DE69906017T2

DE69906017T2 - Stellglied in einem Schubumkehrsystem einer Flugzeugdüse

Info

Publication number: DE69906017T2
Application number: DE69906017T
Authority: DE
Inventors: Stephen Harlow Horsehay Davies
Original assignee: Goodrich Actuation Systems Ltd
Current assignee: Goodrich Actuation Systems Ltd
Priority date: 1998-11-23
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2019-11-19
Also published as: EP1004798A1; GB9825651D0; DE69906017D1; EP1004798B1; US6167694B1

Description

Diese Endung betrifft ein Schubumkehrsystem eines Flugzeugtriebwerkes, das ein Schubumkehrverkleidungsblech umfaßr, das bei Benutzung zwischen einem verstauten und einem aufgerichteten Zustand beweglich ist, wie es aus dem US-A-4216909 bekannt ist.
Ein typisches Schubumkehrstellglied wird hydraulisch zwischen verstauten und betätigten Positionen angetrieben. Um ein Schubumkehrverkleidungsblech eines Schubumkehrsystems zu bewegen, muß vom Stellglied eine anfängliche hohe Kraft angewandt werden. Nach der Anfangsbewegung des Verkleidungsbleches kann die angewandte Kraft reduziert werden. Typischerweise wird die angewandte Kraft jedoch nicht bedeutend reduziert, wobei die durch das Stellglied angewandte Kraft im wesentlichen auf ihrem anfänglichen hohen Niveau durchgängig über die Bewegung des damit verbundenen Verkleidungsbleches verbleibt. Eindeutig führt das dazu, daß das System relativ umwirksam ist.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein elektrisch angetriebenes Stellglied bereitzustellen, das diesen Nachteil vermeidet oder mildert.
Entsprechend der vorliegenden Endung wird ein Schubumkehrsystem der vorangehend erwähnten Ausführung bereitgestellt, das die charakteristischen Merkmale des beschreibenden Abschnittes des Patentanspruches 1 aufweist.
Da das Stellglied nach Patentanspruch 1 verwendet wird, um ein Verkleidungsblech, das einen Teil des Schubumkehrsystems bildet, aus einer verstauten Position in eine aufgerichtete Position anzutreiben, ist daher die anfängliche Last, die auf das dritte Element durch das Verkleidungsblech angewandt wird, hoch, und verhindert im wesentlichen eine Drehbewegung des zweiten und dritten Elementes. Da sich das zweite und dritte Element nicht drehen, bewirkt die Drehung des ersten Elementes durch die Antriebsanordnung, daß sich das zweite Element axial mit einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt, wodurch die Bewegung des Verkleidungsbleches beginnt. Während sich das Verkleidungsblech bewegt, wird ein Punkt erreicht, über den hinaus die Last am dritten Element auf einen ausreichend niedrigen Wert absinkt, damit die relative Bewegung zwischen dem zweiten und dem dritten Element erfolgen kann. Sobald dieser Punkt erreicht ist, beginnt das zweite Element eine Drehbewegung mit dem ersten Element, wodurch die Bewegung des dritten Elementes und des Verkleidungsbleches relativ zum ersten und zweiten Element mit einer höheren Geschwindigkeit erfolgt. Das zweite Element weist eine Doppelgeschwindigkeitsmutter auf, wobei das erste und dritte Element eine erste und zweite Gewindestange aufweist, wobei die erste Stange und der entsprechende Teil der Doppelgeschwindigkeitsmutter mit Schraubengewinde mit feiner Steigung versehen sind, wobei die zweite Stange und der entsprechende Teil der Doppelgeschwindigkeitsmutter mit Schraubengewinde mit gröberer Steigung versehen sind.
Vorzugsweise sind die Schraubgewindemechanismen Kugelspindelmechanismen.
Wünschenswerterweise wird die relative axiale Bewegung des ersten und zweiten Elementes durch Widerlagereinrichtungen begrenzt, wonach bei Benutzung die fortgesetzte Drehung des ersten Elementes das zweite Element relativ zum dritten Element dreht.
Die Endung wird weiter als Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
1 eine grafische perspektivische Darstellung eines Schubumkehrstellgliedsystems und Teile eines Schubumkehrsystems; und
2 eine grafische Darstellung eines Stellgliedes in Übereinstimmung mit einer Ausführung der Endung, wobei das Stellglied einen Teil des in 1 gezeigten Stellgliedsystems bildet.
1 veranschaulicht ein Stellgliedsystem 10 für das Steuern des Betriebes eines Schubumkehrsystems. Das Schubumkehrsystem umfaßt Verkleidungsbleche 11, 12, von denen ein jedes zwischen einer verstauten nicht in Betrieb befindlichen Position und einer aufgerichteten Betriebsposition beweglich ist. Bei Benutzung, wenn das Schubumkehrsystem nicht in Betrieb ist, sind die Verkleidungsbleche in ihren verstauten Positionen 11, 12 verriegelt. Wenn das Schubumkehrsystem betätigt werden soll, um den Triebwerkschub umzulenken, um eine Bremswirkung beim Flugzeug nach dem Landen anzuwenden, werden die Verkleidungsbleche 11, 12 in ihre aufgerichteten Positionen bewegt. Die Verkleidungsbleche 11, 12 sind mittels Stellgliedern 13 beweglich, die einen Teil des Systems 10 bilden. Wie es gezeigt wird, weist jedes Verkleidungsblech 11, 12 drei damit in Verbindung stehende Stellglieder 13 auf. Es wird jedoch erkannt, daß die Erfindung ebenfalls bei Anordnungen anwendbar ist, bei denen die Verkleidungsbleche eine geringere oder eine größere Anzahl von damit in Verbindung stehenden Stellgliedern aufweisen.
Wie es vereinfacht in 2 veranschaulicht wird, weist jedes Stellglied 13 ein erstes Element 14 in der Form einer Gewindestange auf, wobei das erste Element 14 mit einem zweiten Element 15 in der Form einer Doppelgeschwindigkeitsmutter in Schraubgewindeeingriff ist. Das zweite Element 15 kommt ebenfalls mit einem dritten Element 16 in Eingriff, das eine weitere Gewindestange aufweist. Das dritte Element 16 ist an einer Montageöse 17 für eine nicht drehbare Verbindung mit einer geeigneten Verlängerung oder Ausbildung gesichert, die einen Teil des damit verbundenen einen der Verkleidungsbleche 11, 12 bildet. In der Praxis ist es wahrscheinlich, daß der Schraubenmechanismus 14, 15 und der Schraubenmechanismus 15, 16 Kugelspindelmechanismen sein werden.
Das erste Element 14 ist an der Abtriebswelle 18 einer Antriebsanordnung 19 gesichert. Die Antriebsanordnung 19 weist ein Getriebe auf, das mittels einer Eingangswelle 20 angetrieben wird, die bei Benutzung mit dem Abtrieb eines geeigneten Elektromotors 21 verbunden werden kann. Alternativ kann die Eingangswelle 20 mit einem Synchronisierelement 22 verbunden werden, das mit der gleichen Drehzahl wie der Motor 21 durch die Antriebsanordnung 19 eines weiteren der Stellglieder 13 angetrieben wird.
In der in 1 veranschaulichten Anordnung ist jedes der Verkleidungsbleche so angeordnet, daß es mittels von drei Stellgliedern 13 zwischen seiner verstauten Position und seiner aufgerichteten Position angetrieben werden kann. Zwei Elektromotoren 21 sind vorhanden, um jedes Verkleidungsblech anzutreiben. Es wird daher erkannt, daß die Antriebsanordnungen 19 von zwei der Stellglieder 13, die mit jedem Verkleidungsblech verbunden sind, direkt durch die Elektromotoren 21 angetrieben werden, und daß das dritte Stellglied 13 mittels der Synchronisierelemente 22 angetrieben wird. Zusätzlich zum Bereitstellen des Antriebes für das dritte Stellglied 13 wirken die Synchronisierelemente 22, um zu sichern, daß die Antriebsanordnungen 19 aller Stellglieder 13 mit im wesentlichen der gleichen Drehzahl angetrieben werden.
Ein Positionsmeßfühler 23 ist mit der Antriebsanordnung 19 des einen der Stellglieder 13 verbunden, die mit jedem Verkleidungsblech verbunden sind, um eine Anzeige betreffs der Position des Verkleidungsbleches zu liefern. Die Synchronisierelemente 22 sind jeweils mit einer Sperre 24 versehen, die, wenn es gewünscht wird, freigegeben werden kann, um zu gestatten, daß eines der Stellglieder 13 unabhängig von den anderen Stellgliedern 13, die mit einem der Verkleidungsbleche verbunden sind, bewegt werden kann, beispielsweise für Wartungszwecke.
Wie es in 2 etwas grafisch veranschaulicht wird, ist das erste Element 14 mit einem entsprechenden Schraubengewinde versehen, das eine relativ feine Steigung aufweist. Der Teil des zweiten Elementes 15, der mit dem Schraubengewinde des ersten. Elementes 14 in Eingriff kommt, ist mit einem entsprechenden Schraubengewinde versehen. Das dritte Element 16 ist mit einem Schraubengewinde versehen, das eine relativ grobe Steigung aufweist, und der Teil des zweiten Elementes 15, der mit dem Schraubengewinde des dritten Elementes 16 zusammenwirkt, weist ein entsprechendes Gewinde auf.
2 veranschaulicht das Stellglied 13 in seinem verstauten Zustand. Wenn es gewünscht wird, die Schubumkehreinrichtung in ihre Betriebsposition zu bewegen, werden jegliche Sperren, die mit der Schubumkehreinrichtung in Verbindung stehen, freigegeben, und die Motoren 21 werden angetrieben, wobei die Antriebsanordnungen 19 angetrieben werden, um eine Drehung eines jeden ersten Elementes 14 zu bewirken. Es wurde ermittelt, daß, wenn sich die Schubumkehreinrichtung in ihrer verstauten Position befindet, eine Last von großer Größe auf die Stellglieder 13 durch die Vekleidungsbleche angewandt wird, was dahingehend tendiert, die Schubumkehreinrichtung in ihrem verstauten Zustand zu halten. Die Anwendung dieser Last wird durch den Schraubengewindeeingriff zwischen dem ersten, zweiten und dritten Element 14, 15, 16 übertragen. Im Ergebnis der Anwendung dieser großen Last und im Ergebnis der Bereitstellung des relativ groben Schraubengewindeeingriffes zwischen dem zweiten und dem dritten Element 15, 16 wird eine relative Bewegung zwischen diesen Elementen nicht auftreten. Es wird daher erkannt, daß beim Drehen des ersten Elementes 14 eine relative Drehung zwischen dem ersten und dem zweiten Element 14, 15 und eine axiale Bewegung des zweiten Elementes 15 relativ zum ersten Element 14 auftritt. Die Geschwindigkeit der axialen Bewegung ist infolge der Bereitstellung der feinen Steigung des Schraubengewindeeingriffes zwischen dem ersten und dem zweiten Element 14, 15 relativ niedrig. Ebenfalls im Ergebnis der feinen Steigung des Schraubengewindeeingriffes weist der Mechanismus 14, 15 einen relativ starken mechanischen Vorteil auf, und so kann das Stellglied eine Kraft von relativ großer Größe auf das damit verbundene Verkleidungsblech der Schubumkehreinrichtung anwenden.
Während sich das Verkleidungsblech der Schubumkehreinrichtung aus seiner verstauten Position bewegt, verringert sich die Größe der Kraft, die durch das Verkleidungsblech auf das Stellglied 13 angewandt wird, und es wird ein Punkt erreicht, über den hinaus die Größe der Last auf ein ausreichend niedriges Niveau absinkt, damit eine relative Drehung zwischen dem zweiten und dem dritten Element 15, 16 erfolgen kann. Die axiale Länge des ersten Elementes 14 wird so ausgewählt, daß die relative Bewegung zwischen dem zweiten und dem dritten Element 15, 16 beginnt, während das zweite Element 15 einen Endanschlag 14a des ersten Elementes 14 erreicht. Selbst wenn das Absinken der Last unzureichend ist, um eine relative Drehung des zweiten und dritten Elementes 15, 16 zu begünstigen, wird daher eine derartige relative Drehung bei fortgesetzter Drehung des Elementes 14 auftreten, während der Eingriff des Elementes 15 mit dem Anschlag 14a eine weitere relative Drehung der Elemente 14, 15 verhindert. Die fortgesetzte Drehung des ersten Elementes 14 bewirkt, daß sich das zweite Element 15 mit dem ersten Element 14 dreht, und da das dritte Element 16 gegen eine Drehung durch das Zusammenwirken zwischen der Öse 17 und dem dazugehörenden Verkleidungsblech festgehalten wird, tritt eine relative Drehung zwischen dem zweiten und dritten Element 15, 16 auf. Eine derartige relative Drehung bewirkt, daß sich das dritte Element 16 axial relativ zum zweiten Element 15 bewegt, und diese axiale Bewegung tritt mit einer relativ hohen Geschwindigkeit infolge des relativ groben Schraubengewindeeingriffes zwischen diesen Bauteilen auf. Ebenfalls im Ergebnis der relativ groben Steigung des Eingriffes zwischen den Bauteilen 15, 16 zeigt der Mechanismus einen relativ schwachen mechanischen Vorteil, und so wendet das Stellglied 13 eine Kraft mit einer entsprechend niedrigeren Größe auf das Verkleidungsblech an.
Die Drehung des ersten Elementes 14 setzt sich fort, bis das Verkleidungsblech, das mit dem Stellglied 13 verbunden ist, seine aufgerichtete Position erreicht hat. Die. Motoren 21 werden danach abgeschaltet, und die Verkleidungsbleche 11, 12 werden in ihren aufgerichteten Positionen gehalten. Das Element 16 kann einen Anschlag, der dem Anschlag 14a des Elementes 14 gleich ist, an seinem innersten Ende aufweisen, um eine relative sich ausdehnende Bewegung des Elementes 16 relativ zum Element 15 zu begrenzen.
Wenn die Schubumkehreinrichtung in ihren nicht in Betrieb befindlichen, verstauten Zustand zurückgeführt werden soll, werden die Motoren 21 in der Gegenrichtung gedreht, wodurch zuerst eine relative Drehung des ersten und zweiten Elementes 14, 15 hervorgerufen wird und daher das zweite und dritte Element axial relativ zum ersten Element 14 bewegt werden, bis das zweite Element an einen Anschlag (nicht gezeigt) am ersten Element 14 anstößt, der dem Anschlag 14a gleicht, aber am entgegengesetzten Ende des Elementes 14 vom Anschlag 14a aus positioniert ist. Danach bewirkt die fortgesetzte Drehung der Motoren 21 eine relative Drehung des zweiten und dritten Elementes 15, 16, so daß sich das dritte Element 16 axial relativ zum ersten und zweiten Element 14, 15 bewegt, bis die Stellglieder 13 die in 2 veranschaulichte Position einnehmen, in der die Verkleidungsbleche verstaut sind, wobei an der Stelle die Motoren 21 abgeschaltet werden. Als eine Vorsichtsmaßnahme kann eine weitere relative Drehung des zweiten und dritten Elementes 15, 16 durch einen zweckmäßig positionierten Anschlag (nicht gezeigt) am Element 16 oder durch die Öse 17, die an das Element 15 anstößt, verhindert werden.

Claims

Schubumkehrsystem eines Flugzeugtriebwerkes, das umfaßt: ein Schubumkehrverkleidungsblech (11, 12), das bei Benutzung zwischen einer verstauten Position und einer aufgerichteten Position beweglich ist; mindestens ein erstes und ein zweites Stellglied (13), das zwischen dem Verkleidungsblech (11, 12) und einem Reaktionspunkt bei Benutzung gekuppelt wird, um das Verkleidungsblech (11, 12) zwischen der verstauten Position und der aufgerichteten Position anzutreiben; eine gemeinsame Antriebsanordnung (21, 22), die mit den Stellgliedern (13) verbunden ist, um die Stellglieder (13) synchron anzutreiben; und wobei das Schubumkehrsystem des Triebwerkes dadurch gekennzeichnet ist, daß jedes Stellglied (13) aufweist: eine erste Gewindestange (14), die ein Schraubengewinde mit einer relativ feinen Steigung trägt, wobei die erste Gewindestange (14) mit dem Reaktionspunkt bei Benutzung gekuppelt wird, damit sie gegen eine axiale Bewegung gehalten wird, und wobei sie mit der Antriebsanordnung gekuppelt wird, um so dadurch drehbar zu sein; eine zweite längliche Gewindestange (16) in axialer Ausrichtung mit der ersten erwähnten Stange (14), wobei die zweite Stange ein Schraubengewinde mit einer relativ groben Steigung trägt, und wobei sie so mit dem Schubumkehrverkleidungsblech (11, 12) verbunden ist, daß sie relativ dazu nicht drehbar ist; und eine Doppelgeschwindigkeitsmutter (15) in axialer Ausrichtung mit der ersten und der zweiten Stange (14, 16), wobei die Doppelgeschwindigkeitsmutter ein erstes relativ feines Gewinde in Schraubgewindeeingriff mit der ersten Stange (14) und ein zweites relativ grobes Schraubengewinde in Eingriff mit der zweiten Stange (16) aufweist, wodurch, wenn sich das Verkleidungsblech (11, 12) in seiner verstauten Position befindet und die erste Stange (14) durch die Antriebsanordnung gedreht wird, sich die erste Stange relativ zur Doppelgeschwindigkeitsmutter (15) dreht, und wobei die erste Stange (14) die Mutter bewegt und die zweite Stange axial das Verkleidungsblech (11, 12) in Richtung seiner aufgerichteten Position mit einer ersten Geschwindigkeit antreibt, und sich am Ende der axialen Bewegung der Doppelgeschwindigkeitsmutter relativ zur ersten Stange (14) die Mutter (15) mit der ersten Stange (14) relativ zur zweiten Stange (16) dreht, wobei die zweite Stange (16) axial mit einer zweiten höheren Geschwindigkeit angetrieben wird, um das Verkleidungsblech in seine aufgerichtete Position zu bewegen.
Schubumkehrsystem eines Flugzeugtriebwerkes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubgewindeverbindungen zwischen der ersten und der zweiten Stange (14, 16) und der Doppelgeschwindigkeitsmutter (15) Kugelspindelmechanismen sind.
Schubumkehrsystem eines Flugzeugtriebwerkes nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die relative axiale Bewegung der ersten Stange (14) und der Mutter (15) durch eine Widerlagereinrichtung (14a) begrenzt wird, wonach die fortgesetzte Drehung der ersten Stange (14) die Mutter (15) relativ zur zweiten Stange (16) dreht.