DE2751977A1 - Verstellanordnung fuer auftriebssteuerflaechen an einem flugzeugfluegel - Google Patents

Verstellanordnung fuer auftriebssteuerflaechen an einem flugzeugfluegel

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DE2751977A1
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Germany
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adjusting
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actuating
movement
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Trevor Alfred John Baston
John Roger Wynne
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ZF International UK Ltd
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Lucas Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Description

Lucas Industries Limited
Great King Street
GB-^irmingham 21. November 1977
Verstellanordnung für Auftriebssteuerflächen an einem Flugzeugflügel
Die Erfindung betrifft eine Verstellanordnung für Auftriebssteuerflächen an einem Flugzeugflügel.
Flugzeugflügel sind mit einer Anzahl beweglicher Steuerflächen versehen, unter anderem Auftriebssteuerflächen, die während des Landens und Startens eingesetzt werden, um den Flügelauftrieb zu erhöhen. Jede plötzliche Verringerung im Auftrieb kann unter diesen Umständen verheerende Folgen haben. Wenn auf eine Steuerfläche an einem der Flügel keine Stellkraft übertragen wird, kann diese Steuerfläche unter Umständen von aerodynamischen Kräften in eine Position geringsten Auftriebs bewegt werden. Es ist deshalb wünschenswert, daß jeder Defekt dieser Art dazu führt, daß die Steuerfläche in der Position verriegelt wird, in der sie sich befindet, wenn der Defekt auftritt. Wenn jedoch ein Stelldefekt an der Auftriebssteuerfläche an einem Flügel auftritt, ist es ereforderlich, zu verhindern, daß die Auftriebssteuerfläche am anderen Flügel aus einer Position weggefahren wird, die derjenigen entspricht, wenlche die defekte Steuerfläche einnimmt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung zu schaffen, bei der für die Auftriebssteuerflächen die vorstehenden Bedingungen erfüllt werden.
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Erfindungsgemäß ist eine Verstellanordnung für Auftriebssteuerflächen an einem Plugzeugflügel gekennzeichnet durch Stellmittel, eine Welle zum Übertragen der Stellbewegung von den Stellmitteln zu den Auftriebssteuerflachen, Mittel zur Lieferung eines ersten elektrischen Signals, das eine Punktion eines Maßes an Stellbewegung der Stellmittel ist, Mittel zur Lieferung eines zweiten elektrischen Signals, das eine Punktion eines Maßes an Stellbewegung der Welle ist, Mittel zur Lieferung eines Ausgangssignals in Erwiderung auf einen Solldifferenzwert zwischen dem ersten und dem zweiten Signal und Mittel zum Ansprechen auf das Ausgangssignal zum Hindern der Welle an einer Stellbewegung·
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmittel eine Anzahl von Stellmotoren, Getriebemitteln zum treibenden Verbinden der Motoren mit der Welle zum Drehen derselben mit einer Drehzahl, die von der Summe der Drehzahlen der Motoren abhängig ist, und Mitteln zum Einrichten des ersten Signals als eine Punktion der Summe der Motorbewegungen aufweisen.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:
Pig. 1 eine schematische Darstellung eines Plugzeugflügels e mit Auftriebssteuerflächen und einer Verstellanordnung
für diese Flächen,
Pig. 2 ein Blockschaltbild eines Teils der Verstellanordnung nach Pig. 1,
Pig. 3 ein Schnitt durch eine Bremse, die einen Teil der Anordnung nach Pig. 1 bildet,
Pig. 4 ein Schnitt an der Linie 4-4 der Pig. 3, Pig. 5 ein Schnitt an der Linie 5-5 der Pig. 3 und Pig. 6 eine Einzelheit aus Pig. 3 bei Blick in Richtung des Pfeils 6.
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Wie in *'ig. 1 gezeigt ist ,hat ein Plugzeug 10 links und rechts Flügel 11, 12. Die Flügel 11, 12 haben jeweils Auftriebssteuerflächen 13, 14, die in bekannter Weise bewegbar sind, um den Auftrieb des Flugzeugflügels während bestimmter Manöver zu ändern^ beispielsweise während des Landens und Startens. Zu diesem Zweck müssen die Steuerflächen 13, 14 genau positioniert werden, um gemeinsam bewegt zu werden, und sie müssen an einer Bewegung bei Ausfall eines Teils in einer zugehörigen Verstellanordnung gehindert werden.
Die Flächen 13, 14 sind durch eine einzige Verstellwelle bewegbar, die in Abschnitten 15, 16, 17 gebildet ist, welche durch Kardankupplungen 18 miteinander verbunden sind. Betätigungsvorrichtungen 19 bekannter Bauart sind in Funktion setzbar, um eine Drehbewegung der Wellen 15, 17 in eine Verstellung der betreffenden Flächen 13, 14 umzusetzen.
Ein Differentialgetriebe 20 spricht auf die Drehung von Eingangswellen 21, 22 an, um die Welle 16 mit einer Drehzahl zu drehen, die von der Summe der Drehzahlen der Wellen 21, 22 abhängig ist. Die Wellen 21, 22 werden von jeweiligen Druckmittelmotoren 23, 24 angetrieben. Die Enden der Wellen 15, 17 an den Spitzen der betreffenden Flügel 11, 12 sind mit Bremsvorrichtungen 25,»26 versehen, die im einzelnen noch zu beschreiben sein werden. Die Bremsvorrichtungen 25,
26 sprechen auf Ausgangssignale von einer Steueranordnung
27 an, die auf die Drehlage der Motoren 23, 24 und der Welle 16 anspricht.
An der Welle 16 ist zur Drehung damit eine Scheibe 330 angeordnet, die mit einer Anzahl im gleichen Abstand angeordneter Vorsprünge versehen ist (nicht dargestellt). Zwei Sonden 31, 32 sprechen auf den Durchlauf dieser Vorsprünge an, wenn si ch die Welle 16 dreht, um an betreffenden Leitungen 33, 34 Impulsketten zu liefern, deren Frequenz von der Drehzahl der
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Welle 16 abhängt. Der läufer des Motors 23 ist mit drei Elementen 35 versehen, die mit den Sonden 36, 37 zusammenwirken, um an betreffenden Leitungen 38, 39 Impulsketten zu liefern, deren Frequenz das Dreifache der Drehzahl des Motors 23 beträgt. Der Motor 24 hat entsprechende Elemente 35» die mit Sonden 40, 41 zusammenwirken, um an betreffenden Leitungen 42, 43 Impulsketten zu liefern, deren Frequenz das Dreifache der Drehzahl des Motors 24 beträgt.
Vier Teilungskreise 44 sprechen auf die Signale an den Betreffenden Leitungen 38, 42, 43, 39 an, um an betreffenden Leitungen 45, 46, 47, 48 Impulsketten zu liefern, deren Frequenz gleich der Drehzahl der betreffenden Motoren 23, 24 ist.
Sechs Digitalzähler 50, 51, 52, 53, 54, 55 liefern Zahlungen, die von der Zahl von Impulsen abhängig sind, welche an betreffenden Leitungen 45, 46, 33, 34, 47 und 48 empfangen werden. Eine Addierschaltung 56 liefert an einen Eingang eines Komparators 57 eine Zählung, die gleich der Summe der Werte in den Zählern 50, 51 ist. Der andeere Eingang zum Komparator 57 wird durch den Wert im Zähler 52 geliefert. Der Komparator 57 ist so eingerichtet, daß er ein Ausgangssignal an einer Leitung 58 liefert, wenn eine Diskrepanz zwischen den Werten, die vom Zähler 52 und von der Addierschaltung 56 geliefert werden, einen Sollwert überschreitet.
Eine Addierschaltung 59 liefert an einen Eingang eines weiteren Komparators 60 eine Zählung, die gleich der Summe der Werte in den Zählern 54, 55 ist. Der andere Eingang des Komparators 60 wird vom Wert im Zähler 53 geliefert. Der Komparator 60 ist so eingerichtet, daß er ein Augangssignal an einer Leitung 61 liefert, wenn eine Diskrepanz zwischen den Zählungen, die von dem Zähler 53 und von der Addierschaltung 59 geliefert werden, einen Sollwert überschreitet.
UND-Torschaltungen 62, 63 liefern Ausgangssignale an betref-
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fenden Leitungen 64, 65, wenn Signale an beiden Leitungen 58, 61 vorhanden sind. Eine Steuerschaltung 66 spricht auf ein Signal an der Leitung 64 an, um ein Ausgangssteuersignal an einer Leitung 67 zu liefern, und spricht außerdem auf ein Signal an einer Leitung 65 an, um ein Ausgangssteuersignal an einer Leitung 68 zu liefern. Die Ausgangssteuersignale an den Leitungen 67, 68 werden dazu benutzt, die Bremsvorrichtungen 25, 26 in einer noch zu beschreibenden Weise zu betätigen.
Wegen des Übersetzungsverhältnisses des Differentialgetriebes 20 entspricht die Zahl der Impulse an den Leitungen 33, 34 nicht genau der Summe der Impulse an den Leitungen 38, 42 oder an den Leitungen 39, 43. Um zu verhindern, daß diese Diskrepanz kumuliert und das Erscheinen von ungewollten Signalen an den Leitungen 58, 61 bewirkt, werden die Zähler 50, 51, 52, 53, 54 und 55 alle drei Drehungen der Welle 16 auf Null zurückgestellt. Das wird durch Rückstellimpulsgeber 69, 70 bewirkt, die jeweils auf die Werte in den Zählern 52, 53 ansprechen und Rückstellsignale an die Zähler alle drei Drehungen der Welle 16 liefern.
Im Betrieb liefert die Steueranordnung 27 also Ausgangssignale an den Leitungen 67, 68 immer dann, wenn irgendeine Diskrepanz zwischen den Stellpositionen der Motoren 23, 24 und der Stellposition der Welle 16 einen Sollwert überschreitet. Eine Verdopplung der Sonden an den Motoren 23, 24 und der Scheibe 30 zusammen mit einer Verdopplung der Elemente innerhalb der Steueranordnung 27 fet den Effekt, daß Ausgangs signale an den Leitungen 67, 68 nur dann vorhanden sind, wenn Signale von beiden Komparatoren 57, 60 anzeigen, daß eine maxiamal zulässige Wellenpositionsdiskrepanz erreicht ist. Die Wahrscheinlichkeit einer Betätigung der Bremsvorrichtungen 25, 26 ale Folge von elektrischen Defekten in den Sonden oder in der Steueranordnung ist damit erheblich verringert.
Die Bremsvorrichtungen 25, 26 sind identisch, und die Vorrich-
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tung 25 ist in ihren Einzelheiten in Pig. 3, 4, 5 und 6 gezeigt. Die Vorrichtung hat ein Gehäuse 71, in dem ein Rotor 72 drehbar gelagert ist. Der Rotor 72 ist treibend mit der Welle 15 verbunden. Der Rotor 72 ist mit einem Plansch 73 versehen und endet in einer Spindel 74. Reglerfliehgewichte 75 sitzen am Rotor 72 und greifen an einer Hülse 76 an, die die Spindel 74 umgibt und durch die Fliehgewichte 75 gegen eine Bewegung mittels einer Feder 77 vorgespannt ist. An der Hülse 76 ist mittels eines Lagers 78 ein Ring 79 gelagert. Ein Hebel 80 ist zur Bewwegung um einen Gelenkbolzen 81 gelagert, der sich in einer ortsfesten Lage dem Gehäuse 17 gegenüber befindet. Der hebel 80 greift auch schwenkbar am Ring β 79 an. Ein Ende des Hebels 80 legt sich gegen einen Schaft 82, der durch eine Feder 83 in eine Richtung gespannt ist, um den Hebel 80 nach rechts um den Gelenkbolzen 81 zu drücken.
Das andere Ende des Hebels 80 kann sich gegen eine Verriegelung 84 legen, die gelenkig im Gehäuse 71 gelagert ist. Die Verriegelung 84 hat ein Widerlagez· in der Form einer Rolle 85, und diese ist durch eine Feder 86 in eine Lage gespannt», in der die Rolle 85 an einem einstellbaren Anschlag 87 angreift, und in dieser Position legt sich die Rolle 85 auch gegen einen Stößel 88, um eine Bewegung desselben in Richtung nach links zu verhindern.
Ein Xäfig 90 umschließt den Rotor 72 und ist durch das Gehäuse 71 zur axialen Bewegung und Drehbewegung in bezug auf dieses gelagert, und dieser Käfig hält sechs Rollen 91 im gleichen Abstand um den Rotor 72 herum. Ein Bremsring 892 ist im Gehäuse 71 gelagert und umschließt die Rollen 891. Der Bremsming 92 ist mit Innenausnehmungen 93 versehen, die einen radialen Spielraum für die Rollen 91 bilden. Der Ring 92 hat einen einstückigen Ansatz 94, der in einer MittelLage durch zwei Stößel 95 gehalten wird, auf die identische Federn 96 einwirken. In dieser Position des Bremsrings 92 sind die Ausnehmungen so angeordnet, daß der Ring 92 von den Rollen
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nicht erfaßt wird, die sich damit im Käfig 90 frei drehen können«
Der Bremsring 92 ist mit einer Anzahl von symmetrischen Rampen 97 versehen, von denen zwei in Fig. 6 gezeigt sind. Der Lagerkäfig 90 weist eine Ringpartie 98 auf, die eine Anzahl symmetrischer Rampen 99 aufweist, welche ebenfalls in Fig. 6 gezeigt sind. Die Rampen 97 und 99 sind komplementär, und wenn sich der Käfig 90 in seiner Position am weitesten rechts befindet, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, verhindern die Rampen 97, 99 eine relative Drehung zwischen dem Käfig 90 und dem Bremsring 92, und sie halten diese Elemente in einer Position, in der die Rollen 91 innerhalb der Ausnehmungen 92 des Bremsrings 92 liegen. Der Käfig 90 wird ferner durch eine Stange 100 in eine Mittellage gedrückt, auf die eine Federanordnung 101 eainwirkt, die im einzelnen in Fig. 5 gezeigt ist.
Ein Gabelhebel 102 ist gelenkig im Gehäuse 71 gelagert und greift an der Ringpartie 98 an. Der Hebel 102 legt sich gegen ein Ende des Stößels 88, so daß dann, wenn sich die Verriegelung 84 in der dargestellten Position befindet, die Ringpartie 98 in ihrer Lage am weitesten rechts gehalten wird. Ein federbelasteter Stößel 103 drückt den Hebel 102 in eine Richtung zum Bewegen der Ringpartie 98 in einen Angriff am Flansch 73 und zum Bewewgen der Rampen 97, 99 außer Angriff. Diese Bewegung des Hebels IO2 wird durch den Stößel 88 verhindert, solange sich die Verriegelung 84 in der dargestellten Position befindet. In dieser Position können sich die Rollen 91 deshalb frei in den Ausnehmungen 93 drehen, und keine Bremswirkung wird auf den Rotor 72 oder auf den Wellenabschnitt 15 ausgeübt.
Die kombinierte Kraft, die von den Federn 77, 83 ausgeübt wird, ist derart, daß bei normalen Drehzahlen de3 Rotors 72 die Fliehgewichte 75 keine Bewegung der Verriegelung 84 aus
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ihrer Anlage am Stößel 88 mittels des Hebels 80 bewirken. Wenn jedoch einer der Wellenabschnitte 15, 16 zwischen der Scheibe 30 und der Bremsvorrichtung 25 brechen sollte, bewirken aerodynamische Kräfte auf die Fläche 13 eine Drehung der Wellenpartie 15 mit einer ausreichend hohen Drehzahl, um zu bewirken, daß die Verriegelung 84 umschaltet. Der Stößel 88 wandert dann unter dem Einfluß des Stößels 103 nach links, und das führt zu einer Bewegung der Rampen 57, 99 außer Eingriff und ermöglicht eine relative Drehung zwischen dem Käfig 90 und dem Bremsring 92. Die Ringpartie 98 des Käfigs 90 bewegt sich in einen reibenden Angriff an den Plansch 73, um damit den Käfig 90 zu drehen. Die Rollen 91 wandert aus den Ausnehmungen 93 heraus und verkeilen sich zwischen dem Rotor 72 und dem Bremsring 92. Der Bremsring 92 dreht sich kurz gegen den entsprechenden der Stößel 94, 95, die als Stoßdämpfer fungieren. Arretiert der Bremsring 92, wird also der Rotor 72 gebremst, ebenso der Wellenabschnitt 15 mit den Auftriebssteuerflächen 13.
Ein Elektromagnet 104 ist mit zwei unabhängigen Wicklungen versehen, die durch die Ausgangssignale an den Leitungen 67 bzw. 68 erregbar sind. Eine Erregung des Elektromagneten 104 bewirkt ein Wandern der Verriegelung 84 nach rechts, und das hat den bereits beschriebenen Bremseffekt.
Eine Bewegung des Stößels 88 nach links wird durch einen Kanthebel 105 unterbunden, der durch eine Feder 106 in die dargestellte Position gedrückt wird. Der Hebel 105 ist an einer Spindel 107 befestigt, die von Hand nach links gedereht werden kann, um den Stößel 18 nach rechts zu drükken. Wenn nach dem Abbremsen des Rotors 72 eine Drehung in eine Richtung entgegengesetzt zu der erfolgt, in der ein Bremsen erfolgte, werden die Rollen 81 freigesetzt, und die Federanordnung 101 (Fig. 5) führt den Käfig 90 in seine Mittellage zurück. Der Kanthebel 105 kann dann von Hand bedient werden, um die Rampen 97, 99 in Angriff zu drücken und der
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Feder 86 eine Rückstellung der Verriegelung 84 zu ermöglichen.
Der Testhebel 108 ist von Hand bedienbar, um den Schaft 82 gegen die Feder 83 zu bewgegen und damit die Vorspannung derselben vom Hebel 80 wegzunehmen. In dieser Situation wirkt den Fliehgewicheten 75 nur die Feder 77 entgegen und bewirkt ein Umschwalten der Verriegelung 84 bei normalen Laufdrehzahlen des Rotors 72. Der Hebel 107 kann damit benutzt werden, um eine Überdrehungserwiderung der Vorrichtung 25 zu testen.
Die Bremsvorrichtung 26 kann in entsprechender Weise arbeiten, um die Bewegung der Welle 17 und der Steuerflächen 14 zu arretieren.
Die Spindel 74 treibt einen Synchronsteuergenerator und einen Snychrondifferentialgenerator an, bei 109 in Fig. 3 dargestellt. Ein entsprechender Synchronsteuergenerator und Synchrondifferentialgenerator sind der Bremsvorrichtung 26 zugeordnet und werden vom Wellenabschnitt 17 angetrieben. Diese Synchrongeneratoren werden dazu benutzt, eine Asymmetrie im Betrieb zwischen den Wellenabschnitten 15, 16 festzustellen und die Motoren 23, 24 in Erwiderung auf diese Asymmetrie zu arretieren, weie das in der GB-PS 1 400 449 beschrieben worden ist. Die beschriebene Verstellanordnung bremst also beide Wellenabschnitte 15, 16, wenn deren Drehung nicht der Stelldrehung eines oder beider der Motoren 23, 24 entspricht. Die Anordnung sorgt auch für ein Bremsen der Wellenabschnitte 15» 16, wenn eine Schnellbewegung derselben auf G-rund von aerodynamischen Lasten an den Steuerflächen 13, 14 erfolgt, und sie spricht auf das Feststellen einer Asymmetrie zwischen einem abgebremsten Wellenabschnitt und einem Wellenabschnitt an, der noch funktionsfähig ist, um die Motoren 23, 24 zu arretieren und damit zu verhindern, daß der noch funktionsfähige Wellenabschnitt wesentlichen aus der Ausrichtung mit dem gebremsten Wellenabschnitt herausgefahren wird.
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Leerseite

Claims (7)

  1. COHAUSZ & FLOHACK
    SCHUMANNSTR. Or . D-4OOO DÜSSELDORF /
    Telefon: (0211) 683344 Tele«: 08586513 cop d
    PATENTANWÄLTE:
    Dipl.-Ing. W. COHAUSZ - Dipl.-Ing. R. KNAUF Dring.. Dipl-Wirftck-Ing. A. GERBER - Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ
    Lucas Industries Limited
    Great King Street
    GB-Birmingham 21. November 1977
    Ansprüche
    hj Verstellanordnung für Auftriebssteuerflächen an einem Flugzeugflügel, gekennzeichnet durch Stellmittel, eine Welle zum Übertragen der Stellbewegung von den Stellmitteln zu den Auftriebssteuerflächen, Mittel zur Lieferung eines ersten elektrischen Signals, das eine Funktion eines Maßes an Stellbewegung der Stellmittel ist, Mittel zur Lieferung eines zweiten elektrischen Signals, das eine Funktion eines Maßes an Stellbewegung der Welle ist, Mittel zur Lieferung eines Ausgangssignals in Erwiderung auf einen Solldifferenzwert zwischen dem ersten und dem zweiten Signal und Mittel zum Ansprechen auf das Ausgangssignal zum Hindern der Welle an einer Stellbewegung·
  2. 2. Verstellanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Stellmotoren, uetriebemitteln zum treibenden Verbinden der Motoren mit der Welle zum Drehen derselbenmit einer Drehzahl, die von der Summe der Drehzahlen der Motoren abhängig ist, und Mitteln zum Einrichten des ersten Signals als eine Funktion der Summe der Motorbewegungen·
  3. 3. Verstellanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Mzwei der Mittel zur Lieferung
    Wa/Ti - 2 -
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    ORIGINAL INSPEGTEO
    erster elektrischer Signale, die Punktionen einer Stellbewegung der Stellmittel sind, zwei der Mittel zur Lieferung der zweiten elektrischen Signale, zwei Komparatormittel, die auf Differenzen zwischen betereffenden der ersten elektrischen Signale und betreffenden der zweiten elektrischen Signale zur Lieferung von jeweiligen Steuersignalen ansprechen und Sumiermittel zur Lieferung des Ausgangssignals nur in Erwiderung auf Steuersignale» von jeden den Komparatormitteln.
  4. 4. Verstellanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a durch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Hindern der Welle an einer Stellbewegung auf die Drehzahl der Welle ansprechende Mittel aufweisen.
  5. 5. Verstellanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Hindern der Wellle an einer Stellbewegung eine Anzahl von Bremsvorrichtungen aufweisen, die mit betreffenden Abschnitten der Welle zusammenwirken.
  6. 6. Verstellanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zum Hindern der Welle an einer Stellbewegung eine Bremsvorrichtung mit einem Rotor, der treibend mit der Welle verbunden ist, einem drehfest gehaltenen Glied, einem Bremselement, das eine Betriebsstellung hat, in der es sowohl am Rotor als auch an dem Glied angreift, und das eine Ruhestellung hat, Mitteln zum Halten des Bremselements in der Ruhestellung und Betätigungsmitteln zum Drücken des Bremselements aus der Ruhestellung aufweisen, wobei die Betätigungsmittel auf das Ausgangssignal ansprechen.
  7. 7. Verstellanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungsmittel auch auf eine Solldrehzahl der Welle ansprechen.
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    8·, Verstellanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungsmittel Mittel zum Wegspannen des Bremselements aus seiner Ruhestellung und eine Verriegelungsvorrichtung aufweisen, die sich einer Bewegung des Bremselements durch die Mittel zum Wegspannen entgegenstellen und auf das Ausgangssignal und auf eine Solldrehzahl der Welle ansprechen.
    9c Verstellanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel zum Ansprechendlassen der Betätigungsmittel auf eine Wellendrehzahl vorgesehen sind, die geringer als die Solldrehzahl ist.
    809824/062 5
DE19772751977 1976-11-24 1977-11-22 Verstellanordnung fuer auftriebssteuerflaechen an einem flugzeugfluegel Withdrawn DE2751977A1 (de)

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