DE10034989C1

DE10034989C1 - Betätigungsmechanismus für eine Fahrwerksschachtabdeckung eines Flugzeuges

Info

Publication number: DE10034989C1
Application number: DE10034989A
Authority: DE
Inventors: Gerd Roloff
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2001-09-27
Anticipated expiration: 2020-07-20
Also published as: US6499694B2; US20020008178A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Betätigungsmechanismus für eine Fahrwerksschachtabdeckung eines Flugzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ihre Anwendung bezieht sich auf Verbesserungen des Betätigungsmechanismus von Fahrwerksschachtabdeckungen eines Flugzeuges. Mit ihr wird eine Verbesserung des Betätigungsmechanismus für eine Fahrwerksschachtabdeckung eines Flugzeuges angegeben, die sich auf eine einfache und robuste, aus möglichst wenigen Einzelteilen bestehende Fahrwerksabdeckung, die den offenen Bereich des Fahrwerksschachtes (Fahrwerksabschnitt) überdecken soll, bezieht. Nach der Erfindung wird trotz eines asymmetrischen Klappenantriebes die Krafteinleitung eines Torsionsmomentes günstig auf die einzelne Fahrwerksklappe übertragen wird. Ein Verdrehen oder Verziehen der Fahrwerksklappe bei deren Betätigung wird vermieden. DOLLAR A Der Betätigungsmechanismus weist einen asymmetrisch einer Fahrwerksklappe angeordneten Klappenantrieb auf, dessen abgegebenes Torsionselement über eine wellenmechanische Verbindung auf einen Klappenrahmen, dem eine Abdeckplatte befestigt ist, übertragen wird. Im offenen Wellenquerschnitt einer Hohlwelle, die innerhalb von wenigstens zwei zueinander horizontal beabstandet angeordneten Lagern drehbeweglich gelagert ist, ist eine Antriebswelle positioniert. Letztere erstreckt sich entlang einer Hohlwellenlängsachse und ist einem längsmittig zwischen den Lagerauflagen gelegenen Hohlwellenabschnittform- und/oder kraftschlüssig verbunden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Betätigungsmechanismus für eine Fahrwerksschachtabdeckung eines Flugzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ihre Anwendung bezieht sich auf Verbesserungen des Betätigungsmechanismus von Fahrwerksschachtabdeckungen eines Flugzeuges.

Es sind Lösungen bekannt, nach denen bei größeren Flugzeugen, bspw. Transportflugzeugen, i. d. R. die Fahrwerksschächte mit großen ein- oder mehrteiligen Fahrwerksklappen abgedeckt werden. Da diese Klappen aus Gewichtsgründen keine hohe Verwindungssteifigkeit aufweisen, wird bekannter weise die Kraft zur Betätigung der einzelnen Klappe von einem (neben anderen Komponenten oder Bauteilen) im offenen Fahrwerksschacht installierten Antrieb aus mittig eingeleitet. Dabei befindet sich der Antrieb, der auf einem (zusätzlich Gewicht und Platz benötigenden) Halterung sitzt, in der Mitte der Klappe. Anderenfalls, falls sich diese Maßnahme nicht umsetzen lässt, werden auch zwei seitlich angebrachte synchronisierte Antriebe zur Klappenbetätigung der einzelnen Klappe verwendet. Auch ist von diesen Flugzeugen (Transportflugzeugen) bekannt, dass sogar mehrerer Klappen gemeinsam den (einen Horizontalabschnitt des) Fahrwerksschacht(es) abdecken, wobei die einzelne (in Richtung der Flugzeugrumpf-Längsachse gelagerte) Klappe jeweils mit einem separaten (eigenen) Antrieb, der die einzelne Klappe bedient, ausgerüstet wird. Diesen Lösungen haftet der Nachteil an, dass sie (aus der Sicht der Betreiber betrachtet) einen nicht zu unterschätzenden Wartungsaufwand verlangen, um die gewünschten Fahrwerksklappen-Funktionen zuverlässig umzusetzen. Außerdem werden bei einem Einsatz von mehreren Fahrwerksklappen zur Fahrwerksschacht-Abdeckung durch deren Stoßkanten die aerodynamischen Strömungsverhältnisse am Flugzeugrumpf leiden, weswegen der Fachmann den Einsatz einer einteilig gestalteten (einzelnen) Fahrwerksklappe zur Fahrwerksschachtabdeckung bevorzugen wird. Sofern eine Klappenbetätigung von einteilig gestalteten Fahrwerksklappen, die von nur einem separaten Antrieb bedient werden, (aus Gründen bspw. am Großraumflugzeug) bevorzugt wird, deren Antrieb - auch wegen der (beabsichtigten) Verlagerung der Komponenten und mechanischen Bauteile - nach außerhalb des offenen Bereich des Fahrwerksschachtes verlegt wird -, werden bei der Nutzung der herkömmlich gewählten Antriebsmechanismen gewisse Probleme auftauchen, weil dann auch die Betätigung der einteilig gestalteten Fahrwerksklappe mit einer möglichst niedrigen (keiner hohen) Verwindungssteifigkeit geschehen soll. Ferner würde ein Wegfall von separaten Antrieben für die einzelne Fahrwerksklappe (bei gewählter Mehrfachklappenabdeckung des Fahrwerksschachtes) die Gewichtsverhältnisse eines Flugzeuges günstiger beeinflussen, weswegen das Auffinden eines günstigen Antriebsmechanismus für eine den Fahrwerksschacht allein abdeckende Fahrwerksklappe vordergründig steht, wobei man dann auch gleichfalls die (nach der traditionellen Lösung) bestehende Gefahr der Beschädigung des Antriebs durch von außen eindringende Fremdkörper in den geöffneten Fahrwerksschacht verbannen sollte.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung des Betätigungs mechanismus für eine Fahrwerksschachtabdeckung eines Flugzeuges anzugeben, die sich auf eine einfache und robuste, aus möglichst wenigen Einzelteilen bestehende Fahrwerksabdeckung, die den offenen Bereich des Fahrwerksschachtes (Fahrwerksabschnitt) überdecken soll, bezieht, nach welcher trotz eines asymmetrischen Klappenantriebes die Krafteinleitung eines Torsionsmomentes dermaßen günstig auf die einzelne Fahrwerksklappe übertragen wird, dass ein Verdrehen oder Verziehen der Fahrwerksklappe bei deren Betätigung vermieden wird. Außerdem sollen die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile, die sich auf den Wegfall von etwaigen Komponenten und mechanischen Bauteilen im offenen Bereich des Fahrwerksschachtes und der damit (bei geöffnetem Fahrwerksschacht während des Starts und der Landung eines Flugzeuges) verbundenen Gefahr von deren Beschädigung durch eindringende Fremdkörper beziehen, beseitigt werden.

Dies Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. In den weiteren Unteransprüchen sind zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieser Maßnahmen angegeben.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 den zwei Fahrwerksklappen aufweisenden Fahrwerksschacht eines Flugzeuges mit einem ausgefahrenem Fahrwerk und

Fig. 2 den Betätigungsmechanismus einer Fahrwerksschachtabdeckung für eine Fahrwerksklappe.

Um dem Betrachter einen Eindruck von einem rumpfunterseitig (seitwärts unterhalb der Fahrwerksgondel 12) befindlichen (geöffneten) Fahrwerksschacht 14 eines Flugzeuges zu vermitteln, wird in der Fig. 1 dieser Fahrwerksschacht 14 im klappengeöffneten Zustand mit einem (dem Flugzeugrumpf 13) ausgefahrenen Fahrwerk 15 gezeigt. Dabei deutet die Radposition der (dem Fahrwerk 15 integrierten) Flugzeugräder 16 und die (den Rädern seitliche) horizontal ausgeschwenkte Position der beiden (einteilig gestalteten) Fahrwerksklappen 10, 11 in verharrender Stellung diesen Zustand an. Auf die Darstellung des Klappenantriebes 17 für die Fahrwerksschachtabdeckung, die (geschuldet dem Verzicht auf die Darstellung weiterer Bauteile) in der Hauptsache durch die Fahrwerksklappen 10, 11 präsentiert wird, wird in der stark vereinfachten Zeichnung verzichtet, worauf in den Erläuterungen zur Fig. 2 näher eingegangen wird.

In der Fig. 2 wird dem Betrachter nun der Betätigungsmechanismus der Fahrwerksschachtabdeckung vorgestellt, dessen Aufbau und Funktion nachfolgend erläutert wird. Vorangestellt wird, dass die einzelne Fahrwerksklappe 10, 11 im engeren Sinne aus einem am Flugzeugrumpf 13 drehbeweglich (hier: horizontal verschwenkbar) befestigten Klapprahmen 4 und einer ihm aufliegend befestigten Abdeckplatte 3 (einem mit letzterem mechanisch verbundenen Verkleidungsblech) besteht. Der Betätigungsmechanismus für die Abdeckung des offenen Fahrwerksschachtbereiches selbst bezieht sich beispielgemäß auf einen asymmetrisch einer einzelnen Fahrwerksklappe 10, 11 (Klapprahmen 4 mit befestigter Abdeckplatte 3) angeordneten Klappenantrieb 12, dessen abgegebenes Torsions moment M_t über eine wellenmechanische Verbindung auf den Klapprahmen 4, dem die Abdeckplatte 3 befestigt ist, übertragen wird. Dabei ist der einzelne Klapprahmen 4 am Außenumfang von einer Hohlwelle 1 befestigt, die innerhalb von zwei horizontal zueinander beabstandet angeordneten Lagern 5, 6 drehbeweglich gelagert ist. Die Lager 5, 6 selbst sind am Flugzeugrumpf 13 randseitlich dem Fahrwerkseinlaß (offenen Bereich des Fahrwerksschachtes 14) in Richtung der Flugzeug- Rumpflängsachse befestigt. Innerhalb dem offenen Wellenquerschnitt dieser Hohlwelle 1 ist eine Antriebswelle 2 positioniert, die sich entlang der Hohlwellenlängsachse 8 erstreckt. Diese Antriebswelle 2 besitzt eine gestreckte Länge, die größer der ¹/₂-fachen gestreckten Länge der Hohlwelle 1 ist, wobei (in Abhängigkeit der Lage des Klappenantriebes 17) die Antriebswelle 2 links oder rechtsseitig dem offenen Querschnitt der Hohlwelle 1 eingeführt ist und das innerhalb der Hohlwelle 1 positionierte Antriebswellenende die Hohlwellen-Längenmitte (wegen der nachfolgend angegebenen Fügung (mechanischen Verbindung) mit der Antriebswelle 1 (mit der Hohlwelle 2) überschreitet. Die Antriebswelle 2 soll (in dieser Position) wenigstens soweit aus der Hohlwelle 1 hinausragen, daß die (vorgesehene) mechanische drehbewegliche Kopplung (Verbindung) mit dem Klappenantrieb 17 ungehindert geschehen kann.

Wie angedeutet - wird die Hohlwelle 1 dem längsmittig zwischen den Lagerauflagen gelegenen Hohl wellenabschnitt der Hohlwelle 1 an der Stelle, die der ¹/₂-fachen Hohlwellenlänge entspricht, (allgemein ausgedrückt) form- und/oder kraftschlüssig verbunden sein, wobei die formschlüssige Verbindung (allgemein betrachtet) durch ein Fügen der beiden Wellen in bestimmter Art an definierten Wellen-Fügestellen, die im Bereich des ¹/₂-fachen Längenabstandes zwischen den Lagerauflagen der Hohlwelle 1 für beide Wellen gleichermaßen gelegen sind, umgesetzt ist. Dabei werden die beiden Wellen mit wenigstens einem mechanisch sichernden Verbindungselement 7, das im Bereich dieser Wellen-Fügestellen durch den Wellenquerschnitt der einzelnen Welle geführt ist, am äußeren Wellenumfang der Hohlwelle 1 mechanisch befestigt, wobei darauf geachtet wird, dass - in dieser Situation - durch das Verbindungselement 7 eine mechanische Befestigung der beiden Wellen (zueinander) umgesetzt wird, infolge dessen sich die beiden Wellen auch nicht gegeneinander bewegen können, die unveränderlich gesichert ist.

An dieser Stelle wird erwähnt, dass es von Vorteil ist, dass der außenumfängliche Wellendurch messer der Antriebswelle 2 etwa (soll heißen: einen etwas geringeren Durchmesserwert im Vergleich) dem Hohlraum-Innendurchmesser der Hohlwelle 1 ist, wonach sich die Antriebswelle 2 ungehindert der Hohlwelle 1 einführen lässt, deren umfänglicher Abstand zueinander einen vernachlässigbaren (für die Funktion des Betätigungsmechanismus unbedeutenden) Schlupf bilden wird. Man wird möglicherweise - aus Gewichtsgründen - auch darüber nachzudenken haben, ob man eine durch - gängig massiv ausgeführte Antriebswelle 2 einsetzen wird, weil - sofern die mechanischen Beanspruchungen es zulassen, eine holzylindrisch dimensionierte Antriebswelle 2 einen (dem Gesamtgewicht des Flugzeuges dienlichen) geringeren Gewichtsanteil besitzt.

Zurückkommend auf das (allgemein ausgedrückte) nehmliche Verbindungselement 7, wird man (einfacherhalber) vorsehen, dass durch die Wellenwandung der Hohlwelle 1 und durch den (beispielgemäß gewählten massiven) Wellenquerschnitt der Antriebswelle 2 jeweils eine lotrecht zur Hohlwellen- oder Antriebswellenlängsachse 8, 9 geführte (allgemein ausgedrückte) Ausnehmung eingelassen ist. Innerhalb von letzterer, die eine durch beide Wellen (im Bereich der Wellen- Fügestellen) gehende Ausnehmung ist, wird das (mechanische) Verbindungselement 7 angeordnet. Diese Ausnehmung wird man (einfacherhalber) mit einer(m) durch beide Wellen durchtretenden Bohrung (Durchgangsloch) realisieren, durch die (das) eine Schraube (bei einer lösbaren mechanischen Befestigung) oder ein Niet (bei einer unlösbaren mechanischen Befestigung) geführt ist, die durchaus beide als Verbindungselement 7 einsetzbar sind. Dadurch setzt man eine mechanische Befestigung der beiden Wellen (zueinander) mit (üblicherweise) einer lösbaren (und mit einer Schraubensicherung versehenen) Schraubverbindung oder mit einer festen Nietverbindung um. Es bleibt offen, ob es Sinn machen würde, die Schraubverbindung als mittel- oder unmittelbare Schraubverbindung auszuführen. Gleichermaßen könnte man über eine durch Kalt- oder Warmnietung erzielte Nietverbindung nachdenken.

Zusammenfassend wird der aufmerksame Fachmann resümieren, dass es sich bei der vorgestellten Lösung um einen asymmetrisch angeordneten Betätigungsmechanismus (am Beispiel) einer einzigen Abdeckklappe 3 handelt, der sein Torsionsmoment M_t über eine Antriebswelle 2, die innerhalb einer (die einzelne Fahrwerksklappe 10, 11 zu betätigenden) Hohlwelle 1 gelagert ist, in die Mitte dieser Hohlwelle 1 überträgt bzw. mit den vorgeschlagenen Maßnahmen in die Mitte zwischen zwei Lagerpunkten einleitet. Danach wird eine Hohlwelle 1 verwendet, durch die eine Antriebswelle 2 hindurchgeführt wird. Diese Antriebswelle 2 überträgt das Torsionsmoment M_t des asymmetrisch angebrachten Klappenantriebs 17 in die Mitte der Hohlwelle 1. Dort wird das Torsionsmoment M_t über beispielweise eine formschlüssige Verbindung direkt eingeleitet.

Die Vorteile dieser Lösung ergeben sich daraus, wonach keine der Beschädigung der (im Fahrwerksschacht 14 installierten) Klappenantriebe 17 durch FOD (foreign object damage), beispielsweise durch Steinschlag von der Start- und Landebahn in den geöffneten Fahrwerksschacht 14 während des Starts oder der Landung eines Flugzeuges), bestehen wird. Aufgrund des vorgesehenen außenmittigen Antriebs können die entsprechenden Komponenten beispielsweise vor dem Fahrwerksschacht 17 eingebaut werden, weil der offene Fahrwerksschacht 17 selbst frei von zusätzlichen mechanischen Bauteilen ist. Außerdem wird wegen weniger benötigter Bauteile (im Vergleich herkömmlicher Lösungen) ein geringerer Wartungsaufwand und eine höhere Zuverlässigkeit der Fahrwerksschacht-Klappenfunktionen eintreffen, denn statt mehrerer (flächen)kleiner Fahrwerksklappen 10, 11 mit jeweils eigenem Klappenantrieb 17 wird eine (flächen)größere Fahrwerksklappe 10, 11 mit nur einem Klappenantrieb 17 verwendet werden. Ferner wird der aerodynamische Widerstand im Flug des Flugzeuges geringer sein, weil durch eine größere einteilige Fahrwerksklappe 10, 11 weniger Stoßkanten entstehen.

Bezugszeichen

1

Hohlwelle

2

Antriebswelle

3

Abdeckplatte

4

Klapprahmen

5

,

6

Lager

7

Verbindungselement

8

Hohlwellenlängsachse

9

Antriebswellenlängsachse

10

,

11

Fahrwerksklappe

12

Fahrwerksgondel

13

Flugzeugrumpf

14

Fahrwerksschacht(bereich)

15

Fahrwerk(sbereich)

16

Flugzeugrad

17

Klappenantrieb (zur Übertragung eines Torsionsmomentes M_t

)
M_t

Torsionsmoment

Claims

1. Betätigungsmechanismus für eine Fahrwerksschachtabdeckung eines Flugzeuges, mit einem asymmetrisch einer einzelnen Fahrwerksklappe (10, 11) angeordneten Klappenantrieb (12), dessen abgegebenes Torsionsmoment (M_t) über eine wellenmechanische Verbindung auf einen drehbeweglich befestigten Klapprahmen (4), dem eine Abdeckplatte (3) befestigt ist, übertragen wird, wobei die Fahrwerksklappe (10, 11) aus der Integration des Klapprahmens (4) und der Abdeckplatte (3) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass im offenen Wellenquerschnitt einer Hohlwelle (1), die innerhalb von wenigstens zwei zueinander horizontal beabstandet angeordneten Lagern (5, 6) drehbe weglich gelagert ist, eine Antriebswelle (2) positioniert ist, die sich entlang von deren Hohlwellen längsachse (8) erstreckt und einem längsmittig zwischen den beiden Lagern (5, 6) gelegenen Hohlwellenabschnitt der Hohlwelle (1) form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.

2. Betätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verbindung der beiden Wellen durch Fügen in bestimmter Art an definierten Wellen-Fügestellen, die im Bereich des ¹/₂-fachen Längenabstandes zwischen den Lagerauflagen der Hohlwelle (1) für beide Wellen gleichermaßen gelegen sind, umgesetzt ist, dabei die Antriebswelle (2) innerhalb dem offenen Querschnitt der Hohlwelle (1) mit einer gestreckten Länge gelagert ist, die größer diesem ¹/₂-fachen Längenabstand ist.

3. Betätigungsmechanismus nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wellen mit wenigstens einem mechanisch sichernden Verbindungselement (7), das im Bereich der Wellen-Fügestellen durch den Wellenquerschnitt der einzelnen Welle geführt ist, am äußeren Wellenumfang der Hohlwelle (1) mechanisch befestigt ist, dabei durch das Verbindungselement (7) die unveränderliche Lage der Wellen zueinander gesichert ist, die sich auch nicht gegeneinander bewegen können.

4. Betätigungsmechanismus nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wellenwandung der Hohlwelle (1) und durch den Wellenquerschnitt der Antriebswelle (2) jeweils eine lotrecht zur Hohlwellen- oder Antriebswellenlängsachse (8, 9) geführte Ausnehmung eingelassen ist, in welcher das Verbindungselement (7) angeordnet ist.

5. Betätigungsmechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung mit einer durch beide Wellen durchtretenden Bohrung realisiert ist, durch die das als Schraube oder Niet verwendete Verbindungselement (7) geführt ist.

6. Betätigungsmechanismus nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Befestigung der beiden Wellen zueinander mit einer lösbaren Schraubverbindung oder mit einer unlösbaren Nietverbindung umgesetzt ist.