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Die
Erfindung betrifft einen Schraubenantrieb, der ein drehbares Antriebselement
umfasst, das durch eine Kugelumlaufspindelkupplung mit einem primären, nicht
drehbaren Abtriebselement zusammenwirkt derart, dass eine Drehbewegung
des Antriebselements eine Bewegung des primären Antriebselements in Axialrichtung
bewirkt. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, betrifft die Erfindung
einen Schraubenantrieb, der zur Verwendung beim Steuern des Neigungswinkels
einer Stabilisierungsfläche
an einem Flugzeug geeignet ist.
EP
105 24 28 offenbart einen Schraubenantrieb nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Bekannte
Flugzeugstabilisierungssysteme schließen am Flugzeugrumpf angebrachte
Höhenflossen
und Seitenflossen ein, die dafür
angeordnet sind, eine Richtungsstabilität zu gewährleisten, wenn sich das Flugzeug
in Flug befindet. Unter Bezugnahme auf 1 kann der
Neigungswinkel der Höhenflosse
(nicht gezeigt) mit Hilfe eines allgemein als 10 bezeichneten
Kugelumlaufspindelantriebs verändert werden,
der eine drehbare Antriebswelle 12 umfasst, die eine primäre, nicht
drehbar angebrachte Abtriebsmutter 14 trägt. Die
primäre
Mutter 14 ist mit einer Spiralnut versehen, die eine Schraubengewindeformation 16 definiert,
innerhalb derer mehrere Kugeln 18 in rollendem Eingriff
sind, um eine Kugelumlaufspindelkupplung zwischen der Antriebswelle 12 und
der primären
Mutter 14 bereitzustellen. Auf eine Drehbewegung der Antriebswelle 12 hin
wird bewirkt, dass sich die primäre
Mutter 14 im Verhältnis
zur Antriebswelle 12 in Axialrichtung bewegt. Die primäre Mutter 14 ist
durch eine geeignete Verknüpfung
an die Höhenflosse
gekoppelt, um zu erlauben, dass der Neigungswinkel der Höhenflosse
auf eine Axialbewegung der primären
Mutter 14 im Verhältnis
zur Antriebswelle 12 verändert wird.
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Die
primäre
Mutter 14 kann durch eine zweite Schraubgewindeformation 20,
die an der Antriebswelle 12 bereitgestellt wird, derart
an eine sekundäre Mutter 20 in
Schraubgewindeeingriff mit der Antriebswelle 12 gekoppelt
werden, dass eine Bewegung der primären Mutter 14 in Axialrichtung
bewirkt, dass sich die sekundäre
Mutter 20 ebenfalls in Axialrichtung im Verhältnis zur
Antriebswelle 12 bewegt.
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Die
Kugelumlaufspindelkupplung 16, 18 gewährleistet
eine verhältnismäßig reibungsarme Kupplung
zwischen der Antriebswelle 12 und der primären Mutter 14,
während
die einfache Schraubengewindekupplung zwischen der Antriebswelle 12 und der
sekundären
Mutter 20 eine verhältnismäßig reibungsstarke
Kupplung gewährleistet.
Folglich wird bei normaler Anwendung wesentlich die gesamte Winkelbelastung
an der Antriebswelle 12 durch die reibungsarme Kugelumlaufspindelkupplung 16, 18 der
primären
Mutter 14 mitgeteilt. Die Position der sekundären Mutter 20 in
Axialrichtung im Verhältnis
zu dem Schraubengewinde 22 an der Antriebswelle 12 wird
genau so eingestellt, dass es unter solchen Umständen eine begrenzte Reibungsbelastung
der sekundären
Mutter 20 gibt.
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In
dem Fall, dass die Kugelumlaufspindelkupplung 16, 18 ausfällt, ist
es wichtig, dass der Antrieb blockiert wird, um eine unerwünschte Bewegung
der Höhenflosse
zu verhindern. Sollte die primäre
Mutter 14 ausfallen, wird die durch die Antriebswelle 12 ausgeübte Winkelbelastung
durch die reibungsstarke Schraubengewindekupplung derart auf die
sekundäre
Mutter 20 überragen,
dass eine weitere Drehung der Antriebswelle 12 bewirken
sollte, dass der Antrieb blockiert. Es hat sich jedoch gezeigt, dass
der Antrieb unter bestimmten Umständen nur durch Belasten der
sekundären
Mutter 20 mit einer Eingangsbelastung, die höher ist
als gewünscht,
blockiert. Daher kann bewirkt werden, dass das Schraubengewinde 22 an
der sekundären
Mutter 20 verschleißt
und sich schließlich
völlig
von der Antriebswelle 12 lösen kann. Unter solchen Umständen kann sich,
falls der sekundäre
Antrieb nicht blockiert, ein vollständiger Ausfall der Stabilisierungsfläche ergeben.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schraubenantrieb
bereitzustellen, der dieses Problem überwindet.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird ein Schraubenantrieb nach Anspruch
1 bereitgestellt.
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In
dem Fall, dass die Kugelumlaufspindelkupplung ausfällt, zum
Beispiel, falls die Kugeln der Kugelumlaufspindelkupplung brechen
oder das Schraubengewinde ausgerissen wird, wird die durch das Antriebselement
ausgeübte
Belastung von der Kugelumlaufspindelkupplung auf die einfache Schraubengewindekupplung übertragen.
Das Belasten der sekundären
Abtriebsanordnung durch die Schraubengewindekupplung drückt die
erste und die zweite Mutter auseinander und bewirkt, dass die erste
und die zweite Mutter am Antriebselement arretiert werden, wodurch
der Antrieb blockiert wird. Die Erfindung bietet folglich den Vorzug,
dass der Antrieb immer blockiert wird, sollte die Kugelumlaufspindelkupplung
ausfallen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform schließt die sekundäre Abtriebsanordnung
eine Kugel-Rampen-Anordnung
ein, die angeordnet ist, um der ersten und der zweiten Mutter der
sekundären Abtriebsanordnung
in dem Fall, dass die Kugelumlaufspindelkupplung ausfällt, eine
relative Bewegung in Axialrichtung zu verleihen.
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Die
Kugel-Rampen-Anordnung umfasst vorzugsweise mehrere sphärische Treibelemente,
die bei normaler Anwendung in eine Gleichgewichtsposition gedrückt werden,
in der sie innerhalb jeweiliger Aussparungen, die durch die erste
und die zweite Mutter definiert werden, in Eingriff genommen werden.
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Vorzugsweise
kann die sekundäre
Abtriebsanordnung an das primäre
Antiebselement gekuppelt werden.
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Der
Antrieb umfasst vorzugsweise eine Vorspannanordnung, die vorzugsweise
wenigstens eine Feder umfasst, wobei die Vorspannanordnung angeordnet
ist, um eine Vorspannkraft auf die erste Mutter auszuüben, um
so die sphärischen
Treibelemente in ihre Gleichgewichtspositionen zu drücken.
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Die
sphärischen
Treibelemente sind angeordnet, um in dem Fall, dass die Kugelumlaufspindelkupplung
ausfällt
und eine durch das Antriebselement ausgeübte Belastung von der Kugelumlaufspindelkupplung
auf die Schraubengewindekupplung übertragen wird, aus dem Eingriff
mit ihren jeweiligen Aussparungen heraus zu gleiten. Wenn die sphärischen
Treibelemente aus dem Eingriff mit ihren jeweiligen Aussparungen
heraus gleiten, werden die erste und die zweite Mutter gegen die
Vorspannkraft der Vorspannmittel auseinandergedrückt, wodurch bewirkt wird,
dass die erste und die zweite Mutter an dem Antriebselement arretiert
werden.
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Der
Kugelumlaufspindelantrieb ist besonders geeignet zur Verwendung
beim Steuern einer Höhenflosse
an einem Flugzeug, kann aber ebenfalls in anderen Anwendungen verwendet
werden, bei denen es wünschenswert
ist, den Antrieb zu blockieren, sollte die Kugelumlaufspindelkupplung
ausfallen.
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Die
Vorspannmittel nehmen zweckmäßigerweise
die Form einer Mehrfederbaugruppe, die auf die erste Mutter einwirkt,
an.
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Die
sekundäre
Abtriebsanordnung schließt vorzugsweise
ein nicht drehbares Mutterngehäuse ein,
das auf eine Drehung des Antriebselements hin mit dem primären Antiebselement
in Axialrichtung bewegt werden kann, wobei die erste Mutter derart an
das Mutterngehäuse
gekuppelt ist, dass eine relative Winkelbewegung zwischen der ersten
Mutter und dem Mutterngehäuse
wesentlich verhindert wird.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
schließt die
sekundäre
Abtiebeanordnung eine Rollenanordnung ein, die angeordnet ist, um
in dem Fall, dass die Kugelumlaufspindelkupplung ausfällt, der
ersten und der zweiten Mutter eine relative Bewegung in Axialrichtung
zu verleihen.
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Vorzugsweise
schließt
die Rollenanordnung eine Gewinderolle ein, die einen Schr ägungswinkel von
wesentlich Null hat, die mit entsprechenden Gewindegängen an
in Radialrichtung äußeren Flächen an
der ersten und der zweiten Mutter zusammenwirkt.
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Insbesondere
sind die Gewindegänge
an den in Radialrichtung äußeren Flächen der
ersten und der zweiten Mutter entgegengesetzt gerichtete Schraubengewindegänge.
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Vorzugsweise
schließt
die Rollenanordnung ein abscherbares Element ein, das die zweite
Mutter an das Gehäuse
kuppelt und angeordnet ist, um in dem Fall, dass die Kugelumlaufspindelkupplung
ausfällt,
zum Unterbrechen der Kupplung abzuscheren, um dadurch eine relative
Bewegung der ersten und der zweiten Mutter in Axialrichtung zu ermöglichen. Insbesondere
hat das abscherbare Element die Form eines Stiftes.
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Die
Erfindung wird nun, nur als Beispiel, beschrieben, unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen,
in denen:
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1 eine
Schnittansicht eines Teils eines herkömmlichen Schraubenantriebs
zur Verwendung beim Steuern der Bewegung einer Höhenflosse an einem Flugzeug
ist,
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2 eine
Schnittansicht eines Teils eines Schraubenantriebs nach einer ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wenn er sich in einem normalen Betriebszustand
befindet, ist,
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3 eine
vergrößerte Absicht
einer Kugel-Rampen-Anordnung, die einen Teil des Schraubenantriebs
in 2 bildet, ist,
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4 eine
Schnittansicht eines Teils des Schraubenantriebs in 2,
wenn die Kugelumlaufspindelkupplung des Antriebs gerade ausgefallen
ist, ist,
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5 eine
Schnittansicht, ähnlich
der in 4 gezeigten, eines Teils eines Schraubenantriebs
nach einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wenn er sich anschließend an
einen Ausfall der Kugelumlaufspindelkupplung in einem blockierten
Zustand befindet, ist,
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6 eine
Schnittansicht eines Teils eines Schraubenantriebs nach einer alternativen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist, und
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7 eine
Schnittansicht eines Teils eines Schraubenantriebs nach einer weiteren
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wenn er sich in einem normalen Betriebszustand
befindet, ist.
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Unter
Bezugnahme auf 2 schließt ein Kugelumlaufspindelantrieb
ein Antriebselement in der Form einer Antriebswelle 30 mit
einer Röhrenform
ein, das angeordnet ist, um bei Anwendung von einem passenden Motor
(nicht gezeigt) durch eine geeignete Getriebeanordnung gedreht zu
werden. Die Antriebswelle 30 ist an ihrer Außenfläche mit
einer Spiralnut versehen, die eine erste Schraubengewindeformation 32 definiert,
innerhalb derer mehrere sphärische
Elemente oder Kugeln 34 (von denen nur eine gezeigt wird)
aufgenommen werden. Die Antriebswelle 30 ist bei Anwendung
an einem Teil eines Flugzeugs befestigt derart, dass sich die Welle 30 frei drehen
kann, sich aber nicht in Axialrichtung bewegen kann, oder derart,
dass eine Axialbewegung begrenzt wird.
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Die
Antriebswelle 30 trägt
ein primäres
Abtriebselement in der Form einer Mutter 36, die durch einen
Ansatz 40 nicht drehbar an einem Teil des Flugzeugrahmens
angebracht ist. Die primäre
Mutter 36 ist mit einer zweiten Schraubengewindeformation 38 versehen,
die mit der ersten Schraubengewindeformation 32, die an
der Antriebswelle 30 bereitgestellt wird, zusammenwirkt,
um zusammen mit den Kugeln 34 eine hoch wirksame reibungsarme
Kugelumlaufspindelkupplung zwischen der Antriebswelle 30 und
der primären
Mutter 36 zu definieren. Die primäre Mutter 36 schließt einen
Flanschbereich 36a ein, der bei Anwendung an einer Verknüpfung (nicht gezeigt)
in Verbindung mit der Höhenflosse
befestigt ist. Da die primäre
Mutter 36 nicht drehbar am Flugzeug angebracht ist, teilt
eine Drehbewegung der Antriebswelle 30 der primären Mutter 36 durch
die Kugelumlaufspindelkupplung eine Axialbewegung (Translation)
mit, um zu ermöglichen,
dass der Neigungswinkel der Höhenflosse
eingestellt wird.
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Die
Antriebswelle 30 trägt
ebenfalls eine, allgemein als 42 bezeichnete, sekundäre Mutternanordnung,
die ein nicht drehbares Mutterngehäuse 44 einschließt, das
einen Flansch oder Zapfen 44a einschließt, der an die Höhenflosse
gekoppelt ist. Das Mutterngehäuse 44 kann
ebenfalls an die primäre Mutter 36 gekoppelt
sein derart, dass es auf eine Drehung der Antriebswelle 30 hin
mit der primären Mutter 36 in
Axialrichtung bewegt werden kann. Alternativ dazu kann das Mutterngehäuse 44 an
die Struktur des Flugzeugs gekoppelt sein. Es ist wichtig, dass die
primäee
und die sekundäre
Belastungsbahn getrennt sind und dass die sekundäre Belastungsbahn unter normalen
Betriebsbedingungen unbelastet sein sollte. Die sekundäre Mutternanordnung 42 schließt ebenfalls
eine erste und eine zweite Mutter 46 bzw. 48 ein,
wobei die erste und die zweite Mutter 46, 48 mit
einer dritten und einer vierten Schraubengewindeformation 47 bzw. 49 versehen
sind, die mit der an der Antriebswelle 30 bereitgestellten
Schraubengewindeformation 32 zusammenwirken können, um Schraubengewindekupplungen
mit verhältnismäßig hoher
Reibung zwischen der Antriebswelle 30 und der sekundären Mutternanordnung 42 bereitzustellen.
Die erste Mutter 46 ist durch einen Ansatz 50 an das
Mutterngehäuse 44 gekoppelt
und ist genau angeordnet derart, dass die erste Mutter 46 bei
normaler Anwendung eine Gleichgewichtsposition einnimmt (wie in 2 gezeigt),
in der ein enger Abstand zwischen jeder der dritten und der vierten Schraubengewindeformation 47, 49 und
der ersten Schraubengewindeformation 32 an der Antriebswelle 30 aufrechterhalten
wird. Der Ansatz 50 sichert, dass eine relative Winkelbewegung
zwischen der ersten Mutter 46 und dem Mutterngehäuse 44 verhindert wird,
erlaubt aber einen kleinen Grad an Axialbewegung zwischen diesen
Bauteilen. Die zweite Mutter 48 ist derart angeordnet,
dass sie sich in dem Fall, dass eine Winkelbelastung auf die zweite
Mutter 48 ausgeübt
wird, frei im Verhältnis
sowohl zur ersten Mutter 46 als auch zum Mutterngehäuse 44 drehen kann.
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Zwischen
der ersten und der zweiten Mutter 46, 48 sind
mehrere sphärische
Antriebselemente 54 angeordnet, wobei die sphärischen
Antriebselemente 54 innerhalb jeweiliger Aussparungen oder
Rillen (in 2 nicht sichtbar) angeordnet
sind, die durch gegenüberliegende
Flächen
der ersten und der zweiten Mutter 46, 48 definiert
werden. Wie am deutlichsten in 3 zu sehen
ist, definieren die in der ersten und der zweiten Mutter 46, 48 bereitgestellten
Aussparungen Rampenflächen 56, 58,
mit denen die Antriebselemente 54 in Eingriff gebracht
werden können.
Es wird eine Federbaugruppe 52 bereitgestellt, die auf
die erste Mutter 46 einwirkt und dazu dient, die Antriebselemente
in ihren Gleichgewichtspositionen innerhalb ihrer jeweiligen Aussparungen
festzuhalten.
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Wenn
der Antrieb in normaler Anwendung ist und richtig funktioniert,
bewirkt eine Drehung der Antriebswelle 30 durch den Motor,
dass sich die primäre Mutter 36 im
Verhältnis
zur Antriebswelle 30 in Axialrichtung bewegt, und folglich
kann der Neigungswinkel der Höhenflosse,
mit der die primäre
Mutter 36 verknüpft
ist, eingestellt werden. Unter solchen Umständen wird gesagt, dass sich
der Antrieb in einem normalen Betriebszustand befindet, und die
sekundäre
Mutternanordnung 42 nimmt die in 2 gezeigte
Position ein, in der die Vorspannkraft der Federanordnung 52 dazu
dient, die erste Mutter 46 zur zweiten Mutter 48 hin
zu drücken,
um die Antriebselemente 54 in ihren Gleichgewichtspositionen
festzuhalten, in denen sie innerhalb ihrer jeweiligen Aussparungen
in Eingriff sind. Da die erste Mutter 46 derart angeordnet
ist, dass (wie in 2 gezeigt) zwischen der dritten
und der vierten Schraubgewindeformation 47, 49 und
der in der Antriebswelle 30 bereitgestellten Schraubengewindeformation 32 ein schmaler
Abstand aufrechterhalten wird, können
sich die erste und die zweite Mutter 46, 48 auf
eine Drehung der Antriebswelle 30 hin frei längs der
Schraubengewindeformation 32 verschieben.
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Die
Kugelumlaufspindelkupplung zwischen der Antriebswelle 30 und
der primären
Mutter 36 bildet eine viel reibungsärmere Kupplung als die Schraubengewindekupplungen
zwischen der Antriebswelle 30 und der ersten Mutter 46 und
zwischen der Antriebswelle 30 und der zweiten Mutter 48. Wenn
sich der Antrieb im normalen Betriebszustand befindet, wird wesentlich
die gesamte durch die Antriebswelle 30 mitgeteilte Winkelbelastung
durch die primäre
Mutter 36 aufgenommen. Wenn sich die primäre Mutter 36,
zusammen mit dem Mutterngehäuse 44,
in Axialrichtung längs
der Antriebswelle 30 bewegt, wird durch den Antriebsansatz 50 der
ersten Mutter 46 und daher der zweiten Mutter 48 ein
Antrieb mitgeteilt derart, dass sich die erste und die zweite Mutter 46, 48 längs der
ersten Schraubengewindeformation 32 an der Antriebswelle 30 verschieben.
Angesichts der schmalen Abstände
zwischen den Schraubengewindeformationen 32, 49 gibt
es wesentlich keine Reibungsbelastung der zweiten Mutter 48 derart,
dass die zweite Mutter 48 nicht zum Drehen veranlasst wird.
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Sollte
die Kugelumlaufspindelkupplung zwischen der Antriebswelle 30 und
der primären
Mutter 36 auf Grund eines Ausfalls der Schraubengewindeformation 32 oder
der Kugeln 34 ausfallen, wird die durch die Antriebswelle 30 mitgeteilte
Belastung, entweder Zug oder Druck, auf die Schraubengewindeformation übertragen
und wird daher durch die erste und die zweite Mutter 46, 48 auf
die sekundäre
Mutternanordnung 42 übertragen.
Da die erste Mutter 46 an das nicht drehbar angebrachte
Gehäuse 44 gekoppelt
ist, kann sich die erste Mutter 46 nicht drehen, wenn durch
die Schraubengewindekupplungen eine Winkelbelastung aufgenommen
wird, aber die zweite Mutter 48 kann sich frei im Verhältnis zur
Antriebswelle 30 drehen derart, dass die an der zweiten Mutter 48 bereitgestellte
Schraubengewindeformation 49, wie in 4 an
den Punkten A und B gezeigt, in eine Berührung mit der Schraubengewindeformation 32 gedrückt wird.
Die Reibungsberührung
zwischen der vierten Schraubengewindeformation 49 an der
zweiten Mutter 48 und der ersten Schraubengewindeformation 32 an
der Antriebswelle 30 übt
eine Belastung auf die zweite Mutter 48 aus, die gegen
die Vorspannkraft der Federbaugruppe 52 wirkt, wodurch
die Antriebselemente 54 gedrängt werden, ihre jeweiligen
Rampenflächen 56, 58 hinauf
aus dem Eingriff mit ihren jeweiligen Aussparungen zu gleiten. Da
bewirkt wird, dass die Antriebselemente 54 die Rampenflächen 56, 58 hinauf
gleiten, wird der ersten Mutter 46 eine Axialbewegung im
Verhältnis
zur zweiten Mutter 48 mitgeteilt, und daher wird die an
der ersten Mutter 46 bereitgestellte dritte Schraubengewindeformation 47,
wie in 5 gezeigt, am Punkt C in eine Berührung mit
der Schraubengewindeformation 32 an der Antriebswelle 30 gedrängt. In
dieser Position sind die erste und die zweite Mutter 46, 48 an der
Schraubengewindeformation 32 an der Antriebswelle 30 arretiert,
was bewirkt, dass der Antrieb blockiert wird, und eine weitere Axialbewegung
des Mutterngehäuses 44 und
daher der Flugzeugstabilisierungsfläche verhindert.
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Es
wird zu erkennen sein, dass, damit der Antrieb wie beschrieben funktioniert,
die erste und die zweite Mutter 46, 48 aus einem
Material geformt sein sollten, das eine verhältnismäßig hohe Reibungskraft gewährleistet,
wenn ihre jeweiligen Schraubengewindeformationen 47, 49 in
einen Eingriff mit der Schraubengewindeformation 32 an
der Antriebswelle 30 gedrängt werden.
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6 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung, bei der die zweite Mutter 48 einen Flansch 48a einschließt, der
eine Stirnfläche 48b hat, die
dafür angeordnet
ist, eine Fläche
des Mutterngehäuses 44 in
Eingriff zu nehmen. Der Reibungskoeffizient zwischen der Fläche 48b und
der Fläche
des Mutterngehäuses 44 ist
verhältnismäßig niedrig,
um zu sichern, dass eine relative Axialbewegung zwischen der zweiten
Mutter 48 und dem Gehäuse 44 ermöglicht wird,
selbst wenn die Antriebselemente 54 die erste und die zweite
Mutter 46, 48 auseinanderdrücken. Zum Beispiel können die
Fläche 48b und/oder
die gegenüberliegende
Fläche
des Mutterngehäuses 44 mit
einer geeigneten reibungsmindernden Beschichtung versehen sein.
Folglich führt,
sollte die Kugelumlaufspindelkupplung zwischen der Antriebswelle 30 und
der primären
Mutter 36 ausfallen und verursachen, dass eine durch die
Antriebswelle 30 ausgeübte
Winkelbelastung durch die Schraubengewindekupplungen aufgenommen
wird, die auf die zweite Mutter 48 ausgeübte Belastung
zu einer relativen Winkelbewegung zwischen der zweiten Mutter 48 und
der ersten Mutter 46. Wie zuvor beschrieben, bewirkt eine
relative Winkelbewegung zwischen der ersten und der zweiten Mutter 46, 48,
dass die Antriebselemente 54 ihre jeweiligen Rampenflächen 56, 58 hinauf
gleiten, um der ersten und der zweiten Mutter 46, 48 eine
relative Axialbewegung mitzuteilen, wobei die sich ergebende Berührung zwischen
den Schraubengewindeformationen 47, 49 an der
ersten und der zweiten Mutter 46, 48 und der Schraubengewindeformation 32 an
der Antriebswelle 30 bewirkt, dass der Antrieb blockiert.
Die in 6 gezeigte Ausführungsform bietet einen Vorzug
gegenüber
der in 4 und 5 gezeigten insofern, als die
der sekundären
Mutternanordnung 42 auf den Ausfall der Kugelumlaufspindelkupplung
hin mitgeteilte Belastung durch die zweite Mutter 48 unmittelbar
auf das Mutterngehäuse 44 übertragen
wird, statt ebenfalls durch die erste Mutter 46 übertragen
zu werden.
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Es
wird zu erkennen sein, dass es in dem Fall, dass die Kugelumlaufspindelkupplung
ausfällt, ungeachtet
der Richtung der durch die Schraubengewindekupplung 32, 47, 49 auf
die sekundäre
Mutternanordnung 42 übertragenen
Winkelbelastung, eine relative Winkelbewegung zwischen der ersten
und der zweiten Mutter 46, 48 geben wird, um zu
bewirken, dass sich die Antriebselemente 54 bewegen und der
Antrieb blockiert. Folglich wird der Antrieb sowohl für Druck-
als auch für
Zugbelastung der Schraubengewindekupplung durch die Antriebswelle 30 blockieren.
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In
der in 4 und 5 gezeigten Ausführungsform
oder der in 6 gezeigten werden, falls der
Ausfall der Kugelumlaufspindelkupplung zwischen der Antriebswelle 30 und
der primären
Mutter 36 nur zeitweilig ist derart, dass die durch die
Schraubengewindekupplung 32, 47, 49 auf
die sekundäre Mutternbaugruppe 42 übertragene
Winkelbelastung auf eine Wiederherstellung der Kugelumlaufspindelkupplung 32, 34 hin
aufgehoben wird, die Antriebselemente 54 unter der Vorspannkraft
der Federbaugruppe 52 zurück in ihre Gleichgewichtspositionen gedrückt, und
der normale Betrieb des Antriebs wird sich fortsetzen. Jedoch ist
jeder Ausfall, der bewirkt, dass die sekundäre Mutternbaugruppe 42 belastet wird,
in Bezug auf einen fortgesetzten Stabilisierungsflächenbetrieb
außerordentlich
ernst und nicht zu beheben.
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7 zeigt
eine alternative Konfiguration der sekundären Mutternanordnung 42 nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform
wird eine relative Winkelbewegung sowohl der ersten als auch der
zweiten Mutter 46, 48 der sekundären Mutternanordnung 42 unter
Bedingungen erlaubt, unter denen die Kugelumlaufspindelkupplung
zwischen der Antriebswelle 30 und der primären Mutter 36 ausfällt. Die
Position der ersten und der zweiten Mutter 46, 48 im
Verhältnis
zur Antriebswelle 30 steht unter der Kontrolle einer Rollenanordnung,
die eine Rolle 60 und einen Stift 62 einschließt. Die
Rolle 60 wird zwischen in Radialrichtung äußeren Flächen der
ersten und der zweiten Mutter 46, 48 und einer
teilweise mit Gewinde versehenen, in Radialrichtung inneren Fläche 45 des
Gehäuses 44,
die einen Schrägungswinkel
von wesentlich Null hat, in Eingriff genommen. Die Außenfläche der
Rolle 60 hat ebenfalls einen Gewindegang mit einem Schrägungswinkel
von Null, der mit dem identischen Gewindegang an der Fläche 45 zusammenwirkt,
so dass sich die Rolle 60 im normalen Betrieb frei drehen
kann. Die erste und die zweite Mutter 46, 48 haben
an ihren in Radialrichtung äußeren Flächen 46a, 48a entgegengesetzte
spiralige Gewindegänge,
die mit den Gewindegängen
an der Rolle 60 zusammenwirken. Der Stift 62 wird
innerhalb entsprechender Aussparungen oder Rillen 63, 64,
die in dem Gehäuse 44 bzw.
der zweiten Mutter 48 bereitgestellt werden, aufgenommen
und dient dazu, unter normalen Betriebsumständen das unbewegliche Positionieren der
zwei Teile 44, 48 im Verhältnis zueinander zu unterstützen.
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Unter
normalen Betriebsbedingungen, bei denen die primäre Mutter wesentlich die gesamte durch
die Antriebswelle 30 mitgeteilte Winkelbelastung aufnimmt,
werden die erste und die zweite Mutter 46, 48 durch
den Stift 62, der eine relative Drehbewegung der zweiten
Mutter 48 im Verhältnis
zum Mutterngehäuse 44 verhindert,
in Position gehalten. Falls auf Grund eines Ausfalls der Kugelumlaufspindelkupplung
durch die erste und die zweite Mutter 46, 48 der
sekundären
Mutternanordnung 42 eine Belastung mitgeteilt wird, wird,
wie zuvor beschrieben, durch die Wechselwirkung mit der Antriebswelle 30 bewirkt,
dass sich die zweite Mutter 48 dreht. Eine Winkelbewegung
der zweiten Mutter 48 führt
dazu, dass eine Kraft auf den Stift 62 ausgeübt wird,
die dessen Abscheren bewirkt. Das Abscheren des Stiftes 62 ermöglicht,
dass sich die erste und die zweite Mutter 46, 48 drehen,
und das Zusammenwirken zwischen dem Gewindegang an der Fläche 48a der zweiten
Mutter 48 mit dem Gewindegang an der Rolle 60 bewirkt
ebenfalls, dass sich die Rolle 60 dreht. Die Drehung der
Rolle 60 führt
zu einer Drehung der ersten Mutter 46, und das Zusammenwirken
zwischen den entgegengesetzten spiraligen Gewindegängen an
der ersten und der zweiten Mutter 46, 48 mit dem
Gewindegang an der Rolle 60 führt zu einer axialen Translation
der ersten und der zweiten Mutter 46, 48 in entgegengesetzten
Richtungen. Diese Bewegung in Axialrichtung führt dazu, dass die dritte und
die vierte Schraubengewindeformation 47, 49 in eine
Berührung
mit der Schraubengewindeformation 32 an der Antriebswelle
gedrängt
werden, und verhindert eine weitere Bewegung des Mutterngehäuses 44 in
Axialrichtung, wodurch bewirkt wird, dass der Antrieb blockiert.
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Bei
einer beliebigen der zuvor erwähnten Ausführungsformen
kann, falls erforderlich, an der sekundären Mutternanordnung 42 ein
Positionssensor bereitgestellt werden, um in dem Fall, dass die durch
die Antriebswelle 30 ausgeübte Winkelbelastung von der
Kugelumlaufspindelkupplung der primären Mutter 36 auf
die Kugelumlaufspindelkupplung der sekundären Mutternanordnung 42 übertragen wird,
eine Winkelbewegung der zweiten Mutter 48 und/oder eine
Axialbewegung der ersten und/oder der zweiten Mutter 46, 48 abzufühlen. Zum
Beispiel kann der Positionssensor die Form eines LVDT zum Abfühlen der
Translationsbewegung der ersten und/oder der zweiten Mutter 46, 48 annehmen
oder kann die Form eines RVDT zum Abfühlen der Winkelbewegung der
zweiten Mutter 48 annehmen. In dem Fall, dass der Positionssensor
ein Ausgangssignal bereitstellt, um eine Winkelbewegung der zweiten Mutter 48 und/oder
eine relative Axialbewegung zwischen der ersten und der zweiten
Mutter 46, 48 anzuzeigen, kann dem Flugzeugflugsteuerungscockpit ein
Warnsignal bereitgestellt werden, um den Piloten vor einem Antriebsausfall
zu warnen.