DE4334680A1

DE4334680A1 - Vorrichtung zur Verstellung

Info

Publication number: DE4334680A1
Application number: DE4334680A
Authority: DE
Inventors: Thomas Diekmann; Norbert Geyer; Wilhelm Martens
Original assignee: Deutsche Aerospace AG; Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 1993-10-12
Filing date: 1993-10-12
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2013-10-13
Also published as: US5566910A; DE4334680C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstellung von Tragflächenklappen von Flugzeugen.

Es ist möglich, Flugzeuge mit einem Landeklappenantrieb zu versehen, mit dessen Hilfe eine variable Flügel profilwölbung erzeugt werden kann. Dies erfolgt durch definierte Ein- und Ausfahren der Landeklappe. Ein der artiger Landeklappenantrieb wird als Variabel-Camber- Landeklappenantrieb bezeichnet.

Durch die Verwendung eines derartigen Landeklappenan triebes entsteht im normalen Reiseflug zwischen der Flügelunterseite und einer Landeklappenvorderkante ein Spalt, der zur Gewährleistung aerodynamisch günstiger Verhältnisse zweckmäßigerweise abgedeckt werden sollte.

Eine derartige Abdeckung kann mit Hilfe einer speziellen Tragflächenklappe (Deflector Door) erfolgen. Eine derartige Tragflächenklappe kann sowohl den Spalt zwischen der Flügelunterseite und der Landeklappen flanke strömungsgünstig abdecken, darüber hinaus ist es möglich, während der Start- und Landephase eine Posi tionierung zur optimalen Strömungsführung des Luft stromes zwischen der Flügelunterseite und der Flügel oberseite einzunehmen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für eine Tragflächenklappe der einleitend genannten Art einen Verstellantrieb anzugeben, der eine zuverlässige Ver wendung zur Strömungsführung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Tragflächenklappen zur Positionierung im Bereich eines Zwischenraumes zwischen einer Landeklappenvorder kante und einer Unterseite eines Flügels des Flugzeuges mit mindestens einer rotationsfähig gelagerten Positio nierwelle verbunden sind, die Positionierwelle in Wellenabschnitte unterteilt ist, von denen jeder mit einem zugeordneten Landeklappenantrieb gekoppelt ist und daß mindestens eine Hebelmechanik zur Übertragung einer Drehbewegung der Wellenabschnitte auf die zuge ordnete Tragflächenklappe vorgesehen ist.

Mit Hilfe der Vorrichtung zur Verstellung der Trag flächenklappen kann gewährleistet werden, daß keine Verstellung der Tragflächenklappen erfolgt, wenn sich die Landeklappe innerhalb des Bereiches befindet, der der variablen Flügelprofilwölbung zugeordnet ist. Erst in dem Moment, wenn die Landeklappenvorderkante in den Bereich der Hinterkante der Tragflächenklappe überfährt, schwenkt die Tragflächenklappe aus der Pro filierung des Flügels nach unten. Hierdurch wird eine Kollision zwischen den Landeklappen und der Trag flächenklappe vermieden. Eine maximal nach oben ver schwenkte Position der Tragflächenklappen ist vorge sehen, wenn sich die Landeklappe in einer Startstellung befindet. Zwischen der Start- und der Landestellung der Landeklappen ist keine Bewegung der Tragflächenklappe vorgesehen.

Durch die Unterteilung der Positionierwelle in mehrere Wellenabschnitte ist es möglich, einen komplexen Be wegungsablauf für die Tragflächenklappen zu reali sieren, der streng definiert und gegenüber von Be triebsbedingungen robust ist. Separate Antriebselemente sowie deren Steuerung ist nicht erforderlich. Durch die Übertragung der Drehbewegungen über einfache mechani sche Verbindungen wird eine hohe Zuverlässigkeit er zielt. Insbesondere werden komplexe und fehleranfällige Komponenten, beispielsweise Zahnradgetriebe oder Kurvenscheiben, vermieden. Durch die Verwendung einer Positionierwelle wird lediglich ein geringer Einbauraum benötigt. Vergleichsweise große Schwenkbereiche, die bei einer Verwendung von Schubstangen erforderlich werden, werden vermieden.

Die besonders kompakte Ausführungsform wird dadurch bereitgestellt, daß der Wellenabschnitt aus einer An triebswelle, einer Abtriebswelle sowie einer die An triebswelle mit der Abtriebswelle verkoppelnden Torsi onsfeder ausgebildet ist.

Zur Gewährleistung einer spielfreien Betätigung wird vorgeschlagen, daß die Torsionsfeder vorgespannt ist.

Eine Vorgabe einer erwünschten Bewegungskinematik wird dadurch erleichtert, daß die Verspannung der Antriebs welle relativ zur Abtriebswelle Abtriebswelle im Be reich von Federmitnehmer vorgesehen ist, die im Bereich von Enden der Torsionsfeder angeordnet sind.

Zur Begrenzung eines durchführbaren Bereiches wird vor geschlagen, daß der Federmitnehmer zur Begrenzung der Drehbewegung mit Anschlagflächen im Bereich der An triebswelle einerseits und im Bereich der Abtriebswelle andererseits korrespondiert.

Zur definierten Durchführung der Bewegungen relativ zur tragenden Struktur ist vorgesehen, daß zur Einschrän kung des Drehbereiches der Abtriebswelle struktursei tige Begrenzungselemente vorgesehen sind.

Eine definierte Bewegung der Tragflächenklappen in Ab hängigkeit von der Positionierung der Landeklappen kann dadurch erreicht werden, daß die Positionierung der Tragflächenklappe durch das Zusammenwirken der Hebel mechanik, der Positionierwelle und einer Antriebshebel mechanik mit dem Landeklappenantrieb synchronisiert ist.

Die Robustheit der Vorrichtung wird dadurch unter stützt, daß die Positionierwelle durch die Antriebs hebelmechanik mit dem Landeklappenantrieb verbunden ist.

Eine Kombination einer kompakten Ausführungsform und einer Unempfindlichkeit gegenüber von Verschmutzung wird dadurch bereitgestellt, daß durch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle hohl ausgebildet ist und die An triebswelle aufnimmt und daß die Antriebswelle ebenfalls hohl ausgebildet ist und die innen liegende Torsions feder umschließt.

Die Durchführung exakt definierter Bewegungsabläufe wird auch dadurch unterstützt, daß die Federmitnehmer gleichzeitig sowohl mit der Antriebswelle als mit der Abtriebswelle in Anlage sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin dung schematisch dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Positionierung der Landeklappe in einem eingefahrenen Zustand,

Fig. 2 eine Positionierung der Landeklappen in einer ausgefahrenen Positionierung vor Einnahme einer Orientierung zur Veränderung der Flügel profilwölbung mit maximaler VC-Stellung (variable camber),

Fig. 3 eine Positionierung der Landeklappe in einer Überfahrerposition und eine Positionierung der Tragflächenklappe in einer maximalen Öffnungs position,

Fig. 4 eine Positionierung der Landeklappen in einer Startposition und eine Positionierung der Tragflächenklappe einer maximalen Schließ position,

Fig. 5 eine Positionierung der Landeklappe in einer Landeposition und eine Positionierung der Tragflächenklappe in einer maximalen Schließ position,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine Flügelstruktur eines Flugzeuges mit einer Verstellvorrichtung für die Tragflächenklappen und die Landeklappen,

Fig. 7 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie VII-VII in Fig. 9,

Fig. 8 einen Querschnitt gemäß Schnittlinie VIII- VIII in Fig. 9,

Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung eines Teiles des Schnittes gemäß Fig. 6,

Fig. 10 verschiedene Positionierungen der Positionier welle gemäß Schnittlinie X-X in Fig. 9 und

Fig. 11 verschiedene Positionierungen der Positionier welle gemäß Schnittlinie XI-XI in Fig. 9.

Die Vorrichtung zur Verstellung von Tragflächenklappen (1) ist gemäß der Darstellung in Fig. 1 im Bereich eines Flügels (2) eines Flugzeuges installiert. Die Positionierung der Tragflächenklappe (1) erfolgt in Abhängigkeit von einer Positionierung einer Landeklappe (3). Zur Durchführung der Positionierbewegungen der Tragflächenklappe (1) ist eine Positionierwelle (4) vorgesehen, die im Bereich des Flügels (2) drehbeweg lich gelagert ist. Die Tragflächenklappe (1) ist über eine Hebelmechanik (5) mit der Positionierwelle (4) gekoppelt.

Eine Positionierung der Tragflächenklappe (1) in Re lation zur Positionierung der Landeklappe (3) ist in den Fig. (1-5) veranschaulicht.

Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß die Positionierwelle (4) in eine Mehrzahl von Wellenabschnitte (6) unter teilt ist. Jeder der Wellenabschnitte (6) ist mit min destens einer Tragflächenklappe (1) verbunden. Die Wellenabschnitte (6) sind jeweils mit einem Lande klappenantrieb (7) gekoppelt.

Zur Verbindung der Wellenabschnitte (6) mit dem Lande klappenantrieb (7) ist eine Antriebshebelmechanik (8) vorgesehen. Durch das Zusammenwirken der Antriebshebel mechanik (8) und der Hebelmechanik (5) wird eine Synchronisation der Positionierung der Landeklappen (3) und der Tragflächenklappe (1) erreicht. Die Antriebs hebelmechanik (8) ist gemäß der Ausführungsform in Fig. 7 derart konstruiert, daß ausgehend von einer Lande klappenwelle (9), der zu einem Landeklappenantrieb ge hört, ein gabelförmiger Mitnahmeflansch (10) verdreht wird, der über eine Kopplungsstange (11) mit einem als Mitnehmer ausgebildeten Verstellflansch (12) zusammen wirkt, der an der Positionierwelle (4) befestigt ist.

Der genaue konstruktive Aufbau der Hebelmechanik (5) ist in Fig. 8 dargestellt. Die Hebelmechanik (5) be steht aus einem Halterungsflansch (13), der mit Trag flächenklappe (1) befestigt ist. Über einen Querhebel (14) ist der Halterungsflansch (13) mit einem Mitnehmer (15) verbunden, der an der Abtriebswelle (19) befestigt ist. Darüber hinaus sind an der Abtriebswelle (19) An schlagvorsprünge (16) angeordnet, deren Positionierbe reich durch Begrenzungselemente (17) angeordnet, deren Positionierbereich durch Begrenzungselemente (17) fest gelegt ist, die mit der Struktur des Flügels (2) fest verbunden sind. Die Begrenzungselemente (17) sollen als Einfahrstop und als Ausfahrstopp dienen.

Aus der Darstellung gemäß Fig. 9 ist ersichtlich, daß der Wellenabschnitt (6) aus einer Antriebswelle (18) und einer Abtriebswelle (19) besteht, die einer Tor sionsfeder (20) miteinander verbunden sind. Die An triebswelle (18) ist innerhalb der rohrförmigen Ab triebswelle (19) angeordnet. Durch die Torsionsfeder (20) werden die Antriebswelle (18) und die Abtriebs welle (19) mit Hilfe von zwei Federmitnehmern (21), die jeweils am Ende der Torsionsfeder (20) angeordnet sind, gegeneinander verspannt. Die Federmitnehmer (21) sind fest mit der Torsionsfeder (20) verbunden und drücken jeweils gegen Anschlagflächen (22) an der Antriebswelle (18) einerseits und an der Abtriebswelle (19) anderer seits. Die Orientierung der Anschlagflächen (22) ergibt sich aus den Fig. 10 und 11. Die Federmitnehmer (21) sind gleichzeitig mit beiden Wellen (18, 19) in Anlage. In den oberen Darstellungen von Fig. 10 und Fig. 11 wird die Positionierung für eingefahrene Landeklappen, in den mittleren Darstellungen die Positionierung für eine Zwischenstellung und in den unteren Darstellungen die Positionierung für Landeklappen in der Lande stellung wiedergegeben.

Die Größe und die Lokalisierung der Anschlagflächen (22) kann in Abhängigkeit von einem zu realisierenden Bewegungsablauf gewählt werden. Die Dimensionierung der Torsionsfeder (20) erfolgt derart, daß das Vorspann moment dem maximal benötigten Antriebsmoment für die Tragflächenklappen (1) im Bereich der Abtriebswelle (19) entspricht. Bei einem zu übertragenden Drehmoment, das größer als die definierte Vorspannung der Torsions feder (20) ist, verdreht sich Antriebswelle (18) rela tiv zur Abtriebswelle (19).

Bei der Durchführung eines Bewegungsablaufes wird der zur Verfügung stehende Drehbereich durch die Begrenzungselemente (17) eingeschränkt. Die Abtriebs welle (19) dreht zunächst soweit, daß einer der An schlagvorsprünge (16) mit einem der Begrenzungselemente (17) in Kontakt kommt. Hierdurch wird eine weitere Drehung der Abtriebswelle (19) verhindert. Bei einer weiteren Drehung der Antriebswelle (18) erfolgt ein Lösen der beiden Federmitnehmer (21). Hierdurch wird eine weitere Verdrehung der Torsionsfeder (20) hervor gerufen.

Die Positionierung der Begrenzungselemente (17) erfolgt derart, daß der Einfahrstopp während des gesamten Stellbereiches für das variable Flügelprofil der Lande klappe (3) an der Abtriebswelle (18) anliegt. Das gleiche gilt für den Ausfahrstopp im Bereich zwischen der Start- und der Landestellung. In diesen Bereich führt die Tragflächenklappe (1) keine Bewegung durch.

Das Zusammenwirken der Antriebswelle (18), der Ab triebswelle (19), der Torsionsfeder (20), der Federmit nehmer (21) sowie der Anschlagflächen (22) ist insbe sondere den verschiedenen Darstellungen zur Drehposi tionierung in den Fig. 10 und 11 zu entnehmen. Ins besondere bei einer Gegenüberstellung der jeweils mitt leren zur unteren Darstellung in den Figuren ist die Positionierung der Antriebswelle (18) relativ zur Ab triebswelle (19) bei einem Eingriff der Anschlagflächen (22) durch Drehbeaufschlagung der Torsionsfeder (20) zu entnehmen.

Claims

1. Vorrichtung zur Verstellung von Tragflächenklappen von Flugzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächenklappe (1) zur Positionierung im Bereich eines Zwischenraumes zwischen einer Landeklappen vorderkante und einer Unterseite eines Flügels (2) des Flugzeuges mit mindestens einer rotationsfähig gelagerten Positionierwelle (4) verbunden sind, die Positionierwelle in Wellenabschnitte (6) unterteilt ist, von denen jeder mit einem zugeordneten Lande klappenantrieb (7) gekoppelt ist und daß mindestens eine Hebelmechanik (5) zur Übertragung einer Dreh bewegung der Wellenabschnitte (6) auf die zugeord nete Tragflächenklappe (1) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der Wellenabschnitt (6) aus einer An triebswelle (18), einer Abtriebswelle (19) sowie einer die Antriebswelle (18) mit der Abtriebswelle (19) verkoppelnden Torsionsfeder (20) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Torsionsfeder (20) vorgespannt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die Verspannung der An triebswelle (18) relativ zur Abtriebswelle Ab triebswelle (19) im Bereich von Federmitnehmer (21) vorgesehen ist, die im Bereich von Enden der Torsi onsfedern (20) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß der Federmitnehmer (21) zur Begrenzung der Drehbewegung mit Anschlagflächen (22) im Bereich der Antriebswelle (18) einerseits und im Bereich der Abtriebswelle (19) andererseits korrespondiert.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß zur Einschränkung des Drehbereiches der Abtriebswellen (19) struktur seitige Begrenzungselemente (17) vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die Positionierung der Tragflächenklappe (1) durch das Zusammenwirken der Hebelmechanik (5) und einer Antriebshebelmechanik (8) mit dem Landeklappenantrieb (7) synchronisiert ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß die Positionierwelle (4) durch die Antriebshebelmechanik (8) mit dem Lande klappenantrieb (7) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (19) hohl ausgebildet ist und die Antriebswelle (18) auf nimmt und daß die Antriebswelle (18) ebenfalls hohl ausgebildet ist und die innen liegende Torsions feder (20) umschließt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß die Federmitnehmer (21) gleichzeitig sowohl mit der Antriebswelle (18) als mit der Abtriebswelle (19) in Anlage sind.