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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Schubumlenker-Aktuatorsystem
für ein
Luftfahrzeug, und insbesondere ein Betätigungssystem zur Verriegelung,
das mittels elektrohydraulischer Komponenten gebildet wird.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Wenn
ein Strahltriebwerksluftfahrzeug landet, kann es sein, das in manchen
Situationen die Fahrwerksbremsen und der aerodynamische Luftwiderstand
(beispielsweise Wölbungsklappe,
Spoiler, usw.) des Luftfahrzeugs nicht ausreichen, um das Luftfahrzeug
innerhalb der erforderlichen Wegstrecke der Start- und Landebahn
zu bremsen. Somit weisen Strahltriebwerke auf den meisten Luftfahrzeugen
Schubumlenker auf, um das Bremsen des Luftfahrzeugs zu verbessern.
Ein ausgefahrener Schubumlenker leitet den hinteren Schub des Strahltriebwerks
auf eine allgemeine oder teilweise Vorwärtsrichtung um, um das Luftfahrzeug
zu verlangsamen. Da mindestens ein Teil des Strahltriebwerkschubs
nach vorn gerichtet wird, bremst der Strahltriebwerkschub das Luftfahrzeug
auch beim Landen ab.
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Es
sind verschiedene Schubumlenkehrbauweisen gemeinhin bekannt, und
die zur Anwendung kommende besondere Bauweise hängt mindestens teilweise vom
Hersteller des Triebwerks, der Konfiguration des Triebwerks und
der Vortriebstechnologie ab. Bei den eingesetzten Schubumlenkerbauweisen, insbesondere
mit Strahltriebwerken, werden drei allgemeine Kategorien unterschieden:(1)
Kaskadentyp-Schubumlenker, (2) Target-typ-Schubumlenker und (3)
Drehtürschubumlenker.
Für jede
dieser Bauweisen wird ein verschiedenartiger Typ beweglicher Schubumlenkerkomponenten
zur Richtungsänderung
des Strahltriebwerkschubs verwendet.
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Kaskadentyp-Schubumlenker
können
auf Strahltriebwerken mit hohem Überbrückungsanteil eingesetzt
werden. Dieser Schubumlenkertyp ist auf dem Umfang der Querschnittsmitte
aufgebracht und, wenn er ausgefahren ist, legt er über mehrere
Kaskadenschaufeln den Luftstrom frei und leitet ihn um. Die beweglichen
Schubumlenkehrkomponenten bei der Kaskadenbauweise umfassen mehrere
Translationshülsen
oder Triebwerks-verkleidungen („transcowls"), die ausgefahren
werden, um die Kaskadenschaufeln freizulegen.
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Targettyp-Umlenker,
die auch Haubenhalbschalenumlenker genannt werden, kommen typischerweise
auf Strahltriebwerken mit hohem Überbrückungsanteil
zur Anwendung. Targetyp-Schubumlenker nutzen zwei Türen als
bewegliche Schubumlenkerkomponenten, um den vom hinteren Teil des
Fahrzeugs kommenden gesamten Triebwerksschub zu sperren. Die Türen sind
auf dem Hinterabschnitt des Triebwerks befestigt und können den
hinteren Teil der Triebwerksgondel bilden.
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Drehtür-Schubumlenker
können
vier Türen in
der Triebwerksgondel als bewegliche Schubumlenkerkomponenten verwenden.
In ausgefahrener Stellung erstrecken sich diese Türen außerhalb
der Gondel, um den Triebwerksschub abzuleiten.
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Der
Einsatzschwerpunkt der Schubumlenker ist, wie zuvor angesprochen,
eine Bremsverbesserung des Luftfahrzeugs, wobei die Bremsstrecke beim
Landen gekürzt
werden soll. Infolgedessen werden Schubumlenker üblicherweise während des Landeablaufs
ausgefahren, um das Luftfahrzeug zu verlangsamen. Wenn die Schubumlenker
anschließend
nicht mehr benötigt
werden, kehren sie in ihre ursprüngliche
oder eingefahrene Stellung zurück. Sobald
sie in der eingefahrenen Stellung sind, werden eine oder mehrere
Verriegelungen eingerückt, um
unbeabsichtigte Bewegungen der Schubumlenker und/oder Aktuatoren,
welche die Schubumlenker bewegen, zu ver meiden.
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In
der Vergangenheit waren viele der zuvor angesprochenen Schubumlenksysteme
hydraulische Systeme mit verschiedenartigen hydraulisch gesteuerten
Betätigungs-
und Steuervorrichtungen. Obgleich sicher und zuverlässig, wiesen
viele Hydrauliksysteme und -komponenten geringfügige Leckstellen auf, die eine
periodische Sanierung erforderten. Aus diesem Grunde wird heute
angestrebt, um wenigstens einige der Hydrauliksysteme und -komponenten
auf Luftfahrzeugen abzuschaffen, Schubumlenker-Aktuatorsysteme anhand
elektrisch betriebener und gesteuerter Komponenten zu konzipieren
und auszuführen.
Diese elektrisch betriebenen Komponenten umfassen viele Motoren
und Elektromagneten, welche zur Steuerung der verschiedenen Aktuatoren
und Verriegelungen des Schubumlenkersystems eingesetzt werden.
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Selbst
wenn elektrische Betätigungssysteme für Schubumlenkersysteme
sicher, zuverlässig
und robust ausgelegt sind, weisen diese Systeme trotz allem einige
Nachteile auf. Einige der Verriegelungen können beispielsweise verhältnismäßig große Elektromagneten
oder dedizierte Elektromotoren erfordern, um einen ordnungsgemäßen Betrieb
zu gewährleisten.
Diese großen
Elektromagneten und dedizierten Motoren können den Gesamtgrößenumfang des
Systems und das Gesamtgewicht des Systems erhöhen und alle beide gesteigerte
Ausführungskosten
zur Folge haben.
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In
der Patentschrift
EP 0 743 443 wird
ein Schubumlenkersystem nach dem Stand der Technik offenbart.
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Infolgedessen
besteht ein Bedarf für
ein System und ein Verfahren zum Steuern von Betätigungssystemverriege-lungen
für Schubumlenker
in einem elektrischen Betätigungssystem
für Schubumlenker, das
nicht von verhältnismäßig großen Elektromagneten
und/oder dedi zierten Motoren abhängig
ist und/oder nicht die Gesamtgröße des Systems und/oder
nicht das Gesamtgewicht des Systems erhöht und/oder nicht die Ausführungskosten
des Systems steigert. Die vorliegende Erfindung behandelt eine oder
mehrere dieser Bedarfe.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein elektrohydraulisches Verriegelungsbetätigungsystem
und -verfahren für
Schubumlenker bereit. Für
das Verriegelungsbetätigungssystem
werden keine großen Elektromagneten
oder Motoren verwendet, und es ist verhältnismäßig klein und leichtgewichtig
im Vergleich zu vielen ähnlichen
vollelektrischen Systemen.
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In
einer Ausführungsform
und ausschließlich als
Beispiel umfasst ein System zum Bewegen eines Schubumlenkers eines
Luftfahrzeugs, eine Kraftantriebs-einheit, eine Schubumlenker-Aktuatoranordnung,
einen Haupttank, eine Verriegelungsaktuatoranordnung und eine oder
mehrere Verriegelungsanordnungen. Die Kraftantriebseinheit ist zum
Bereitstellen einer Antriebskraft betriebsbereit. Die Schubumlenker-Aktuatoranordnung
ist zum Empfang der Antriebskraft angekoppelt und, darauf ansprechend, zum
selektiven Bewegen des Schubumlenkers zwischen einer eingefahrenen
Stellung und einer ausgefahrenen Stellung betriebsbereit. Der Haupttank
enthält
eine Hydraulikflüssigkeit.
Die Verriegelungsaktuatoranordnung ist an den Haupttank gekoppelt
und zum Empfang eines Verriegelungssteuersignals angepasst. Der
Verriegelungsaktuator spricht auf das Verriegelungssteuersignal
an, um die Hydraulikflüssigkeit
zu verdichten und dadurch unter Druck zu setzen. Jede Verriegelungsanordnung
ist mit der Flüssigkeit
mit dem Haupttank verbunden und, auf den Druckausgleich der hydraulischen
Flüssigkeit
ansprechend, konfiguriert, um sich zu einer verriegelten oder einer
unverriegelten Stellung zu bewegen, um dadurch jeweils die Bewegung des
Schubumlenkers zu verhindern oder zu ermöglichen.
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In
einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst ein elektrohydraulisches
Verriegelungsbetätigungssystem
für Schubumlenker
einen Haupttank, eine Verriegelungsaktuatoranordnung und eine oder
mehrere Verriegelungsanordnungen. Der Haupttank enthält eine
Hydraulikflüssigkeit.
Die Verriegelungsaktuatoranordnung ist an den Haupttank gekoppelt
und zum Empfang eines Verriegelungssteuersignals angepasst. Der
Verriegelungsaktuator spricht auf das Verriegelungs-Steuersignal an, um
die Hydraulikflüssigkeit
zu verdichten und dadurch unter Druck zu setzen. Jede Verriegelungsanordnung
ist mit der Flüssigkeit
mit dem Haupttank verbunden und, auf den Druckausgleich der Hydraulikflüssigkeit
ansprechend, konfiguriert, um sich zu einer verriegelten oder einer
unverriegelten Stellung zu bewegen.
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In
einer noch anderen beispielhaften Ausführungsform eines Schubumlenkersystems
für ein
Luftfahrzeug, umfassend einen Haupttank mit der darin enthaltenen
Hydraulikflüssigkeit,
eine Aktuatoranordnung, die an den Tank gekoppelt ist, und eine
oder mehrere Verriegelungen, beinhaltet ein Verfahren zur Steuerung
der Verriegelungen die Erregung der Aktuatoranordnung, um dabei
mindestens einen Anteil davon in einer ersten Richtung zu translatieren.
Die Hydraulikflüssigkeit
im Haupttank wird, auf die Translation der Aktuatoranordnung in
der erste Richtung ansprechend, unter Druck gesetzt. Die Verriegelungen
werden, auf den Druckausgleich der Hydraulikflüssigkeit ansprechend, zu einer
verriegelten oder einer unverriegelten Stellung bewegt.
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Weitere
unabhängige
Merkmale und Vorteile des bevorzugten Verriegelungsbetätigungssystems und
-verfahrens für
Schubumlenker werden aus der folgenden näheren Erläuterung ersichtlich, die in
Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen auf beispielhafte Weise
die Prinzipien der Erfindung veranschaulicht.
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KURZE ERLÄUTERUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht von Abschnitten eines Gebläsegehäuses eines
Strahltriebwerks für
ein Luftfahrzeug.
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2 ist
eine vereinfachte Endansicht eines Betätigungssystems für Schubumlenker
gemäß einer beispielhaften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
eine schematische Darstellung des in 2 gezeigten
Betätigungssystems
für Schubumlenker
und stellt ferner ein elektrohydraulisches Verriegelungsbetätigungssystem
eines Schubumlenkers gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform dieser
Erfindung dar.
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4 ist
eine teilweise Schnittbildansicht eines elektrohydraulischen Verriegelungsbetätigungssystems
für Schubumlenker
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
dieser Erfindung, die in dem in 1 und 2 gezeigten
System verwendet werden kann, und
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5 ist
eine teilweise Schnittbildansicht eines elektrohydraulischen Verriegelungsbetätigungssystems
für Schubumlenker
gemäß einer
beispielhaften alternativen Ausführungsform
dieser Erfindung, die in dem in 1 und 2 gezeigten
System verwendet werden kann.
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NÄHERE ERLÄUTERUNG
EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Man
wird zu schätzen
wissen, dass die Ausführungsform,
die nun näher
erläutert
werden soll, nicht auf die Verwendung in Verbindung mit einem spezifischen
Schubumlenkersystemkonzept beschränkt ist. Somit, selbst wenn
die Beschreibung ausdrücklich
in Richtung einer Ausführungsform geht,
die in einem Kaskadentyp-Schubumlenkersystem ausgeführt ist,
in welchem Triebwerksverkleidungen als bewegliche Schubumlenkerkomponenten verwendet
werden, wird man zu schätzen
wissen, dass sie in anderen Betätigungssystemkonzepten
für Schubumlenker
eingesetzt werden können,
inklusive den zuvor angesprochenen und jenen, die gemäß dem bisherigen
oder dem nachstehend beschriebenen Stand der Technik bekannt sind.
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Die
Erläuterung
beginnt nun unter Bezugnahme auf 1, welche
eine perspektivische Ansicht von Abschnitten eines Gebläsegehäuses eines Strahl-triebwerks 100 für ein Luftfahrzeug
darstellt, das einen Schubumlenker vom Kaskadentyp einbindet. Das
Gebläsegehäuse 100 des
Triebwerks umfasst ein Paar halbkreisförmige Triebwerksverkleidungen 102 und 104,
die ringsum auf der Außenseite des
Gebläsegehäuses 100 positioniert
sind. Die Triebwerksverkleidungen 102 und 104 bedecken mehrere
nicht dargestellte Kaskadenschaufeln. Eine mechanische Verbindung 202 (siehe 2),
wie ein Stift oder ein Riegel, können
die Triebwerksverkleidungen 102 und 104 miteinander
verbinden, um die Triebwerksverkleidungen 102 und 104 in
ordnungsgemäßer Ausrichtung
auf nicht dargestellten Führungen
zu halten, auf welchen die Triebwerksverkleidungen 102 und 104 translatieren.
Wenn die Schubumlenker zum Ausfahren angewiesen werden, werden die
Triebwerksverkleidungen 102 und 104 hinten translatiert.
Dies legt unter anderem die Kaskadenschaufeln frei und hat zur Folge,
dass mindestens ein Anteil des Luftstroms durch das Gebläsegehäuse 100 des
Triebwerks mindestens teilweise in eine Vorwärtsrichtung umgeleitet wird.
Diese Umleitung des Luftstroms in eine Vorwärtsrichtung erzeugt einen entgegengesetzten
Schub und sorgt damit zur Verlangsamung des Luftfahrzeugs.
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Die
Triebwerksverkleidungen 102 und 104 werden zwischen
der ausgefahrenen und eingefahrenen Stellung über ein Schubumlenkersteuersystem bewegt.
Einen beispielhafte Ausführungsform
eines Schubumlenkersteuersystems 200 ist in 2 und 3 dargestellt
und umfasst mehrere Aktuatoren 210, die einzeln an die
Triebwerksverkleidungen 102 und 104 gekoppelt
sind (nicht dargestellt in 3). In der
dargestellten Ausführungsform
ist die Hälfte
der Aktuatoren 210 an eine der Kaskadenschaufeln 102 gekoppelt
und die andere Hälfte
ist an eine andere Kaskadenschaufel 104 gekoppelt. Es ist
erwähnenswert,
dass die Aktuatoren 210 einem der zahlreichen Aktuatorkonzepte,
die gegenwärtig
aus dem Stand der Technik bekannt sind oder nachstehend vorgesehen
werden. In dieser Ausführungsform
sind die Aktuatoren 210 allerdings Kugelumlaufspindelaktuatoren.
Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die Anzahl und Anordnung
von Aktuatoren 210 nicht auf die Darstellung von 2 beschränkt ist,
sondern eine andere Anzahl von Aktuatoren 210 ebenso möglich ist.
Bei der Wahl der Anzahl und Anordnung von Aktuatoren müssen die
spezifischen konzepttechnischen Anforderungen des Systems berücksichtigt werden.
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Die
Aktuatoren 210 sind untereinander über mehrere Antriebsmechanismen 212 verbunden,
wobei jeder in der besonderen dargestellten Ausführungsform ein biegsame Welle
ist. Durch den Einsatz biegsamer Wellen 212 in dieser Konfiguration
ist gewährleistet,
dass die Aktuatoren 210 und die Triebwerksverkleidungen 102 und 104,
wenn sie entriegelt sind, sich in einer im Wesentlichen synchronisierten Weise
bewegen. Wird beispielsweise eine Triebwerksverkleidung 102 bewegt,
wird die andere Triebwerksverkleidung 104 um eine ähnliche
Entfernung zur im Wesentlichen selben Zeit bewegt. Weitere Synchronisationsmechanismen,
die verwendet werden können,
umfassen eine elektrische Synchronisation oder Open-Loop-Synchronisation
oder jeden sonstigen Mechanismus oder Aufbau, der Kraft zwischen
den Aktuatoren 210 überträgt.
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Eine
Kraftantriebseinheitsanordnung 220 ist an die Aktuatoren 210 über eine
oder mehrere biegsame Wellen 212 gekoppelt. In der dargestellten
Beschreibung umfasst die Kraftantriebseinheitsanordnung 220 einen
Motor 214, der an eine oder mehrere der biegsamen Wellen über einen
Drehmomententkoppler 216 gekoppelt ist. Der Motor 222 kann
ein beliebiger der zahlreichen Motortypen sein wie zum Beispiel
ein Elektromotor (umfassend eines der verschiedenartigen Gleich-
oder Wechselstrommotorkonzepte nach dem Stand der Technik), ein
Hydraulik- oder ein Pneumatikmotor. Der Drehmomententkoppler 224 ist
zwischen einem Ausgang des Motors 222 und zwei der biegsamen
Wellen 212 gekoppelt. In der dargestellten Anordnung führt die
Drehung der Kraftantriebseinheit 220 zu einem Synchronbetrieb der
Aktuatoren 210 über
die biegsamen Wellen 212, wobei die Triebwerksverkleidungen 102 und 104 veranlasst
werden, sich im Wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit zu bewegen.
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Ein
Regelkreis 218 steuert die Kraftantriebseinheit 220 und
empfängt
verschiedene Signale von einer oder mehrerer Wegmesseinrichtungen.
Der Regelkreis 218 empfängt
Befehle von einem Triebwerkssteuersystem 222 wie beispielsweise
eine FADEC (Full Authority Digital Engine Control = Voll digitale
Triebwerksregelung) und stellt, auf die empfangenen Befehle ansprechend,
der Kraftantriebseinheit 220 geeignete Aktivierungssignale
bereit. Die Kraftantriebseinheit 220 wiederum stellt den
Aktuatoren 210 über
die biegsamen Wellen 212 eine Antriebskraft bereit. Als
Folge veranlassen die Aktuatoren 210 die Triebwerksverkleidungen 102 und 104 zwischen
den eingefahrenen und ausgefahrenen Stellungen zu translatieren.
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Darüber hinaus
umfasst das Schubumlenker-steuersystem 200 ein Verriegelungssystem 250, das
funktioniert, um ein unbeabsichtigtes Bewegen der Triebwerksverkleidungen 102 und 104 ab
der einge fahrenen Stellung zu vermeiden. In der dargestellten Ausführungsform
umfasst das Verriegelungssystem 250 zwei Primärverriegelungs-anordnungen 224,
zwei Tertiärverriegelungsanordnungen 226, eine
Kraftantriebseinheits-Verriegelungsanordnung 228 (oder „Bremse") und eine Verriegelungs-aktuatoranordnung 230,
die alle über
mehreren Hydraulikleitungen 232 untereinander verbunden
sind. In einer besonderen bevorzugten Ausführungsform ist das Verriegelungssystem 250 als
eigenständiges,
absolut dichtes und im Wesentlichen luftfreies und leckfreies Hydrauliksystem
konfiguriert. Man wird jedoch zu schätzen wissen, dass das Verriegelungssystem als
offenes System konfiguriert und/oder mit einem anderen Hydrauliksystem
auf dem Luftfahrzeug verbunden werden kann. Ferner wird man zu schätzen wissen,
dass die Anzahl der hier erläuterten
Verriegelungsanordnungen nur beispielhaft für eine besondere Ausführungsform
ist und dass andere Anzahlen und Konfigurationen von Verriegelungsanordnungen verwendet
werden können,
um spezifischen konzepttechnischen Anforderungen Rechnung zu tragen. Daneben
könnten
das Schubumlenker-steuersystem 200 zwei Verriegelungsaktuatoranordnungen 230 umfassen,
davon eine für
die Verriegelungen 224, 226, 228, die
jeder Schubumlenker-Triebwerksverkleidung 102, 104 zugeordnet
sind.
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Die
Primärverriegelungsanordnungen 224 sind
jeweils auf einem der Aktuatoren 210 befestigt und konfiguriert,
um auf selektive Weise zu vermeiden, dass sich einer der Aktuatoren 210 bewegt
und dabei Triebwerksverkleidungsbewegung verhindert. Die Tertiärverriegelungsanordnungen 226 sind
alle auf der Triebwerksgondel (nicht dargestellt) befestigt und
zum selektiven direkten Einrücken
eines Abschnitts der Triebwerksverkleidungen 102, 104 konfiguriert,
um dabei zu verhindern, dass die Triebwerksverkleidung bewegt wird.
Die Verriegelungsanordnung 228 der Kraftantriebseinheit
ist konfiguriert, um selektiv das Drehen des Motors 214 zu
verhindern oder zu ermöglichen,
und verhindert dabei, dass die Triebwerksverkleidung bewegt wird.
Man wird zu schätzen
wissen, dass die Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 alle
hydraulisch betrieben und wie jede der zahlreichen bekannten hydraulischen
Verriegelungsanordnungen konfiguriert werden kann. Es ist allgemein
bekannt, dass solche Verriegelungsanordnungen beispielsweise blasebalgartige
Halter oder kolbenartige Halter umfassen können, welche die Bewegung der
Verriegelungen zwischen den verriegelten und entriegelten Stellungen
steuern. Ferner wird man zu schätzen
wissen, dass jede der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 konfiguriert
ist, um zu einer vorgegebenen verriegelten Stellung zu gehen, beispielsweise
einer Vorspannungsfeder. Somit wird sich jede Verriegelungsanordnung
zur verriegelten Stellung bewegen, selbst, wenn die Bewegung zur
verriegelten Stellung nicht angewiesen wird. Die spezifische Konfiguration
jeder der einzelnen Verriegelungsanordnungen ist nicht erforderlich, um
die vorliegende Erfindung zu begreifen oder zu ermöglichen
und wird folglich nicht bereitgestellt.
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3 zeigt
ferner ein Strömungskontrollventil 302,
das in jeder Hydraulikflüssigkeitsleitung 232 vor
jeder Primärverriegelungsanordnung 224 und Tertiärverriegelungsanordnung 226 angeordnet
ist. Diese Strömungskontrollventile 302 sind
konfiguriert, um eine im Wesentlichen uneingeschränkte Strömung von
der Verriegelungsaktuatoranordnung 230 zu den Primär-verriegelungsanordnungen 224 und Tertiärverriegelungsanordnungen 226 zu
ermöglichen,
während
die Strömung
in entgegengesetzter Richtung eingeschränkt wird. Durch Einschränken der
Strömung
in entgegengesetzter Richtung kann die Geschwindigkeit, mit welcher
sich die Primärverriegelungsanordnungen 224 und
Tertiärverriegelungsanordnungen 226 von
der unverriegelten Stellung in die verriegelte Stellung bewegen,
gesteuert werden. Es ist zu beachten, dass in der dargestellten Ausführungsform
die Kraftantriebseinheitsanordnung 228 kein Strömungs kontrollventil
3xx umfasst. Dies beruht darauf, dass es wünschenswert ist, dass auf die
Verrie-gelungsanordnung 228 verhältnismäßig schnell angesprochen wird,
da eine ihrer Funktionen darin besteht, dass sie sich beim Auftreten
des unwahrscheinlichen Ereignisses eines Ausfalls der elektrische
Energie oder der Motorsteuerung während des Betriebs schnell
in ihre verriegelte Stellung bewegt.
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Die
Verriegelungsaktuatoranordnung 230 ist, wie zuvor angesprochen,
strömungstechnisch
an jede der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 gekoppelt
und steuert deren Betrieb. Daneben ist die Verriegelungsaktuatoranordnung 230 auch
elektrisch an den Regelkreis 218 gekoppelt, der den Betrieb
der Verriegelungsaktuatoranordnung 230 steuert. Insbesondere
wenn der Regelkreis 228 die Befehlssignale empfängt, der
Kraftantriebseinheitsanordnung 226 die geeigneten Betätigungssignale
bereitzustellen, wird der Regelkreis 228 auch der Verriegelungsaktuatoranordnung 230 ein
geeignetes Verriegelungssteuersignal bereitstellen. So wie nachstehend
ausführlicher
erläutert,
wird die Verriegelungsaktuatoranordnung 230 beim Empfang
des geeigneten Verriegelungssteuersignals den Druck der Hydraulikflüssigkeit,
die den Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 bereitgestellt
wird, selektiv erhöhen
oder mindern, wodurch sich jede Anordnung zur jeweiligen unverriegelten
oder verriegelten Stellung bewegt. Nachstehend wird nun eine besondere
Ausführungsform
einer Verriegelungs-aktuatoranordnung 230 erläutert und
wie sie funktioniert, um den Betrieb jeder Verriegelungs-anordnung
zu steuern.
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Die
Verriegelungsaktuatoranordnung 230, von welcher eine Ausführungsform
in 4 dargestellt wird, umfasst einen Behälter 402,
einen Motor 404 und einen Aktuator 406. Der Behälter 402 in
der dargestellten Ausführungsform
ist ein flexibler Blasebalg 408, der aus einem der zahlreichen
verschiedenartigen Stahllegierungen ausgeführt, aber nicht darauf beschränkt ist.
Der Blasebalg 408 ist in einem Gehäuse 410 untergebracht
und mindestens teilweise mit einer Hydraulikflüssigkeit 412 gefüllt. Die
Hydraulikflüssigkeit 412 kann
einem der zahlreichen Hydraulikflüssigkeitstypen angehören und
beispielsweise eine herkömmliche
allgemeine Bremsflüssigkeit
und herkömmliche
allgemeine Getriebeflüssigkeit
sein. Vorzugsweise sollte jedoch eine Hydraulikflüssigkeit
wie MIL-H-5606 oder MIL-PRF-83282 verwendet werden.
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Der
Blasebalg 408 ist an einem ersten Ende 414 an
eine Endabdeckkappe 416 und an einem zweiten Ende 418 an
eine Endplatte 420 gekoppelt. Die ersten Enden 414 und
zweiten Enden 418 des Blasebalgs sind vorzugsweise an die
Endabdeckkappe 416 und die Endplatte 420 durch
beispielsweise jeweils ein Schweißverfahren gekoppelt, obgleich man
schätzen
wird, dass jedes der zahlreichen sonstigen bekannten Kopplungsverfahren
eingesetzt werden kann. Die Endplatte 420 umfasst eine Öffnung 422,
die strömungstechnisch
die Hydraulikflüssigkeit 412 im
Blasebalg 408 mit einem Flüssigkeitsverteiler 424,
der an das Gehäuse 410 angeschlossen
ist, verbindet. Der Flüssigkeitsverteiler 424 verbindet
den Blasebalg 412 strömungstechnisch
mit mehreren Hydraulikleitungen 232 (nicht dargestellt
in 4) und folglich mit den hydraulischen Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228.
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Der
Motor 404 ist an ein Ende des Gehäuses 410 gekoppelt
und umfasst eine Eingangsverbindung 428 wie zum Beispiel
einen Anschlussstecker der zum Empfang geeigneter Steuersignale
vom Regelkreis 218 angepasst ist. Der Motor 404 kann
jedem der zahlreichen derzeit bekannten oder zukünftig entwickelten Motorkonzepte
entsprechen, aber in einer bevorzugten Ausführungsform ist er ein Gleichstrom- oder
Wechselstrommotor. Der Motor 404 ist auch an den Aktuator 406 gekoppelt.
So wie nachstehend näher
erläutert,
ist der Motor 404 konfiguriert, um sich, auf das Verriegelungssteuersignal
ansprechend, das er vom Regelkreis 218 empfängt, zu
drehen und dem Aktuator 406 eine Antriebskraft bereitzustellen.
Der Motor 404 ist auch in einer Weise konfiguriert, dass sich
frei drehen kann, wenn er kein Verriegelungssteuersignal empfängt. Der
Zweck dieser Möglichkeit wird
nachstehend erläutert.
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Der
Aktuator 406 ist zwischen den Motor 404 und die
Blasebalgendplatte 420 gekoppelt und, auf eine geeignete
Antriebskraft ansprechend, zum Translatieren konfiguriert. Die Antriebskraft
kann entweder vom Motor 402 oder, wie nachstehend ausführlicher
erläutert,
von einem Hydraulikflüssigkeitsdruck
bereitgestellt werden. In diesem Sinne ist der Aktuator 406 konfiguriert,
um, auf die geeignete angelegte Antriebskraft ansprechend, entweder
in einer ersten Richtung 430 oder einer zweiten Richtung 432 linear
zu translatieren. Man wird zu schätzen wissen, dass der Aktuator 406 einer
der zahlreichen bekannten Elemente sein kann, die diese Funktionalität ausführen können, beispielsweise
eine Gewindespindel oder eine Kugelumlaufspindel.
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Nachdem
die Verriegelungsaktuatoranordnung 230 und ihre Verbindung
mit jeder der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 sowie
eine beispielhafte Ausführungsform
jeder Verriegelungs-anordnung 224, 226, 228 in
allen Einzelheiten in struktureller Hinsicht erläutert wurden, soll nun das
Verfahren zur Steuerung des Betriebs jeder der Verriegelungen 224, 226, 228 näher beschrieben
werden. Hierzu empfiehlt sich gegebenenfalls eine Bezugsnahme auf 2–4.
Es versteht sich des Weiteren, dass der folgenden Darlegung jede
der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 zugrunde
liegt, die zunächst
in den normalen, verriegelten Stellungen sind.
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Wenn
bei dem nun beschriebenen Verfahren die Verriegelungen 224, 226, 228 in
die unverriegelte Stellung bewegt sind, wird der Regelkreis 218,
auf ein geeignetes Befehlssignal von der FADEC ansprechend, dem
Motor 404 ein geeignetes Verriegelungssteuersignal bereitstellen.
Der Motor 404 wird sich beim Empfang des Verriegelungssteuersignals
mit einer Anzahl von Umdrehungen in einer unverriegelten Richtung
drehen. Während
sich der Motor 404 dreht, wird die Aktuatoranordnung 406 wiederum
in die erste Richtung 430 translatieren, wodurch der Blasebalg 408 komprimiert
wird. Während
der Blasebalg 408 komprimiert ist, wird der Druck der Hydraulikflüssigkeit 412 in
den Hydraulikleitungen 232 erhöht, bis er die Federkraft innerhalb
jeder der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 überwindet.
Die Druckerhöhung
wiederum veranlasst jede der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228,
sich von der verriegelten zur unverriegelten Stellung zu bewegen. Man
wird zu schätzen
wissen, dass der Regelkreis 218 den Motor 404 und
Aktuator 406 steuern wird, um den Blasebalg 408 um
ein vorherbestimmtes Ergebnis zu komprimieren, damit vorzugsweise
eine vorherbestimmte Druckausgleichgröße erreicht und im Wesentlichen
beibehalten wird, und so fortfahren, bis die Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 in die
verriegelte Stellung bewegt werden sollen.
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Wenn
die Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 zur
verriegelten Stellung zurückgefahren werden
sollen, entnimmt der Regelkreis 218, auf das geeignete
Befehlssignal von beispielsweise der FADEC ansprechend, Antriebskraft
vom Motor 404. Mit der vom Motor 404 entnommenen
Antriebskraft kann sich der Motor 404, wie zuvor angesprochen,
frei drehen und demzufolge kann der Aktuator 406 frei translatieren.
Somit sorgt die unter Druck gesetzte Hydraulikflüssigkeit 412, die
auf die Endplatte 420 in Kombination mit der Vorspannungsfeder
in jeder der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 einwirkt, dafür, dass
der Aktuator 406 in die zweite Richtung 432 translatiert.
Dadurch wird wiederum der Druck in der Hydraulikflüssigkeit 412 herabgesetzt
und jede der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 in
die Lage versetzt, zu den verriegelten Positionen zurückzukehren.
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Man
wird zu schätzen
wissen, dass in einer alternativen Ausführungsform der Regelkreis 218 derart
konfiguriert werden könnte,
dass er auch dem Motor 404 der Aktuatoranordnung ein geeignetes Verriegelungssteuersignal
bereitstellt, wenn die Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 von
den unverriegelten Stellungen zu den verriegelten Stellungen bewegt
werden sollen. In solch einer alternativen Ausführungsform, würde das
Verriegelungssteuersignal den Motor 404 erregen und zur
Drehung in die entgegengesetzte Richtung veranlassen, was wiederum
den Aktuator 406 veranlassen würde, in der zweiten Richtung 432 zu
translatieren, den Druck der Hydraulikflüssigkeit 412 herabzusetzen
und die Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 in
die Lage zu versetzen, sich zu den unverriegelten Stellungen zu bewegen.
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Man
wird darüber
hinaus zu schätzen
wissen, dass die Verriegelungsaktuatoranordnung 230 mit
einem andersartigen Behältertyp
ausgeführt
werden kann. Insbesondere, wie in 5 gezeigt,
wird für
die alternative Aktuatoranordnung 530 eher ein im Wesentlichen
fester Behälter 502 als
ein flexibler Blasebalg 408 als Behälter verwendet. Der Behälter 502 kann
eine der zahlreichen möglichen
Formen aufweisen, aber in einer bevorzugten Ausführungsform hat er eine innere
Umkreisfläche 504,
die einen im Wesentlichen zylindrischen Querschnitt aufweist. Zudem
ist in dieser alternativen Ausführungsform
der Aktuator 406 mit einem innerhalb des Behälters 502 beweglichen
Kolben 506 gekoppelt. Der Kolben 506 hat eine äußere Umkreisfläche 508,
die vorzugsweise im Wesentlichen ähnlich wie der Querschnitt
der inneren Umkreisfläche 504 des
Behälters
gestaltet ist. Die äußere Umkreisfläche 508 des
Kolbens ist in im Wesentlichen flüssigkeitsdichten Kontakt mit der inneren
Umkreisfläche 504 des
Behälters.
Um diesen im Wesentlichen flüssigkeitsdichten
Kontakt zu erleichtern, können
eine oder mehrere Flüssigkeitsdichtungen 510 an
die äußere Umkreisfläche 508 des Kolbens
gekoppelt oder aufgepresst werden.
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Für das hierin
beschriebene Betätigungssystem
für Schubumlenker
werden keine großen
Elektromagneten oder Motoren verwendet, und es ist verhältnismäßig klein
und leichtgewichtig im Vergleich zu vielen ähnlichen vollelektrischen Systemen.
Obgleich der Elektromotor für
den Antrieb dieses Systems im Vergleich zu Einzelmotoren, die auf
jeder Verriegelungsanordnung realisierbar wären, verhältnis-mäßig groß sein kann, ist er leichtgewichtiger
und kleiner als die Gewichts- und
Größenkombination
jedes kleineren Einzelmotors. Das Verriegelungsbetätigungs-system
ermöglicht
auch, dass der Motor fern von den Aktuatoren, die vibrationsanfällig sein
können,
befestigt wird. Demzufolge kann das System mit möglicherweise niedrigeren Kosten
als ein vollelektrisches Betätigungssystem
ausgeführt
werden, indem die Systemzuverlässigkeit
erhöht
und der Wartungsaufwand des Systems reduziert werden.
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Selbst
wenn die Erfindung unter Bezugnahme einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben wurde, versteht der Fachmann, dass mancherlei Änderungen
vorgenommen und Elemente durch Äquivalente
ersetzt werden können,
ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen. Außerdem sind zahlreiche Änderungen
zur Anpassung an einen besonderen Zustand oder Werkstoff an die
Erkenntnisse der Erfindung möglich,
ohne das wesentliche Gebiet der Erfindung zu verlassen. Aus diesem
Grunde wird angestrebt, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte
besondere Ausführungsform
als die am besten geltende Art und Weise zur Ausführung dieser
Erfindung beschränkt
ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die innerhalb
des Rahmens der anliegenden Ansprüche bleiben.