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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verstellgetriebe für die Mischung
und kontinuierlich veränderbare Übersetzung von zwei auf die Arme eines zweiarmigen
Winkelhebels wirkenden Steuereingaben und Überlagerung beider Steuereingaben zu
einem einzigen Ausgangssignal, wobei der Winkelhebel um eine Nick- und eine Schwenkachse
beweglich gelagert ist und letztere zwecks Variierung des übersetzungverhältnisses
mittels eines im Scheitelpunkt des Hebelkörpers angeordneten Drehherzes verstellbar
ist.
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Verstellgetriebe der vorbeschriebenen Art sind bekannt und werden
z. B. bei Luftfahrzeugsteuerungen angewandt.
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So ist unter anderem ein Hebelsystem bekannt, bei welchem im Schnittpunkt
der Dreh- und Längsachse eines zweiarmigen gestreckten Hebels ein einarmiger Hebel
quer zu dem zweiarmigen Hebel in einer Kulissenführung an diesem verschwenkbar in
einer Art Drehherz gelagert ist. Mit Hilfe dieses Getriebes kann man zwar eine einzige
eingegebene Steuerbewegung mit veränderlicher Übersetzung auf ein einziges Ausgangsglied
einwirken lassen, es ist aber mit diesem bekannten Getriebe nicht möglich, zwei
eingegebene Steuerbewegungen in eine einzige Ausgangsbewegung zu überlagern.
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Zwar sind auch schon solche Steuergetriebe bekannt, mit denen zwei
eingegebene Steuerbewegungen zu einer einzigen Ausgangsbewegung vermischt werden.
Bei diesen bekannten Konstruktionen werden die Steuerbewegungen jedoch über sperrige
und gegen Biegung nur mäßig beanspruchbare Hebelgestänge, zum Teil mit Kulissenführungen,
und über mehrere Umlenkungen weitergegeben. Das ist vor allem dann von Nachteil
und kann zu Fehlsteuerungen führen, wenn die zu übertragenden Steuerkräfte groß
sind. Kulissenführungen und Hebelgestänge-Umlenkungen sind nur mit erheblichem Aufwand
und bei relativ kräftiger Ausführung derart herstellbar, daß sie mit zufriedenstellender
Genauigkeit arbeiten.
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Zwecks Vermeidung dieser Nachteile ist ein Hebelmischgetriebe vorgeschlagen
worden, bei welchem am freien Ende eines schwenkbar gelagerten einarmigen Hebels
ein das Übersetzungsverhältnis bestimmender starrer Winkelhebel derart verschwenkbar
gelagert ist, daß die wirksame Länge seiner Hebelarme veränderbar ist. Die zu mischenden
Steuerbewegungen greifen hierbei an den Armen des starren Winkelhebels an, und die
gemischte Ausgangsbewegung wird an dem einarmigen Hebel abgenommen. Dieses Verstellgetriebe
arbeitet einwandfrei und beansprucht lediglich ausreichenden Spielraum für die unbehinderte
Bewegung seiner verschiedenen Hebel.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein nach dem bekannten Prinzip arbeitendes
Verstellgetriebe auszubilden, bei welchem ebenfalls eine kontinuierlich veränderbare
Übersetzung zweier in eine einzige Ausgangsbewegung zu mischender Eingangssteuerbewegungen
möglich ist, wobei das Getriebe entsprechend seinem Bestimmungszweck eine möglichst
kompakte Bauart aufweisen soll, die seine ordnungsgemäße Unterbringung bei sehr
beengten Raumverhältnissen erleichtert.
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Eine Lösung dieser Aufgabe ist darin zu sehen, daß in der Nickachse
des Winkelhebels ein zweiter Hebel für den Abgriff des Ausgangssignals gelagert
ist. In der Zeichnung ist die Erfindung an. Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigt F i g. 1 das Übersetzungsprinzip eines Verstellgetriebes nach der Erfindung,
F i g. 2 in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verstellgetriebes für die Mischung und kontinuierlich veränderbare Übersetzung von
zwei Steuereingaben zu einem einzigen Ausgangssignal.
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In F i g. 2 sind zum besseren Verständnis einige Bauteile in aufgeschnittener
Form gezeigt bzw. nur mit strichpunktierten Umrißlinien dargestellt.
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Die starr verbundenen Winkelhebel 8, 9 gemäß F i g. 1 mit den
Achsen d, e sind, auf ihrem Schnittpunkt M stehend, um die Achse c aus der Zeichenebene
herausschwenkbar gelagert. Die Schwenkachse c ist um eine senkrecht zur Zeichenebene
verlaufende, ebenfalls den Punkt M schneidende und in F i g. 1 nicht darstellbare
Achse b in der Zeichenebene verstellbar (F i g. 2). Im Bild I der F i g. 1 bildet
die Schwenkachse c die Halbierende des von den Winkelhebelarmen 8, 9 eingeschlossenen
Winkels. Eine an einem der Hebelarme eingegebene Bewegung wird also eine gleich
große, jedoch entgegengesetzte Bewegung des anderen Hebelarmes auslösen.
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In den Bildern 1I und III der F i g. 1 ist die Schwenkachse c nach
links bzw. rechts gedreht. Dadurch werden die an einem der Hebelarme eingegebenen
Bewegungen durch den zweiten Hebelarm übersetzt und in entgegengesetzter Richtung
widergegeben. Die jeweiligen Übersetzungsverhältnisse sind durch die verschieden
langen Pfeile x und y (Bild I) angedeutet.
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In Bild IV der F i g. 1 ist die Schwenkachse c so weit gedreht, daß
sie außerhalb des Bereiches des von den Hebelarmen eingeschlossenen Winkels liegt.
Die an einem Hebelarm eingegebene Bewegung wird hier in gleicher Richtung, vergrößert
oder verkleinert, vom zweiten Hebelarm ausgeführt.
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Fällt die Schwenkachse c dagegen mit der Achse d oder e eines der
Hebelarme zusammen, so wird dieser Hebelarm keine Bewegung ausführen, gleichgültig,
welches Maß die am anderen Hebelarm eingegebene Bewegung hat. Diese Stellung der
Schwenkachse c ist zeichnerisch nicht dargestellt.
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In Bild V der F i g. 1 endlich ist die Schwenkachse c so weit gedreht,
daß sie horizontal liegt und mit der Achse a zusammenfällt. Die an einem Hebelarm
eingegebene Bewegung wird in gleicher Richtung und in gleicher Größe auch vom zweiten
Hebelarm ausgeführt.
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Die Winkelhebelarme 8 und 9 sind außerdem in ihrer Lagerung M um die
Nickachse a kippbar, und auf der nicht gezeichneten, zur Zeichenebene rechtwinkligen
Achse b ist in einiger Entfernung vom Punkt M ein in der F i g. 1 ebenfalls nicht
gezeigter Hebel angeordnet (26 gemäß F i g. 2).
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Bei den vorbeschriebenen Bewegungen der Hebelarme 8 und 9 um die Schwenkachse
c nickt das ganze System, je nach Verstellung der Achse c, um die Achse a, wobei
die Achse c einen mehr oder minder spitzen Winkel mit der Vertikalen einschließt.
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Bei der in Bild I der F i g. 1 gezeigten Stellung, in welcher die
Achse c mit der Halbierenden des von den Hebelarmen eingeschlossenen Winkels zusammenfällt
und beide Hebelarme gleich große, jedoch einander entgegengesetzte Bewegungen ausführen,
schwenken beide Hebelarme allein um die Achse c
und führen keine
Nickbewegung um die Achse a aus.
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Bei allen anderen Stellungen der Achse c zwischen den beiden Winkelhebelarmen
8 und 9 werden die an den Hebelarmen eingegebenen Bewegungen überlagert bzw. gemischt
durch den dritten Hebelarm 26 (F i g. 2) weitergegeben.
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Eine Anwendungsmöglichkeit des Verstellgetriebes sei an einem Beispiel
aus dem Luftfahrzeugbau aufgezeigt. Hierzu ist das Steuergetriebe gemäß F i g. 2
geeignet.
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Der Rotor eines nicht gezeigten Hubschraubers soll beim Schnellflug
um die Längsachse automatisch, d. h. nicht vom Piloten, dagegen beim Langsamflug
nur vom Piloten gesteuert werden. Der Rotor wird dabei über ein als Taumelscheibe
ausgebildetes Stellglied in seiner Einstellung beeinflußt. Die Hebelarme des hier
beschriebenen Verstellgetriebes werden wie folgt angeschlossen: Steuerglied vom
Piloten an Hebelarmende 9; Steuerglied vom Rotor an Hebelarmende 8; Steuerglied
für die Taumelscheibe an Hebelarmende 26.
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Die Grundplatte 1 trägt zwei Lagerböcke 2 und 3. In dem Lagerauge
27 des Lagerbockes 2 ist die kurze Welle 31 in der Achse a gelagert. Auf der Welle
31 ist mittels eines Auges 29 der Lagerkörper 25 des Hebels 26 schwenkbar um die
Achse a festgelegt. An dem Lagerbock 3 mit der im Lagerauge 28 gelagerten Welle
32 ist der Hebelkörper 25 andererseits in der Lagerstelle 30 schwenkbar gehalten.
Das Lagerauge 23 des Lenkers 15, in dessen freiem Ende in einer Bohrung
der Zapfen 17 des Winkelhebelkörpers 14 abgestützt ist, ist auf der Welle
31 des Lagerbockes 2
gelagert. Die Achse c des Zapfens 17 und die Achse
a der Wellen 31, 32 schließen einen Winkel von 90° ein und schneiden sich im Punkt
M. Am Winkelhebelkörper 14 sind zwei Hebelarme 8 und 9 ausgebildet, an deren zylindrischen
und drehbaren Endstücken 12, 13 Gabeln 10, 11 zum Angriff der vom Piloten und vom
Rotor kommenden Steuerglieder angeordnet sind. Auch am freien Ende des Hebelarmes
26 ist ein drehbares Endstück 5 mit einer Gabel 4 zum Angriff eines nicht dargestellten,
zur Taumelscheibe führenden Übertragungsgliedes angeordnet.
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Im Zentrum des Hebelkörpers 14 ist das runde Herzstück 20 in
einer Nutenführung 21 drehbar. Dieses besitzt eine Ausnehmung 22, in welche
das prismatisch ausgebildete Ende 18 einer zur Nickwelle a rechtwinklig angeordneten
Verdrehwelle 7 (Achse b) hineinragt. Das Prisma 18 ist von einem Mitnehmer-Stift
durchsetzt, dessen zwei Endzapfen 19, von denen nur einer sichtbar ist, an gegenüberliegenden
Anlageflächen zwischen dem Prisma 18 und der Ausnehmung 22 des Drehherzes 20 in
Bohrungen im Drehherzkörper hineinragen, so daß diese aus der in F i g. 2 dargestellten
Lage in andere, z. B. in die in F i g. 1 (Bild 1I bis V) dargestellten Verdrehstellungen
gebracht werden kann. Hierzu dient ein Stellmotor 24, als dessen Verstellwelle die
besagte Drehherzverstellwelle 7 (Achse b) dient. Diese Welle durchsetzt den Lagerkörper
25 des Hebels 26 und ist in ihm frei drehbar. Alle Achsen der beweglichen Teile
des Systems schneiden sich in einem Punkt M.
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Die Verdrehwelle 7 stellt also die einzige Verbindung zwischen den
um die Achse c schwenkbaren und um die Nickachse a kippbaren Hebelarmen 8 und 9
sowie dem Hebel 26 dar; zusammen mit der Verstellwelle 7 und dem Stellmotor 24 macht
der Lagerkörper 25 und der Hebel 26 alle Nickbewegungen des Hebelkörpers 14 mit,
ohne an den Schwenkbewegungen der Hebel 8, 9 beteiligt zu sein.
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Fällt die Achse c des Verstellgetriebes mit der Hebelarmachse d zusammen,
so hat der Pilot die volle Autorität über die Steuerung des Rotors, denn das Hebelarmende
26 überträgt die ganze Bewegung auf das Stellglied für die Taumelscheibe, während
die Bewegung des Gestänges vom Rotor her am Hebelarmende 8 leer um die Achse c schwingt
und keinerlei Bewegung übertragen kann. Fällt die Achse c dagegen mit der Hebelarmachse
e zusammen, so besteht der umgekehrte Zustand. Der Rotor gibt volle Steuerbewegung
auf das Stellglied für die Taumelscheibe über das Hebelarmende 26, während nun das
Hebelarmende 9 leer um die Achse c schwingt. Zwischenstellungen der Achse c zwischen
den beiden Hebelarmachsen d und e ergeben entsprechend gemischte Steuerbewegungen
von Pilot und Rotorautomatik.