DE69201687T2

DE69201687T2 - Vorrichtung zur Einstellung des Arbeitseffekts der Steuerorgane eines Luftfahrzeuges.

Info

Publication number: DE69201687T2
Application number: DE69201687T
Authority: DE
Inventors: Bruno Guimbal
Original assignee: Eurocopter France SA
Current assignee: Airbus Helicopters SAS
Priority date: 1991-07-03
Filing date: 1992-06-29
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2012-06-30
Also published as: EP0521760B1; FR2678577A1; US5190243A; CA2072767A1; DE69201687D1; FR2678577B1; EP0521760A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine einzige Vorrichtung zur Einstellung der Betätigungskräfte von beweglichen Organen eines Luftfahrzeugs durch ein auf zwei lineare unabhängige Steuerketten oder -verbindungen wirkendes Bedienteil.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ganz besonders, wenn auchnicht ausschließlich, für die Steuerung der Taumelscheibe eines Hubschrauberrotors vorgesehen. In diesem Fall bestehen die beweglichen Organe aus Steuerstangen, Stellgliedern oder ähnlichem, die mit der Taumelscheibe verbunden sind und mit denen auf bekannte Art entsprechend den Bewegungen, die der Vorrichtung vom Piloten durch Betätigung eines sogenannten Steuerknüppels aufgegeben werden, die Neigung der Taumelscheibe um zwei senkrecht zueinander verlaufende Achsen erreicht werden kann, so daß durch die Neigung der Taumelscheibe die Rotorfläche entsprechend der Winkelverschiebung des Knüppels durch den Piloten geschwenkt wird.
Die Vorrichtung könnte jedoch auch zur Steuerung von aerodynamischen Flächen eines Flugzeugs angewendet werden. In diesem Fall bestehen die beweglichen Organe zum Beispiel aus Höhenruder und Querruder, die um Querachsen schwenkbar sind und koordiniert durch einen Steuerknüppel oder ein "Steuerhorn" am oberen Ende eines in Längsrichtung verschiebbaren Hebels gesteuert werden.
Es sind bereits zahlreiche Vorrichtungen zur Steuerung von beweglichen Organen eines Luftfahrzeugs bekannt, zum Beispiel die Vorrichtung aus dem französischen Patent FR-764 635 zur Steuerung der Rotorneigung.
Im allgemeinen haben die bekannten Vorrichtungen einen schwenkbaren Steuerknüppel, an den eine Welle und eine Stange angelenkt sind. Durch die Winkelverschiebung des Knüppels in einer ersten Ebene kann die Welle um ihre Achse geschwenkt werden und über eine erste Verbindung die Verschiebung mindestens eines ersten beweglichen Organs bewirken. Dementsprechend kann durch die Winkelverschiebung des Knüppels in einer zweiten Ebene die Stange geradlinig parallel zu ihrer Längsachse verschoben werden und über eine zweite Verbindung die Verschiebung von mindestens einem zweiten beweglichen Organ bewirken.
Aus der vorzugsweisen Anwendung der Vorrichtung auf die Steuerung der Taumelscheibe des Rotors eines Hubschraubers ist somit bekannt, daß die Verschiebung des ersten an die Taumelscheibe angelenkten Organs dazu führt, daß die Taumelscheibe um eine Achse schwenkt, die so gewählt wird, daß dieses Schwenken der Taumelscheibe unter Berücksichtigung des Effekts der Kreiselpräzession entsprechend der Richtung der Winkelverschiebung des Steuerknüppels in der ersten Ebene, die durch die Rollachse und die Gierachse des Hubschraubers bestimmt wird, eine Neigung der Rotorfläche nach vorne oder nach hinten bewirkt. Die seitliche Neigung der Rotorfläche parallel zur Rollachse des Hubschraubers wird durch die entgegengesetzte Verschiebung von zwei beweglichen Organen erzielt, die mit der Taumelscheibe verbunden sind und die jeweils symmetrisch diametral entgegengesetzt beiderseits der Achse angeordnet sind, die der Neigung der Rotorfläche in Längsrichtung entspricht. Die Winkelverschiebung des Steuerknüppels in der zweiten Ebene, die durch die Nickachse und die Gierachse bestimmt wird, bewirkt dann die Neigung des Rotors nach rechts oder links entsprechend der Richtung der Winkelverschiebung des Knüppels. Diese Winkelverschiebungen des Knüppels nach vorne oder hinten und nach rechts oder links können kombiniert werden, so daß alle entsprechend den Flugbedingungen des Hubschraubers möglichen Neigungsbewegungen des Rotors ausgeführt werden können.
Außerdem sind diese Steuervorrichtungen mit Reibungsmitteln versehen, durch die der Pilot einerseits seine Kraft bei der Winkelverschiebung des Steuerknüppels dosieren kann und durch die andererseits eine regelbare Bremsung der Winkelverschiebungen des Knüppels durch die von der Taumelscheibe stammenden Kräfte insbesondere zur Ausfilterung der an den Piloten übertragenen dynamischen Kräfte gewährleistet werden kann, so daß Komfort und Genauigkeit der Steuerung des Luftfahrzeugs verbessert werden.
Bei einer ersten Ausführung, wie sie in Patent FR-764 635 beschrieben und zum Beispiel an zahlreichen leichten Hubschraubern eingesetzt wird, bestehen die Reibungsmittel aus zwei unabhängigen mit einer Schiene zusammenwirkenden Mechanismen mit Einstellrad, bei denen durch die Anstellung des Einstellrades an die Schiene die vom Piloten zwischen denselben gewünschte Reibung bestimmt wird. Einer der beiden Mechanismen ist für die Winkelverschiebung des Schwenkknüppels in der ersten Ebene und der andere Mechanismus für die Winkelverschiebung des Schwenkknüppels in der zweiten Ebene vorgesehen. Diese erste Ausführung der Reibungsmittel ist zwar mechanisch einfach und bietet auch eine Möglichkeit zu unabhängigen Einstellungen zwischen den beiden Mechanismen, ist jedoch mit zahlreichen Nachteilen verbunden. Zunächst muß der Pilot die beiden Einstellräder auf die von ihm gewünschte Reibung einstellen. Außerdem führen diese Reibungsmittel zu einer aufwendigen und wenig genauen Steuerung des Luftfahrzeugs. So ist die Kraft, die bei einer beliebigen Verschiebung des Steuerknüppels, bei der eine kombinierte Winkelverschiebung in beiden Ebenen erfolgt, zu überwinden ist (d.h. in jedem Augenblick), gleich der Summe der Längskraft und der aufzuwendenden Seitenkraft. Außerdem ist die Richtung dieser kombinierten Kraft niemals gleich der der Bewegung. Abgesehen vom wenig ergonomischen Charakter der vom Piloten ausgeführten Bewegung äußert sich das bei Hubschraubern, die mit diesen Reibungsmitteln ausgerüstet sind, darin, daß keine genauen Kurven geflogen werden können, sondern daß diese "stoßartig" unter bestmöglicher Einhaltung der Kurvenbahn ausgeführt werden.
Bei einer zweiten Ausführung bestehen die Reibungsmittel der Steuervorrichtungen aus einem halbkugelförmigen Knochengelenk an der Grundfläche des Steuerknüppels, durch das dieser so geschwenkt wird, daß die gewünschte Reibung erzielt wird. Dazu hat das Knochengelenk eine feststehende Reibschale, die mit dem Boden verbunden ist und durch die der Knüppel verläuft, und eine mit dem Knüppel verbundene Reibschale, die sich an die feststehende Schale anlegt. Ein Rändelknopf am Knüppel ermöglicht die Einstellung der Reibung zwischen den beiden Schalen.
Durch diese Reibungsmittel mit Knochengelenk kann die Knüppelreibung mit einem einzigen Knopf eingestellt werden, und die vom Piloten aufzuwendende Kraft ist dann mit der aufgegebenen Bewegung gleichgerichtet, so daß die vorgenannten Nachteile entfallen.
Diese Reibungsmittel mit Knochengelenk führen jedoch zu anderen Nachteilen. Zunächst zeigt sich, daß die Verwirklichung mechanisch kompliziert und schwierig ist. Außerdem ist die Reibung aufgrund der axialen Durchführung des Knüppels durch die halbkugelförmigen Schalen bei keiner Knüppelverschiebung symmetrisch. Da das Knochengelenk andererseits am Hubschrauberboden angeordnet ist, verschmutzt es rasch, und der für den Piloten erreichbare Einstellknopf der Reibungsmittel ist für den Kopiloten praktisch unerreichbar. Es muß dann ein weiterer Knopf am unteren Teil des Kopilotenknüppels vorgesehen werden. Dann entsteht jedoch das Problem der gleichzeitigen Bedienung der beiden Vorrichtungen durch den Piloten und durch den Kopiloten. Außerdem ist die vom Piloten bei einer Längsverschiebung des Knüppels (nach vorne oder nach hinten) aufzuwendende Kraft gleich der, die er bei einer seitlichen Verschiebung (nach rechts oder nach links) aufwenden muß. Das ist wenig ergonomisch. Es fällt einem Piloten leichter, eine höhere Längskraft nach vorne oder nach hinten als nach der Seite, d.h. nach links oder nach rechts, aufzuwenden.
Ziel dieser Erfindung ist es, die Nachteile der verschiedenen Ausführungen von Reibungsmitteln, die in den gegenwärtigen Steuervorrichtungen eingesetzt werden, zu beseitigen.
Dazu ist die Vorrichtung zur Regelung der Bedienkräfte der beweglichen Organe eines Luftfahrzeugs mit:
- mindestens einem schwenkbaren Steuerknüppel;
- einer am Knüppel angelenkten Welle, die bei einer Winkelverschiebung des Knüppels in einer ersten Ebene um ihre Achse schwenken kann;
- einer ersten Verbindung zwischen der Welle und mindestens einem ersten beweglichen Organ zu dessen Verschiebung;
- einer an den Knüppel angelenkten Stange, die bei einer Winkelverschiebung des Knüppels in einer zweiten Ebene geradlinig parallel zu ihrer Längsachse verschoben werden kann;
- einer zweiten Verbindung zwischen der Stange und mindestens einem zweiten beweglichen Organ zu dessen Verschiebung und
- Reibungsmitteln, mit denen die Winkelverschiebungen des Knüppels in den beiden Ebenen bestimmt werden können und eine einstellbare Bremsung der Knüppelverschiebungen durch die Kräfte aus dem ersten und zweiten beweglichen Organ gewährleistet werden kann, erfindungsgemäß dadurch bemerkenswert, daß die Reibungsmittel zwischen der ersten und zweiten Verbindung angeordnet sind und mindestens zwei Reibungselemente, die jeweils mit der ersten und zweiten Verbindung verbunden sind, und Anstellmittel haben, die durch ein einziges Bedienelement eingestellt werden können und durch die die beiden Reibungselemente aneinander angelegt werden.
Durch die Erfindung werden die Reibungsmittel somit vorteilhafterweise ausschließlich zwischen der ersten und zweiten Verbindung vorgesehen, die infolge der Reibungselemente eine Verbindung haben. Daraus ergibt sich eine strukturell einfache und kostengünstige Verwirklichung der Bedienvorrichtung sowie für die Reibung zwischen den beiden Elementen eine einzige bequeme Einstellmöglichkeit, indem durch ein einziges Bedienelement auf die Anstellmittel eingewirkt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit frei von den Nachteilen, mit denen die früheren Reibungsmittel behaftet waren.
Bei Anwendung der Vorrichtung auf die Steuerung der Taumelscheibe eines Hubschraubers stellt dann der Pilot direkt durch Betätigung der Anstellmittel die Reibung des Knüppels sowohl für die Winkelverschiebungen in der ersten Ebene als auch für die zweite Ebene ein, wobei die Winkelverschiebungen über die entsprechenden Organe bewirken, daß die Taumelscheibe um die zwei senkrecht zueinander verlaufenden Achsen schwenkt. Durch die Winkelverschiebung des Knüppels in der ersten Ebene wird dann die geradlinige Reibung zwischen den beiden Elementen, durch die Verschiebung des Knüppels in der zweiten senkrecht dazu verlaufenden Ebene die Rotationsreibung des anderen Elements bewirkt.
Vorzugsweise liegen die der ersten bzw. zweiten Verbindung zugeordneten Reibungselemente in der Nähe der Welle und der Stange, an die der schwenkbare Steuerknüppel angelenkt ist. Damit sind die Anstellmittel der Reibungsmittel leicht vom Piloten zu erreichen, da sie in der Nähe des Knüppels liegen.
Bei einer Doppelbedienung liegen die Anstellmittel vorzugsweise zwischen dem Piloten und dem Kopiloten, etwa in der Symmetrieachse des Hubschraubers, so daß sie nach Bedarf vom einen oder vom anderen betätigt werden können.
Vor allem hat eins der Reibungselemente einen Reibbelag, während das andere Reibungselement mit einem Material von hoher Oberflächenhärte beschichtet ist. Dabei kann der Druck zwischen dem Belag und dem Beschichtungsmaterial durch die Anstellmittel eingestellt werden. In diesem Fall kann der Reibbelag aus einem Polytetrafluorethylen bestehen und die Form einer auf das Element aufgesetzten Scheibe haben. Die Beschichtung des entsprechenden Reibungselements kann mit einem oberflächengehärteten metallischen Material, beispielsweise einer Leichtmetallegierung mit anodischer Oxidation auf Chromgrundlage erfolgen. Durch diese Wahl von Beschichtung und Belag der Reibungselemente ergibt sich eine sehr komfortable Steuerung, deren Abrieb praktisch Null ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsart der Reibungsmittel hat eins der Reibungselemente die Form eines Flachteils, das in einem das andere Reibungselement darstellenden zangenförmigen Teil gleitet. In diesem Fall gleiten die entgegengesetzten Seiten des Flachteils jeweils an koaxialen scheibenförmigen Reibbelägen, die an den Innenseiten des zangenförmigen Teils befestigt sind und mit den entsprechenden Seiten des Flachteils in Reibung gelangen. Hier ist die einfache und symmetrische Ausführung der Reibungsflächen sowie der von diesen über die Anstellmittel ausgeübte konstante Druck festzustellen. Diese können aus einer Gewindestange, die senkrecht durch die der ersten und zweiten Verbindung zugeordneten Reibungselemente verläuft, und aus einem Anstellknopf an der Stange bestehen, mit dem die Reibung zwischen den Elementen eingestellt werden kann.
Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Vorrichtung können mit den Anstellmitteln Antriebsmittel gekoppelt werden, durch die der Pilot oder der Kopilot den Druck zwischen den beiden Elementen durch ein einziges Bedienelement, das sich zum Beispiel direkt auf ihrem Steuerknüppel befindet, einstellen kann.
Andererseits ist bekannt, daß die Steuervorrichtungen insbesondere der Taumelscheibe von Hubschraubern im allgemeinen derart sind, daß gegenüber der Rollachse 0x, der Nickachse 0y und der Gierachse 0z:
- der Knüppel um einen Drehpunkt in einer ersten Längsebene x0z und in einer zweiten seitlichen Ebene y0z schwenken kann;
- die Drehwelle entsprechend der 0y-Achse angeordnet ist;
- die erste Verbindung eine an der Drehwelle parallel zu dieser angelenkte Stange hat, die sich bei einer Winkelverschiebung des Knüppels in der ersten Ebene in Längsrichtung verschieben kann, und
- die zweite Verbindung ein Pedal hat, das an der Stange angelenkt ist und bei Winkelverschiebung des Knüppels in der zweiten Ebene in seiner Ebene um eine z-z-Achse parallel zur 0z-Achse schwenken kann.
In diesem Fall wird an der ersten Verbindung zwischen der Welle und der Stange ein Gleitstück vorgesehen, und die Reibungselemente entsprechen jeweils dem Gleitstück und dem Pedal der ersten und zweiten Verbindung. Dabei verlaufen die Anstellmittel senkrecht zur z-z- Achse durch das Gleitstück und das Pedal und drücken diese gegeneinander.
Damit werden als Reibungselemente vorteilhafterweise Bestandteile der ersten und zweiten Verbindung genutzt.
Vor allem verläuft die Stange der Anstellmittel dann einerseits durch eine Bohrung im Pedal und andererseits durch ein Langloch, das in Längsrichtung im Gleitstück vorgesehen ist. Eine Winkelverschiebung des Knüppels in der ersten Ebene äußert sich folglich durch die Drehwelle in einer Längsverschiebung des Gleitstücks und - aufgrund des vorhandenen Langlochs - der ersten Verbindung. Eine Winkelverschiebung des Knüppels in der zweiten Ebene äußert sich dann mit Hilfe der Stange in einem Schwenken des frei drehbaren Pedals um die Stange der Anstellmittel und demzufolge einer Verschiebung der zweiten Verbindung.
In einer bevorzugten Ausführungsart hat das Pedal die Form einer Zange, zwischen deren einander gegenüberliegenden Seiten das Gleitstück angeordnet ist, sowie - bei dieser Ausführung - zwei Reibscheiben, die jeweils an den einander gegenüberliegenden Seiten des Pedals angebracht sind und sich in Abhängigkeit von der Einstellung der Anstellmittel an die entsprechenden Seiten des Gleitstücks anlegen.
Außerdem sind die Anstellmittel, durch die das Gleitstück und das Pedal miteinander verbunden werden, längs der z-z-Achse in Lagern gleitend angeordnet, die mit der Struktur des Luftfahrzeugs verbunden sind, wobei die durch die Reibungsmittel gebildete und aus den Anstellmitteln, dem Pedal und dem Gleitstück bestehende Baugruppe axial zwischen einer oberen Stellung, in der sich der Knüppel zumindest in der ersten Ebene x0z in einer Neutralstellung befindet, und einer unteren Stellung, in der die Winkelverschiebung des Knüppels in der ersten Ebene maximal ist, gleiten kann.
Diese Anordnung ist deshalb erforderlich, weil das Gelenk des Gleitstücks an der Welle, wie bei einem Schubkurbelgetriebe, parallel zu dieser versetzt ist. In der Neutralstellung des Knüppels, in der ersten Ebene x0z, befindet sich das Gelenk an einem oberen Punkt einer Kreisbahn, deren Mittelpunkt die Achse der Welle ist, und kann sich damit bei Drehung der Welle auf der Bahn bezogen auf den oberen Punkt nach unten bewegen, so daß die Baugruppe in eine untere Stellung gelangt.
Die Figuren der beigefügten Zeichnung erleichtern das Verständnis dafür, wie die Erfindung verwirklicht werden kann. In diesen Figuren werden mit gleichen Nummern ähnliche Elemente bezeichnet.
Figur 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in ihrer bevorzugten Anwendung zur Steuerung der Taumelscheibe des Rotors eines Hubschraubers bestimmt ist.
Figur 2 veranschaulicht perspektivisch und schematisch, teilweise als explodierte Darstellung, den vorderen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung und zeigt insbesondere ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Reibungsmittel.
Figur 3 ist ein Längsschnitt des hinteren Teils der in Figur 2 veranschaulichten Vorrichtung und stellt die Montage der Reibungsmittel dar.
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung 1 wird im Rahmen ihres bevorzugten Anwendungszwecks an Bord eines Hubschraubers 2 zur Steuerung der Neigung der Taumelscheibe 3 von Rotor 4 des Hubschraubers angebracht. Es wurden die beiden senkrechten Schwenkachsen 3A bzw. 3B dargestellt, um die sich die Taumelscheibe 3 durch Vorrichtung 1 drehen kann. Gegenüber der hubschrauberfesten orthonormierten Marke 0x, 0y, 0z ist die Schwenkachse 3A der Taumelscheibe gegenüber der Nickachse 0y des Hubschraubers um den zur Kompensation des Effekts der Kreiselpräzession erforderlichen Winkel verschoben, während die Schwenkachse 3B der Taumelscheibe senkrecht zur Schwenkachse 3A verläuft und gegenüber der Rollachse 0x um den gleichen Winkelwert wie Achse 3A gegenüber der Nickachse 0y verschoben ist.
Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, hat die Vorrichtung 1 einen Steuerknüppel 6, der vom Piloten betätigt werden kann. Dieser Steuerknüppel 6 kann winklig um einen Drehmittelpunkt Cp einerseits bei Rollbewegung in einer Ebene x0z und andererseits bei Nickbewegung in einer Ebene y0z verschoben werden. Die Winkelverschiebung D des Steuerknüppels 6 in der Längsebene x0z äußert sich, wie bekannt, im Schwenken der Taumelscheibe 3 um die Achse 3A, die gegenüber der Querachse 0y des Hubschraubers versetzt ist, und damit darin, daß die Rotorfläche am Hubschrauber entsprechend der Bewegungsrichtung von Steuerknüppel 6 nach vorne oder hinten geschwenkt wird und eine Vortriebskomponente des Hubschraubers in Richtung der Neigung der Rotorfläche entsteht.
Analog dazu äußert sich dessen Winkelverschiebung D1 in der seitlichen Ebene y0z in einem Schwenken der Taumelscheibe 3 um die Achse 3B senkrecht zu Achse 3A und damit in einer Neigung der Rotorfläche entsprechend der Bewegungsrichtung von Steuerknüppel 6 und entsprechend der Neigungsrichtung der Rotorfläche in einer seitlichen Bewegung des Hubschraubers nach links oder nach rechts.
Damit die Taumelscheibe um diese beiden Achsen 3A und 3B schwenken kann und der Hubschrauber der gewünschten Flugbahn folgt, hat Vorrichtung 1 zur Steuerung der Schwenkbewegung um Achse 3A eine Drehwelle 7, eine erste Verbindung 8 und ein mit der Taumelscheibe 3 verbundenes verschiebbares Organ 9 und zur Steuerung der Schwenkbewegung um Achse 3B eine Stange 10, eine zweite Verbindung 11 und zwei mit der Taumelscheibe verbundene identische Organe 12, die beiderseits von Achse 3B angeordnet sind. Damit der Steuerknüppel vom Piloten gut betätigt werden kann, hat Vorrichtung 1 Reibungsmittel 13, durch die der Pilot die am Knüppel anzulegende Kraft entsprechend seinen Wünschen dosieren kann und durch die gleichzeitig die von der Taumelscheibe rückübertragenen dynamischen Kräfte ausgefiltert werden. Durch diese Mittel 13 spürt der Pilot die von der Taumelscheibe übertragenen Schwingungen nicht.
Vor allem wird Welle 7 bei dieser Ausführungsart nach der 0y-Achse der orthonormierten Marke angeordnet und zum Beispiel in zwei Kugellagern 14 gelagert, die mit der Struktur 2A des Hubschraubers verbunden sind. Welle 7 ist an einem ihrer Enden 7A an den Steuerknüppel 6 über einen Drehzapfen 15 parallel zu Achse 0x angelenkt, wobei der Schnittpunkt der geometrischen Achse desselben mit der des Knüppels den Drehmittelpunkt Cp des Knüppels bildet.
Obwohl in den Figuren nicht dargestellt, könnte ein Steuerknüppel ähnlich dem dargestellten am anderen Ende von Welle 7 für einen Kopiloten, zum Beispiel zur Erteilung von Flugunterricht, vorgesehen werden.
Die erste Verbindung 8 hat vorteilhafterweise ein Gleitstück BA, das aus einem in der x0y- Ebene gelegenen Flachteil mit einem Langloch 8B entsprechend der 0x-Achse besteht. Das Gleitstück 8A ist einerseits in 16 an Welle 7 über einen parallel zu Welle 7 versetzten Kurbelzapfen, der von zwei Flanschen 7B an der Welle gehalten wird, und andererseits in 17 an einem Ende einer Reihe von Stangen und Mechanismen 8C angelenkt, deren anderes Ende entsprechend Figur 1 über ein Gelenk 18 zum Steuerorgan 9 führt. Dieses ist dann über ein geeignetes Gelenk 19 mit dem Umfang der Taumelscheibe 3 verbunden.
Es ist also verständlich, daß sich die Winkelverschiebung D von Steuerknüppel 6 in der Längsebene xOz um eine Achse parallel zur Nickachse in einer Drehung von Welle 7 und dann in einer geradlinigen Bewegung der ersten Verbindung 8 bis zu einer Verschiebung von Steuerorgan 9 äußert, durch die die Taumelscheibe 3 um Achse 3A schwenken und die Ebene der Rotorfläche entsprechend der Schwenkrichtung von Knüppel 6 nach vorne oder nach hinten kippen kann.
Andererseits ist Stange 10 um ein Knochengelenk 20 an die Grundfläche 6A des Steuerknüppels und um einen Bolzen 21 an ein Pedal 11A der zweiten Verbindung 11 angelenkt. Dieses Pedal 11A hat eine Platte 11B, die parallel zum flachen Gleitstück 8A unter demselben angeordnet ist, und ist drehbar um eine z-z-Achse parallel zur 0z-Achse angebracht, wie später zu sehen sein wird. Außerdem ist das Pedal 11A mit einer Reihe von Stangen und Mechanismen 11C verbunden, die im einzelnen nicht dargestellt sind und die Drehbewegung des Pedals 11A an die Organe 12 übertragen. Diese sind in 22 am Umfang der Taumelscheibe 3 angelenkt.
Es ist also verständlich, daß sich die Winkelverschiebung D1 von Knüppel 6 um seinen Drehmittelpunkt Cp und in der seitlichen Ebene y0z in einer geradlinigen Bewegung der Stange 10 äußert, die das Pedal 11A um seine Achse in Drehung versetzt, so daß die Taumelscheibe 3 über die Stangen und die Mechanismen 11C um ihre Achse 3B schwenkt und die Rotorfläche entsprechend der Verschiebungsrichtung von Knüppel 6 am Hubschrauber nach rechts oder nach links kippt.
In den Figuren 1 und 2 ist zu sehen, daß ein Teil der anderen Stange, die symmetrisch zu Stange 10 gegenüber Ebene x0z angeordnet ist, mit der Grundfläche des Steuerknüppels für den Kopiloten verbunden ist.
Die Reibungsmittel 13 von Vorrichtung 1 sind erfindungsgemäß vorteilhafterweise zwischen der ersten und der zweiten Verbindung 8 und 11 angeordnet und bestehen aus zwei Reibungselementen 13A und 13B, die jeweils den Verbindungen 8 und 11 zugeordnet sind, und einstellbaren Anstellmitteln 13C, die senkrecht zu diesen Reibungselementen angeordnet sind und diese gegeneinander drücken.
In der in den Figuren 2 und 3 veranschaulichten Ausführungsart entsprechen die Reibungselemente 13A und 13B sinnvollerweise dem Gleitstück 8A der ersten Verbindung 8 und dem Pedal 11A der zweiten Verbindung 11. Vor allem ist ein Flansch 11D fest parallel zu Platte 11B aufgesetzt, so daß das Pedal 11A die Form einer Zange oder eines Bügels hat. Das Gleitstück 8A ordnet sich damit im Raum zwischen Platte 11B und Flansch 11D von Pedal 11A an.
Vorteilhafterweise sind dann an Platte 11B und Flansch 11D des Pedals Reibbeläge 13D befestigt, die sich so direkt an die entsprechenden Seiten 8D von Gleitstück 8A anlegen. Diese Reibbeläge 13D haben die Form von Scheiben gleicher Abmessung und sind koaxial zu Achse z-z angeordnet. Zum Beispiel können sie aus einem Polytetrafluorethylen bestehen, während die entgegengesetzten Seiten 8D des Gleitstücks mit einem oberflächengehärteten metallischen Werkstoff, beispielsweise einer oxydbeschichteten Leichtmetallegierung, beschichtet sind.
Durch Betätigung der Anstellmittel 13C, die nachstehend beschrieben werden, stellt der Pilot oder Kopilot die Reibung ein, die von den Belägen 13D, die am Flansch und an der Platte des Pedals 11A befestigt sind, jeweils auf die gegenüberliegenden Seiten 8D von Gleitstück 8A ausgeübt werden. Da die Reibflächen der Scheiben 13D von Pedal 11A an den behandelten Seiten 8D von Gleitstück 8A symmetrisch und identisch sind und der ausgeübte Druck konstant ist, bewirkt die Winkelverschiebung von Knüppel 6 in einer Ebene keinerlei Kraft in der anderen Ebene.
In diesem Ausführungsbeispiel haben die Anstellmittel 13C der Reibungsmittel eine Gewindestange 13E, die durch das Pedal verläuft und deren Achse die Schwenkachse z-z des Pedals bildet, sowie einen Einstellknopf 13F, der am Gewinde von Stange 13E angebracht ist. Ganz besonders verläuft die Stange durch eine Bohrung 11E in Platte 11B und in Flansch 11D von Pedal 11A, sowie im Langloch 8B in Längsrichtung von Gleitstück 8A. Der Kopf 13G der Stange liegt an einer axialen Verlängerung 11F von Platte 11B an und ist bei Drehung mit dieser Verlängerung 11F über einen Stift 13I verbunden, während der Einstellknopf 13F über ein Abstandsteil 13H an Flansch 11D anliegt.
Es ist also ersichtlich, daß die Reibungsmittel 13 dann in der Nähe von Welle 7 und Stange 10 und damit von Steuerknüppel 6 liegen, so daß der Einstellknopf 13F sowohl für den Piloten als auch für den Kopiloten leicht erreichbar ist.
Somit ist festzustellen, daß der Pilot alleine durch die Drehung von Knopf 13F den Reibungskoeffizienten der mit der Zange verbundenen Reibheläge 13D an den behandelten Seiten 8D des Gleitstücks und demzufolge die relativen Bewegungen zwischen den beiden Verbindungen 8 und 11 durch die Winkelverschiebungen D und D1 des Steuerknüppels entsprechend seinen Vorstellungen erhöhen oder verringern kann. Das Pedal 11A kann frei gegenüber Stange 13E unter Reibung an Gleitstück 8A durch eine geradlinige Bewegung von Stange 10 infolge einer Winkelverschiebung D1 von Knüppel 6 um die z-z-Achse schwenken, wobei durch die Drehung des Pedals über die Stangen und die Mechanismen 11C und die Organe 12 bewirkt wird, daß die Taumelscheibe 3 um Achse 3B schwenkt. Außerdem kann Gleitstück 8A in Längsrichtung zwischen den beiden äußeren Stellungen, die durch die Rundränder 8B1 des Langlochs vorgegeben werden, bei einer Drehung von Welle 7 infolge einer Winkelverschiebung D von Knüppel 6 unter Reibung an den Belägen von Pedal 11A hin- und herbewegt werden. Gleitstück 8 bewirkt durch die Stangen und Mechanismen 8C und das Steuerorgan 9 das entsprechende Kippen von Taumelscheibe 3 um die Achse 3A.
In den Figuren 1 bis 3 wurde Steuerknüppel 6 in Neutralstellung dargestellt, d.h. die Taumelscheibe 3 befindet sich in der x0y-Ebene der hubschrauberfesten Marke. Damit ist die Lage des Langlochs 8B gegenüber Stange 13E derart, daß sich dieses mit der Hubschrauberstruktur verbundene Bauteil in der Mitte von Langloch 8B befindet.
Die Anstellmittel 13C, die die Einstellung der Reibung zwischen Pedal 11A und Gleitstück 8A gewährleisten, sind mit der Struktur 2A des Hubschraubers verbunden und können gleichzeitig nach der z-z-Achse gegenüber der Struktur zwischen einer oberen und unteren Endstellung, die jeweils von der Lage abhängig ist, die der Steuerknüppel 6 in seiner ersten Längsverschiebungsebene x0z einnimmt, gleiten.
Dazu sind entsprechend Figur 3 das Abstandsteil 13H und die überstehende axiale Verlängerung 11F des Pedals in Lagern 24 bzw. 25 angebracht, die koaxial zur z-z-Achse verlaufen und an Elementen 2B von Struktur 2A befestigt sind. Durch diese Anordnung kann so die aus Anstellmitteln 13C, Gleitstück 8A und Pedal 11A, d.h. den Reibungsmitteln 13, bestehende Baugruppe nach dieser z-z-Achse zwischen den beiden Endstellungen über einen Weg C gleiten.
Diese Verschiebung der Baugruppe ist funktionell deshalb erforderlich, weil das Gleitstück 8A an der Drehwelle 7 über den zur Welle parallel versetzten Kurbelzapfen 16 angelenkt ist. In Abhängigkeit von der Winkelverschiebung D des Steuerknüppels in der ersten Längsebene x0z und der sich anschließenden Drehung von Welle 7 beschreibt der Kurbelzapfen 16 eine Kreisbahn T, so daß sich gegenüber der oberen Stellung (Figur 2 und 3), die dieser einnimmt, wenn sich der Steuerknüppel 6 in Neutralstellung befindet, durch das vorhandene Langloch 8B eine Bewegung von Gleitstück 8A nach vorne oder hinten und gleichzeitig eine Abwärtsbewegung der in den Lagern 24,25 gleitenden Baugruppe aus ihrer oberen in ihre untere Stellung ergibt.
Wenn sich der Knüppel 6 in Neutralstellung befindet, liegt Pedal 11A folglich durch Flansch 11D an Lager 24 an. Dabei verläuft der maximale Weg C dann zwischen einer Platte 11H, die mit der Platte 11B des Pedals parallel zu dieser verbunden ist, und Lager 25. Die Baugruppe nimmt die obere Stellung ein.
Wenn dagegen Knüppel 6 in D um einen bestimmten Winkel zum Beispiel nach vorne verschoben wird, beschreibt der Kurbelzapfen 16 eine Kreisbahn T, durch die das Gleitstück 8A so lange mitgenommen wird, bis der hintere Rundrand 8B1 des Langlochs 8B mit der Stange 13E in Berührung kommt und die Baugruppe gleichzeitig in die untere, nicht dargestellte Stellung gleitet, in der Platte 11H von Pedal 11A an Lager 25 anliegt. Der Kurbelzapfen nimmt dann eine untere Stellung ein. Dabei entspricht der Abstand zwischen der oberen Stellung und der unteren Stellung dem Weg C.
Bei diesen kombinierten Winkelverschiebungen D und D1 von Knüppel 6 durch den Piloten, die sich in Schwenkungen der Taumelscheibe um die Achse 3A und 3B äußern, hat die Messung der Kräfte am Knüppel auf die Vorrichtung gezeigt, daß die Resultierende der Widerstände durch diese einzigen Reibungsmittel deutlich auf den Griff des Knüppels in dessen Verschiebungsrichtung bezogen war.
Da Vorrichtung 1 mit Ausnahme von Steuerknüppel 6 und Einstellknopf 13F der Reibungsmittel andererseits unter dem Boden des Hubschraubers liegt, ist deren Schutz vor Verschmutzungen und anderen Stäuben maximal.
Es ist auch festzustellen, daß die Einstellung der Reibung zwischen den beiden kinematischen Ketten oder den beiden Verbindungen automatisch mit Hilfe eines nicht dargestellten Antriebsorgans verwirklicht werden kann, das mit dem Anstellknopf 13F verbunden ist. Mit einem spezifischen Bedienknopf am Griff des Hebels kann der Pilot dann sofort die Reibung zwischen dem Pedal und dem Gleitstück einstellen und diese entsprechend der augenblicklichen Flugphase an den optimalen Wert anpassen.
Außerdem können die vom Piloten in einer ersten Längsebene aufzuwendende Kraft und die in einer zweiten seitlichen Ebene aufzuwendende Kraft leicht so eingestellt werden, daß sich ein geeignetes ergonomisches Verhältnis ergibt. Dazu kann zum Beispiel der Hebelarm zwischen den Gelenken, durch die der Knüppel mit der Welle verbunden wird, und dem Gelenk zwischen Gleitstück und Welle oder aber der Durchmesser der Reibscheiben verändert werden.

Claims

1 - Vorrichtung zur Einstellung der Betätigungskräfte beweglicher Organe eines Luftfahrzeugs, mit:

- mindestens einem schwenkbaren Steuerknüppel (6);

- einer an den Knüppel angelenkten Welle (7), die durch eine Winkelverschiebung von Knüppel (6) in einer ersten Ebene um ihre Achse schwenken kann;

- einer ersten Verbindung (8) zwischen der Welle und mindestens einem ersten beweglichen Organ (9), durch die die Verschiebung desselben bewirkt werden kann;

- einer am Knüppel angelenkten Stange (10), die durch eine Winkelverschiebung von Knüppel (6) in einer zweiten Ebene geradlinig parallel zu ihrer Längsachse verschoben werden kann;

- einer zweiten Verbindung (11) zwischen der Stange und mindestens einem zweiten beweglichen Organ (12), durch die dessen Verschiebung bewirkt wird, und

- Reibungsmitteln (13), durch die die Winkelverschiebungen des Knüppels in den beiden Ebenen dosiert und eine einstellbare Bremsung der Winkelverschiebungen des Knüppels durch die Kräfte aus dem ersten und zweiten beweglichen Organ (9,12) gewährleistet werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsmittel (13) zwischen der ersten und zweiten Verbindung (8,11) angeordnet sind und mindestens zwei Reibungselemente (13A,13B), die jeweils der ersten und der zweiten Verbindung zugeordnet sind, sowie einstellbare Anstellmittel (13C) haben, durch die die beiden Reibungselemente aneinander gedrückt werden.

2 - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der ersten und mit der zweiten Verbindung (8,11) verbundenen Reibungselemente (13A,13B) in der Nähe der Welle und der Stange liegen, an die der Schwenkknüppel (6) angelenkt ist.

3 - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eins (13B) der Reibungselemente einen Reibbelag (13D) hat, während das andere Reibungselement (13A) mit einem Werkstoff mit hoher Oberflächenhärte beschichtet ist, wobei durch die Anstellmittel (13C) die Einstellung des Drucks zwischen dem Belag und dem Werkstoff ermöglicht wird.

4 - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibbelag (13D) aus einem Polytetrafluorethylen besteht und die Form einer auf das Element aufgesetzten Scheibe hat.

5 - Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff zur Beschichtung des entsprechenden Reibungselements aus einem metallischen Werkstoff, wie einer Leichtmetallegierung mit einer harten anodischen Oxidation, besteht.

6 - Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eins der Reibungselemente (13B) die Form einer Zange hat, die zur Aufnahme des anderen Reibungselements (13A) dient.

7 - Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstellmittel (13C) eine Gewindestange (13E), die senkrecht durch die Reibungselemente (13A,13B) verläuft, die der ersten und zweiten Verbindung (8,11) zugeordnet sind, und einen Anstellknopf (13F) haben, der an der Stange angebracht ist und die Einstellung der Reibung zwischen den Elementen ermöglicht.

8 - Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Anstellmitteln (13C) Antriebsmittel gekoppelt sind, durch die der Druck zwischen den beiden Elementen durch eine unabhängige Fernsteuerung eingestellt werden kann.

9 - Vorrichtung nach einem der obigen Ansprüche derart, daß gegenüber der Rollachse 0x, der Nickachse 0y und der Gierachse 0z des Luftfahrzeugs:

- der Knüppel (6) um einen Drehmittelpunkt in einer ersten Längsebene x0z und in einer zweiten seitlichen Ebene y0z geschwenkt werden kann;

- die Drehwelle (7) nach der 0y-Achse angeordnet ist,

- die erste Verbindung (8) eine Stange (8C) hat, die an der Drehwelle parallel zu dieser angelenkt ist und die sich bei einer Winkelverschiebung des Knüppels in der ersten Ebene in Längsrichtung verschieben kann, und

- die zweite Verbindung (11) ein Pedal (11A) hat, das an der Stange (10) angelenkt ist und bei einer Winkelverschiebung des Knüppels in der zweiten Ebene in seiner Ebene um eine z-z-Achse parallel zur 0z-Achse schwenken kann,

dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten Verbindung zwischen der Welle (7) und der Stange (8C) ein Gleitstück (8A) vorgesehen ist, und dadurch, daß die Reibungselemente (13A,13B) jeweils dem Gleitstück (8A) und dem Pedal (11A) der ersten und zweiten Verbindung entsprechen, wobei die Anstellmittel (13C) senkrecht entsprechend der z-z-Achse durch das Gleitstück und das Pedal verlaufen und diese aneinander drücken.

10 - Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (13E) der Anstellmittel einerseits in eine Bohrung (11E) in Pedal (11A) und andererseits in ein Langloch (8B) eingreift, das in Längsrichtung in Gleitstück (8A) vorgesehen ist.

11 - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pedal (11A) die Form einer Zange hat, zwischen deren gegenüberliegenden Seiten das Gleitstück (8A) angeordnet ist.

12 - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstellmittel (13C), durch die das Gleitstück und das Pedal aneinandergedrückt werden, längs der z-z-Achse in Lagern (24,25) gleitend angeordnet sind, die mit der Struktur (2A) des Luftfahrzeugs verbunden sind, wobei die aus den Reibungsmitteln (13) gebildete und die Anstellmittel (13C), das Pedal (11A) und das Gleitstück (8A), darstellende Baugruppe axial zwischen einer oberen Stellung, bei der sich der Knüppel (6) in einer Neutralstellung mindestens in der ersten Ebene x0z befindet, und einer unteren Stellung gleiten kann, in der die Winkelverschiebung des Knüppels in der ersten Ebene maximal ist.