DE4209946A1 - Driving gear for control surfaces of model aircraft - transmits motion from single DC motor in fuselage through two=part gearing acting directly or indirectly - Google Patents

Abstract

The flaps (22, 22a) or other movable surfaces are pivoted (23, 23a) by respective worm wheels (21) rotated by gears (18), coupled (8, 8a) to transverse half-shafts (6, 6a) which are geared down (2-5) from a DC motor (1) under electronic control (11) from a servo potentiometer (10). The thrust wire (23) connecting each flap (22) to its worm wheel (21) can be hooked into either of two holes (21a or 21b) according to whether equal or opposite pivoting movements are required. ADVANTAGE - Compact worm gears and short power supply wires make for efficient operation by single DC motor and electronic controller, with low losses and min. HF interference.

Description

Stand der TechnikState of the art

Antriebseinrichtungen zum bewegen von Klappen, Rudern, oder kraftbetätigten Sonderfunktionen, sog. Rudermaschinen (Servos) stellen heute allgemein das Bindeglied zwischen der Elektronik des empfängerseitigen Übertragungssystems und den für die Umset­ zung der senderseitigen Stellbefehle im Flugkörper vorhandenen mechanischen Einrichtungen dar. Es handelt sich dabei in der Regel um elektromechanische Geräte, welche einen codierten Befehl in eine Stellgröße umwandeln, wobei ein Überwachungsglied die Rich­ tigkeit des Stellbefehls hinsichtlich Richtung und Größe mit den vorgegebenen Werten vergleicht und entsprechend korrigiert. Vom Aufbau her bestehen solche Geräte aus einem Gleichstrom-Getriebe­ motor, der auf einen Abtrieb wirkt und mit diesem gleichzeitig ein Potentiometer verstellt. Diese ohmsche Stellgröße wird in einer Elektronik mit der vorgegebenen Größe verglichen und so lange nachgeführt, bis Gleichstand erreicht wird. In dieser Position wird die Stromzufuhr zum Gleichstrommotor unterbrochen. Drive devices for moving flaps, oars, or power-operated special functions, so-called rowing machines (servos) generally represent the link between electronics of the receiver-side transmission system and that for the implementation tion of the transmitter-side control commands in the missile mechanical devices. These are usually to electromechanical devices, which a coded command in convert a manipulated variable, with a monitoring element the Rich activity of the control command with regard to direction and size with the compares the specified values and corrects them accordingly. From Such devices consist of a DC transmission motor that acts on an output and with it at the same time a potentiometer. This ohmic manipulated variable is in one Electronics compared with the given size and so long tracked until a tie is reached. In this position the power supply to the DC motor is interrupted.  

Nachteile dieses Systems ergeben sich vor allem dann, wenn sol­ che Rudermaschinen auf Klappen oder Ruder in oder an den Trag­ flächen wirken und diese vom Rumpf, als Träger der übrigen für die Befehlsübertragung notwendigen Bauteile (Batterien, Empfangs­ anlage, sowie Rudermaschinen für am Rumpf anhängende Steueror­ gane) trennbar sein müssen. Zur Lösung dieser Aufgabe bieten sich nach dem derzeitigen Stand der Technik nur zwei Alternativen:Disadvantages of this system arise when sol rowing machines on flaps or rudders in or on the support surfaces and these from the fuselage, as carriers of the rest for the command transmission necessary components (batteries, reception system, as well as rowing machines for control unit attached to the fuselage gane) must be separable. There are two ways to solve this problem according to the current state of the art only two alternatives:

• a) Rudermaschine im Rumpf eingebaut und die Stellkraft mecha­ nisch über trennbare Gestänge oder Züge an die jeweiligen Funk­ tionsstellen in den Tragflächen (z. B. Querruder, Landeklappen, Wölbklappen) weitergeleitet. Neben einem Gewirr von mechani­ schen Bauteilen ergeben sich hieraus Nachteile in Form von Übertragungsspielen, erhöhter Reibung und Hysterese im Stellweg.a) rowing machine built into the fuselage and the power mecha to the respective radio via separable linkages or cables points in the wings (e.g. ailerons, flaps, Flaps). In addition to a tangle of mechani This leads to disadvantages in the form of Transfer play, increased friction and hysteresis in the travel.
• b) unmittelbar an jeder Funktionsstelle im Tragflügel wird eine eigene Rudermaschine eingebaut und über kurze Gestänge mit dem Funktionsteil verbunden. Hierdurch ergeben sich folgende Nach­ teile: es sind Rudermaschinen mit einer in einer Dimension kleinen Ausdehnung erforderlich, da das vorhandene Tragflügel­ profil keine große Bauhöhe erlaubt. Wegen dieser starken Mini­ aturisierung sind diese RM nicht nur sehr teuer, sondern werden zudem für jede Tragflächenhälfte benötigt. Weiterhin besitzen sie nur geringe Stellkräfte, so daß auch der Strombedarf stark ansteigt. Bei Anordnung der RM im äußeren Bereich der Tragflä­ che (z. B. Querruder) werden lange Stromzuführungskabel benö­ tigt, die, wenn unabgeschirmt geführt, zu Übertragungsstörungen im hochfrequenten Teil der Übertragungseinrichtung führen kön­ nen. Ebenso treten hierdurch Spannungsabfälle und somit Energie­ verluste auf.b) immediately at each function point in the wing own rowing machine built in and over short poles with the Functional part connected. This results in the following after parts: they are rowing machines with one in one dimension small expansion required because of the existing wing no high profile allowed. Because of this strong mini Aturization, these RMs are not only very expensive, they are too also required for each wing half. Still own they only have small actuating forces, so that the power requirement is strong increases. When arranging the RM in the outer area of the wing (e.g. ailerons) long power supply cables are required which, if unshielded, lead to transmission interference can lead in the high-frequency part of the transmission device  nen. This also results in voltage drops and thus energy losses on.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Getrie­ beteil eine Auftrennung des Kraftflusses in zwei Stränge erfolgt.The object is achieved in that in the transmission the power flow is split into two strands.

Fig. 1 zeigt beispielsweise schematisch eine derartige Anord­ nung. Fig. 1 shows, for example, schematically such an arrangement.

Aufbau: ein Gleichstrommotor 1 überträgt über ein Vorgelege (Zahnrad 2, 3, 4, 5) sein Drehmoment übersetzt auf die Abtriebs­ wellen 6 u. 6a, an deren Enden Axialkupplungshälften 6b bzw. 6c drehfest mit dem Zahnrad 5 angeordnet sind. In die Kupplungs­ hälften 6b u. 6c greifen die Gegenstücke 8 bzw. 8a ein und lei­ ten die Drehbewegung des Getriebeabtriebs an je ein Schnecken­ getriebe 7 bzw. 7a weiter, deren Abtrieb nun mittelbar oder un­ mittelbar auf die Funktionsstelle einwirkt. Der Vergleich der Sollstellung mit der tatsächlichen Stellung der RM erfolgt in herkömmlicher Weise über ein Stellpotentiometer 10 welches über eine Steuerelektronik 11 die Bestromung des Gleichstrom­ motors 1 vornimmt. Dieses Stellpotentiometer kann über Zahn­ räder 9 untersetzt, wie es Fig. 1 zeigt angetrieben werden, es kann aber auch ein direkt mit dem Abtrieb gekoppeltes Mehrgang-Poten­ tiometer (mit erhöhter Genauigkeit arbeitend) eingesetzt werden, oder es kann vom Abtrieb eines der beiden Schnecken­ getriebe angesteuert werden.Structure: a DC motor 1 transmits its torque via a countershaft (gear 2 , 3 , 4 , 5 ) to the output shafts 6 u. 6 a, at the ends of the axial coupling halves 6 b and 6 c are arranged rotatably with the gear 5 . In the coupling halves 6 b u. 6 c engage the counterparts 8 and 8 a and lei th the rotational movement of the gear output to a worm gear 7 or 7 a further, the output now acts indirectly or indirectly on the function point. The comparison of the target position with the actual position of the RM is carried out in a conventional manner via a control potentiometer 10 which, via control electronics 11, energizes the DC motor 1 . This control potentiometer can be driven by gear wheels 9 , as shown in FIG. 1, but it can also be a multi-speed potentiometer coupled to the output (working with increased accuracy), or it can be driven by the output of one of the two screws gear can be controlled.

Der mechanische Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung kann wie folgt gestaltet werden (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3): The mechanical construction of the inventive arrangement can be designed as follows (Figures 1, 2, 3...):

Antriebsmotor 1, Vorgelege (2-5), Potentiometer 10 und Elektro­ nik 11 befinden sich in einem abgeschlossenen Gehäuse 12, wel­ ches fest in den Rumpf des Flugkörpers eingebaut ist. Aus die­ sem Gehäuse 12 ragen quer zur Flugrichtung die Abtriebswellen 13 bzw. 13a, die im Gehäuse 12 drehbar gelagert sind. Sie sind mit einer Kupplungsverzahnung versehen (hier beispielsweise gezeichnet eine Bogenzahnkupplung) in welche vorzugsweise rohr­ förmige Kupplungshülsen 14, 14a eingreifen und formschlüssig das Abtriebsmoment weiterleiten an im Tragflügel befindliche Kupplungsstücke 16, 16a, die ihrerseits drehfest mit den Trans­ missionswellen 17 u. 17a verbunden sind. Die Kupplungshülsen 14, 14a können, wenn das Kupplungsprofil durchgehend ausgeführt ist leicht in ihrer Länge variiert und so den verschiedenen Rumpf­ breiten angepaßt werden. Zur unterstützenden Lagerung am Rumpf­ austritt dienen Lagerstücke 15, 15a, deren Bohrung so ausgeführt ist, daß geringe Winkelabweichungen bei der Rumpfdurchführung der Kupplungshülsen, verursacht durch Montageungenauigkeiten Formschrägen etc. aufgenommen werden können.Drive motor 1 , countershaft ( 2-5 ), potentiometer 10 and electronics 11 are in a closed housing 12 , which is firmly installed in the fuselage of the missile. From the sem housing 12 project transversely to the flight direction, the output shafts 13 and 13 a, which are rotatably mounted in the housing 12 . They are provided with a coupling toothing (here, for example, a curved tooth coupling) in which preferably tubular coupling sleeves 14 , 14 a engage and positively transmit the output torque to coupling elements 16 , 16 a located in the wing, which in turn are rotationally fixed to the trans mission shafts 17 and. 17 a are connected. The coupling sleeves 14 , 14 a can, if the coupling profile is continuous, vary slightly in length and thus be adapted to the different hull widths. For supporting storage on the fuselage, bearing pieces 15 , 15 a are used, the bore of which is designed in such a way that slight angular deviations in the passage of the fuselage of the coupling sleeves, caused by inaccurate assembly, etc., can be accommodated.

Die Transmissionswellen 17, 17a enden, wie Fig, 3 zeigt dreh­ fest je in einer Schnecke 18 eines Schneckengetriebes. Die Schnecke 18 ist dort in einem Gehäuse 19 beidseitig der Verzah­ nung gelagert und axial spielarm einstellbar (Schraube 20).The transmission shafts 17 , 17 a end, as shown in FIG. 3 , rotatably in each case in a worm 18 of a worm gear. The screw 18 is mounted there in a housing 19 on both sides of the toothing and axially adjustable with little play (screw 20 ).

Schnecke 18 steht ihrerseits mit einem Schneckenrad 21, wel­ ches vorzugsweise als schrägverzahntes Stirnrad ausgeführt wird, im Eingriff. Die Verzahnung des Schneckenrades 21 kann über den gesamten Umfang verteilt sein, oder als Zahnsegment ausgeführt sein, wobei üblicherweise eine Schwenkbewegung von ± 45° möglich sein muß. Mit dem Schneckenrad oder dem Schnecken­ radsegment drehfest verbunden sind Abtriebsorgane zur Weiter­ leitung der im Schneckengetriebe 21 erzeugten Stellbewegung. Im einfachsten Fall kann es sich hierbei um eine Anzahl von Bohrungen 21a handeln, in welche Schubdrähte 23, Gabelköpfe oder ähnliches einhängbar sind und die Stellbewegung an den Funktionsort (z. B. Ruderhorn) weiterleiten. In Fig. 1 ist der gesamte Übertragungsweg vom Gleichstrommotor 1 bis zu den Ru­ dern 22 u. 22a schematisch aufgezeigt. Die beiden Schnecken­ getriebe 7 u. 7a sind identisch aufgebaut und werden spiegel­ bildlich in je eine Tragflächenhälfte eingebaut, wobei hier die geringe Bauhöhe eines solchen Getriebetyps vorteilhaft zum Einsatz kommt. Werden wie in Fig. 1 gezeigt die Schubdrähte 23 u. 23a in der dargestellten Position eingesetzt, so ergeben sich bei gleichsinniger Drehrichtung der Getriebe-Abtriebswel­ len 13, 13a für die Ruder 22 u. 22a gegenläufige Bewegungsrich­ tungen. Dies ist erwünscht z. B. beim Betätigen der Querruder des Flugkörpers. Werden an den Rudern aber gleichsinnige Bewe­ gungen gewünscht, also beispielsweise bei Lande- oder Wölbklap­ pen, so kann durch einfaches Einhängen des Schubdrahtes 23 in die jetzt noch freie Einhängebohrung 21b dieser Zustand erreicht werden. Getriebe 7a bleibt hierbei wie dargestellt mit 23a ver­ bunden. Worm 18 in turn is in engagement with a worm wheel 21 , which is preferably designed as a helical spur gear. The toothing of the worm wheel 21 can be distributed over the entire circumference, or it can be designed as a toothed segment, usually a pivoting movement of ± 45 ° must be possible. With the worm wheel or the worm wheel segment non-rotatably connected output members for further transmission of the actuating movement generated in the worm gear 21 . In the simplest case, this can be a number of bores 21 a, into which push wires 23 , fork heads or the like can be hung and forward the actuating movement to the functional location (e.g. rudder horn). In Fig. 1, the entire transmission path from the DC motor 1 to the Ru 22 countries u. 22 a shown schematically. The two worm gear 7 u. 7 a are constructed identically and are installed in a mirror-image manner in each wing half, whereby the low overall height of such a transmission type is used advantageously. As shown in Fig. 1, the push wires 23 u. 23 a used in the position shown, so result in the same direction of rotation of the gearbox-Abtriebswel len 13 , 13 a for the rudder 22 u. 22 a opposite directions of movement. This is desirable e.g. B. when operating the ailerons of the missile. But desired conditions at the oars in the same direction BEWE, so for example, in landing or Wölbklap pen, may, in the now free Einhängebohrung 21 by simply hooking the push wire 23 b, this state can be achieved. Gear 7 a remains here as shown with 23 a connected.

Vorteile des erfindungsgemäßen SystemsAdvantages of the system according to the invention

• a) in den Tragflächen werden Schneckengetriebe eingebaut, da deren Bauhöhe gering ist und die deshalb auch bei sehr dün­ nen Flügelprofilen einbaubar sind.a) worm gears are installed in the wings because whose overall height is low and which is therefore also very thin wing profiles can be installed.
• b) Schneckengetriebe sind selbsthemmend, so daß bei der Trennung der Tragflügel vom Rumpf, die zuletzt eingestellte Ruderstel­ lung erhalten bleibt.b) worm gears are self-locking, so that in the separation the wing from the fuselage, the last set rudder remains intact.
• c) Der Antrieb der Schneckengetriebe erfolgt zentral vom Rumpf aus, es wird daher nur ein Gleichstrommotor und nur eine Elek­ tronik benötigt.c) The worm gear is driven centrally from the fuselage off, it will therefore only be a DC motor and only an elec tronics needed.
• d) Durch die Verwendung von nur je einer Komponente wie in c) beschrieben, vermindert sich der Stromverbrauch.d) By using only one component each as in c) described, the power consumption decreases.
• e) Durch zentralen Einbau von Motor und Vorgelege im Rumpf kön­ nen diese kräftiger dimensioniert werden (größeres Rauman­ gebot).e) By central installation of engine and lay-up in the fuselage If these are dimensioned stronger (larger space bid).
• f) Kurze elektrische Leitungen zur Stromversorgung, dadurch geringere Spannungs- und Leitungsverluste, verringerte und daher unbedeutende Einstrahlmöglichkeit von Hochfrequenz-Stö­ rungen.f) Short electrical lines for power supply, thereby lower voltage and line losses, reduced and therefore insignificant radiation possibility of high-frequency interference stanchions.
• g) Ersatz- oder Reserve- Tragflächen benötigen nur jeweils ein (billiges) Schneckengetriebe.g) Replacement or reserve wings only need one each (cheap) worm gear.

Erläuterungen zu den FigurenExplanations to the figures

Fig. 1 zeigt schematisch eine Sicht auf den Flugkörper, wobei die strichpunktierten Linien die Konturen des Rumpfes und der beiden Tragflächenhälften unmittelbar nach deren Trennung vom Rumpf darstellen. Fig. 1 shows schematically a view of the missile, the dash-dotted lines representing the contours of the fuselage and the two wing halves immediately after their separation from the fuselage.

Fig. 2 zeigt in einer gleichen Sicht wie in Fig. 1 dargestellt ein Beispiel für eine praktische Ausführung des in Fig. 1 nur schematisch aufgezeigten Antriebs, ohne Abtriebsgetriebe (Schneck­ engetriebe), wobei die elektromechanischen und elektronischen Teile des Antriebs sich innerhalb des Gehäuses 12 befinden. Fig. 2 shows in the same view as shown in Fig. 1, an example of a practical embodiment of the drive shown only schematically in Fig. 1, without output gear (worm gear), the electromechanical and electronic parts of the drive are within the housing 12th are located.

Fig. 3 zeigt in gleicher Sicht wie in Fig. 1 u. 2 eine prak­ tische Ausführung eines der in den Tragflächen befindlichen Schneckengetriebe bei teilweise abgeschnittenem Gehäusedeckel. Fig. 3 shows in the same view as in Fig. 1 u. 2 a practical version of one of the worm gears located in the wings with the housing cover partially cut off.

Claims (6)

1. Antriebseinrichtung zum bewegen von Klappen, Rudern, o.a. in ferngelenkten Flugkörpern, bestehend aus einem Gleich­ strommotor mit nachgeschaltetem Getriebe, das auf ein Ab­ triebsorgan wirkt und dessen Stellbewegung über ein Kon­ trollglied an eine Auswerteelektronik weitergeleitet wird, die durch eine Nachführregelung auf den Gleichstrommotor einwirkt und damit den Regelkreis schließt, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Gleichstrommotor nach­ geschaltete Getriebe aufgeteilt wird in mindestens zwei Ein­ zelgetriebe, welche ihrerseits direkt oder indirekt auf je­ de einzelne Funktionsstelle einwirken.1.Drive device for moving flaps, rudders, or the like in remote-controlled missiles, consisting of a DC motor with a downstream transmission, which acts on an output member and whose actuating movement is transmitted via a control element to an electronic evaluation system, which is controlled by a control system on the DC motor acts and thus closes the control circuit, characterized in that the DC motor is switched after the gearbox is divided into at least two single gearboxes, which in turn act directly or indirectly on each de individual function point. 2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die an den Funktionsstellen angeordneten Getrie­ be Schneckengetriebe sind.2. Drive device according to claim 1, characterized net that the gear arranged at the function points be worm gears. 3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 u. 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß diese Schneckengetriebe mittels Transmissions­ wellen und Kupplungsteilen mit dem übrigen Getriebezug ge­ koppelt sind.3. Drive device according to claim 1 u. 2, characterized thereby records that these worm gears by means of transmissions shafts and coupling parts with the rest of the gear train are coupled. 4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 u. 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schneckenrad als schrägverzahntes Zahn­ segment ausgeführt ist und an diesem Abtriebsorgane wie z. B. Einhängebohrungen angebracht sind.4. Drive device according to claim 1 u. 2, characterized thereby records that the worm wheel as a helical tooth segment is executed and on this output organs like e.g. B. mounting holes are attached. 5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schneckengetriebe identisch sind und in beide Tragflügelhälften spiegelbildlich eingebaut werden.5. Drive device according to claim 1 to 4, characterized  records that the worm gears are identical and in both wing halves are installed in mirror image. 6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Kontrollorgan (Stellpotentiometer) über ei­ nen eigenen Getriebezweig 9 angesteuert wird, oder als Mehrgang-Potentiometer bzw. als Spindelpoti ausgeführt ist.6. Drive device according to claim 1, characterized in that the control element (control potentiometer) is controlled via its own transmission branch 9 , or is designed as a multi-turn potentiometer or as a spindle potentiometer.