WO2013068110A1 - Mechanischer lösemechanismus - Google Patents

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WO2013068110A1
WO2013068110A1 PCT/EP2012/004636 EP2012004636W WO2013068110A1 WO 2013068110 A1 WO2013068110 A1 WO 2013068110A1 EP 2012004636 W EP2012004636 W EP 2012004636W WO 2013068110 A1 WO2013068110 A1 WO 2013068110A1
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WO
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release mechanism
actuator
inner ring
outer ring
mechanical release
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PCT/EP2012/004636
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Inventor
Frederick Bassett
Original Assignee
Liebherr-Aerospace Lindenberg Gmbh
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D7/00—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock
    • F16D7/04—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the ratchet type
    • F16D7/06—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the ratchet type with intermediate balls or rollers
    • F16D7/10—Slip couplings, e.g. slipping on overload, for absorbing shock of the ratchet type with intermediate balls or rollers moving radially between engagement and disengagement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • F16H25/2454—Brakes; Rotational locks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H2025/2062—Arrangements for driving the actuator
    • F16H2025/2071—Disconnecting drive source from the actuator, e.g. using clutches for release of drive connection during manual control

Definitions

  • the present invention relates to a mechanical release mechanism for at least one electromechanical actuator, which is used in particular for the actuation or adjustment of elements of the primary and / or secondary flight control of an aircraft, according to claim 1 and an actuator with a mechanical release mechanism according to claim 12.
  • Actuators are known to be used where linear movements are to be performed. So far, hydraulically or pneumatically operated systems have been used for different adjustment movements. This generates a hydraulic or compressed air unit, usually driven by an internal combustion engine, the required pressure. Using the hydraulic oil or air transfer medium, this pressure is applied to the cylinders to produce the desired linear movement.
  • actuators also for the various Aviation applications not only in the primary flight control which moves the aircraft around its three axes, namely the longitudinal axis, transverse axis and vertical axis, for which the ailerons, elevator and rudder are used, but also in the secondary flight control to which the flaps, Nose flaps, slats, airbrakes, spoilers and the Auto-Pilot count.
  • An electromechanical actuator is known to be a combination of an electric motor and a mechanical thrust unit, such as a gear and a threaded spindle, from the rotational movement of the Motors generates a linear movement of a piston.
  • Object of the present invention is therefore to provide a mechanical release mechanism by which a safe actuator operation even in case of failure in a simple and inexpensive manner can be realized.
  • a mechanical release mechanism for at least one electromechanical actuator which is particularly applicable for the actuation or adjustment of elements of the primary and / or secondary flight control of an aircraft, with the features of claim 1.
  • the mechanical release mechanism according to the invention for releasing a blocked or clamped electromechanical actuator and in particular a linear actuator is preferably intended for actuators used in aviation, but is not limited to such applications limited.
  • the basic idea of the invention is, by means of a mechanical release mechanism, which can be called a release device, a clamped or blocked actuator, in particular a linear actuator, which is no longer able to carry out the movement to be carried out by it in an inactive position or in a rest position ("standby state") only by a simple operation of the release mechanism according to the invention
  • the release mechanism according to the invention is an active mechanical mechanism which can be actuated by means of a drive unit and is in communication with at least one actuator.
  • the release mechanism according to the invention can be used successfully, for example, in the checking of actuators in a double-actuator system and thus readily replace the time-consuming and costly testing devices.
  • the mechanical release mechanism according to the invention is actuated by means of a drive mechanism, which is preferably placed in the actuator housing ⁇ and is connected to the mechanical release mechanism in a suitable manner, so that the release mechanism is set in motion.
  • the drive mechanism is mounted in the actuator housing so as to be capable of rotating the outer ring.
  • the release mechanism according to the invention has at least one inner ring and at least one outer ring, which are arranged rotatably and axially displaceable to each other and interconnected.
  • the at least one inner ring is axially with the Aktuatorspindel and radially with the Actuator housing, preferably by means of a KeillCodesnut connected.
  • the outer ring is axially connected to the actuator housing.
  • a ball assembly which consists of at least one, preferably at least two rotatable balls, so that upon relative movement of the two Wrestling each other can also turn the ball in designated Aussparronne.
  • the inner ring is connected by means of a thrust bearing with the actuator spindle, wherein the outer ring is preferably axially connectable by means of a ball bearing with the actuator housing.
  • the inner ring of the release mechanism is preferably adapted to transmit the axial load path formed by the drive spindle via the ball assembly to the outer ring.
  • the inner ring has pocket-shaped openings in which are provided chamfered recesses, which are preferably milled on the surface of the inner ring.
  • the outer ring has notches, so that in a closed position of the release mechanism, the notches and the pocket-shaped openings are mounted correspondingly to each other, that the at least one ball of the ball assembly are received and held in this.
  • the release mechanism according to the invention consists of a plurality of balls which are inserted in short grooves, which are milled in two separate plates and are suitable, similar to an angular contact ball bearing, to carry the axial forces that they imply.
  • the release mechanism is activated, the balls leave this connection and thus the load path is disconnected.
  • the pocket-shaped openings of the inner ring are dimensioned such that the at least one ball of the ball arrangement in a relative
  • the rotational movement of the outer ring to the inner ring in these openings are aligned, wherein the balls are receivable in outlets, which adjoin the openings.
  • the outer ring is thus rotated and the inner ring moves axially along the actuator spindle.
  • the outlets in which the balls are received can be formed in the inner ring or also in the outer ring, the outlets each having a suspension, preferably a compression spring, which exerts a force on the ball (s) and a Rotation in the reverse direction, out of the spout.
  • the drive mechanism is adapted to actuate the release mechanism in both directions of rotation so that the associated actuator can be brought into an open or closed position.
  • testability of the release mechanism according to the invention is given by the fact that the switching process is active and reversible, i. by a rotational movement of the drive mechanism in the reverse direction, the release mechanism can be brought back from an open to a closed position.
  • the mechanical release mechanism according to the invention can be connected in an actuator system, preferably with a pair of linear actuators.
  • the actuators can be connected to one another in such a way that the actuator spindle of one actuator can be moved by the other actuator, so that the release mechanism can be brought into the closed or open position.
  • the mechanical release mechanism according to the invention can be used in actuators which are used for example for the electromechanical actuation of the chassis of an aircraft and in the electromechanical drive of the chassis. In the case of actuators which are responsible for extending or retracting the chassis, the so-called “free fall” can be initiated by means of the release mechanism according to the invention in the event of the actuator becoming trapped.
  • the release mechanism according to the invention can be used, for example, for the electromechanical actuation of flaps, in particular landing flaps and ailerons or other flaps, such as flaps, slats, spoiler, etc., but also in the primary flight control, in which a constantly blocked state of the aileron , Elevator and rudder is inadmissible.
  • the mechanical release mechanism according to the invention can also be used successfully in the electromechanical actuation of the swashplate of a helicopter, for example in a double-actuator system in which pinching can not be tolerated.
  • FIG. 1 shows a simplified schematic representation of a release mechanism according to the invention according to a first embodiment, in the closed state
  • Figure 2 the release mechanism according to the invention according to the first
  • Embodiment in the open state, 3 shows a simplified schematic representation of a release mechanism according to the invention according to a second embodiment, and
  • Figure 4, 5 a simplified schematic representation of a release mechanism according to the invention according to a third embodiment.
  • Figure 1 shows a simplified schematic representation of a release mechanism 20 according to the invention according to a first embodiment.
  • the mechanical release mechanism 20 is connected to an actuator housing, not shown here, and brought into rotary motion by means of a drive mechanism 6.
  • the release mechanism 20 has in this embodiment, an inner ring 1 and an outer ring 5, wherein the outer ring 5 is rotatably mounted relative to the inner ring 1 and is rotatably connected to the actuator housing.
  • the inner ring 1 is rotatably connected to the actuator spindle.
  • the mechanical release mechanism 20 illustrated in FIGS. 1 to 5 has a ball arrangement which consists of a plurality of balls 2, wherein the arrangement may preferably have at least two balls in order to fulfill their function.
  • the inner ring 1 and the outer ring 5 are rotatably and axially displaceable to each other.
  • the inner ring 1 can communicate with the actuator spindle by means of a thrust bearing and the outer ring 5 can be connected to the actuator housing, for example by means of a ball bearing.
  • the inner ring 1 has pocket-shaped openings 10 in which tapered recesses 9 are formed on the surface of the inner ring 1 are formed.
  • the outer ring 5 has notches 8 which are arranged such that in the closed position of the release mechanism 20 shown in FIG. 1, the notches 8 and the pocket-shaped openings 10 of the inner ring 1 correspond to one another. Thus, the balls 2 are received and held by these.
  • the drive mechanism 6 is activated and the outer ring 5 is rotated about the common actuator axis 7.
  • the balls 2 begin to rotate about a ball bearing, which is formed by the inner ring 1 and outer ring 5. Since the movement of the ball 2 is slower than the movement of the outer ring 5, the outer ring 5 is positioned relative to the balls 2 and the inner ring, so that the ball 2 leave the notch or the recess 8 and shortly before they Outlet 9, which is milled in the pocket-shaped opening 10 in the inner ring 5, reach. This is illustrated in FIG.
  • the balls 2 begin to roll along the outlet 9 and leave the pocket-shaped openings 10 which are milled in the inner ring 1, so that they leave the connection via outlets 4, which are formed in the outer ring 5.
  • a second connected actuator In order to return the release mechanism or the release device, in particular in the test case in the closed state in a double actuator system, a second connected actuator must return the thus opened actuator to its original position.
  • the drive mechanism 6 is actuated in the opposite direction, so that the balls 2 leave the outlets 4, wherein the compression spring 3, the balls 2 back into the pocket-shaped recesses 10 of the inner ring 1 is added.
  • FIG. 3 shows a toothed release mechanism.
  • This embodiment differs from that shown in Figures 1 and 2 in that the ball movement takes place in additional grooves to release the connection between the inner and outer rings 1 and 5.
  • a planet carrier and cage 13 is provided.
  • the drive mechanism of the release mechanism according to the invention is shown, which is set by a planetary gear in motion.
  • the inner ring 1 is, as in the first embodiment, rotatably connected to the actuator spindle, but is arranged freely movable along the common Aktuator loftachse 7.
  • the operation is identical, as in the first embodiment of Figures 1 and 2, but here the ball movement is limited in terms of their rotation within the grooved cage 13, which also has the function, the balls
  • Figures 4 and 5 show a further embodiment of the inventive solution mechanism 20 respectively in a closed and an open position, in which case the drive mechanism is not shown.
  • This embodiment differs from the first in that the outlets 4, in which the balls 2 are received, are not formed in the outer but in the inner ring 1.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mechanischen Lösemechanismus für wenigstens einen elektromechanischen Aktuator, welcher insbesondere für die Betätigung bzw. Verstellung von Elementen der primären und/oder sekundären Flugsteuerung eines Luftfahrzeuges anwendbar ist. Der erfindungsgemäße Lösemechanismus ist derart betätigbar, dass beim Einklemmen oder Blockieren des wenigstens einen damit verbundenen Aktuators, dieser in einer Ruheposition bringbar ist.

Description

Mechanischer Lösemechanismus
Die vorliegende Erfindung betrifft einen mechanischen Lösemechanismus für wenigstens einen elektromechanischen Aktuator, welcher insbesondere für die Betätigung bzw. Verstellung von Elementen der primären und/oder sekundären Flugsteuerung eines Luftfahrzeugs verwendet wird, gemäß Anspruch 1 sowie einen Aktuator mit einem mechanischen Lösemechanismus nach Anspruch 12.
Aktuatoren werden bekannterweise dort eingesetzt, wo lineare Bewegungen auszuführen sind. Bisher kamen für unterschiedliche Verstellbewegungen hydraulisch oder pneumatisch betriebene Systeme zum Einsatz. Dabei erzeugt ein Hydraulik- oder Druckluftaggregat, meist angetrieben von einem Verbrennungsmotor, den erforderlichen Druck. Mithilfe des Übertragungsmediums Hydrauliköl oder Luft werden die Zylinder mit diesem Druck beaufschlagt, so dass die gewünschte lineare Bewegung entsteht.
Bekannterweise werden Aktuatoren auch für die verschiedenen Luftfahrtanwendungen verwendet und zwar nicht nur bei der primären Flugsteuerung, die das Luftfahrzeug um seine drei Achsen, nämlich Längsachse, Querachse und Hochachse bewegt, wofür die Querruder, Höhenruder und das Seitenruder eingesetzt werden, sondern auch bei der sekundären Flugsteuerung, zu der die Landeklappen, Nasenklappen, Vorflügel, Bremsklappen, Störklappen und der Auto-Pilot zählen.
In primären Flugsteuerungssystemen wurde bisher der Antrieb von hydraulisch betätigbaren Aktuatoren dominiert. Hydraulik- und Druckluftsysteme gelten zwar als robust und zuverlässig, neueren Entwicklungen in der Leistungstechnologie sowie die Umweltfolgen der Hydraulikanlagen haben jedoch dazu geführt, dass die Entwicklung eher in Richtung elektrisch angetriebener Betätigung auch in der Luftfahrtindustrie geht.
Eine Vielzahl von Luftfahrtanwendungen wurden durch die Verwendung von elektrischer Leistung, wie bei der sekundären Flugsteuerung, beispielsweise bei den Landeklappe-/Vorflügel-Getrieben („Flap/Slat Transmission"), gelöst. Elektrisch-hydraulische Lösungen, bei denen die Elektrizität verwendet wird, um lokalen Hydraulikdruck zu erzeugen, sind ebenfalls bekannt.
Beim praktischen Einsatz der Betätigung der Primärsteuerflächen führte die Notwendigkeit für „Active-Standby" Linearaktuatoren zu dem Einsatz von Aktuatoren, bei denen die Hydraulikleistung genutzt wird, da jeder Aktuator eine Umschaltung in einem Standby-Zustand erlauben soll, ohne dass die Systemleistung als Ganzes dadurch beeinflusst oder gar beeinträchtigt wird.
In jüngster Zeit etabliert sich jedoch mit den elektromechanischen Aktuatoren eine weitere Technik, die dank diverser Vorteile den herkömmlichen Lösungen ersetzen kann. Ein elektromechanischer Aktuator ist bekannterweise eine Kombination aus einem Elektromotor und einer mechanischen Schubeinheit, wie einem Getriebe sowie einer Gewindespindel, die aus der Drehbewegung des Motors eine Linearbewegung eines Kolbens erzeugt.
Das Ersetzen von hydraulischen oder pneumatischen Zylindern durch elektrische Linearaktuatoren bringt in der Regel die folgenden Vorteile mit sich: eine vereinfachte und platzsparende Installation; vereinfache Steuerung; geringerer Energieverbrauch; höhere Genauigkeit; geringerer Wartungsaufwand; sowie niedrigere Geräuschpegel. All diese Vorteile sind insbesondere in der Luftfahrttechnik, bei der bisher elektromechanische Aktuatoren bei experimentellen Anwendungen in primären Flugsteuerungssystemen verwendet wurden, von großer Bedeutung.
Eine weitere Verwendung elektromechanischer Aktuatoren in der Luftfahrttechnik wurde bisher auf Anwendungen begrenzt, bei denen eine Blockierung oder ein Einklemmen des Aktuators verträglich für das System und somit zugelassen werden könnte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen mechanischen Lösemechanismus bereitzustellen, durch welchen ein sicherer Aktuatorbetrieb selbst im Störungsfall auf eine einfache und kostengünstige Weise realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen mechanischen Lösemechanismus für wenigstens einen elektromechanischen Aktuator, welcher insbesondere für die Betätigung bzw. Verstellung von Elementen der primären und/oder sekundären Flugsteuerung eines Luftfahrzeuges anwendbar ist, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße mechanische Lösemechanismus zum Freisetzen eines blockierten oder eingeklemmten elektromechanischen Aktuators und insbesondere eines Linearaktuators ist vorzugsweise für Aktuatoren bestimmt, die in der Luftfahrt Anwendung finden, ist aber nicht nur auf solche Anwendungen beschränkt.
Die Grundidee der Erfindung besteht darin, mittels eines mechanischen Lösemechanismus, welcher als eine Freigabevorrichtung bezeichnet werden kann, einen eingeklemmten oder blockierten Aktuator, insbesondere einen Linearaktuator, der nicht mehr in der Lage ist, die von ihm durchzuführende Bewegung auszuführen, in eine nicht aktive Position oder in eine Ruheposition („standby State") umzuschalten und zwar lediglich durch ein einfaches Betreiben des erfindungsgemäßen Lösemechanismus. Der erfindungsgemäße Lösemechanismus ist dabei ein aktiver mechanischer Mechanismus, welcher mittels einer Antriebseinheit betätigt werden kann und mit wenigstens einem Aktuator in Verbindung steht.
Der erfindungsgemäße Lösemechanismus kann beispielsweise bei der Überprüfung von Aktuatoren in einem Doppelaktuatorsystem erfolgreich verwendet werden und somit die zeit- und kostenaufwendige Testvorrichtungen ohne weiteres ersetzen.
Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße mechanische Lösemechanismus mittels eines Antriebsmechanismus betätigt, der bevorzugt im Aktuatorgehäuse an¬ gebracht ist und mit dem mechanischen Lösemechanismus in geeigneter Weise verbunden ist, so dass der Lösemechanismus in Bewegung gesetzt wird. Der Antriebsmechanismus ist derart im Aktuatorgehäuse angebracht, dass er geeignet ist, den äußeren Ring in eine Drehbewegung zu versetzen.
Der erfindungsgemäße Lösemechanismus weist wenigstens einen inneren Ring sowie wenigstens einen äußeren Ring auf, die drehbeweglich und axial verschieblich zueinander angeordnet und miteinander verbunden sind. Der wenigstens eine innere Ring ist dabei axial mit der Aktuatorspindel und radial mit dem Aktuatorgehäuse, vorzugsweise mittels einer Keillängsnut, verbunden. Der äußere Ring ist mit dem Aktuatorgehäuse axial verbunden.
Es wird als besonders vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Lösemechanismus angesehen, dass zwischen dem wenigstens einen inneren Ring und dem wenigstens einen äußeren Ring eine Kugelanordnung vorgesehen ist, welche aus zumindest einer, vorzugsweise aus wenigstens zwei drehbaren Kugeln besteht, so dass bei einer relativen Bewegung der beiden Ringen zueinander sich auch die Kugel in dafür vorgesehenen Aussparrungen drehen können.
Vorzugsweise ist der innere Ring mittels eines Axiallagers mit der Aktuatorspindel verbunden, wobei der äußere Ring vorzugsweise mittels eines Kugellagers mit dem Aktuatorgehäuse axial verbindbar ist.
Der innere Ring des Lösemechanismus ist vorzugsweise geeignet, der durch die Antriebsspindel gebildete axiale Lastpfad über die Kugelanordnung an den äußeren Ring zu übertragen. Der innere Ring weist dabei taschenförmige Öffnungen auf, in welchen abgeschrägten Ausnehmungen vorgesehen sind, die vorzugsweise an der Oberfläche des inneren Rings eingefräst sind. Der äußere Ring weist Kerben auf, so dass in einer geschlossenen Position des Lösemechanismus die Kerben und die taschenförmigen Öffnungen derart korrespondierend zueinander angebracht sind, dass die mindestens eine Kugel der Kugelanordnung in diesen aufgenommen und festgehalten werden.
Vorzugsweise besteht der erfindungsgemäße Lösemechanismus aus einer Vielzahl von Kugeln, die in kurzen Rillen eingesetzt werden, welche in zwei getrennten Platten gefräst werden und geeignet sind, ähnlich wie bei einem Schrägkugellager, die Axialkräfte, die sie implizieren zu tragen. Bei Einschaltung des Lösemechanismus verlassen die Kugeln diese Verbindung und somit wird der Lastweg getrennt.
Vorzugsweise sind die taschenförmigen Öffnungen des inneren Ringes derart dimensioniert, dass die wenigstens eine Kugel der Kugelanordnung bei einer relati- ven Drehbewegung des äußeren Rings zu dem inneren Ring in diese Öffnungen fluchten, wobei die Kugeln in Ausläufen aufnehmbar sind, die sich an die Öffnungen anschließen. Der äußere Ring wird somit gedreht und der innere Ring bewegt sich axial entlang der Aktuatorspindel. Dabei können die Ausl ufe, in denen die Kugeln aufgenommen werden, im inneren Ring oder aber auch im äußeren Ring ausgebildet werden, wobei die Ausläufe jeweils eine Federung, vorzugsweise eine Druckfeder aufweisen, die auf die Kugel(n) eine Kraft ausübt und bei einer Drehung in die umgekehrten Richtung, aus dem Auslauf hinausfördert.
Es wird als besonders bevorzugt angesehen, dass der Antriebsmechanismus geeignet ist, den Lösemechanismus in beiden Drehrichtungen zu betätigen, so dass der damit verbundene Aktuator in einer offenen oder in einer geschlossenen Position gebracht werden kann.
Die Testbarkeit des erfindungsgemäßen Lösemechanismus wird dadurch gegeben, dass der Umschaltungsablauf aktiv und rückgängig ist, d.h. durch eine Drehbewegung des Antriebsmechanismus in umgekehrte Richtung, kann der Lösemechanismus wieder von einer offenen in eine geschlossene Stellung gebracht werden.
Der erfindungsgemäße mechanische Lösemechanismus kann in einem Aktuator- system, vorzugsweise mit einem Linearaktuatorpaar verbunden werden. Die Aktu- atoren können derart miteinander in Verbindung stehen, dass die Aktuatorspindel des einen Aktuators durch den anderen Aktuator bewegbar ist, so dass der Lösemechanismus in geschlossener bzw. in offener Position gebracht werden kann.
Der erfindungsgemäße mechanische Lösemechanismus kann bei Aktuatoren verwendet werden, die beispielsweise für die elektromechanische Betätigung des Fahrgestells eines Flugzeugs sowie bei dem elektromechanischen Antrieb des Fahrwerks eingesetzt werden. Bei den Aktuatoren, die für das Ausfahren bzw. Einfahren des Fahrgestells zuständig sind, kann im Falle eines Einklemmens des Aktuators mithilfe des erfindungsgemäßen Lösemechanismus das sogenannte „Freifall" initiiert werden. Des Weiteren kann der erfindungsgemäße Lösemechanismus beispielsweise für die elektromechanische Betätigung von Klappen, insbesondere von Landeklappen und des Querruders oder sonstigen Klappen, wie flaps, slats, spoiler etc. eingesetzt werden, aber auch bei der primären Flugsteuerung, bei welcher ein ständig blockierter Zustand des Querruders, Höhenruders und des Seitenruders unzulässig ist.
Bei der sekundären Flugsteuerung ist es inakzeptabel, dass zum Beispiel ein Flügelklappenaktuator eingeklemmt wird, da somit extrem hohe Lasten auf der Flugzeugstruktur erzeugt werden, so dass der erfindungsgemäße Lösemechanismus auch bei der sekundären Flugsteuerung Verwendung finden kann.
Der erfindungsgemäße mechanische Lösemechanismus kann auch weiterhin bei der elektromechanischen Betätigung der Taumelscheibe eines Hubschraubers, zum Beispiel bei einem Doppelaktuator-System, bei welchem ein Einklemmen nicht toleriert werden kann, erfolgreich eingesetzt werden.
Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Ausführungsbeispiele mithilfe der Zeichnung näher erläutert. Gleiche oder vergleichbare Komponenten sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen in den Figuren versehen. Es zeigen:
Figur 1 : eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lösemechanismus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, im geschlossenen Zustand,
Figur 2: der erfindungsgemäße Lösemechanismus gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel, im offenen Zustand, Figur 3: eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lösemechanismus gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
Figur 4, 5: eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lösemechanismus gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Figur 1 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lösemechanismus 20 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Der mechanische Lösemechanismus 20 ist mit einem, hier nicht dargestellten, Aktuatorgehäuse verbunden und mittels eines Antriebsmechanismus 6 in Rotationsbewegung gebracht. Der Lösemechanismus 20 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen inneren Ring 1 sowie einen äußeren Ring 5 auf, wobei der äußere Ring 5 relativ zu dem inneren Ring 1 drehbar angebracht ist sowie drehbar mit dem Aktuatorgehäuse verbunden ist. Der innere Ring 1 ist mit der Aktuatorspindel drehfest verbunden.
Des Weiteren weist der in den Figuren 1 bis 5 dargestellte mechanische Lösemechanismus 20 eine Kugelanordnung auf, die aus mehreren Kugeln 2 besteht, wobei die Anordnung vorzugsweise mindestens zwei Kugeln aufweisen kann, um ihre Funktion zu erfüllen.
Der innere Ring 1 und der äußere Ring 5 sind drehbeweglich und axial verschieblich zueinander ausgebildet. Der innere Ring 1 kann mit der Aktuatorspindel mittels eines Axiallagers in Verbindung stehen und der äußere Ring 5 kann mit dem Aktuatorgehäuse beispielsweise mittels eines Kugellagers verbunden sein. Wie aus den Figuren 1 und 2, welche den erfindungsgemäßen Lösemechanismus 20 in einer geschlossenen bzw. offenen Position gemäß einem ersten Ausführungsbeispiels zeigen, ersichtlich ist, weist der innere Ring 1 taschenförmige Öffnungen 10 auf, in welchen abgeschrägten Ausnehmungen 9 an der Oberfläche des inneren Rings 1 ausgebildet sind.
Der äußere Ring 5 weist Kerben 8 auf, die derart angeordnet sind, dass in der in Figur 1 gezeigten geschlossenen Position des Lösemechanismus 20, die Kerben 8 und die taschenförmigen Öffnungen 10 des inneren Ringes 1 miteinander korrespondieren. Somit werden die Kugeln 2 von diesen aufgenommen und gehalten.
Nach Blockieren des Aktuators, wird der Antriebsmechanismus 6 aktiviert und der äußere Ring 5 wird um die gemeinsame Aktuatorachse 7 gedreht. Die Kugeln 2 fangen dabei an, sich um ein Kugellager, das vom inneren Ring 1 und äußeren Ring 5 gebildet wird, zu drehen. Da die Bewegung der Kugel 2 langsamer als die Bewegung des äußeren Ringes 5 ist, positioniert sich der äußre Ring 5 relativ zu den Kugeln 2 und dem inneren Ring , so dass die Kugel 2 die Kerbe oder die Vertiefung 8 verlassen und zwar kurz bevor sie den Auslauf 9, welcher in der taschenförmigen Öffnung 10 im Innenring 5 eingefräst ist, erreichen. Dies wird in Figur 2 verdeutlicht.
Die Kugeln 2 fangen an entlang des Auslaufs 9 zu rollen und verlassen die taschenförmigen Öffnungen 10, welche im inneren Ring 1 eingefräst sind, so dass sie über Ausläufe 4, die sich im äußeren Ring 5 ausgebildet sind, die Verbindung verlassen.
An einem bestimmbaren Punkt während dieser Bewegung befindet sich der Kontaktpunkt zwischen den Kugeln 2 und dem inneren Ring 1 auf einer Ebene, die im Verhältnis zu dem Kugellager 1 1 , das im inneren Ring 1 vorgesehen ist, derart angeordnet ist, dass auf die Kugeln 2 eine axiale Last wirkt, so dass diese entlang des jeweiligen Auslaufs 4 hineinfluchten und gegen eine in jedem Auslauf 4 angebrachte Druckfeder 3 gedrückt werden. Der innere Ring 1 wird jetzt nicht mehr axial zurückgehalten und verschiebt sich entlang der gemeinsamen Aktuatorachse 7. Der äußere Ring 5 dreht sich weiterhin, während der innere Ring
1 die Kugeln 2, die sich in den Ausläufen 4 befinden, abdeckt.
Um den Lösemechanismus oder die Lösevorrichtung insbesondere im Testfall im geschlossenen Zustand in einem Doppelaktuatorsystem zurückzubringen, muss ein zweiter angeschlossener Aktuator den derart geöffneten Aktuator zu seiner ursprünglichen Position zurückzufahren. Der Antriebsmechanismus 6 wird in der entgegen gesetzter Richtung betätigt, so dass die Kugeln 2 die Ausläufe 4 verlassen, wobei die Druckfeder 3 die Kugeln 2 zurück in die taschenförmigen Ausnehmungen 10 des inneren Rings 1 versetzt.
Figur 3 zeigt einen verzahnten Lösemechanismus. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten dadurch, dass die Kugelbewegung in zusätzlichen Rillen erfolgt, um die Verbindung zwischen dem inneren und äußeren Ring 1 und 5 zu lösen. Dafür ist ein Planetenträger und Käfig 13 vorgesehen. Hier wird der Antriebsmechanismus des erfindungsgemäßen Lösemechanismus gezeigt, welcher durch ein Planetengetriebe in Bewegung gesetzt wird. Der innere Ring 1 ist, wie im ersten Ausführungsbeispiel, drehbeweglich mit der Aktuatorspindel verbunden, ist jedoch freibeweglich entlang der gemeinsamen Aktuatordrehachse 7 angeordnet. Die Funktionsweise ist zwar identisch, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2, jedoch wird hier die Kugelbewegung eingeschränkt im Hinblick auf ihre Rotation innerhalb des rillenförmigen Käfigs 13, welcher auch die Funktion hat, die Kugeln
2 in den Ausläufen 4 zu halten.
Die Figuren 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Lösungsmechanismus 20 jeweils in einer geschlossenen und einer offenen Position, wobei hier der Antriebsmechanismus nicht gezeigt ist. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten dadurch, dass die Ausläufe 4, in denen die Kugeln 2 aufgenommen werden, nicht im äußeren sondern im inneren Ring 1 ausgebildet sind.

Claims

Patentansprüche
1. Mechanischer Lösemechanismus für wenigstens einen elektromechanischen Aktuator, welcher insbesondere für die Betätigung bzw. Verstellung von Elementen der primären und/oder sekundären Flugsteuerung eines Luftfahrzeuges anwendbar ist, wobei der Lösemechanismus (20) derart mit dem wenigstens einen Aktuator verbindbar und betätigbar ist, dass beim Einklemmen oder Blockieren des wenigstens einen Aktuators, dieser in einer Ruheposition bringbar ist.
2. Mechanischer Lösemechanismus nach Anspruch 1, dadu rch geken nz e i c h n e t, dass der Lösemechanismus (20) mittels eines in einem Aktuator- gehäuse angebrachten Antriebsmechanismus (6) betätigbar ist.
3. Mechanischer Lösemechanismus nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u rch g e ke n n ze i ch n et, dass der Lösemechanismus (20) wenigstens einen inneren Ring (1) und wenigstens einen äußeren Ring (5) aufweist, die drehbeweglich und axial verschieblich zueinander angeordnet und miteinander verbunden sind, wobei der wenigstens eine innere Ring (1) axial mit einer Ak- tuatorspindel (7) und radial mit dem Aktuatorgehäuse, vorzugsweise mittels einer Keillängsnut, in Verbindung steht, und der äußere Ring (5) mit dem Aktuatorgehäuse axial verbunden ist.
4. Mechanischer Lösemechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadu rch gekennzeichnet, dass zwischen dem wenigstens einen inneren Ring (1) und dem wenigstens einen äußeren Ring (5) eine Kugelanordnung, welche aus wenigstens einer, vorzugsweise aus wenigstens zwei Kugeln (2) besteht, vorgesehen ist.
5. Mechanischer Lösemechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch ge ke n nzeich net, dass der innere Ring (1) mittels eines Axiallagers mit der Aktuatorspindel (7) in Verbindung steht und der äußere Ring (5) vorzugsweise mittels eines Kugellagers mit dem Aktuatorgehäuse axial verbunden ist.
6. Mechanischer Lösemechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus (6) derart im Aktuatorgehäuse angebracht ist, dass er geeignet ist, den äußeren Ring (5) in eine Drehbewegung zu versetzen.
7. Mechanischer Lösemechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d ad u rch geke nnzeichnet, dass der innere Ring (1 ) geeignet ist, der durch die Antriebsspindel (7) gebildeten axialen Lastpfad über die Kugelanordnung an den äußeren Ring (5) zu übertragen.
8. Mechanischer Lösemechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeichnet, dass der innere Ring (1) taschen- förmige Öffnungen (10) aufweist, in welchen abgeschrägte Ausnehmungen (9) vorgesehen sind, die vorzugsweise an der Oberfläche des inneren Rings (1) eingefräst sind, wobei der äußere Ring (5) Kerben (8) aufweist, so dass in einer geschlossenen Position des Lösemechanismus (20) die Kerben (8) und die taschenförmigen Öffnungen (10) derart korrespondierend zueinander an- geordnet sind, dass die mindestens eine Kugel (2) der Kugelanordnung in diesen aufnehmbar und haltbar sind.
9. Mechanischer Lösemechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 8, d ad u rch g e ke n nze i ch n et, dass die taschenförmigen Öffnungen (10) derart dimensioniert sind, dass die wenigstens eine Kugel (2) der Kugelanordnung bei einer relativen Drehbewegung des äußeren Rings (5) zu dem inneren Ring (1) in die Öffnungen (10) des inneren Rings (1) fluchten, wobei die Kugel(n) (2) in sich an die Öffnungen (10) anschließenden Ausläufen (4) aufnehmbar sind, so dass der äußere Ring (5) drehbewegbar und der innere Ring (1) axial entlang der Aktuatorspindel (7) bewegbar ist.
10. Mechanischer Lösemechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausläufe (4), in denen die Kugeln (2) aufnehmbar sind, im inneren Ring (1) oder im äußeren Ring (5) ausgebildet sind, wobei die Ausläufe (4) jeweils eine Federung, vorzugsweise eine Druckfeder (3) aufweisen.
11. Mechanischer Lösemechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus (6) geeignet ist, den Lösemechanismus (20) in beiden Drehrichtungen zu betätigen, so dass der damit verbundene Aktuator in einer offenen oder in einer geschlossenen Position bringbar ist.
12. Aktuator, insbesondere ein Linearaktuator, mit oder verbunden mit wenigstens einem mechanischen Lösemechanismus (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
13. System umfassend wenigstens zwei Aktuatoren, von denen wenigstens einer mit einem mechanischen Lösemechanismus (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 versehen oder verbunden ist, wobei die Aktuatoren derart miteinander in Verbindung stehen, dass die Aktuatorspindel des einen Aktuators durch den anderen Aktuator bewegbar ist.
14. Luftfahrzeug mit wenigstens einem Lösemechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder mit wenigstens einem Aktuator nach Anspruch 12 und/oder mit wenigstens einem System gemäß Anspruch 3.
Luftfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Aktuator um einen elektromechanischen Linearaktuator handelt, welcher insbesondere für die Betätigung bzw. Verstellung von Elementen der primären und/oder sekundären Flugsteuerung eines Luftfahrzeuges anwendbar ist,
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