DE102012000987A1

DE102012000987A1 - rotation lock

Info

Publication number: DE102012000987A1
Application number: DE102012000987A
Authority: DE
Inventors: Markus Bildstein
Original assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Current assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Priority date: 2012-01-21
Filing date: 2012-01-21
Publication date: 2013-07-25
Also published as: WO2013107656A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationssperre, insbesondere eine bidirektional wirkende Rotationssperre, für eine Wellenanordnung mit mindestens einer Welle, wobei die Rotationssperre wenigstens eine mechanische Anordnung aufweist, die mit der Wellenanordnung in Verbindung steht oder verbindbar ist, wobei die mechanische Anordnung derart ausgebildet ist, dass sie die Welle drehbeschleunigungsabhängig und in der Sperrposition der Rotationssperre mechanisch blockiert.The present invention relates to a rotation lock, in particular a bidirectional rotation lock, for a shaft assembly having at least one shaft, wherein the rotation lock has at least one mechanical arrangement which communicates with the shaft assembly or is connectable, wherein the mechanical arrangement is designed such that it mechanically blocks the shaft in a spin-dependent manner and in the locked position of the rotation lock.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationssperre, insbesondere eine bidirektional wirkende Rotationssperre, für eine Wellenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, Prüfverfahren gemäß der Ansprüche 15 und 16, die Verwendung einer Rotationssperre gemäß Anspruch 18 und ein Luftfahrzeug gemäß Anspruch 19.The present invention relates to a rotation lock, in particular a bidirectional rotation lock, for a shaft assembly according to the preamble of claim 1, test method according to claims 15 and 16, the use of a rotation lock according to claim 18 and an aircraft according to claim 19.

Luftfahrzeuge weisen bewegliche Flugsteuerflächen an ihren Tragflächen auf, die wahlweise ausgefahren oder eingezogen werden, um die Auftrieb erzeugenden Eigenschaften der Tragflächen zu modifizieren. Dieses Ausfahren bzw. Einziehen der Flugsteuerungsflächen sowie die Trimmung von Höhenleitwerken, d. h. die Ausrichtung der Steuerflächen von Höhenruder, Querruder und Seitenruder, wird bekannterweise durch ein Flugsteuerungs-Betätigungssystem durchgeführt.Aircraft have movable flight control surfaces on their wings that are selectively extended or retracted to modify the lift-producing characteristics of the wings. This extension or retraction of the flight control surfaces and the trim of horizontal stabilizers, d. H. The alignment of the elevator, aileron and rudder control surfaces is known to be accomplished by a flight control actuation system.

Das Flugsteuerungs-Betätigungssystem weist unter anderem Anordnungen auf, die geeignet sind, Drehbewegungen in kurzer Zeit zu beenden und daraufhin, die erreichte Drehposition zu halten. Solche Anordnungen sind bekanntlich Drehmomentbegrenzer und Bremsen im Antriebsstrang von Vorflügel- und Landeklappenantrieben und Gewindespindelantriebe zur Betätigung trimmbarer Höhenleitwerke. Üblicherweise werden hierzu Reibbremsen verwendet.The flight control actuating system has, inter alia, arrangements which are suitable for stopping rotational movements in a short time and subsequently for maintaining the achieved rotational position. Such arrangements are known torque limiter and brakes in the drive train of slat and flapper drives and threaded spindle drives for operating trimmable horizontal stabilizers. Usually friction brakes are used for this purpose.

Für die Luftfahrtanwendungen ist es aber erforderlich, dass die Bremsanordnungen ein möglichst geringes Gewicht aufweisen. Um dieser Anforderung gerecht zu werden, soll der Reibwert möglichst hoch sein. Dies wird dadurch erreicht, dass die Reibbeläge trocken gehalten werden, was sich jedoch aufgrund der extremen Umweltbedingungen in Luftfahrzeugen als besonders schwierig zu realisieren erweist.For aviation applications, it is necessary that the brake assemblies have the lowest possible weight. To meet this requirement, the coefficient of friction should be as high as possible. This is achieved by keeping the friction linings dry, which however proves to be particularly difficult due to the extreme environmental conditions in aircraft.

Formschlussbremsen, d. h. Bremsen, bei denen die Drehbewegung durch Herstellung eines Formschlusses mit einem feststehenden Körper sehr schnell beendet wird, weisen ein vergleichsweise geringes Gewicht auf. Die Formschlussbremsen haben jedoch den Nachteil, dass die Rotationsenergie nicht in Wärme umgewandelt und somit abgebaut, sondern in Form von elastischer Verformung gespeichert wird. Dieser Nachteil ist bei der Flugsteuerung nicht von großer Bedeutung, da es sich bei solchen Anwendungen um drehelastische Systeme mit niedriger Drehzahl handelt.Positive locking brakes, d. H. Brakes, in which the rotational movement is terminated very quickly by producing a positive connection with a fixed body, have a comparatively low weight. However, the positive locking brakes have the disadvantage that the rotational energy is not converted into heat and thus degraded, but is stored in the form of elastic deformation. This disadvantage is not of great importance in flight control, since such applications are low-speed torsionally elastic systems.

Im gebremsten Zustand soll die Bremse ein möglichst geringes Drehspiel aufweisen. Dies kann mit den bekannten Formschlussbremsen, die auf ineinandergreifenden Klauen basieren, nicht realisiert werden, da diese Bremsen ein entsprechend hohes Drehspiel erfordern, um das Einfallen der Bremse aus der Drehung heraus zu ermöglichen.When braked, the brake should have the least possible rotational play. This can not be realized with the known form-locking brakes, which are based on interlocking claws, since these brakes require a correspondingly high rotational play in order to allow the brake to engage from the rotation out.

Es sind bidirektional wirkende Rotationssperren bekannt, die mittels Federkraft und mittels Elektromagnet geöffnet werden. Bei Luftfahrtanwendungen wird die Betätigung üblicherweise mittels eines Computers ausgeführt. Nach einer Betätigungsanforderung wird zuerst die Richtigkeit der Anforderung überprüft und nach erfolgreicher Prüfung wird die Stromversorgung zum Elektromagneten unterbrochen. Demzufolge wird das Magnetfeld im Elektromagneten abgebaut. Somit steht Feder-Kraft zur Verfügung, um die Sperre zu schalten.There are known bidirectional rotation locks, which are opened by means of spring force and by means of electromagnet. In aerospace applications, actuation is usually performed by a computer. After an actuation request, first the correctness of the request is checked and after successful testing the power supply to the electromagnet is interrupted. As a result, the magnetic field in the electromagnet is degraded. Thus, spring force is available to switch the lock.

Dabei vergeht üblicherweise zwischen einer Betätigungsanforderung und der vollständigen mechanischen Zustandsänderung der Sperre eine Zeit in der Größen-Ordnung von 100 Millisekunden.Usually, a time in the order of magnitude of 100 milliseconds passes between an actuation request and the complete mechanical state change of the lock.

Es gibt jedoch Anwendungen, bei welchen eine solche Zeitspanne nicht zur Verfügung steht bzw. für einen reibungslosen Betrieb nicht erwünscht ist. Ein Beispiel hierfür ist der Gewindespindelantrieb zur Positionierung eines trimmbaren Höhenleitwerks. Im Falle eines Bruchs drehmomentübertragender Bauteile in diesem Antrieb können infolge aerodynamischer Lasten sehr hohe Drehbeschleunigungen an der Gewindespindel auftreten, was innerhalb weniger 10 Millisekunden zu einer flugkritischen Verstellung des Höhenleitwerks führen kann.However, there are applications in which such a period of time is not available or is not desirable for smooth operation. An example of this is the threaded spindle drive for positioning a trimmable tailplane. In the case of breakage of torque transmitting components in this drive very high spins can occur due to aerodynamic loads on the threaded spindle, which can lead to a flight-critical adjustment of the tailplane within 10 milliseconds.

Um ein solches sogenanntes „Weglaufen” des Höhenleitwerks zu vermeiden, wurde in der US 6,109,415 vorgeschlagen, die Gewindespindel mit einer Rücklauf- Reibbremse auszustatten. Solche Rücklauf-Reibbremsen verursachen jedoch hohe Wartungskosten infolge des schnellen Verschleißes der Reibscheiben.In order to avoid such a so-called "running away" of the tailplane, was in the US 6,109,415 proposed to equip the threaded spindle with a return friction brake. However, such return friction brakes cause high maintenance costs due to the rapid wear of the friction plates.

Des Weiteren benötigen die Rücklauf-Reibbremsen eine um die Reibleistung erhöhte Antriebsleistung. Ein weiterer Nachteil solcher Bremsanordnungen ist, dass die Sicherstellung der Funktion sich wegen der großen Reibwerttoleranzen als besonders schwierig erweist. Die Funktion der Rücklauf-Reibbremse ist mit einem hohen Aufwand prüfbar, wobei die Funktionsprüfung nur unter Werkstattbedingungen durchgeführt werden kann. Daher können Fehlfunktionen, die durch reale Umweltbedingungen des Flugbetriebs, wie zum Beispiel Vereisung, hervorgerufen werden, nicht erkannt werden.Furthermore, the return friction brakes require increased by the friction power drive power. Another disadvantage of such brake assemblies is that the assurance of the function proves to be particularly difficult because of the large Reibwerttoleranzen. The function of the return friction brake can be tested with great effort, the functional test can only be performed under workshop conditions. Therefore, malfunctions caused by real environmental conditions of flight operation, such as icing, can not be detected.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Rotationssperre, insbesondere eine bidirektional wirkende Rotationssperre, für eine Wellenanordnung bereitzustellen, die eine besonders kurze Reaktionszeit aufweist.The object of the present invention is therefore to provide a rotation lock, in particular a bidirectionally acting rotation lock, for a shaft arrangement which has a particularly short reaction time.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sperre mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass die Rotationssperre wenigstens eine mechanische Anordnung aufweist, die mit der Wellenanordnung in Verbindung steht oder verbindbar ist, wobei die mechanische Anordnung derart ausgebildet ist, dass sie die Welle drehbeschleunigungsabhängig und in der Sperrposition der Rotationssperre mechanisch blockiert. Vorzugsweise ist die Sperrung rein mechanisch. Die Rotationssperre ist somit in der Lage, die zu bremsende Welle bei hoher Drehbeschleunigung sehr schnell zu sperren. Dabei wird die hohe Sperrgeschwindigkeit dadurch erreicht, dass es sich vorzugsweise um einen rein mechanischen Sperrablauf, vorzugsweise ohne Mitwirkung elektrischer und/oder magnetischer Vorgänge, handelt. Die erfindungsgemäße Sperre ist dabei eine Rotationssperre, die in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung bidirektional wirkt. This object is achieved by a lock with the features of claim 1. Thereafter, it is provided that the rotation lock has at least one mechanical arrangement, which is in communication with the shaft assembly or is connectable, wherein the mechanical arrangement is designed such that it mechanically blocks the shaft spin-dependent and in the locked position of the rotation lock. Preferably, the blockage is purely mechanical. The rotation lock is thus able to lock the shaft to be braked at high spin very quickly. The high locking speed is achieved in that it is preferably a purely mechanical Sperrablauf, preferably without the involvement of electrical and / or magnetic processes is. The lock according to the invention is in this case a rotation lock, which acts bidirectionally in a preferred embodiment of the invention.

In einer denkbaren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wellenanordnung mit einer mechanischen Anordnung in Verbindung steht oder verbindbar ist, wobei die mechanische Anordnung derart aufgebaut ist, dass durch Wirkung einer Axialkraft bzw. einer axialen Bewegung ein mechanisches Einfallen der Sperre realisierbar ist, so dass die Welle innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne blockierbar ist.In a conceivable embodiment of the invention, it is provided that the shaft arrangement communicates with or can be connected to a mechanical arrangement, wherein the mechanical arrangement is constructed such that a mechanical collapse of the barrier can be realized by the action of an axial force or an axial movement that the wave can be blocked within a very short period of time.

Die erfindungsgemäße Sperre kann vorzugsweise in einem Gewindespindelstellgerät zur Trimmung von Flugzeug-Höhenleitwerken oder sonstigen Leitwerken, Klappen Rudern etc. Verwendung finden, wobei die zu sperrende Welle mit der Gewindespindel derart verbunden ist, dass Drehmoment und die Axiallast übertragen werden können.The lock according to the invention can preferably be used in a threaded spindle adjusting device for trimming aircraft horizontal stabilizers or other tail units, flaps, rowing, etc., wherein the shaft to be blocked is connected to the threaded spindle such that torque and the axial load can be transmitted.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die mechanische Anordnung eine drehbeschleunigungssensitive Anordnung, und weist einen Elektromagneten auf, der in der Sperrposition der Rotationssperre, in der die Rotation der Welle unterbunden wird, abgeschaltet ist. Durch das Abschalten des Elektromagneten kann erreicht werden, dass der Elektromagnet auf die Anordnung keine Kraft ausübt, die zu einem Lösen der Sperre führen würde.In a preferred embodiment of the invention, the mechanical arrangement is a spin-sensitive assembly, and has an electromagnet, which is turned off in the blocking position of the rotation lock, in which the rotation of the shaft is suppressed. By switching off the electromagnet can be achieved that the electromagnet to the arrangement exerts no force that would lead to a release of the lock.

Vorzugsweise steht die mechanische Anordnung der erfindungsgemäßen Rotationssperre mit dem Elektromagneten in Verbindung, wobei die mechanische Anordnung mit dem Elektromagneten derart zusammenwirkt, dass eine dauerhafte Sperrung vorzugsweise durch eine oder mehrere Federn realisiert werden kann, ohne dass dem entgegenwirken kann, da vorzugsweise vorgesehen ist, dass er abgeschaltet wird. Wird die mechanische Anordnung in ihre Sperrposition bewegt, bewegt sich der Anker des Elektromagneten axial zusammen mit der Welle der mechanischen Anordnung, was zu einer Änderung der Stromstärke bzw. zu einer Änderung des Pulsweitenmodulations-Verhältnisses (PWM-Verhältnisses) führt, aufgrund dessen eine Abschaltung des Elektromagneten erfolgt. Der Elektromagnet wirkt dann nicht mehr der Aufrechterhaltung der Sperrposition entgegen, so dass die dauerhafte Sperrung vorzugsweise durch die Verwendung einer oder mehren Federn realisiert wird. Im eingeschalteten Zustand wirkt der Elektromagnet in eine Richtung entgegen der durch die Federanordnung aufgebrachte Kraft, d. h. in „Freigaberichtung” der Rotationssperre.Preferably, the mechanical arrangement of the rotation lock according to the invention is in communication with the electromagnet, wherein the mechanical arrangement cooperates with the electromagnet such that a permanent blocking can preferably be realized by one or more springs, without being able to counteract, since it is preferably provided that he is turned off. When the mechanical assembly is moved to its locked position, the armature of the solenoid moves axially along with the shaft of the mechanical assembly, resulting in a change in current or a change in pulse width modulation (PWM) ratio due to which a shutdown occurs the electromagnet takes place. The electromagnet then no longer counteracts the maintenance of the blocking position, so that the permanent blocking is preferably realized by the use of one or more springs. When switched on, the electromagnet acts in a direction opposite to the force exerted by the spring arrangement, ie. H. in "release direction" of the rotation lock.

Es ist besonders vorteilhaft, dass die Welle der zu bremsenden Wellenanordnung, die mechanische Anordnung und der Elektromagnet in einem gemeinsamen Gehäuse angebracht sind, und dass das Gehäuse mit der Flugzeugstruktur verbunden ist, um das Sperrmoment in diese einzuleiten. Denkbar ist jedoch auch die Verwendung mehrerer Gehäuse für die genannten Komponenten.It is particularly advantageous that the shaft of the shaft assembly to be braked, the mechanical assembly and the electromagnet are mounted in a common housing, and that the housing is connected to the aircraft structure to initiate the locking torque in this. However, it is also conceivable to use a plurality of housings for the mentioned components.

Vorzugsweise weist die mechanische Anordnung eine Welle auf, die vorzugsweise an einem ihrer Enden mit der zu bremsenden Welle verbunden ist, wobei mittels eines Kupplungsrades ein Rotationsformschluss zwischen den beiden Wellen realisierbar ist, und vorzugsweise an dem anderen Ende, mit einer trägen Masse derart in Verbindung steht, dass vorzugsweise ab einem vorgegebenen Schwellwert ein Drehmoment von der Welle in die träge Masse eingeleitet werden kann und eine sich von der trägen Masse entfernende, axiale Bewegung der Welle in Abhängigkeit von der Höhe des Drehmoments und vorzugsweise richtungsunabhängig ermöglicht wird.Preferably, the mechanical arrangement comprises a shaft, which is preferably connected at one of its ends to the shaft to be braked, wherein by means of a coupling wheel rotational form closure between the two waves can be realized, and preferably at the other end, with an inertial mass in such a connection is that preferably from a predetermined threshold torque from the shaft can be introduced into the inertial mass and a distance from the inertial mass, axial movement of the shaft in dependence on the amount of torque and preferably direction-independent is possible.

Die träge Masse kann rotierbar sein und z. B. durch ein „Schwungrad” oder dergleichen gebildet werden, das sich im Normalbetrieb mit der Welle mitdreht, jedoch bei Überschreiten eines Grenzwertes des Drehmomentes bzw. der Drehbeschleunigung der Drehbewegung der Welle nicht mehr zu folgen vermag, wodurch es zu der genannten axialen Bewegung der Welle kommt, die ihrerseits zu einem Einfallen der Sperre führt.The inertial mass may be rotatable and z. B. by a "flywheel" or the like, which rotates with the shaft in normal operation, but is unable to follow when exceeding a limit value of the torque or the rotational acceleration of the rotational movement of the shaft, causing it to said axial movement of the Wave comes, which in turn leads to a collapse of the barrier.

Die Welle der Rotationssperre ist bevorzugt über ein Kupplungsrad und eine Federung mit der zu bremsenden Welle rotationsfest und axialverschiebbar verbunden, wobei ein Rotationsformschluss realisierbar ist. Dabei weist die zu bremsende Welle eine vorzugsweise konusartige oder anderweitig ausgebildete Ausnehmung auf, in welche die Feder und das Kupplungsrad angebracht werden können.The shaft of the rotation lock is preferably connected via a coupling wheel and a suspension with the shaft to be braked rotationally fixed and axially displaceable, with a rotational mold closure is feasible. In this case, the shaft to be braked on a preferably cone-like or otherwise formed recess, in which the spring and the coupling wheel can be mounted.

Diese Feder kann auf die Welle der mechanischen Anordnung eine in Richtung zu der trägen Masse, d. h. weg von der Sperrposition, wirkende Kraft ausüben. Entsprechende gilt für die Elektromagneten in dessen Betriebszustand.This spring may act on the shaft of the mechanical assembly towards the inertial mass, i. H. away from the locked position, exerting effective force. The same applies to the electromagnets in its operating state.

Denkbar ist es, dass wenigstens ein erstes Sperrelement vorgesehen ist, das in Bewegungsrichtung der Welle der mechanischen Anordnung vorzugsweise in axialer Richtung dieser Welle bewegbar ist, und dass die zu blockierende Welle wenigstens ein zweites Sperrelement aufweist oder mit diesem drehfest in Verbindung steht, wobei das erste mit dem zweiten Sperrelement in der Sperrposition der Rotationssperre derart miteinander in Verbindung steht, dass eine Rotation des zweiten Sperrelementes relativ zu dem ersten Sperrelementes unterbunden ist. Vorzugsweise ist das wenigstens eine erste Sperrelement drehfest angeordnet, so dass in der Sperrposition die zu blockierende Welle in Drehrichtung fixiert wird. It is conceivable that at least one first blocking element is provided, which is preferably movable in the axial direction of this shaft in the direction of movement of the shaft of the mechanical arrangement, and that the shaft to be blocked has at least one second blocking element or is non-rotatably connected thereto, wherein the first with the second blocking element in the blocking position of the rotation lock in such a way with each other that a rotation of the second blocking element is prevented relative to the first blocking element. Preferably, the at least one first blocking element is arranged rotationally fixed, so that in the blocking position the shaft to be blocked is fixed in the direction of rotation.

Dabei weist das wenigstens eine erste Sperrelement sowie das wenigstens eine zweite Sperrelement vorzugsweise eine oder mehrere Stirnverzahnungen auf, die in der Freigabeposition der Rotationssperre voneinander beabstandet sind und in der Sperrposition der Rotationssperre miteinander in Eingriff stehen.In this case, the at least one first blocking element and the at least one second blocking element preferably has one or more serrations, which are spaced apart in the release position of the rotational lock and engage in the blocking position of the rotational lock with each other.

Denkbar ist es, dass auf das wenigstens eine erste Sperrelement in Richtung hin zu dem wenigstens einen zweiten Sperrelement eine Kraft, vorzugsweise eine Federkraft wirkt. Diese bewirkt in der Sperrposition der Rotationssperre eine dauerhafte Sicherung dieser Sperrposition.It is conceivable for a force, preferably a spring force, to act on the at least one first blocking element in the direction of the at least one second blocking element. This causes in the locked position of the rotation lock a permanent backup of this locking position.

Das oder die ersten Sperrelemente können mit der Welle der mechanischen Anordnung unmittelbar oder mittelbar in Verbindung stehen und zwar derart, dass in dem Fall dass die Welle axial bewegt wird auch eine Bewegung des oder der ersten Sperrelemente freigegeben wird oder erfolgt, so dass die Sperre einfällt. Vorzugsweise werden das oder die ersten Sperrelemente bzw. die Zahnscheiben durch die Kraft der Feder bzw. Federanordnung bewegt.The first or the first locking elements may be directly or indirectly in communication with the shaft of the mechanical arrangement in such a way that in the event that the shaft is moved axially and a movement of the first or the first locking elements is released or takes place, so that the lock occurs , Preferably, the one or more first locking elements or the toothed disks are moved by the force of the spring or spring arrangement.

Die Sperrelemente können beispielsweise als Zahnscheiben ausgebildet sein oder diese aufweisen.The blocking elements may for example be designed as toothed disks or have these.

Der Elektromagnet, welcher in an sich bekannterweise aus einer Spule, einem Topfkörper sowie aus einem Anker besteht, ist in dem feststehenden Gehäuse zwischen dem Kupplungsrad und dem Schwungrad angebracht, wobei die Drehachse der Welle der mechanischen Anordnung mit der Längsachse des Elektromagneten zusammenfällt, und wobei der Anker mit der Welle der mechanischen Anordnung mittels einer Lagerung gelagert ist, das axiale Kräfte zu übertragen vermag.The electromagnet, which is known to consist of a coil, a pot body and an armature is mounted in the fixed housing between the coupling wheel and the flywheel, wherein the axis of rotation of the shaft of the mechanical assembly coincides with the longitudinal axis of the electromagnet, and wherein the armature is mounted with the shaft of the mechanical arrangement by means of a bearing which is capable of transmitting axial forces.

Vorzugsweise ist die Welle der drehbeschleunigungssensitiven mechanischen Anordnung mittels einer Kugel-Kulissen-Anordnung, welche mindestens eine Kugel aufweist, mit der trägen Masse verbunden, wobei die Welle und die träge Masse jeweils mindestens eine Kugel-Kulisse zur Aufnahme der mindestens einen Kugel aufweisen. Die Kugel-Kulissen sind dabei einander korrespondierend angeordnet.The shaft of the spin-acceleration-sensitive mechanical arrangement is preferably connected to the inertial mass by means of a ball-and-slot arrangement which has at least one ball, the shaft and the inertial mass each having at least one ball slot for receiving the at least one ball. The ball scenes are arranged corresponding to each other.

Die Kugel-Kulissen-Anordnung wird vorzugsweise durch die Kraft der Federung und die Magnetkraft des Elektromagneten zusammengehalten. Jede Kugel-Kulisse weist eine Form auf, die ein Drehen der von ihr aufgenommenen Kugel im konstanten Abstand von der Drehachse der Welle gewährleistet, wobei sich die Tiefe der Kugelkulisse während des Rollens der Kugel in beiden Richtungen reduziert. Dabei wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die mindestens eine Kugel-Kulisse in einer in der trägen Masse (z. B. Schwungrad) vorgesehenen Ausnehmung geformt ist und die korrespondierende, wellenseitige Kugel-Kulisse in einer im Wesentlichen halbkegelförmigen Anordnung, die vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Wellenachse und fest mit der Welle verbunden ist, ausgebildet ist.The ball-and-gate arrangement is preferably held together by the force of the suspension and the magnetic force of the electromagnet. Each ball gate has a shape which ensures rotation of the ball received by it at a constant distance from the axis of rotation of the shaft, the depth of the ball track being reduced during the rolling of the ball in both directions. In this case, it is considered to be particularly advantageous if the at least one ball backdrop is formed in a recess provided in the inertial mass (eg flywheel) and the corresponding, shaft-side ball backdrop in a substantially semicircular arrangement, which is preferably substantially perpendicular to the shaft axis and fixed to the shaft is formed.

Die Kugel-Kulissen können vorzugsweise einen im Wesentlichen halbmondförmigen Querschnitt aufweisen, wobei auch andere Formen möglich sind. Es ist dabei denkbar, dass die Form der Kugel-Kulisse ein Rollen der Kugel im konstanten Abstand von der Drehachse gewährleistet.The ball scenes may preferably have a substantially crescent-shaped cross-section, although other shapes are possible. It is conceivable that the shape of the ball backdrop ensures a rolling of the ball at a constant distance from the axis of rotation.

Des Weiteren ist die Kulisse vorzugsweise derart geformt, dass sich ihre Tiefe und somit die „Eintauchtiefe” der Kugel während des Rollens reduziert. Ausgehend vom tiefsten Punkt der Kugel ist dabei die Reduzierung der Kulissentiefe für beide Drehrichtungen vorzugsweise identisch.Furthermore, the gate is preferably shaped so as to reduce its depth and thus the "depth of immersion" of the ball during rolling. Starting from the lowest point of the ball, the reduction of the link depth for both directions of rotation is preferably identical.

Vorzugsweise wird bei einer Beschleunigung der Welle die Übertragung auf die träge Masse eines seiner Massenträgheit entsprechenden Beschleunigungsmoments herbeigeführt, wobei das Beschleunigungsmoment von der Kugel-Kulissen-Anordnung unter Einwirkung einer Axialkraft eingeleitet wird.Preferably, upon acceleration of the shaft, the transmission to the inertial mass of one of its inertia corresponding acceleration torque is brought about, wherein the acceleration torque is initiated by the ball-and-slot arrangement under the action of an axial force.

Es wird weiterhin als besonders bevorzugt angesehen, wenn eine Axialbewegung der Welle der mechanischen Anordnung zu einer Bewegung des damit verbundenen Ankers des Elektromagneten und somit während der Bewegung zu einer Änderung der Stromstärke, bei Versorgung des Elektromagneten mit konstanter Spannung, bzw. einer Änderung des Pulsweitenmodulations-Verhältnisses, bei Versorgung des Elektromagneten mit konstantem Strom mittels PWM-Stromregelung, führt, so dass der Elektromagnet abschaltbar ist bzw. abgeschaltet wird oder dessen Leistung bzw. Magnetkraft verringert ist bzw. wird. Dies führt dazu, dass der Elektromagnet auf die Welle der mechanischen Anordnung keine oder nur noch eine geringere in Richtung zu der trägen Masse hin wirkende Kraft aufbringt.It is further considered to be particularly preferred if axial movement of the shaft of the mechanical assembly results in movement of the associated armature of the electromagnet and thus during movement to a change in current, supply of the electromagnet with constant voltage, or change in pulse width modulation Ratio, with supply of the electromagnet constant current by means of PWM current control, leads, so that the solenoid is switched off or the power or magnetic force is or is reduced. This causes the electromagnet to the shaft of the mechanical arrangement no or only applying a smaller force in the direction of the inertial mass.

Eine dauerhafte Sperrung bzw. Sicherung der Sperrposition wird vorzugsweise durch eine Federanordnung realisiert, die auf das oder die ersten Sperrelemente der mechanischen Anordnung eine Kraft in Richtung des oder der zweiten Sperrelemente ausübt, und die somit ein Lösen der Sperre verhindert.A permanent blocking or securing of the blocking position is preferably realized by a spring arrangement which exerts a force on the one or more first locking elements of the mechanical arrangement in the direction of the second locking element or elements, and thus prevents disengagement of the barrier.

Bevorzugt ist es, wenn eine erfindungsgemäße drehbeschleunigungssensitive, mechanische Anordnung für eine Sperre, insbesondere für eine Rotationssperre, eine Welle und eine Kugel-Kulissen-Anordnung mit mindestens einer in einer Kugel-Kulisse drehbar gelagerten und verschiebbaren Kugel aufweist. Dabei kann die Welle vorzugsweise an einem Ende mit einer zu bremsenden Welle drehfest und axialverschiebbar verbunden sein und vorzugsweise mit ihrem anderen Ende mittels der Kugel-Kulissen-Anordnung mit einer rotierbaren trägen Masse (z. B. einem Schwungrad) in Verbindung stehen, so dass eine Drehmomentübertragung von der Welle auf die träge Masse und ab einem einen Schwellenwert überschreitenden Drehmoment bzw. Drehbeschleunigung eine sich von der trägen Masse entfernende, axiale Bewegung der Welle in Abhängigkeit der Höhe des Drehmoments realisierbar ist.It is preferred if a spin acceleration-sensitive, mechanical arrangement according to the invention for a lock, in particular for a rotation lock, a shaft and a ball-and-slot arrangement having at least one rotatably mounted and displaceable ball in a ball backdrop. In this case, the shaft may preferably be non-rotatably and axially displaceably connected at one end to a shaft to be braked, and preferably at its other end by means of the ball-and-slot arrangement with a rotatable inertial mass (eg a flywheel), so that a torque transmission from the shaft to the inertial mass and from a torque exceeding a threshold or rotational acceleration, a distance from the inertial mass, axial movement of the shaft in dependence on the amount of torque can be realized.

Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Rotationssperre in einem Bremssystem für einen Antriebsstrang von Vorflügel- und Landeklappenantrieben oder für Gewindespindelantriebe zur Betätigung von trimmbaren Höhenleitwerken eines Flugzeugs angewendet.The rotation lock according to the invention is preferably used in a brake system for a drive train of slat and landing flap drives or threaded spindle drives for actuating trimable horizontal stabilizers of an aircraft.

Ein Gewindespindelantrieb für die Positionierung eines trimmbaren Höhenleitwerks kann mindestens eine erfindungsgemäße Rotationssperre aufweisen. Dabei ist die zu bremsende Wellenanordnung der in der Gewindespindel verlaufende Zuganker des Gewindespindelantriebs oder aber die Gewindespindel selber.A threaded spindle drive for positioning a trimmable tailplane may have at least one rotation lock according to the invention. In this case, the shaft assembly to be braked by the threaded spindle extending in the tie rod of the threaded spindle drive or the threaded spindle itself.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß der Zeichnung näher erläutert. Gleiche oder vergleichbare Komponenten sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen in den Figuren versehen. Es zeigen:The present invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment according to the drawing. The same or comparable components are provided with the same reference numerals in the figures. Show it:

1: eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Rotationssperre gemäß einem Ausführungsbeispiel, 1 FIG. 3: a sectional view of a rotation lock according to the invention, according to an exemplary embodiment, FIG.

1a: eine vergrößerte Schnittansicht im Bereich der Kugel-Kulissen-Anordnung entlang der Linie A-A gemäß 1, 1a an enlarged sectional view in the ball-and-slot arrangement along the line AA according to 1 .

2: eine perspektivische Darstellung eines Teils der erfindungsgemäßen Rotationssperre gemäß 1, 2 a perspective view of a portion of the rotation lock according to the invention 1 .

3: eine perspektivische Darstellung eines Teils der Sperre in auseinandergezogener Darstellung und 3 : A perspective view of a portion of the lock in an exploded view and

4: eine perspektivische Darstellung der die Sperrwirkung hervorrufenden Zahnscheiben mit Federanordnung. 4 : A perspective view of the locking effect causing pulleys with spring arrangement.

1 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Rotationssperre 10, die mittels eines Elektromagneten 150, 160, 170, 180 betätigt wird. Wie in 1 dargestellt, besteht der Elektromagnet aus einer Spule 150, die auch aus mehreren Einzelspulen aufgebaut sein kann, einem Topfkörper 160, einem Anker 170 und einem Rückflusskörper 180. 1 shows a sectional view of a rotation lock according to the invention 10 by means of an electromagnet 150 . 160 . 170 . 180 is pressed. As in 1 shown, the electromagnet consists of a coil 150 , which can also be composed of several individual coils, a pot body 160 , an anchor 170 and a reflux body 180 ,

Eine zu bremsende Wellenanordnung 20 ist teilweise mittels Wälzlager 24 in einem Gehäuse 100 drehbar gelagert und besteht aus einer Welle 22 und einer gezahnten Buchse 26, welche miteinander verbunden sind bzw. durch ein und dasselbe Teil gebildet werden. Die Wellenanordnung 20 kann aber auch mittels eines Gleitlagers gelagert sein.A shaft assembly to be braked 20 is partly by means of rolling bearings 24 in a housing 100 rotatably mounted and consists of a shaft 22 and a toothed socket 26 , which are connected to each other or are formed by one and the same part. The wave arrangement 20 but can also be stored by means of a sliding bearing.

Die Wellenanordnung 20 weist zudem – wie aus 3 ersichtlich – zwei Stirnverzahnungen beispielsweise mit gegenläufigem Sägezahnprofil auf, wobei auch andere Zahnformen möglich sind. Eine dieser Stirnverzahnungen befindet sich in der Stirnfläche der genannten Buchse 26 und eine weitere dieser Stirnverzahnungen befindet sich in einer Buchse 26', die die Welle 22 bzw. die Buchse 26 umgibt, wie dies aus 1 hervorgeht und die drehfest mit der Welle 22 bzw. mit der Buchse 26 in Verbindung steht.The wave arrangement 20 also shows - how out 3 apparent - two serrations, for example, with opposite sawtooth on, with other tooth shapes are possible. One of these serrations is located in the end face of said socket 26 and another of these serrations is located in a socket 26 ' that the wave 22 or the socket 26 surrounds, like this 1 emerges and the rotationally fixed with the shaft 22 or with the socket 26 communicates.

Diesen Stirnverzahnungen (d. h. den zweiten Sperrelementen) gegenüber liegen eine äußere Zahnscheibe 70 und eine innere Zahnscheibe 80, die ebenfalls mit Stirnverzahnungen (d. h. den ersten Sperrelementen) versehen und derart geformt sind, dass sie in der Sperrposition mit den genannten Stirnverzahnungen der Wellenanordnung 20 bzw. der Buchsen 26, 26' in Eingriff stehen. Die ebenfalls aus 3 ersichtlichen Zahnscheiben 70 und 80 sind über Stifte 90 drehfest, jedoch axial verschieblich mit dem feststehenden Gehäuse 100 verbunden. Befinden sich die ersten mit den zweiten Sperrelementen in Eingriff, ist eine Drehbewegung der Welle 22 blockiert, ist dies nicht der Fall, sind die ersten Sperrelemente relativ zu den zweiten Sperrelementen drehbar, d. h. die Welle 22 ist drehbar.These spur gears (ie, the second locking elements) opposite to an outer toothed disc 70 and an internal toothed disc 80 also provided with serrations (ie, the first locking elements) and shaped to be in the locked position with said serrations of the shaft assembly 20 or the sockets 26 . 26 ' engage. The likewise off 3 apparent toothed discs 70 and 80 are about pins 90 rotationally fixed, but axially displaceable with the fixed housing 100 connected. When the first and second locking elements are engaged, there is a rotational movement of the shaft 22 blocked, this is not the case, the first locking elements are rotatable relative to the second locking elements, ie the shaft 22 is rotatable.

Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Anwendung der erfindungsgemäßen Sperre in einem Gewindespindelstellgerät zur Trimmung von Flugzeug-Höhenleitwerken. Die Welle kann dabei mit der Gewindespindel derart verbunden sein, dass ein Drehmoment und die Axiallast übertragen werden können. Das Gehäuse 100 kann hierzu mit der Flugzeugstruktur verbunden sein, um die Axiallast und das Sperrmoment in die Flugzeugstruktur einleiten zu können.At the in 1 shown embodiment is an application of the lock according to the invention in one Threaded spindle adjusting device for trimming aircraft horizontal stabilizers. The shaft can be connected to the threaded spindle such that a torque and the axial load can be transmitted. The housing 100 For this purpose, it can be connected to the aircraft structure in order to be able to introduce the axial load and the locking torque into the aircraft structure.

Wie aus der 1 ersichtlich, ist der Anker 170 aufgrund der stromdurchflossenen Spule 150 angezogen, d. h. nach rechtsbewegt und hält über einen axialen Anschlag 190 die innere Zahnscheibe 80 entgegen der auf diese wirkenden Federkraft in geöffneter. Stellung, die ihrerseits wiederum eine geöffnete Stellung der äußeren Zahnscheibe 70 über einen axialen Anschlag 200 entgegen der auf diese wirkenden Federkraft herbeiführt. Die Federkraft auf die Zahnscheiben 70, 80 wird durch die Federn 110, 120, 130, 140 aufgebracht.Like from the 1 can be seen, is the anchor 170 due to the current-carrying coil 150 tightened, ie moved to the right and holds over an axial stop 190 the inner toothed disc 80 in opposition to the spring force acting on them. Position, in turn, an open position of the outer toothed disc 70 via an axial stop 200 contrary to the spring force acting on this causes. The spring force on the toothed discs 70 . 80 gets through the springs 110 . 120 . 130 . 140 applied.

3 zeigt die Federanordnungen 110, 120, 130, 140, die auf die Zahnscheiben 70 und 80 eine Kraft ausüben, die in Richtung auf die gegenüberliegenden Stirnverzahnungen der Buchsen 26, 26' wirkt. 3 shows the spring arrangements 110 . 120 . 130 . 140 on the toothed discs 70 and 80 exert a force in the direction of the opposite serrations of the bushings 26 . 26 ' acts.

Die Zahnscheiben 70 und 80 sind über Stifte 90 drehfest, jedoch axial verschiebbar mit dem feststehenden Gehäuse 100 verbunden. Die äußere Zahnscheibe 70 wird von mehreren Federn 110 in Richtung der gegenüberliegenden Verzahnung mit Kraft beaufschlagt (vgl. 4), wobei die Kraft von Federtellern 120 übertragen wird, die durch Bohrungen, die in der inneren Zahnscheibe 80 vorgesehen sind, hindurchreichen. Entsprechend wird die innere Zahnscheibe 80 von mehreren Federn 130 in Richtung der gegenüberliegenden Verzahnung mit Kraft beaufschlagt, wobei die Kraft von Federtellern 140 direkt auf die innere Zahnscheibe 80 übertragen wird.The toothed discs 70 and 80 are about pins 90 rotationally fixed, but axially displaceable with the fixed housing 100 connected. The outer toothed disc 70 is made of several springs 110 in the direction of the opposite toothing applied with force (see. 4 ), using the force of spring plates 120 is transmitted through holes in the inner toothed disc 80 are intended to pass through. Accordingly, the inner toothed disc 80 of several springs 130 in the direction of the opposite toothing applied with force, the force of spring plates 140 directly on the inner toothed disc 80 is transmitted.

Im geöffneten Zustand, wie er in 1 dargestellt ist, stehen die Zahnscheiben 70 und 80 nicht mit ihren gegenüberliegenden Verzahnungen in Eingriff, da sie von einem Elektromagneten und/oder von der auf die Welle 220 wirkenden Feder 260 zurückgehalten werden.In the open state, as in 1 is shown, are the toothed discs 70 and 80 not engaged with their opposite gears, as they are from an electromagnet and / or from the shaft to the shaft 220 acting spring 260 be withheld.

Um zu verhindern, daß sich die Stirnverzahnung beim Eingriffsvorgang gegenseitig behindert, ist es von Vorteil, wenn in der geöffneten Stellung der Sperre die axiale Wegstrecke, die die innere Zahnscheibe 80 bis zu ihrem vollständigen Eingriff mit ihrer gegenüberliegenden Verzahnung zurücklegt, mindestens doppelt so groß ist wie die axiale Wegstrecke, die die äußere Zahnscheibe 70 bis zu ihrem vollständigen Eingriff mit ihrer gegenüberliegenden Verzahnung benötigt.In order to prevent that the spur gear interference each other during the engagement process, it is advantageous if in the open position of the barrier, the axial distance, the inner toothed wheel 80 until its complete engagement with its opposite toothing, at least twice as large as the axial distance that the outer toothed disc 70 needed until fully engaged with their opposing teeth.

Wird die Bestromung der Spule 150 unterbrochen und die Welle 22 gegen den Uhrzeigersinn mit Drehmoment beaufschlagt (gleiche Blickrichtung in 3), so kann sie sich drehen, bis die innere Stirnverzahnung in Eingriff geht und die Drehung formschlüssig beendet. Die äußere Verzahnung behindert diese Drehung nicht, da die Sägezähne aufgrund ihrer Orientierung aneinander abgleiten. Ist die oben genannte Drehung der Welle 22 infolge Eingriffs der inneren Sternverzahnung beendet, so hat auch die äußere Stirnverzahnung eine Drehposition zueinander erreicht, die dazu führt, daß auch diese in Folge ihrer Federkraft ineinander eingreift. Die Wellenanordnung 20 ist somit spielarm in beide Drehrichtungen blockiert.Is the energization of the coil 150 interrupted and the wave 22 counteracted with torque (same direction in 3 ), so it can rotate until the inner spur gear engages and ends the rotation form-fitting. The external teeth do not hinder this rotation, because the saw teeth slide off each other due to their orientation. Is the above rotation of the shaft 22 terminated as a result of engagement of the inner star gearing, so also the outer spur gearing has reached a rotational position to each other, which causes them to engage in one another as a result of their spring force. The wave arrangement 20 is thus blocked with low backlash in both directions of rotation.

Bei Drehung der Welle 22 im Uhrzeigersinn vollzieht sich ebenso die Blockierung in beide Drehrichtungen, die Abfolge der Eingriffnahme von inneren und äußeren Verzahnung ist jedoch umgedreht.Upon rotation of the shaft 22 The blocking in both directions of rotation also takes place in a clockwise direction, but the sequence of engagement of the inner and outer teeth is reversed.

Die Welle 20 weist eine Ausnehmung auf, die beispielsweise konusförmig oder auch in anderer Form ausgebildet ist und in welche ein Kupplungsrad 210 sowie eine Feder 260 gelagert ist. Das Kupplungsrad 210 weist eine Außensteckverzahnung auf, so dass dieses mit einer korrespondierenden Innensteckverzahnung der Welle 20 einen Rotationsformschluss herstellt.The wave 20 has a recess which is formed, for example, cone-shaped or in another form and in which a coupling wheel 210 as well as a spring 260 is stored. The coupling wheel 210 has an external spline, so that this with a corresponding internal spline of the shaft 20 produces a rotational mold closure.

Des Weiteren weist das Kupplungsrad 210 eine Innensteckverzahnung auf, so dass dieses mit einer Welle 220 der erfindungsgemäßen drehbeschleunigungssensitiven mechanischen Anordnung drehbar gelagert ist.Furthermore, the coupling wheel 210 an internal spline on, so this with a shaft 220 the spin-acceleration-sensitive mechanical arrangement according to the invention is rotatably mounted.

Somit wird einen Rotationsformschluss zwischen der Welle 22 und der Welle 220 hergestellt, wobei auch eine axiale Bewegung der Welle 220 und die Aufbringung einer Kraft mittels der Feder 260 realisiert werden kann.Thus, a rotational mold closure between the shaft 22 and the wave 220 made, with also an axial movement of the shaft 220 and the application of a force by means of the spring 260 can be realized.

Die Drehachse 220' der Welle 220 fällt zusammen mit der Längsachse des Elektromagneten, dessen Anker 170 mit der Welle 220 mittels Drehwälzlager 30 verbunden ist.The rotation axis 220 ' the wave 220 coincides with the longitudinal axis of the electromagnet, its armature 170 with the wave 220 using a swivel bearing 30 connected is.

Die Welle 220 ist an ihrem anderen Ende mittels einer Kugel-Kulissen-Anordnung 240, 250, die in den 1a und 2 näher dargestellt ist, mit einer rotierbaren trägen Masse, beispielsweise mit einem Schwungrad 230 verbunden.The wave 220 is at its other end by means of a ball-and-slide arrangement 240 . 250 that in the 1a and 2 is shown in more detail, with a rotatable inertial mass, for example with a flywheel 230 connected.

Die Kugel-Kulissen-Anordnung 240, 250 wird somit durch Feder- und Magnetkraft zusammengehalten, so dass eine Drehmomentübertragung von der Welle 220 in die träge Masse 230 und eine sich von der trägen Masse 230 entfernende, axiale Bewegung der Welle 220 in Abhängigkeit der Höhe des Drehmoments, jedoch unabhängig von der Richtung, gewährleistet wird. The ball backdrops arrangement 240 . 250 is thus held together by spring and magnetic force, so that a torque transmission from the shaft 220 into the inert mass 230 and one from the inert crowd 230 removing, axial movement of the shaft 220 depending on the amount of torque, but regardless of the direction is ensured.

Die Kugel-Kulissen-Anordnung 240, 250 besteht in diesem Ausführungsbeispiel, wie in 2 gezeigt, aus drei Kugeln 240 und je drei Kugelkulissen 250. Die Form der Kugelkulissen 250 ist in der perspektivischen Darstellung gemäß 2 näher gezeigt.The ball backdrops arrangement 240 . 250 consists in this embodiment, as in 2 shown from three balls 240 and three ball scenes each 250 , The shape of the ball backdrops 250 is in the perspective view according to 2 shown closer.

Die Kugelkulissen 250 sind wellenseitig in einer halbkugelförmigen Anordnung, die im Wesentlichen senkrecht zur Wellenachse 220' fest mit der Welle 220 verbunden ist, ausgebildet und weisen einen im Wesentlichen halbmondförmigen Querschnitt auf.The ball backdrops 250 are wave-side in a hemispherical arrangement, which are substantially perpendicular to the shaft axis 220 ' stuck with the shaft 220 is connected, formed and have a substantially crescent-shaped cross-section.

Die Form der Kugelkulisse 250 gewährleistet ein Rollen der Kugel 240 im konstanten Abstand von der Drehachse der Welle 220. Dabei reduziert sich die Tiefe der Kugelkulisse und somit die „Eintauchtiefe” der Kugel 240 während des Rollens. Ausgehend vom tiefsten Punkt der Kugel 240, ist die Reduzierung der Kulissentiefe für beide Drehrichtungen identisch.The shape of the ball backdrop 250 ensures a rolling of the ball 240 at a constant distance from the axis of rotation of the shaft 220 , This reduces the depth of the ball backdrop and thus the "immersion depth" of the ball 240 while rolling. Starting from the lowest point of the sphere 240 , the reduction of the slide depth is identical for both directions of rotation.

Wie in der vergrößerten Schnittdarstellung gemäß 1a gezeigt, weist die träge Masse bzw. das Schwungrad 230 je eine der in 2 gezeigten Kugelkulisse 250 korrespondierende Ausnehmung auf, die im Folgenden ebenfalls als Kugelkulisse 250 bezeichnet wird. Die je zwei gegenüberliegenden Kugelkulissen 250 der Welle 220 und der trägen Masse 230 nehmen jeweils eine Kugel 240 auf.As in the enlarged sectional view according to 1a shown, the inertial mass or the flywheel 230 one each in 2 shown ball backdrop 250 corresponding recess on, which also below as a ball backdrop 250 referred to as. The two opposite ball scenes 250 the wave 220 and the inert mass 230 each take a ball 240 on.

Die Welle 220 und die träge Masse 230 werden durch die Feder 260 und durch die elektromagnetische Kraft, welche bei erregter Spule 150 auf den mit der Welle 220 verbundenen Anker 170 ausgeübt wird, axial über die Kugeln 240 in Kontakt gehalten. Somit wird die Kugel-Kulissen-Anordnung 240, 250 durch die Federkraft der Feder 260 sowie durch die auf sie wirkende Magnetkraft zusammengehalten.The wave 220 and the inert mass 230 be by the spring 260 and by the electromagnetic force, which when energized coil 150 on the one with the wave 220 connected anchors 170 is exercised, axially over the balls 240 kept in contact. Thus, the ball-gate arrangement 240 . 250 by the spring force of the spring 260 and held together by the magnetic force acting on them.

Wird die Welle 22 beschleunigt, benötigt die träge Masse 230 ein ihrer Massenträgheit entsprechendes Beschleunigungsmoment. Dieses wird von der Kugel-Kulissen-Anordnung 240, 250 eingeleitet, welche wiederum Axialkraft benötigt.Will the wave 22 accelerates, requires the inertial mass 230 one of their inertia corresponding acceleration torque. This is from the ball backdrop arrangement 240 . 250 initiated, which in turn requires axial force.

Ist die benötigte Axialkraft zu gering, erfolgt eine Axialbewegung der Welle 220 und davon hervorgerufen, ein Einfallen der Sperre. Die Axialbewegung der Welle 220 hat aber auch zur Folge, dass sich der damit verbundene Anker 170 des Elektromagneten mitbewegt und die Sperre einfällt, d. h. die Stirnverzahnungen der Wellenanordnung 20 sowie der Zahnscheiben 70, 80 in Eingriff stehen, wodurch die Drehung der Welle 22 verhindert wird.If the required axial force is too low, an axial movement of the shaft takes place 220 and caused, a collapse of the lock. The axial movement of the shaft 220 but also has the consequence that the associated anchor 170 the electromagnet moves along and the lock occurs, ie the serrations of the shaft assembly 20 and the toothed discs 70 . 80 engage, causing the rotation of the shaft 22 is prevented.

Die Bewegung des Ankers 170 des Elektromagneten führt während der Bewegung zu einer Änderung der Stromstärke, bei Versorgung des Elektromagneten mit konstanter Spannung, bzw. zu einer Änderung des PWM-Verhältnisses (Pulsweitenmodulations-Verhältnisses), bei Versorgung des Elektromagneten mit konstantem Strom mittels PWM-Stromregelung. Aufgrund dessen wird der Elektromagnet abgeschaltet.The movement of the anchor 170 of the electromagnet leads during the movement to a change in the current, when supplying the electromagnet with constant voltage, or to a change in the PWM ratio (pulse width modulation ratio), when supplying the electromagnet with constant current by means of PWM current control. Due to this, the electromagnet is turned off.

Die erfindungsgemäße Rotationssperre weist zusätzlich eine übliche Überwachung zur Erkennung einer Fehlfunktion auf. Somit kann durch einen kontinuierlichen Vergleich der befohlenen Drehposition der zu bremsenden Welle 22 mit der von einem mit der Sperre 10 in Verbindung stehenden Drehwinkelsensor 270 gemessenen tatsächlichen Drehposition eine Diskrepanz erkannt werden. Infolge dessen wird der Elektromagnet abgeschaltet und somit die Sperrung herbeigeführt.The rotation lock according to the invention additionally has a conventional monitoring to detect a malfunction. Thus, by a continuous comparison of the commanded rotational position of the shaft to be braked 22 with the one with the lock 10 related rotation angle sensor 270 measured actual rotational position a discrepancy can be detected. As a result, the solenoid is turned off and thus brought about the blocking.

Ist die Beschleunigung der Welle 22 für ein Ansprechen des drehbeschleunigungssensitiven Mechanismus zu gering, dann erfolgt die Abschaltung durch diese Überwachungsfunktion.Is the acceleration of the wave 22 too low for a response of the spin-sensitive mechanism, then the shutdown is performed by this monitoring function.

Durch Reduzierung der Stärke des den Elektromagneten durchfließenden Stromes kann die Magnetkraft und somit die für das Einfallen der Sperre erforderliche Drehbeschleunigung reduziert werden. Dies kann für das Prüfen der Anordnung vorteilhaft in der Form verwendet werden, dass die Stromstärke derart reduziert wird, dass die maximale Drehbeschleunigung, welche regulär vom Antrieb der Spindel erzeugt werden kann, ausreicht, um ein Einfallen der Rotationssperre hervorzurufen. Es ist somit kein Zugang zum Gewindespindelstellgerät erforderlich und die Prüfung kann automatisiert durchgeführt werden.By reducing the magnitude of the current flowing through the electromagnet, the magnetic force, and thus the spin acceleration required for the locking, can be reduced. This can be advantageously used to check the arrangement in such a way that the current intensity is reduced such that the maximum spin, which can be generated regularly by the drive of the spindle, is sufficient to cause the rotation lock to engage. There is thus no access to the threaded spindle actuator required and the test can be carried out automatically.

Vorteilhafterweise erfolgt diese Funktionsprüfung unmittelbar nach dem Landen des Flugzeugs, zum Beispiel während des Rollens des Flugzeugs an seinen Standplatz, da zu dieser Zeit die Wahrscheinlichkeit hoch ist, dass eine gegebenenfalls vorhandene, funktionsstörende Vereisung innerhalb des Stellgerätes noch vorliegt.Advantageously, this functional test is carried out immediately after landing of the aircraft, for example during taxiing of the aircraft to its stand, since at this time the probability is high that an optionally existing, dysfunctional icing within the actuator is still present.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6109415 [0010]

Claims

Rotation lock, in particular bidirectionally acting rotation lock, for a shaft arrangement ( 20 ) with at least one wave ( 22 ), characterized in that the rotation lock has at least one mechanical arrangement associated with the shaft arrangement ( 20 ) is connected or connectable, wherein the mechanical arrangement is designed such that it the shaft ( 22 ) Spin-dependent and mechanically blocked in the locked position of the rotation lock.

Rotary lock according to claim 1, characterized in that the at least one mechanical arrangement is constructed such that by action of an axial force or by a movement in the direction of the shaft axis ( 22 ) a mechanical collapse of the lock can be realized.

Rotary lock according to claim 1 or 2, characterized in that an electromagnet ( 150 . 160 . 170 . 180 ) is provided, which is arranged and controlled such that the electromagnet ( 150 . 160 . 170 . 180 ) exerts no force or no force acting in the opening direction of the rotation lock on the mechanical arrangement in the blocking position of the rotation lock.

Rotary lock according to claim 3, characterized in that the shaft ( 22 ) of the shaft arrangement to be blocked ( 20 ), the mechanical arrangement and the electromagnet ( 150 . 160 . 170 . 180 ) in a common housing ( 100 ) or in separate housings.

Rotary lock according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical arrangement is a shaft ( 220 ), which in a region, preferably at one end with the shaft to be blocked ( 22 Rotationally fixed, wherein preferably a rotational mold closure is feasible, and in a wider range, preferably at the other end with an inertial mass ( 230 ) in such a way that a torque from the shaft ( 220 ) into the inert mass ( 230 ), and one from the inert mass ( 230 ) removing, axial movement of the shaft ( 220 ) as a function of the magnitude of the torque and preferably takes place independently of direction.

Rotary lock according to claim 5, characterized in that the shaft ( 220 ) via a coupling wheel ( 210 ) with the wave ( 22 ) is connected rotationally fixed and axially displaceable, wherein by means of the coupling wheel ( 210 ) a rotational mold closure between the shaft ( 220 ) and the wave ( 22 ) is realized.

Rotary lock according to claim 5 or 6, characterized in that at least one first blocking element ( 70 . 80 ) is provided in the direction of movement of the shaft ( 220 ) is movable, and that the shaft to be blocked ( 22 ) has at least one second blocking element or is in connection therewith, wherein the first ( 70 . 80 ) is in communication with the second blocking element in the blocking position of the rotational lock such that a rotation of the second blocking element relative to the first blocking element ( 70 . 80 ), wherein it is preferably provided that the first ( 70 . 80 ) and or the second locking element have spur gears which are engaged with each other in the locking position of the rotation lock.

Rotary lock according to one of claims 5 to 7, characterized in that the shaft ( 220 ) in the axial direction by at least one spring ( 260 ) is charged.

Rotary lock according to one of claims 5 to 8, characterized in that the electromagnet ( 150 . 160 . 170 . 180 ), which is an anchor ( 170 ), in the housing ( 100 ) between the coupling wheel ( 210 ) and the inert mass ( 230 ), wherein the axis of rotation of the shaft ( 220 ) with the longitudinal axis of the electromagnet ( 150 . 160 . 170 . 180 ) and where the anchor ( 170 ) with the wave ( 220 ) is connected by means of a storage.

Rotary lock according to one of claims 5 to 9, characterized in that the shaft ( 220 ) by means of a ball-and-gate arrangement ( 240 . 250 ), which at least one ball ( 240 ), with the inertial mass ( 230 ), the shaft ( 220 ) and the inert mass ( 230 ) at least one ball backdrop ( 250 ) To pick up the ball ( 240 ), wherein the respective ball scenes ( 250 ) are arranged corresponding to each other, and wherein the ball-and-gate arrangement ( 240 . 250 ) by the force of the suspension ( 260 ) and the magnetic force of the electromagnet ( 150 . 160 . 170 . 180 ) is held together or held together.

Rotary lock according to claim 10, characterized in that the ball backdrop ( 250 ) has a shape which is a turning of the ball ( 240 ) at a preferably constant distance from the axis of rotation of the shaft ( 220 ), whereby the depth of the ball scenery ( 250 ) in the direction of the rolling movement of the ball ( 240 ) is reduced starting from the lowest point in at least one, preferably in both directions.

Rotary lock according to claim 10 or 11, characterized in that an acceleration of the shaft ( 22 ) a transmission of the torque to the inertial mass ( 230 ), the Acceleration torque from the ball-and-slot arrangement ( 240 . 250 ) is initiated.

Rotary lock according to one of claims 5 to 12, characterized in that it is designed such that an axial movement of the shaft ( 220 ) to a movement of the associated armature ( 170 ) of the electromagnet ( 150 . 160 . 170 . 180 ) and preferably leads to a change in the current intensity or to a change in the pulse width modulation ratio, as a result of which the electromagnet ( 150 . 160 . 170 . 180 ) is switched off.

Rotary lock according to one of the preceding claims, characterized in that at least one spring arrangement ( 110 . 120 . 130 . 140 ) is provided which exerts on the rotation lock a force such that it is preferably permanently fixed in its locking position, wherein it is preferably provided that the spring arrangement on the one or more first locking elements ( 70 . 80 ) acts such that they are (s) charged towards the second blocking element out.

Method for checking a malfunction by means of a rotation lock according to one of Claims 1 to 14, characterized in that, upon detection of a discrepancy between commanded rotational position of the shaft ( 22 ) and preferably by means of a rotation angle sensor ( 270 ) measured actual rotational position of the shaft ( 22 ) the electromagnet ( 150 . 160 . 170 . 180 ) is turned off; so that the rotation lock falls into the locked position.

A method of checking a rotation lock according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the method comprises the step of reducing the force generated by the electromagnet so that it is regularly driven by the drive unit of the shaft assembly ( 20 ) applied spin leads to a collapse of the barrier.

A method according to claim 15 or 16, characterized in that the check is carried out after the landing of the aircraft, in particular of the aircraft, preferably during the taxiing of the aircraft to its stand.

Use of a rotation lock according to one of Claims 1 to 14 for blocking a tailplane of an aircraft, in particular a tailplane of an aircraft driven by a trimmable horizontal stabilizer actuator (THSA).

Aircraft, in particular aircraft, with at least one rotation lock according to one of Claims 1 to 14 and / or with means for carrying out one or both methods according to Claims 16 to 18.

Aircraft according to claim 19, characterized in that the rotation lock with a drive train of one or more slats and flapper drives or other damper drives and / or with one or more threaded spindle drives for the operation of trimmable horizontal stabilizers or other flaps and tail of the aircraft in such a connection that the drive train or the threaded spindle drive can be blocked by the rotation lock in its direction of rotation.