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Einrichtung zum Einstellen eines Gegenstandes Die Erfindung bezieht
sich auf eine Einrichtung zum Einstellen eines Gegenstandes, insbesondere einer
Steuerfläche in Fahrzetugen, mit Hilfe eines :dauernd laufenden Antriebsmotors und
einer zwischen diesem und dem einzustellenden Gegenstand angeordneten Wirbelstromkupplung.
Der eine Teil dieser Kupplung steht in unmittelbarer Antriebsverbindung mit dem
dauernd laufenden Antriebsmotor, während der andere Teil unmittelbar oder unter
Zwischenschaltung von Getrieben mit dem einzustellenden Gegenstand gekuppelt sein
kann.
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Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß der Läufer des dauernd
laufenden Antriebsmotors als Erregerteil einer magnetischen Wirbelstromkupplung
ausgebildet ist.
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Die näheren Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt Fig. i den Antriebsmotor
mit Wirbelstromkupplung im Schnitt, Fig. z zwei gegenläufige Antriebsmotoren mit
Wirbelstromkupplungen im Schnitt, Fig.3 ein Schema einer selbsttätigen Rudersteuerung
mit der neuen Antriebsvorrichtung. Bei dem in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel
ist als Antriebsmotor ein dauernd laufender Elektromotor vorgesehen. Das im Schnitt
gezeigte Gehäuse i dient als Träger für die Ständerwicklung z des Motors, der bei
diesem Ausführungsbeispiel als Induktionsmotor ausgebildet ist. An Stelle eines
solchen Induktionsmotors kann indes ein beliebiger Elektromotor verwendet sein.
Der Läufer 3 des Induktionsmotors ist als
Kurzschlußläufer in an
sich bekannter Weise ausgebildet und mit Hilfe einer Welle 4. und entsprechenden
Lagern 5 in der Stirnwand 6 des Gehäuses gelagert.
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Der Läufer 3 ist gemäß der Erfindung gleichzeitig als Erregerteil
für die Wirbelstromkupphing ausgebildet. In einer Aussparung ist eine von Gleichstrom
gespeiste Erregerwicklung 7 angeordnet, der der Erregerstrom über in der Zeichnung
nicht .dargestellte Schleifringe zugeführt wird. Der Erregerkörper wehst einen ringförmigen
Luftspalt auf, in welchen ein zylindrischer Körper 8 aus elektrisch gut leitendem
Stoff, beispielsweise ein Kupferzylinder, hineinragt. Dieser Zylinder ist seinerseits
an der Stirnseite 9 mit der Arbeitswelle ro fest verbunden. Durch die in dem Kupferzylinder
bei Rotation des Läufers 3 infolge der Gleichstromerregung induzierten Wirbelströme
wirr der zylindrische Körper mit Schlüpfung mitgenommen. Eine derartige Wirbelstromkupplung
weist eine Reihe erheblicher Vorteile gegenüber anderen Kupplungsvorrichtungen auf.
Insbesondere ist hier jede mechanische Reibung zwischen zwei gekuppelten Teilen
vermieden. Die Wirbelstromkupplung unterscheidet sich daher vorteilhaft auch von
magnetischen Kupplungsvorrichtungen, bei denen zwei Kupplungsteile magnetschlüssig
miteinander in Eingriff gebracht sind, wobei die Kupplungsvorrichtung auf mechanischer
Reibung zwischen den beiden Kupplungshälften beruht. Es ist im Rahmen der Erfindung
ohne weiteres möglich, an Stelle eines Elektromotors einen beliebigen anderen Antriebsmotor
vorzusehen, beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch angetriebene Motoren, wie
Turbinen, Schaufelräder u. dgl.
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Der Läuferteil des Motors kann zweckentsprechend mit einer verhältnismäßig
größeren Masse als der Wirbelstromteil ausgebildet sein, so daß das Trägheitsmoment
des Läufers wesentlich größer ist als das des Wirbelstromteiles. Ist eine Vergrößerung
des Gesamtträgheitsmomentes der Anordnung erwünscht, so kann das Trägheitsmoment
des Wirbelstromteiles beliebig gewählt werden.
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Es kann indes auch davon abgesehen sein, einen eigenen Antriebsmotor
vorzusehen. In diesem Falle wird der Erregerteil der Wirbelstromkupplung selber
gemäß der Erfindung in besonderer Weise ausgebildet. So kann beispielsweise der
Erregerteil auf einer in den beiden Stirnwänden des Gehäuses r gelagerten durchgehenden
Welle drehbeweglich - angeordnet sein. Auf seinem äußeren Umfang kann ein Schaufelkranz
vorgesehen sein, der aus einer oder mehreren am Gehäuse entsprechend angeordneten
Düsen von aus .diesen tangential an den Umfang des Erregerteiles austretenden Druckmittelstrahlen,
beispielsweise Druckluft- oder Druckflüssigkeitsstrahlen, beaufschlagt ist. Wird
die Anordnung in einem Luftfahrzeug angeordnet, so kann beispielsweise mit Hilfe
eines Venturirohres in dem luftdicht geschlossenen Gehäuse r ein Unterdruck erzeugt
und durch am Gehäuse in entsprechender Weise angeordnete Einströmdüsen ein Antriebsluftstrom,
der den genannten Schaufelkranz beaufschlagt, erzeugt werden. Der Erregerteil der
Wirbelstromkupplung bildet auf .diese Weise selbst den Läuferteil eines motorischen
Antriebes. In Fig. a ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem der einzustellende
Gegenstand mit Hilfe der neuen Vorrichtung in dem einen oder anderen Sinne verstellbar
ist. Diese Ausführungsform ist besonders zweckmäßig verwendbar bei :der Einstellung
von Gegenständen, die von einer Nullage aus nach beiden Seiten verstellbar sind,
z. B. von Steuerflächen in Fahrzeugen oder auch anderen Gegenständen, die in bestimmter
Weise einstellbar sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. a ist mit z r das Gehäuse
der Antriebsvorrichtung bezeichnet. In den beiden Stirnwandungen des Gehäuses r
r ist eine durchgehende Welle, die als Triebwelle dient, gelagert. Auf dieser Welle
sind die beiden Läuferteile 13 und 14 von zwei gegenläufigen Induktionsmotoren
:drehbeweglich angeordnet. Jedem der beiden Antriebsmotoren ist eine der v orbeschriebenen
Wirbelstromkupphingen zugeordnet. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind
gemäß der Erfindung die beiden jeweils mit dem betreffenden Läuferteil in Eingriff
stehenden zylindrischen Körper zu einem einzigen zylindrischen Körper 15 vereinigt,
wobei die entsprechenden Teile dieses Wirbelstromkörpers jeweils in den betreffenden
Läuferteil der genannten Motoren hineinragen. Der Zylinderkörper 15 ist mit Hilfe
eines Flansches 16 auf der Triebwelle 13 befestigt. Die beiden Antriebsmotoren weisen
vorzugsweise gleiche Drehfahlen bei ungleichem Drehsinn auf. Zweckmäßig ist mit
der Triebwelle 13 ein Getriebe, von welchem ein Teil 17 in der Zeichnung
dargestellt ist, verbunden, über welches die einzustellende Steuerfläche angetrieben
wird. Diese Anordnung von zwei gegenläufigen Antriebsmotoren stellt, wie gesagt,
lediglich eine bestimmte Ausführungsform für den Zweck der Einstellung eines Ruders
oder eines anderen in dem Fahrzeug angeordneten Gegenstandes, beispielsweise eines
Gashebels o..dgl., dar.
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Es können auf ein und derselben Triebwelle die Läuferteile von mehreren
Antriebsmotoren
mit gleichemDrehsinn-drehbeweglich angeordnet und
jedem Läuferteil eine besondere Wirbelstromkupplung zugeordnet sein. Die einzelnen
Wirbelstromkupplungen können beispielsweise in Abhängigkeit von der Belastung wahlweise
oder auch in bestimmten Gruppen einschaltbar bzw. ausschaltbar sein. Dabei können
wiederum ,die Wirbelstromteile der Kupplungen paarweise in der vorbeschriebenen
Weise zusammengefaßt sein, so daß je zwei Läuferteilen ein Wirbelstromzylinder gemei.nsarri
ist.
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Die Felderregung im Erregerteil der Wirbelstromkupplung braucht nicht
konstant zu sein. Sie kann mit Hilfe besonderer Vorrichtungen, z. B. Widerstandsanordnungen,
in Abhängigkeit von einer oder mehreren vorgegebenen Größen steuerbar sein, so -daß
der Grad des Ansprechens der Wirbelstromkupplung in gewünschter Weise regelbar ist,
d. h. daß :die Kupplung mehr oder weniger weich oder hart anspricht. In Fig. 3 ist
schematisch die Verwendung der neuen Vorrichtung für die Einstellung einer Steuerfläche
.in einer selbsttätigen Rudersteuerung für Luftfahrzeuge veranschaulicht. Als Beispiel
einer derartigen selbsttätigen Steuerung ist eine selbsttätige Seitenrudersteuerung
mit einem Kursgerät als Impulsgeber gezeigt. Als Kursgerät ist ein Kompaß 18 vorgesehen,
der beispielsweise ein an sich bekannter Flüssigkeitskompaß sein kann. Die von diesem
Impulsgeber gelieferten Steuerwerte werden mit Hilfe einer 'Kontaktvorrichtung abgegriffen.
Zu diesem Zwecke sind Potentiometeranordnungen i9 bzw. 20 vorgesehen, mit idenen
das Anzeigeorgan 21, :das an seinem freien Ende ein Kontaktstück trägt, zusammenarbeitet.
Die Basis des Abgriffes ist mit Hilfe eines am Umfang angeordneten Zahnkranzes 22
und einer mit diesem in Eingriff stehenden Schnecke ?-'-verstellbar. Die Einstellung
kann beispielsweise von Hand gemäß einem Kurs:gebergerät 24 über ein Differentialgetriebe
25 erfolgen. An Stelle des Kompasses kann ein beliebiges anderes Kursgerät, beispi.elsweiseein
Azimutkreisel, oder auch eine Kombination von Kursgeräten vorgesehen sein. Bei 26
.ist eine Vorrichtung gemäß Fig. ?-
schematisch angedeutet. Die Triebwelle
27 steht einerseits in Antriebsverbindung mit dem Seitenruder 28, über eine Schnecke
und ein mit diesem zusammenarbeitendes Zahnsegment 3o. Andererseits ist die Triebwelle
27 über Kegelräder 31, 32 bzw. 33, 34 Sowie das Differentialgetriebe 25 mi"td iem
Kursgerät 18 gekuppelt. Di(e letztgenannte Einstellverbindung stellt eine Rückführverbi:ndung
für ,den verstellbaren Teil des Kursgerätes, die Abgriffbasis, dar. Mit Hilfe der
beiden Potentiometeranordnungen i9 und 2o ist es möglich, die Erregung der beiden
Wirbelstromkupplungen, die .durch die beiden schematisch dargestellten Erregerwicklungen
35, 36 versinnbild et sind, in Abhängigkeit vom Ausschlag des Impulsgebers zu steuern.
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Wie bereits oben :erwähnt, sind die Läuferteile :der Antriebsvorrichtung
mit einer bestimmten Masse versehen, durch welche Schwankungen und Stöße in .der
Belastung ausgeglichen werden können. Andererseits sind diese Massenkräfte bei der
als Servomotor dienenden Vorrichtung nicht zu vernachlässigen. Um Übersteuerungen
bzw. Pendelungen zu vermeiden, muß ein derartiger elektrischer Servomotor bereits
vor dem Erreichen -der Sollage abgeschaltet werden, damit er in der Sollage tatsächlich
zur Ruhe kommt. Die Abschaltung -des Servomotors muß um so früher geschehen, je
schneller der Motor läuft. Bei der hier schematisch dargestellten Steuerung ist
deshalb als zusätzlicher Impulsgeber :eine Tachometerdynamo 37 vorgesehen, die auf
der angetriebenen Welle angeordnet ist. Durch diese Tachometerdynamo wird die Erregung
der jeweils wirksamen Wirbelstromkupplung in Abhängigkeit von der Drehzahl der angetriebenen
Welle beeinflußt. Die Tachometerdynamo ist in Gegenschaltung jeweils in den Erregerstromkreis
der betreffenden Wirbelstromkupplung eingeschaltet.
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Es versteht sich ohne weiteres, daß die neue Vorrichtung nicht nur
für eine derartige Seitenrudersteuerung, sondern für eine beliebige selbsttätige
Steuerung von Fahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen, verwendbar ist. Abweichungen
in den Ausführungsformen sind .im Rahmen des Erfindungsgedankens ohne weiteres,
möglich. So kann z. B. der Wirbelstromteil der Wirhelstromkupplungen eine an sich
beliebige Form besitzen. Die Anordnung der Erregerwicklung und die Ausbildung des
Läuferteiles bzw. des Erregerkörpers ist in den dargestellten Ausführungsformen
nur beispielshalber dargestellt. Abweichende Formen sind ahne weiteres möglich.