DE2730616C2

DE2730616C2 - Nordsuchende und kurshaltende Kreiselvorrichtung

Info

Publication number: DE2730616C2
Application number: DE2730616A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr.-Ing. 6901 Wiesenbach Auer
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1977-07-07
Filing date: 1977-07-07
Publication date: 1986-01-02
Also published as: GB2002116B; GB2002116A; US4158261A; IT7825411A0; DE2730616A1; FR2396956A1; FR2396956B1; IT1097505B

Description

1. aus einem Wendekreisel mit horizontaler Läuferachse und im Nordsuchmode vertikaler Achse des den Kreiselläufer tragenden ersten (inneren) Rahmens des Wendekreisels, wobei eine Auslenkung dieses Rahmens aus einer vorgegebenen Stellung entgegen einer Fesselung erfolgen kann und ein Abgriff zur Erzeugung eines von dieser Auslenkung abhängigen Signals vorgesehen ist

2. aus einem zweiten Rahmen, in dem der erste (innere) Rahmen gelagert ist und der eine zur Läuferachse in deren unausgelenkten Lage parallele Drehachse aufweist

3. aus einem äußeren Rahmen, in dem der zweite Rahmen gelagert ist und der mittels einer zar Fahrzeughochachse etwa parallelen Achse drehbar gelagert ist

A. aiic ρϊπαγ Wa/»Kfilhrv/\rri/*hlliner für gjgn iSiiRj*rAn

Rahmen, die aufgrund des Signals des zwischen dem ersten (inneren) und zweiten Rahmen wirkenden Abgriffs eine Nachführung des äußeren Rahmens bewirkt und mit einem Antrieb zum abwechselnden Schwenken des zweiten Rahmens um dessen Drehachse einmal in die Stellung mit vertikaler Achse des ersten (inneren) Rahmens (Nordsuchmode) und zum anderen in eine Stellung mit dazu wesentlich geneigter Drehachse (Kurshaltemode).

Eine derartige Kreiseleinrichtung ist aus der deutschen Patentschrift 12 65 998 bekannt die dort beschriebene Kreiseleinrichtung setzt eine lotrechte Achse des äußeren Rahmens voraus, die Achse des inneren Rahmens ist dann im Nordsuchmode ebenfalls vertikal und die Läuferachse und die Kippachse für den zweiten Rahmen (Zwischenrahmen) sind horizontal. Um diese lotrechte Ausrichtung der Achse de? äußeren Rahmens zu ermöglichen, wird dort vorgeschlagen, eine kreiselstabilisierte Plattform zu verwenden wodurch sich wieder eine Verteuerung ergibt

Bei der bekannten Kreiselanordnung erfährt der innere Rahmen bei lotrechter Achsstellung — also im Nordsuchmode — eine Auslenkung gegenüber dem zweiten Rahmen durch das nordtreibende Moment und mit Hilfe der dadurch gewonnenen Abgriffspannung wird der äußere Rahmen solange nachgedreht bis keine Auslenkung mehr erfolgt also die Nordausrichtung der Läuferachse erreicht ist Dann wird der zweite Rahmen um 90° um die zweite Drehachse gekippt wodurch der Kreisel zu einem Kurskreisel wird.

Wegen der Notwendigkeit eine teuere Lothalteeinrichtung verwenden zu müssen, hat sich diese bekannte, an sich vorteilhafte Kreiselanordnung nicht durchsetzen können. Man verwendet vielmehr auch heute zwei getrennte Kreisel, die man getrennt kardanisch aufhängt Damit wird aber bei nicht lotrechter Fahrzeugstellung bei der Nordsuche vom Nordsuchkreisel ein mit einem Kardanfehler behafteter Wert auf den Kurskreisel übertragen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die bekannte Kreiselanordnung auf relativ einfache Art so umzugestalten, daß sie auch bei nicht lotrechter Aufstellung des Fahrzeugs verwendbar wird, um so die Doppelausnutzung des Kreisels als Nordsuch- und Kurskreisel breit einsetzen zu können.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß zwischen

dem äußeren Rahmen und dem zweiten Rahmen ein Zwischenrahmen eingefügt ist, der eine zur Drehachse des äußeren Rahmens und zur Drehachse des zweiten Rahmens senkrechte Drehachse aufweist, daß der zweite Rahmen und der Zwischenrahmen derart ausgebildet s sind, daß die Achse des ersten Rahmens im Nordsuchmode vertikal liegt, daß dem Zwischenrahmen eine Regeleinrichtung mit einem Lotfühler zugeordnet ist, die zumindest im Kurshaltemode die Drehachse des zweiten Rahmens in einer waagerechten Stellung hält und daß der Schwenkantrieb derart ausgebildet ist, daß im Kurshaltemode die Richtung der Drehachse des ersten Rahmens mit der Richtung der Drehachse des Zwischenrahmens übereinstimmt.

Gegenüber der bekannten Anordnung wird also zusätzlich ein Zwischenrahmen eingeführt, der zusammen mit dem zweiten Rahmen im Nordsuchmode eine kardanische Aufhängung für den Wendekreisel bildet Die lotrechte Aufhängung des inneren Rahmens kann man dadurch erreichen, daß man den gesamten zweiten Rahinen nut seiner. Teilen irr. Nordsuchniode als Pendel ausbildet oder dadurch, daß man den Drehachsen des zweiten Rahmens und des Zwischenrahmens je einen Regelkreis, bestehend aus Lotfühler, Verstärker und Antrieb, z. B. Torquer, zuordnet, um so mittels des der Drehachse des Zwischenrahmens zugeordneten Regelkreises die Drehachse des zweiten Rahmens horizontal und mittels des der Drehachse des zweiten Rahmens zugeordneten Regelkreises den zweiten Rahmen und damit die Drehachse des inneren Rahmens vertikal zu halten.

im Kurshaltemode wird der zweite Rahmen um seine Drehachse in die Ebene des Zwischenrahmens geschwenkt, wozu man vorzugsweise in den dieser Achse zugeordneten Regelkreis ein Schwenksignal einkoppelt und den zweiten Rahmen dadurch bis zu einem Anschlag verschwenkt. Der zweite Rahmen ist in dieser Stellung mit dem Zwischenrahmen starr verbunden und der der Drehachse des zweiten Rahmens zugeordnete Regelkreis Ist außer Betrieb. Dagegen arbeitet der »Nachführkreis«, bestehend aus Abgriff und Nachführvorrichtung eventuell mit anderer Verstärkung weiter und in dieser Stellung eine Rahmenmittenstützung, die für die Funktion notwendig ist.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß zwar der bei Nordsuchmode ausgegebene Nordwert bei schrägem Fahrzeugstand ebenfalls kardanfehlerbehaftet ist, daß jedoch durch die Doppelausnutzung des Kreisels dieser Fehler nicht auf den Kurskreisel übertragen wird. Zwar ist der iß Kurshaltemode ausgegebene Nordwert bei Schräglage ebenfalls kardanfehlerbehaftet, da jedoch das Fahrzeug im Mittel horizontal fährt, mittelt sich dieser Fehler bei der Verwendung des Nordwerts zur Ermittlung des Standorts heraus.

Gegenüber der Zweikreiselversion wird eine wesentliehe Verbilligung und Genauigkeitsverbesserung erzielt, wozu noch zusätzlich folgende Vorteile treten:

Raumsparender Aufbau; es wird mit einem dauernd eingeschalteten Gerät Nord gesucht, wobei die Abweichung von Nord jeweils nur klein ist; im Nordsuchmode kann das Gerät an Fahrzeugbewegungen angepaßt werden.

Gegenüber der bekannten Version mit der Doppelausnutzung des Kreiselelements und den Mitteln zur lotrechten Aufstellung wird eine wesentliche Verbilligung erreicht

Die Anwendung ein :^r Kardanaufhängung bei einer im Lot zu haltenden Kreiselanordnung kann man an sich al; naheliegend ansehen. Eine derartige Aufhängung würde jedoch zu einer Kreiselanordnung mit 5 Rahmen einschließlich der zugehörigen Regelungen führen, also zur Anordnung der deutschen Patentschrift 12 65998 zwei Rahmen zufügen. Diesen Weg geht die Erfindung nicht; vielmehr wird nur ein Rahmen zugefügt, und einer, der aus anderen Gründen vorhandenen Rahmen bei der kardanischen Aufhängung mit ausgenutzt

Anhand der Prinzipdarstellung der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 der Zeichnung diese Ausführungsform der Kreiselanordnung im Nordsuchmode, während die

F i g. 2 die Anordnung im Kurshaltemode zeigt

Der äußere Rahmen 1 der Kreiselanordnung ist drehbar am Fahrzeug 2 befestigt, wobei vom Fahrzeug 2 nur die feststehenden Lagerteile dargestellt sind. Günstigerweise ist die Drehachse (Welle 3) des äußeren Rahmens parallel zur Fahrzeughochachse angeordnet so daß sie bei eben stehendem Fahrzeug lotrecht steht In dem äußeren Rahmen 1 ist mit zur Dretephse des äußeren Rahmens (Welle 3) senkrechter Drehachse (Welle 4) ein Zwischenrahmen 5 drehbar gelagert In diesem Zwischenrahmen 5 ist wiederum mit zur Drehachse des Zwischenrahmens 5 (Welle 4) senkrechter Achse (Welle 6) ein weiterer Rahmen 7 drehbar gelagert, der insgesamt ähnlich dem Zwischenrahmen 3 der deutschen Patentschrift 12 65 998 aufgebaut sein kann, also einen Wendekreisel mit einem inneren Rahmen 9 mit vertikaler Drehachse 8 aufweist der gegenüber dem Zwischenrahmen 7 gefesselt werden kann (23) und einen Kreiselrotor 11 trägt dessen Drehachse (Welle 10) in der Ruhelage (Federfesselung 12 entlastet) zur Drehachse des Zwischenrahmens 5 (Welle 6) parallel ist Die Lagerung des inneren Rahmens 9 kann auch hier als Luftlager oder als sonstiges reibungsarmes Lager ausgebildet sein. Den Rahmen 5 und 7 sind Lotregelkreise bestehend aus dem Lotfühler 12, dem Verstärker 13 und dem Torquer 14 bzw. Lotfühler 15, Verstärker 16 und Torquer 17 zugeordnet. Hierdurch wird eine solche Einstellung der Rahmen 5 und 7 bewirkt, daß die Drehachse des Rahmens 7 (Welle 6) horizontal liegt und die Drehachse 8 des inneren Rahmens 9 immer vertikal steht.

In dieser Stellung wird, solange die Rotorachse (Welle 10) :nicht in Nord-Süd-Richtung zeigt, durch das nordtreibende Moment der inneren Rahmen 9 gegen die Fesselung 23 ausgelenkt, weiche Auslenkung durch den zwischen den Rahmen 7 und 9 wirkende Abgriff 18 festgestellt wird. Dessen Ausgangsignal wirkt über den Verstärker 20 auf den fahrzeugfest angebrachten Nachstellenantrieb 19, der ebenfalls ein Torquer sein kann, und der damit den Rahmen 1 solange nachstellt, bis die Rotorwelle 10 in Nord-Südrichtung zeigt. Die Ausrichtung des Fahrzeugs gegenüber der gefundenen Nordrichtung kann am zwischen Fahrzeug 2 und dem Rahrren 1 wirksamen Abgriff 21 festgestellt werden. Es sei erwähnt, daß diese Fesselung in verschiedener Weise und z. B. elektrisch ausgebildet sein kann (Abgriff, Verstärker, Torquer).

Der ausfegebene Wert ist kardanfehlerfrei bei vertikaler Drehachse des Rahmens 1 (Welle 3), jedoeh kardanfehlerbehaftet bei Schräglage des für diesen Nordsuchvorgang stehenden Fahrzeugs.

Die Umschaltung in den Kurshaltemode erfolgt dadurch, daß der ZwLchenrahmen 7 durch Einspeisen eines Schwenksignals bei 22 in die Ebene des Zwischenrahmens 5 gekippt wird (vorzugsweise gegen einen Anschlag), so daß nunmehr die Ausrichtung der Drehachse

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5

8 und die Drehachse des Rahmens 5 (4) übereinstimmen.

Der Lotfühler 12 hält auch in diesem Kurshaltemode die Achse 6 horizontal und der Nachführkreis bestehend aus Abgriff 18, Verstärker 20 und Nachstellantrieb 19 wird im Sinne einer Rahmenmittenstützung eingesetzt. 5 Beim Übergang vom Nordsuchmode in den Kurshaltemode wird auch bei Schrägstellung der Achse des Rah- |j mens 1 (Welle 3) kein Kardanfehler auf den Kurskreisel '(■ übertragen. Beim Geradestellen des Fahrzeugs beim an- j.· schließenden Losfahren ergibt sich dann am Abgriff 21 io | ein kardanfehlerfreier Kurs. Ψ,

Um Kurswerte ausreichender Genauigkeit zu erhal- ij

ten, ist es hier nur notwendig, die Kreiselanordnung ^; _;

innerhalb des Rahmens 7 mit entsprechender Genauigkeit zu wählen und auch entsprechend genaue Lotfühler 15 zu verwenden. ·

Claims

Patentansprüche:

1. Kordsuchende und kurshaltende Kreiselvorrichtung für ein Fahrzeug bestehend

1. aus einem Wendekreisel mit horizontaler Läuferachse und im Nordsuchmode vertikaler Achse des den Kreiselläufer tragenden ersten (inneren) Rahmens des Wendekreiseis, wobei eine Auslenkung dieses Rahmens aus einer vorgegebenen Stellung gegen eine Fesselung erfolgen kann und ein Abgriff zur Erzeugung eines von dieser Auslenkung abhängigen Signals vorgesehen ist,

3. aus äatm äußeren Rahmen, in dem der zweite Rahmen gelagert ist und der mittels einer zur Fahrzeughochachse etwa parallelen Achse drehbar gelagert ist,

4. aus einer Nachführvorrichtung für den äußeren Rahmen, die aufgrund des Signals des zwischen ersten (inneren) und zweiten Rahmen wirkenden Abgriffs eine Nachführung des äußeren Rahmens bewirkt und aus einem Antrieb zum abwechselnden Schwenken des zweiten Rahmens um dessen Drehachse einmal in die Stellung mi? vertikaler Achse des ersten (inneren) Rahmens (Nordsuchmode) und zum anderen in eine Stellung mh dazu wesentlich geneigter Drehachse (Kurshaiieraode),

35

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem äußeren Rahmen (1) und dem zweiten Rahmen

(7) ein Zwischenrahmen (5) eingefügt ist, der eine zur Drehachse (3) des äußeren Rahmens (1) und zur Drehachse (6) des zweiten Rahmens (7) senkrechte Drehachse (4) aufweist, daß der zweite Rahmen (7) und der Zwischenrahmen (5) derart ausgelugt sind, daß die Achse (8) des ersten Rahmens (9) im Nordsuchmode vertikal liegt, daß dem Zwischenrahmen (5) eine Regeleinrichtung (12 bis 14) mit einem Lotfühler (12) zugeordnet ist, die zumindest im Kurshaltemode die Drehachse (6) des zweiten Rahmens (7) in einer waagerechten Stellung hält und daß der Schwenkantrieb (22, 16, 17) derart ausgebildet ist, daß im Kurshaltemode die Richtung der Drehachse

(8) des ersten (inneren) Rahmens (9) mit der Richtung der Drehachse (4) des Zwischenrahmens übereinstimmt

2. Nordsuchende und nordhaltende Kreiselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch dem zweiten Rahmen (7) eine Regeleinrichtung (15 bis 17) mit Lotfühler (15) zugeordnet ist, die zusammen mit der Regeleinrichtung (12 bis 14) des Zwischenrahmens (5) im Nordsuchmode die Drehachse (8) des ersten (inneren) Rahmens (9) vertikal halten.

3. Nordsuchende und nordhaltende Kreiselvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung und Aufhängung des zweiten Rahmens und der von ihm getragenen Teile am Zwischenrahmen, daß er im Nordsuchmode aufgrund der Pendelwirkung vertikal ausgerichtet ist.

Die Erfindung betrifft eine nordsuchende und kurshaltende Kreiselvorrichtung für ein Fahrzeug, bestehend