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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verriegelungsvorrichtung und
insbesondere eine Vorrichtung zum Verriegeln eines Flugzeug-Fahrwerks
oder einer Flugzeug-Fahrwerkklappe.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gemäß einem
herkömmlichen
Ansatz umfassen die Verriegelungsvorrichtungen dieser Art ein Gehäuse, in
dem eine Gruppe angelenkter Elemente angeordnet ist, die schwenkbar
um jeweilige parallele Achsen gelagert sind, wobei die Gruppe mindestens
einen Haken und einen Verriegelungshebel enthält, der über dazugehörige elastisch verformbare Rückstellmittel
mit dem Haken verbunden ist. Der Haken kann dann entriegelt werden,
indem man auf den Verriegelungshebel entweder durch erste Betätigungsmittel
in einem Normalbetriebsmodus oder, wenn die ersten Betätigungsmittel
den Haken nicht entriegeln können,
durch zweite Betätigungsmittel
in einem Hilfsbetriebsmodus einwirkt.
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Der
nächste
Stand der Technik wird durch das Dokument US-A-5 288 037 der Anmelderin
aufgezeigt.
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Dieses
Dokument beschreibt eine Verriegelungsvorrichtung für die Verriegelung
eines Flugzeug-Fahrwerks, umfassend ein Gehäuse, in dem eine Gruppe angelenkter
Elemente angeordnet ist, die schwenkbar um jeweilige parallele Achsen
gelagert sind, wobei die Gruppe mindestens einen Haken und einen
Verriegelungshebel enthält,
wobei der Haken entriegelt werden kann, indem man auf den Verriegelungshebel
entweder durch erste Betätigungsmittel
in einem Normalbetriebsmodus oder, wenn die ersten Betätigungsmittel
den Haken nicht entriegeln können,
durch zweite Betätigungsmittel
in einem Hilfsbetriebsmodus einwirkt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Genauer
gesagt umfasst die vorgenannte Vorrichtung einen angelenkten Verriegelungshebel, von
dem ein erster Arm eine Stützrolle
trägt,
die mit einer Nockenfläche
des Hakens zusammenwirkt, und von dem ein zweiter Arm über einen
Hebelsatz mit der Abtriebswelle einer Getriebemotor-Einheit verbunden
ist. Zur Hilfsentriegelung ist in dem Hebelsatz eine längliche Öffnung vorgesehen,
um das Schwenken des Hakens trotz der Blockierung zu gewährleisten,
sowie eine unabhängige
Betätigungsvorrichtung, die
ausreicht, um den Entriegelungshebel zu verschwenken und die Stützrolle
außer
Eingriff zu bringen. Diese unabhängige
Betätigungsvorrichtung
ist jedoch in Form eines pyrotechnischen Antriebs mit einmaliger
Nutzung vorgesehen (Auslösung
durch eine Pulverpatrone, die ein Treibgas freisetzt).
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Es
ist anzumerken, dass ein solcher pyrotechnischer Antrieb nicht mit
einer elektromechanischen Betätigungsvorrichtung
mit unabhängiger elektrischer
Steuerung verglichen werden kann und dass dieser pyrotechnische
Antrieb den Hilfsbetrieb und nicht den Normalbetrieb betrifft.
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Der
technische Hintergrund wird ferner durch die Dokumente DE-C-731
274, US-A-3 504
406 und EP-A-0 265 197 aufgezeigt.
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Die
Hauptaufgabe, die die Erfindung zu lösen beabsichtigt, betrifft
die Struktur und die Anordnung der ersten Betätigungsmittel, die dem Normalbetriebsmodus
zugeordnet sind.
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Diese
ersten Betätigungsmittel
sind für
gewöhnlich
in Form einer Linearbetätigungsvorrichtung hydraulischer
Art vorgesehen. Der Vorteil solcher Betätigungsvorrichtungen liegt
in deren zuverlässiger Arbeitsweise,
da es sich um eine Technologie handelt, die seit langem beherrscht
wird. Beispielsweise kann auf das Dokument GB-A-2 161 202 verwiesen werden.
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Dieses
Dokument beschreibt einen Riegel, der bei Normalbetrieb die den
Haken bildenden Teile fest miteinander verbindet. Ein Einwirken
auf die Stange ermöglicht
ein Entriegeln dieser Verbindung im Falle einer Blockierung und
gestattet die relative Drehung dieser Teile. Bei den dem Normalbetrieb
zugeordneten Betätigungsmitteln
handelt es sich um eine herkömmliche
Linearbetätigungsvorrichtung
hydraulischer Art (Zylinder 28).
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Am
Ende der Beschreibung ist kurz angegeben, dass in einer Ausführungsvariante
Betätigungsmittel
mit elektrischer Steuerung verwendet werden können, aber im Text ist hinsichtlich
der Leistung und des unabhängigen
Charakters dieser möglichen elektrischen
Steuerung nichts erwähnt.
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Derzeit
strebt man aber immer mehr danach, die hydraulischen Bestandteile
aufgrund ihres hohen Gewichts wie auch der Leckgefahr, die mit denselben verbunden
ist, zu begrenzen.
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Ferner
ist bei der herkömmlich
verwendeten hydraulischen Anordnung ein einziger Versorgungsblock
vorgesehen, der das Fluid sowohl zum Betätigungszylinder des Fahrwerks
als auch zum Verriegelungsblock leitet. Wenn man den Haken entriegeln möchte, wirkt
die hydraulische Steuerung somit ebenso auf den Betätigungszylinder
ein, was dazu führt,
dass die auf den Haken ausgeübte
Last noch größer wird
und infolgedessen die Verwendung einer Verriegelungsvorrichtung
vorschreibt, die in der Lage ist, eine ausreichend hohe Kraft zu
entwickeln, um die auf den Haken ausgeübten Lastkräfte überwinden und die inneren Energien,
die durch das Lösen des
Hakens unter diesen Lastkräften
erzeugt werden, absorbieren zu können.
Es versteht sich von selbst, dass die erforderliche Leistung das
Vorsehen von Elementen mit nicht unerheblichem Gewicht impliziert,
was auf dem Gebiet der Luftfahrt stets ungünstig ist.
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ZIEL DER ERFINDUNG
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Folglich
scheint es vorteilhaft, eine Verriegelungsvorrichtung anzugeben,
deren erste Betätigungsmittel,
die dem Normalbetriebsmodus zugeordnet sind, in der Lage sind, eine
Entriegelung mit einer entwickelten minimalen Leistung durchzuführen, wobei
diese Entriegelung ferner ohne Lärm
und Vibrationen im Normalmodus erfolgt und gleichzeitig starken
Erwärmungen,
die eventuell auftreten, standhält.
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Zusätzlich betrifft
eine weitere Aufgabe die zweiten Betätigungsmittel, die in einem
Hilfsbetriebsmodus zum Einsatz kommen, wenn die ersten Betätigungsmittel
den Haken nicht entriegeln können.
Es liegt eine Pannensituation vor, in der das Fahrwerk nicht normal
ausfahren kann. Das Gewicht des Fahrwerks übt dann eine große Last
auf den Haken aus. Um dennoch das Entriegeln des Hakens durchzuführen, muss
man infolgedessen ein hohes Drehmoment entwickeln, um ein mögliches
Klemmen der Kinematik zu überwinden.
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Herkömmlicherweise
sind diese zweiten Betätigungsmittel,
die dem Hilfsbetriebsmodus zugeordnet sind, aus einer elektromechanischen
Betätigungsvorrichtung
gebildet, die in Form eines gemeinsamen Elektromotors umgesetzt
ist, der sowohl die Gestänge
der Verriegelungsgehäuse
des Flugzeugs als auch die dazugehörigen hydraulischen Ventile steuert.
Dies impliziert das Vorhandensein eines Gestänges, das verhältnismäßig schwer
und bei der Wartung stets schwierig einzustellen ist. In der Tat muss
der Ingenieur in einer Notsituation eine Abfolge einhalten: man
unterbricht zunächst
die Hydraulik, daraufhin setzt man den gesamten Kreis auf Rücklauf und
dann steuert man die Klappengehäuse
und schließlich
die Fahrwerkgehäuse.
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Es
scheint also von Vorteil, über
eine Verriegelungsvorrichtung verfügen zu können, die mit zweiten, dem
Hilfsbetriebsmodus zugeordneten Betätigungsmitteln versehen ist,
die die Entwicklung eines hohen Drehmomentes für eine Entriegelung des Hakens
unter Last ermöglichen,
ohne dass deswegen die Motoren überdimensioniert
noch die Beschränkungen
eines schweren Gestänges
hingenommen werden müssen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
weiter oben angeführte
Hauptaufgabe wird erfindungsgemäß dank einer
Verriegelungsvorrichtung der vorgenannten Art gelöst, bei
der der Verriegelungshebel mit dem Haken durch dazugehörige elastisch
verformbare Rückstellmittel
verbunden ist und bei der es sich bei den ersten, dem Normalbetriebsmodus
zugeordneten Betätigungsmitteln
um eine elektromechanische Betätigungsvorrichtung
mit unabhängiger
elektrischer Steuerung handelt, wobei die elektromechanische Betätigungsvorrichtung
eine geringe Leistung hat, d.h. eine Leistung, die geringer ist
als die, die erforderlich wäre,
um den Haken bei fehlender vorheriger Entlastung zu entriegeln,
gemäß dem kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
die elektromechanische Betätigungsvorrichtung ein
am Gehäuse
befestigter Elektromagnet, dessen Tauchanker die Axial- oder Drehbewegung
eines Stößels steuert,
der auf den Verriegelungshebel einwirkt.
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Vorzugsweise
enthält
der Elektromagnet dann eine Feder, die dazu neigt, den Stößel in eine Rückzugsposition
zurückzustellen,
sobald der Elektromagnet nicht mehr erregt wird, wobei diese Position
einer Verriegelungsposition des Verriegelungshebels entspricht.
Insbesondere wirkt der Stößel des Elektromagneten
mit einem vorstehenden Ansatzstück
des Verriegelungshebels zusammen, das an dem Hebel nahe dessen Schwenkachse
vorgesehen ist.
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Ebenso
bevorzugt man, dass der Elektromagnet vom Typ mit Doppelspule ist
und vorzugsweise Reduzierungsmittel zur Reduzierung des Stromverbrauchs
nach dem Ende der Entriegelungsbewegung enthält.
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Vorteilhafterweise
ist der Elektromagnet am Gehäuse
lösbar
befestigt, indem er leicht zugänglich ist,
so dass er direkt durch einen anderen Elektromagneten ersetzt werden
kann, ohne dass das Gehäuse zerlegt
werden muss.
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In
einer Ausführungsvariante
kann man vorsehen, dass die elektromechanische Betätigungsvorrichtung
ein elektrischer Linearantrieb oder auch ein Getriebemotor oder
ein Drehmomentmotor kleiner Größe ist.
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Zusätzlich ist
es vorteilhaft vorzusehen, dass es sich bei den zweiten, dem Hilfsbetriebsmodus
zugeordneten Betätigungsmittel
ebenfalls um eine elektromechanische Betätigungsvorrichtung mit unabhängiger elektrischer
Steuerung handelt, wobei die elektromechanische Betätigungsvorrichtung
zwei Elektromotoren umfasst, die auf irreversierbare Weise mit einem
gemeinsamen Differentialgetriebe verbunden sind, von dem eine Abtriebswelle
das Schwenken eines Hilfsentriegelungshebels steuert, der mit dem
Verriegelungshebel, der bei Normalbetrieb verwendet wird, zusammenwirkt.
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Ferner
betrifft die Erfindung ein Betriebsverfahren für eine Verriegelungsvorrichtung,
die mindestens eines der vorgenannten Merkmale aufweist, wobei die
Vorrichtung dazu dient, die Verriegelung eines Flugzeug-Fahrwerks
sicherzustellen, dessen Bewegung zwischen der eingefahrenen Position
und der ausgefahrenen Position auf an sich bekannte Weise von einem
Betätigungszylinder
gesteuert wird.
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Gemäß der Erfindung
und gemäß Anspruch 9
umfasst das Verfahren, das für
das Ausfahren des eingefahrenen Fahrwerks eingesetzt wird, nacheinander
die folgenden Schritte:
- – Einwirken auf den Betätigungszylinder
des Fahrwerks in Richtung des Einzugs des Fahrwerks, um den Verriegelungshebel
der Verriegelungsvorrichtung zu entlasten,
- – Steuern
der ersten Betätigungsmittel,
um den so entlasteten Haken zu entriegeln, und
- – Einwirken
auf den Betätigungszylinder
des Fahrwerks in Richtung der Austrittsöffnung des Fahrwerks, wobei
die ersten Betätigungsmittel weiterhin
gespeist werden.
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Vorzugsweise
werden im Falle einer Funktionsstörung bei der Vorstufe der Entlastung
des Hakens der Verriegelungsvorrichtung die zweiten Betätigungsmittel
so gesteuert, dass sie den Haken hilfsweise entriegeln, wobei das
Absenken des Fahrwerks dann unter Umständen frei aufgrund von Schwerkraft
erfolgt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden angesichts der folgenden
Beschreibung und der beigefügten
Zeichnungen deutlicher, die ein besonderes Ausführungsbeispiel betreffen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es
wird auf die beigefügten
Figuren Bezug genommen, in denen zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung
mit normaler Verriegelungsposition des Hakens,
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2 eine
zur Ansicht der 1 analoge Ansicht, die einen
normalen Entriegelungsmodus zeigt, d.h. das erfindungsgemäße Eingreifen
erster Betätigungsmittel,
die im vorliegenden Fall in Form eines Elektromagneten vorgesehen
sind,
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3 eine
zu den vorhergehenden Ansichten analoge Ansicht, die eine Hilfsentriegelungsfolge zeigt,
bei der die zweiten, dem Hilfsbetriebsmodus zugeordneten Betätigungsmittel
zum Einsatz kommen, die in Form einer elektromechanischen Betätigungsvorrichtung
vorgesehen sind, die zwei Elektromotoren umfasst, die auf irreversierbare
Weise mit einem gemeinsamen Differentialgetriebe verbunden sind,
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4 eine
zu den vorhergehenden Ansichten analoge Ansicht, die eine Entriegelungsfolge
zum Entriegeln des Hakens im Wartungsmodus zeigt, durch manuelles
Betätigen
eines Wartungsentriegelungshebels,
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5 schematisch
das Verfahren der Erfindung, das ein Betriebsverfahren der vorgenannten Verriegelungsvorrichtung
im Normalbetriebsmodus ist, wobei bei a) das vorherige Entlasten
des Hakens und bei b) die Entriegelung des Hakens und das normale
Absenken des Fahrwerks gezeigt sind,
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6 schematisch
die Struktur der zweiten Betätigungsmittel,
die dem Hilfsbetriebsmodus zugeordnet sind, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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7 schematisch
das gemeinsame Differentialgetriebe der in 6 gezeigten
Betätigungsmittel,
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8 im
Schnitt die Struktur der vorherigen Betätigungsmittel,
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9 einen
Schnit entlang IX-IX der 8, der ein besseres Erkennen
des gemeinsamen Differentialgetriebes und der Abtriebswelle ermöglicht,
die das Schwenken des Hilfsentriegelungshebels (wie in 3 gezeigt)
steuert,
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10 eine
Ausführungsvariante
der vorhergehenden Betätigungsmittel,
die dem Hilfsbetriebsmodus zugeordnet sind, wobei die Betätigungsvorrichtung
dann ein Planeten-Untersetzungsgetriebe umfasst, das mit dem gemeinsamen
Differentialgetriebe verbunden ist,
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11 schematisch
eine noch andere Variante der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung, die dem
Hilfsbetriebsmodus zugeordnet ist, wobei die Betätigungsvorrichtung dann ein
gemeinsames Kegelrad-Differentialgetriebe und einen dazugehörigen Rückdrehsperrmechanismus
um fasst, sowie einen Drehmomentbegrenzer und ein Untersetzungsgetriebe.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Zunächst wird
die allgemeine Struktur der erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung
beschrieben, die im vorliegenden Fall dazu bestimmt ist, die Verriegelung
eines Flugzeug-Fahrwerks oder einer Flugzeug-Fahrwerkklappe sicherzustellen. Hierzu
wird auf die 1 bis 4 Bezug
genommen, welche die verschiedenen Bestandteile einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung
in deren unterschiedlichen Betriebsmoden zeigen. In allen diesen
Figuren entspricht die Darstellung der Verriegelungsvorrichtung
einer Ansicht der Vorrichtung nach dem Entfernen eines der beiden
Flansche, die das Gehäuse
der Vorrichtung bilden. Für
mehr Klarheit hat man die Achsen der angelenkten Elemente und die
Anschläge
einiger dieser Elemente im Schnitt dargestellt, wobei die genannten
Achsen und die genannten Anschläge
parallel zu einer Querrichtung zur Ebene der Flansche des Gehäuses sind.
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Die
Verriegelungsvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 11,
von dem im vorliegenden Fall nur einer der beiden Flansche, aus
denen das Gehäuse
gebildet ist, zu erkennen ist. In diesem Gehäuse 11 ist eine Gruppe
angelenkter Elemente angeordnet, die schwenkbar um jeweilige parallele
Achsen gelagert sind. Diese Gruppe bildet ein Gestänge, das
im vorliegenden Fall im wesentlichen zwei Grundbestandteile einschließt, nämlich einen
Haken 12, der schwenkbar um eine Achse 13 gelagert
ist, und einen Verriegelungshebel 14, der schwenkbar um
eine Achse 15 gelagert und mit dem Haken über dazugehörige elastisch
verformbare Rückstellmittel 20 verbunden
ist. Die verformbaren Mittel 20 sind im vorliegenden Fall
aus zwei Schraubenfedern gebildet, die bei 19 an dem Haken 12 und
bei 21 an dem Hebel 14 befestigt sind. Ein solches
System aus zwei Bestandteilen stellt selbstverständlich nur ein Beispiel zur Veranschaulichung
der Erfindung dar, und es können selbstverständlich andere
Arten von Gestängen
mit mehr als zwei Bestandteilen verwendet werden, wie beispielsweise
ein Gestänge
mit drei Bestandteilen, das einen Zwischenhebel umfasst, der zwischen dem
Verriegelungshebel und dem Haken eingreift.
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Die
Position der 1 entspricht einer normalen
Verriegelungsposition des Hakens 12, bei der der Haken
einen (in der Figur strichpunktiert dargestellten) Zapfen 50 des
zu verriegelnden Systems hält,
der beispielsweise zu einem Ansatzstück gehört, das fest mit einem Fahrwerkbein
verbunden ist. Der untere Teil 22 des Hakens 12 stellt
auf diese Weise sicher, dass der Zapfen 50 am Platz gehalten
wird. Der obere Teil 23 desselben Hakens 12 verläuft hingegen
zwischen den beiden konstitutiven Flanschen des Verriegelungshebels 14 und
kommt in dieser Position an einer Rolle 25 zur Anlage,
die von dem genannten Hebel 14 getragen wird. Der Haken 12 umfasst
ferner einen Zwischenvorsprung 23', der in dieser normalen Verriegelungsposition
nicht zum Einsatz kommt. Bei 35 hat man ein Sensorziel
gezeigt, das von dem Verriegelungshebel 14 getragen wird und
mit dem einen oder dem anderen von zwei (hier nicht sichtbaren)
Sensoren zusammenwirkt, die von einem Flansch des Gehäuses 11 getragen
werden, um ein Signal zu senden, das die Position des Hebels 14 und
im vorliegenden Fall die korrekte Verriegelungsposition des Hebels
anzeigt.
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Ferner
ist die Verriegelungsvorrichtung 10 mit zwei weiteren angelenkten
Elementen versehen, die eine Hilfsbetriebssituation bzw. eine Wartungsbetriebssituation
betreffen. So erkennt man zwei Hebel 16, 17, die
auf einer gemeinsamen Achse 18 nebeneinander angeordnet
sind und an deren jeweiligem Ende eine entsprechende Rolle 26, 27 vorgesehen ist,
die dazu bestimmt ist, mit einem vorderen Ansatz 28 des
Verriegelungshebels 14 zusammenzuwirken. Ein System aus
einem unteren Anschlag 32 und einem oberen Anschlag 33 ist
für jeden
dieser beiden Hebel 16, 17 vorgesehen, um deren
Drehbereich zu begrenzen.
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Wie
dies im folgenden zu sehen ist, wird der Hebel 16, der
sich in den 1 bis 4 hinter
dem Hebel 17 befindet, von Betätigungsmitteln gesteuert, die
aus einer elektromechanischen Betätigungsvorrichtung gebildet
sind, die dem Hilfsbetriebsmodus zugeordnet ist, wobei diese Betätigungsvorrichtung das
Bezugszeichen 200 hat. Weiter unten wird die besondere
Struktur dieser Hilfsbetätigungsmittel 200 näher beschrieben.
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Ebenso
wird angemerkt, dass der Hebel 16 einen Vorsprung 29 auf
der anderen Seite seiner Achse 18 trägt, wobei dieser Vorsprung 29 als
Ziel für zwei
Winkelpositionssensoren 30 und 31 dient, die an
dem Gehäuse 11 der
Vorrichtung befestigt sind. Im Normalbetriebsmodus kommt der Hebel 16 nicht zum
Einsatz, und der dazugehörige
Sensor 30 erfasst die korrekte Position des Vorsprungs 29,
die der Anlage des Hebels 16 am unteren Anschlag 32 entspricht.
Der Hebel 17 liegt seinerseits an demselben unteren Anschlag 32 über eine
Torsionsfeder an, die in der Achse des genannten Hebels integriert
ist, wobei die Betätigung
dieses Hebels 17 über
ein hexagonales Achsenende 34 erfolgt.
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Gemäß einem
wesentlichen Aspekt der Erfindung kann der Haken 12 entriegelt
werden, indem man im Normalbetriebsmodus auf den Verriegelungshebel 14 mit
ersten Betätigungsmitteln 100 einwirkt,
wobei die Betätigungsmittel
aus einer elektromechanischen Betätigungsvorrichtung mit geringer Leistung
und unabhängiger
elektrischer Steuerung gebildet sind.
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Im
vorliegenden Fall ist die elektromechanische Betätigungsvorrichtung 100 ein
Elektromagnet, der über
sein dichtes Gehäuse 101 mit
Hilfe eines Befestigungskranzes 107 am Gehäuse 11 der
Verriegelungsvorrichtung 10 befestigt ist. Der Tauchanker 103 des
Elektromagneten 100 steuert die in diesem Fall axiale Bewegung
eines Stößels 104,
der auf den Verriegelungshebel 14 einwirkt, und hier insbesondere
indem er mit einem vorstehenden Ansatzstück 37 des Verriegelungshebels 14 zusammenwirkt,
das an dem genannten Hebel nahe dessen Schwenkachse 15 vorgesehen
ist. In einer Ausführungsvariante kann
man vorsehen, dass der Tauchanker eine Drehbewegung des Stößels steuert
(eine hier nicht gezeigte Ausführungsvariante).
Ferner stellt man fest, dass der Elektromagnet 100 eine
Feder 105 einschließt,
die dazu neigt, den Stößel 104 in
eine Rückzugsstellung
rückzustellen,
wobei diese Stellung einer Verriegelungsposition des Verriegelungshebels 14 entspricht.
Diese Rückzugsstellung
des Stößels 104 entspricht
der Darstellung in 1. Man hat schematisch die Wicklung 106 des
Elektromagneten 100 dargestellt, die im Inneren des dazugehörigen Gehäuses 101 angeordnet
ist, wobei diese Wicklung vorzugsweise vom Typ mit Doppelwicklung
ist. Dank dazugehöriger
Steuermittel, die in dem Steuergehäuse 102 untergebracht
sind, ermöglicht
dies das Umsetzen sukzessiver Versorgungsabfolgen, die eine schnelle
Bewegung des Stößels nach
außen
ermöglichen,
wobei die Erwärmung
der Wicklungen begrenzt bleibt. In der Tat wirkt der Stößel 104 auf
das vorstehende Ansatzstück 37 ein
und muss die Widerstandskraft, auf die er stößt, überwinden, um den Verriegelungshebel 14 zu
bewegen und ihn um seine Achse 15 zu verschwenken, bis
die Drehung des Hakens 12 um seine Achse 13 und
im weiteren Verlauf der Zapfen 50 freigegeben wird. Ferner
kann man ein System zum Herabsetzen des Leistungsverbrauchs des
Elektromagneten 100 nach dem Ende der Bewegung des Tauchankers
(Ende der Entriegelungsbewegung) vorsehen. Dieses System kann dadurch realisiert
werden, dass man Zustandssensoren verwendet (verriegelt – nicht
verriegelt), mit denen das Gehäuse
ausgestattet ist, oder auch eine elektronische Zeitschaltung.
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Vorzugsweise
ist der Elektromagnet 100 am Gehäuse 11 lösbar befestigt,
indem er leicht zugänglich
ist, um direkt durch einen anderen Elektromagneten ersetzt zu werden,
ohne dass das Gehäuse
zerlegt werden muss.
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Betrachtet
man nun die 2, so erkennt man die Position
der verschiedenen Bestandteile der zuvor beschriebenen Verriegelungsvorrichtung 10 während der
normalen Entriegelung.
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Der
Elektromagnet 100 wird dann über die dazugehörigen Steuermittel 102 erregt,
wodurch der Austritt des Stößels 104 verursacht
wird, der dann mit dem vorstehenden Ansatzstück 37 des Verriegelungshebels 14 zusammenwirkt.
Der Hebel 14 schwenkt dann im Uhrzeigersinn um seine Achse 15, und
der Haken 12, dessen Kopf 23 mit der von dem Hebel 14 getragenen
Rolle 25 in Kontakt bleibt, kann anfangen, entgegen dem
Uhrzeigersinn um seine Achse 13 zu schwenken, wobei er
der Wirkung der Federn 20 ausgesetzt bleibt. Wenn die Rolle 25 an der
Nockenbahn ankommt, die am oberen Teil des Hakens 23 vorgesehen
ist, kann dann der Haken 12 bis in die Entriegelungsposition
schwenken, die in 2 gezeigt ist, eine Position,
in der das Ansatzstück 23' an dem dazugehörigen Anschlag 24 zur
Anlage kommt, und dies solange der Elektromagnet 100 erregt
bleibt. Der Zapfen 50 ist dann freigegeben, und das Fahrwerk
kann sich folglich frei absenken bzw. die Klappe des entsprechend
dazugehörigen
Fahrwerks sich öffnen.
Die in 2 gezeigte Position ist eine auf natürliche Weise
stabile Position, und es ist in der Tat nicht notwendig, dass der
Erregungsstrom des Elektromagneten 100 aufrechterhalten
wird, so dass diese Versorgung unterbrochen und der Stößel 104 durch
die Wirkung der dazugehörigen
Feder 105 in eine Rückzugsstellung
gebracht werden kann, welche die Ruhestellung ist. In dieser entriegelten
Position liegt der Verriegelungshebel 14 selbst über seine Rolle 25 an
der Rampe 23 des Hakens 12 an. Ein oberer Anschlag 36 kann
ebenso fest am Gehäuse 11 vorgesehen
sein, wobei er vorzugsweise aus einem verformbaren Material gebildet
ist, um jegliche unerwünschten
Stöße oder
Vibrationen zu vermeiden.
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Es
ist leicht verständlich,
dass ein Elektromagnet kleiner Größe, wie er hier gezeigt ist,
nur in der Lage ist, gemäßigte Kräfte zu entwickeln
und insbesondere den voll belasteten Haken 12 nicht einzig durch
das Verschwenken des Verriegelungshebels 14 verschwenken
kann.
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Folglich
ist es von Vorteil, es so einzurichten, dass diese Betätigungsmittel
in ihrem Ausmaß und ihrem
Gewicht gering bleiben können,
wie dies insbesondere auf dem Gebiet der Luftfahrt wünschenswert ist.
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So
wird gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ein Betriebsverfahren für die zuvor
beschriebene Verriegelungsvorrichtung 10 vorgesehen, wobei
die Vorrichtung dazu dient, die Verriegelung eines Flugzeugfahrwerks
sicherzustellen, dessen Bewegung zwischen der ausgefahrenen Position
und der eingefahrenen Position auf an sich bekannte Weise von einem
Betätigungszylinder
gesteuert wird.
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Um
die Schritte des Betriebsverfahren, von dem hier die Rede ist, besser
zu verstehen, wird auf die 5 Bezug
genommen, die eine sehr schematisierte Abbildung der Wirklichkeit
ist.
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Bei
a) erkennt man ein Flugzeugfahrwerk 1, das auf sehr schematische
Weise dargestellt ist. Das Fahrwerk 1 umfasst ein Fahrwerkbein 2,
das bei 3 an einer Flugzeugsstruktur S angelenkt ist, wobei
sich am Ende des genannten Fahrwerkbeins ein Schwenkhebel 8 befindet,
der zwei Räderpaare 9 trägt. Ein
Betätigungszylinder 6 ist
dem Schwenken des Fahrwerkbeins 2 zugeordnet, wobei der
Zylinder über
sein Gehäuse
an einem Punkt 7 der Flugzeugstruktur S und über seine
Stange an einem Ansatzstück 5 des
Fahrwerkbeins 2 befestigt ist. Das Ansatzstück 4 trägt den Zapfen 50,
von dem zuvor die Rede war und der dazu bestimmt ist, mit dem Haken 12 der
Verriegelungsvorrichtung 10 zusammenzuwirken.
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Bei
a) entspricht die gezeigte Position einer eingefahrenen Position,
die man zu Beginn der Betätigung
der Verriegelungsvorrichtung zum Absenken des Fahrwerks antrifft.
In dieser Position a) ist der Zapfen 50 von dem Haken 12 der
Verriegelungsvorrichtung 10 umschlossen.
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Hier
greift das erfindungsgemäße Betriebsverfahren
ein, um das eingezogene Fahrwerk gemäß der Abfolge folgender Schritte
freizugeben.
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Man
beginnt damit, dass man auf den Betätigungszylinder 6 des
Fahrwerks 1 in Richtung des Rückzugs des Fahrwerks einwirkt,
um den Haken 12 der Verriegelungsvorrichtung 10 zu
entlasten, was durch die in der Position a) dargestellten Pfeile
gezeigt ist. Dies wird durch die Unabhängigkeit zwischen der Steuerung
der Verriegelungsvorrichtung 10 und der des Betätigungszylinders 6 ermöglicht,
im Gegensatz zu den Ausführungsformen
beim Stand der Technik. Die Betätigung
des Betätigungszylinders 6 neigt
dann dazu, das Fahrwerkbein sehr leicht anzuheben, und ermöglicht somit
ein Entlasten des Hakens 12, wobei die von dem Zapfen 50 ausgeübte Last
die Richtung ändert.
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Dann
steuert man die ersten Betätigungsmittel 100,
im vorliegenden Fall den vorgenannten Elektromagneten, um den so
entlasteten Haken 12 zu entriegeln. Da die zu überwindenden
Kräfte
auf die der Federn 20 reduziert sind, kann man sich dann
auf eine Betätigungsvorrichtung
mit geringer Leistung und folglich mit weniger Masse beschränken.
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Wie
bei b) gezeigt, kann man, sobald der Haken 12 entriegelt
ist, den Betätigungszylinder 6 normal
steuern, um das Absenken des Fahrwerks 1 durchzuführen, wobei
die Betätigungsvorrichtung 100 weiterhin
gespeist wird.
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Es
ist von Vorteil, wenn man die elektromechanische Betätigungsvorrichtung,
die bei Normalbetrieb zum Einsatz kommt, in Form eines Elektromagneten
vorsieht, wie hier gezeigt, da die Abfolge sehr schnell sein kann,
beispielsweise in der Größenordnung
von Zehntelsekunden. Nichtsdestotrotz kann man in einer Ausführungsvariante
diese elektromechanische Betätigungsvorrichtung
in Form eines elektrischen Linearantriebs oder auch als Getriebemotor
oder als Drehmomentmotor kleiner Größe vorsehen.
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In
allen Fällen
reicht eine elektromechanische Betätigungsvorrichtung mit geringer
Leistung aus, d.h. deren Leistung viel niedriger ist als die Leistung,
die erforderlich wäre,
wenn der zu entriegelnde Haken unter Last wäre. Der Wert dieser erforderlichen
Leistung hängt
selbstverständlich
vom Fahrwerktyp oder der betroffenen Klappe ab, aber beispielhaft
kann eine Größenordnung
von 300 Watt für diese
Leistung im Falle eines Großraumflugzeugs angeführt werden.
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Die
vorgenannte Abfolge mit vorherigem Entlasten der Last des Mechanismus
durch den Betätigungszylinder
ermöglicht
das Entriegeln im Normalmodus ohne Lärm und Schwingungen.
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Man
wird verstanden haben, dass es wichtig ist, dass die elektromechanische
Betätigungsvorrichtung,
die dem Normalbetriebsmodus zugeordnet ist, eine geringe Leistung
und eine unabhängige
elektrische Steuerung hat.
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Wenn
man die lineare Betätigungsvorrichtung
elektrohydraulischer Art gemäß dem Stand
der Technik beibehalten und man sich darauf beschränkt hätte, eine
unabhängige
Steuerung für
die Betätigungsvorrichtung
jeder Verriegelungsvorrichtung vorzusehen, würde dies implizieren, dass
man ein zusätzliches
Elektroventil vorsehen muss, um das Fahrwerk im Anschluss an die
Verriegelungsvorrichtung zu steuern. Wenn man sich darüber hinaus
damit begnügt
hätte,
die elektrohydraulische Betätigungsvorrichtung
durch die hier vorgesehene elektromechanische Betätigungsvorrichtung
zu ersetzen, jedoch mit einer Steuerung, die von der des Betätigungszylinders
abhängt,
würde man
dann eine Vorrichtung mit großem
Raumbedarf haben, da es dann notwendig gewesen wäre, eine sehr hohe Leistung für das schwer
belastete Gehäuse
zu entwickeln.
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Im
folgenden wird der Hilfs- bzw. Wartungsbetriebsmodus beschrieben,
wobei in diesen Moden der soeben beschriebene Elektromagnet 100 nicht zum
Einsatz kommt.
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Gemäß einem
wesentlichen Aspekt der Erfindung sind zweite Betätigungsmittel 200 vorgesehen,
die dem Hilfsbetriebsmodus zugeordnet sind, wobei es sich bei diesen
Mitteln ebenfalls um eine elektromechanische Betätigungsvorrichtung mit unabhängiger elektrischer
Steuerung handelt, die zwei Elektromotoren 201 umfasst,
die auf irreversierbare Weise mit einem gemeinsamen Differentialgetriebe 203 verbunden
sind, von dem eine Abtriebswelle das Schwenken des dazugehörigen Hilfsentriegelungshebels 16 steuert,
der mit dem bei Normalbetrieb verwendeten Verriegelungshebel 14 zusammenwirkt.
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Der
Hilfsentriegelungsmodus, der folglich im Falle eines Ausfalls zum
Einsatz kommt, ist in 3 gezeigt.
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In
diesem Fall kommt die erfindungsgemäße elektromechanische Betätigungsvorrichtung 200,
deren unabhängige
elektrische Steuerung mit 202 bezeichnet ist, zum Einsatz,
um den Hilfsentriegelungshebel 16 zu drehen, infolge der
Steuerung mindestens eines seiner beiden Elektromotoren 201.
Die beiden Motoren 201 können beispielsweise Asynchronmotoren
sein, die mit Drehstrom gespeist werden. In 3 erkennt
man den Hilfsentriegelungshebel 16, der in den 1 und 2 nicht
zu sehen ist, und das Schwenken dieses Hebels 16 entgegen
dem Uhrzeigersinn hat durch Zusammenwirken der dazugehörigen Rolle 26 und
des vorderen Ansatzes 28 des Hebels 14 das Schwenken
des Verriegelungshebels 14 im Uhrzeigersinn verursacht.
Das Schwenken des Hilfsentriegelungshebels 16 wird von
einem dazugehörigen
oberen Anschlag 33 begrenzt. Um jegliche Beschädigung der
elektromechanischen Betätigungsvorrichtung 200 zu
vermeiden, empfiehlt es sich natürlich,
einen Drehmomentbegrenzer mit Rutschkupplung vorzusehen, derart,
dass das Anschlagen des Hilfsentriegelungshebels 16 die
Bestandteile der Betätigungsvorrichtung
nicht in Mitleidenschaft ziehen. In dieser Position befindet sich
der zum Hebel 16 gehörende
Vorsprung 29 gegenüber dem
unteren Sensor 31, der dann ein entsprechendes Signal an
die zentrale Steuereinheit des Flugzeugs senden kann. Das Schwenken
des Hebels 14 um seine Achse 15 verursacht über die
Verbindung der Federn 20 das Schwenken des Hakens 12 um seine
Achse 13. Der Zapfen 50 kann dann freigegeben
werden, wie dies nach einer normalen Entriegelungsfolge der Fall
wäre.
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Die 4 zeigt
eine Abfolge, die der vorherigen nahe kommt und den Fall einer Entriegelung
bei einer Wartung betrifft.
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Statt
des Hilfsentriegelungshebels 16 ist es der angrenzende
Wartungsentriegelungshebel 17, der dann betätigt wird,
indem man mittels eines dazugehörigen
Werkzeugs auf das hexagonale Wellenende 34 einwirkt. Der
Hebel 17 schwenkt daraufhin entgegen der Wirkung der dazugehörigen Torsionsfeder, die
im Wellenende 34 integriert ist, so weit, bis er am oberen
Anschlag 33 zur Anlage kommt und dabei durch Zusammenwirken
seiner Rolle 27 und des vorderen Ansatzes 28 des
Hebels 14 den Hebel 14 anhebt und verschwenkt
und infolge hiervor das Schwenken des Hakens 12 um seine
Achse 13 verursacht. Selbstverständlich muss die auf das Werkzeug
ausgeübte
Kraft weiterhin aufgebracht werden, damit die obere Position des
Hebels 17 beibehalten wird, da die Torsionsfeder, die im
Wellenende 34 integriert ist, im Falle eines Nachlassens
dieser Kraft sofort das Rückstellen
des Hebels 17 in seine natürliche Ruhestellung in Anlage
am unteren Anschlag 32 bewirken würde.
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Im
folgenden wird die Struktur der dem Hilfsbetriebsmodus zugeordneten
elektromechanischen Betätigungsvorrichtung 200 unter
Bezugnahme auf die 6 bis 9 näher beschrieben,
die bevorzugte Ausführungsbeispiele
zeigen.
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Jeder
Elektromotor 201 der elektromechanischen Betätigungsvorrichtung 200 ist
stromabwärts mit
einem Drehmomentbegrenzer 205 (beispielsweise magnetischer
Art, mechanischer Art oder ein Drehmomentbegrenzer mit Reibung)
ausgestattet, um die kinetische Energie zu absorbieren, wenn der Hilfsentriegelungshebel 16 mit
dem oberen Anschlag 33 in Berührung kommt, sowie mit irreversierbaren Spannmitteln 206,
die vorzugsweise ebenso magnetischer Art sind, um den irreversierbaren
Charakter der Übertragung
selbst im Falle starker Schwingungen oder schwerer Stöße beizubehalten.
Die Abtriebswelle jedes Motors 201 ist mit 207 bezeichnet. Diese
Abtriebswelle 207 steht mit einem dazugehörigen Untersetzungsgetriebe 208 in
Eingriff, dessen jeweilige Abtriebswelle 209 auf irreversierbare
Weise mit dem gemeinsamen Differentialgetriebe 203 gekoppelt
ist, wobei die Abtriebswelle 204 des gemeinsamen Differentialgetriebes
das Schwenken des zuvor beschriebenen Hilfsentriegelungshebels 16 steuert.
Jedes Untersetzungsgetriebe 208 ist im vorliegenden Fall
ein Stirnraduntersetzungsgetriebe: so erkennt man hintereinander
von der Abtriebswelle 207 jedes Motors 201 bis
hin zur jeweiligen Abtriebswelle 209 eine Folge von Ritzeln 208.1, 208.2, 208.3, 208.4.
Ferner wird die irreversierbare Verbindung der Abtriebswelle 209 jedes
Untersetzungsgetriebes 208 mit dem gemeinsamen Differentialgetriebe 203 von einer
dazugehörigen
Schnecke 210 sichergestellt.
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Das
gemeinsame Differentialgetriebe 203, das in den 7 bis 9 besser
zu erkennen ist, ist ebenfalls ein Stirnradgetriebe. Jede Schnecke 210 greift
an einem Ritzel 211 an, das ein kleineres koaxiales Ritzel 212 trägt. Das
eine Ritzel 212 steht mit Planetenrädern 213 in Eingriff,
von denen in den 7 und 9 nur eines
zu sehen ist, während
das andere Ritzel 212 mit einem Zahnkranz 214 in
Eingriff steht, der mit dem Gehäuse
der Vorrichtung verbunden ist, die mit 220 bezeichnet ist.
Die mit dem Planetenrad 213 verbundene Welle 215 ist
fest mit einer zentralen Welle 216 verbunden, die in die
Stirnräder 211 und 212 hineingeht,
um am Ende über
eine Abtriebswelle 204 auszutreten, die das Schwenken des
Hilfsentriegelungshebels 16 steuert.
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Die 8 und 9 ermöglichen
ein genaueres Erkennen der präzisen
Struktur der vorgenannten Bestandteile, von denen die 6 und 7 nur schematische
Darstellungen zeigen.
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Dank
dieser Anordnung ruft die Erregung der beiden Motoren 201 die
Drehung der Abtriebswelle 204 und folglich das Schwenken
des Hilfsentriegelungshebels 16 hervor. Man verfügt somit über ein hohes
Drehmoment für
die Durchführung
dieses Entriegelungsvorgangs. Wenn einer der Motoren 201 ausfallen
würde,
ermöglicht
der Betrieb des verbleibenden Motors den Erhalt des gleichen Abtriebsdrehmoments
im Bereich der Welle 204, wobei dann nur die Betätigungszeit
verdoppelt wäre.
Die Anordnung mit zwei Motoren ist äußerst vorteilhaft, da sie für eine große Flexibilität und eine
sehr hohe Sicherheit sorgt, und durch sie kann vermieden werden, dass
jeder Motor für
sich die Aufgabe hat, das Drehmoment zu liefern, wofür man eine
unerwünschte Überdimensionierung
vorsehen müsste.
Wenn die elektrische Versorgung der Motoren 201 unterbrochen
wird, bleibt der Hebel 16 in seiner in 3 gezeigten
oberen Stellung. Um diesen Hebel 16 in seine untere Position
zu bringen, reicht es aus, mittels dazugehöriger elektronischer Mittel
zwei der drei Phasen des Stroms umzukehren.
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Selbstverständlich ist
es möglich,
andere Ausführungsvarianten
vorzusehen, mit denen das gewünschte
Drehmoment zum Betätigen
des Hilfsentriegelungshebels 16 erhalten werden kann, und
rein beispielhaft sind zwei ebenso mögliche Ausführungsvarianten in den 10 und 11 gezeigt.
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Die 10 zeigt
somit eine erste Ausführungsvariante
gemäß einer
Darstellung, die analog zu der der 7 ist.
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Im
Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel
trägt die
Abtriebswelle 207 jedes Motors 201 eine Schnecke 210,
welche die irreversierbare Kopplung zwischen der Abtriebswelle 207 jedes Motors 201 und
dem gemeinsamen Differentialgetriebe 203 sicherstellt.
Dieses gemeinsame Differentialgetriebe 203 ist zu dem der 7 identisch,
so dass sich dessen erneute Beschreibung erübrigt. Die Abtriebswelle 204 dieses
gemeinsamen Differentialgetriebes 203 ist nunmehr mit dem
Eingang eines Planeten-Untersetzungsgetriebes 230 verbunden,
dessen Abtriebswelle 234 das Schwenken des Hilfsentriegelungshebels 16 steuert.
Das Planeten-Untersetzungsgetriebe 230 umfasst ein Sonnenrad 231, Planetenräder 233 und
einen Zahnkranz 232, wobei die mit jedem Planetenrad 233 verbundene
Abtriebswelle 235 fest mit der Abtriebswelle 234 verbunden ist,
die koaxial zur Abtriebswelle 204 des gemeinsamen Differentialgetriebes 203 ist.
Bei 220 hat man schematisch die Verbindung mit dem Gehäuse des Systems
dargestellt, wodurch insbesondere verständlich wird, dass der Zahnkranz 232 fest
an dem Gehäuse 220 angebracht
ist.
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Auch
hier wird somit die irreversierbare Verbindung jeder Abtriebswelle 207 mit
dem Differentialgetriebe 203, das ein Stirnradgetriebe
ist, durch eine dazugehörige
Schnecke 210 sichergestellt. Ein derartiges Ausführungsbeispiel
ermöglicht
das Erreichen großer
Untersetzungsverhältnisse.
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Eine
weitere Ausführungsvariante
ist in 11 gezeigt, mit einer Struktur,
die komplexer ist als die der zuvor beschriebenen Systeme.
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Bei
der Vorrichtung der 11 ist die Abtriebswelle 207 jedes
der beiden Motoren 201 über einen
dazugehörigen
Rückdrehsperrmechanismus 240 mit
einem gemeinsamen Differentialgetriebe 203 verbunden, das
ein Kegelradgetriebe ist. Ein derartiger Rückdrehsperrmechanismus ermöglicht das
einwandfreie Beibehalten des irreversierbaren Charakters der Übertragung
bei einem Ausfall eines der beiden Motoren, und zwar auf eine viel
wirksamere Weise als im Falle einer Vorrichtung mit einer rein mechanischen
Irreversierbarkeit. Ein Stirnrad 242 ist somit an jeder
Abtriebswelle 207 angebracht und steht mit einem Ritzel 241 in
Eingriff, das am Ausgang jedes Rückdrehsperrmechanismus 240 gelagert
ist, wobei jedes Ritzel 241 mit einem koaxialen Stirnrad 243 verbunden
ist, das mit einem Ritzel 211 in Eingriff steht, das mit
dem Kegelrad-Differentialgetriebe 203 verbunden ist. Die
Abtriebswelle 204 des Kegelrad-Differentialgetriebes 203 ist über einen
Drehmomentbegrenzer 244 mit einem Untersetzungsgetriebe 245 verbunden,
dessen Abtriebswelle 254 das Schwenken des Hilfsentriegelungshebels 16 steuert. Der
Drehmomentbegrenzer 244 ist vorzugsweise ein Drehmomentbegrenzer
mit Reibung, und das Untersetzungsgetriebe 245 ist vorzugsweise
ein Stirnrad-Untersetzungsgetriebe, analog zu jedem der Getriebe 208 des
weiter oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels. Dieses Untersetzungsgetriebe 245 umfasst
somit hintereinander die Stirnräder 245.1, 245.2, 245.3 und 245.4.
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Die
beiden in den 10 und 11 gezeigten
Ausführungsbeispiele
der Erfindung, die soeben beschrieben wurden, zeigen folglich andere
Arten des Vor sehens der Anordnung der beiden Elektromotoren 201,
die auf irreversierbare Weise mit einem gemeinsamen Differentialgetriebe 203 verbunden sind.
Man erkennt jedes Mal eine Abtriebswelle 204, 234 bzw. 254,
die das Schwenken des Hilfsentriegelungshebels 16 steuert,
der mit dem Verriegelungshebel 14 zusammenwirkt, der bei
Normalbetrieb verwendet wird.
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Für einen
Fachmann ist es offensichtlich, dass die Irreversierbarkeit auch
durch Mittel erreicht werden kann, die zwar eine andere Struktur
jedoch die gleiche Funktion haben: man kann beispielhaft und nicht
einschränkend
die irreversierbare Verbindung Rad-Schnecke oder die Rückdrehsperrmechanismen,
wie sie bereits beschrieben wurden, anführen, oder auch eine stromlose
Bremse, die hinter jedem Motor angeordnet ist.
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In
allen Fällen
ist es vorteilhaft vorzusehen, dass die elektromechanische Betätigungsvorrichtung 200,
ganz wie die zuvor beschriebene elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 100,
mit ihren beiden Elektromotoren 201 und ihrem gemeinsamen
Differentialgetriebe 203 lösbar am Gehäuse 11 befestigt ist,
indem sie leicht zugänglich
ist, so dass sie direkt durch eine andere Betätigungsvorrichtung ersetzt werden
kann, ohne dass das Gehäuse
zerlegt werden muss.
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Die
Erfindung ist nicht auf die soeben beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern umfasst vielmehr jede Ausführungsvariante, die mit gleichen
Mitteln die weiter oben angeführten
wesentlichen Merkmale fortführt.