DE2255880A1 - Redundantes verstellorgan - Google Patents

Redundantes verstellorgan

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DE2255880A1
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Description

DIPL.-ING. O. R. KRETZSCHMAR a Hamburg ι
BEIM STROHHAUSE 34 PATENTANWALT . RUF Ο411/24 67 43
The Boeing Company
Seattle, 7755 East Marginal Way den lH. Nov. 1972
USA
Anwaltsakte: 4263
Redundantes Verstellorgan
Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der US-Patentanmeldung Ser.No. 213,^98 vom 29 Dezember 1971 in Anspruch genommen.
Die Erfindung betrifft ein Verstellorgan, und zwar insbesondere ein lineares Verstellorgan mit redundanten kritischen Komponenten.
Die verfügbaren Verstellorgane besitzen im allgemeinen eine begrenzte Redundanz. Einige dieser Verstellorgane besitzen mehrfache Leistungs- bzw. Antriebsquellen, um das Verstellorgan im Betriebszustand halten zu können, falls die orimäre Leisxings- bzw. Antriebsquelle versagt. Der gewünschte Zuverlässigkeitsgrad, der von der Anwendung des Verstellorgans abhängt, wurde entweder durch mühevolle bzw. aufwendige Aufbauanforderungen des Verstellorgans oder durch Verwendung von mehr als einem Verstellorgan erreicht.
Die Verwendung von mehreren Verstellorganen ist bei Anwendungen in der Plugzeugtechnik unbefriedigend, wo die Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit in einer direkten Beziehung zur Fähigkeit des Flugzeugs steht, den Flup; fortzu-
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führen. Mehrfache Verstellorgane ergeben als solche nicht den gewünschten Zuverlässigkeitsgrad, und zwar zusätzlich zu gewicht smäßigen Machteilen, die unerwünsehte Eigenschaften für die Verwendung im Flugzeug darstellen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird die erforderliche Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit dadurch gewährleistet, daß in allen kritischen Verstellorgankomponenten eine Redundanz vorgesehen ist, und die Erfindung gestattet es beispielsweise, daß einer der beiden Dualmotoren eine oder beide der zwei Verschiebungs- bzw. 'iranslationseinrichtungen betreibt. Die Erfindung kann überall dort Anwendung finden, wo übliche Verstellorgane benutzt werden, sie ist jedoch besonders für die Verwendung in Flugzeugen geeignet und wird hier in ihrer beispielsweisen Anwendung bei Flugzeugen näher erläutert. Die Erfindung ist insbesondere für Flugzeuge mit verschwenkbarem Rotor geeignet.
In einem Flugzeug mit verschwenkbarem Rotor wird der Antrieb durch ein auf dem Flügel bzw. den Flügeln des Flugzeugs angebrachtes Rotorsystem erzeugt. Das Rotorsystem wird .mit Bezug auf den Flügel verschwenkt, während der Flügel eine ortsfeste Lage in bezug auf den Rumpf des Flugzeugs beibehält. Die vorliegende Erfindung kann mit besonderem Vorteil dazu benutzt werden, das Verschwenken des Rotors in bezug auf den Flügel zu bewirken.
Wenn das Verstellorgan seinen Betrieb in einigen bestimmten Positionen beendec, dann ist das Flugzeug nicht in der Lage, in befriedigender und sicherer Weise zu landen. Wenn der Rotor in einer vertikalen Lage ist, dann ist das Flugzeug in der Lage, einen Üenkrechtflug auszuführen, und wenn sich dagegen der Robor in der horizontalen oder konventionellen Lage befindet, so ist das Flugzeug in der Lage, in konventioneller Weise zu fliegen. Wenn nun der Rotor in bestimmten Zwischenlage! ist, d. h. also, während der Zeitdauer, in
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welcher das Flugzeug vom konventionellen Flug in den Senkrechtflug übergeht oder umgekehrt, dann käme es zu beträchtlichen Schwierigkeiten bei der Landung des Flugzeugs, wenn das Verstellorgan in diesem Falle seinen Betrieb einstellen würde.
Verstellorgane werden gewöhnlich als strukturelle Teile benutzt. Insbesondere dienen sie, zusätzlich zur Bewegung eines Elements relativ zu einem anderen, dazu, eine einmal erreichte bestimmte Position aufrecht zu erhalten. Würde ein Verstellorgan entfernt, oder käme es zum Ausfall bestimmter Verstellorgankomponenten, dann wurden die beiden Elemente frei in bezug zueinander beweglich werden. Ein Ausfall des Verstellorgans, der ein freies Schwingen des Rotors in bezug auf den Flügel zuließe, würde normalerweise zu einem Verlust des Flugzeugs führen. Diese Art eines Ausfalls könnte bewirken, daß der Rotor des Flugzeugs seine Lage relativ zum Flügel mit einer sehr großen Geschwindigkeit verändern würde; dieses könnte zu strukturellen Ausfällen, Zerstörungen o.dgl. verschiedener Komponenten des Flugzeugs führen. Sofern es nicht zu einem strukturellen Ausfall, Bruch o.dgl. kommen sollte, würde sich der Rotor des Flugzeugs in einer frei schwingenden Position in bezug auf den Rest des Flugzeugs befinden. Dieses könnte dynamische Instabilitäten zur Folge haben, die ihrerseits dazu führen könnten, daß eine Steuerung des Flugzeugs nicht mehr möglich ist.
Im Hinblick auf diese Überlegungen ist es erforderlich, daß ein Verstellorgan für diesen speziellen Zweck mit einem hohen Zuverlässigkeitsgrad funktionieren muß. Das Verstellorgan gemäß der vorliegenden Erfindung ist so ausgebildet, daß es diese Forderungen erfüllt.
Die grundsätzliche Art und Weise, in der mit der vorliegenden Erfindung die vorerwähnten Nachteile überwunden werden, besteht darin, daß man ein Paar Antriebsmechanismen auf einer
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gemeinsamen Führungsbahn so anbringt, daß sich eine duale Redundanz ergibt. Jeder Antriebsmechanismus umfaßt einen Motor, der eine Verschiebungs- bzw. iranslationseinrichtung betätigt, die sich im Eingriff mit der Führungsbahn befindet. Die Antriebsmechanismen bewegen sich relativ zueinander in entgegengesetzten Richtungen auf der Führungsbahn und sind so angebracht, daß sich ein maximaler Abstand zwischen ihnen ergibt, wenn sich jeder am entgegengesetzten Ende der Führungsbahn befindet, während ein minimaler Abstand zwischen den Antriebsmechanismen während des normalen Betriebs vorhanden ist, wenn sie sich am Hittelpunkt der Führungsbahn befinden. Die Antriebsmechanismen sind zusätzlich mit einer Einrichtung ausgerüstet, die verhindert, daß sich jeder der Antriebsmechanismen in bezug auf die Führungsbahn in dem Falle frei bewegen kann, daß ein struktureller Ausfall oder ein Ausfall der dem Motor zugeführten Leistung stattfindet. Auf diese weise wird einer der Antriebsmechanismen in bezug auf die Führungsbahn verriegelt bzw. festgelegt, während durch den anderen Antriebsmechanismus trotzdem noch die erforderliche Betätigung bzw. Verstellung ausgeführt wird.
Als weiteres Sicherheitsmittel kann eine Übertragungswelle vorgesehen sein, welche die beiden Antriebsmechanismen verbindet. Diese Welle ermöglicht es dem Motor des einen der beiden Antriebsmechanismen, den zweiten Antriebsmechanismus zu betätigen, wenn der mit dem zweiten Mechanismus verbundene Motor ausfällt. Dies dient dazu, ein betreibbares Verstellorgan für den Fall zur Verfügung zu stellen, wenn bestimmte doppelte Ausfälle innerhalb des Systems auftreten. Darüberhinaus dienen die Wellen auch zur Synchronisierung der beiden Antriebsmechanismen.
Ein Ausfall der dem Motor zugeführten Leistung oder ein Verklemmen bzw. Festfressen eines der Antriebsmechanismen und ein Verklemmen bzw. Festfressen der Verschiebungs- bzw. Translationseinrichtung des anderen Antriebsmechanismus in bezug auf
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die !Führungsbahn ist ein. spezieller zweifacher Ausfall, der nicht in der Lage ist, bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung eine Beendigung des Betriebs zu bewirken bzw. dieses betriebs-unfähig zu machen. Jeder der Antriebsmechanismen des bevorzugten -Ausführungsbeispiels besitzt ein damit verbundenes Differential. Der Motor wirkt durch den einzigen Eingang auf das Differential ein, das zwei Ausgänge besitzt. Einer der Ausgänge treibt die Verschiebungs- bzw. Translationseinrichtung an, welche mit der !Führungsbahn in Eingriff steht, während der zweite Ausgang die Welle antreibt, welche die beiden Antriebsmechanismen verbindet. Dies führt dazu, daß das Verstellorgan betriebsfähig bleibt, selbst wenn die Verschiebungs- bzw. 'iranslationseinrichtung des ersten Antriebsmechanismus in bezug- auf die Führungsbahn verklemmt : bzw. festgefressen ist und der Motor des zweiten Antriebsmechanismus Leistung verliert oder sich festfrißt bzw. verklemmt.
Wenn ein Leistungsausfall auftritt, treibt der Ausgang vom Motor des ersten Antriebsmechanismus den zweiten Antriebsmechanismus an, und zwar infolge des Differentials und der Übertragungswelle. Wenn der im Antriebsmechanismus verwendete Motor ein solcher mit konstanter Umdrehungszahl ist, wie. im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise angenommen wird, dann bewegt sich das Versbellorgan mit der Hälfte seiner normalen Geschwindigkeit, da bei dieser Art des Versagens nur eine der Verschie bungs- bzw. l'ranslationseinrichtungen arbeitet.
wenn sich der Motor verklemmt oder- festfrißt, so kann das Verstellorp;an p;emäß der Erfindung mit normaler Geschwindigkeit arbeiten, indem der zweite Antriebsmechanismus veranlaßt wird, seine betriebsgeschwindigkeit zu verdoppeln, was beispielsweise darm möglich ist, wenn das verwendete Differential derart ausgebildet ist, daß es eine Übersetzungsänderunp; bewirkt, und zwar im vorliegenden !Falle von zwei zu eins.
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Sin Differential dieser Art ändert die Übersetzungen bzw. die Übersetzung, wenn einer der beiden Ausgänge zum Eingang und der einzige Eingang nichtrotierbar wird, ein Zustand, der erfüllt ist, wenn sich der Motor verklemmt oder festfrisst.
Hit der Jirfindung wird daher ein verbesserter Betätigungsmechanismus vorgeschlagen, der insbesondere redundante kritische Komponenten aufweist.
Weiterhin bleibt der erfindungsgemäße Betätigungsmechanismus betriebsfähig, wenn ein Verklemmen oder Festfressen b eiaer der Verschiebungs- bzw. :franslationseinrichtungen auftritt.
Darüberhinaus bleibt der erfindungsgemäße Betätigungsmechanismus betriebsfähig, wenn ein Verklemmen oder Festfressen der ersten Verschiebungs- bzw. Translationseinrichtung und des zweiten Motors auftritt.
Die vorstehenden sowie weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden in einem, in den Figuren 1 und 2 der Zeichnung im Prinzip dargestellten, besonders bevorzu <:t;en Ausführun^sbeispiel näher erläutert, iis zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines .:''.'! ugzeuga mit verschwenkbarem Rotor, das eine Einrichtung nach der Erfindung aufweist : und
Fig. 2 eine uoitenansLoht einer .betütigunj't'. inrichtunp; gemäß der Erfindung.
Die Betätigungseinrichtung nach der Erfindung ist lediglich zum Zwecke der Erläuterung in ihrer Verwendung in einem Flugzeug mit verschwenkbarein Kotor dargestellt, und es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die erfindungsgemälj«; Betätigungseinrichtung keineswegs auf eine derartige Anwendung beschränkt ist, sondern in vielen Fällen Anwendung finden kann, in denen
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eine Betätigungseinrichtung bzw. ein Verstellorgan erforderlich, ist. Im Rahmen der Offenbarung der Erfindung bedeuten die Bezeichnungen Verstellorganabstand oder ähnliche Ausdrücke den Abstand zwischen den beiden Antriebsmechanismen der Betätigungseinrichtungen bzw. Verstellorgane, und die Bezeichnung Verstellorgangeschwindigkeit bezieht sich auf die Geschwindigkeit des einen Antriebsmechanismus relativ zum anderen. Es ist erwünscht, daß die Betätigungseinrichtung bzw. das Verstellorgan, die bzw. das für diesen Zweck benutzt wird, den maximal möglichen Zuverlässigkeits- bzw. Betriebssicherheitsgrad besitzt.
Ein Verstellorgan besitzt einen maximalen Abstand, über den es die beiden Elemente, mit welchen es verbunden ist, bewegt. Das Verstellorgan gemäß der vorliegenden Erfindung (die Begriffe "Verstellorgan" und "Betätigungseinrichtung" werden hier synonym für die erfindungsgemäße Vorrichtung benutzt) soll über diesen Abstand hinweg arbeiten, ungeachtet des Versagens, Ausfalls, Fehlers, Bruchs, der Zerstörung o.dgl. verschiedener Verstellorgankomponenten. Es ist erwünscht, daß das Verstellorgan diesen Abstand innerhalb der beabsichtigten Zeitdauer durchlauft, ungeachtet verschiedener möglicher Ausfälle o.dgl. von Komponenten. Als minimales Erfordernis ist es erwünscht, daß das Verstellorgan den Rotor 36 des Flugzeugs JO in einer ortsfesten Lage bezüglich des Flügels 34 des Flugzeugs hält, unbeschadet verschiedener Ausfälle o.dgl. von Verstellorgankomponenten. Mit dem Verstellorgan gemäß der Erfindung werden diese Ziele erreicht, und zwar ungeachtet verschiedener einzelner und mehrfacher Ausfälle o.dgl. von Verstellorgankomponenten.
Gemäß der Figur 2, in der das Verstellorgan 32 gezeigt ist, sind zwei identische Antriebsmechanismen, nämlich ein erster Antriebsmechanismus 4-0 und ein zweiter Antriebsmechanismus 42, auf einer gemeinsamen Führungsbahn oder einer Schraube 44- an-■ gebracht bzw. befestigt, und zwar in einer längsverlaufend angeordneten Art. In der folgenden Erläuterung wird auf den-
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Antriebsmechanismus 40 Bezug genommen, sie ist jedoch in gleicher Weise auch auf den Antriebsmechanismus 42 anwendbar. Der Antriebsmechanismus 40 umfaßt eine Übersetzungsvorrichtung oder Mutter 46. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung soll die Mutter 46 von der Art sein, die in der Fachsprache als Kugelmutter bezeichnet wird. Der Antriebsmechanismus 40 umfaßt weiterhin eine Peststellvorrichtung 48 gegen Rückwärtsbewegung "bzw. gegen Leerlaufrückwärtsbewegung bzw. eine sogenannte Nicht-Zurück-Feststellvorrichtung 48, ein Differential 5ö| einen Motor 52 und ein Gehäuse 54. Das Veretellorgan 32 ist am flugzeug mit verschwenkbarem Rotor in der Weise befestigt, daß der erste Antriebsmechanismus 42 durch Schrauben 5& mit dem Rotor verbunden ist. Daher kann man leicht sehent daß der erste Antriebsmechanismus 40 und der zweite Antriebsmechanismus 42 die Entfernung zwischen sich verändern, wenn ate eich länge auf der Schraube 44 bewegen, wobei d0r Botor $ß um den Funkt 58 in bezug auf den Flügel des Flugzeuge v»r«chw*nkt wird.
Es wiid davon ausgegangen, daß der Motor 52 ein elektrischer Motor mit konstanter Drehzahl ist, obwohl im Rahmen der Erfindung auch, an&egre Motorarten verwendet werden können, und zwar auch hydraulische Motoren.
Während dee normalen Betrieb© des Antriebsmechanismus 40 versetzt die Drehkraft dee Motors 52 die Welle 58 in Umdrehung, die ihrereeite d&e Zahnrad 60 zur Rotation bringt, welches mit der Welle 56 Verbunden ist. Bas Zahnrad GO seinerseits veranlaßt dlft Umdrehung des Eingangsζahnrads 62 des Differentials 5Of. Während de» normalen Betriebs besitzt das Differential 50 zwei Aufgänge, von denen der eine die Welle 70 antreibt, während der andere das Zahnrad 72 antreibt. Die Drehbewegung de« Zahnrad· 72 bewirkt, daß das Zahnrad 76 in Umdrehung vemetet Wirdt wodurch die Welle 74 der Feststellvorrichtung gegen Rückwärtsbewegung 48 zum Rotieren gebracht wird, Die Rotation del? Wellt 74 der Fest Stellvorrichtung gegen
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Rückwärtsbewegung 48 bewirkt die Drehung des Zahnrades 75» dessen Zähne mit von der Kugelmutter vorstehenden Zähnen in Eingriff stehen, was zur Folge hat, daß die Kugelmutter 46 rotiert. Die Rotation der Kugelmutter 46 hat zur Folge, daß sich die Kugelmutter 46 und dadurch der Antriebsmechanismus 40 · in Längsrichtung entlang der Schraube 44 bewegt. Die Schraube 44 wird durch den Vorsprung 78 an einer Umdrehung gehindert; dieser Vorsprung ist starr mit dem Gehäuse 54 verbunden und in eine Nut 80 in der Schraube 44 eingefügt.
Die Feststellvorrichtung gegen Rückwärtsbewegung 48 ist von einer dem Fachmann geläufigen Art. Es sei im Rahmen der Erläuterung der Erfindung darauf hingewiesen, daß eine derartige Vorrichtung alle solche Einrichtungen sowie andere Einrichtungen umfaßt, welche verhindern, daß sich das Zahnrad 75 dreht, sofern nicht zuerst das Zahnrad 76 in Umdrehung versetzt worden ist. Die Feststellvorrichtung gegen Rückwärtsbewegung der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß sie einen ersten Satz von Metallscheiben benutzt, die am Gehäuse verankert sind, sowie einen zwischen dem ersten Satz von Scheiben gefügten zweiten Satz von Scheiben, der an der Welle der Feststellvorrichtung gegen Rückwärtsbewegung angebracht bzw. an diese angekuppelt ist. Ein Beispiel einer anderen Vorrichtung als es die Nicht-Zurück-Feststellvorrichtung ist, die aber ebenfalls die vorerwähnte Wirkungsweise besitzt, ist ein bekanntes Schrauben-, Schnecken- oder Wurmgetriebe, in welchem ein konventionelles Zahnrad in Eingriff mit einer Schraube steht und das konventionelle Zahnrad nicht rotiert, wenn nicht die Schraube zuerst in Rotation versetzt worden ist.
Die Welle 70 verbindet die Antriebsmechanismen 40 und 42 und ermöglicht eine Kraftübertragung vom Motor eines dieser Antriebsmechanismen zur Kugelmutter des anderen Antriebsmechanismus. Diese Welle, die auch als Übertragungswelle bezeichnet wird, wird von den Zähnen eines Zahnrads 51 des Differentials
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in Umdrehung versetzt, welches im Eingriff mit Nuten in der welle 70 steht. Die Welle 70 ist in der Lage, sich in einer unbehinderten Weise längsverlaufend durch die Zahnräder 51 der Differentiale 50 zu bewegen. Ein vollständiger Durchgang der Welle 70 durch das Differential 50 wird von den Anschlägen 71 verhindert, die starr an der Welle 70 angebracht sind und am Gehäuse 54 zur Anlage kommen können. Wenn das Verstellorgan körperlich so orientiert ist, wie in Figur 1 dargestellt, dann bewirken Gravitationskräfte ein derartiges Rutschen der Welle 70 durch das Differential 50 des Antriebsmechanismus 42, der mit dem Rotor y)6 verbunden ist.
Normalerweise ist der Abstand zwischen den Antriebsmechanismen 40 und 42, sofern sich diese an entgegengesetzten Enden der »Schraube 44 befinden, der maximale Betätigungsabstand der Verstellvorrichtung 52.
Das Festfressen oder Verklemmen der Kugelmutter 46 des Antriebsmechanismus 42 mit Bezug auf die Schraube 44 ist eine Art eines Versagens, das bei Verstellorganen nach dem Stande der Technik zum Aufhören des Betriebes führt. Das Verstellorgan gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch setzt seinen Betrieb mit der Hälfte der normalen Geschwindigkeit über den maximalen Abstand fort, unbeschadet eines solchen Ausfalls. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß dann, wenn die Kugelmutter 46 des Antriebsmechanismus 42 in bezug auf die Schraube 44 festgefressen bzw. verklemmt ist, das Zahnrad 75i die Welle 7^ und das Zahnrad 76 des Antriebsmechanismus 42 in einer festgelegten Stellung sind. Das führt notwendigerweise dazu, daß das Zahnrad 72 des Differentials 50 an. der Bewegung gehindert wird. Die Dreh-Antriebsleistung des Motors 52 des Antriebsmechanismus 42 versetzt jedoch weiterhin das Differential ^C in Umdrehung, wodurch eine Rotation der Übertragungswelle 70 bewirkt wird, die ihre Drehenergie ein den intakten Antriebsmechanismus 40 weiterleitet. Der Antriebsmechanismus 40, der unter den vorherigen Betriebsbedingungen mit einer Geschwin-
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digkeit von χ Meter pro Minute arbeitete, setzt seinen Betrieb mit dieser Geschwindigkeit fort* Das Verstellorgan hält daher ein Dualmotorsystem aufrecht.
Ein Verlust der Antriebsleistung des Motors 52 des Antriebsmechanismus 40 ist eine andere Art eines möglichen Ausfalls. Die Welle 70 fährt fort, sich zu drehen, und zwar wegen des normalen Funktionierens des Antriebsmechanismus 42. Die Welle 70, die normalerweise einen der Ausgänge des Differentials 50 des Antriebsmechanismus 40 darstellt, veranlaßt das Zahnrad 72, sich weiterhin in seiner normalen Weise zu drehen, und zwar aufgrund des Betriebes des Differentials 50 des Antriebsmechanismus 40. Daher treibt der Motor;52 des Antriebsmeehanis~ mus 42 beide Antriebsmechanismen^ 40 qncl ,4,2, was zur "Folge hat, daß das Verstellorgan 32 mit normaler Geschwindigkeit arbeitet.
In einer anderen Situation, iaa- ; tt
des Motors 52 des Antriebsmecfaaftleüiii 4ip und ein gleichJseitiger Ausfall der Verbindungswolle ^ ftüi^fi'dten. sollte, würde das Verstellorgan weiterhin f^nlctii;ööier^t|| wenn auch mit; der Hälfte seiner normalen Geschwindigkeit· filter diesen angenommenen Umständen würde nämlich Mi ^tri.ebisinechanismus 42 weiterhin in der nortaaliin Weise ;ar&$M*ki! - indeia er die Sc&raube 44 mit einer Geschwindigkeit vonX Mftter pro Hinute überquert. Der Antriebsmechanismus 40 blei^/4^tßi iii einer ortsfesten Lage in bezug auf die Welle 44t^imä ^ Wirkung
der Peststellvorriclitung gegisn j^ckwMit«|^«i*egittig 48t die eine Umdrehung der Welle 74 yerhijadö^ijj kpf e»ö niiisht durch. 4äs Zahn rad 76 eine Kraft ausgeübt wird, vr$3, J»',.fti.eadt Falle aufgrund der abgetrennten •'VetfeittduögieiW^t^'^v-'Ätt^Äwe Ifeistvngsausfallö des Motors 52 des AntriebstteeliiBöaisöiüs .^0 unmöglich ist* Daher arbeitet das VersteHorgan 32.·Wfk^es^iin-, wenn auch mit einer Geschwindigkeit von η Meter pjpö^lÄ^eit^aö die Hälfte der normalen Arbeitsgeschwindigkeit. "i*ti; >.
Um sicherzustellen, daß das■ ,Vä$»tQ%%oxgah in ä&T tage ist,
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seine maximal vorgesehene Entfernung zu durchlaufen, auch wenn sich einer der beiden Antriebsmechanismen 40 oder 42 nicht in bezug auf die Welle 44 bewegen kann, sollte die Welle 44 wenigstens die zweifache Länge des maximal gewünschten Verste 11 οr[·;aηsweges habeη.
In einer weiteren Situation setzt das Verstellorgan 32 seinen Betrieb fort, ungeachtet eines Festfressen bzw. Verklemmens der Kugelmuttor 46 des Antriebsmechanismus 42 mit Bezug auf die Schraube 44 in Verbindung mit einem Leistungsausfall zum Motor 52 oder einem Festfressen bzw. Festklemmen des Motors 52 des Antriebsmechanismus 40. Der Motor 52 des Antriebsmechanismus 42 führt fort, die Welle 70 zu rotieren, ungeachtet der festgefressenen bzw. verklemmten Kugelmutter des Antriebsmechanismus 42. Die rotierende Welle 70 treibt das Differential 50 an, wodurch das Zahnrad 72 des Antriebsmechanismus betätigt wird, ungeachtet der Tatsache, daß der Motor 52 des Antriebsmechanismus nicht arbeitsfähig ist.
Da der Antriebsmechanismus 40 mit einer Geschwindigkeit von χ Meter pro Minute arbeitet, ist die Arbeitsgeschwindigkeit des Verstellorgans J52 gleich der Hälfte seiner normalen Arbeitsgeschwindigkeit. Das Differential 50 kann so ausgebildet sein, daß es eine Getriebeumsetzung von zwei zu eins in diesem Falle besitzt, wenn das Eingangszahnrad 62 nicht rotieren kann und das Differential 50 durch die Welle 70 angetrieben wird, die normalerweise einen Ausgang darstellt. Bei einem derart ausgebildeten Differential hindert ein Pestfressen bzw. Verklemmen des Motors 52 das Zahnrad 6^2, sich zu drehen, da die Welle 5β und das Zahnrad 60 ebenfalls unbeweglich sind, was zur Folge hat, daß das Differential 50 des Antriebsmechanismus 40 eine Getriebeumsetzung hervorruft, vorausgesetzt, daß das Differential 50 von der Welle 70 angetrieben wird. Das hat zur Folge, daß der Antriebsmechanismus 40 mit einer Geschwindigkeit von 2x Meter pro Minute arbeitet, also der normalen Arbeitsgeschwindigkeit des gesamten Verstellorgans 32. Ein Leistungsausfall zum Motor 52 des Antriebsmechanismus 40 erlaubt
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es noch, dem Eingangs zahnrad 62 des Differentials 50» sich frei zu drehen, was zur !Folge hat, daß keine Getriebeumsetzung stattfindet, so daß infolgedessen das Verstellorgan 32 mit der ein- und einhalbfachen normalen Geschwindigkeit arbeitet.
Mit dem Verstellorgan 32 muß ein Steuer- und Kraftsystem verbunden werden. Dieses System ist in der Zeichnung nicht gezeigt, da es für eine angemessene Erläuterung der Erfindung nicht erforderlich ist. Dieses System hat die Aufgabe, den Motoren 52 je nach ihrer Art elektrische oder hydraulische Energie zuzuführen. Das Steuersystem gibt dem Piloten des Flugzeuges ein Mittel in die Hand, das Verstellorgan je nach den Flugerfordernissen zu betätigen. Wenn das Verstellorgan in einem Flugzeug mit verschwenkbarem Rotor verwendet wird, wie in Figur 1 angedeutet, dann benötigt das Flugzeug für jeden der beiden Motoren bzw. Rotoren ein Verstellorgan. Das Steuersystem sollte so ausgebildet sein, daß es in den Fällen, in denen eines oder beide Verstellorgane von ihrer normalen Arbeitsgeschwindigkeit abweichen, eine identische Geschwindigkeit beider Verstellorgane aufrechterhält. Das Steuersystem selbst kann in seinem Aufbau Sicherheitsmerkmale umfassen, deren Art eine Funktion der speziellen Anwendung des Verstellorgans 32 ist.
Zusammengefaßt betrifft die Erfindung ein Verstellorgan zum Bewegen zweier Elemente mit Bezug auf ein-ander, welches eine strukturelle Redundanz besitzt, so daß das Verstellorgan ungeachtet eines Ausfalls einer oder mehrerer Verstellorgankomponenten in betriebsfähigem Zustand erhalten bleibt. Zwei Antriebsmechanismen, von denen jeder mit einem Element verbunden ist, sind auf einer gemeinsamen Führungsbahn angebracht, so daß jeder mit Bezug auf die Führungsbahn bewegbar ist. Die Antriebsmechanismen sind mit einer gemeinsamen Welle verbunden, die im Falle eines Leistungsverlustes bzw. -ausfalls oder im Falle eines Ausfalls, Versagens, Fehlers o.dgl. in einem der Mechanismen, Kraft bzw. Leistung von einem Mechanismus zum anderen überträgt.
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Claims (13)

PATENTANSPRÜCHE
1.J Redundantes Verstellorgan zum Bewegen eines ersten Teils ^-^ relativ zu einem zweiten Teil über einen vorbestimmten Bewegungsbereich, gekennzeichnet durch eine Führungsbahn (44); eine erste und zweite Antriebsvorrichtung (4o bzw. 42), die betriebsmäßig mit der Führungsbahn verbunden und in Längsrichtung der Führungsbahn auf dieser im Abstand angeordnet sowie entlang derselben verschiebbar sind, wobei die erste Antriebsvorrichtung (4o) mit dem ersten Teil und die zweite Antriebsvorrichtung (42) mit dem zweiten Teil verbindbar ist; und eine Vorrichtung zum Verbinden des Verstellorgans mit einer Betriebseinrichtung, die eine unabhängige Bewegung der ersten und zweiten Antriebsvorrichtung relativ zueinander entlang der Führungsbahn (44) im wesentlichen über den vorbestimmten Bewegungsbereich gestattet.
2. Redundantes Verstellorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Antriebseinrichtung je eine Verschiebungseinrichtung (46) zum überqueren bzw· Durchlaufen der Führungsbahn (44) und einen Motor (52) zum Antrieb der Verschiebungseinrichtung umfassen.
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3. Redundantes Verstellorgan nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Übertragungsvorrichtung zum Antrieb der zweiten Verschiebungseinrichtung (46) durch den Motor (52) der ersten Verschiebungseinrichtung beim Unwirksamwerden des Motors der zweiten Verschiebungseinrichtung.
4. Redundantes Verstellorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Übertragungsvorrichtung zum Antrieb der Verschiebungseinrichtung (46) einer der Antriebseinrichtungen (40, 42), deren Motor unwirksam geworden ist, durch den Motor (52) der anderen Antriebseinrichtung.
5. Redundantes Verstellorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die !Führungsbahn (44) aus einer Welle besteht.
6. Redundantes Verstellorgan nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Welle aus einer Schraube besteht und die Verschiebungseinrichtung (46) eine Mutter ist, die so angebracht ist, daß sie auf der Schraube in Umdrehung versetzbar ist.
7. Redundantes Verstellorgan nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß jede Antriebsvorrichtung (4Ö, 42) eine Feststellvorrichtung bzw. eine "lTicht-Zurück"-i1eststellvorrichtung (48) aufweist, die mit dem Motor (52) und der Mutter verbunden ist, und die Mutter gegenüber der Schraube blockiert, wenn der Motor unwirksam wird.
8. Redundantes Verstellorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß jede Antriebsvorrichtung (40, 42) ein Differential (50) umfaßt.
9. Redundantes Verstellorgan nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des Differentials mit dem Motor (52) verbunden ist, während der eine Ausgang des Differen-
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tials mit der Verschiebungseinrichtung (4-6) und der andere Ausgang des Differentials mit der Übertragungsvorrichtung verbunden ist.
10. Redundantes Verstellorgan nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß das Differential (50) über die Feststellvorrichtung (48) mit der Verschiebungsvorrichtung (46) verbunden ist.
11. Redundantes Verstellorgan nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung eine mit jeder der Antriebseinrichtungen dreh- und verschiebbar verbundene Welle (70) umfaßt.
12. Redundantes Verstellorgan nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (70) mit dem Differential (50) jeder der Antriebsvorrichtungen (40, 42) verbunden ist.
13. Redundante-s Verstellorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Antriebsvorrichtung je ein Gehäuse (54) umfassen, wobei das Gehäuse der ersten Antriebsvorrichtung mit dem ersten Teil und das Gehäuse der zweiten Antriebsvorrichtung mit dem zweiten Teil verbindbar ist; sowie ferner die drehbar mit dem Gehäuse verbundene Mutter (46); die ebenfalls mit dem Gehäuse verbundene Feststellvorrichtung (48), die außerdem betriebsmäßig mit der Mutter verbunden ist, um deren Drehbewegung zu bewirken; das Differential (50), das mit dem Gehäuse und betriebsmäßig mit der Feststellvorrichtung verbunden ist; und den Motor (52), der mit dem Gehäuse und betriebsmäßig mit dem Differential verbunden ist.
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