DE3602100A1 - Stellvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung für ver­ schiedenartige, sich überlagernde Bewegungen, insbe­ sondere für die Steuer- bzw. Stellbewegungen von Ge­ stängen bei Flugkörpern.

Zum Beispiel zur Steuerung eines Hubschraubers wird die Taumelscheibe zur Erzielung der kollektiven Blattver­ stellung gehoben oder gesenkt bzw. axial zur Hauptrotor­ welle verschoben und für die zyklische Blattverstellung gekippt bzw. winklig zur Hauptrotorwelle gestellt. Zur Mischung von kollektiver und zyklischer Blattverstellung bedient man sich vielgestaltiger, mechanischer Vor­ richtungen. Sie sind aufwendig und kompliziert, wobei dies insbesondere auch für funkferngesteuerte Flugmodelle gilt. Vor allem bei Modellhubschraubern mit ihren meist einfachen und preiswerten Bauteilen machen sich dann rasch Lagerluft und Spiel in den Übertragungselementen bemerkbar. Schließlich weisen auch die Stellantriebe der jeweils benutzten Fernlenkanlage ein gewisses mechanisches Spiel auf und gehen als Störgrößen bei der Steuerung ein.

Eine Verbesserung ergibt sich bei der Ansteuerung und Mischung von kollektiven und zyklischen Steuervor­ gängen bei Hubschraubermodellen durch den gezielten Einsatz elektronischer Bauteile in speziellen Funk­ fernsteueranlagen. Hierdurch kann sogar auf die mecha­ nische Mischung verzichtet werden, das durch die Stell­ antriebe bedingte Spiel wird hierdurch aber nicht berührt. Allerdings ist es möglich, daß die Steuerbewegungen und Mischvorgänge durch unterschiedliche elektronische Ein­ flüsse nicht immer gleichmäßig, d.h. linear sind. Ausser­ dem gehen bei verschiedenen Mischungen Steuerwege verloren oder ändern sich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine be­ sonders einfache, rein mechanisch arbeitende Antriebsvor­ richtung zur Durchführung verschiedenartiger, sich über­ lagernder Bewegungen, insbesondere zur Ansteuerung und Mischung von kollektiven und zyklischen Verstellbewegungen der Rotorblätter eines Modellhubschraubers zu schaffen, wobei dies ferner unabhängig von der benutzten Funkfern­ steueranlage sein soll. Ferner sollen auch immer die vollen Stell- bzw. Steuerwege der Stellantriebe erhalten bleiben.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß mindestens zwei Stellantriebe vorgesehen sind, daß mindestens einer der Stellantriebe selbst schwenkbar gelagert ist und daß mindestens eine Koppelstange vorgesehen ist, die die Stellantriebe gelenkig verbindet.

Die gewählte Anordnung läßt mehrere Variationsmöglich­ keiten zu. Entweder sind alle Stellantriebe selbst schwenk­ bar gelagert oder alle Stellantriebe bis auf einen. Jeweils ein Stellantrieb, gleichgültig ob schwenkbar gelagert oder starr angeordnet, dient zur Erzeugung einer kollektiven Bewegung und verschwenkt hierzu die anderen Stellantriebe. Wenn dieser Stellantrieb starr angeordnet ist, so erfolgt die Verschwenkung der anderen Stellantriebe mit Hilfe seines Stellhebels, an dem dann die zu den anderen Stellantrieben führende Koppelstange angelenkt ist. Wird der zur kollektiven Verstellung dienende Stellantrieb selbst schwenkbar gelagert, so ist sein Stellhebel vorzugsweise über eine weitere Koppelstange mit einem Fixpunkt verbunden und die zu den anderen Stellantrieben führende Koppelstange ist vorzugsweise jeweils im Bereich der Drehachsen aller Stellhebel mittels Kugelgelenken angelenkt. Diese An­ ordnung stellt dann sicher, daß der Stellhebel des für die kollektive Verstellung dienenden Stellantriebes alle Stellantriebe synchron verschwenkt.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung und den Ansprüchen im Zusammenhang mit der Zeichnung her­ vor. Die Erfindung wird nachstehend anhand von Aus­ führungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1: eine perspektivische Ansicht einer er­ findungsgemäßen Stellvorrichtung, ins­ besondere zur Verwendung bei einem Modellhubschrauber;

Fig. 2: eine Ansicht der Stellvorrichtung gemäß Fig. 1 in abgewandelter Zuordnung zur Taumelscheibe eines Modellhubschraubers;

Fig. 3: eine perspektivische Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform;

Fig. 4: eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 5: eine perspektivische Ansicht einer Stellvorrichtung für einen anders­ artigen Flugkörper;

Fig. 6: eine perspektivische Ansicht von Lagerteilen für einen Stellantrieb;

Fig. 7: eine perspektivische Ansicht von ab­ gewandelten Lagerteilen für mehrere Stellantriebe;

Fig. 8: eine perspektivische Ansicht eines kippbar gelagerten Rahmens für einen Stellantrieb und

Fig. 9: eine perspektivische Ansicht eines auf Stützen kippbar gelagerten Rahmens für mindestens einen Stell­ antrieb.

Eine Stellvorrichtung 1 für verschiedenartige, sich über­ lagernde Bewegungen, insbesondere zum Verstellen der Taumelscheibe 22 eines im übrigen nicht näher darge­ stellten Modellhubschraubers umfaßt gemäß Fig. 1 einen Stellantrieb 1 a für die Nickbewegung, einen Stellantrieb 2 für die Rollbewegung und einen Stellantrieb 3 für die kollektive Blattverstellung (Pitch).

Die Stellantriebe 1 a, 2 und 3 sind jeweils mit Hilfe von Lagerböcken 4 und parallel zueinander liegenden Achsen 6 in Lagerelementen 7 schwenkbar gelagert, so daß sie ent­ sprechend dem Pfeil 8 in Richtung X-Y in einem gewissen Umfang bewegbar sind. Die Befestigung der Stellantriebe 1 a, 2 und 3 an den Lagerböcken 4 erfolgt bekanntermaßen an Gummielementen, die eine weiche Aufhängung der Stellantriebe 1 a, 2 und 3 bilden, damit sich gegebenen­ falls auftretende Erschütterungen nicht nachteilig aus­ wirken.

Die Stellantriebe 1 a, 2 und 3 sind durch eine jeweils angelenkte Koppelstange miteinander verbunden. Die An­ lenkung der Koppelstange 9 erfolgt gemäß Ausführungs­ beispiel mit Hilfe von Kugelgelenken 10 im Drehzentrum 11 der Stellhebel 12 der Stellantriebe 1 a, 2 und 3. Hierdurch wird eine besonders spielfreie Kraftüber­ tragung durch die Koppelstange 9 trotz der weichen Auf­ hängung der Stellantriebe 1 a, 2 und 3 erreicht.

Die Stellhebel 12 sämtlicher Stellantriebe 1 a, 2 und 3 weisen zwei Arme 12 a und 12 b auf. Der eine Stellarm 12 a des Stellhebels 12 am Stellantrieb 3 für die kollektive Blattverstellung ist aussen über eine Koppelstange 13 mit einem Fixpunkt 14 an einer Grundplatte 15 bzw. einem Chassisteil 15 verbunden. Die Anlenkung der Koppelstange 13 sowohl am Arm 12 a als auch am Fixpunkt 14 erfolgt über Kugelgelenke.

Bei Ansteuerung der kollektiven Blattverstellung bewegt sich der Stellhebel 12 des Stellantriebes 3, was eine Bewegung des Stellantriebes 3 um seine Achse 6 in Rich­ tung X-Y zur Folge hat. Hiermit verbunden ist über die sich in Richtung der Pfeile a-b (bei 16) bewegende Koppelstange eine entsprechende Bewegung der beiden anderen Stellantriebe 1 a, 2 um ihre Achsen 6. Ferner bewegen sich Gestänge 17 und 18, die an den Stellhebeln 12 der beiden Stellantriebe 1 a und 2 angelenkt sind, gleichsinnig analog dazu und verschwenken Umlenkhebel 19, welche über nur schematisch angedeutete Gestänge 20 und 21 sodann die Taumelscheibe 22 in an sich bekannter Weise im Sinne einer kollektiven Blattverstellung ver­ schieben bzw. heben oder senken.

Bei Ansteuerung des Stellantriebes 2 läßt sich der be­ sagten kollektiven Bewegung eine weitere Bewegung überlagern. Bei dieser Bewegung werden die beiden Ge­ stänge 17 in gegenläufiger Richtung verstellt, sobald sich der Stellhebel 12 des Stellantriebes 2 um seine Achse bzw. sein Drehzentrum 11 verdreht. Jede gesonderte Bewegung des Stellhebels 12 des Stellantriebes 2 be­ wirkt daher über die zugehörigen Umlenkhebel 19 eine gegenläufige Bewegung der beiden Gestänge 20, was eine Querneigung der Taumelscheibe 22 im Sinne einer "Roll­ bewegung" zur Folge hat.

In sinngemäßer Weise werden bei Ansteuerung des Stell­ antriebes 1 a über seinen Stellhebel 12 die beiden ange­ lenkten Gestänge 18 gegenläufig bewegt, so daß die zu­ gehörigen Umlenkhebel 19 auch die beiden Gestänge 21 gegenläufig verstellen, was eine Längsneigung der Taumelscheibe 22 im Sinne einer "Nickbewegung" zur Folge hat.

Wesentlich ist, daß die Stellantriebe 1 a, 2 und 3 zur Erzeugung einer kollektiven Bewegung gemeinsam ver­ schwenkbar sind. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die vollen Stellwege der einzelnen Stellantriebe bzw. ihrer Stellhebel 12 erhalten bleiben.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Anordnung der Koppelstange 9, die an den Stellarmen 12 genau in deren Drehzentrum 11 angreift und dadurch eine Addition von möglichem Lagerspiel an den einzelnen Stellantrieben 1 a, 2 und 3 vermeidet. Die Gestänge 18 und 21 lassen sich darüber hinaus relativ zu den Gestängen 17 und 20 derart in entgegengesetzter Richtung verspannen, daß sich jeg­ liches Lagerspiel bei der Übertragung von den Stellan­ trieben bis zur Taumelscheibe 22 ausschalten läßt.

Ferner ist es möglich, durch unterschiedliche Länge der Arme 12 a und 12 b an den einzelnen Stellhebeln 12 deutlich verschiedene Stellwege mit den einzelnen Stellantrieben 1 a, 2 oder 3 zu erreichen.

Die Fig. 2 zeigt in Ansicht sowie in Übereinstimmung mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1 drei Stellantriebe 1 a, 2 und 3 zur Ansteuerung einer Taumelscheibe 22. Ein Unterschied besteht lediglich insofern, als die Stell­ antriebe 1 a, 2 und 3 unterhalb der Taumelscheibe 2 ange­ ordnet sind und die an den Stellhebeln 12 der beiden Stellantriebe 1 a und 2 angelenkten Gestänge 17 und 18 unmittelbar an der Taumelscheibe 22 angreifen, ohne daß Umlenkhebel und weitere Gestänge wie bei dem ersten Aus­ führungsbeispiel erforderlich sind. Wiederum liegen alle Achsen 6, um die die Stellantriebe 1 a, 2 und 3 ver­ schwenken, parallel zueinander, und auch die Drehachsen 11 a aller Stellhebel 12 stehen jeweils parallel zu­ einander.

Die Fig. 3 zeigt eine Erweiterung der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele um einen weiteren Stellantrieb 23 zur beispielsweisen Verwendung in einem Modellhubschrauber. Auch dieser Stellantrieb 23 ist in der bereits be­ schriebenen Weise mittels Lagerböcken 4 verschwenkbar im Lagerelement 7 gelagert und über die Koppelstange 9 in der bei (8) gezeigten Weise in Richtung des Pfeiles X-Y bewegbar. Der Stellhebel 12 des Stellantriebes 2 braucht ebenso wie der Stellhebel 12 des Stellentriebes 3 nur einarmig zu sein und verstellt über ein Gestänge 24 z.B. den nicht dargestellten Heckrotor. Bei An­ steuerung des Stellantriebes 3 für die kollektive Ver­ stellung überträgt sich durch die angelenkte Koppelstange 9 die entstehende Schwenkbewegung auch auf den Stellan­ trieb 23 und damit auf das Gestänge 24 zum Heckrotor. Dies hat eine analog zur kollektiven Verstellung in be­ kannter Weise notwendige Verstellung des Heckrotors zum automatischen Drehmomentenausgleich zur Folge. Durch unterschiedliche Hebellängen bzw. Achsabstände kann ferner die Größe der Ausgleichsbewegung den Erfordernissen angepaßt werden.

Eine weitere, hier nicht gezeigte Möglichkeit besteht darin, auch den Stellantrieb für die Betätigung der Motordrossel kipp- bzw. schwenkbar zu lagern und mit der Pitchbetätigung zu koppeln. Bei geeigneter Auswahl der Hebellängen läßt sich dadurch eine entsprechende Drehzahlregelung in Abhängigkeit von der kollektiven Blattverstellung erreichen.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Möglichkeit zur Anordnung von zwei schwenkbaren Stellantrieben 1 a und 2 mit der bereits in Fig. 1 gezeigten Funktion, wobei jedoch der Stellantrieb 3 starr gelagert, d.h. nicht schwenkbar auf der Grundplatte 15 befestigt ist. Eine Koppelstange 25 ist am Schwenkhebel 12 des Stellantriebes 3 ange­ lenkt und gelenkig mit der Koppelstange 9 verbunden, welche ihrerseits die beiden anderen Stellantriebe 1 a und 2 verbindet. Die Bewegung des Stellhebels 12 über­ trägt sich daher als Schwenkbewegung auf die beiden Stellantriebe 1 a und 2.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt und betrifft einen Flugkörper (z.B. ein Deltamodell) mit zwei Rudern 26, welche die Funktion eines Höhen­ ruders bzw. Querruders besitzen. Ein Stellantrieb 27 ist um eine Achse 6 wie oben schwenkbar gelagert und dient mit seinem Stellhebel 12 zur Erzeugung der Quer­ ruder-Funktion, wozu zwei an dem zweiarmigen Stellhebel 12 angelenkte Gestänge 28 gegenläufig verstellt werden und entsprechende Ruderausschläge an den beiden Rudern 26 bewirken.

Statt dieser Bewegung oder zusätzlich läßt sich eine weitere Bewegung dadurch überlagern, daß der Stellan­ trieb 27 um seine Achse 6 verschwenkt wird. Dies ge­ schieht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit Hilfe eines starr angeordneten Stellantriebes 30, dessen Stellhebel 12 nur einen Arm benötigt, an dem eine Koppel­ stange 29 angelenkt ist, die mit ihrem anderen Ende ge­ lenkig im Drehzentrum 11 des Stellhebels 12 des anderen Stellantriebes 27 angreift. Die Bewegung des Stellhebels 12 des Stellantriebes 30 überträgt sich daher als gleich­ sinnige Bewegung auf die beiden zu den Rudern 26 führen­ den Gestänge 28.

Einzelne Lagerelemente bzw. Möglichkeiten zur Lagerung der schwenkbaren Stellantriebe gehen aus den Fig. 6-9 hervor. Fig. 6 zeigt hierbei gleichartige Lagerböcke 4 zur Befestigung am jeweiligen Stellantrieb und zur Be­ festigung an einer Grundplatte 15 oder einem Chassis 15. Gemäß Fig. 7 dienen die Lagerböcke 4 nur zur Be­ festigung an den einzelnen Stellantrieben, während Mehr­ fach-Lagerelemente 7 mit z.B. jeweils drei Lagerschalen an der Grundplatte 15 befestigt werden.

Die Fig. 8 betrifft eine Ausführungsform, gemäß der Lagerböcke 4 an der Grundplatte 15 angeordnet sind und die Befestigung des Stellantriebes an einem Rahmen 31 erfolgt, der zur Aufnahme eines einzigen Stellantriebes dient. Nicht näher dargestellte Schwenkachsen greifen von dem Rahmen 31 in die Lagerböcke 4.

Nach der Ausführungsform gemäß Fig. 9 ist ein Rahmen 32 vorzugsweise für mehrere Stellantriebe vorgesehen und weist Stützen 33, 34 auf. An ihrem freien Ende sind die Stützen 33, 34 mit Schwenkachsen versehen, die wiederum in Lagerböcke 4 greifen.

Die verschiedenen Ausführungsformen zeigen, daß die Er­ findung nicht auf spezielle Merkmale beschränkt ist und mannigfache Abwandlungsmöglichkeiten bestehen.

Um eine einwandfreie Funktion sicherzustellen, sind sämtliche Gestänge 17 und 18 an den Stellhebeln 12 des erforderlichen Bewegungsausgleichs wegen mit Kugel­ köpfen angelenkt, sowie dies auch für die Koppelstange 9 am Drehzentrum 11 gilt.

Claims (9)

1. Stellvorrichtung für verschiedenartige, sich über­ lagernde Bewegungen, insbesondere für die Steuer- bzw. Stellbewegungen von Gestängen bei Flugkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Stellan­ triebe (27, 30; 1 a, 2, 3) vorgesehen sind, daß mindestens einer der Stellantriebe (27; 1 a, 2) selbst schwenkbar gelagert ist und daß mindestens eine Koppelstange (9, 13, 25, 29) vorgesehen ist, die die Stellantriebe (1 a, 2, 3; 23, 27, 30) gelenkig verbindet.

2. Stellvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur zyklischen Verstellung der Rotor­ blätter eines Modellhubschraubers und somit seiner Taumelscheibe (22) zwei Stellantriebe (1 a, 2) vorge­ sehen sind, daß zur kollektiven Verstellung ein Stellantrieb (3) vorgesehen ist, daß mindestens die beiden Stellantriebe (1 a, 2) für die zyklische Ver­ stellung schwenkbar gelagert ist und daß der Stell­ antrieb (3) für die kollektive Verstellung hierzu die beiden anderen Stellantriebe (1 a, 2) verschwenkt.

3. Stellvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellantriebe 1 a, 2, 3 Stellhebel (12) mit zwei Armen (12 a, 12 b) mit einer mittigen Drehachse (11 a) aufweisen.

4. Stellvorrichtung nach Anspruch 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Stellantrieb (3) für die kollektive Verstellung selbst verschwenkbar gelagert ist und seine Stellhebel (12) mit einem Fixpunkt (14) verbunden ist und am Drehzentrum (11) seines Stell­ hebels (12) die Koppelstange (9) angelenkt ist.

5. Stellvorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsgestänge zwischen Stellantrieb (1 a, 2) und Taumelscheibe (22) Um­ lenkhebel (19) aufweist.

6. Stellvorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellantriebe (1 a, 2, 3) unterhalb der Taumelscheibe (22) angeordnet sind und ein Gestänge (17, 18) zwischen den jeweiligen Stellhebeln (12) der Stellantriebe (1 a, 2) und der Taumelscheibe (22) vorgesehen ist, ohne daß Umlenk­ hebel zwischengeschaltet sind.

7. Stellvorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellantrieb (23) für einen Heckrotor zusätzlich vorgesehen, ebenfalls schwenk­ bar gelagert und an der zum Stellantrieb (3) führenden Koppelstange (9) für die kollektive Blatt­ verstellung angelenkt ist.

8. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stellantriebe (1 a, 2, 3, 23) um parallele Achsen (6) verschwenkbar sind.

9. Stellvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Koppelstange (9) jeweils im Drehzentrum (11) der Stellhebel (12) der schwenk­ baren Stellantriebe (1 a, 2, 3, 23) angelenkt ist.