DE2147119A1 - Kraftgeber für den Steuerknüppel eines Flugzeuges - Google Patents

Description

2H7119

Patentanwälte
Dr. Ing. H. g

Dipl. Ing. H. Hauck
Dipl. Phys. W. Schmilz

8 Mür.chsn t5,Mozatist» .23 Tel. 5380586

The Bendix Corporation

Executive Offices

Bendix Center 20. September 1971

Southfield,nich.48075,USA Anwaltsakte H-1743

Kraftgeber für den Steuerknüppel eines Flugzeugs

Die Erfindung betrifft die Steuerung von Flugzeugen und insbesondere einen dem Steuerknüppel bzw. dem Steuerrad des Flugzeuges zugeordneten Kraftwandler, um die Durchbiegung eines Steuerrades im Nick- und Rollsinn zur Änderung einer automatischen Pilotenanlage des Flugzeuges abzufühfen.

Es ist bekannt, den zur manuellen Steuerung der Flugzeuge dienenden Steuerknüppel und Steuerrädern Synchro-Einrichtungen, E-Abgriffe bzw. -geber oder bewegbare Kerntransformatoren zuzuordnen, um die Verlagerung des Steuerknüppels oder Steuerrades anzuzeigen.

Bei Steuerungsanlagen dieser Art besteht bei Relativbewegung am Rotor und Stator des Synchrogerätes oder bei Bewegung des Kerns in Relation zu den Wicklungen des Transformators innere Reibung und eine Hysteresis, welche irreführende Messungen zur Folge haben. Ferner ist die redundanz in derartigen Anlagen

209813/0184 ^BAD original

nicht praktisch anwendbar, falls minimales Gewicht und Größe er forderlich sind.

den Schwierigkeiten bekannter Steuerungssysteme gerecht zu werden wurden bislang feste Dehnungsmeßstreifen verwendet, welche am Steuerungselement eines Steuerknüppels angebracht sind, um die vom Piloten am Steuerungselement um zwei senkrecht zueinander befindliche Achsen ausgeübten Kräfte abzufohlen, wie im US-Patent Nr. 3 447 766 der Bendix Corporation beschrieben ist.

Bei Steuerknüppeln dieser Bauform wird ein Steuerungselement verwendet, welches ein Paar senkrecht zueinander befindlicher Federabschnitte aufweist, um die Kräfte abzuführen bzw. aufzuzeigen, welche um zwei gegenseitig senkrecht verlaufende Achsen eingreifen. Vorzugsweise befindet sich wenigstens ein Dehnungsmeßstreifen an jeder Seite eines Federabschnittes, um gleichzeitig das Zusammendrücken bzw. die Kompression und den Zug am Federabschnitt anzuzeigen. Die jedem Federabschnitt zugeordneten Dehnungsmeßstreifen sind in einer Wheatstone-Brücke geschaltet, um die Brücke ins Ungleichgewicht zu bringen, wenn sich der Federabschnitt durchbiegt. Es wird somit ein Ausgang erzeugt, welcher der am Federabschnitt des Steuerungselementes angelegten Kraft entspricht. An Steuerknüppeln befindliche Einrichtungen dieser Art betreffen Probleme, welche sich von denjenigen unterscleLden, auf welche die vorliegende Erfindung abgestellt ist.

Um das Abfühlen der durch den Piloten am Steuerrad im Rollachsensinn ausgeübten Kräfte zu erleichtern sind gemäß US-Patent

0 9 813/0184

BAD

-3- 2U7119

Ιίτ. 3 475 760 der Bendix .Corporation zwei Tlinge vorgesehen, v.elciie betrieblich mittels vier rechtwinkliger Blattfedern verbunden sind. Die Drehuii; eines "inres relativ zum anderen führt zu einer Verbiegung der Blattfeder: eine der vier Federn weist an jeder Seite als Halbleiter ausgebildete Dehnungsmeßstreifen auf, welche in einer elektrischen Brückenschaltung so eingeordnet sind, daß axiale Spannungen einander aufheben, während Biegespannungen dazu beitragen, daß die Dehnungsmeßstreifen des Nabenkraftfühlers nur auf am Steuerrad angelegte Steuerungskräfte im Rollsinn ansprechen.

Um das Abfühlen der durch den Piloten am Steuerrad im Nickachsensinne angelegten Kräfte zu erleichtern sind zwei mit Flanschen versehene Abschnitte des anderen Ringes mit zwei reduzierte Dicke aufweisenden Abschniflz ausgestattet, wobei jeweils einer des Flanschabschnittes sich von der entgegengesetzten Seite des anderen Ringes so erstreckt, daß die zwei, reduzierte Dicke aufweisenden Abschnitte als zwei rechtwinklige Blattfedern wirksam s ind.

V.'enn die Nabe eines Steuerrades mit Instrumenten bestückt wird, un elektrische Signale nach Haßgabe von Kräften zu erzeugen, wel-

um
ehe/zwei verschiedene Achsen ausgeübt werden, bestehen zwei Probleme: (1.) Es ist erforderlich, daß der Pilot mit einer Hand oder mit beiden Händen am Steuerrad angreift, ohne daß dem Angriffspunkt der Kraft zuzumessende Signalfehler entstehen; und (2.) es ist darauf zu adten,daß bei Vorliegen von Rollkräften kein Ansprechen im Nicksinne stattfindet und umgekehrt. An der

209813/0184

-4-BAD ORIGINAL

Nabe von Steuerrädern befindliche Kraftfühler, wie sie im US-Patent Nr. 3 119 580 beschrieben sind, arbeiten mit zylindrischen Kugel- bzw. Laufrinnlagern, um die unerwünschten Verwindungs-Kräftepaare auszuschalten, welche das wesentliche Problem darstellen.

Bei der vereinfachten Anordnung gemäß der Erfindung wird ein sogenanntes Nutationslager in einem inneren Laufteil des Steuerrades senkrecht zur Achse desselben angeordnet. Hit Hilfe des Nutationslagers kann ein einfaches Steuerungselement zwischen dem inneren Nabenteil und dem Steuerrad angebracht werden. Das Steuerungselement weist senkrecht zueinander ausgerichtete Federkörper auf, welche der im vorangehend genannten US-Patent Nr. 3 447 766 beschriebenen Ausführungsform entsprechen. Die Federkörper dieses einfachen, somit mit dem Steuerrad verbundenen Steuerungselenentes sind mit Dehnungsmeßstreifen versehen, um Linear- und Winkelbewegung im Nick- und Rollsinn des Steuerrades

werden

abzufühlen. Es dabei am inneren Nabenteil zylindrische Kurellager verwendet, wie sie im US-Patent Nr, 3 119 580 beschrieben und dargestellt sind. Die Verbindung des einfachen Steuerungselementes zwischen dem Steuerrad und dem inneren Laufteil erübrigt die Verwendung eines komplexeren Aufbaues rechtwinkliger Blattfedern und mit Flanschen versehener Abschnitte gemäß US-Patent Nr. 3 473 760.

So kann in erfindungsgemäßer Weise ein Endteil des Steuerungsele- ; mentes am mit dem Steuerrad verbundenen Basiselement angebracht werden, während der freie Endteil des Steuerungselementes über

2 0 9 813/0184 _{BAn nDlft}

BAD ORIGINAL

das neuartige Nutations-Kugellager mit dem inneren Nabenteil des Steuerrades verbunden ist. Diese Anordnung gestattet eine lineare Bewegung als auch eine Nutationsbewegung.des freien Endteils des Steuerungselementes, so daß an den senkrecht zueinander befindlichen Federkörpern des Steuerungselementes angeordnete Dehnungsmeßstreifen Signale erzeugen,welche der Durchbiegung der Federliörper nach Maßgabe der Betätigung des Steuerrades in Nick- und Hollsinn entsprechen. Man kann auf diese Weise ein- automatisches Pilotensteuerungssystem durch getrennte elektrische Signale nach Maßgabe entsprechender, abgefühlter Steuerkrafteingänge im RoIl- und Nicksinn verändern.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 der Zeichnungen ist eine Vorderansicht eines Steuerrades und einer Steuersäule gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht von Linie 2-2 in Fig.1;

Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Kraftfühlers des in Fig. 1 dargestellten Steuerrades, wobei das Steuerrad in gestrichelten Linien bei Zusammenbau mit dem Kraftfühler wiedergegeben ist;

Fig. 4 ist eine vergrößerte, teilweise gebrochene Vorderansicht des Kraftfühlerger.ätes;

Fig. 5 ist eine Teilschnittansicht der in Fig. 4 dargestellten ! Klemmenleiste von Linie 5-5 in Fig. 4; I

Fig. 6 ist eine vergrößerte Rückansicht des Kraftfühlergerätes j

gemäß der Erfindung; und

Fig. 7 ist eine Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsfirmj gemäß der Erfindung. -6- !

209113/011« BADORIGINAL

Im vorangehend genannten US-Patent Nr. 3 473 760 ist ein Flugzeugsteuerungssystem dargestellt, bei welchem das verbesserte Steuerrad gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Bei einem System der in diesem US-Patent beschriebenen Art können die Steuerflächen des Flugzeuges durch einen sogenannten automatischen Piloten oder manuell mit Hilfe des verbesserten Steuerknüppels bzw. Steuerrades 7 gemäß der Erfindung betätigt werden. Das Steuerrad 7 ist gemäß Darstellung in den Fign. 1, 2 und 3 elastisch auf einer Steuersäule 8 angeordnet.

Das manuell betätigbare Steuerrad 7 ist um eine Achse X-X relativ zur Steuersäule 8 in einer Winkelbewegung verschwenkbar, so daß bei Winkelbewegungen um die Achse X-X eine wirksame Steuerung der Querruder über Betätigung eines geeigneten Steuerungs- und Verstärkermotores möglich ist. Dies ist schematisch im vorangehend genannten US-Patent Nr. 3 473 760 beschrieben. Durch Bewegungen des Steuerrades 7 nach vorne und rückwärts werden Schwenkbewegungen auf die Steuersäule 8 übertragen. Diese Bewegungen laufen um eine senkrecht zur Achse X-X befindliche, weitere Achse und führen zur Betätigung der Höhenruder mittels eines geeigneten Steuerungs- und Servoantriebes, wie im vorangehend genannten Patent ausgeführt ist.

In der Anordnung gemäß dem vorangehend genannten US-Reissue-Patent Nr. 2 5356 vergleichbarer Weise sind im automatischen Piloten Fühlereleniente für Nick- und Rollbewegung angeordnet i

en und übertragen über Leitungen den Antrieb'elektrische Signale,

-7-^209813/0184 BADOR_IG!NAL

—■ / —

um durch Betätigung der Höhenruder und Querruder die erforderliche Steuerung des Flugzeuges vorzunehmen.

Wenn am manuell betätigbaren Steuerknüppel bzw. Steuerrad 7 eine einen vorbestimmten Wert übersteigende Kraft angelegt wird, dann ist die Auslenkbewegung des Steuerrades wirksam und wirkt mit der Steuersäule bzw. der Steuerwelle in nachfolgend beschriebener Weise zusammen, um eine Kraft derart auszuüben, daß die Funktion der Steuerungselemente und Servoantriebe des automatischen Piloten übersteuert wird. Mit Hilfe des manuell betätigbaren Steuerrades 7 können demnach die Querruder und Höhenruder mit Hilfe der Steuerungs- und Servoantriebe betätigt werden, welche der Ausführungsform gemäß dem vorangehend genannten US-Reissue- Patent Nr. 25356 entsprechen können.

Erfindungsgemäß ist eine verbesserte Vorrichtung zur Kraftumsetzung vorgesehen. Diese weist Dehnungsmeßstreifen 18 und 19 aus elektrischen Halbleitern auf, welche außerhalb der Steuersäule 8 und nahe rechtwinkliger Blattfederelemente bzw. freitragender Federabschnitte 21 und 22 angeordnet sind. Die Federabschnitte erstrecken sich senkrecht zueinander von einem mittleren, starren Block 23 eines dem Steuerrad 7 zugeordneten Fühlergerätes 20 für die Nabenkraft.

Wie sich aus den Fign. 2 und 3 der Zeichnungen ergibt sind die · als Halbleiter ausgebildeten Dehnungsmeßstreifen 18 an einer ι Seite einer zum Abfühlen der Steuerkraft bezüglich der Rollachse dienenden Blattfeder 21 vorgesehen, während entsprechende i

209813/0184

-s- 2M7119

Dehnungsmeßstreifen 18 an der gegenüberliegenden Seite der rechtwinkligen Blattfeder 21 angebracht sind. Gemäß Fig. 4 der Zeichnungen sind in vergleichbarer Weise als Halbleiter ausgebildete Dehnungsmeßstreifen 19 an einer Seite der Blattfeder 22 zur Abfühlung der Steuerkräfte bezüglich der Nick-Achse vorgesehen, während entsprechende Dehnungsmeßstreifen 19 an der gegenüberliegenden Seite der Blattfeder 22 von rechtwinkliger Gestalt befestigt sind. Die Dehnungsmeßstreifen 18 und 19 sind durch geeignete Bindemittel, so beispielsweise durch ein geeignetes Epoxy-Klebemittel an den Blattfedern 21 und 22 angebracht. Die Dehnungsmeßstreifen 18 und 19 können von jeder geeigneten Halbleiterbauart sein, so können piezo-resistive bzw.-ohmsche Dehnungsmeßstreifen verwendet werden, welche eine Veränderung des elektrischen Widerstandes herbeiführen, wenn an ihnen eine Zugoder Druckspannung anliegt. Die Dehnungsmeßstreifen auf einer Seite der Blattfeder sind unter Druck, während die Dehnungsmeßstreifen an der entgegengesetzten Seite der Blattfeder unter Zug sind, wenn sich dieser Federabschnitt durchbiegt. Der Widerstandsunterschied der Dehnungsmeßstreifen kann demnach als Haß für die Durchbiegung des Federabschnittes verwendet werden.

Obwohl bei der dargestellten und beschriebenen Ausfuhrungsform gemäß der Erfindung auf den gegenüberliegenden Seiten eines Federabschnittes Dehnungsmeßstreifen mit entweder positivem oder negativem K-Faktor bzw. Dehnungsfaktor verwendet werden, wobei an einen Dehnungsmeßstreifen Druck angelegt ist, während am anderen Dehnungsmeßstreifen Zug anliegt, können natürlich auch

209813/0184 BAD ORiGlNAL

-o_ ' . 2H7119

Dehnungsmeßstreifen mit positivem und negativem Dehnungsfaktor zur Anwendung gebracht werden. Bei dieser Anordnung werden die Dehnungsmeßstreifen mit positivem und negativem Dehnungsfaktor auf der gleichen Seite eines ,Federabschnittes befestigt, wodurch beide je nach Durchbiegung des Federabschnittes entweder unter Druck oder unter Zug sind. Der Widerstand eines Dehnungsmeßstreifens steigt an,während der Widerstand des anderen Dehnungsmeßstreifens absinkt: Dies führt zu einem Differentialausgang an einer herkömmlichen Brückenschaltung, in welcher die Dehnungsmeßstreifen angeschlossen sind.

Wie im vorangehend genannten US-Patent Nr. 3 447 766 beschrieben ist kann eine Wheatstone-Brücke mit einer Wechselstrom- oder Gleichstromquelle unter Verwendung piezo-ohmscher Dehnungsmeßstreifen 18 verwendet werden. Die Dehnungsmeßstreifen 18 werden dabei auf den gegenüberliegenden Seiten der einzelnen, rechtwinkligen Blattfeder 21 angebracht und im Gleichgewicht mit zwei Widerständen elektrisch innerhalb der Brückenschaltung eingesetzt. Eine vergleichbare Brüdenschaltung ist für die auf der rechtwinkligen Blattfeder 22 angebrachten Dehnungsmeßstreifen vorgesehen. Im Gleichgewicht werden die rechtwinkligen Blattfedern 21 und 22 nicht durchgebogen, so daß die Ausgangsspannung der gesteuerten Brückenschaltung Null ist. Wenn jedoch die Blattfedern 21 und 22 nach Maßgabe einer angelegten Steuerkraft im

Roll- oder Nicksinn durchgebogen werden, dann ist an den Aus- [ gangen der gesteuerten Brückenschaltungen ein Wechselstromsignal einer bestimmten Phase bzw. ein Gleichstromsignal einer be-

-10-

209813/018A bad original

- ίο - 2H7119

stimmten Polarität vorhanden. Dies hängt vom Sinn der Steuerkraft ab, welche an den Blattfedern 21 oder 22 im Roll- oder im Nicksinn angelegt t\rird, wobei die Größe des Signals proportional zur angelegten Steuerkraft ist. Die verschiedenen Widerstandselemente der entsprechenden Brückenschaltungen können auf Platten bzw. Tafeln befestigt sein, wie durch Bezugsnummer 24 und 25 aus den Fign. 3 und 4 zu entnehmen ist. Diese Widerstandselemente sind über Leitungen mit den steuernden, piezo-ohmschen Dehnungsmeßstreifen 18 und 19 verbunden und führen ihrerseits zu geeigneten Ausgangs-Leitern. Elektrische, zur Erregung dienende Leiter 30 führen zur Klemmenleiste 32 gemäß Fig. 4 der Zeichnungen.

Die Ausgänge der Brückenschaltungen, unter Steuerung durch die Dehnungsmeßstreifen 18 und 19 befindlich, sind elektrisch im Steuersystem eingfügt. Wenn eine Kraft am manuell betätigbaren Steuerrad 7 angelegt wird, x^elche geringer als erforderlich ist, um den Betrieb durch die Servoantriebe für Höhen- oder Seitenruder überwinden, wird ein dieser Kraft proportionales Signal erzeugt. Der Sinn dieses Signals hängt dabei von der Richtung der angelegten Kraft ab.

Das Signal wird daraufhin über geeignete Ausgangsleiter 30 und einen Kanalleiter für die Nickeinstellung oder einen Kanalleiter für die Rolleinstellung einem oder beiden eines Paars von Tiefpaßfiltern eingegeben. Von diesen Tiefpaßfiltern gelangt das

! Signal über Leitungen in das automatische Piloten-Steuerungs-

BAD FUGIN^AL

209813/0184

system, um dessen Einstellung zu verändern, wie im vorangenannten US-Reissue Patent Nr. 25,356 und im US-Patent Nr. 3 119 580 beschrieben ist. Gemäß den Ausführungen dieser Patentschriften sind die Tiefpaßfilter vorgesehen, so daß die Trägheit in der Bewegung der Hand des Piloten und in der Federkonstanten des Steuerrades "7 nicht zu einem schwingenden System führt, welches die Einstellung des automatischen Piloten verändert.

Das erfindungsgenäße, auch als Steuerknüppel bezeichnete Steuerrad gemäß der Erfindung ist im einzelnen aus den Fign. 2 und 3 der Zeichnungen ersichtlich. Es weist einen verbesserten Fühler 20 für die Nabenkraft auf, so daß der Pilot des Flugzeuges durch Anlegen normaler Steuerkr"ifte am Steuerrad 7 das Flugzeug manövrieren kann, wenn es unter automatischer Steuerung ist.

Das Steuerrad 7 ist mit Hilfe des neuartigen Fühlergerätes 20 mit einen durch Bezugsnummer 31 bezeichneten Nabenkörper verbunden. Der Nabenkörper 31 besteht aus einem hohlen Nabenteil 33, welcher mittels Bolzen 36 mit einer Hohlwelle 37 eines Kettenzahnrades 34 verbunden ist. Der hohle Nabenteil 33 und die mittels Bolzen 36 mit ihm verbundene Hohlwelle sind mittels Kugellagern 39A und 39B in einem hohlen Nabenteil 41 drehbar gelagert. Der hohle jabenteil 41 erstreckt sich von einer Endplatte 43 der Steuersäule 8. Eine Kette 35 verläuft über das Kettenzahnrad 34 und befindet sich mit diesem im Eingriff. Die Kette 35 ist ihrerseits in herkömmlicher Weise an mechanische Verbindungen und Gelenke angeschlossen, um die zur RoHsteuerun^ dienenden Seitenruder zu

-12-

209813/0184

BAD ORIGINAL

- 12 - 2H7119

betätigen, während die Steuersäule 8 in herkömmlicher Weise verschwenkbar angebracht ist, um durch Betätigung eines mechanischen Gelenksystemes die zur Nicksteuerung dienenden Höhenruder des Flugzeuges anzutreiben, wie im vorangenannten US-Patent Nr. 3 473 760 ausgeführt ist.

Wenn infolgedessen am Steuerrad 7 im Winkelsinn geeignete Kräfte angelegt werden, dann kann die jeweils angelegte Kraft über den Nabenkörper 31, das Kettenzahnrad 34 und die'Kette 35 auf das zugehörige Gelenksystem übertragen werden, um in wirksamer Weise die Seitenruder zu steuern. Wenn am Steuerknüppel bzw. Steuerrad 7 geeignete Kräfte nach vorne bzw. rückwärts gerichtet angelegt werden, dann wird die jeweils angelegte Kraft durch Schwenkbewegung der Steuersäule 8 auf das zugehörige Gelenksystem übertragen, um die Höhenruder des Flugzeuges in wirksamer Weise steuern zu können.

Die Anordnung ist so getroffen, daß das Steuerrad 7 gemäß Fign. 2 und 3 nachgiebig über den neuartigen Fühler 20 für die Nabenkraft mit dem Nabenkörper 31 verbunden ist. Der Fühler 20 weist einen Basiskörper 40 auf, welcher mittels Bolzen 42 und 44 gemäß Fign. 1, 2 und 3 mit dem Steuerrad 7 verbunden ist.

Der auf diese Weise starr mit dem Steuerrad 7 verbundene Basiskörper 40 ist mit einem bezüglich des Steuerrades 7 axial vorstehenden Nabenteil 46 ausgestattet, wie unter Bezugnahme auf

2 0 9 8 1 3 / 0 1 8 A bad original

die Fign. 1 - 4 zu entnehmen ist. Innerhalb des Nabenteiles 46 ist ein zylindrisches Laufringlager 49 (^Figⁿ· ², 3 und 4)vorgesehen. Dieses Lager weist als inneren Laufring 50 die Außenfläche eines" zweiten Nabenteils 47 auf, welcher über einen Steg48 mit dem hohlen Nabenteil 33 des Nabenkörpers 31 verbunden ist. Der Nabenteil 47 ist innerhalb des Nabenteils 46 konzentrisch und im Abstand zu diesem angeordnet. Der äußere Laufring 42 des zylindrischen Laufringlagers 49 wirdüurch die Innenfläche des Nabenteils 46 gebildet; ein Trennkörper bzw. Kugelkäfig 54 trägt die Kugeln 55.des Lagers zwischen dem inneren Laufring 50 und dem äußeren Laufring 52. Das zylindrische Laufringlager 49 ist so angeordnet, daß es sowohl axiale als auch winklige Bewegungen des Steuerrades 7 bezüglich des Nabenkörpers 31 zuläßt. Diese Bewegungen sind durch geeignete, verstellbare Anschläge am Nabenteil 46 begrenzt.

Wie nachfolgend ausführlicher erläutert ist werden diese verstellbaren Anschläge durch Anschlagbolzen 56 und 57 gebildet. Diese Bolzen werdenüurch den Nabenteil 46 getragen und werden durch die nach vorne oder rückwärts gerichtete Stellung des Steuerrades 7 wahlweise in Arbeitsstellung gebracht, um am Nabenkörper 31 i

er j

anzuliegen. SieNwirken somit eine Axialbewegung des Nabenkörpers

entlang der Achse X-X und eine nach unten oder nach oben ge richtete Nick-Schwenkbewegung der Steuersäule 8 des Flugzeuges (Fign. 2 und 3). Die Bolzen 36 verbinden den Nabenkörper 31 mit ;

i der Hohlwelle 37; die Kugellager 39A und 39B sind im Nabenteil I

41 so angeordnet, daß die Steuersäule 8 nach Maßgabe der Axial- |

209813/0184

- 14 - 2U7119

bewegung des Nabenkörpers 31 verschwenkbar fet.

Es sind ferner Anschlagbolzen 58 und 59 vorgesehen, welche vom Nabenteil 46 getragen werden. Sie werden durch WinkeIbexvegung des Steuerrades 7 in Uhrzeigerrichtung oder gegen die Uhrzeigerrichtung (gesehen in Fig. 4) in Arbeitslage gebracht und liefen wahlweise an einem Finger 60 an, welcher sich vom Nabenteil 47 des Nabenkörpers 31 erstreckt. Dies führt zu einer entsprechenden Einstellung der Rollbewegung über den Nabenteil 33, welcher mit der Hohlwelle 37 des Kettenzahnrades 34 unter Antriebsverbindung steht.

Die Anordnung ist so getroffen, daß die Kugellager 39A die Endteile 69 des hohlen Nabenteils 33 des Nabenkörpers 31 und der Hohlwelle 37 des Kettenzahnrades 34 innerhalb eines Nabenteils tragen, welcher sich von einer Endplatte 43 der Steuersäule 8 erstreckt. Die Kugellager 39B tragen die äußeren Endteile der Hohlwelle 37 innerhalb der Endplatte 43 der Steuersäule 8.Die zylindrischen Lager 49 aus innerem Laufring 50, äußerem Laufring 52 und den Käfig 54, welcher die Kugeln 55 um die Achse X-X des Steuerrades 7 drehbar führt, dienen dazu, Verwindungen bzw. Drallbewegungen aufzunehmen. Es soll damit vermieden werden, daß bei Auftreten von am Steuerrad 7 um die Achse X-X anliegenden RoIlkräften ein Ansprechen auf Nickbewegungen stattfindet oder daß ein Ansprechen auf Rollbewegungen stattfindet, xvenn Nickkräfte axial entlang der Achse X-X des Steuerrades 7 anliegen, wie im ι vorangehend genannten US-Patent Nr. 3 119 580 dargelegt ist.

BAD ORIGINAL ~¹⁵~

209813/0184

Bei der Einrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist der Nabenteil 47 des mittels Bolzen 36 an der Hohlwelle 37 des Kettenzahnrades 34 angebrachten und antriebsweise verbundenen Nabenkörpers 31 nachgiebig mittels einer neuartigen Nutations-Lagerverbindung 7 5 (Fig. 3) mit dem freien Wellenende 77 eines Kraftfühlers 20 verbunden.-

Der liraftfühler 20 kann einer Ausführungsform entsprechen, welche im vorangenannten US-Patent Nr. 3 447 766 beschrieben und dargestellt ist. Er weist einen ersten, frei tragenden Federab-

auf
schnitt 21// welcher um die Rollsteuerungs-Achse Y-Y gemäß Fig.3 flexibd ist, indessen bezüglich der Nicksteuerungsachse Z-Z gemäß Fig. 4 starr verbleibt. Im Gegensatz dazu ist der zweite, ., freitragende Federabschnitt 22 um die Kicksteuerungsachse Z-Z gemäß Fig. 4 flexibel, verhält sich jedoch starr bezüglich der Rollsteuerungsachse Y-Y genäß Fig. 3.

Die Federabschnitte 21 und 22 erstrecken sich vom mittleren, starren Block 23 senkrecht zueinander, wobei ein unteres Ende des Federabschnittes 22 einstückig mit einem zur Befestigung dienenden Flansch 79 ausgebildet ist. Der Flansch 79 ist seiner- ' seits mittels geeigneter Schraubenbolzen 80 am Basiskörper 40 angebracht. Vom oberen Ende des Federabschnittes 21 erstreckt sich , das freie Wellenende 77 entlang einer Achse T-T, welche senkrecht zur Achse X-X des Steuerrades 7 verläuft. Das freie Wellen-; ende 77 erstreckt sich ferner im Abstand durch eine öffnung 83, welche in einer ringförmigen Wand des Nabenteiles 47 gebildet ι

209813/0184

BAD ORIGINAL

ist, während eine öffnung 81 im Käfig 54 und eine Öffnung 78 in einer.Ringwand des Nabenteiles 46 einen Endteil des Federabschnittes 21, im Abstand zu diesem, aufnehmen.

Am Wellenende 77 ist eine Lagerbuchse 8 2 angeordnet, wobei eine Außenfläche der Lagerbuchse 82 einen inneren Laufring 84 für La-• gerkugeln 86 der Nutations-Lagerverbindung 75 darstellt. Es ist ferner ein äußerer Laufring 83 vorgesehen, welcher der die Öffnung 83 in der Ringwand des Nabenteiles 47 bildenden Fläche entspricht. Ein Trennelement bzw. ein Kugellagerkäfig 90 trägt die Lagerkugel 86 und befindet sich zwischen dem inneren Laufring 84 und dem äußeren Laufring 88.

: Vom unteren Ende des Wellenendes 77 erstreckt sich ein Flansch 92 und liegt an einem unteren Ende des Lagerlöfigs 90 auf, während sich vom oberen Ende des Wellenendes 77 ein Bolzen 94 erstreckt. Der Bolzen 94 befindet sich in einem normalen Abstand zum oberen Ende des Lagerkäfigs 90, um den Lagerkäfig 90 während einer Durchbiegung des Kraftfühlers 20 am Wellenende bzw. Wellenteil 77 zu halten. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Nutations-Lagerverbindung 75 eine Linearverbindung des freien Wellenendes 77 und der Lagerbuchse 82 in Relation zu den Lagerkugeln 86 als auch eine Nutationsbewegung des freien Wellenendes 77 oder der

ι Lagerbuchse 82 im Lager 75 zuläßt, wenn entweder eine Winkel- '. oder eine Linearbewegung des Basiskörpers 40 mit Hilfe des Steuerknüppels bzw. Steuerrades 7 eingeleitet ist. Eine derartige

\ Bewegung des Basiskörpers 40 mittels Betätigung des Steuerrades 7

-17-2098 13/0 184

2U7119

durch den Piloten erteilt dem Nabenteil 46 eine entsprechende Bewegung relativ zum inneren Nabenteil 47, und zwar innerhalb der Begrenzungen, welche durch die für die Rolleinstellung dienenden Axialbolzen 58 und 59 gemäß Fig. 4 gesetzt sind. Weitere Begrenzungen sind durch die Anschlagbolzen 56 und 57 für die Nickeinstellung gemäß Fig..3 vorgegeben.

Die Einstellung des äußeren Nabenteils 46 in Relation zum inneren Nabenteil 47 geschieht gegen die Spannkraft der um die Rollachse Y-Y gernäß Fig. 3 flexiblen Blattfeder 21 für die Rollachsensteuerung und entgegen der Spannkraft der um die Nickachse Z-Z gemäß Fig. 4 flexiblen BÜtfeder 22 für die Nickachsensteuerung. Entsprechend wird der Widerstand der Dehnungsmeßstreifen 18 und 19 nach Maßgabe der Spannungen und nach dem Spannungssinn an den Blattfedern 21 und 22 um die Roll- und Nickachsen Y-Yutid Z-Z verändert.

Wenn der äußere Nabenteil 46 durch Betätigung des Steuerrades 7 in eine neutrale Lage zurückgeführt wird, dann kehrt der freie Wellenteil bzw. das Wellenende 77 des Kraftfühlers 20 unterV. Spannkraft der Federabschnitte 21 oder 22 in eine entsprechende neutrale Nullage innerhalb der Grenzen zurück, welche durch die vorangehend genannten Anschlagbolzen 58, 59 und 56 und 60 be- i

stimmt sind. !

Wie sich am besten aus den Fign. 3 und 4 der Zeichnungen ergibt ' wird der verstellbare Anschlagbolzen 56 in einen Flansch 100 ein geschraubt, welcher sich unter einem rechten Winkel vom äußeren ;

-18- ^! 209813/0184

Nabenteil 46 und im Abstand zu einer Außenfläche 102 des Steges 48 des inneren Nabenteiles 47 erstreckt.

Bei Betätigung des Lenkknüppels bzw. Steuerrades 7 in einer nach unten gerichteten Nickbewegung wird eine Linearbewegung des Nabenteiles 46 entlang der Achse X-X des Nabenkörpers 31 nach links, gesehen in Fig. 3 der Zeichnungen, ausgelöst. Der Anschlagbolzen 56 kommt an der Grenze des Einstellbereiches in Anlage an die Außenfläche 102 des Steges 48 des inneren Nabenteiles 47, um die Steuersäule 8 winklig gegen den Uhrzeigersinn in einer nach unten gerichteten Nicklage einzustellen. ;

Wie sich aus den Fign. 3 und 6 der Zeichnungen ergibt ist ein verstellbarer Anschlagbolzen 57 in eine zweite Flanschplatte 104 ^: eingeschraubt, welche mittels Bolzen 105 am Basiskörper 40 ange- ^; bracht ist. Der zweite Flansch 104 erstreckt sich vom Basiskörper 40 nach oben und befindet sich im Abstand zu einer äußeren Endfläche 106 des inneren Nabenteils 47.

Bei Betätigung des Steuerrades 7 im Nicksinne nach oben wird eine Linearbewegung des Nabenteiles 46 entlang der Achse X-X ! des Nabenkörpers 31 nach rechts, gesehen in Fig. 3 der Zeichnungen ausgelöst. Der Anschlagbolzen 57 kommt am Ende des ermöglichten, linearen Einstellbereiches in Berührung mit der äußeren Endfläche 106 des inneren Nabenteiles 47, um die Steuersäule 8 ' in Uhrzeigerrichtung in Nicklage nach oben winklig einzustellen, j

-19-209313/0184

. ₁₉ . 2U7119

Wie sich am besten aus den Fign. 3 und 4 der Zeichnungen ergibt erstreckt sich der Finger 60 vom inneren Nabenteil 47 in eine öffnung 110, welche im Flansch 100 vorgesehen ist. Der Finger befindet sich dabei im Abstand zu den Enden der Anschlagbolzen 58 und 59, welche verstellbar in den Flansch 100 eingeschraubt sind und sich an den gegenüberliegenden Seiten des Fingers 60 in die Öffnung erstrecken. Es ist somit eine begrenzte Winkelbewegung des äußeren Nabenteils 46 relativ zum inneren Nabenteil 47 und um die Achse X-X des Steuerrades 7 im Sinne der vorangeherid beschriebenen Rollsteuarung ermöglicht.

ßei Betätigung des Steuerknüppels bzw. Steuerrades 7 im Uhrzeiger* sinn bzw. im nach rechts verlaufenden Rollsinn, gesehen in Fig.4 der Zeichnungen, kommt der Anschlagbolzen 58 am Ende des ermöglichten Einstellbereiches in Anlage an die angrenzende Seitenfläche des Fingers 60, um den inneren Nabenteil 47 des Nabenkörpers 31 zum Antrieb des Kettenzahnrades 34 und der Kette 35 winklig zu verlagern. Dies führt über geeignete Steuerungsmechanismen vorangehend beschriebener Weise zur Betätigung der zur Rollsteuerung vorgesehenen Seitenruder des Flugzeuges im Rollsinne nach rechts. Bei entgegengesetzter Bewegung des Steuerrades 7, d.h. gegen den Uhrzeigersinn bzw. im Rollsinne nach links kommt der Anschlagbolzen 59 am Ende des ermöglichten Einstellbereiches j

im letztgenannten Sinne in Anlage an die entgegengesetzte, angren*- zende Seitenfläche des Fingers 60, um den inneren Nabenteil 47 I

so zu verlagern, daß die Hohlwelle 37 und das Kettenzahnrad 34 '

i in entgegengesetzter Richtung angetrieben werden. Dies führt j

-20- j

208813/0184

zur Betätigung der zur Rollsteuerung dienenden Seitenruder des Flugzeuges im Rollsinne nach links.

Die in den Fign.' 3 und 4 der Zeichnungen dargestellten Tafeln 24 und 25 bestehen aus einem geeigneten, elektrisch isolierenden Haterial und sind mittels Bolzen 155 und 157 zwischen ihren entgegengesetzten Enden an den entgegengesetzten Endflächen des starren Blockes 23 angebracht. An den Platten bzw. Tafeln 24 und 25 können geeignete Widerstandselemente (nicht dargestellt) für die entsprechenden Wheatstone-Brückenschaltungen angebracht werden. Diese dienen wie vorangehend ausgeführt zur Erzeugung elektrischer Signale, welche jeweils den Krafteingängen im Roll- und Nicksinn entsprechen.

Dartiber hinaus sind geeignete elektrische Leitungen 30 zwischen den entsprechenden Platten 24 und 25 und der Klemmleiste 32 (Fig. 4) angeordnet.

Wie sich im Detail aus Fig. 5 der Zeichnungen ergibt ist der Endblock bzw. die Klemmleiste 32 mittels einer starren Winkelstrebe 160 am Basfekörper 40 angebracht. Die Winkelstrebe ist mittels Bolzen 162 mit dem Basiskörper in Verbindung und ist mittels Bolzen 164 an der Klemmleiste 32 angebracht. Geeignete Stiftklemmen 166 sind an der Klemmleiste 32 vorgesehen und passen in entsprechende Klemmen eines Verbindungssteckers, um die Verbindung mit dem elektrischen Steuersystem des Flugzeuges, wie vorangehend besdirieben, herzustellen.

BAD ORiGlNAL

209813/0184

Arbeitsweise

Aus der vorangehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß die durcii den Piloten am Lenkknüppel bzw. Steuerrad 7 angelegten Kräfte (Fign. 3 und 4) Spannungen in einem oder in beiden der Federabschnitte 21 und 22 auslösen. Dies hängt von der Richtung der angelegten Kraft bezüglich der Achsen Y-Y und Z-Z ab. Diese Achsen entsprechen den Poll- und Nickachsen des Flugzeuges. Dehnungsmeßstreifen 19 auf einer Seite eines Federabschnittes 22 finden sich beispielsweise unter Spannung, während Dehnungsmeßstreifen 19 auf der entgegengesetzten Seite des Federabschnittes 22 bei einer bestimmten Biegung um die Achse Z-Z (Fig. 3 und 4) unter Druck sind. Die piezo-ohmschen Eigenschaften der Dehnungsmeßstreifen führen nach Maßgabe der angelegten Spannung zu einer Veränderung des elektrischen bzw. spezifischen Widerstandes, wobei ein proportionales, hohes Ausgangssignal ausgelöst wird.

Line beispielsweise um die Achse Z-Z angelegte Kraft verbiegt den Federabschnitt 22 und führt dazu, daß die daran befestigten Dehnungsmeßstreifen 19 ihren Widerstand verändern. Entsprechend wird das Gleichgewicht der Br'icke gestört und eine Aus gangs spannung erzeugt, welche der am Steuerrad 7 entlang der Achse X-X angelegten Kraft entspricht. In vergleichbarer Weise kann eine Wheatstone-Brücke vorgesehen werden, um die Durchbiegung des Federabschnittes 21 entsprechend jener Kraftkomponente zu messen,

-22-

209813/0184 _BAD original

-22- 2H7119

welche um die Achse Y-Y wirksan ist.

Falls eine redundanz erforderlich ist können mehrere Dehnungsmeßstreifen auf jeder Seite der Federabschnitte 21 und 22 befestigt werden. Gemäß Darstellung sind die Dehnungsmeßstreifen 18 auf einer Seite des Federabschnittes 21 befestigt, während die Dehnungsmeßstreifen 19 auf einer Seite des Federabschnittes 22 angebracht sind. Die Dehnungsmeßstreifen können in der im US-Patent Nr. 3 447 766 beschriebenen Weise Brückenschaltungen zugeordnet werden.

Durch die neuartige Nutations-Lagerverbindung 75 am inneren Ilabenteil 47 des Steuerrades 7 kann ein Fühlergerät 20 für die Nabenkraft, befestigt am Steuerrad 7 angebrachten Basiskörper 40 und sich senkrecht zur Achse X-X des Steuerrades 7 erstreckend, mit Hilfe des Nutations-Lagers 75 betrieblich dem inneren Nabenteil 47 zugeordnet bzw. mit diesem so verbunden werden, daß am Fühlergerät 20 eine Spannung innerhalb der Grenzen der Winkel- und Linearbewegungen des äußeren Nabenteiles 46 relativ zum inneren Nabenteil 47 des Steuerrades 7 angelegt werden kann. Die Begrenzungen werden durch die am äußeren Nabenteil 46 getragenen Anschlagbolzen 56-57 und 58-59 gesetzt. Durch Verwendung des zylindrisch angeordneten Kugellagers 50-55 zwischen den äußeren und inneren Nabenteilen 46 und 47 des Steuerrades 7 können unerwünschte Verwindungen bzw. Drallbewegungen vermieden werden, während am Steuerrad 7 durch winklige als auch nach vorne und

-23-

2 0 9 81 37 0 1 8 A ^BAD o^RiQINAL

rückwärts gerichtete Druckkräfte angelegte Roll- und Nickbewe-

gungen wirksam gemessen werden können.

Die Widerstandselemente bzw. Dehnungsmeßstreifen 18, welche als RoUfühler am ersten, freitragenden Federabsclinitt 21 befestigt sind, wobei dieser Federabschnitt um die Rollsteuerungsachse Y-Y gemäß Fig.- 3 flexibel ist, werden mit Hilfe des Nutationslagers 75 zwischen dem inneren Nabenteil 47 und dem Steuerrad 7 wirksam bzw. verbunden, um die angelegte Rollsteuerungskraft zu messen, wenn der Pilot das Steuerrad 7 dreht oder wenn er einen Druck innerhalb der durch die Anschlagbolzen 58-59 gesetzten Grenzen im Winkelsinn ausübt.

Wenn der Pilot einen vorwärts oder rückwärts gerichteten Druck am Steuerrad 7 bzw. am Lenkknüppel anlegt dann werden die als Widerstandselemente ausgebildeten Dehnungsmeßstreifen 19 als Nickfühler durch das Nutationslager 75 zwischen dem inneren Nabenteil 47 und dem Steuerrad 7 wirksam, um die angelegte Nicksteuerungskraft innerhalb der Grenzen der Anschlagbolzen 56-57 zu messen. Die Widerstandselemente werden durch den zweiten freitragenden Federabschnitt 22 getragen, welcher um die Nicksteuerungsachse Z-Z gemäß Fig. 4 flexibel ist.

Eine weitere Ausfülirungsform der Erfindung ist der Teil-Schnitt- '

ansicht gemäß Fig. 7 zu entnehmen. Insbesondere wird bei dieser ^!

Ausführungsform eine Einkugel-Nutationslagerverbindung 175 anstelle der Mehrkugel-Nutationslagerverbindung 75 der Fign. 3 und

4 der Zeichnungen verwendet. j

-24-

209813/0184

BAD ORIGINAL

Der Aufbau der Einkugel-Nutationslagerverbindung 175 im Steuerradfühlergerät gemäß weiterer Ausführungsform der Erfindung sieht in vereinfachter Weise einen einzelnen, halbkugelförmigen inneren Lagerkörper vor. Dennoch ist die weiter entwickelte Ausführungsform gemäß Fig. 7 so aufgebaut, daß die Einkugel-Nutationslagerverbindung 175 größere Belastungen innerhalb der begrenzten Raumerfordernisse als die zylindrische Mehrkugelnutationslagerverbindung der in Fig. 3 dargestellten Bauform aufnehmen kann. Es wird auf diese Weise die in Prozent ausgedrückt Dauerhaftigkeit und Betriebszuverlässigkeit des Steuerradekraftfühlers bei Verwendung der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform verbessert. Bei größerer Dauerhaftigkeit werden die erwünschten Ergebnisse im

Notfalle nicht nur mit größerer Sicherheit, sondern auch bei geringerem baulichem Aufwand erzielt.

Das Einkugel-Lager 175 gemäß Fig. 7 der Zeichnungen kann dem Aufbau vergleichbar sein, welcher in den US-Patentschriften 3 085 312, 2 724 127 und 2 626 841 beschrieben und dargestellt ist.

Die Einkugel-Nutationslagerverbindung 175 weist innere und äußere Lagerkörper auf. Der innere Lagerkörper ist als einzelner, halbkugelförmiger Lagerkörper 186 ausgebildet und weist eine halbkugelförmige Lagerfläche 187 und eine konzentrisch axial befindliche Bohrung 188 auf. Innerhalb der Bohrung ist das freie Endteil bzw. das Wellenende 77 des Kraftfühlers 20 eines Steuerradkraftfühlers der unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebenen Bauform verschiebbar.

-25-

209813/0184

Der äußere Lagerkörper ist als äußerer Lagerlaufring 189 mit einem halbkugelförmigen Sockel 190 ausgebildet. Der Sockel 190 entspricht in seiner Form der halbkugelförmigen Lagerfläche 187 des inneren Lagerkörpers 186 und stellt infolgedessen eine äußere Lauffläche für den inneren Lagerkörper dar. In die halbkugelförmige Fläche des Sockels 190 kann ein Streifen bzw. eine Lage 192 eines geeigneten Kuriststoffmaterials mit selbstschmierenden Eigenschaften eingesetzt werden. Der Streifen wird dabei so angeordnet, daß er die halbkugelförmigen Flächen 187 des inneren Lagerkörpers 186 und den Sockel 190 des Laufringkörpers 190 wirksam schmiert. Der Streifen 192 kann aus einem Polytetrafluoräthylenharz bestehen, welches unter der Bezeichnung Dyflon oder Teflon bekannt ist und die erwünschten selbstschmierenden Eigenschaften besitzt.

Der äußere Laufringkörper kann parallele, untere und obere radiale Endwände 195 und 197 aufweisen, während der innere Lagerkörper 186 parallel untere und obere, radiale Endwände 198 und 200 aufweisen kann. In der normalen Nullage des Kraftfühlers 20 befinden sie sich in einer etwas erhöhten Lage zu den entsprechenden unteren und oberen Endwänden 195 und 197 des äußeren Laufringkörpers 189 gemäß Fig. 7 der Zeichnungen.

Die untere Endwand 189 des inneren Lagerkörpers 186 grenzt an den Flansch 92 an, welcher sich vom unteren Ende des Wellenendes 77 erstreckt, während der äußere Lagerkörper bzw. Laufringkörper 189 durch eine Schulter 202 gehalten ist, welche sich von der oberen Innenfläche der öffnung 83 erstreckt.

-26-

209813/0184

Der innere Lagerkörper 186 kann im äußeren Laufringkörper 139 winklig angeordnet sein, so daß ein vorbestimmter, begrenzter Bereich einer zulässigen Linearbewegung des freien Wellenendes 77 in der axialen Bohrung 188 des halbkugelförmigen Lagerkörpers 186 bezüglich desselben wirksam werden kann, wenn eine Durchbiegung des Kraftfühlers 20 gegenüber einer neutralen Mullage in vorangehend beschriebener Weise stattfindet.

Weiterhin ist der äußere Laufringkörper 139 unter engem Sitz in die Öffnung 83 in der ringförmigen Wand des Nabenteils 44 des Naenkörpers 31 eingepaßt, wobei die obere Endwand 197 des Laufringkörpers 189 an der Oberkante der die öffnung 85 im Nabenteil 47 bildenden Öffnung an den Lippenteil bzvr. an die Schulter 202 angrenzt.

Die Einkugel-Nutationslagerverbindung 175 ermöglicht eine Linearewegung des freien Wellenteiles bzw. Wellenendes 77 in der axial befindlichen Bohrung 188 des Lagerkörpers 186 als auch eine Nutationsbewegung des freien Wellenendes 77 in der folgenden Winkelbewegung des halbkugelförmigen inneren Lagerkörpers 186 im Sockel 190 des äußeren Laufringkörpers 189 nach liaßgabe einer Winkel- oder Linearbewegung des Basiskörpers 40 bei entsprechender Betätigung des Steuerrades 7. Diese Bewegung des Basiskörpers 40 bei Betätigung des Steuerrades 7 durch den Piloten führt zu einer entsprechenden Bewegung des Nabenteils 46 relativ zum inneren Nabenteil 47 innerhalb der Grenzen, welche zur Rolleinstellung durch die Anschlagbolzen 58 und 59 gemäß Fig. 4 gesetzt sind.

-27-

209813/018*

Die Bewegung findet ferner innerhalb der Grenzen statt, Vielehe zum Zwecke der Nickeinstellung durch die Ansclilagbolzen 56 und 57 gemäß Fig. 3 gesetzt sind.

209813/0184 ~²⁸-

Claims (1)

1. Dr. I..3. H.
   Dip». Ing
   Dipl. Π-.ys. W. S

   The Bendix Corporation

   Executive Offices

   Bendix Center 20. September 1971

   Southfield, Mich. 48075,USA Anwaltsakte M-1743

   Patentansprüche

   ι 1.yKraftgeber für den Steuerknüppel eines Flugzeuges, um die Biegung des Steuerknüppels im Nick- und Rollsinn zur Korrektur eines automatischen Pilotensteuerungssystems ao zufühl en, dadurch gekennzeichnet, daß ein Basiskörper (40) an dem durch den Bedienungsmann betätigbaren Steuerkörpers (7) angebracht ist, wobei sich ein innerer Nabenteil (47) koaxial zur.i Steuerkörper erstreckt und dieser bezüglich des inneren Nabenteils innerhalb begrenzter Bereiche (58 ,59 ,6O;56,57) im Winkel- und Axialsinn bewegbar·ist, daß ein flexibles Steuerelement (22, 71,77) mit einem Endteil (22,79) am Basiskörper (40) angebracht ist, während sich der entgegengesetzte Endteil (27) senkrecht (TT) zur Achse (XX) des inneren Nabenteils (47) erstreckt, daß Lager^ittel (75,175) in einem Seitenwandteil (83) des inneren Nabenteils vorgesehen sind, wobei der andere, entgegengesetzte Endteil (77) des Steuerelementes (2 2,21,77) in den Lagcrmitteln (75,175) so gehalten ist, daß er eine

   209813/0184 "²⁹"

   ; - 29 - 2U7119

   Linearbewegung und/oder Nutation in den Lagermittelfl bei Biegung vollführt, wenn .an dem einen Endteil (22) des Steuerelementes eine Kraft nach Maßgabe der Bewegung des Steuerkörpers (7) im Winkel- und/oder Axialsinn bezüglicn des inneren ■ Mabenteils (47) anliegt, und daß Spannungsfühler (18,19) vom flexiblen Steuerelement (20,22,21,77) getragen sind und auf den Biegungssinn des anderen Endteiles des Steuerelementes ansprechen, um der Größe und dem Sinn der Bewegung des Steuerkörpers in Winkel- und Linearrichtung entsprechende , elektrische Signale zu erzeugen.

   2. Kraftgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel (75) aus mehreren Kugellagern (86) bestehen, wobei der Seitenwandteil (33) eine äußere Laufringfläche darstellt, während der andere Endteil (82) des Steuerelementes (20) eine innere Laufringfläche (84) für die Kugellager bildet, und daß der andere Endteil (77) des Steuerelementes bezüglich der Kugellager linear bewegbar ist, um die Nutation des anderen Endteils innerhalb der Lagermittel j und in !!elation zu den Kugellagern nach Maßgabe der Größe j und des Bewegungssinnes des Steuerkörpers (7) in Winkel- '

   und Linearrichtung zu ermöglichen. ·

   3. Kraftgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß : die Lagermittel (175) ein Einkugel-Nutationslager (186) aufweisen, wobei eine äußere Laufringfläche (190) für das Linkugellager in der Seitenwand (189) des inneren Naben- J teils (47) gebildet ist, daß das Einkugellager eine Axial-

   -so- j

   ^209813/0184 BAD ORIGINAL

   I - ³⁰ - 2U7119

   I bohrung (188) aufweist, und daß der andere Endteil (77) des j Steuerelementes (20) verschiebbar und linear bewegbar in der

   I Bohrung geführt ist, um bei Winkelbcwegung: des Einkugellagers ; an der äußeren Laufringflache (19C) eine mutation auszuführen.

   I 4. Kraftgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

   j Lagermittel (175) mit einen inneren Lagerkörper (186) versei hen sind, wobei der innere Lagerkörper eine halbkugelförmige i Lagerfläche (187) aufweist und durch eine Axialbohrun?. (188) ι durchsetzt ist, daß der andere Endteil (77) des Steuerelements ! (20) verschiebbar innerhalb der Bohrung gehalten ist, daß ein

   äußerer Laufring (190) in der Seitenwand (83) des inneren Ma-¹ benteils (47) angebracht ist und einen halbkugelförmigen ι Sockel aufweist, welcher in seiner Gestalt der halbkugelför-I migen Lagerfläche des inneren Lagerkörpers (186) entspricht,

   j und daß der innere Lagerkörper verschiebbar bezüglich des i

   Sockels des äußeren Laufringkörpers angeordnet ist.

   5. Kraftgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerelement (20,22,21,77) einen ersten Federabschnitt (22) aufweist, welcher um eine erste Achse biegsam ist, wenn am einen Endteil (79) des Steuerelementes eine Kraft ausgeübt wird, daß der erste Federabschnitt bezüglich einer zweiten, rechtwinklig zur ersten Achse befindlichen Achse starr gehalten ist, daß ein zweiter Federabschnitt (21) um die zweite Achse biegsam und bezüglich der ersten Aciise starr ist, und I daß die Spannungsfühler aus Spannungsfühlerelementen (19,16) bestehen, welche auf den ersten (22) und den zweiten (21) !

   209813/0184 bad or/q,_nal

   - 31 - 2U7119

   Feueraüschnitten angebracht sind und auf die Biegung des züge-; hörigen I'euerabschnittes ansprechen, um geeignete, elektrische Signale zu erzeugen.

   ό. Kraftgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein starrer Teil (23) des Steuerelements zwischen dem ersten Federäbschnitt (22) und dem zweiten Federabschnitt (21) diese betrieblich verbindet, wobei jedes der Spannmigsfühlerelemente (1S,19) aus einer, spaimungsenrpfindlichen, widerstandsvariablen jjeiiiiungsr.ießstreifen besteht, v/elcher jeweils auf einem Federabschnitt angebracht ist.

   7. Kraftgeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine

   Teil

   elektriscne KIe mleiste (24,25) am starren '(23) des Steuerelements (20) zwischen den ersten und zweiten Federabschnitten angebracht ist, daß elektrische Leiter von den Spannungsfühlerelernenten (18,19) zur Klemmleiste führen, daß ein elektrischer Verbindungsblock (32) am Basiskörper (40) angebracht ist, und daß weitere, elektrische Leiter (50) von der elektrischen Klemmleiste (24,25) zum elektrischen Verbindungsblock (32) führen und die Verbindung mit einem elektrischen Steuersystem bilden.

   \ 8. Kraftgeber nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2-7, da-■ durch gekennzeichnet, daß eine Steuersäule (8) um eine erste ; Achse bewegbar ist, daß Steuermittel (34,35) drehbar innerhalb der Steuersäule angeordnet und um eine zweite Achse (XX) senkrecht zur ersten Achse bewegbar sind, daß der durch den Bedienungsmann betätigbare Steuerkörper (7) mit einem äußeren

   -32-

   209813/0184 bad original

   - 32 - 2U7119

   Nabenteil (46) versehen ist, welcher sich koaxial bezüglich der Steuermittel erstreckt, daß der innere ^aLenteil (47) antrieb si^eise mit den Steuermitteln (34,35) verbunden ist, daß ein zylindrisches Laufringlager (49,52,54,55) zwischen dem inneren (47)' und dem äußeren (46) Nabenteil ausgerichtet ist, daß Anschlagmittel (56 ,57 ;58,59 ,60) durch einen (46) der Kauenteile getragen sind und mit dem anderen (47) der liab enteile zusammenwirken, um eine Bewegung des äußeren Habenteils (46) am zylindrischen Laufrin-1-ager relativ zum inneren Nabenteil im Winkel- (58,59,60) und/oder Linearsinn (56,57) innerhalb der Grenzen zu ermöglichen', welche durch die Anschlagmittel bestimmt sind, und daß die Anschlagmittel antriebsweise den äußeren Labenteil mit dem inneren Nabenteil verbinden, wenn der äußere Kabenteil durch den durch den Eedienungsmann betätigbaren Steuerkörper (7)relativ zum inneren Nabenteil über die gesetzten Grenzen in einer der Richtungen verlagert wird.

   9. Kraftgeber nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Nabenteil (46) und das zylindrische Laufringlager (49) entsprechende öffnungen (81,83,78) aufweisen, und daß sich der andare Endteil (77) des Steuerelementes (20) in diese Öffnungen und in das Nutationslager (75,175) erstreckt.

   BAD ORIGINAL

   209813/Q18A