestehen aus zwei Federarmen 85 und 87. die einen rechteckigen Querschnitt mit einem Mehrfachen der Armdicke aufweisen. Die Federarme 85 und 87 können aus gehärtetem Stahl gebildet werden, so daß sie in Abhängigkeit von den zu erwartenden Befehlskräften nur geringfügig nachgiebig sind. Die Biegungselemente 71 sind in einer horizontalen, zur Achse 16 des Steuerknüppels 17 senkrec-ntcn Ebene angeordnet. Wenn keine Befehlskräfte auf den Handgriff 11 ausgeübt werden, bleiben die Biegungselemente 71 in ihrem Ruhezustand und die Federarme 85 und 87 bleiben eben. Der Schaftteil 47 ist fest mit den Federarmen 85 und 87 verbunden.

Ein2 auf den Handgriff 11 ausgeübte Längsneigungsoder Querneigungsbefehlskraft bewirkt eine Auslenkung der Federarme 85 und 87, so daß der Schaftteil 47 im Ergebnis eine Kippoewegung um einen virtuellen Kippunkt 91 ausführen kann. In der Praxis kann sich der Schaftteil 47 in einer Kugelförmigen Weise ohne Reibung bewegen, da die einzige zulässige Bewegung die durch die Auslenkung der Federarme 85 und 87 erzeugte Bewegung ist.

Zwei geschlitzte lochteile 93 und 95 überspreizen die freien Enden der freitragenden Querneigungs-Laststäbe 49, 51, 53 und 55 und haltern Einstellschrauben zur Einstellung des Totbereichs für diese Laststäbe. Die geschlitzten Jochteile 93 und 95 sind auf den Flanschen 73 bzw. 75 gehaltert. Die Jochteile 93 und 95 haltein weiterhin die Längsneigungs-Jochteile 65 bzw. 67.

Somit sind alle Jochteile sowie das Feder-Biegungselement auf den Flanschen 73 und 75 gehaltert. Diese Anordnung wird bevorzugt, da sie den Zusammenbau und die Reparatur erleichtert und weil sie außerdem

ό diese kritischen Elemente gegen irgendwelche möglicherweise auftretenden Biegungen der Wand des Gehäuses 13 isoliert.

Die verschiedenen, auf den Grundflächen der zugehörigen freitragenden Stäbe befestigten Dehnungsmeßeinrichtungen sprechen auf die Auslenkung der Stube an, wenn die Bewegung des Schaftteils 47 ausreicht, um einen Stab in Berührung mit dem zugehörigen Jochteil zu bringen.

Wie es in der oben erwähnten DE-OS 22 05 378 beschrieben ist, ermöglicht es der durch die geschlitzten Jochteile erzeugteTotbereich.daß dip Oehnungsmeßeinrichtungen in ihren zweckmäßigster· und vorteilhaftesten Bereichen betrieben werden.
Zvvei Anschlagelemente 97 und 99 begrenzen die Bewegung der beweglichen Teile des Wandlern durch Begrenzung der Bogenbewegung des Gegengewichts 69 in Abhängigkeit von Längsneigungsbefehlen. In gleicher Weise sind weitere Anschlagteile auf den (nicht gezeigten) vorderen und hinteren Platten des Gehäuses 13 vorgesehen, die entweder Uen mechanischen Verbindungsabschnitt 45 oder das Gegengewicht 69 berühren, wenn eine vorgegebene maximale Querneigungs-Bewegung des Handgriffs 11 auftritt.
Verschiedene Elemente in dem Kraft-Meßwertwandler können aufgrund der relativ einfachen Anordnung der Bauteile in eintacher Weise ersetzt werden, falls dies erforderlich ist.

Das Gegengewicht 69 ist so ausgewählt und an dem Schaftteil 47 angeordnet, daß es ein Trägheitsmoment um den virtuellen Kippunkt 91 ergibt, das gleich dem Trägheitsmoment des Handgriffs Il und seiner Befestigungselemente um den gleichen Schwenkpunkt ist. Somit werden in dem Handgriff 11 aufgrund von Luftfahrzeug-Manöverbewegungen hervorgerufene Beschleunigungskräfte durch die in dem Gegengewicht 69 und dessen Befestigungssystem hervorgerufene Beschleunigungskräfte ausgeglichen.

Die elektrischen Leitungen von den verschiedenen Dehnungsmeßeinrichtungen können durch die untere Gewindekupplung 41 an äußere Nutzeinrichtungen herausgeführt werden.

Der in F i g. 2 gezeigte Kraft-Meßwertwandler ergibt eine vierfache Redundanz sowohl in den Längsneigungsals auch Querneigungsebenen. Es ist jedoch

verständlich, daß irgendein geeigneter Grad von Redundanz vorgesehen werden kann, wie dies beschrieben wurde.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuerknüppel für Luftfahrzeuge mit einem Handgriff, der an einem Schaftteil befestigt ist, welch letzterer mit Hilfe von Feder-Biegungselementen innerhalb des Steuerknüppels gehaltert ist, und mit Einrichtungen zur Lieferung von elektrischen Signalen, die dem Ausmaß der Auslenkung der Feder-Biegungselemente entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder-Biegungselemente (71) in einer Ebene senkrecht zur Längsachse (16) des Steuerknüppels (17) angeordnet sind, daß die Bewegung des Schaftteils (47) durch die Feder-Biegungselemente (71) auf eine Schwenkbewegung um einen Schwenkpunkt (91) beschränkt ist und daß ein Gegengewicht (69) an dem Schaftteil (47) bezüglich des Schwenkpunktes (91) auf der dem Handgriff (11) gegenüberliegenden Seite befestigt ist und ein Trägheitsmoment aufweist, das gleich dem Trägiι jitsmoment des Handgriffes (11) ist. M

2. Steuerknüppel nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Handgriff über einen an dem Schaftteil (47) befestigten Verbindungsabschnitt (45) mit dem Schaftteil (47) verbunden ist

3. Steuerknüppel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder-Biegungselemente (71) Befestigungsflansche \Ti, 75) zur starren Befestigung der Feder-Biegungselemenie (71) in einem Gehäuse (13) aufweisen, das starr an dem Steuerknüppel (17) befestigt ist. und daß an den jo Wänden dlrs Gehäuses (13) befestigte Anschlageinrichtungen (97,99) zur Begrenzung der Schwenkbewegung dts Schaftteil (47) vorgesehen sind.

4. Steuerknüppel nacii einem dor vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenrue; nnet. daß die Feder- Ji Biegungselemente durch ein Paar von sich in Radialrichtung zum Schaftteil (47) erstreckenden Federarme (85,87) gebildet sind.

5. Steuerknüppel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder- -to Biegungselemente einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.