WO2009039831A1 - Motorischer spindelantrieb mit überlastschutz - Google Patents

Motorischer spindelantrieb mit überlastschutz Download PDF

Info

Publication number
WO2009039831A1
WO2009039831A1 PCT/DE2008/001537 DE2008001537W WO2009039831A1 WO 2009039831 A1 WO2009039831 A1 WO 2009039831A1 DE 2008001537 W DE2008001537 W DE 2008001537W WO 2009039831 A1 WO2009039831 A1 WO 2009039831A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spindle
motor
motoric
torque
spindle drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2008/001537
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter JÄNKER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
EADS Deutschland GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EADS Deutschland GmbH filed Critical EADS Deutschland GmbH
Priority to US12/679,973 priority Critical patent/US8376862B2/en
Priority to BRPI0817013 priority patent/BRPI0817013A2/pt
Priority to AT08801329T priority patent/ATE539280T1/de
Priority to EP08801329A priority patent/EP2193286B1/de
Priority to CA2700572A priority patent/CA2700572C/en
Priority to RU2010116375/11A priority patent/RU2472051C2/ru
Publication of WO2009039831A1 publication Critical patent/WO2009039831A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/2021—Screw mechanisms with means for avoiding overloading
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H2025/2062—Arrangements for driving the actuator
    • F16H2025/2071—Disconnecting drive source from the actuator, e.g. using clutches for release of drive connection during manual control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H2025/2062—Arrangements for driving the actuator
    • F16H2025/2075—Coaxial drive motors
    • F16H2025/2078—Coaxial drive motors the rotor being integrated with the nut or screw body
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/50—On board measures aiming to increase energy efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18528—Rotary to intermittent unidirectional motion

Definitions

  • the invention relates to a motor spindle drive for an actuator, in particular for an aerodynamically effective surface of an aircraft, according to the preamble of claim 1.
  • actuators such as actuators for control surfaces, trim surfaces and high lift surfaces redundant, which is particularly important for the primary flight control actuators important.
  • a redundant mechanical parallel arrangement of actuators assumes that in the event of a fault, one, defective drive may not hinder the second and in particular not jammed, so that the work can be done by the intact, second drive.
  • hydraulic actuators are used for this purpose.
  • the object of the invention is to provide a simple design motorized spindle drive, which ensures a jam-free operation.
  • a Motorized spindle drive should be particularly suitable for a redundant arrangement.
  • the invention provides a motor spindle drive for an actuator, in particular for an aerodynamically effective surface of an aircraft, with a spindle and a motor, which engages in the spindle to the drive engaging, a relative movement in the axial direction between the spindle and the motor Has mechanical transmission element and is mounted on a torque of the motor receiving, with respect to the spindle movement stationary element.
  • the torque of the motor receiving bearing comprises a releasable coupling, which when exceeding a predetermined
  • the releasable coupling comprises two mutually movable elements, which are locked in a first position positively interlocking against each other to transmit the torque of the motor and to cause the relative movement of the spindle, and in a second position in the sense of a release of the movement of the motor in the axial direction of the spindle are unlocked against each other, and further responsive to the torque transmitted from the motor responsive means. comprises, which release a movement of the mutually movable elements from the first position to the second position when the predetermined torque is exceeded.
  • the two mutually movable elements comprise a holding element with a cutout, in which the motor is rotatable about the spindle axis over at least a predetermined angular range, and at least one pawl element provided on the motor and in a respective one corresponding formed in the holding element recess in the circumferential direction and is guided fixed over a first part of the predetermined angular range in the sense of mutual locking with respect to the axial direction, wherein the recess formed in the holding element has a recess formed by a detent position, in which the pawl element in the axial direction releasable is.
  • Position releasing means are formed by an effective between the mutually movable elements friction clutch.
  • the movement of the mutually movable elements from the first position to the second position releasing means are formed by an effective between the mutually movable elements elastic spring element.
  • the engine is preferably an electric motor.
  • the engaging in the spindle gear member is a spindle nut, which is arranged centrally in a rotor of the motor.
  • the motor, the spindle is arranged concentrically surrounding the axis thereof.
  • a releasable coupling which comprises a single guided in a recess pawl element.
  • a releasable coupling may be provided, which comprises two or more each guided in a recess pawl elements which are offset from each other by equal or different angles over the circumference.
  • FIG. 1 is a schematic, partial sectional view of a motorized spindle drive for an actuator, in particular for an aerodynamically effective surface of an aircraft, according to an embodiment of the invention.
  • Fig. 2a is a view in the direction of the spindle shown in Figure 1 on a provided in the motor spindle drive holding element according to an embodiment.
  • Fig. 2b is a view in the direction of the spindle shown in Fig. 1 on a provided in the motor spindle drive holding element according to another embodiment.
  • a part of a motorized spindle drive for an actuator is shown, which for driving an aerodynamically effective surface of a Aircraft, such as a control or high lift surface of an aircraft is provided.
  • This motor spindle drive comprises a spindle 1, which has at one end, in Fig. 1 at the left end, a fastening eye 12, to which a connection with the aerodynamically effective surface of the aircraft to be adjusted, which is not shown in the figure, directly or via intermediary components not shown.
  • the spindle drive is mounted on a with respect to the movement of the spindle 1 in the axial direction as a stationary to be regarded component or element 6.
  • This component 6 may for example be a housing of the motor spindle drive, which in turn may be mounted in any suitable manner, fixed or movable, on the structure of the aircraft.
  • the motor spindle drive comprises a motor 2 which has a mechanical gear element 4 engaging in the spindle 1 for driving thereof and which permits relative movement between the spindle 1 and the motor 2 in the axial direction, i.e. in the axial direction. in the direction of the spindle axis, causes.
  • the motor 2 is mounted on a torque receiving element thereof which is stationary with respect to the spindle movement, namely on the aforesaid component or element 6, e.g. is formed in the form of a housing or structural component of an aircraft.
  • the motor 2 comprises a stator 13 having a stator winding 15 which is supplied with drive current by a line 14, and a rotor 3 which is rotatably supported relative to the stator 13 to drive the spindle 1 in rotation.
  • Rotor 3 and spindle nut 4 are supported by bearings 5 relative to the stator 13 and the housing of the motor 2.
  • the torque of the motor 2 receiving bearing 6, 7, 8, 9 includes a releasable coupling 7, 8, 9, which triggers when exceeding a predetermined torque and the motor 2 in the sense of a free movement in
  • the said releasable coupling 7, 8, 9 comprises two mutually movable elements 7, 8, which engage in a first position in a form-fitting manner and are locked against each other, so that they transmit the torque of the motor 2 and the relative movement of the spindle 1 relative to the stationary element 6 effect, and are unlocked in a second position against each other in such a way that a release of the movement of the motor 2 takes place in the axial direction of the spindle 1.
  • these two mutually movable elements 7, 8 are formed by on the one hand a holding element 7 with a cutout 9, in which the motor 2 is rotatable about a predetermined angular range about the spindle axis, and by on the other hand, at least one pawl element 8, which is provided on the motor 2 and fixedly connected thereto and in a corresponding respective, formed in the holding element 7 recess 10 is movable in the circumferential direction.
  • the recess 10 is formed in the manner of a circular sector-shaped groove in which the pawl member 8 can perform a circular path about the spindle axis over said angular range.
  • the pawl element 8 is guided fixed in the sense of a mutual locking with respect to the axial direction. Furthermore, the recess 10 formed in the holding element 7 has a recess 11 which forms a disengaged position in which the catch element 8 is released in the axial direction. That is, upon rotation of the pawl member 8 along the recess 10 from a locked position to the disengaged position 11, this and thus the motor 2 in
  • a coupling is provided, which is a single guided in a recess 10 pawl element eighth includes, wherein the motor 2 is rotatable about a predetermined angular range about the spindle axis.
  • a coupling is provided which guides two each in a recess 10
  • pawl elements 8 which are offset relative to one another by a predetermined angle over the circumference, by 180 °, the motor 2 in turn being rotatable about the spindle axis over a predetermined angular range.
  • the coupling in each case comprises two or more respective pawl elements 8 guided in a recess 10, which effects a better distribution of the forces occurring at the coupling formed by the pawls elements 8 guided in a recess 10, these can be at equal or different angles over the circumference be offset, for example, three elements by 120 ° or three different angles, the total of 360 °.
  • a slip clutch is provided for this, which is between the mutually movable elements 7, 8, ie between the holding member 7 and the pawl member 8, effective.
  • This slip clutch can be made in a relatively simple manner between the surface of the pawl member 8 and the surface of the recess 10 formed in the holding member 7, optionally provided to influence the mutual friction on one or both of said elements coatings of the surface, linings or the like can be, as is usual with friction clutches.
  • the movement of the mutually movable elements 7, 8 releasing means may also be formed by an elastic spring element, which is effective between the motor 2 and the holding member 7 and the stationary member 6.
  • a spring element would then have to be releasable at least on one side in order to ensure a complete release of the motor in the axial direction of the spindle 1.
  • spindle drives are provided, of which at least one includes a releasable coupling 7, 8, 9 of the type described or a similar type triggering when the predetermined torque is exceeded, but preferably both.
  • the motor or motors 2 of the spindle drives are designed such that their maximum output torque clearly exceeds the maximum nominal operating torque of the elements which are to be actuated by the spindle drive, for example the aerodynamically effective surfaces of an aircraft, for example by a factor of 2 or higher ,
  • the motor of the other drive In the case of clamping the motor 2 of a drive, the motor of the other drive must generate the predetermined release torque only during the short trip time of the clutch 7, 8, 9, so that the two mutually movable elements 7, 8 are unlocked against each other and the motor 2 is released ,
  • the one or more motors 2 are in the illustrated embodiment, electric motors having a stator 13 and a rotor 3, wherein the engaging in the spindle 1 gear member 4 is formed by a spindle nut which is arranged centrally in the rotor 3.
  • the motor 2 is thus with its rotor 3rd the spindle 1 arranged concentrically surrounding the axis thereof.
  • the supply lines 14, which supply the windings of the stator 13, are to be able to follow without damage when the motor 2 is released in the axial direction of the spindle 1.
  • the invention thus provides a simple-build electromotive spindle drive, which ensures a jam-free operation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Spinning Or Twisting Of Yarns (AREA)
  • Knitting Machines (AREA)
  • Friction Gearing (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Motorischer Spindelantrieb für einen Stellantrieb, insbesondere für eine aerodynamisch wirksame Fläche eines Luftfahrzeugs, mit einer Spindel (1) und einem Motor (2), der ein in die Spindel (1) zu deren Antrieb eingreifendes, eine Relativbewegung in axialer Richtung zwischen der Spindel und dem Motor (2) bewirkendes mechanisches Getriebeelement (4) aufweist und an einem das Drehmoment des Motors (2) aufnehmenden, bezüglich der Spindelbewegung ortsfesten Element (6) gelagert ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die das Drehmoment des Motors (2) aufnehmende Lagerung (6, 7, 8, 9) eine lösbare Kupplung (7, 8, 9) enthält, die bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehmoments auslöst und den Motor (2) im Sinne einer freien Bewegung in axialer Richtung der Spindel (1) gegenüber dem ortsfesten Element (6) freigibt.

Description

MOTORISCHER SPINDELANTRIEB MIT ÜBERLASTSCHUTZ
Die Erfindung betrifft einen motorischen Spindelantrieb für einen Stellantrieb, insbesondere für eine aerodynamisch wirksame Fläche eines Luftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus Gründen der Betriebssicherheit werden für Stellsysteme von Flugzeugen vorgesehene Stellantriebe, wie Stellantriebe für Steuerflächen, Trimmflächen und Hochauftriebsflächen redundant ausgelegt, was insbesondere für der primären Flugsteuerung dienende Stellantriebe von Bedeutung ist. Eine redundante mechanische parallele Anordnung von Stellantrieben setzt voraus, dass im Fehlerfall der eine, defekte Antrieb den zweiten nicht behindern darf und insbesondere nicht klemmt, so dass die Stellarbeit von dem intakten, zweiten Antrieb geleistet werden kann. Nach dem heutigen Stand der Technik werden insbesondere hydraulische Stellantriebe zu diesem Zweck eingesetzt.
Für ein sogenanntes allelektrisches Flugzeug (all-electric-aircraft), bei dem die besagten Stellsysteme elektromotorisch betätigt werden, sind nach dem heutigen Stand der Technik nur aufwendige Systeme, wie elektro-hydrostatische Antriebe, zur Verwirklichung solcher klemmfreier redundanter Antriebe geeignet. Einfach aufgebaute herkömmliche elektromotorische Spindelantriebe sind hierzu nicht geeignet, da ein Klemmen der Antriebseinheit nicht mit Sicherheit auszuschließen ist. Beispielsweise bei einem mechanischen Bruch von Bauteilen, etwa einer Kugel in einem Kugelspindelmechanismus des Spindelantriebs, können
Spindelmutter und Spindelgewinde gegeneinander klemmen und den Antrieb blockieren, mit den entsprechenden nachteiligen bis ggf. verheerenden Folgen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach aufgebauten motorischen Spindelantrieb zu schaffen, der einen klemmfreien Betrieb sicherstellt. Ein solcher motorischer Spindelantrieb soll insbesondere für eine redundante Anordnung geeignet sein.
Die Aufgabe wird durch einen motorischen Spindelantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die Erfindung wird ein motorischer Spindelantrieb für einen Stellantrieb, insbesondere für eine aerodynamisch wirksame Fläche eines Luftfahrzeugs geschaffen, mit einer Spindel und einem Motor, der ein in die Spindel zu deren Antrieb eingreifendes, eine Relativbewegung in axialer Richtung zwischen der Spindel und dem Motor bewirkendes mechanisches Getriebeelement aufweist und an einem das Drehmoment des Motors aufnehmenden, bezüglich der Spindelbewegung ortsfesten Element gelagert ist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die das Drehmoment des Motors aufnehmende Lagerung eine lösbare Kupplung umfasst, die bei Überschreiten eines vorgegebenen
Drehmoments auslöst und den Motor im Sinne einer freien Bewegung in Axialrichtung der Spindel gegenüber dem ortsfesten Element freigibt.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen motorischen Spindelantriebs sind in den Unteransprüchen angegeben.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die lösbare Kupplung zwei gegeneinander bewegliche Elemente enthält, die in einer ersten Position formschlüssig ineinander eingreifend gegeneinander verriegelt sind, um das Drehmoment des Motors zu übertragen und die Relativbewegung der Spindel zu bewirken, und die in einer zweiten Position im Sinne einer Freigabe der Bewegung des Motors in Axialrichtung der Spindel gegeneinander entriegelt sind, und ferner auf das vom Motor übertragene Drehmoment ansprechende Mittel . umfasst, die bei Überschreiten des vorgegebenen Drehmoments eine Bewegung der gegeneinander beweglichen Elemente aus der ersten Position in die zweite Position freigeben. Gemäß einer Aυsführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die zwei gegeneinander beweglichen Elemente ein Halteelement mit einem Ausschnitt, in welchem der Motor zumindest über einen vorgegebenen Winkelbereich um die Spindelachse drehbar ist, und mindestens ein Klinkenelement enthalten, das am Motor vorgesehen und in einer jeweiligen entsprechenden in dem Halteelement ausgebildeten Ausnehmung in Umfangsrichtung beweglich und über einen ersten Teil des vorgegebenen Winkelbereichs im Sinne der gegenseitigen Verriegelung bezüglich der Axialrichtung festgelegt geführt ist, wobei die im Halteelement ausgebildete Ausnehmung eine durch eine Aussparung gebildete Ausrastposition aufweist, in welcher das Klinkenelement in Axialrichtung freigebbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die bei Überschreiten des vorgegebenen Drehmoments die Bewegung der gegeneinander beweglichen Elemente aus der ersten Position in die zweite
Position freigebenden Mittel durch eine zwischen den gegeneinander beweglichen Elementen wirksame Rutschkupplung gebildet sind.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die bei Überschreiten des vorgegebenen Drehmoments die Bewegung der gegeneinander beweglichen Elemente aus der ersten Position in die zweite Position freigebenden Mittel durch ein zwischen den gegeneinander beweglichen Elementen wirksames elastisches Federelement gebildet sind.
Der Motor ist vorzugsweise ein Elektromotor.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das in die Spindel eingreifende Getriebeelement eine Spindelmutter ist, die zentrisch in einem Rotor des Motors angeordnet ist. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Motor die Spindel konzentrisch zu deren Achse umgebend angeordnet ist.
Es kann eine lösbare Kupplung vorgesehen sein, die ein einziges in einer Ausnehmung geführtes Klinkenelement umfasst.
Andererseits kann eine lösbare Kupplung vorgesehen sein, die zwei oder mehr jeweils in einer Ausnehmung geführte Klinkenelemente umfasst, welche gegeneinander um gleiche oder unterschiedliche Winkel über den Umfang versetzt sind.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen motorischen Spindelantriebs anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematisierte, geschnittene Teilansicht eines motorischen Spindelantriebs für einen Stellantrieb, insbesondere für eine aerodynamisch wirksame Fläche eines Luftfahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2a) eine Ansicht in Richtung der in Fig. 1 gezeigten Spindel auf ein in dem motorischen Spindelantrieb vorgesehenes Halteelement gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 2b) eine Ansicht in Richtung der in Fig. 1 gezeigten Spindel auf ein in dem motorischen Spindelantrieb vorgesehenes Halteelement gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.
In Fig. 1 ist ein Teil eines motorischen Spindelantriebs für einen Stellantrieb dargestellt, welcher zum Antrieb einer aerodynamisch wirksamen Fläche eines Luftfahrzeugs, beispielsweise einer Steuer- oder Hochauftriebsfläche eines Flugzeugs vorgesehen ist.
Dieser motorische Spindelantrieb umfaßt eine Spindel 1 , die an einem Ende, in Fig. 1 am linken Ende, ein Befestigungsauge 12 aufweist, an welchem eine Verbindung mit der zu verstellenden aerodynamisch wirksamen Fläche des Flugzeugs, die in der Figur nicht gezeigt ist, direkt oder über zwischengeschaltete, nicht gezeigte Komponenten, hergestellt wird. Andererseits ist der Spindelantrieb an einem bezüglich der Bewegung der Spindel 1 in deren Axialrichtung als ortsfest anzusehenden Bauteil oder Element 6 gelagert. Dieses Bauteil 6 kann beispielsweise ein Gehäuse des motorischen Spindelantriebs sein, welches seinerseits wiederum in einer beliebigen geeigneten Weise, fest oder beweglich, an der Struktur des Flugzeugs gelagert sein kann.
Der motorische Spindelantrieb umfaßt einen Motor 2, der ein in die Spindel 1 zu deren Antrieb eingreifendes mechanisches Getriebeelement 4 aufweist, das eine Relativbewegung zwischen der Spindel 1 und dem Motor 2 in axialer Richtung, d.h. in Richtung der Spindelachse, bewirkt. Der Motor 2 ist an einem dessen Drehmoment aufnehmenden Element gelagert, das bezüglich der Spindelbewegung ortsfest ist, nämlich an dem vorher genannten Bauteil oder Element 6, das z.B. in Form eines Gehäuse- oder Strukturbauteils eines Flugzeugs ausgebildet ist. Der Motor 2 umfasst einen Stator 13 mit einer Statorwicklung 15, die durch eine Leitung 14 mit Antriebsstrom versorgt wird, und einen Rotor 3, der gegenüber dem Stator 13 drehbar gelagert ist, um die Spindel 1 rotierend anzutreiben. Rotor 3 und Spindelmutter 4 sind durch Lager 5 gegenüber dem Stator 13 bzw. dem Gehäuse des Motors 2 gelagert.
Die das Drehmoment des Motors 2 aufnehmende Lagerung 6, 7, 8, 9 enthält eine lösbare Kupplung 7, 8, 9, die beim Überschreiten eines vorgegebenen Drehmoments auslöst und den Motor 2 im Sinne einer freien Bewegung in
Axialrichtung der Spindel 1 gegenüber dem oben genannten ortsfesten Element 6 freigibt. Die besagte lösbare Kopplung 7, 8, 9 umfasst zwei gegeneinander bewegliche Elemente 7, 8, die in einer ersten Position formschlüssig ineinander eingreifen und gegeneinander verriegelt sind, so dass sie das Drehmoment des Motors 2 übertragen und die Relativbewegung der Spindel 1 gegenüber dem ortsfesten Element 6 bewirken, und die in einer zweiten Position gegeneinander in der Weise entriegelt sind, dass eine Freigabe der Bewegung des Motors 2 in Axialrichtung der Spindel 1 erfolgt.
Bei den in den Figuren 1 und 2a) und b) dargestellten Ausführungsbeispielen sind diese beiden gegeneinander beweglichen Elemente 7, 8 gebildet durch einerseits ein Halteelement 7 mit einem Ausschnitt 9, in welchem der Motor 2 über einen vorgegebenen Winkelbereich um die Spindelachse verdrehbar ist, sowie durch andererseits mindestens ein Klinkenelement 8, das am Motor 2 vorgesehen und mit diesem fest verbunden ist und in einer entsprechenden jeweiligen, in dem Halteelement 7 ausgebildeten Ausnehmung 10 in Umfangsrichtung beweglich ist. Dazu ist die Ausnehmung 10 nach Art einer kreisringsektorförmigen Nut ausgebildet, in welcher das Klinkenelement 8 über den besagten Winkelbereich eine kreisförmige Bahn um die Spindelachse vollführen kann. Über einen ersten Teil des vorgesehenen Winkelbereichs ist das Klinkenelement 8 im Sinne einer gegenseitigen Verriegelung bezüglich der Axialrichtung festgelegt geführt. Weiterhin weist die in dem Halteelement 7 ausgebildete Ausnehmung 10 eine Aussparung 11 auf, welche eine Ausrastposition bildet, in welcher das Klinkenelement 8 in Axialrichtung freigegeben ist. Das heißt, bei einer Drehung des Klinkenelements 8 entlang der Ausnehmung 10 von einer verriegelten Position in die Ausrastposition 11 wird diese und damit der Motor 2 in
Axialrichtung freigegeben, so dass der Motor 2 von dem bezüglich der Spindel 1 ortsfesten Element 6 freikommt.
Bei dem in Figur 2a) dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Kupplung vorgesehen, die ein einziges in einer Ausnehmung 10 geführtes Klinkenelement 8 umfasst, wobei der Motor 2 über einen vorgegebenen Winkelbereich um die Spindelachse drehbar ist.
Bei einem anderen, in Figur 2b) dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Kupplung vorgesehen, die zwei jeweils in einer Ausnehmung 10 geführte
Klinkenelemente 8 umfasst, welche gegeneinander um einen vorgegeben Winkel über den Umfang versetzt sind, in Figur 2b) um 180°, wobei der Motor 2 wiederum über einen vorgegebenen Winkelbereich um die Spindelachse drehbar ist.
Wenn die Kupplung jeweils zwei oder mehrere jeweils ein in einer Ausnehmung 10 geführte Klinkenelemente 8 umfasst, die eine bessere Verteilung der an der durch die in einer Ausnehmung 10 geführten Klinkenelemente 8 gebildeten Kupplung auftretenden Kräfte bewirken, können diese um gleiche oder unterschiedliche Winkel über den Umfang versetzt sein, beispielsweise drei Elemente um 120° oder um drei verschiedene Winkel, die insgesamt 360° ergeben.
Die Freigabe der Bewegung der gegeneinander beweglichen Elemente 7, 8, also des Halteelements 7 und des oder der Klinkenelemente 8, aus der ersten Position in die zweite Position erfolgt bei Überschreiten des vorgegebenen Drehmoments durch geeignete Mittel. Bei den in den Figuren 1 und 2a) und b) gezeigten Ausführungsbeispielen ist dazu eine Rutschkupplung vorgesehen, welche zwischen den gegeneinander beweglichen Elementen 7, 8, also zwischen dem Halteelement 7 und dem Klinkenelement 8, wirksam ist. Diese Rutschkupplung kann auf verhältnismäßig einfache Weise zwischen der Oberfläche des Klinkenelements 8 und der Oberfläche der in dem Halteelement 7 ausgebildeten Ausnehmung 10 hergestellt sein, wobei wahlweise zur Beeinflussung der gegenseitigen Reibung an einem oder an beiden der besagten Elemente Beschichtungen der Oberfläche, Beläge oder ähnliches vorgesehen sein können, wie es bei Rutschkupplungen üblich ist. Alternativ kann ein solches, bei Überschreiten des vorgegebenen Drehmoments die Bewegung der gegeneinander beweglichen Elemente 7, 8 freigebende Mittel auch durch ein elastisches Federelement gebildet sein, das zwischen dem Motor 2 und dem Halteelement 7 bzw. dem ortsfesten Element 6 wirksam ist. Ein solches Federelement müsste dann aber zumindest auf einer Seite lösbar sein, um eine vollständige Freigabe des Motors in Axialrichtung der Spindel 1 zu gewährleisten.
Damit ein redundanter Stellantrieb gewährleistet ist, sind vorzugsweise zwei oder mehr solche Spindelantriebe vorzusehen, von denen zumindest einer eine beim Überschreiten des vorgegebenen Drehmoments auslösende lösbare Kupplung 7, 8, 9 der beschriebenen oder einer ähnlichen Art umfasst, vorzugsweise aber beide. Dabei sind der oder die Motoren 2 der Spindelantriebe so ausgelegt, dass deren maximales Abtriebsmoment das maximale nominale Betriebsmoment der Elemente, welche von dem Spindelantrieb betätigt werden sollen, also beispielsweise der aerodynamisch wirksamen Flächen eines Flugzeugs, eindeutig übertrifft, beispielsweise um einen Faktor 2 oder höher. Im Falle des Klemmens des Motors 2 eines Antriebs muss der Motor des anderen Antriebs das vorgegebene Auslösemoment nur während der kurzen Auslösezeit der Kupplung 7, 8, 9 erzeugen, so dass die beiden gegeneinander beweglichen Elemente 7, 8 gegeneinander entriegelt werden und der Motor 2 freikommt.
Im Klemmfall wird somit durch geeignete Ansteuerung des Motors 2 ein Moment erzeugt, welches den Auslösewert der lösbaren Kupplung 7, 8, 9 übersteigt, wodurch der Stator 13 des Motors 2 in Umfangsrichtung über den o.g. vorgegebenen Winkelbereich bewegt und der Motor 2 dann in Axialrichtung der Spindel 1 freigegeben wird.
Der oder die Motoren 2 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Elektromotoren, die einen Stator 13 und einen Rotor 3 aufweisen, wobei das in die Spindel 1 eingreifende Getriebeelement 4 durch eine Spindelmutter gebildet ist, die zentrisch im Rotor 3 angeordnet ist. Der Motor 2 ist also mit seinem Rotor 3 die Spindel 1 konzentrisch zu deren Achse umgebend angeordnet. Die Zuleitungen 14, welche die Wicklungen des Stators 13 versorgen, sind natürlich so vorzusehen, dass sie bei einer Freigabe des Motors 2 in Axialrichtung der Spindel 1 ohne Beschädigung folgen können.
Durch die Erfindung wird somit ein einfach bauender elektromotorischer Spindelantrieb geschaffen, der einen klemmfreien Betrieb sicherstellt.
Bezugszeichenliste
1 Spindel 2 Motor
3 Rotor
4 Spindelmutter
5 Lagerung
6 ortsfestes Teil 7 Halteelement
8 Klinkenelement
9 Aussparung
10 Ausnehmung
11 Ausrastposition 12 Befestigungsauge
13 Stator
14 Statorleitungen

Claims

Patentansprüche
1. Motorischer Spindelantrieb für einen Stellantrieb, insbesondere für eine aerodynamisch wirksame Fläche eines Luftfahrzeugs, mit einer Spindel (1) und einem Motor (2), der ein in die Spindel (1) zu deren Antrieb eingreifendes, eine Relativbewegung in axialer Richtung zwischen der Spindel und dem Motor (2) bewirkendes mechanisches Getriebeelement (4) aufweist und an einem das Drehmoment des Motors (2) aufnehmenden, bezüglich der Spindelbewegung ortsfesten Element (6) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die das Drehmoment des Motors (2) aufnehmende Lagerung (6, 7, 8, 9) eine lösbare Kupplung (7, 8, 9) enthält, die bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehmoments auslöst und den Motor (2) im Sinne einer freien Bewegung in axialer Richtung der Spindel (1) gegenüber dem ortsfesten Element (6) freigibt.
2. Motorischer Spindelantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Kupplung (7, 8, 9) zwei gegeneinander bewegliche Elemente (7, 8) enthält, die in einer ersten Position formschlüssig ineinander eingreifend gegeneinander verriegelt sind, um das Drehmoment des Motors (2) zu übertragen und die Relativbewegung der Spindel (1) zu bewirken, und die in einer zweiten Position im Sinne einer Freigabe der Bewegung des Motors (2) in Axialrichtung der Spindel (1) gegeneinander entriegelt sind, wobei auf das vom Motor (2) übertragene Drehmoment ansprechende Mittel vorgesehen sind, die bei Überschreiten des vorgegebenen Drehmoments eine Bewegung der gegeneinander beweglichen Elemente (7, 8) aus der ersten Position in die zweite Position freigeben.
3. Motorischer Spindelantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei gegeneinander beweglichen Elemente (7, 8) ein Halteelement (7) mit einem Ausschnitt (9), in welchem der Motor (2) zumindest über einen vorgegebenen Winkelbereich um die Spindelachse drehbar ist, und mindestens ein Klinkenelement (8) enthalten, das am Motor (2) vorgesehen und in einer jeweiligen zugeordneten, in dem Halteelement (7) ausgebildeten Ausnehmung (10) in Umfangsrichtung beweglich und über einen ersten Teil des vorgegebenen Winkelbereichs im Sinne der gegenseitigen Verriegelung bezüglich der Axialrichtung festgelegt geführt ist, wobei die im Halteelement (7) ausgebildete Ausnehmung (10) eine durch eine Aussparung (11) gebildete Ausrastposition aufweist, in welcher das Klinkenelement (8) in Axialrichtung freigegeben ist.
4. Motorischer Spindelantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bei Überschreiten des vorgegebenen Drehmoments die Bewegung der gegeneinander beweglichen Elemente (7, 8) aus der ersten Position in die zweite Position freigebenden Mittel durch eine zwischen den gegeneinander beweglichen Elementen (7, 8) wirksame Rutschkupplung gebildet sind.
5. Motorischer Spindelantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die bei Überschreiten des vorgegebenen
Drehmoments die Bewegung der gegeneinander beweglichen Elemente (7, 8) aus der ersten Position in die zweite Position freigebenden Mittel durch ein zwischen den gegeneinander beweglichen Elementen (7, 8) wirksames elastisches Federelement gebildet sind.
6. Motorischer Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (2) ein Elektromotor ist.
7. Motorischer Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Spindel (1) eingreifende Getriebeelement (4) eine Spindelmutter (4) ist, die zentrisch in einem Rotor (3) des Motors (2) angeordnet ist.
8. Motorischer Spindelantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (2) die Spindel (1) konzentrisch zu deren Achse umgebend angeordnet ist.
9. Motorischer Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine lösbare Kupplung (7, 8, 9) vorgesehen ist, die ein in einer Ausnehmung (10) geführtes Klinkenelement (8) umfasst.
10. Motorischer Spindelantrieb nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine lösbare Kupplung (7, 8, 9) vorgesehen ist, die zwei oder mehr jeweils in einer Ausnehmung (10) geführte Klinkenelemente (8) umfasst, welche gegeneinander um gleiche oder unterschiedliche
Winkel über den Umfang versetzt sind.
PCT/DE2008/001537 2007-09-27 2008-09-12 Motorischer spindelantrieb mit überlastschutz Ceased WO2009039831A1 (de)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/679,973 US8376862B2 (en) 2007-09-27 2008-09-12 Motorized spindle drive with overload protection
BRPI0817013 BRPI0817013A2 (pt) 2007-09-27 2008-09-12 Acionamento de ponta-de-eixo motorizado com proteção contra sobrecarga
AT08801329T ATE539280T1 (de) 2007-09-27 2008-09-12 Motorischer spindelantrieb mit überlastschutz
EP08801329A EP2193286B1 (de) 2007-09-27 2008-09-12 Motorischer spindelantrieb mit überlastschutz
CA2700572A CA2700572C (en) 2007-09-27 2008-09-12 Motorized spindle drive with overload protection
RU2010116375/11A RU2472051C2 (ru) 2007-09-27 2008-09-12 Моторизованный привод валика с защитой от перегрузки

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007046583.3 2007-09-27
DE102007046583A DE102007046583A1 (de) 2007-09-27 2007-09-27 Motorischer Spindelantrieb

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009039831A1 true WO2009039831A1 (de) 2009-04-02

Family

ID=40291276

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2008/001537 Ceased WO2009039831A1 (de) 2007-09-27 2008-09-12 Motorischer spindelantrieb mit überlastschutz

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8376862B2 (de)
EP (1) EP2193286B1 (de)
AT (1) ATE539280T1 (de)
BR (1) BRPI0817013A2 (de)
CA (1) CA2700572C (de)
DE (1) DE102007046583A1 (de)
RU (1) RU2472051C2 (de)
WO (1) WO2009039831A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011070347A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-16 Airbus Operations Limited Control surface assembly
CN102109416A (zh) * 2010-12-15 2011-06-29 西安理工大学 一种高速电主轴非接触电磁加载装置
CN102128697A (zh) * 2010-12-15 2011-07-20 西安理工大学 高速电主轴非接触加载力及扭矩测试装置及测试方法
WO2020216489A1 (de) * 2019-04-25 2020-10-29 Robert Bosch Gmbh Elektromechanischer bremsdruckerzeuger mit einer gewindetriebanordnung und fahrzeug umfassend einen elektromechanischen bremsdruckerzeuger

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102662089A (zh) * 2012-02-13 2012-09-12 清华大学 一种非接触式加载器
US9797490B2 (en) 2014-03-27 2017-10-24 Lcdrives Corp. High reliability actuator
DE102018201729A1 (de) * 2018-02-05 2019-08-08 Lucas Automotive Gmbh Fahrzeugeinrichtung mit einem elektromechanischen Aktor und Verfahren zum Betreiben einer solchen Fahrzeugeinrichtung
FR3110945B1 (fr) 2020-05-29 2022-04-29 Airbus Helicopters Actionneur muni d’un système fusible à amortissement fluidique et un véhicule muni de cet actionneur.
FR3122465B1 (fr) 2021-04-28 2023-07-07 Airbus Helicopters Assemblage muni d’un système d’accouplement pouvant être déconnecté ayant un fusible mécanique et un frein à friction

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10335694A1 (de) * 2003-08-05 2005-03-17 Zander, Georg, Dr.-Ing. Antriebseinheit
EP1793477A1 (de) * 2005-12-02 2007-06-06 The Boeing Company Fehlertoleranter elektromechanischer Aktuator mit Drehmomentsensor- und Steuerungssystem
US20070145806A1 (en) * 2005-12-23 2007-06-28 Robert Wilder Linear actuator having a clutch for an airline seat

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3619675A (en) * 1969-06-16 1971-11-09 Royal Industries Control rod drive mechanism
DE3221792C2 (de) * 1982-06-09 1984-07-05 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Aktuatorschrittmotor
GB8321376D0 (en) 1983-08-09 1983-09-28 British Aerospace Control apparatus
SU1295104A1 (ru) * 1985-12-06 1987-03-07 Svecharnik David V Преобразователь движени
SU1441119A1 (ru) * 1987-04-20 1988-11-30 Производственное объединение "Уралмаш" Привод перемещений исполнительного органа
DE10040577B4 (de) * 2000-08-18 2006-02-23 König, Helmut, Ing. Antriebseinrichtung für Flugzeuge
GB0105189D0 (en) * 2001-03-02 2001-04-18 Lucas Industries Ltd Torque limiter
US6568519B2 (en) * 2001-08-10 2003-05-27 Borgwarner, Inc. Torque limiting chain sprocket assembly
US6791215B2 (en) 2002-06-05 2004-09-14 Board Of Regents The University Of Texas System Fault tolerant linear actuator
AU2005213848B2 (en) * 2004-02-24 2010-11-04 Linak A/S A linear actuator comprising an overload clutch
US7834494B2 (en) 2004-06-04 2010-11-16 The Boeing Company Fault-tolerant electromechanical actuator having a torque sensing control system
CA2529629A1 (en) 2005-12-09 2007-06-09 The Boeing Company Fault-tolerant electro-mechanical actuator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10335694A1 (de) * 2003-08-05 2005-03-17 Zander, Georg, Dr.-Ing. Antriebseinheit
EP1793477A1 (de) * 2005-12-02 2007-06-06 The Boeing Company Fehlertoleranter elektromechanischer Aktuator mit Drehmomentsensor- und Steuerungssystem
US20070145806A1 (en) * 2005-12-23 2007-06-28 Robert Wilder Linear actuator having a clutch for an airline seat

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011070347A1 (en) * 2009-12-08 2011-06-16 Airbus Operations Limited Control surface assembly
US9038964B2 (en) 2009-12-08 2015-05-26 Airbus Operations Limited Control surface assembly
CN102109416A (zh) * 2010-12-15 2011-06-29 西安理工大学 一种高速电主轴非接触电磁加载装置
CN102128697A (zh) * 2010-12-15 2011-07-20 西安理工大学 高速电主轴非接触加载力及扭矩测试装置及测试方法
WO2020216489A1 (de) * 2019-04-25 2020-10-29 Robert Bosch Gmbh Elektromechanischer bremsdruckerzeuger mit einer gewindetriebanordnung und fahrzeug umfassend einen elektromechanischen bremsdruckerzeuger

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI0817013A2 (pt) 2015-03-24
EP2193286B1 (de) 2011-12-28
CA2700572C (en) 2015-10-27
ATE539280T1 (de) 2012-01-15
US8376862B2 (en) 2013-02-19
DE102007046583A1 (de) 2009-04-16
RU2472051C2 (ru) 2013-01-10
RU2010116375A (ru) 2011-11-10
EP2193286A1 (de) 2010-06-09
CA2700572A1 (en) 2009-04-02
US20100203974A1 (en) 2010-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2193286B1 (de) Motorischer spindelantrieb mit überlastschutz
DE3111583C2 (de)
DE102012025096B4 (de) Antriebseinheit mit Energiespeichereinrichtung
DE102007032779B4 (de) Verriegelungssystem und Verfahren zum Betreiben eines Verriegelungssystems
DE60305478T2 (de) Vorrichtung zur einstellung einer rotorschaufel einer windenergieturbine
DE102011014815A1 (de) Kraftfahrzeugparksperrenvorrichtung mit zumindest einer Spindel
EP2837467A1 (de) Spanneinheit, insbesondere zur Verwendung in einem Bearbeitungszentrum bzw. einem Dreh- bzw. Fräszentrum
DE102012000987A1 (de) Rotationssperre
DE102018203453B4 (de) Baugruppensystem für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit elektrischer Antriebsmaschine
WO2018019417A1 (de) Überlastschutzeinrichtung
DE3817651C2 (de)
DE102021213456A1 (de) Spindelantrieb sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen
EP2326783B1 (de) Antriebsvorrichtung für ein-/ausstiegsvorrichtungen mit kupplung
WO2010023055A2 (de) Windkraftanlagengetriebe und hilfsantrieb für ein windkraftanlagengetriebe
WO2024089044A1 (de) Parksperrenanordnung
DE102023110921A1 (de) Verfahren zur Erkennung einer Fehlfunktion einer digitalen automatischen Kupplung eines Schienenfahrzeugs und digitale automatische Kupplung
DE102013108439A1 (de) Schienenzangenvorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb
DE10230184A1 (de) Getriebeschaltung
DE10340250B4 (de) Elektrische Parkbremse
DE102013006257A1 (de) Antriebsvorrichtung für eine Spritzgießmaschine
DE102013217470A1 (de) Betätigungsvorrichtung
DE102013206061B4 (de) Betätigungsvorrichtung einer aerodynamisch wirksamen Fläche
DE102016213560A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Betätigung einer Parksperre eines Getriebes eines Kraftfahrzeuges
EP3839281A1 (de) Parksperrenaktuator, parksperre, elektrische antriebseinrichtung und fahrzeug
AT526945B1 (de) Antriebsstrang für ein fahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08801329

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2700572

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12679973

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008801329

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2010116375

Country of ref document: RU

ENP Entry into the national phase

Ref document number: PI0817013

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20100319