DE4335785A1

DE4335785A1 - Ruderstelleinrichtung

Info

Publication number: DE4335785A1
Application number: DE19934335785
Authority: DE
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Stiftung and Co KG
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1995-04-27
Also published as: FR2711421B1; FR2711421A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Ruderstelleinrichtung für einen Flugkörper mit einem pendelnd gelagerten Stellmotor, der über eine Spindel eine Mitnahmemutter antreibt, mittels der über eine Mitnahmegabel eine Ruderwelle des Ruderblatts drehbar ist.

Eine derartige Ruderstelleinrichtung ist in der DE 41 35 557 A1 beschrieben. Eine solche Ruderstelleinrichtung arbeitet mit verbessertem Wirkungsgrad, da an der Mitnahmemutter kein wesentliches Kippmoment auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Ruderstelleinrichtung hinsichtlich weitgehend spielfreier und steifer Kraftübertragung sowie kompakter und einfach montierbarer Bauform weiter zu entwickeln.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Ruderstelleinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Stellmotor und die Ruderwelle an einem gemeinsamen, im Flugkörper montierbaren Trägerblock gelagert sind, daß die Ruderwelle eine Aufnahme aufweist, in die das Ruderblatt in Verstellrichtung formschlüssig eingreift, und daß eine in Verstellrichtung formschlüssige Verbindung zwischen der Ruderwelle und der Mitnahmegabel vorgesehen ist.

Die formschlüssige Verbindung des Ruderblatts mit der Ruderwelle und dieser mit der Mitnahmegabel gewährleistet eine weitgehend spielfreie und steife Kraftübertragung in Verstellrichtung. Die Lagerung der Ruderwelle und des Stellmotors am gleichen Trägerblock ermöglicht eine einfache Montage und eine kompakte Bauweise.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer Ruderstelleinrichtung eines Flugkörpers,

Fig. 2 die Ruderstelleinrichtung mit montierter Ruderwelle,

Fig. 3 die Ruderstelleinrichtung in einem weiter montierten Zustand,

Fig. 4 eine rückseitige Ansicht der Ruderstelleinrichtung,

Fig. 5 eine Front-Schnittansicht der Ruderstelleinrichtung,

Fig. 6 eine Teil-Schnittansicht der Ruderstelleinrichtung und

Fig. 7 eine Ruderstelleinrichtung bei einem vierachsigem Stellsystem in Explosionsdarstellung.

Ein in einem Flugkörper montierbarer Trägerblock (1) bildet einen etwa zylindrischen Montageraum (2), der konzentrisch zur Verstellachse (A) eines Ruderblatts (3) liegt. In dem Montageraum (2) ist ein Wälzlager (4) einsetzbar, das mittels eines ersten Sicherungsrings (5) axial festlegbar ist (vgl. Fig. 1, Fig. 2).

Eine Ruderwelle (6) bildet eine Aufnahme (7) und einen Wellenstummel (8). Auf dem Wellenstummel (8) sitzt ein zweites Wälzlager (9), dessen Außendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Wälzlagers (4).

Nach Aufsetzen eines Zwischenrings (10) ist die Ruderwelle (6) mit ihrem Wellenstummel (8) in das Wälzlager (4) einschiebbar. Die Ruderwelle (6) ist danach an ihrem Wellenstummel (8) mittels eines zweiten Sicherungsring (11) an der dem Ruderblatt (3) abgewandten Seite zu sichern, so daß nun die Ruderwelle (6) axial am Trägerblock (1) gesichert ist (vgl. Fig. 2).

Am Trägerblock (1) sind Seitenschenkel (12) ausgebildet, zwischen denen ein Stellmotor (13) mittels eines Querstiftes (14) pendelnd zu lagern ist (vgl. Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3). Die Längsachse des Querstiftes (14) verläuft parallel zur Verstellachse (A).

Von dem Stellmotor (13) ist eine Spindel (15) antreibbar, auf der zwischen Endanschlägen (16) unverdrehbar eine Mitnahmemutter (17) sitzt. An der Mitnahmemutter (17) ist mittels Mutterstiften (18) eine Mitnahmegabel (19) anzuordnen (vgl. Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3).

Am freien Ende der Mitnahmegabel (19) sind eine Nut (20) und eine Gewindebohrung (21) vorgesehen. An der Ruderwelle (6) ist im Bereich der Aufnahme (7) außen eine der Nut (20) entsprechende Rippe (22) ausgebildet. Die Aufnahme (7) weist Bohrungen (23) auf, in die eine Stiftschraube (24) einsteckbar ist.

Im Vormontagezustand nach Fig. 3 sitzt die Rippe (22) der Ruderwelle (6) in der Nut (20) der Mitnahmegabel (19). Die Bohrungen (23) fluchten mit der Gewindebohrung (21). Es wird nun das Ruderblatt (3) mit seinem Ansatz (25), der eine Bohrung (26) aufweist, in die Aufnahme (7) so eingeschoben, daß die Bohrung (26) mit den Bohrungen (23) fluchtet. Anschließend wird die Stiftschraube (24) durch die Bohrungen (23, 26) gesteckt und in die Gewindebohrung (21) eingeschraubt. Der Trägerblock (1) weist hierfür an seiner Rückseite eine Aussparung (27) auf (vgl. Fig. 4). Durch das im wesentlichen rechteckige Innenprofil der Aufnahme (7) und das entsprechend rechteckige Querschnittsprofil des Ansatzes (25) des Ruderblatts (3) ist das Ruderblatt (3) in der Aufnahme (7) in Verstellrichtung, nämlich in Drehrichtung um die Verstellachse (A), formschlüssig geführt. Durch die Rippe- Nut-Verbindung (22, 20) zwischen der Ruderwelle (6) und der Mitnahmegabel (19) ist eine in Verstellrichtung formschlüssige Verbindung zwischen der Ruderwelle (6) und der Mitnahmegabel (19) gewährleistet.

Durch entsprechendes Festziehen der Stiftschraube (24) läßt sich das Spiel minimieren. Dadurch ist die aerodynamische Stabilität begünstigt und eine weitgehend spielfreie Kraftübertragung gewährleistet. Außerdem ist auch verhindert, daß beim Auftreten von hohen Normalkräften am Ruderblatt (3) sich die Aufnahme (7) aufweiten kann. Die Einzelteile können hinsichtlich des Gewichts minimiert ausgelegt werden. Trotz Leichtbauweise ist eine hohe Steifigkeit der Kraftübertragung erreicht.

Die Ruderwelle (6) bildet an ihrer dem Ruderblatt (3) zugewandten Seite eine Stützschulter (28), die innerhalb des Montageraums (2) des Trägerblocks (1) liegt. Zwischen der Stützschulter (28) und dem Trägerblock (1) besteht in Flugphasen, in denen eine Lenkung des Flugkörpers möglich ist, Passungsluft (D) (vgl. Fig. 5). Bei abnehmender Fluggeschwindigkeit des Flugkörpers und kleineren Luftlasten ist das Ruderblatt (3) im Trägerblock (1) also nur über die Wälzlager (4, 9) gelagert. Dadurch ist eine leichtgängige Verstellbarkeit und eine Verwendung von Wälzlagern mit nicht zu hohen Anforderungen an die Tragfähigkeit ermöglicht.

Bei extrem hohen auf das Ruderblatt (3) wirkenden Normalkräften, beispielsweise im ungelenkten Überschallflug, stützt sich die Stützschulter (28) direkt am Trägerblock (1) ab. Dadurch sind Deformationen der Wälzlager (4, 9) und ein Wegbiegen des Ruderblatts (3) vermieden. Da die Stützschulter (28) und die Wälzlager (4, 9) im Montageraum (2) weit voneinander entfernt sind, ergeben sich günstige Kraftverhältnisse.

An der Ruderwelle (6) ist ein Stellstift (29) für ein Potentiometer (30) vorgesehen, das an dem Trägerblock (1) angeordnet ist. Mittels des Potentiometers (30) läßt sich die jeweilige Winkelstellung der Ruderwelle (6) im Trägerblock (1) erfassen. Um den Stellstift (29) bzw. das Potentiometer (30) vor Belastungen durch das Ruderblatt (3) zu schützen, ist am Ansatz (25) des Ruderblatts (3) eine Schulter (31) ausgebildet, die in zur Verstellachse (A) tangentialer Richtung auf einer Anschlagfläche (32) der Aufnahme (7) aufsitzt (vgl. Fig. 6).

Das Ruderblatt (3) kann als Klappruder ausgebildet sein, das um die von der Stiftschraube (24) gebildete Achse klappbar ist. Es kann in einen Schlitzraum (34) des Trägerblocks (1) eingeklappt sein. Wenn das Klappruder durch Zentrifugalkräfte oder mechanische oder pyrotechnische Hilfsmittel ausgestellt wird, schlägt es mit seiner Schulter (31) auf die Anschlagfläche (32). Um zu verhindern, daß dabei das Potentiometer (30) beschädigt wird, ist es am Trägerblock (1) gegenüber der zwischen der Ruderwelle (6) und dem Trägerblock (1) bestehenden Passungsluft (C) zurückversetzt (vgl. Fig. 6).

Nach Fig. 6 ist die Drehachse (Stiftschraube 24) des Klappruders gegenüber der Verstellachse (A) um die Strecke (a) versetzt. Dadurch läßt sich ein vergleichsweise großes Wälzlager (9) einbauen, was eine höhere Tragfähigkeit und Steifigkeit mit sich bringt. Denn in eingeklappten Zustand erlaubt der Ansatz (25) einen um den Betrag (a) größeren Radius des Wälzlagers (9).

In Fig. 7 ist ein vierachsiges Stellsystem gezeigt, wobei die vier Trägerblöcke (1), von denen in Fig. 7 drei zu sehen sind, von einem einzigen Bauteil gebildet sind. Dieses weist eine zentrale Aussparung (33) auf, durch die die vier Sicherungsringe (11) einsetzbar sind. Die anderen Bauteile sind, wie beschrieben, von der der zentralen Aussparung (33) abgewandten Seite von außen montierbar. Dies ist dadurch begünstigt, daß das weiter innen liegende Wälzlager (4) einen kleineren Durchmesser hat als das jeweils weiter außen liegende Wälzlager (9).

Insgesamt ist trotz äußerst kompakter Bauweise eine leichte Montierbarkeit unter Verwendung von Standard- Bauteilen erreicht. Der Aufbau ist damit kostengünstig realisierbar. Außerdem sind auch Einzelteile leicht austauschbar.

Claims

1. Ruderstelleinrichtung für einen Flugkörper mit einem pendelnd gelagerten Stellmotor, der über eine Spindel eine Mitnahmemutter antreibt, mittels der über eine Mitnahmegabel eine Ruderwelle des Ruderblatts drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (13) und die Ruderwelle (6) an einem gemeinsamen, im Flugkörper montierbaren Trägerblock (1) gelagert sind, daß die Ruderwelle (6) eine Aufnahme (7) aufweist, in die das Ruderblatt (3) in Verstellrichtung formschlüssig eingreift, und daß eine in Verstellrichtung formschlüssige Verbindung zwischen der Ruderwelle (6) und der Mitnahmegabel (19) vorgesehen ist.

2. Ruderstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruderwelle (6) in einem etwa zylindrischen Montageraum (2) des Trägerblocks (1) und der Stellmotor (13) an einem Querstift (14) zwischen Seitenschenkeln (12) des Trägerblocks (1) gelagert sind.

3. Ruderstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Verbindung zwischen dem Ruderblatt (3) und der Ruderwelle (6) durch rechteckige Profile der Aufnahme (7) und eines in sie eingreifenden Ansatzes (25) der Ruderwelle (6) gebildet ist.

4. Ruderstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Verbindung zwischen der Ruderwelle (6) und der Mitnahmegabel (19) durch eine Nut-Rippen- Verbindung (20, 22) gebildet ist.

5. Ruderstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch Bohrungen (23) der Aufnahme (7) und eine Bohrung (26) des Ruderblatts (3) gesteckte Stiftschraube (24) an die Mitnahmegabel (19) geschraubt ist.

6. Ruderstelleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Stiftschraube (24) die Aufnahme (7) an das Ruderblatt (3) spannbar ist.

7. Ruderstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruderwelle (6) mittels Wälzlagern (4, 9) im Trägerblock (1) gelagert ist.

8. Ruderstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruderwelle (6) eine Stützschulter (28) aufweist, die innerhalb des Trägerblocks (1) liegt und bei erhöhter Belastung des Ruderblatts (3) an dem Trägerblock (1) anschlägt.

9. Ruderstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ruderblatt (3) an einer Stiftschraube (24) in der Aufnahme (7) klappbar gelagert ist.

10. Ruderstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Ruderblatt (3) eine Schulter (31) ausgebildet ist, die an einer Anschlagfläche (32) der Ruderwelle (6) anliegt.

11. Ruderstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Trägerblock (1) ein Winkelsensor (30) befestigt ist, der von einem Stellstift (29) der Ruderwelle (6) betätigbar ist.

12. Ruderstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ruderwelle (6) von der dem Ruderblatt (3) zugewandten Seite des Trägerblocks (1) in dessen Montageraum (2) montierbar ist und daß von der dem Ruderblatt (3) abgewandten Seite in den Trägerblock (1) ein Sicherungsring (11) einsetzbar ist.

13. Ruderstelleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrachsigen Stellsystemen die Trägerblöcke (1) der Ruderblätter (3) von einem einzigen Bauteil gebildet sind.

14. Ruderstelleinrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil eine zentrale Aussparung (33) aufweist, durch die die Sicherungsringe (11) einsetzbar sind.