DE68911251T2

DE68911251T2 - Entfaltmechanismus.

Info

Publication number: DE68911251T2
Application number: DE89308945T
Authority: DE
Inventors: William C O British Aero Moore; David J C O British Aer Oliver; Colin C O Aerostructures Payne; Don C O Aerostructures Ha Ware
Original assignee: British Aerospace PLC
Current assignee: BAE Systems PLC
Priority date: 1988-09-06
Filing date: 1989-09-05
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2009-09-06
Also published as: GB8820920D0; US5092194A; ES2047125T3; EP0360451B1; DE68911251D1; EP0360451A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Entfaltungsmechanismus zur Entfaltung eines Bauteils, beispielsweise eines Armes. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, betrifft die Erfindung die Entfaltung eines dem Auftanken in der Luft dienenden Rüssels.
Bei zahlreichen Anwendungen ist es erforderlich, einen Arm oder einen Rüssel aus einem Verstauzustand auszufahren, und oft sind die Begrenzungen des Stauvolumens schwerwiegend. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Entfaltungsmechanismus von einem Flugzeug getragen wird. Beispiele solcher Mechanismen sind Rüssel zum Auftanken während des Fluges, Landefahrwerke, zurückziehbare Pylons, Festhaltehaken usw. Ähnliche Betrachtungen ergeben sich auch anderswo, beispielsweise an Bord von Raumfahrzeugen und bei zahlreichen anderen Anwendungen.
Die DE-A-1107090 beschreibt einen entfaltbaren Rüssel zum Auftanken eines Flugzeugs in der Luft, und dieser besteht aus zwei teleskopartigen Rohren, die ein vorbestimmtes Manöver zwischen der Verstaustellung und der Entfaltungsstellung durchführen. Das eine Rohr ist fest, und das andere ist gleitbar und drehbar in diesem gelagert. Eine Hülse ist am proximalen Ende des beweglichen Rohres befestigt und weist eine Nase auf, die mit einer schraubenförmigen Nockenoberfläche zusammenwirkt, um das bewegliche Rohr zu veranlassen, sich um die Längsachse des festen Rohres zu drehen, wenn das bewegliche Rohr gestreckt wird. Diese Anordnung bewirkt nur zwei wesentliche Bewegungen des freien Endes des Rüssels, nämlich eine Längserstreckung und eine Drehung. Hierdurch können jedoch keine komplexeren Verbundbewegungen durchgeführt werden, die wegen des begrenzten Stauvolumens erforderlich sein können, das bei gewissen Anwendungen verfügbar ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Entfaltungsmechanismus zum Entfalten eines Armes vorgesehen, der folgende Merkmale aufweist:
5 - einen ersten Arm, der auf einem festen Bauteil gelagert ist;
- einen zweiten Arm, der gleitbar und drehbar gegenüber dem ersten Arm gelagert ist;
- eine Hülse, die drehbar mit dem proximalen Ende des zweiten Armes verbunden ist;
- einen Antrieb zur Entfaltung des zweiten Armes, um diesen zu strecken und gegenüber dem ersten Arm um dessen Längsachse zu drehen;
- wobei der erste Arm schwenkbar an dem festen Aufbau derart gelagert ist, daß er sich um eine erste Schwenkachse (P) drehen kann;
- wobei außerdem ein Radiusarm vorgesehen ist, der mit einem Ende schwenkbar an einem festen Aufbau um eine zweite Schwenkachse (Q) drehbar angelenkt ist, die parallel zu der ersten Drehachse (P) und im Abstand zu dieser liegt, während das andere Ende schwenkbar mit der Hülse verbunden ist;
- wobei der Antrieb den kinetischen Mechanismus antreibt, der von dem ersten und zweiten Arm, der Hülse und dem Radiusarm definiert wird, um diese Teile aus der Verstaustellung in die Entfaltungsstellung zu überführen, wodurch der erste Arm veranlaßt wird, um die erste Schwenkachse (P) zu schwenken, und der Radiusarm relativ zur Hülse verschwenkt wird, und
- wobei außerdem eine Bewegungssteuervorrichtung dem Radiusarm zugeordnet ist, die auf die Schwenkbewegung des Radiusarms relativ zur Hülse anspricht, um eine vorbestimmte Drehung um die Längsachse des zweiten Armes relativ zur Hülse zu bewirken.
Vorzugsweise weist die Steuereinrichtung eine Nockenführung und ein Nockenfolgeorgan auf, die der Hülse bzw. einem der Arme zugeordnet sind.
Vorzugsweise wird das Nockenfolgeorgan bei der Benutzung veranlaßt, sich relativ zu der Nockenführung durch eine Nockenanordnung zu bewegen, die aus einer weiteren Nockenführung besteht, die dem Radiusarm zugeordnet ist und mit einem weiteren Teil der Nockenfolgeeinrichtung zusammenwirkt.
Der Entfaltungsmechanismus weist vorzugsweise Verriegelungsmittel auf, um die Arme lösbar miteinander zu verriegeln, und der Verriegelungsmechanismus arbeitet gemäß einer vorbestimmten Schwenkbewegung des Radiusarmes relativ zur Hülse.
Die Verriegelungsteile können zwei komplementäre Verriegelungsteile aufweisen, die axial in Verriegelungseingriff gelangen, wobei ein Verriegelungsorgan jeweils dem anderen Arm zugeordnet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfassen die Verriegelungsorgane einen Zahnabschnitt, der einem der beiden Arme zugeordnet ist, und einen komplementär verzahnten Abschnitt, der der Hülse zugeordnet ist.
Vorzugsweise besitzt die Anordnung eine Axialverriegelung, die bewirkt, daß lösbar die beiden Arme gegen eine relative Axialbewegung in wenigstens einem Sinne verriegelt werden, und die Axialverriegelung kann eine Verriegelungsklaue aufweisen, die die Arme gegen Axialbewegung verriegelt, und außerdem ein Freigabeorgan, um aus dem Weg herausbewegt zu werden und um die Klaue freizugeben.
Ein bevorzugten Ausführungsbeispiel betrifft einen Entfaltungsmechanismus, der einen einzelnen Antrieb benutzt, jedoch ein Organ längs eines Pfades entfaltet, der eine Drehung um zwei verschiedene Drehachsen zusammen mit einer teleskopartigen Wirkung erfordert. Dies bedeutet, daß die Lage und Orientierung des
Entfaltungsorgans in Verstaustellung so gewählt werden können, daß eine Anpassung an das verfügbare Stauvolumen erfolgt und das Verstauen nicht allein durch die Gestalt des entfaltbaren Organs bei seiner Entfaltung bestimmt wird.
Außerdem schafft das spezielle Ausführungsbeispiel Mittel, durch welche die Teleskopwirkung und eine der Drehbewegungen verriegelt werden können, wenn der Mechanismus voll entfaltet ist. Dies bedeutet, daß ein beträchtlicher Anteil irgendwelcher Kräfte, die im Betrieb des Entfaltungsmechanismus erzeugt werden, längs des Entfaltungsorgans übertragen und von der Hauptschwenkverbindung aufgenommen werden, so daß ein relativ kleiner, gewichtsmäßig leichter Antrieb benutzt werden kann.
Die Erfindung kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden, und ein spezielles Ausführungsbeispiel wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht des Cockpitbereiches eines Flugzeugs, das mit einem Auftankrüssel zum Auf tanken während des Fluges gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist, wobei der Rüssel sowohl in Verstaustellung als auch in entfalteter Stellung dargestellt ist,
Fig. 2 eine Vorderansicht eines Teils des Flugzeugs gemäß Fig. 1, bei der der Rüssel sowohl in Staustellung als auch in gestreckter Stellung ersichtlich ist,
Fig. 3 eine Grundrißansicht eines Teils des Flugzeugs nach Fig. 1, wobei der Rüssel sowohl in Verstaustellung als auch in ausgefahrener Stellung ersichtlich ist,
Fig. 4 im einzelnen, in größerem Maßstab die Lagerung des Rüssels und den Antrieb bei dem Flugzeug nach Fig. 1, wobei der Rüssel voll eingefahren ist,
Fig. 5 im einzelnen das Vorderende des Rüssels bei dem Flugzeug nach Fig. 1, wobei der Rüssel voll eingefahren ist,
Fig. 6 einen Längsschnitt des Hülsenaufbaus des Rüssels bei völlig eingefahrenem Rüssel,
Fig. 7 eine Querschnittsansicht des Hülsenaufbaus, geschnitten nach der Linie VII-VII gemäß Fig. 6,
Fig. 8 eine Einzelansicht ähnlich der Fig. 7, aber in größerem Maßstab, wobei ein abgewandelter Schnitt des Verriegelungsringes dargestellt ist, der innerhalb des Hülsenaufbaus angeordnet ist,
Fig. 9 bis 12 Längsschnittansichten durch den Hülsenaufbau des Rüssels bei Bewegung des Rüssels aus seiner Verstaustellung in seine voll ausgefahrene Stellung,
Fig. 13 eine Längsschnittansicht durch den Hülsenaufbau des Rüssels bei Bewegung des Rüssels aus seiner voll ausgefahrenen Stellung in seine Verstaustellung,
Fig. 14 eine Teilschnittansicht eines Hülsenaufbaus des Auftankrüssels zum Auftanken während des Fluges gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, in Verstaustellung,
Fig. 15 einen Querschnitt durch den Hülsenaufbau, geschnitten längs der Linie XIV-XIV gemäß Fig. 14,
Fig. 16 bis 19 aufeinanderfolgende Einzelansichten des Hülsenaufbaus nach Fig. 14, bei Bewegung in die volle Entfaltungsstellung,
Fig. 20 eine detaillierte Seitenansicht des Hülsenaufbaus, bei Bewegung aus der voll entfalteten Stellung gemäß Fig. 19 zurück in die Verstaustellung, und
Fig. 21(a) und 21(b) die Antriebsplattenteile des Außenbord- und Innenbordradiusarmes.
Die Fig. 1 bis 13 veranschaulichen ein erstes Ausführungsbeispiel eines entfaltbaren Auftankrüssels 8 zum Auftanken während des Fluges, der in einem Verstauraum mit beschränktem Volumen an Bord des Flugzeugs verstaut ist und der in eine Entfaltungsstellung ausgefahren werden kann, die einen genügenden Abstand vom Cockpit des Flugzeugs aufweist und vom Flugzeugführer deutlich erkennbar ist.
Diese beiden Erfordernisse sind sehr wichtig. Der Abstand ist notwendig, um zu gewährleisten, daß die Möglichkeit eines Anstoßens empfindlicher Teile des Flugzeugs durch den Auftankfangtrichter vermindert wird, und die Sichtbarkeit ist notwendig, damit der Flugzeugführer die Ankopplung des Auftankrüssels an den Fangtrichter unterstützen kann.
Es ist verständlich, daß ein nur sehr geringes freies Stauvolumen im Cockpitbereich des Flugzeugs zur Verfügung steht, insbesondere dann, wenn, wie üblich, der Bug des Flugzeugs eine empfindliche Radarausrüstung trägt und dieses Volumen nicht zum Verstauen des Rüssels 8 verfügbar ist.
In allgemeinen Ausdrücken umfaßt die Flugauftankrüsselanordnung gemäß der Zeichnung einen ersten Arm in Gestalt eines Innenrohres 10, der am Flugzeugaufbau schwenkbar um eine erste Achse P angelenkt ist; außerdem ist ein zweiter Arm in Gestalt eines Außenrohres 12 vorgesehen, das teleskopartig auf dem Innenrohr 10 gelagert ist; ferner ist eine Hülse 14 drehbar mit dem Innenende 16 des Außenrohres verbunden. Ein Radiusarm 18 ist mit einem Ende an der Flugzeugzelle schwenkbar um eine zweite Schwenkachse Q angelenkt, die von der ersten Schwenkachse P entfernt und zu dieser parallel liegt. Das andere Ende des Radiusarmes 18 ist schwenkbar mit der Hülse 14 verbunden. Ein linearer Antrieb 20 mit zugeordnetem Gestänge treibt den Radiusarm 18 an, um eine Verschwenkung um die zweite Schwenkachse Q vorzunehmen und um demgemäß den Auftankrüssel zu veranlassen, sich aus der Verstaustellung in die entfaltete Stellung zu bewegen. Es sind verschiedene Nocken und Nockenoberflächen dem Radiusarm 18 zugeordnet. Die Hülse 14 und der innere Endbereich 16 des Außenrohres 12 üben auf das Außenrohr 12 eine vorprogrammierte Drehung aus und bewirken danach eine Verriegelung relativ zur Hülse 14, wenn der Radiusarm gegenüber der Hülse 14 verschwenkt wird und der Flugauftankrüssel 8 sich in diese Entfaltungsstellung hinein bewegt.
Im folgenden wird speziell auf die Fig. 1 bis 3 Bezug genommen. Das Cockpit weist eine Kabinenhaube 22, einen Radardom 24, der sich vom Cockpit nach vorn erstreckt und die Radarausrüstung beherbergt, und schwenkbare Entensteuerflächen 26 auf. Der Flugauftankrüssel liegt in Verstaustellung innerhalb eines begrenzten Stauvolumens 28 im Rumpf unter dem Unterrand der Kabinenhaube 22 hinter einer Falttür 29. Das Verstauvolumen 28 erstreckt sich nicht auf jenen Bereich, der für die Radarausrüstung reserviert ist. Aus den Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, daß der Auftankrüssel und sein Entfaltungsmechanismus ein sehr viel kleineres Volumen einnehmen, als es im Hinblick auf die Größe und Orientierung des entfalteten Rüssels notwendig erscheint.
Fig. 4 zeigt die Befestigung des Innenbordendes des Rüssels an der Flugzeugzelle und den Antrieb und sein zugeordnetes Gestänge. Das innere Ende des Innenrohres 10 ist an der Flugzeugzelle über ein Schwenklager 30 befestigt, welches eine Schwenkbewegung des Innenrohres 10 um die erste Achse P ermöglicht. Das Innenrohr 10 trägt gleitbar das Außenrohr 12, welches teleskopartig darauf beweglich ist. Das innere Ende 16 des Außenrohres 12 trägt die Hülse 14. Das äußere Rohr 12 besitzt einen Abschnitt, der sich koaxial gegenüber dem inneren Rohr 10 erstreckt, und einen weiteren Abschnitt, der um 45º hierzu abgeknickt ist und der an seinem freien Ende den Hülsensteckerteil 32 (Fig. 5) des Rüssels 8 trägt, in den der Fangtrichter (nicht dargestellt) einpaßt. Das Zusammenwirken zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr wird weiter unten beschrieben.
Der Linearantrieb 20 ist mit einem Ende schwenkbar an einem Ausleger 34 angelenkt, der an der Flugzeugzelle befestigt ist. Die Kolbenstange 36 des Antriebs ist schwenkbar an einem Arm einer Kurbel 38 angelenkt, die bei 40 schwenkbar an der Flugzeugzelle befestigt ist. Eine Verbindungsstange 42 verbindet die Kurbel 38 mit einem Ansatz 44 des Radiusarms 18. Der Radiusarm 18 ist schwenkbar an einem Ende bei 46 mit der Flugzeugzelle verbunden, um um die zweite Achse Q zu schwenken. Das andere Ende des Radiusarmes ist schwenkbar bei 48 an der Hülse 14 angelenkt. Das Innenrohr 10, die Hülse 14 und der Radiusarm 18 bilden zusammen eine viergliedrige Gleitkette, die vom Linearantrieb 20 angetrieben wird und die sich allgemein in einer einzigen Ebene (die Zeichenebene gemäß Fig. 4) bewegt. Eine Strekkung der Kolbenstange 36 des Antriebs bewirkt, daß sich der Radiusarm 18 im Gegenuhrzeigersinn um die zweite Achse Q dreht, und dies bewirkt, daß das Innenrohr 10 sich im Uhrzeigersinn um die erste Achse P gleichzeitig mit der Gleitbewegung der Hülse 14 relativ zum Innenrohr 10 bewegt. Aus der Position gemäß Fig. 4 erfolgt die Gleitbewegung anfänglich im Sinne einer Zusammendrückung (d. h. die Hülse 14 bewegt sich nach der ersten Achse P), bis der Radiusarm 18 die untere Totpunktstellung erreicht, und danach erfolgt die Gleitbewegung im streckenden Sinne.
Der Radiusarm 18 besitzt eine Antriebsplatte 50, die in der Nähe der Schwenkbefestigung 48 des Radiusarmes 18 mit der Hülse 14 befestigt ist. Die Antriebsplatte 50 dreht sich mit dem Radiusarm 18, wenn der letztere um die Schwenkbefestigung 48 verschwenkt wird.
Nunmehr wird auf die Fig. 6 und 7 Bezug genommen. Diese zeigen einen Längsschnitt durch die Hülse 14 und die zugeordneten Teile des Mechanismus, wobei der Radiusarm 18 der Übersichtlichkeit wegen weggelassen ist. Die Mittellinie des Radiusarmes ist bei 18' dargestellt.
Die Hülse 14 weist einen Hauptzylinderteil 52 und einen vorderen Hülsenteil 54 auf, die beide das Außenrohr 12 umschließen. Das Außenrohr 12 besitzt an seinem inneren Endbereich eine äußere Ringrippe 56, die in eine Ausnehmung 58 im vorderen Hülsenteil 54 derart einpaßt, daß die Hülse 14 als Ganzes begrenzt axial gegenüber dem äußeren Rohraufbau gegen den Einfluß einer Druckfeder 60 beweglich ist. Während der Entfaltung des Mechanismus wird jedoch ein Schub von einem Stoßbereich des Hauptzylinderteils 52 der Hülse 14 nach der Rippe 56 übertragen. Das Innenende des Hauptzylinderteils 52 der Hülse 14 nimmt gleitbar eine Klauenfreigabehülse 62 begrenzt gleitbar auf. Die Klauenfreigabehülse 62 ist nach links gemäß Fig. 6 durch eine Druckfeder 64 vorgespannt. Eine schellenförmige Verklinkungsplatte 66 ist an der inneren Oberfläche des Endes des Außenrohres 12 befestigt und arbeitet mit der Klauenfreigabehülse 62 und einer weiteren, in Fig. 6 nicht dargestellten Klaue zusammen, um das Außenrohr 12 in der voll ausgestreckten Stellung zu verriegeln, wie dies weiter unten beschrieben wird.
Der Hauptzylinderteil 52 der Hülse weist zwei in Längsrichtung verlaufende Schlitze 68 auf, die um etwa 160º in Umfangsrichtung versetzt sind (vgl. insbesondere Fig. 4 und 7). In jedem Schlitz läuft ein Zapfen 70, und das äußere Ende eines jeden Zapfens wird von einem Nockenschlitz 72 in jeweils einer der Antriebsplatten 50 aufgenommen. Jeder Nockenschlitz 72 hat einen kurzen spiralförmigen Abschnitt 74 und einen längeren Abschnitt 74', der auf dem Boden eines Kreises liegt, welcher um die Schwenkbefestigung 48 des Radiusarmes 18 mit der Hülse 14 (und demgemäß mit den Antriebsplatten 50) zentriert ist. Die Geometrie eines jeden Schlitzes 72 ist derart, daß er den zugeordneten Zapfen 70 vom hinteren Ende nach einem vorderen Ende des Schlitzes 68 während etwa der ersten Hälfte des Bewegungsbogens der Antriebsplatte während der Entfaltung des Mechanismus bewegt, und dann wird der Zapfen am vorderen Ende des Schlitzes für den Rest der Bogenbewegung gehalten.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 ergibt sich, daß jeder Zapfen 70 durch den zugeordneten Schlitz 68 hindurchsteht und in eine entsprechende Bohrung 76' in einem Verriegelungsring 76 zylindrischer Schalenform einsteht, der gleitbar im Hauptzylinderteil 52 der Hülse 14 angeordnet ist. Die äußere Oberfläche des Verriegelungsringes 76 und die innere Oberfläche des Hauptzylinderteils 52 sind komplementär mit Keilnuten bzw. Federn versehen, wie dies aus Fig. 7 ersichtlich ist, so daß eine relative axiale Gleitbewegung stattfinden kann, eine relative Drehung des Verriegelungsringes 76 gegenüber dem Hauptzylinderteil 52 jedoch verhindert ist. Die innere Oberfläche des Verriegelungsringes 76 ist zylindrisch und gleitet über der äußeren Oberfläche des Außenrohres 12. Das Vorderende des Verriegelungsringes 76 ist mit einer Kronierung 77 versehen, die in eine am Innenende des Außenrohres 12 vorgesehene komplementäre Kronierung 78 eingreift, wenn der Verriegelungsring durch die Zapfen 70 nach vorn bewegt wird, wenn diese nach dem Vorderende der Schlitze 68 angetrieben werden.
Das innere Ende eines jeden Zapfens 70 weist einen verminderten Durchmesser auf und läuft in einer entsprechenden Nockennut 73 in der äußeren Oberfläche des Außenrohres 12. Die Nockennut 73 weist einen Hauptabschnitt 75 schraubenlinienförmiger Gestalt und einen linearen Endabschnitt 77 auf. Wenn die zapfen 70 längs der zugeordneten Schlitze 68 von den hinteren Enden nach den vorderen Enden bewegt werden, dann wird das Außenrohr 12 veranlaßt, sich um seine Längsachse zu drehen, wenn die Zapfen längs der Hauptabschnitte 75 der Nuten 74 gleiten, bis die Zapfen 70 die linearen Endabschnitte 77 erreichen. Dieser Zustand ist in Fig. 9 gezeigt. Wenn die Zapfen 70 längs der linearen Endabschnitte 77 gleiten, findet keine weitere Drehung zwischen der Hülse 14 und dem Außenrohr 12 statt, und der Verriegelungsring 76 wird nach vorn überführt, um die Kronierungen 77 und 78 miteinander in Eingriff zu bringen und um die Hülse 14 und das äußere Rohr 12 gegen eine relative Drehung zu verriegeln. Dieser Zustand ist in Fig. 10 dargestellt, und dieser Zustand tritt bei der maximalen Zusammendrückung von Außenrohr 12 und Innenrohr 10 oder kurz danach auf.
Eine weitere Schwenkbewegung des Radiusarmes 18 um die zweite Schwenkachse Q streckt das Außenrohr 12 teleskopartig gegenüber dem Innenrohr, aber weil die äußeren Enden der Zapfen 70 in dem bogenförmigen längeren Abschnitt 74' des Nockenschlitzes 72 befindlich sind, findet keine Bewegung der Zapfen relativ zu den Schlitzen 68 in der Hülse 14 statt.
Die teleskopartige Streckung des Außenrohres setzt sich fort, bis das Innenende des Außenrohres 12 das äußere Ende des Innenrohres 10 erreicht. Das äußere Ende des Innenrohres 10 weist zwei im Abstand zueinander liegende Lager 79 am Innenrohr 10 auf, die das Innenrohr 10 und das Außenrohr 12 gleitbar relativ zueinander tragen, und zwar zusammen mit einer elastischen Klaue 80, die an dem inneren Teil befestigt ist und einen Klauenabschnitt 82 besitzt. Wenn sich das Außenrohr nach seiner maximalen Erstreckung hin streckt, dann läuft die Verklinkungsplatte 66 über den Klauenabschnitt 82. Während der Bewegung des Klauenabschnitts 82 unter der Verklinkungsplatte 66 erfaßt die Klauenfreigabehülse 62 den Klauenabschnitt 82 (Fig. 11) und drückt den Klauenabschnitt nach außen, bis er die rückwärtige Oberfläche der Verklinkungsplatte 66 erreichen und einfallen kann. Wenn dies geschieht, bewegt sich die Klauenfreigabehülse unter dem Einfluß der Feder 64 nach vorn, um den Klauenabschnitt 82 in Verriegelungseingriff mit dem hinteren Ende der Verklinkungsplatte 66 zu halten, um eine teleskopartige Kontraktion des Außenrohres 12 gegenüber dem Innenrohr 10 zu verhindern (Fig. 12).
Auf diese Weise werden die Axialbelastungen, die erzeugt werden, wenn der Steckerteil 32 in den Auftanktrichter eingesteckt wird, vom Außenrohr 12 auf das Innenrohr 10 übertragen. Die Verriegelungsplatte 66 arbeitet auch als Anschlag in Kombination mit dem inneren Lager 78, um eine Überstreckung des Außenrohres und ein Herausrutschen des Fangtrichters zu verhindern.
Wenn es erwünscht ist, diesen Aufbau aus der entfalteten Stellung in die Staustellung zurückzuführen, wird der Antrieb 20 so betätigt, daß die Kolbenstange 36 zurückgezogen wird. Während der ersten wenigen Grade der Rückzugsbewegung des Radiusarmes 18 wird die Hülse 14 axial gegenüber dem Außenrohr 12 gegen die Wirkung der Druckfeder 60 bewegt. Diese Bewegung zieht die Klauenfreigabehülse 62 nach hinten, so daß der Klauenabschnitt 82 nicht mehr in Eingriff mit dem hinteren Ende der Verriegelungsplatte 66 gehalten wird, und die Klaue kehrt so in ihre Ruhestellung gegen die äußere Oberfläche des Innenrohres 10 zurück, so daß eine teleskopartige Zusammenschiebung des Außenrohres 12 über dem Innenrohr erfolgen kann. Das Stauvolumen 28 und die zugeordnete Tür 29 sind so ausgebildet, daß sie die abgewandelte Geometrie des Rüssels 8 aufnehmen können, die sich ergibt, wenn die Hülse 14 nicht in ihre Gleichgewichtsstellung gegenüber dem Außenrohr 12 zurückkehrt. Der restliche Teil des Verstauvorganges erfolgt umgekehrt zur Entfaltung, wobei der Radiusarm 18 die Hülse 14 zurück auf das Innenrohr 10 zieht.
Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine komplexe Folge von Drehungen, Streckungen und Verriegelungen, wobei lediglich ein einziger Linearantrieb als Einzelantrieb benutzt wird. Die Programmierung dieser Folge von Arbeitsgängen wird in erster Linie durch die Hülse 14 und den Radiusarm 18 und ihr mechanisches Zusammenwirken mit den übrigen Elementen des Systems bewirkt. Ein Hauptvorteil des speziellen dargestellten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß das Außenrohr 12 sowohl gegen Axialbewegung als auch gegenüber Drehbewegung relativ zum Innenrohr 10 verriegelt ist, wenn sich die Teile in der voll entfalteten Stellung befinden, so daß ein beträchtlicher Anteil der Belastungen, die auftreten, wenn der Rüssel entfaltet wird, nach dem äußeren und dem inneren Rohr übertragen werden, wobei das Schwenklager 30 des Innenrohres 10 die Reaktionskraft aufnimmt.
In den Fig. 14 bis 21 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Flugzeug-Auftankrüssels dargestellt, welches im Gesamtaufbau, in der Verstaulage, in der entfalteten Lage und im Hinblick auf die Betätigung dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, aber die Konstruktion und Arbeitsweise des Hülsenaufbaus sind unterschiedlich. So ist das Innenrohr 10 bei P an der festen Flugzeugzelle schwenkbar angelenkt, und das Außenrohr 12 ist gleitbar auf dem Innenrohr 10 mittels eines Lagers 78 (Fig. 18) gelagert. Das Innenende des äußeren Rohres 12 trägt eine Hülse 114, die bei 148 schwenkbar an einem Radiusarm oder einem Antriebsarm 118 angelenkt ist, der an der Flugzeugzelle schwenkbar befestigt und mit einem nicht dargestellten Antrieb gekuppelt ist, der den Antriebsarm 118 in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel antreibt.
Die Hülse 114 ist begrenzt gleitbar gelagert, um eine Verriegelungsbewegung auf dem inneren Ende des äußeren Rohres 12 durchzuführen, und besitzt einen kronenartigen Verriegelungsabschnitt 116, der einem komplementären kronenförmigen Verriegelungsabschnitt 110 gegenüberliegt, der auf dem inneren Ende des äußeren Rohres 12 vorgesehen ist. Das Außenrohr 12 und die Hülse 114 werden gegeneinander durch Federn 120 in eine Verriegelungsstellung überführt. Das Außenrohr 12 trägt innere und äußere Radialnocken 122, 122', die jeweils einem entsprechenden Nockenschlitz oder einer Führung 124, 224 im Antriebsarm 118 zugeordnet sind (vgl. Fig. 21(a) und 21(b)). Die Innenbordführung 124 in Fig. 21(b) definiert den Drehabschnitt 124', einen Verriegelungsabschnitt 124'' und einen Entfaltungsabschnitt 124''', und der zugeordnete Nocken 122 greift an der Nockenführung in allen Bewegungsphasen an. Die Außenbordnockenführung 224 in Fig. 21(a) definiert nur einen Verriegelungsabschnitt 224'' und einen Entfaltungsabschnitt 224''', und der zugeordnete Nocken 122' ist in der einleitenden Phase der Bewegung frei.
Das äußere Ende des Innenrohres 10 weist eine elastische Klaue 126 auf, die gewöhnlich gegen die äußere Oberfläche des Innenrohres anliegt. Das innere Ende der Hülse 114 ist mit einem federbelasteten Fuß 130 versehen, der die Klaue 126 in Verriegelungseingriff mit der Verriegelungsplatte 128 am Außenrohr 12 anhebt und hält, wenn sich das Außenrohr in seine voll gestreckte Stellung bewegt, und so wird eine relative Zusammendrückung von Innenrohr und Außenrohr verhindert (Fig. 18).
Nunmehr wird die Entfaltung bei diesem Ausführungsbeispiel beschrieben. Wenn die Teile in Verstaustellung befindlich sind (Fig. 14), dann sind die Verriegelungsteile 116 und 110 außer Eingriff. Eine Drehung des Antriebsarmes 118 um das Schwenkgelenk an der Flugzeugzelle bewirkt eine Verschwenkung des Antriebsarmes 118 im Gegenuhrzeigersinn relativ zu der Hülse. Der Innenbordnocken 122 bewegt sich längs des Drehabschnitts 124' der Innenbordnockenführung 124, so daß das Außenrohr 12 eine programmierte Drehung relativ zum Innenrohr um ihre gemeinsame Längsachse durchführt (Fig. 16). Eine fortgesetzte Drehung des Antriebsarmes bewirkt, daß der Außenbordnocken 122' in die Außenbordnockenführung 224 eingreift, und jeder Nocken läuft in den Verriegelungsabschnitt 124'', 224'' der Nockenführung ein und hierin entlang, so daß die Verriegelungsabschnitte 116 und 110 in Eingriff gelangen und dadurch eine Relativdrehung zwischen Innenrohr und Außenrohr verhindern (vgl. Fig. 17).
Danach laufen die Nocken längs des Entfaltungsabschnitts 124''', 224''' der Nockenführungen, die konzentrisch zum Zapfen 148 verlaufen, so daß keine Nockenbewegung durchgeführt wird, und demgemäß streckt sich das Außenrohr 12 einfach gegenüber dem Innenrohr 10. Wenn das Außenrohr sich seiner äußersten Stellung nähert, dann gleitet die Verriegelungsplatte 128 über die Klaue 126, und der federbelastete Fuß 130 greift an der Klaue an und bewegt sie gegen die Federvorspannung (Fig. 18), und dann wird die Klaue 126 in Verriegelungseingriff mit der Verriegelungsplatte 128 angehoben (Fig. 19). An dieser Stelle ist der Rüssel voll gestreckt, und Innen- und Außenrohr sind sowohl gegen eine relative Zusammendrückung als auch gegen eine relative Drehung verriegelt.
Um den Rüssel in seine Verstaustellung zurückzuführen, wird der Antriebsarm 118 im Gegensinn angetrieben. Anfänglich bleiben Innen- und Außenrohr durch die Klaue 126 gegen Zusammendrücken verriegelt, so daß die Hülse 114 vom Außenrohr 12 gegen die Vorspannung der Federn 120 gleitet und so den federbelasteten Fuß 130 unter der Klaue 126 vorzieht, so daß die Klaue in ihre Stellung gegenüber dem Innenrohr zurückkehrt, wodurch das Außenrohr freigelegt wird. Um diese anfängliche Entriegelungsbewegung zu ermöglichen, sind die Enden der Nockenführungen 124 mit einer Freigabeausbuchtung 132 versehen, die eine begrenzte Bewegung der Nocken relativ zur Nockenführung ermöglicht.
Danach erfolgt die Verstauung in gleicher Weise wie die Entfaltung, nur in umgekehrter Reihenfolge.
Es ist klar, daß zahlreiche Abwandlungen im Hinblick auf das dargestellte Ausführungsbeispiel möglich sind. Tatsächlich können die Prinzipien der Erfindung auf zahlreiche unterschiedliche Arten von Entfaltungsanordnungen angewendet werden, die eine komplexe programmierte Folge von Drehbewegungen und translatorischen Bewegungen erfordern und die vielleicht auch eine aufeinanderfolgende Verriegelung wenigstens einiger dieser Bewegungen erfordern.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel liegen die Nockenführungen 124 radial um die Achse des Rüssels, um eine Linienberührung zwischen Nocken und Nockenfolgeorgan zu bewirken. Das Nockenprofil gewährleistet, daß die Nockenfolgeorgane während der Drehung geschmeidig angetrieben werden, wobei eine ausfallsichere Verriegelung vorhanden ist. Es besteht ein formschlüssiger Antriebspfad über den Hülsenaufbau. Wenn der Rüssel bei diesem Ausführungsbeispiel voll gestreckt ist, dann nimmt die Klaue 126 sowohl die Streckbelastung (d. h. die Belastung, die das Außenrohr zu strecken trachtet) als auch die Eingriffsbelastung auf (d. h. die Belastung, die das Außenrohr zusammenzudrücken sucht).

Claims

1. Entfaltungsmechanismus zum Entfalten eines Armes, mit den folgenden Merkmalen:

- ein erster Arm (10) ist an einem festen Aufbau gelagert;

- ein zweiter Arm (12) ist gleitbar und drehbar gegenüber dem ersten Arm (10) gelagert;

- ein Hülsenaufbau (14) ist drehbar mit dem proximalen Ende des zweiten Armes (12) verbunden;

- ein Antrieb (20) dient der Entfaltung des zweiten Armes (12), wodurch dieser gegenüber dem ersten Arm (10) entlang der Längsachse gestreckt und um diese gedreht wird,

dadurch gekennzeichnet, daß:

- der erste Arm (10) schwenkbar um eine erste Schwenkachse an dem festen Aufbau angelenkt ist;

- außerdem ein Radiusarm (18) vorgesehen ist, dessen eines Ende schwenkbar an einem festen Bauteil angelenkt ist und um eine zweite Achse (Q) schwenkbar ist, die von der ersten Schwenkachse (P) distanziert ist und im wesentlichen parallel hierzu verläuft, wobei das andere Ende des Radiusarmes an dem Hülsenaufbau (14) schwenkbar angelenkt ist;

- der Antrieb (20) den kinetischen Mechanismus, der durch den ersten und den zweiten Arm (10, 12), den Hülsenaufbau (14) und den Radiusarm (18) definiert ist, von einer Verstaustellung in eine Entfaltungsstellung antreibt, wodurch der erste Arm (10) veranlaßt wird, sich um die erste Schwenkachse (P) zu verschwenken, und der Radiusarm (18) relativ zu dem Hülsenaufbau verschwenkt wird, und

- weiter eine Bewegungssteuervorrichtung (50) dem Radiusarm (18) zugeordnet ist, die auf die Schwenkbewegung des Radiusarmes (18) anspricht, um eine vorbestimmte Drehung um die Längsachse des zweiten Armes (12) relativ zu dem Hülsenaufbau (14) zu bewirken.

2. Entfaltungsmechanismus nach Anspruch 1, bei welchem die Steuervorrichtung (50) eine Nockenführung (73) und ein Nockenfolgeorgan (70) aufweist, von denen das eine Teil dem Hülsenaufbau (14) und das andere den Armen (10 bzw. 12) zugeordnet ist.

3. Entfaltungsmechanismus nach Anspruch 2, bei welchem das Nockenfolgeorgan (70) veranlaßt wird, sich im Betrieb relativ zu der Nockenführung (73) durch eine weitere Nockenanordnung bewegen, die aus einer weiteren Nockenführung (72) besteht, die dem Radiusarm (18) zugeordnet ist und die mit einem weiteren Teil des Nockenfolgeorgans (70) zusammenwirkt.

4. Entfaltungsmechanismus nach den Ansprüchen 2 oder 3, welcher Verriegelungsmittel (77, 78) aufweist, um die Arme (10, 12) lösbar zu verriegeln, wobei die Verriegelungsmittel (77, 78) gemäß einer vorbestimmten Schwenkbewegung des Radiusarmes (18) relativ zu dem Hülsenaufbau betätigbar sind.

5. Entfaltungsmechanismus nach Anspruch 4, bei welchem die Verriegelungsmittel zwei komplementär ausgebildete Verriegelungsstücke (77, 78) aufweisen, die axial in Verriegelungseingriff überführbar sind, wobei eines der Verriegelungsstücke jeweils einem Arm (10 bzw. 12) zugeordnet ist.

6. Entfaltungsmechanismus nach Anspruch 5, bei welchem die Verriegelungsstücke aus einem gezahnten Teil (78) bestehen, der einem der Arme (12) zugeordnet ist, wobei ein komplementär verzahnter Teil (77) dem Hülsenaufbau (14) zugeordnet ist.

7. Entfaltungsmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher eine Axialverriegelung (80) aufweist, die die beiden Arme (10, 12) gegen relative Axialbewegung in wenigstens einem Sinne lösbar verriegelt.

8. Entfaltungsmechanismus nach Anspruch 7, bei welchem die Axialverriegelung eine Verriegelungsklaue (80) aufweist, die derart beweglich ist, daß die Arme gegen eine Axialbewegung verriegelt sind, wobei ein Freigabeglied (62) beweglich ist, um die Klaue (80) freizugeben.

9. Entfaltungsmechanismus nach Anspruch 8, bei welchem die Klaue (80) axial gegenüber einem der Arme (10) festgelegt und mit dem anderen Arm (12) verriegelbar ist, wobei das Freigabeglied (62) dem Hülsenaufbau (14) zugeordnet ist.