PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE60310113T2 16.05.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001552131
Titel BETuTIGUNGSSYSTEM F R ELEKTROHYDRAULISCHE SCHUBUMKEHRVERRIEGELUNG
Anmelder Honeywell International Inc., Morristown, N.J., US
Erfinder CHRISTENSEN, J., Donald, Phoenix, AZ 85048, US
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 60310113
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 07.10.2003
EP-Aktenzeichen 037745742
WO-Anmeldetag 07.10.2003
PCT-Aktenzeichen PCT/US03/31572
WO-Veröffentlichungsnummer 2004033885
WO-Veröffentlichungsdatum 22.04.2004
EP-Offenlegungsdatum 13.07.2005
EP date of grant 29.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse F02K 1/76(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schubumlenker-Aktuatorsystem für ein Luftfahrzeug, und insbesondere ein Betätigungssystem zur Verriegelung, das mittels elektrohydraulischer Komponenten gebildet wird.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Wenn ein Strahltriebwerksluftfahrzeug landet, kann es sein, das in manchen Situationen die Fahrwerksbremsen und der aerodynamische Luftwiderstand (beispielsweise Wölbungsklappe, Spoiler, usw.) des Luftfahrzeugs nicht ausreichen, um das Luftfahrzeug innerhalb der erforderlichen Wegstrecke der Start- und Landebahn zu bremsen. Somit weisen Strahltriebwerke auf den meisten Luftfahrzeugen Schubumlenker auf, um das Bremsen des Luftfahrzeugs zu verbessern. Ein ausgefahrener Schubumlenker leitet den hinteren Schub des Strahltriebwerks auf eine allgemeine oder teilweise Vorwärtsrichtung um, um das Luftfahrzeug zu verlangsamen. Da mindestens ein Teil des Strahltriebwerkschubs nach vorn gerichtet wird, bremst der Strahltriebwerkschub das Luftfahrzeug auch beim Landen ab.

Es sind verschiedene Schubumlenkehrbauweisen gemeinhin bekannt, und die zur Anwendung kommende besondere Bauweise hängt mindestens teilweise vom Hersteller des Triebwerks, der Konfiguration des Triebwerks und der Vortriebstechnologie ab. Bei den eingesetzten Schubumlenkerbauweisen, insbesondere mit Strahltriebwerken, werden drei allgemeine Kategorien unterschieden:(1) Kaskadentyp-Schubumlenker, (2) Target-typ-Schubumlenker und (3) Drehtürschubumlenker. Für jede dieser Bauweisen wird ein verschiedenartiger Typ beweglicher Schubumlenkerkomponenten zur Richtungsänderung des Strahltriebwerkschubs verwendet.

Kaskadentyp-Schubumlenker können auf Strahltriebwerken mit hohem Überbrückungsanteil eingesetzt werden. Dieser Schubumlenkertyp ist auf dem Umfang der Querschnittsmitte aufgebracht und, wenn er ausgefahren ist, legt er über mehrere Kaskadenschaufeln den Luftstrom frei und leitet ihn um. Die beweglichen Schubumlenkehrkomponenten bei der Kaskadenbauweise umfassen mehrere Translationshülsen oder Triebwerks-verkleidungen („transcowls"), die ausgefahren werden, um die Kaskadenschaufeln freizulegen.

Targettyp-Umlenker, die auch Haubenhalbschalenumlenker genannt werden, kommen typischerweise auf Strahltriebwerken mit hohem Überbrückungsanteil zur Anwendung. Targetyp-Schubumlenker nutzen zwei Türen als bewegliche Schubumlenkerkomponenten, um den vom hinteren Teil des Fahrzeugs kommenden gesamten Triebwerksschub zu sperren. Die Türen sind auf dem Hinterabschnitt des Triebwerks befestigt und können den hinteren Teil der Triebwerksgondel bilden.

Drehtür-Schubumlenker können vier Türen in der Triebwerksgondel als bewegliche Schubumlenkerkomponenten verwenden. In ausgefahrener Stellung erstrecken sich diese Türen außerhalb der Gondel, um den Triebwerksschub abzuleiten.

Der Einsatzschwerpunkt der Schubumlenker ist, wie zuvor angesprochen, eine Bremsverbesserung des Luftfahrzeugs, wobei die Bremsstrecke beim Landen gekürzt werden soll. Infolgedessen werden Schubumlenker üblicherweise während des Landeablaufs ausgefahren, um das Luftfahrzeug zu verlangsamen. Wenn die Schubumlenker anschließend nicht mehr benötigt werden, kehren sie in ihre ursprüngliche oder eingefahrene Stellung zurück. Sobald sie in der eingefahrenen Stellung sind, werden eine oder mehrere Verriegelungen eingerückt, um unbeabsichtigte Bewegungen der Schubumlenker und/oder Aktuatoren, welche die Schubumlenker bewegen, zu vermeiden.

In der Vergangenheit waren viele der zuvor angesprochenen Schubumlenksysteme hydraulische Systeme mit verschiedenartigen hydraulisch gesteuerten Betätigungs- und Steuervorrichtungen. Obgleich sicher und zuverlässig, wiesen viele Hydrauliksysteme und -komponenten geringfügige Leckstellen auf, die eine periodische Sanierung erforderten. Aus diesem Grunde wird heute angestrebt, um wenigstens einige der Hydrauliksysteme und -komponenten auf Luftfahrzeugen abzuschaffen, Schubumlenker-Aktuatorsysteme anhand elektrisch betriebener und gesteuerter Komponenten zu konzipieren und auszuführen. Diese elektrisch betriebenen Komponenten umfassen viele Motoren und Elektromagneten, welche zur Steuerung der verschiedenen Aktuatoren und Verriegelungen des Schubumlenkersystems eingesetzt werden.

Selbst wenn elektrische Betätigungssysteme für Schubumlenkersysteme sicher, zuverlässig und robust ausgelegt sind, weisen diese Systeme trotz allem einige Nachteile auf. Einige der Verriegelungen können beispielsweise verhältnismäßig große Elektromagneten oder dedizierte Elektromotoren erfordern, um einen ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten. Diese großen Elektromagneten und dedizierten Motoren können den Gesamtgrößenumfang des Systems und das Gesamtgewicht des Systems erhöhen und alle beide gesteigerte Ausführungskosten zur Folge haben.

In der Patentschrift EP 0 743 443 wird ein Schubumlenkersystem nach dem Stand der Technik offenbart.

Infolgedessen besteht ein Bedarf für ein System und ein Verfahren zum Steuern von Betätigungssystemverriege-lungen für Schubumlenker in einem elektrischen Betätigungssystem für Schubumlenker, das nicht von verhältnismäßig großen Elektromagneten und/oder dedizierten Motoren abhängig ist und/oder nicht die Gesamtgröße des Systems und/oder nicht das Gesamtgewicht des Systems erhöht und/oder nicht die Ausführungskosten des Systems steigert. Die vorliegende Erfindung behandelt eine oder mehrere dieser Bedarfe.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung stellt ein elektrohydraulisches Verriegelungsbetätigungsystem und -verfahren für Schubumlenker bereit. Für das Verriegelungsbetätigungssystem werden keine großen Elektromagneten oder Motoren verwendet, und es ist verhältnismäßig klein und leichtgewichtig im Vergleich zu vielen ähnlichen vollelektrischen Systemen.

In einer Ausführungsform und ausschließlich als Beispiel umfasst ein System zum Bewegen eines Schubumlenkers eines Luftfahrzeugs, eine Kraftantriebs-einheit, eine Schubumlenker-Aktuatoranordnung, einen Haupttank, eine Verriegelungsaktuatoranordnung und eine oder mehrere Verriegelungsanordnungen. Die Kraftantriebseinheit ist zum Bereitstellen einer Antriebskraft betriebsbereit. Die Schubumlenker-Aktuatoranordnung ist zum Empfang der Antriebskraft angekoppelt und, darauf ansprechend, zum selektiven Bewegen des Schubumlenkers zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung betriebsbereit. Der Haupttank enthält eine Hydraulikflüssigkeit. Die Verriegelungsaktuatoranordnung ist an den Haupttank gekoppelt und zum Empfang eines Verriegelungssteuersignals angepasst. Der Verriegelungsaktuator spricht auf das Verriegelungssteuersignal an, um die Hydraulikflüssigkeit zu verdichten und dadurch unter Druck zu setzen. Jede Verriegelungsanordnung ist mit der Flüssigkeit mit dem Haupttank verbunden und, auf den Druckausgleich der hydraulischen Flüssigkeit ansprechend, konfiguriert, um sich zu einer verriegelten oder einer unverriegelten Stellung zu bewegen, um dadurch jeweils die Bewegung des Schubumlenkers zu verhindern oder zu ermöglichen.

In einer anderen beispielhaften Ausführungsform umfasst ein elektrohydraulisches Verriegelungsbetätigungssystem für Schubumlenker einen Haupttank, eine Verriegelungsaktuatoranordnung und eine oder mehrere Verriegelungsanordnungen. Der Haupttank enthält eine Hydraulikflüssigkeit. Die Verriegelungsaktuatoranordnung ist an den Haupttank gekoppelt und zum Empfang eines Verriegelungssteuersignals angepasst. Der Verriegelungsaktuator spricht auf das Verriegelungs-Steuersignal an, um die Hydraulikflüssigkeit zu verdichten und dadurch unter Druck zu setzen. Jede Verriegelungsanordnung ist mit der Flüssigkeit mit dem Haupttank verbunden und, auf den Druckausgleich der Hydraulikflüssigkeit ansprechend, konfiguriert, um sich zu einer verriegelten oder einer unverriegelten Stellung zu bewegen.

In einer noch anderen beispielhaften Ausführungsform eines Schubumlenkersystems für ein Luftfahrzeug, umfassend einen Haupttank mit der darin enthaltenen Hydraulikflüssigkeit, eine Aktuatoranordnung, die an den Tank gekoppelt ist, und eine oder mehrere Verriegelungen, beinhaltet ein Verfahren zur Steuerung der Verriegelungen die Erregung der Aktuatoranordnung, um dabei mindestens einen Anteil davon in einer ersten Richtung zu translatieren. Die Hydraulikflüssigkeit im Haupttank wird, auf die Translation der Aktuatoranordnung in der erste Richtung ansprechend, unter Druck gesetzt. Die Verriegelungen werden, auf den Druckausgleich der Hydraulikflüssigkeit ansprechend, zu einer verriegelten oder einer unverriegelten Stellung bewegt.

Weitere unabhängige Merkmale und Vorteile des bevorzugten Verriegelungsbetätigungssystems und -verfahrens für Schubumlenker werden aus der folgenden näheren Erläuterung ersichtlich, die in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen auf beispielhafte Weise die Prinzipien der Erfindung veranschaulicht.

KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Ansicht von Abschnitten eines Gebläsegehäuses eines Strahltriebwerks für ein Luftfahrzeug.

2 ist eine vereinfachte Endansicht eines Betätigungssystems für Schubumlenker gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

3 ist eine schematische Darstellung des in 2 gezeigten Betätigungssystems für Schubumlenker und stellt ferner ein elektrohydraulisches Verriegelungsbetätigungssystem eines Schubumlenkers gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung dar.

4 ist eine teilweise Schnittbildansicht eines elektrohydraulischen Verriegelungsbetätigungssystems für Schubumlenker gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung, die in dem in 1 und 2 gezeigten System verwendet werden kann, und

5 ist eine teilweise Schnittbildansicht eines elektrohydraulischen Verriegelungsbetätigungssystems für Schubumlenker gemäß einer beispielhaften alternativen Ausführungsform dieser Erfindung, die in dem in 1 und 2 gezeigten System verwendet werden kann.

NÄHERE ERLÄUTERUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Man wird zu schätzen wissen, dass die Ausführungsform, die nun näher erläutert werden soll, nicht auf die Verwendung in Verbindung mit einem spezifischen Schubumlenkersystemkonzept beschränkt ist. Somit, selbst wenn die Beschreibung ausdrücklich in Richtung einer Ausführungsform geht, die in einem Kaskadentyp-Schubumlenkersystem ausgeführt ist, in welchem Triebwerksverkleidungen als bewegliche Schubumlenkerkomponenten verwendet werden, wird man zu schätzen wissen, dass sie in anderen Betätigungssystemkonzepten für Schubumlenker eingesetzt werden können, inklusive den zuvor angesprochenen und jenen, die gemäß dem bisherigen oder dem nachstehend beschriebenen Stand der Technik bekannt sind.

Die Erläuterung beginnt nun unter Bezugnahme auf 1, welche eine perspektivische Ansicht von Abschnitten eines Gebläsegehäuses eines Strahl-triebwerks 100 für ein Luftfahrzeug darstellt, das einen Schubumlenker vom Kaskadentyp einbindet. Das Gebläsegehäuse 100 des Triebwerks umfasst ein Paar halbkreisförmige Triebwerksverkleidungen 102 und 104, die ringsum auf der Außenseite des Gebläsegehäuses 100 positioniert sind. Die Triebwerksverkleidungen 102 und 104 bedecken mehrere nicht dargestellte Kaskadenschaufeln. Eine mechanische Verbindung 202 (siehe 2), wie ein Stift oder ein Riegel, können die Triebwerksverkleidungen 102 und 104 miteinander verbinden, um die Triebwerksverkleidungen 102 und 104 in ordnungsgemäßer Ausrichtung auf nicht dargestellten Führungen zu halten, auf welchen die Triebwerksverkleidungen 102 und 104 translatieren. Wenn die Schubumlenker zum Ausfahren angewiesen werden, werden die Triebwerksverkleidungen 102 und 104 hinten translatiert. Dies legt unter anderem die Kaskadenschaufeln frei und hat zur Folge, dass mindestens ein Anteil des Luftstroms durch das Gebläsegehäuse 100 des Triebwerks mindestens teilweise in eine Vorwärtsrichtung umgeleitet wird. Diese Umleitung des Luftstroms in eine Vorwärtsrichtung erzeugt einen entgegengesetzten Schub und sorgt damit zur Verlangsamung des Luftfahrzeugs.

Die Triebwerksverkleidungen 102 und 104 werden zwischen der ausgefahrenen und eingefahrenen Stellung über ein Schubumlenkersteuersystem bewegt. Einen beispielhafte Ausführungsform eines Schubumlenkersteuersystems 200 ist in 2 und 3 dargestellt und umfasst mehrere Aktuatoren 210, die einzeln an die Triebwerksverkleidungen 102 und 104 gekoppelt sind (nicht dargestellt in 3). In der dargestellten Ausführungsform ist die Hälfte der Aktuatoren 210 an eine der Kaskadenschaufeln 102 gekoppelt und die andere Hälfte ist an eine andere Kaskadenschaufel 104 gekoppelt. Es ist erwähnenswert, dass die Aktuatoren 210 einem der zahlreichen Aktuatorkonzepte, die gegenwärtig aus dem Stand der Technik bekannt sind oder nachstehend vorgesehen werden. In dieser Ausführungsform sind die Aktuatoren 210 allerdings Kugelumlaufspindelaktuatoren. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die Anzahl und Anordnung von Aktuatoren 210 nicht auf die Darstellung von 2 beschränkt ist, sondern eine andere Anzahl von Aktuatoren 210 ebenso möglich ist. Bei der Wahl der Anzahl und Anordnung von Aktuatoren müssen die spezifischen konzepttechnischen Anforderungen des Systems berücksichtigt werden.

Die Aktuatoren 210 sind untereinander über mehrere Antriebsmechanismen 212 verbunden, wobei jeder in der besonderen dargestellten Ausführungsform ein biegsame Welle ist. Durch den Einsatz biegsamer Wellen 212 in dieser Konfiguration ist gewährleistet, dass die Aktuatoren 210 und die Triebwerksverkleidungen 102 und 104, wenn sie entriegelt sind, sich in einer im Wesentlichen synchronisierten Weise bewegen. Wird beispielsweise eine Triebwerksverkleidung 102 bewegt, wird die andere Triebwerksverkleidung 104 um eine ähnliche Entfernung zur im Wesentlichen selben Zeit bewegt. Weitere Synchronisationsmechanismen, die verwendet werden können, umfassen eine elektrische Synchronisation oder Open-Loop-Synchronisation oder jeden sonstigen Mechanismus oder Aufbau, der Kraft zwischen den Aktuatoren 210 überträgt.

Eine Kraftantriebseinheitsanordnung 220 ist an die Aktuatoren 210 über eine oder mehrere biegsame Wellen 212 gekoppelt. In der dargestellten Beschreibung umfasst die Kraftantriebseinheitsanordnung 220 einen Motor 214, der an eine oder mehrere der biegsamen Wellen über einen Drehmomententkoppler 216 gekoppelt ist. Der Motor 222 kann ein beliebiger der zahlreichen Motortypen sein wie zum Beispiel ein Elektromotor (umfassend eines der verschiedenartigen Gleich- oder Wechselstrommotorkonzepte nach dem Stand der Technik), ein Hydraulik- oder ein Pneumatikmotor. Der Drehmomententkoppler 224 ist zwischen einem Ausgang des Motors 222 und zwei der biegsamen Wellen 212 gekoppelt. In der dargestellten Anordnung führt die Drehung der Kraftantriebseinheit 220 zu einem Synchronbetrieb der Aktuatoren 210 über die biegsamen Wellen 212, wobei die Triebwerksverkleidungen 102 und 104 veranlasst werden, sich im Wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit zu bewegen.

Ein Regelkreis 218 steuert die Kraftantriebseinheit 220 und empfängt verschiedene Signale von einer oder mehrerer Wegmesseinrichtungen. Der Regelkreis 218 empfängt Befehle von einem Triebwerkssteuersystem 222 wie beispielsweise eine FADEC (Full Authority Digital Engine Control = Voll digitale Triebwerksregelung) und stellt, auf die empfangenen Befehle ansprechend, der Kraftantriebseinheit 220 geeignete Aktivierungssignale bereit. Die Kraftantriebseinheit 220 wiederum stellt den Aktuatoren 210 über die biegsamen Wellen 212 eine Antriebskraft bereit. Als Folge veranlassen die Aktuatoren 210 die Triebwerksverkleidungen 102 und 104 zwischen den eingefahrenen und ausgefahrenen Stellungen zu translatieren.

Darüber hinaus umfasst das Schubumlenker-steuersystem 200 ein Verriegelungssystem 250, das funktioniert, um ein unbeabsichtigtes Bewegen der Triebwerksverkleidungen 102 und 104 ab der eingefahrenen Stellung zu vermeiden. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Verriegelungssystem 250 zwei Primärverriegelungs-anordnungen 224, zwei Tertiärverriegelungsanordnungen 226, eine Kraftantriebseinheits-Verriegelungsanordnung 228 (oder „Bremse") und eine Verriegelungs-aktuatoranordnung 230, die alle über mehreren Hydraulikleitungen 232 untereinander verbunden sind. In einer besonderen bevorzugten Ausführungsform ist das Verriegelungssystem 250 als eigenständiges, absolut dichtes und im Wesentlichen luftfreies und leckfreies Hydrauliksystem konfiguriert. Man wird jedoch zu schätzen wissen, dass das Verriegelungssystem als offenes System konfiguriert und/oder mit einem anderen Hydrauliksystem auf dem Luftfahrzeug verbunden werden kann. Ferner wird man zu schätzen wissen, dass die Anzahl der hier erläuterten Verriegelungsanordnungen nur beispielhaft für eine besondere Ausführungsform ist und dass andere Anzahlen und Konfigurationen von Verriegelungsanordnungen verwendet werden können, um spezifischen konzepttechnischen Anforderungen Rechnung zu tragen. Daneben könnten das Schubumlenker-steuersystem 200 zwei Verriegelungsaktuatoranordnungen 230 umfassen, davon eine für die Verriegelungen 224, 226, 228, die jeder Schubumlenker-Triebwerksverkleidung 102, 104 zugeordnet sind.

Die Primärverriegelungsanordnungen 224 sind jeweils auf einem der Aktuatoren 210 befestigt und konfiguriert, um auf selektive Weise zu vermeiden, dass sich einer der Aktuatoren 210 bewegt und dabei Triebwerksverkleidungsbewegung verhindert. Die Tertiärverriegelungsanordnungen 226 sind alle auf der Triebwerksgondel (nicht dargestellt) befestigt und zum selektiven direkten Einrücken eines Abschnitts der Triebwerksverkleidungen 102, 104 konfiguriert, um dabei zu verhindern, dass die Triebwerksverkleidung bewegt wird. Die Verriegelungsanordnung 228 der Kraftantriebseinheit ist konfiguriert, um selektiv das Drehen des Motors 214 zu verhindern oder zu ermöglichen, und verhindert dabei, dass die Triebwerksverkleidung bewegt wird. Man wird zu schätzen wissen, dass die Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 alle hydraulisch betrieben und wie jede der zahlreichen bekannten hydraulischen Verriegelungsanordnungen konfiguriert werden kann. Es ist allgemein bekannt, dass solche Verriegelungsanordnungen beispielsweise blasebalgartige Halter oder kolbenartige Halter umfassen können, welche die Bewegung der Verriegelungen zwischen den verriegelten und entriegelten Stellungen steuern. Ferner wird man zu schätzen wissen, dass jede der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 konfiguriert ist, um zu einer vorgegebenen verriegelten Stellung zu gehen, beispielsweise einer Vorspannungsfeder. Somit wird sich jede Verriegelungsanordnung zur verriegelten Stellung bewegen, selbst, wenn die Bewegung zur verriegelten Stellung nicht angewiesen wird. Die spezifische Konfiguration jeder der einzelnen Verriegelungsanordnungen ist nicht erforderlich, um die vorliegende Erfindung zu begreifen oder zu ermöglichen und wird folglich nicht bereitgestellt.

3 zeigt ferner ein Strömungskontrollventil 302, das in jeder Hydraulikflüssigkeitsleitung 232 vor jeder Primärverriegelungsanordnung 224 und Tertiärverriegelungsanordnung 226 angeordnet ist. Diese Strömungskontrollventile 302 sind konfiguriert, um eine im Wesentlichen uneingeschränkte Strömung von der Verriegelungsaktuatoranordnung 230 zu den Primär-verriegelungsanordnungen 224 und Tertiärverriegelungsanordnungen 226 zu ermöglichen, während die Strömung in entgegengesetzter Richtung eingeschränkt wird. Durch Einschränken der Strömung in entgegengesetzter Richtung kann die Geschwindigkeit, mit welcher sich die Primärverriegelungsanordnungen 224 und Tertiärverriegelungsanordnungen 226 von der unverriegelten Stellung in die verriegelte Stellung bewegen, gesteuert werden. Es ist zu beachten, dass in der dargestellten Ausführungsform die Kraftantriebseinheitsanordnung 228 kein Strömungskontrollventil 3xx umfasst. Dies beruht darauf, dass es wünschenswert ist, dass auf die Verrie-gelungsanordnung 228 verhältnismäßig schnell angesprochen wird, da eine ihrer Funktionen darin besteht, dass sie sich beim Auftreten des unwahrscheinlichen Ereignisses eines Ausfalls der elektrische Energie oder der Motorsteuerung während des Betriebs schnell in ihre verriegelte Stellung bewegt.

Die Verriegelungsaktuatoranordnung 230 ist, wie zuvor angesprochen, strömungstechnisch an jede der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 gekoppelt und steuert deren Betrieb. Daneben ist die Verriegelungsaktuatoranordnung 230 auch elektrisch an den Regelkreis 218 gekoppelt, der den Betrieb der Verriegelungsaktuatoranordnung 230 steuert. Insbesondere wenn der Regelkreis 228 die Befehlssignale empfängt, der Kraftantriebseinheitsanordnung 226 die geeigneten Betätigungssignale bereitzustellen, wird der Regelkreis 228 auch der Verriegelungsaktuatoranordnung 230 ein geeignetes Verriegelungssteuersignal bereitstellen. So wie nachstehend ausführlicher erläutert, wird die Verriegelungsaktuatoranordnung 230 beim Empfang des geeigneten Verriegelungssteuersignals den Druck der Hydraulikflüssigkeit, die den Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 bereitgestellt wird, selektiv erhöhen oder mindern, wodurch sich jede Anordnung zur jeweiligen unverriegelten oder verriegelten Stellung bewegt. Nachstehend wird nun eine besondere Ausführungsform einer Verriegelungs-aktuatoranordnung 230 erläutert und wie sie funktioniert, um den Betrieb jeder Verriegelungs-anordnung zu steuern.

Die Verriegelungsaktuatoranordnung 230, von welcher eine Ausführungsform in 4 dargestellt wird, umfasst einen Behälter 402, einen Motor 404 und einen Aktuator 406. Der Behälter 402 in der dargestellten Ausführungsform ist ein flexibler Blasebalg 408, der aus einem der zahlreichen verschiedenartigen Stahllegierungen ausgeführt, aber nicht darauf beschränkt ist. Der Blasebalg 408 ist in einem Gehäuse 410 untergebracht und mindestens teilweise mit einer Hydraulikflüssigkeit 412 gefüllt. Die Hydraulikflüssigkeit 412 kann einem der zahlreichen Hydraulikflüssigkeitstypen angehören und beispielsweise eine herkömmliche allgemeine Bremsflüssigkeit und herkömmliche allgemeine Getriebeflüssigkeit sein. Vorzugsweise sollte jedoch eine Hydraulikflüssigkeit wie MIL-H-5606 oder MIL-PRF-83282 verwendet werden.

Der Blasebalg 408 ist an einem ersten Ende 414 an eine Endabdeckkappe 416 und an einem zweiten Ende 418 an eine Endplatte 420 gekoppelt. Die ersten Enden 414 und zweiten Enden 418 des Blasebalgs sind vorzugsweise an die Endabdeckkappe 416 und die Endplatte 420 durch beispielsweise jeweils ein Schweißverfahren gekoppelt, obgleich man schätzen wird, dass jedes der zahlreichen sonstigen bekannten Kopplungsverfahren eingesetzt werden kann. Die Endplatte 420 umfasst eine Öffnung 422, die strömungstechnisch die Hydraulikflüssigkeit 412 im Blasebalg 408 mit einem Flüssigkeitsverteiler 424, der an das Gehäuse 410 angeschlossen ist, verbindet. Der Flüssigkeitsverteiler 424 verbindet den Blasebalg 412 strömungstechnisch mit mehreren Hydraulikleitungen 232 (nicht dargestellt in 4) und folglich mit den hydraulischen Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228.

Der Motor 404 ist an ein Ende des Gehäuses 410 gekoppelt und umfasst eine Eingangsverbindung 428 wie zum Beispiel einen Anschlussstecker der zum Empfang geeigneter Steuersignale vom Regelkreis 218 angepasst ist. Der Motor 404 kann jedem der zahlreichen derzeit bekannten oder zukünftig entwickelten Motorkonzepte entsprechen, aber in einer bevorzugten Ausführungsform ist er ein Gleichstrom- oder Wechselstrommotor. Der Motor 404 ist auch an den Aktuator 406 gekoppelt. So wie nachstehend näher erläutert, ist der Motor 404konfiguriert, um sich, auf das Verriegelungssteuersignal ansprechend, das er vom Regelkreis 218 empfängt, zu drehen und dem Aktuator 406 eine Antriebskraft bereitzustellen. Der Motor 404 ist auch in einer Weise konfiguriert, dass sich frei drehen kann, wenn er kein Verriegelungssteuersignal empfängt. Der Zweck dieser Möglichkeit wird nachstehend erläutert.

Der Aktuator 406 ist zwischen den Motor 404 und die Blasebalgendplatte 420 gekoppelt und, auf eine geeignete Antriebskraft ansprechend, zum Translatieren konfiguriert. Die Antriebskraft kann entweder vom Motor 402 oder, wie nachstehend ausführlicher erläutert, von einem Hydraulikflüssigkeitsdruck bereitgestellt werden. In diesem Sinne ist der Aktuator 406 konfiguriert, um, auf die geeignete angelegte Antriebskraft ansprechend, entweder in einer ersten Richtung 430 oder einer zweiten Richtung 432 linear zu translatieren. Man wird zu schätzen wissen, dass der Aktuator 406 einer der zahlreichen bekannten Elemente sein kann, die diese Funktionalität ausführen können, beispielsweise eine Gewindespindel oder eine Kugelumlaufspindel.

Nachdem die Verriegelungsaktuatoranordnung 230 und ihre Verbindung mit jeder der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 sowie eine beispielhafte Ausführungsform jeder Verriegelungs-anordnung 224, 226, 228 in allen Einzelheiten in struktureller Hinsicht erläutert wurden, soll nun das Verfahren zur Steuerung des Betriebs jeder der Verriegelungen 224, 226, 228 näher beschrieben werden. Hierzu empfiehlt sich gegebenenfalls eine Bezugsnahme auf 24. Es versteht sich des Weiteren, dass der folgenden Darlegung jede der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 zugrunde liegt, die zunächst in den normalen, verriegelten Stellungen sind.

Wenn bei dem nun beschriebenen Verfahren die Verriegelungen 224, 226, 228 in die unverriegelte Stellung bewegt sind, wird der Regelkreis 218, auf ein geeignetes Befehlssignal von der FADEC ansprechend, dem Motor 404 ein geeignetes Verriegelungssteuersignal bereitstellen. Der Motor 404 wird sich beim Empfang des Verriegelungssteuersignals mit einer Anzahl von Umdrehungen in einer unverriegelten Richtung drehen. Während sich der Motor 404 dreht, wird die Aktuatoranordnung 406 wiederum in die erste Richtung 430 translatieren, wodurch der Blasebalg 408 komprimiert wird. Während der Blasebalg 408 komprimiert ist, wird der Druck der Hydraulikflüssigkeit 412 in den Hydraulikleitungen 232 erhöht, bis er die Federkraft innerhalb jeder der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 überwindet. Die Druckerhöhung wiederum veranlasst jede der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228, sich von der verriegelten zur unverriegelten Stellung zu bewegen. Man wird zu schätzen wissen, dass der Regelkreis 218 den Motor 404 und Aktuator 406 steuern wird, um den Blasebalg 408 um ein vorherbestimmtes Ergebnis zu komprimieren, damit vorzugsweise eine vorherbestimmte Druckausgleichgröße erreicht und im Wesentlichen beibehalten wird, und so fortfahren, bis die Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 in die verriegelte Stellung bewegt werden sollen.

Wenn die Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 zur verriegelten Stellung zurückgefahren werden sollen, entnimmt der Regelkreis 218, auf das geeignete Befehlssignal von beispielsweise der FADEC ansprechend, Antriebskraft vom Motor 404. Mit der vom Motor 404 entnommenen Antriebskraft kann sich der Motor 404, wie zuvor angesprochen, frei drehen und demzufolge kann der Aktuator 406 frei translatieren. Somit sorgt die unter Druck gesetzte Hydraulikflüssigkeit 412, die auf die Endplatte 420 in Kombination mit der Vorspannungsfeder in jeder der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 einwirkt, dafür, dass der Aktuator 406 in die zweite Richtung 432 translatiert. Dadurch wird wiederum der Druck in der Hydraulikflüssigkeit 412 herabgesetzt und jede der Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 in die Lage versetzt, zu den verriegelten Positionen zurückzukehren.

Man wird zu schätzen wissen, dass in einer alternativen Ausführungsform der Regelkreis 218 derart konfiguriert werden könnte, dass er auch dem Motor 404 der Aktuatoranordnung ein geeignetes Verriegelungssteuersignal bereitstellt, wenn die Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 von den unverriegelten Stellungen zu den verriegelten Stellungen bewegt werden sollen. In solch einer alternativen Ausführungsform, würde das Verriegelungssteuersignal den Motor 404 erregen und zur Drehung in die entgegengesetzte Richtung veranlassen, was wiederum den Aktuator 406 veranlassen würde, in der zweiten Richtung 432 zu translatieren, den Druck der Hydraulikflüssigkeit 412 herabzusetzen und die Verriegelungsanordnungen 224, 226, 228 in die Lage zu versetzen, sich zu den unverriegelten Stellungen zu bewegen.

Man wird darüber hinaus zu schätzen wissen, dass die Verriegelungsaktuatoranordnung 230 mit einem andersartigen Behältertyp ausgeführt werden kann. Insbesondere, wie in 5 gezeigt, wird für die alternative Aktuatoranordnung 530 eher ein im Wesentlichen fester Behälter 502 als ein flexibler Blasebalg 408 als Behälter verwendet. Der Behälter 502 kann eine der zahlreichen möglichen Formen aufweisen, aber in einer bevorzugten Ausführungsform hat er eine innere Umkreisfläche 504, die einen im Wesentlichen zylindrischen Querschnitt aufweist. Zudem ist in dieser alternativen Ausführungsform der Aktuator 406 mit einem innerhalb des Behälters 502 beweglichen Kolben 506 gekoppelt. Der Kolben 506 hat eine äußere Umkreisfläche 508, die vorzugsweise im Wesentlichen ähnlich wie der Querschnitt der inneren Umkreisfläche 504 des Behälters gestaltet ist. Die äußere Umkreisfläche 508 des Kolbens ist in im Wesentlichen flüssigkeitsdichten Kontakt mit der inneren Umkreisfläche 504 des Behälters. Um diesen im Wesentlichen flüssigkeitsdichten Kontakt zu erleichtern, können eine oder mehrere Flüssigkeitsdichtungen 510 an die äußere Umkreisfläche 508 des Kolbens gekoppelt oder aufgepresst werden.

Für das hierin beschriebene Betätigungssystem für Schubumlenker werden keine großen Elektromagneten oder Motoren verwendet, und es ist verhältnismäßig klein und leichtgewichtig im Vergleich zu vielen ähnlichen vollelektrischen Systemen. Obgleich der Elektromotor für den Antrieb dieses Systems im Vergleich zu Einzelmotoren, die auf jeder Verriegelungsanordnung realisierbar wären, verhältnis-mäßig groß sein kann, ist er leichtgewichtiger und kleiner als die Gewichts- und Größenkombination jedes kleineren Einzelmotors. Das Verriegelungsbetätigungs-system ermöglicht auch, dass der Motor fern von den Aktuatoren, die vibrationsanfällig sein können, befestigt wird. Demzufolge kann das System mit möglicherweise niedrigeren Kosten als ein vollelektrisches Betätigungssystem ausgeführt werden, indem die Systemzuverlässigkeit erhöht und der Wartungsaufwand des Systems reduziert werden.

Selbst wenn die Erfindung unter Bezugnahme einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, versteht der Fachmann, dass mancherlei Änderungen vorgenommen und Elemente durch Äquivalente ersetzt werden können, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen. Außerdem sind zahlreiche Änderungen zur Anpassung an einen besonderen Zustand oder Werkstoff an die Erkenntnisse der Erfindung möglich, ohne das wesentliche Gebiet der Erfindung zu verlassen. Aus diesem Grunde wird angestrebt, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte besondere Ausführungsform als die am besten geltende Art und Weise zur Ausführung dieser Erfindung beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die innerhalb des Rahmens der anliegenden Ansprüche bleiben.


Anspruch[de]
System zum Bewegen eines Schubumlenkers für ein Luftfahrzeug, umfassend:

eine Kraftantriebseinheit (220), die zum Bereitstellen einer Antriebskraft betriebsbereit ist;

eine Schubumlenker-Aktuatoranordnung (210), die zum Empfang der Antriebskraft angekoppelt und, darauf ansprechend, zum selektiven Bewegen des Schubumlenkers zwischen einer eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung betriebsbereit ist;

einen Haupttank mit der darin enthaltenen Hydraulikflüssigkeit;

eine Verriegelungsaktuatoranordnung (230), die an den Haupttank gekoppelt und zum Empfang eines Verriegelungssteuersignals angepasst ist, und

eine oder mehrere Verriegelungsanordnungen (224, 226), wobei die Flüssigkeit jeder Verriegelungsanordnung mit dem Haupttank verbunden ist und, auf den Druckausgleich der Hydraulikflüssigkeit ansprechend, zum Bewegen von einer verriegelten Stellung in eine unverriegelte Stellung konfiguriert ist, um dadurch jeweils die Bewegung des Schubumlenkers zu verhindern oder zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsaktuatoranordnung auf das Verriegelungssteuersignal anspricht, um die Hydraulikflüssigkeit zu verdichten und dadurch unter Druck zu setzen.
System nach Anspruch 1, wobei die Verriegelungsaktuatoranordnung umfasst:

einen Elektromotor (404), der zum Empfang des Verriegelungssteuersignals angepasst ist und, darauf ansprechend, zum Drehen in mindestens einer ersten Richtung betriebsbereit ist; und

einen Aktuator (406), der an den Motor und den Haupttank gekoppelt ist und der Aktuator zur Translation in mindestens einer ersten Richtung, auf die Motordrehung in der ersten Richtung ansprechend, konfiguriert ist, um dadurch die Hydraulikflüssigkeit zu verdichten.
System nach Anspruch 2, wobei sich der Motor (404) der Verriegelungsaktuatoranordnung in mindestens einer zweiten Richtung frei drehen kann, wenn das Verriegelungssteuersignal nicht empfangen wird. System nach Anspruch 1, wobei:

der Haupttank eine flexible Membran (408) umfasst, und

die Verriegelungsaktuatoranordnung (230) auf das Verriegelungssteuersignal anspricht, um die flexible Membran zu komprimieren und dadurch die Hydraulikflüssigkeit zu verdichten.
System nach Anspruch 4, wobei die Verriegelungsaktuatoranordnung (230) umfasst:

einen Elektromotor (404), der zum Empfang des Steuersignals angepasst ist und, darauf ansprechend, zum Drehen in mindestens einer ersten Richtung betriebsbereit ist;

einen Aktuator (406), der an den Motor und den Tank gekoppelt ist und der Aktuator zur Translation in mindestens einer ersten Richtung, auf die Motordrehung in der ersten Richtung ansprechend, konfiguriert ist, wobei die Translation des Zylinders in der ersten Richtung zur Verdichtung der Hydraulikflüssigkeit führt.
System nach Anspruch 1, wobei der Haupttank einen im Wesentlichen hohlen Zylinder umfasst, der eine innere Umfangsfläche aufweist und wobei die Verriegelungsaktuatoranordnung umfasst:

einen Elektromotor (404), der zum Empfang des Verriegelungssteuersignals angepasst ist und, darauf ansprechend, zum selektiven Drehen in mindestens einer ersten Richtung betriebsbereit ist. einen Aktuator (406), der an den Motor gekoppelt ist und der Aktuator zur linearen Translation in mindestens der ersten Richtung, auf die Motordrehung in die erste Richtung ansprechend, konfiguriert ist.

einen Kolben (506), der an den Aktuator gekoppelt ist und eine äußere Umkreisfläche in im Wesentlichen flüssigkeitsdichten Kontakt mit der inneren Umkreisfläche des Haupttanks aufweist, wobei die Translation des Aktuators in der ersten Richtung zum Verdichten der hydraulischen Flüssigkeit führt.
System nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der Verriegelungsanordnungen (224, 226) auf der Schubumlenker-Aktuatoranordnung befestigt und konfiguriert ist, um deren Bewegung selektiv zu verhindern oder zu ermöglichen. System nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der Verriegelungsanordnungen (224, 226) selektiv an den Schubumlenker gekoppelt ist, um dadurch selektiv dessen Bewegung zu verhindern oder zu ermöglichen. System nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der Verriegelungsanordnungen an die Kraftantriebseinheit (220) gekoppelt ist und, auf den Druckausgleich der Hydraulikflüssigkeit ansprechend, zum Bewegen zu einer Einstell- oder Freigabestellung konfiguriert ist, um dadurch jeweils die Bewegung der Schubumlenker-Aktuatoranordnung zu verhindern oder zu ermöglichen. System nach Anspruch 1, wobei eine oder mehrere Verriegelungsanordnungen (224, 226) in Richtung Verriegelungsstellung vorgespannt sind.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com