DE10310717A1 - Vorrichtung zum Steuern eines Fahrzeuges - Google Patents

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Steuern eines Fahrzeuges, insbesondere Helikopters oder auch eines Simulators mit einem Handgriff (16), welcher linear zur Ansteuerung einer Antriebseinrichtung, insbesondere Triebwerkes oder Motors, bewegbar ist, soll die lineare Bewegung des Handgriffes (16) mit einer rotativen Bewegung eines Antriebselementes (1) gekoppelt sein.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern eines Fahrzeuges, insbesondere Helikopters oder auch eines Simulators mit einem Handgriff, welcher linear zur Ansteuerung einer Antriebseinrichtung, insbesondere Triebwerkes oder Motors, bewegbar ist.
  • Derartige Vorrichtungen sind in vielfältiger Form und Ausführung auf dem Markt bekannt und gebräuchlich. Sie dienen im wesentlichen zur Steuerung von Simulatoren und Helikoptern, aber auch von beliebigen anderen Fahrzeugen oder Flugzeugen. Dabei ist ein Handgriff im wesentlichen linear bewegbar, um beispielsweise ein Triebwerk, ein Motor oder eine sonstige Antriebseinrichtung eines Fahrzeuges oder eines Flugzeuges zu betätigen, oder um eine entsprechende Position bzw. einen eingestellten Betriebszustand in Form von Signalen einem Flugsimulator als Ist-Wert zu übermitteln.
  • Bei den herkömmlichen bekannten Vorrichtungen ist nachteilig, dass diese gross, komplex und aufwendig, insbesondere mit unterschiedlich aufwendigen Gestängen, Seilzügen od. dgl. versehen sind. Insbesondere bei der Helikoptersteuerung und auch zur Steuerung von Flugsimulatoren sind diese Vorrichtungen teuer in der Anschaffung und aufwendig zu warten.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die genannten Nachteile beseitigt und mit welcher auf einfache und kostengünstige Weise eine Vorrichtung zur exakten Steuerung von Fahrzeugen, Flugzeugen, insbesondere Helikoptern und Flugsimulatoren möglich ist, die auch eine aktive Kraftrückführung auf den Handgriff zulässt. Dabei soll diese Vorrichtung bei beschränkten Einbauräumen gut untergebracht werden können und eine Sicherheit im Betrieb erhöhen und einen Wartungsaufwand minimieren.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe führt, dass die lineare Bewegung des Handgriffes mit einer rotativen Bewegung eines Antriebselementes gekoppelt ist.
  • Bei der vorliegenden Erfindung schliesst ein Antriebselement an ein Halteelement an, wobei das Antriebselement aus einer Regeleinrichtung, einem anschliessenden Elektromotor und daran anschliessendem Getriebe gebildet ist. An das Getriebe schliesst über eine hier nicht näher dargestellte Welle, Flansch od. dgl. ein Ritzel an.
  • Vorzugsweise ist der Elektromotor bzw. das Antriebselement mit dem Halteelement fest oder wiederlösbar verbunden, wobei das Ritzel eine Öffnung des Haltelementes durchgreift.
  • An das Halteelement schliesst ein Trägerelement an, welches vorzugsweise aus einer Grundplatte und jeweils seitlich anschliessenden Seitenflanschen gebildet ist, wobei die Seitenflansche mit dem Halteelement fest verbunden sind.
  • In den Seitenflanschen sind in entsprechenden Ausnehmungen und ggf. als Gleit- oder Lagerschalen Führungselemente eingesetzt.
  • Durch diese Ausnehmung bzw. durch die Führungselemente ist eine Steuerstange linear entlang einer Steuerachse bewegbar gelagert. Die Steuerstange ist mit entsprechenden Zahnstangenbereichen versehen, die mit den Verzahnungen des Ritzels in Eingriff stehen.
  • Auf diese Weise lässt sich eine rotative Bewegung des Ritzels auf eine lineare Bewegung einer Steuerstange übertragen.
  • Wichtig ist bei der vorliegenden Erfindung, dass endseits der Steuerstange ein Kraftsensor vorgesehen ist, dem ein Handgriff zur Bewegung der Steuerstange in linearer X-Richtung aufsitzt.
  • Über den Kraftsensor lassen sich Zug- und Druckkräfte ermitteln, die mittels einer menschlichen Hand vom Handgriff auf die Steuerstange ausgeübt werden.
  • Soll die Steuerstange beispielsweise nach unten verfahren werden, so wird durch Druckbeaufschlagung diese nach unten bewegt, wobei eine Bewegung nach unten durch den Elektromotor unterstützt werden kann und die geänderte Betriebsposition in der Regeleinrichtung hierdurch erfasst wird.
  • Auf diese Weise ist ein Rückschluss über die aktuelle Position der Vorrichtung, insbesondere der Steuerstange exakt möglich. Auf diese Weise lässt sich im Simulator der Betriebszustand oder auch im Fahrzeug der Betriebszustand, ob Halbgas, Dreiviertelgas oder Vollgas anzeigen. Dieses Signal kann auch zur Steuerung des Simulators verwendet werden.
  • Insbesondere ist diese aktive Ansteuerung und Ansteuerbarkeit der Steuerstange und damit auch des Handgriffes von Bedeutung, da beispielsweise auch immer die aktuelle, eingestellte Position, beispielsweise bei Autopilotenbetrieb dem Piloten angezeigt wird, so dass der Pilot immer ein Gefühl dafür bekommt, in welchem Betriebszustand sich das Flugzeug befindet. Dies trägt erheblich zur Betriebssicherheit eines Fahrzeuges, insbesondere eines Helikopters oder Flugzeuges bei. Dies soll ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
  • 1 eine schematisch dargestellte perspektivische Ansicht auf eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Steuern eines Fahrzeuges, insbesondere eines Helikopters;
  • 2 eine schematisch dargestellte perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäss 1 in einer anderen Gebrauchslage;
  • 3 eine schematisch dargestellte perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäss den 1 und 2 mit auf einem Kraftsensor aufgesetztem Handgriff.
  • Gemäss 1 weist eine erfindungsgemässe Vorrichtung R1 zum Steuern eines Fahrzeuges, insbesondere eines Helikopters oder auch eines Simulators ein Antriebselement 1 auf, welches wiederlösbar mit einem Halteelement 2 verbindbar ist. Die Halteeinrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einem Elektromotor 3, an welchem einends eine Regeleinrichtung 4 und andernends ein Getriebe 5 anschliesst. Vorzugsweise durchgreift zumindest teilweise das Getriebe 5 eine Öffnung 6, auf welchem endseits ein Ritzel 7 aufsitzt. Das Ritzel 7 ist vorzugsweise mit einer hier nur angedeuteten Verzahnung 8 versehen.
  • Das Halteelement 2 ist hier nicht näher dargestellt, mit dem Fahrzeug, insbesondere mit dem Helikopter oder dessen Gehäusezellen fest verbunden oder Bestandteil einer Gehäusestruktur.
  • Das Ritzel 7 ist um die Mittelachse M mittels des Elektromotors 3 des Antriebselementes 1 rotativ antreibbar.
  • An das Halteelement 2 schliesst fest oder wiederlösbar ein Trägerelement 9 an, welches U-artig mit einer Grundplatte und jeweils endseits winklig daran anschliessenden Seitenflanschen 11.1, 11.2 gebildet ist. Die beiden Seitenflansche 11.1, 11.2 sind parallel zueinander beabstandet und stirnseitig mit dem Halteelement 2 fest oder wiederlösbar verbunden.
  • In den Seitenflanschen 11.1, 11.2 sind zueinander fluchtende Ausnehmungen 12 vorgesehen, in welche ggf. entsprechende Führungselemente 13, ausgebildet als Gleitbuchsen oder Gleitlager, eingesetzt sind. In diese Führungselementen 13, die lediglich im Seitenflansch 11.1 in 1 angedeutet sind, greift linear entlang einer Steuerachse A in dargestellter X-Richtung hin und her bewegbar eine Steuerstange 14 ein. Endseits an die Steuerstange 14 schliesst ein Kraftsensor 15 an, welchem, wie es insbesondere in 3 angedeutet ist, ein Handgriff 16 aufsitzt. Bevorzugt sind Steuerachse A und Mittelachse M zueinander lotrecht angeordnet, liegen jedoch in anderen Ebenen.
  • Die Steuerachse A ist zur Mittelachse M des Antriebselementes 1 aussermittig versetzt, so dass ein hier nur angedeuteter Zahnstangenbereich 17 der Steuerstange 14 das dem Getriebe 5 aufgesetzte Ritzel 7 kämmt und hierdurch eine rotative Bewegung des Ritzels 7 mit einer linearen Bewegung der Steuerstange 14 entlang der Steuerachse A gekoppelt ist.
  • Hierdurch lässt sich aktiv über das Antriebselement 1 die Steuerstange 14 antreiben, wobei ein Antrieb entsprechend über die Druck- oder Zugsignale des Kraftsensors 15 unterstützt bzw. gesteuert werden kann.
  • In 2 ist beispielsweise in einer anderen Gebrauchslage die Steuerstange 14 und in das Trägerelement 9 eingefahren dargestellt.
  • Durch entsprechendes Ziehen an einem hier nicht näher dargestellten Handgriff, wie es in 3 angedeutet ist, lässt sich die Steuerstange 14 bzw. der Handgriff 16 und Kraftsensor 15 wieder nach oben bewegen. Wird der Kraftsensor 15, beispielsweise beim Nachobenziehen mittels des Handgriffes 16 auf Zug belastet, so wird an einer hier nicht dargestellten Steuereinrichtung oder Regelung der Elektromotor 3 aktiviert und unterstützt eine entsprechende lineare Bewegung der Steuerstange 14 durch rotatives Antreiben des Ritzels 7.
  • Bei der vorliegenden Erfindung soll auch daran gedacht sein, dass nicht nur formschlüssig das Ritzel 7 mit der Verzahnung 8 in einen Zahnstangenbereich 17 der Steuerstange 14 greifen kann, sondern es können auch andere Möglichkeiten der Übertragung bzw. Kopplung der Drehbewegung des Ritzels 7 oder einer Scheibe auf eine lineare Bewegung der Steuerstange 14 möglich sein. Es kann beispielsweise durch Reibschluss, über Seilzüge od. dgl. ebenfalls eine rotative Bewegung einer Scheibe oder des Ritzels 7 in eine lineare Bewegung der Steuerstange 14 umgesetzt werden. Hierauf sei die Erfindung nicht beschränkt.
  • Figure 00080001

Claims (19)

  1. Vorrichtung zum Steuern eines Fahrzeuges, insbesondere Helikopters oder auch eines Simulators mit einem Handgriff (16), welcher linear zur Ansteuerung einer Antriebseinrichtung, insbesondere Triebwerkes oder Motors, bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die lineare Bewegung des Handgriffes (16) mit einer rotativen Bewegung eines Antriebselementes (1) gekoppelt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (1) aus einer Regeleinrichtung (4), daran anschliessendem Elektromotor (3) mit anschliessendem Getriebe (5) gebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an das Getriebe (5) ein Ritzel (7) anschliesst.
  4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (1) an ein Halteelement (2) festlegbar ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest teilweise das Getriebe (5) und vollständig das Ritzel (7) durch eine Öffnung (6) des Halteelementes (2) geführt ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Halteelement (2) ein Trägerelement (9) zugeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (9) U-artig ausgebildet und aus einer Grundplatte (10) und jeweils seitlich und winklig anschliessenden Seitenflanschen (11.1, 11.2) gebildet ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig die Seitenflansche (11.1, 11.2) mit dem Halteelement (2) verbunden sind.
  9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (9) aussermittig zu einer Mittelachse (M) des Getriebes (5) bzw. des Ritzels (7) dem Halteelement (2) zugeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den Seitenflanschen (11.1, 11.2) des Trägerelementes (9) Ausnehmungen (12) mit ggf. eingesetzten Führungselementen (13) vorgesehen sind, durch welche linear bewegbar und passgenau eine Steuerstange (14) greift.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstange (14) mit dem Ritzel (7) in Verbindung steht.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verzahnung (8) des Ritzels (7) einen Zahnstangenbereich (17) der Steuerstange (14) kämmt.
  13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass endseits an die Steuerstange (14) der Handgriff (16) anschliesst.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass endseits der Steuerstange (14) zwischen dieser und dem Handgriff (16) ein Kraftsensor (15) eingesetzt ist.
  15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Antriebselementes (1) die Steuerstange (14) aktiv antreibbar, insbesondere linear hin und her bewegbar ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass über den Kraftsensor (15) eine am Handgriff (16) wirkende Zug- und/oder Druckkraft ermittelbar ist, die zur aktiven Steuerung des Antriebselementes (1), insbesondere zur aktiven Bewegung der Steuerstange (14) dient.
  17. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass auch im Simulatorbetrieb die Steuerstange (14) linear mittels des Antriebselementes (1) antreibbar ist.
  18. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (4) des Antriebselementes (1) eine aktuelle Position der Steuerstange (14) im Betrieb ermittelt und bestimmt ist.
  19. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstange (14) entlang einer Steuerachse (A) bewegbar ist, die in etwa lotrecht zu einer Mittelachse (M) des Antriebselementes (1) verläuft, wobei die Steuerachse (A) aussermittig zur Mittelachse (M) des Antriebselementes (1) angerodnet ist.
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