Die Erfindung betrifft einen Aktuator für Luftfahrtanwendungen, insbesondere für eine Rotorblattverstellung eines Hubschraubers, umfassend eine elektromechanische An triebseinrichtung, welche über ein Getriebe mit einem Abtrieb verbunden ist, wobei die Antriebseinrichtung in unabhängig voneinander betreibbare Teilantriebe aufgeteilt ist. Ein solcher Aktuator ist sowohl für Anwendungen in einem Hubschrauber als auch in einem Flugzeug geeignet.

Bei Luftfahrzeugen kommen Aktuatoren zur Anwendung, um Steuervorgaben eines Piloten in entsprechende Steuerfunktionen umzusetzen. So werden Aktuatoren bei spielsweise bei Hubschraubern zur Rotorblattverstellung vorgesehen und leiten bei spielsweise im Bereich einer Taumelscheibe gezielt deren axiale Verschiebung zu ei nem Rotormast und auch deren Neigung quer zum Rotormast ein, so dass im erstge nannten Fall eine kollektive Blattverstellung von Rotorblättern und im zweitgenannten Fall eine zyklische Blattverstellung realisierbar ist. Da ein Ausfall von Aktuatoren, je nachdem welche Steuervorgaben über diese umzusetzen sind, im schlimmsten Fall einen Absturz des jeweiligen Luftfahrzeuges zur Folge haben kann, sind Aktuatoren als redundante Systeme auszuführen, deren zumindest verminderte Funktionsfähig keit auch bei Ausfall einzelner Komponenten noch sicherzustellen ist.

Aus DE 102015203411 A1 ist ein Aktuator für Luftfahrtanwendungen bekannt und DE 102015203411 A1 offenbart einen Aktuator für eine Rotorblattverstellung eines Hubschraubers, umfassend eine elektromechanische Antriebseinrichtung, welche über ein nachgeschaltetes Getriebe mit einem Abtrieb verbunden ist. Die Antriebsein richtung ist in unabhängig voneinander betreibbare Teilantriebe aufgeteilt. Um eine Schadenanfälligkeit des Aktuators zu vermindern, sind zumindest zwei Teilantriebe räumlich voneinander getrennt, indem das Getriebe zwischen diesen Teilantrieben vorgesehen ist. Als Getriebe ist ein Planetengetriebe oder ein Zykloidgetriebe vorge sehen. Die US 2010/0150719 A1 offenbart einen Aktuator für eine Rotorblattverstellung bei einem Hubschrauber, wobei sich dieser Aktuator aus einer elektromechanischen An triebseinrichtung und einem nachgeschalteten Getriebe zusammensetzt. Die An triebseinrichtung ist dabei als redundanter, mehrphasiger Elektromotor ausgeführt, welcher dementsprechend mehrere unabhängig voneinander betreibbare Teilan triebe in einem Gehäuse vereint.

Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aktuator für Luftfahrtanwendungen zu schaffen, wel cher sich durch eine noch geringere Schadenanfälligkeit und damit eine höhere Zu verlässigkeit bzw. Fehlertoleranz auszeichnet.

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen An sprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.

Gemäß der Erfindung umfasst ein Aktuator für Luftfahrtanwendungen eine elektro mechanische Antriebseinrichtung, welche über ein nachgeschaltetes Getriebe mit ei nem Abtrieb verbunden ist. Dabei ist die Antriebseinrichtung in unabhängig vonei nander betreibbare Teilantriebe aufgeteilt. Der erfindungsgemäße Aktuator kommt dabei insbesondere bei einer Rotorblattverstellung eines Hubschraubers zur Anwen dung und kann hierbei entweder zur Bewegung einer Taumelscheibe vorgesehen sein, über die eine Blattverstellung der Rotorblätter des Hubschraubers umgesetzt wird, oder aber für eine Einzelblattverstellung vorgesehen sein, wobei der Aktuator dann zwischen dem Einzelblatt und dem Rotorkopf des Haupt- oder Heckrotors an geordnet ist. Der erfindungsgemäße Aktuator kann aber auch in anderen Bereichen und auch bei anderen Luftfahrzeugen, wie Flugzeugen, zur Anwendung kommen und hier einer Klappensteuerung oder der Bedienung eines Ruders, wie einem Querruder oder einem Höhenruder, dienen.

Im Rahmen der Erfindung werden die unabhängig voneinander betreibbaren Teilan triebe der elektromechanischen Antriebseinrichtung dadurch realisiert, dass jeder Teilantrieb unabhängig mit Energie versorgt und auch geregelt werden kann. So ist jedem Teilantrieb, je nach Anzahl an Phasen, zumindest ein Generator mit nachge schaltetem Gleichrichter zugeordnet, welcher mit dem Teilantrieb über je eine Ver sorgungsleitung verbunden ist. Insbesondere bei Teilantrieben mit einer hohen An zahl an Phasen können zur Versorgung der Wicklungen auch mehrere Generatoren, Gleichrichter und Versorgungsleitungen zugeordnet sein. Eine Regelung des einzel nen Teilantriebs wird dabei, je nach Phasenanzahl, über ein oder mehrere Leistungs steuereinheiten (engl. Power Drive Electronics, PDE) geregelt, welche wiederum je weils über je eine zugehörige Aktuatorkontrolleinheit (engl. Actuator Control Unit, ACU) gesteuert werden. Insgesamt erfolgt eine Regelung über mehrere Flugkontroll- computer (engl. Flight Control Computer, FCC), die zudem mit Informationen mehre rer Sensoren versorgt werden.

Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass es sich bei dem Getriebe um zumindest zwei über zumindest ein erstes Kopplungselement miteinander gekoppelte Spannungswellengetriebe handelt, wobei ein erstes Spannungswellengetriebe inner halb eines drehfesten ersten Gehäuses angeordnet ist, und wobei ein zweites Span nungswellengetriebe innerhalb eines drehbaren zweiten Gehäuses angeordnet ist, wobei das zweite Gehäuse mit dem Abtrieb verbunden ist. Mit anderen Worten ist also das Getriebe zwischen zumindest zwei Teilantrieben platziert und trennt diese somit räumlich voneinander, indem der eine Teilantrieb auf der einen Seite des Ge triebes und der andere Teilantrieb auf der anderen Seite des Getriebes vorgesehen ist.

Eine derartige Ausgestaltung eines Aktuators hat dabei den Vorteil, dass Beschädi gungen des einen Teilantriebes, beispielsweise durch Feuer, schwerer auch zu einer Beschädigung des anderen Teilantriebes führen können, da ja das Getriebe zwi schen beiden Teilantrieben angeordnet ist. Insofern wird hierdurch die Schadensan fälligkeit des Aktuators vermindert und damit insgesamt die Zuverlässigkeit erhöht. Zugleich wird der Aktuator durch die nach wie vor vorhandenen, unabhängig vonei nander betreibbaren Teilantriebe als redundantes System gestaltet, bei welchem auch bei einzelnen Fehlerereignissen noch die Steuerfunktion gewährleistet bleibt.

Mit anderen Worten, sind die beiden redundanten Teilantriebe derart ausgeführt, dass die Steuerfunktion noch mit einem einzelnen Teilantrieb aufrechterhalten bleibt. Der Ausfall eines Teilantriebs hat allenfalls zur Folge, dass die verbleibende Stellge schwindigkeit halb so groß wie zuvor ist. Ist diese mit einem entsprechenden Sicher heitsfaktor, insbesondere von größer oder gleich zwei ausgelegt, so bleibt weiterhin die vollständige Steuerfunktion erhalten.

Bei dem Aktuator kommt ein Getriebe mit mindestens zwei Spannungswellengetrie ben zum Einsatz. Ein Spannungswellengetriebe, das auch als Harmonie Drive, Well getriebe, Gleitkeilgetriebe bekannt ist, ist ein Getriebe mit einem elastischen Übertra gungselement, das sich durch hohe Übersetzung und Steifigkeit auszeichnet.

Ein Spannungswellengetriebe besteht grundsätzlich aus drei Elementen, nämlich einer elliptischen Stahlscheibe, dem sogenannten Wave Generator, einer verformbaren zylindrischen Stahlbüchse mit Außenverzahnung, dem so genannten Flexspline, sowie einem starren zylindrischen Außenring mit Innenverzahnung, dem Circular Spline. An gegenüberliegenden Bereichen greifen seine Zähne und die des Flexsp line ineinander.

Die Außenverzahnung der Stahlbüchse hat weniger Zähne als die Innenverzahnung des Außenrings. In der Regel beträgt diese Differenz zwei Zähne. Somit vollführen Flexspline und Circular Spline bei jeder Umdrehung eine Relativbewegung um zwei Zähne.

Die angetriebene elliptische Scheibe verformt die dünnwandige Stahlbüchse über den Außenring eines Kugellagers. Dadurch greift die Außenverzahnung der Stahl büchse im Bereich der großen Ellipsenachse in die Innenverzahnung des Außen rings. Hält man den Außenring fest, bleibt bei einer Umdrehung der Antriebsscheibe die Stahlbüchse (der Abtrieb) entsprechend der geringeren Zahl der Zähne gegen über dem Außenring zurück. Durch die hohen Zähnezahlen der feinen Verzahnun gen erhält man sehr große Untersetzungen. Der Vorteil eines Spannungswellenge triebes gegenüber einem aus dem Stand der Technik bekannten Zykloidgetriebes ist der geringere Herstellungsaufwand. Die Erfindung zeichnet sich zudem aufgrund der relativ geringen Anzahl von Teilen durch ein niedriges Gewicht aus. Das Getriebe bietet weiterhin ein hohes Unterset zungsverhältnis und ist spielfrei. Es weist zudem eine hohe Positionier- und Wieder holgenauigkeit auf. Außerdem weist der Aktuator eine höhere mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen für reparierbare Einheiten auf (engl. Mean Time Between Failu- res, MTBF). Der Aktuator baut kompakt. Schließlich weist er wenige mit Verschleiß beaufschlagte Bauteile auf, sodass er zusätzlich einen geringen Verschleiß aufweist.

Entsprechend einer Ausgestaltungsmöglichkeit sind beidseitig des Getriebes jeweils mindestens zwei Teilantriebe, bevorzugt jeweils genau zwei Teilantriebe vorgesehen. Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn jeweils genau drei Teilantriebe vorgesehen sind.

Der eine oder auch die mehreren auf einer Seite des Getriebes vorgesehenen Teil antriebe sind im Sinne der Erfindung dann insbesondere in einem Gehäuse gekap selt, um eine Beeinträchtigung des oder der Teilantriebe von außen möglichst zu ver hindern.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verfügt das Getriebe über zwei An triebswellen, wobei die eine Antriebswelle dem mindestens einen auf der einen Seite des Getriebes liegenden Teilantrieb und die andere Antriebswelle dem mindestens einen auf der anderen Seite des Getriebes liegenden Teilantrieb zugeordnet ist. Das Getriebe summiert dann die Antriebsleistungen der Teilantriebe zum Abtrieb auf. Auch hierdurch kann beim Blockieren eines oder mehrerer Teilantriebe auf einer Seite nach wie vor die Steuerfunktion des Aktuators realisiert werden.

Sind insgesamt zwei Teilantriebe vorgesehen, so ist einem Teilantrieb stets eine se parate Antriebswelle zugeordnet, sodass das Getriebe mindestens zwei Antriebswel len aufweist. Es ist demnach nicht möglich, dass bei lediglich zwei vorhandenen Teil antriebe, diese einer gemeinsamen Antriebswelle zugeordnet sind.

Sind beispielsweise vier Teilantriebe vorgesehen, so kann einem jeden dieser Teilan triebe eine separate Welle zugeordnet werden, sodass insgesamt vier Antriebswellen vorgesehen sind. Es ist aber auch möglich, je zwei Teilantrieben eine Antriebswelle vorzusehen, sodass insgesamt zwei Antriebswellen bei vier Teilantrieben ausrei chend sind.

Die Teilantriebe können zu Antriebseinheiten zusammengefasst sein, derart, dass beidseits des Getriebes eine Antriebseinheit vorgesehen ist. Im Falle von zwei Teil antrieben umfasst eine Antriebseinheit einen Teilantrieb. Im Falle von vier Teilantrie ben umfasst eine Antriebseinheit zwei Teilantriebe.

Eine Bremswirkung kann ohne Verriegelungselemente erzielt werden, indem sich eine Antriebseinheit selbst bremst. Dies soll nachfolgend näher erläutert werden:

Bei einem fehlerhaften Teilantrieb kann eine Bremswirkung erzielt werden, indem die Motorphasen des fehlerhaften Teilantriebs kurzgeschlossen werden. Das Kurzschlie ßen bewirkt, dass aufgrund der durch die Drehung der Motorwelle induzierten Span nung ein Phasenstrom erzeugt wird, der zu einem auf die Motorwelle des Teilantriebs wirkenden elektromagnetischen Bremsmoments führt. So ist es bevorzugt, mehrere Mittel vorzusehen, die dazu eingerichtet sind, einen Kurzschluss der Motorphasen in einem jeden Teilantrieb zu erzeugen. Eine solche beschriebene Bremswirkung durch Kurzschließen der Motorphasen ist sowohl bei einem Aktuator mit zwei also auch mit vier Teilantrieben möglich.

Bei einem Aktuator mit vier Teilantrieben ist eine Bremswirkung ohne Verriegelungs elemente und ohne Kurzschließen der Motorphasen möglich. Hierfür ist es bevor zugt, wenn bei einem fehlerhaften Teilantrieb der funktionsfähige Teilantrieb dersel ben Antriebseinheit eingerichtet ist, d.h. insbesondere derart angesteuert werden kann, dass die Abtriebsbewegung der fehlerhaften Antriebseinheit „aktiv“ gebremst wird. Mit anderen Worten: Die fehlerhafte Antriebseinheit bremst sich selbst, durch den noch verbleibenden Teilantrieb. Bei dieser Ausführungsform ist ein entsprechen der Regelalgorithmus implementiert. Zusätzliche Hardware ist nicht erforderlich. Bei einem Aktuator mit vier Teilantrieben kann das „Kurzschlussverfahren“ mit der „aktiven“ Bremsung der Antriebseinheit kombiniert werden. D.h., der fehlerhafte Teil antrieb wird kurzgeschlossen, während der funktionierende Teilantrieb derselben An triebseinheit die Antriebseinheit bremst.

Bevorzugt ist es, wenn das erste Spannungswellengetriebe einen ersten Wave Generator aufweist, der mittels eines zumindest ersten Teilantriebs antreibbar ist, wobei der erste Wave Ge nerator innerhalb eines mit dem ersten Getriebegehäuse drehfest verbundenen ers ten Flexspline angeordnet ist, wobei der erste Flexspline eine erste Außenverzah nung aufweist, das zweite Spannungswellengetriebe einen zweiten Wave Generator aufweist, der mittels eines zumindest zweiten Teilantriebs antreibbar ist, wobei der zweite Wave Generator innerhalb eines mit dem zweiten Gehäuse drehfest verbundenen zweiten Flexspline angeordnet ist, wobei der zweite Flexspline eine zweite Außen Ver zahnung aufweist, das Kopplungselement als ein einteiliger Circular Spline oder ein mehrteiliger Cir cular Spline ausgebildet ist und wobei der Circular Spline eine bzw. mehrere Innen verzahnungien) aufweist, die zu der ersten und zweiten Außenverzahnung korres pondiert.

Der Aktuator kann durch Verriegelungselemente weitergebildet werden. So ist es be vorzugt, wenn zumindest ein Verriegelungselement je Seite des Getriebes vorgese hen ist, das antriebsseitig angeordnet und eingerichtet ist, den zumindest einen Teil antrieb festzuhalten. Alternativ oder zusätzlich dazu ist es bevorzugt, wenn zumin dest ein Verriegelungselement je Seite des Getriebes vorgesehen ist, das abtriebs seitig angeordnet und eingerichtet ist, jeweils eine Relativbewegung zwischen einem der zwei Gehäuse und dem Kopplungselement zu verhindern.

Die Verriegelungselemente sind bevorzugt als Bremsen ausgeführt, die in einem stromlosen Zustand eine Bremswirkung bewirken, sogenannte Power Off Brakes. Wird die Bremse nicht mehr mit Strom versorgt, so wird die entsprechende Welle an gehalten oder festgehalten. Ein Beispiel einer stromlos verriegelten Bremse ist eine elektromagnetische Bremse.

Die Verriegelungselemente können, wenn sie antriebsseitig angeordnet sind, im Feh lerfall die entsprechende Antriebswelle festhalten und diese damit an einer Drehung hindern. Wenn sie abtriebsseitig angeordnet ist, kann sie im Fehlerfall eine Relativbe wegung zwischen dem feststehenden ersten Gehäuse und dem Kopplungselement verhindern. Beziehungsweise es kann eine Relativbewegung zwischen dem bewegli chen zweiten Gehäuse und dem Kopplungselement verhindern.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Aktuator zwei weitere Spannungswellengetriebe auf, wodurch die Redundanz weiter erhöht werden kann.

So ist ein Aktuator bevorzugt, der Aktuator ferner umfassend ein drittes Spannungswellengetriebe und ein viertes Spannungswellengetriebe, die axial zwischen dem ersten und zweiten Spannungswellengetriebe angeordnet sind, wobei anstelle des ersten Kopplungselements nunmehr ein zweites Kopplungs element vorgesehen ist, das das erste und das dritte Spannungswellengetriebe mitei nander koppelt, wobei ein drittes Kopplungselement vorgesehen ist, dass das zweite und das vierte Spannungswellengetriebe miteinander koppelt, wobei das zweite und das dritte Kopplungselement drehfest miteinander verbun den sind.

Bevorzugt ist es, wenn das erste und dritte Spannungswellengetriebe innerhalb des drehfesten ersten Gehäuses angeordnet ist, das zweite und vierte Spannungswellengetriebe innerhalb des drehbaren zweiten Gehäuses angeordnet ist, wobei das erste und zweite Gehäuse in seiner jeweiligen Umfangsrichtung eine Mehrzahl an Ausnehmungen, insbesondere sich in Umfangsrichtung erstreckende Schlitze, aufweisen, durch welche Ausnehmungen Verbindungselemente zum dreh festen Verbinden des zweiten und dritten Kopplungselements geführt sind, sodass die Verbindungselemente zumindest teilweise außerhalb der Gehäuse angeordnet sind. Darunter ist auch zu verstehen, dass das zweite Gehäuse so ausgeführt sein kann, dass es die Verbindungselemente umschließt und den Innenraum mit einem an dem ersten Gehäuse anliegenden Dichtungselement gegenüber der Umgebung abdichtet.

Es ist zweckmäßig mindestens zwei Ausnehmungen vorzusehen. Als vorteilhaft ha ben sich drei, vier, fünf, sechs, sieben oder acht Ausnehmungen erwiesen. Es kön nen auch mehr Ausnehmungen sein. Mithin ist es bevorzugt, ein Vielfaches von Zwei (n mal 2) oder ein Vielfaches von Zwei plus Eins ((n mal 2) plus 1) an Ausnehmun gen vorzusehen. Durch jede dieser Ausnehmungen ist ein Verbindungselement ge führt. Es ist zudem zweckmäßig, die winkelmäßige Erstreckung der Ausnehmungen jeweils gleich groß zu gestalten und auch die dazwischenliegenden Abschnitte der Gehäuse gleich groß zu gestalten.

Beispielsweise können vier Ausnehmungen mit einer Erstreckung von jeweils 45° vorgesehen sein. Zwischen den jeweiligen Ausnehmungen erstreckt sich bspw. ein jeweiliger Gehäuseabschnitt von ebenfalls 45°. Es können aber auch beispielsweise sechs Ausnehmungen mit jeweils 45° vorgesehen sein. Zwischen den jeweiligen sechs Ausnehmungen erstreckt sich bspw. ein jeweiliger Gehäuseabschnitt von 22,5°. Es können jedoch auch beispielsweise vier Ausnehmungen mit jeweils 60° vorgesehen sein. Zwischen den jeweiligen Ausnehmungen erstreckt sich bspw. ein jeweiliger Gehäuseabschnitt von 30°.

Die Größe der Ausnehmungen gibt einen Stellbereich für die Verbindungsmittel vor, sodass die Verbindungsmittel innerhalb eines Winkelbereichs bewegt werden kön nen. Die Enden der Ausnehmungen bzw. der Schlitze in Umfangsrichtung bilden demnach einen Endanschlag oder Wegbegrenzer in Umfangsrichtung.

Bevorzugt ist es, wenn das dritte Spannungswellengetriebe einen dritten Wave Generator aufweist, der mittels eines zumindest ersten Teilantriebs antreibbar ist, wobei der dritte Wave Ge nerator innerhalb eines mit dem ersten Gehäuse drehfest verbundenen dritten Flex- spline angeordnet ist, wobei der dritte Flexspline eine dritte Außenverzahnung auf weist, das vierte Spannungswellengetriebe einen vierten Wave Generator aufweist, der mittels eines zumindest zweiten Teilantriebs antreibbar ist, wobei der vierte Wave Generator innerhalb eines mit dem zweiten Gehäuse drehfest verbundenen vierten Flexspline angeordnet ist, wobei der vierte Flexspline eine vierte Außenverzahnung aufweist, das zweite Kopplungselement als ein zweiter Circular Spline ausgebildet ist, wo bei der zweite Circular Spline eine Innenverzahnung aufweist, die zu der ersten und dritten Außenverzahnung korrespondiert, das dritte Kopplungselement als ein dritter Circular Spline ausgebildet ist, wobei der dritte Circular Spline eine Innenverzahnung aufweist, die zu der zweiten und vier ten Außenverzahnung korrespondiert.

Auch an dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass der zweite und dritte Circular Spline ein- oder mehrteilig ausgeführt sein kann und dementsprechend jeweils eine bzw. zwei Innenverzahnungen aufweisen kann.

Die vier Wave Generatoren können bevorzugt zwei Antriebswellen oder vier An triebswellen zugeordnet, d.h. mit ihnen verbunden sein.

Sind zwei gemeinsame Antriebswellen vorgesehen, so kann bevorzugt je ein Verrie gelungselement einer gemeinsamen Antriebswelle zugeordnet sein. Sind vier sepa rate Antriebswellen vorgesehen, so kann einer jeden Antriebswelle ein separates Verriegelungselement zugeordnet werden.

Bevorzugt ist es, wenn die zwei gemeinsamen Antriebswellen jeweils als Hohlwelle ausgebildet sind, durch welche jeweils ein Stützelement geführt ist, das an einem seiner axialen Enden mit dem jeweiligen Gehäuse drehfest verbunden ist, wobei ein erstes Stützelement innerhalb des ersten Gehäuses angeordnet ist und der dritte Wave Generator drehbar an diesem Stützelement gelagert sowie der dritte Flexspline mit diesem Stützelement drehfest verbunden ist, wobei ein zweites Stützelement innerhalb des zweiten Gehäuses angeordnet ist und der vierte Wave Generator drehbar an diesem Stützelement gelagert sowie der vierte Flexspline mit diesem Stützelement drehfest verbunden ist.

Das Stützelement kann als ein Stützrohr ausgeführt sein. Während das jeweilige Stützelement an dem jeweils einen axialen Ende mit dem jeweiligen Gehäuse dreh fest verbunden ist, kann es an seinem anderen axialen Ende insbesondere mit einem im Kopplungselement drehbar gelagerten sowie gegenüber dem Kopplungselement abdichtenden Element verbunden sein, wobei besagtes Element bevorzugt als ein mit dem Stützelement verbundener Flansch ausgeführt sein kann. Insbesondere ist vorgesehen, dass es keine unmittelbare Verbindung zwischen dem jeweiligen Flansch und dem ersten bzw. dem zweiten Gehäuse gibt - lediglich mittelbar über das jeweilige Stützelement.

Diese Ausführungsform ermöglicht es, dass die Kopplung des zweiten Circular Spline mit dem dritten Circular Spline innerhalb der Gehäuse angeordnet sein kann. Das heißt, der Circular Spline der ersten Antriebseinheit ist mit dem Circular Spline der zweiten Antriebseinheit innerhalb der Gehäuse gekoppelt.

Anders ausgedrückt, müssen die Circular Splines nicht mehr durch außerhalb des Gehäuses verlaufende Verbindungsmittel verbunden werden.

Dies bietet den Vorteil, dass auf das Verbindungsmittel verzichtet werden kann, da ein gemeinsamer Circular Spline vorgesehen ist, dessen Innenverzahnung mit den Außenverzahnungen der vier Flexsplines korrespondiert. Das zweite und dritte Kopp lungselement, also der zweite und dritte Circular Spline können demnach als eine in tegrale Baueinheit ausgeführt sein. Es ist jedoch auch denkbar, den zweiten und drit ten Circular Spline drehfest miteinander zu verbinden. Zudem kann auch auf die vorstehend genannten Aussparungen verzichtet werden.

Hierdurch fällt die Winkelbegrenzung weg, sodass zusätzlich ein größerer Stellbe reich bewirkt werden kann.

Die Erfindung wird zudem durch einen Hubschrauber mit einem vorstehend beschrie benen Aktuator gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Aktuators nach dem Stand der Tech nik;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Aktuators gemäß einer ersten Ausge staltungsmöglichkeit der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Aktuators gemäß einer zweiten Aus gestaltungsmöglichkeit der Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Aktuators entsprechend einer drit ten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Darstellung zweier Lastpfade des Aktuators aus Fig.

4;

Fig. 6 eine schematische Ansicht eines Aktuators gemäß einer vierten Ausge staltungsmöglichkeit der Erfindung;

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines Aktuators gemäß einer fünften Ausge staltungsmöglichkeit der Erfindung; und

Fig. 8 einen Hubschrauber mit einem Aktuator. Aus Fig. 1 geht eine schematische Ansicht eines Aktuators gemäß dem Stand der Technik (DE 102015203411 A1 , Fig. 5) hervor. Dabei ist dieser Aktuator insbeson dere im Bereich einer Rotorblattverstellung eines Hubschraubers vorgesehen und ist Teil einer Taumelscheibensteuerung oder einer Einzelblattsteuerung von Haupt- oder Heckrotorblättern des Hubschraubers.

Der Aktuator 62 umfasst zwei Teilantriebe 50 und 51 und ist über ein nachgeschalte tes Getriebe 63 mit einem Abtrieb 8 des Aktuators 62 verbunden ist. Über den Ab trieb 8 kann die durch die Antriebseinrichtung erzeugte und über das Getriebe 63 übersetzte Drehbewegung auf hieran angebundene Komponenten übertragen wer den.

Das Getriebe 63 ist als Zykloidgetriebe gestaltet und setzt sich aus zwei Getriebestu fen 64 und 65 zusammen, über welche Antriebsbewegungen der Teilantriebe 50 und 51 zum Abtrieb 8 hin aufsummiert werden. Hierzu verfügt das Getriebe 63 über zwei Antriebswellen 66 und 67, von welchen die Antriebswelle 66 mit dem Teilantrieb 50 und die Antriebswelle 67 mit dem Teilantrieb 51 verbunden ist. Jede der Antriebswel len 66 und 67 trägt jeweils insgesamt zwei Exzenter 68 und 69 bzw. 70 und 71 , die mit je einer Kurvenscheibe 72 bzw. 73 bzw. 74 bzw. 75 in Verbindung stehen und diese antreiben. Alle Kurvenscheiben 72 bis 75 führen dabei gemeinsame Bolzen 76 und 77, wobei allerdings die Kurvenscheiben 72 und 73 radial umliegend mit einem feststehenden Bolzenring in Kontakt stehen, während ein Bolzenring im Falle der Kurvenscheiben 74 und 75 drehfest mit dem Abtrieb 8 verbunden ist. Durch diesen Aufbau des Getriebes 63 wird dabei erreicht, dass auch bei Blockieren einer der bei den Getriebestufen 64 oder 65 noch eine evtl eingeschränkte Steuerfunktion über die jeweils andere Getriebestufe 65 oder 64 realisiert werden kann.

Aus Fig. 2 geht eine schematische Ansicht eines Aktuators 1 entsprechend einer ers ten Ausführungsform der Erfindung hervor. Dabei ist dieser Aktuator 1 insbesondere im Bereich einer Rotorblattverstellung eines Hubschraubers vorgesehen und ist hier Teil einer Taumelscheibensteuerung oder einer Einzelblattsteuerung von Haupt oder Heckrotorblättern des Hubschraubers. Alternativ dazu kann der Aktuator 1 aber auch in anderen Bereichen des Hubschraubers oder auch eines anderen Luftfahr zeuges, wie einem Flugzeug, zur Anwendung kommen, um Steuerfunktionen umzu setzen, wie die Steuerung von Klappen oder Rudern, beispielsweise in Form eines Höhen- oder Querruders.

Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, umfasst der Aktuator 1 eine elektromechanische An triebseinrichtung, die in mehrere Teilantriebe 3, 4, 5 und 6 aufgeteilt ist und über ein zwischen den Teilantrieben 3,4 einerseits und den Teilantrieben 5, 6 andererseits an geordnetes Getriebe 7 mit einem Abtrieb 80 des Aktuators 1 verbunden ist. Gemäß dieser Ausführungsform sind aus Gründen der Redundanz je Seite zwei Teilantriebe, also insgesamt vier Teilantriebe vorgesehen. Die Teilantriebe 3, 4 sind zu einer ers ten Antriebseinheit AE1 zusammengefasst. Die Teilantriebe 5, 6 sind zu einer zwei ten Antriebseinheit AE2 zusammengefasst. Die Erfindung funktioniert jedoch auch mit insgesamt nur zwei Teilantrieben, also mit nur einem Teilantrieb je Seite. Der Ab trieb 80 ist vorliegend dabei als Steuerhorn gestaltet, über welchen die durch die An triebseinheiten AE1 , AE2 erzeugte und über das Getriebe 7 übersetzte Drehbewe gung weiter auf hieran angebundene Komponenten übertragen wird. Gut zu erken nen ist, dass der zumindest eine Teilantrieb 3, 4 räumlich von dem zumindest einen anderen Teilantrieb 5, 6 getrennt ist, indem das Getriebe 7 zwischen diesen Teilan trieben vorgesehen ist, sodass also zumindest zwei Teilantriebe durch das Getriebe 7 voneinander getrennt sind.

Die vier Teilantriebe 3 bis 6 der Antriebseinrichtung sind vorliegend unabhängig von einander betreibbar, um den Aktuator 1 als redundantes System zu gestalten. So wird jeder der Teilantriebe 3 bis 6 über je eine, ihm zugeordnete Versorgungsleitung versorgt (nicht dargestellt). Die Teilantriebe 3 und 4 können insbesondere kabelge bunden versorgt werden. Die Teilantriebe 5 und 6 können über Schleifkontakte 9 ver sorgt werden. Es ist jedoch denkbar und je nach Ausführungsform gar von Vorteil, wenn die Teilantriebe 5, 6 ebenfalls kabelgebunden versorgt werden.

Das Getriebe 7 verfügt über zwei Antriebswellen, wobei eine erste Antriebswelle 15 dem mindestens einen auf der einen Seite des Getriebes 7 liegenden Teilantrieb 3, 4 und die andere zweite Antriebswelle 25 dem mindestens einen auf der anderen Seite des Getriebes 7 liegenden Teilantrieb 5, 6 zugeordnet ist. Das Getriebe 7 kann so die Antriebsleistungen der Teilantriebe 3 und/oder 4 und 5 und/oder 6 zum Abtrieb 80 aufsummieren.

An dieser Stelle wird darauf verzichtet, näher auf die Aspekte der Steuer- und Rege lung einzugehen. Diese ist bekannt, so bspw. aus der Figurenbeschreibung zu Fig. 1 aus der DE 102015203411 A1.

Das Getriebe 7 weist zwei Spannungswellengetriebe auf, die auch als Harmonie Drive bezeichnet werden.

Ein erstes Spannungswellengetriebe 10 umfasst in bekannter Weise drei Elemente, nämlich einen ersten Wave Generator 11 , einen ersten Flexspline 12 und einen ers ten Circular Spine 14. Bei dem ersten Wave Generator 11 handelt es sich um eine elliptische Stahlscheibe, welche den Antrieb des Getriebes 10 bildet. Bei dem ersten Flexspline 12 handelt es sich um eine verformbare zylindrische Stahlbuchse mit einer ersten Außenverzahnung. Bei dem Circular Spline 14 handelt es sich um einen star ren zylindrischen Außenring mit einer zur ersten Außenverzahnung korrespondieren den Innenverzahnung. Der erste Wave Generator 11 ist mit einer ersten Antriebs welle 15 verbunden, wobei die erste Antriebswelle 15 mittels der Teilantriebe 3 und 4 angetrieben werden kann. Der erste Flexspline 12 ist innerhalb eines ersten Getrie begehäuses 13 mit diesem Gehäuse 13 drehfest verbunden. Das Gehäuse 13 ist drehfest angeordnet, bspw. an einem Gehäuse GG oder einem anderen drehfesten Bauteil.

Ein zweites Spannungswellengetriebe 20 umfasst einen zweiten Wave Generator 21 , einen zweiten Flexspline 22 und einen zweiten Circular Spline 24. Bei dem zweiten Wave Generator 21 handelt es sich um eine elliptische Stahlscheibe, welche den An trieb des Getriebes 20 bildet. Bei dem zweiten Flexspline 22 handelt es sich um eine verformbare zylindrische Stahlbuchse mit einer zweiten Außenverzahnung. Bei dem Circular Spline 24 handelt es sich um einen starren zylindrischen Außenring mit einer zur zweiten Außenverzahnung korrespondierenden Innenverzahnung. Der zweite Wave Generator 21 ist mit einer zweiten Antriebswelle 25 verbunden, wobei die zweite Antriebswelle 25 mittels der Teilantriebe 5 und 6 angetrieben werden kann. Der zweite Flexspline 22 ist innerhalb eines zweiten Getriebegehäuses 23 mit die sem Gehäuse 23 verbunden. Das Gehäuse 23 ist im Gegensatz zum ersten Ge häuse 13 um eine Antriebsachse A drehbar angeordnet. Das zweite Gehäuse 23 ist mit dem Abtrieb 80 verbunden, bzw. bildet diesen Abtrieb 80.

Die beiden Circular Splines 14, 24 sind gemäß dieser Ausführung als ein einteiliges Bauteil mit einer entsprechenden Innenverzahnung ausgeführt. Dieses einteilige Bauteil bildet ein Kopplungsmittel 2, das die beiden Spannungswellengetriebe 10, 20 miteinander koppelt. Das Kopplungsmittel 2 kann auch als ein erster gemeinsamer Circular Spline bezeichnet werden. Dieses Kopplungsmittel 2 bildet den Abtrieb der ersten Antriebseinheit AE1 und die drehfeste Abstützung der zweiten Antriebseinheit AE2.

Das Kopplungselement ist vorliegend als ein einteiliger Circular Spline 2 ausgebildet. Der Circular Spline 2 kann jedoch auch mehrteilig, bspw. mittels zweier miteinander verbundener Außenringe 14, 24 ausgeführt sein.

Der Wave Generator 11 treibt den Circular Spline 2 an, während sich die zweite An triebseinheit AE2 am Circular Spline 2 abstützt. Der Abtrieb erfolgt dann über den Flexspline 22.

In der Fig. 2 ist zwischen dem ersten Gehäuse 13 und dem zweiten Gehäuse 23 ein Spalt 35 zu erkennen. Dieser Spalt 35 soll lediglich hervorheben, dass die zwei Ge häuse nicht drehfest miteinander verbunden sind, sondern, dass zwischen beiden Gehäusen eine Relativbewegung möglich ist, die zur Ausführung der Stellfunktion notwendig ist. In dem Spalt 35 ist daher bevorzugt eine Dichtmasse, vorgesehen, so- dass die zwei Gehäuse nach außen hin abgeschlossen sind. Als Dichtmasse kann bspw. ein Wellendichring, insbesondere in der Form eines Radial-Wellendichtringes verwendet werden, um die Gehäuse 13, 23 gegen die Umgebung abzudichten.

Über das Getriebe 7 wird dabei eine gemeinsam durch die Teilantriebe 3 bis 6 darge stellte Antriebsbewegung ins Langsame auf den Abtrieb 80 übersetzt. Die Teilantriebe 3 bis 6 sind jeweils als Elektromotoren mit je drei Phasen ausgeführt. Zudem sind die auf der jeweiligen Seite des Getriebes 7 liegenden Teilantriebe 3 und 4 bzw. 5 und 6 in Bezug auf die Antriebswelle 15 bzw. 25 axial hintereinanderliegend angeordnet und in je einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen. Die Teilantriebe 3, 4 bilden, wie bereits erwähnt, die erste Antriebseinheit AE1. Die Teilantriebe 5, 6 bilden die zweite Antriebseinheit AE2.

Ferner ist zwischen der ersten Antriebseinheit AE1 und dem Spannungswellenge triebe 10 ein erstes Verriegelungselement B1 und zwischen der zweiten Antriebsein heit AE2 und dem Spannungswellengetriebe 20 ein zweites Verriegelungselement B2 angeordnet. Die Verriegelungselemente B1 , B2 sind jeweils als eine elektromag netische Bremse ausgebildet, welche bei Stromunterbrechung die entsprechende Welle festhält, sogenannte Power Off Brake. Die Verriegelungselemente B1 , B2 sind gemäß dieser Ausführungsform antriebsseitig angeordnet und können bei einer Stromzufuhrunterbrechung die erste bzw. die zweite Antriebswelle 15, 25 gegenüber dem Gehäuse 13 bzw. 23 festhalten und damit eine Drehung der Antriebswellen 15 bzw. 25 verhindern.

Aus Fig. 3 geht eine schematische Ansicht eines Aktuators 1 entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor. Der Aktuator 1 entspricht dabei im Wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 2, wobei im Unterschied zu dieser, die Verriegelungselemente nicht antriebsseitig, sondern abtriebsseitig ange ordnet sind. Demnach ist ein erstes Verriegelungselement B1 vorgesehen, das ange ordnet und eingerichtet ist, eine Relativbewegung zwischen dem feststehenden ers ten Gehäuse 13 und dem gemeinsamen Circular Spline 2 zu verhindern. Das zweite Verriegelungselement B2 ist dazu eingerichtet eine Relativbewegung zwischen dem beweglichen zweiten Gehäuse 23 und dem gemeinsamen Circular Spline 2 zu ver hindern.

Wird abtriebsseitig das erste Verriegelungselement B1 aktiviert, dann wird die Ab triebsbewegung der ersten Antriebseinheit AE1 über den gemeinsamen Circular Spline 2 verhindert und die Abtriebsbewegung des Aktuators 1 wird ausschließlich über die Antriebsbewegung der zweiten Antriebseinheit AE2 erzeugt.

Wird abtriebsseitig das zweite Verriegelungselement B2 aktiviert, dann wird die Rela tivbewegung zwischen zweitem Gehäuse 23 und dem gemeinsamen Circular Spline 2 verhindert und die Abtriebsbewegung des Aktuators 1 wird ausschließlich über die Antriebsbewegung der ersten Antriebseinheit AE1 erzeugt. Die erste An triebseinheit AE1 bewegt dann, über die Drehung des gemeinsamen Circular Spline 2, die gesamte zweite Antriebseinheit AE2 inklusive dem Abtrieb 80 des Aktu ators 1.

Im Übrigen wird auf die Ausführung zu Fig. 2 verwiesen.

Des Weiteren zeigt Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Teils eines Aktuators 100 entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Ausgehend von der Aus führungsform gern. Fig. 2 weist die Ausführungsform gern. Fig. 4 ein Getriebe 700 auf, dass sich durch zwei zusätzliche Spannungswellengetriebe kennzeichnet. So lässt sich die Redundanz des Aktuators 1 noch weiter erhöhen.

Demnach umfasst der Aktuator 100 zusätzlich ein drittes Spannungswellengetriebe 30 und ein viertes Spannungswellengetriebe 40, die axial zwischen dem ersten Spannungswellengetriebe 10 und zweiten Spannungswellengetriebe 20 angeordnet sind. Das erste und dritte Spannungswellengetriebe 10, 30 sind innerhalb des dreh- festen ersten Gehäuses 13 angeordnet. Das zweite und vierte Spannungswellenge triebe 20, 40 sind innerhalb des drehbaren zweiten Gehäuses 23 angeordnet.

Das dritte Spannungswellengetriebe 30 umfasst einen dritten Wave Generator 31, ei nen dritten Flexspline 32 und einen dritten Circular Spline 34. Bei dem dritten Wave Generator 31 handelt es sich um eine elliptische Stahlscheibe, welche den Antrieb des Getriebes 30 bildet. Bei dem dritten Flexspline 32 handelt es sich um eine ver formbare zylindrische Stahlbuchse mit einer dritten Außenverzahnung. Bei dem Cir cular Spline 34 handelt es sich um einen starren zylindrischen Außenring mit einer zur dritten Außenverzahnung korrespondierenden Innenverzahnung. Der dritte Wave Generator 31 ist, wie auch der erste Wave Generator 11 des ersten Spannungswel lengetriebes 10, mit der ersten Antriebswelle 15 verbunden, wobei die erste Antriebs welle 15 mittels der Teilantriebe 3 und 4 angetrieben werden kann. Der dritte Flexsp- line 32 ist innerhalb des ersten Getriebegehäuses 13 mit diesem Gehäuse 13 dreh test verbunden.

Anstelle des Kopplungselements 2 ist nunmehr ein Kopplungselement 2a vorgese hen, das das erste und das dritte Spannungswellengetriebe 10, 30 miteinander kop pelt. Das Kopplungselement 2a ist demnach als ein gemeinsamer Außenring mit In nenverzahnung ausgeführt, wobei die Innenverzahnung des Außenrings 2a zu der ersten Außenverzahnung des ersten Flexsplines 12 des Spannungswellengetriebes 10 und zu der dritten Außenverzahnung des dritten Flexsplines 32 des Spannungs wellengetriebes 30 korrespondiert. Das Kopplungsmittel 2a kann auch als ein zweiter gemeinsamer Circular Spline bezeichnet werden.

Das vierte Spannungswellengetriebe 40 umfasst einen vierten Wave Generator 41 , einen vierten Flexspline 42 und einen vierten Circular Spline 44. Bei dem vierten Wave Generator 41 handelt es sich um eine elliptische Stahlscheibe, welche den An trieb des Getriebes 40 bildet. Bei dem vierten Flexspline 42 handelt es sich um eine verformbare zylindrische Stahlbuchse mit einer vierten Außenverzahnung. Bei dem vierten Circular Spline 44 handelt es sich um einen starren zylindrischen Außenring mit einer zur vierten Außenverzahnung korrespondierenden Innenverzahnung. Der vierte Wave Generator 41 ist, wie auch der zweite Wave Generator 21 des zweiten Spannungswellengetriebes 20, mit der zweiten Antriebswelle 25 verbunden, wobei die zweite Antriebswelle 25 weiterhin mittels der Teilantriebe 5 und 6 angetrieben werden kann. Der vierte Flexspline 42 ist innerhalb des drehbar angeordneten zwei ten Getriebegehäuses 23 mit diesem Gehäuse 23 verbunden.

Das zweite und vierte Spannungswellengetriebe 20, 40 werden mittels eines Kopp lungselements 2b miteinander gekoppelt. Das Kopplungselement 2b ist demnach als ein gemeinsamer Außenring mit Innenverzahnung ausgeführt, wobei die Innenver zahnung des Außenrings 2b zu der zweiten Außenverzahnung des zweiten Flexspli nes 22 des Spannungswellengetriebes 20 und zu der vierten Außenverzahnung des vierten Flexsplines 42 des Spannungswellengetriebes 40 korrespondiert. Das Kopp lungsmittel 2b kann auch als ein dritter gemeinsamer Circular Spline bezeichnet wer den.

Das erste und zweite Gehäuse 13, 23 weisen jeweils in Umfangsrichtung eine Mehr zahl an Ausnehmungen auf. So weist das erste Gehäuse 13 eine Mehrzahl an ersten Ausnehmungen 18 auf, wobei es sich vorliegend um sich in Umfangsrichtung erstre ckende Schlitze handelt. Das zweite Gehäuse 23 weist demnach eine Mehrzahl an zweiten Ausnehmungen 28 auf, wobei es sich ebenfalls um sich in Umfangsrichtung erstreckende Schlitze handelt. Durch die Ausnehmungen 18, 28 sind Verbindungs elemente 200 zum drehfesten Verbinden der zweiten und dritten gemeinsamen Cir cular Splines 2a, 2b geführt. Bei den Verbindungselementen 200 handelt es sich um Verbindungsstege die umgangssprachlich auch als Kopplungsarme bezeichnet wer den.

Die Verbindungselemente 200 verlaufen zumindest teilweise außerhalb der Gehäuse 13, 23. Gemäß dieser Ausführungsform sind beispielhaft jeweils sechs Schlitze 18, 28 vorgesehen, die sich in Umfangsrichtung jeweils über einen Winkel von ungefähr 40° erstrecken. Ein solcher Winkel ermöglicht einerseits noch einen ausreichend gro ßen Stellwinkel bei ausreichend steifer bzw. fester Struktur.

Das dritte Spannungswellengetriebe 30 weist einen dritten Wave Generator 31 auf, der mittels eines zumindest ersten Teilantriebs 3, 4 antreibbar ist, wobei der dritte Wave Generator 31 innerhalb eines mit dem ersten Gehäuse 13 drehfest verbunden dritten Flexspline 32 angeordnet ist, wobei der dritte Flexspline 32 eine dritte Außen verzahnung aufweist.

Das vierte Spannungswellengetriebe weist einen vierten Wave Generator 41 auf, der mittels eines zumindest zweiten Teilantriebs 5, 6 antreibbar ist, wobei der vierte Wave Generator 41 innerhalb eines mit dem zweiten Gehäuse 23 drehfest verbunde nen vierten Flexspline 42 angeordnet ist, wobei der vierte Flexspline 42 eine vierte Außenverzahnung aufweist. Das zweite Kopplungselement 14 ist als ein zweiter Circular Spline ausgebildet, wo bei der zweite Circular Spline eine Innenverzahnung aufweist, die zu der ersten und dritten Außenverzahnung korrespondiert. Das dritte Kopplungselement 24 ist als ein dritter Circular Spline ausgebildet, wobei der dritte Circular Spline eine Innenverzah nung aufweist, die zu der zweiten und vierten Außenverzahnung korrespondiert.

Die Teilantriebe 3, 4 sind weiterhin derselben ersten Antriebswelle 15 zugeordnet während die Teilantriebe 5, 6 der zweiten Antriebswelle 25 zugeordnet sind. Die Ver riegelungseinheiten B1 , B2 sind antriebsseitig angeordnet, jedoch an einer dem Ge triebe 700 abgewandten Seite der Teilantriebe 3, 4 bzw. 5, 6.

Die Versorgung der Teilantriebe 3 bis 6 erfolgt bevorzugt kabelgebunden. Die Aus nehmungen 18, 28 geben eine Winkelbeschränkung vor. In diesem Fall kann auf eine kabelgebundene Versorgung zurückgegriffen werden, die gegenüber einem Schleifringsystem verschleißärmer ist.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist vorteilhaft gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 2 und 3, da das Bauteil Flexspline nunmehr vierfach vorliegt. Der Flexsp- line ist ein Bauteil, das einer großen Belastung ausgesetzt ist. Durch Überlast oder Materialermüdung könnte es brechen oder reißen und dadurch versagen. Ein Versa gen des Flexsplines hätte, sofern kein redundanter Lastpfad vorgesehen ist, ein Frei- drehen einer Antriebseinheit zur Folge.

Durch die zusätzlichen Spannungswellengetriebe 30, 40 wird ein zweiter Lastpfad bereitgestellt. Dies wird anhand der Fig. 5 näher erläutert.

Fig. 5 zeigt denselben Aktuator 100 aus Fig. 4. Ausgehend von der ersten Antriebs einheit AE1 sind zwei von mehreren möglichen Lastpfaden 98, 99 eingezeichnet.

Der Drehmomentenfluss des ersten Lastpfades 98 läuft ausgehend von der ersten Antriebseinheit AE1 über die Antriebswelle 15, den ersten Wave Generator 11 , den ersten Flexspline 12, den Circular Spline 2a über das Verbindungselement 200 hin zum Circular Spline 2b und im Anschluss über den zweiten Flexspline 22 zum Ab trieb 80.

Der Drehmomentenfluss des zweiten Lastpfades 99 läuft ausgehend von der ersten Antriebseinheit AE1 über die Antriebswelle 15, den dritten Wave Generator 31 , den dritten Flexspline 32, den Circular Spline 2a über das Verbindungselement 200 hin zum Circular Spline 2b und im Anschluss über den vierten Flexspline 42 zum Abtrieb 80.

Für die zweite Antriebseinheit AE2 ergeben sich analog ebenfalls zwei Lastpfade von der Antriebswelle 25 über den Wave Generator 41 und den Flexspline 42 bzw. über den Wave Generator 21 und den Flexspline 22 auf das Gehäuse 23 und somit zum Abtrieb 80.

Sollte bspw. der dritte Flexspline 32 bspw. durch Bruch oder Riss versagen, so wäre auch der zweite Lastpfad unterbrochen und könnte keine Antriebsleistung mehr über tragen. Die Antriebsleistung kann in diesem Fall jedoch vorteilhaft über den verblei benden ersten Lastpfad übertragen werden.

Aus Fig. 6 geht eine schematische Ansicht eines Aktuators 100 entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor. Der Aktuator 100 ent spricht dabei im Wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 4, wobei im Unter schied zu dieser, die Teilantriebe 3, 4 sowie 5, 6 nicht auf einer gemeinsamen ersten und zweiten Antriebswelle 15, 25 sondern jeweils auf einer separaten Antriebswelle angeordnet sind.

Die erste Antriebswelle 15 ist als eine Hohlwelle ausgeführt und koaxial zu einer An triebswelle 16 angeordnet. Die erste Antriebswelle 15 ist dem zweiten Teilantrieb 4 zugeordnet. Die erste Antriebswelle 15 ist mit dem ersten Wave Generator 11 ver bunden. Demnach ist die dritte Antriebswelle 16 dem ersten Teilantrieb 3 zugeordnet. Die dritte Antriebswelle 16 ist mit dem dritten Wave Generator 31 verbunden. Die zweite Antriebswelle 25 ist als eine Hohlwelle ausgeführt und koaxial zu einer Antriebswelle 26 angeordnet. Die zweite Antriebswelle 25 ist dem dritten Teilantrieb 5 zugeordnet und mit dem zweiten Wave Generator 21 verbunden. Demnach ist die vierte Antriebswelle 26 dem vierten Teilantrieb 6 zugeordnet und mit dem vierten Wave Generator 41 verbunden.

Ferner ist einer jeden Antriebswelle 15, 16, 25, 26 ein separates Verriegelungsele ment zugeordnet. So ist der ersten Antriebswelle 15 ein erstes Verriegelungselement B1 , der zweiten Antriebswelle 25 ein zweites Verriegelungselement B2, der dritten Antriebswelle 16 ein drittes Verriegelungselement B3 sowie der vierten Antriebswelle 26 ein viertes Verriegelungselement B4 zugeordnet. Das erste und zweite Verriege lungselement B1 , B2 sind jeweils axial zwischen dem ihr zugeordneten Teilantrieb 4, 5 und dem durch diesen Teilantrieb angetriebenen Wave Generator 11 , 21 angeord net. Das dritte und vierte Verriegelungselement B3, B4 sind jeweils an einer dem Ge triebe 700 abgewandten Seite des entsprechenden Teilantriebs 3, 6 angeordnet. Im Übrigen wird auf die Ausführung zu Fig. 4 verwiesen.

Die in Fig. 6 gezeigte Darstellung eines erfindungsgemäßen Aktuators 100 ermög licht eine sichere Verriegelung auch im folgenden Fehlerszenario: Der Teilantrieb 3 ist nicht mehr kontrollierbar und treibt in Folge unkontrolliert die Antriebswelle 16 an (sog. „Powered Runaway“). Der Teilantrieb 4 kann in dieser Situation bestenfalls den unkontrollierbar gewordenen Teilantrieb 3 kompensieren. Das Verriegelungselement B3 wird von derselben Regeleinheit gesteuert bzw. geregelt wie der Teilantrieb 3 und ist entsprechend ebenfalls nicht mehr steuerbar bzw. regelbar. Entsprechend muss das Verriegelungselement B1 zum Verriegeln des in Fig. 6 links dargestellten Teilak tuators herangezogen werden, da eine Verriegelungsfunktion mittels des Teilantriebs 4 nicht sicher gewährleistet werden kann und die Verriegelung mittels des Verriege lungselement B1 zudem leistungseffizienter ist.

Aus Fig. 7 geht eine schematische Ansicht eines Aktuators 1000 entsprechend einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung hervor. Der Aktuator 1000 ent spricht dabei im Wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 4, wobei im Unter schied zu dieser, die zwei gemeinsamen Antriebswellen 15, 25 jeweils als Hohlwelle ausgebildet sind, durch welche jeweils ein Stützelement 17, 27 geführt ist. Die Stüt zelemente sind jeweils an einem axialen Ende 17a bzw. 27b mit dem jeweiligen Ge häuse 13, 23 drehfest verbunden. An dem jeweils anderen axialen Ende 17b bzw.

27a sind die Stützelemente 17, 27 mit einem im Kopplungselement 2c drehbar gela gerten sowie gegenüber dem Kopplungselement 2c abdichtenden Flansch verbun den, der keine unmittelbare Verbindung zu dem jeweiligen Gehäuse 13, 23 aufweist.

Ein erstes Stützelement 17, das als ein Stützrohr ausgeführt ist, ist innerhalb des ers ten Gehäuses 13 angeordnet, wobei der dritte Wave Generator 31 drehbar an die sem Stützelement 17 gelagert und mit der ersten Antriebswelle 15 verbunden sowie der dritte Flexspline drehfest mit diesem Stützelement verbunden ist. Ein zweites Stützelement 27, das ebenfalls als ein Stützrohr ausgebildet ist, ist innerhalb des zweiten Gehäuses 23 angeordnet, wobei der vierte Wave Generator 41 drehbar an diesem Stützelement 27 gelagert und mit der zweiten Antriebswelle 25 verbunden sowie der vierte Flexspline drehfest mit diesem Stützelement verbunden ist.

Gut zu erkennen ist, wie das erste Stützelement 17 mit seinem axialen Ende 17a an dem ersten Gehäuse 13 befestigt ist, während es mit seinem anderen axialen Ende 17b mit dem als Flansch ausgeführten Bauteil befestigt ist, das keine direkte Verbin dung zum Gehäuse 13 aufweist. Ebenfalls gut zu erkennen ist, wie das zweite Stüt zelement 27 mit seinem axialen Ende 27b an dem zweiten Gehäuse 23 befestigt ist, während es mit seinem anderen axialen Ende 27a mit dem als Flansch ausgeführten Bauteil befestigt ist, das keine direkte Verbindung zum Gehäuse 23 aufweist. Die drehfeste Abstützung der Flexsplines 32, 42 erfolgt demnach zusätzlich über die Stützrohre 17 bzw. 27. welche jeweils durch die jeweilige Motorwelle 15, 25 hindurch geführt sind.

Die zwei Verriegelungselemente B1 , B2 sind jeweils koaxial zu den Stützelementen 17, 27 angeordnet. Die Antriebseinheiten sind axial zwischen den Verriegelungsele menten B1 , B2 und dem Getriebe 700 angeordnet. Diese Ausführungsform ermöglicht es im Unterschied zu Fig. 4, dass die Kopplung des zweiten Circular Spline 2a mit dem dritten Circular Spline 2b innerhalb der Ge häuse 13, 23 angeordnet sein kann. Das Verbindungsmittel 200 wird demnach durch einen gemeinsamen Circular Spline 2c ersetzt, dessen Innenverzahnung mit den Au ßenverzahnungen der vier Flexsplines 12, 22, 32, 42 korrespondiert. Es hat sich her ausgestellt, dass das Verbindungsmittel 200 sich konstruktiv einfacher als Verbin dung der einzelnen Circular Splines realisieren lässt.

Das zweite und dritte Kopplungselement, also der zweite und dritte Circular Spline 2a, 2b sind demnach als eine integrale Baueinheit 2c ausgeführt. Es ist jedoch auch denkbar, den zweiten und dritten Circular Spline 2a, 2b drehfest miteinander zu ver binden.

Anders ausgedrückt, müssen die Circular Splines 2a, 2b nicht mehr durch außerhalb des Gehäuses verlaufende Verbindungsmittel 200 verbunden werden. Somit kann auch auf die Aussparungen 18, 28 verzichtet werden, wodurch auch die Winkelbe grenzung wegfällt, sodass zusätzlich ein größerer Stellbereich bewirkt werden kann. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7, bei welcher die gegeneinander rotierenden Bauteile über einen größeren Winkelbereich rotieren können, ist es bevorzugt, wenn die Teilantriebe 5, 6 kabellos, insbesondere über Schleifringe versorgt werden.

Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines Aktuators kann dabei dessen Schadenanfälligkeit reduziert und damit seine Zuverlässigkeit gesteigert werden.

Angaben alle Figuren 2 bis 7 betreffend:

Die Ausführungsformen der Figuren 2 bis 7 sind mit Verriegelungselementen B1 bis B4 versehen. Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass eine jede dieser Ausführungsformen statt der Verriegelungselemente Mittel zum Kurzschließen auf weisen kann. Ausnahme: Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist das „Kurz schlussverfahren“ nicht möglich, weil die Bremswirkung antriebsseitig erfolgen würde. Eine Bremswirkung kann ohne Verriegelungselemente erzielt werden, indem sich eine Antriebseinheit selbst bremst. Dies soll nachfolgend näher erläutert werden:

Bei einem fehlerhaften Teilantrieb 3, 4, 5, 6 kann eine Bremswirkung erzielt werden, indem die Motorphasen des fehlerhaften Teilantriebs 3, 4, 5, 6 kurzgeschlossen wer den. Das Kurzschließen bewirkt, dass aufgrund der durch die Drehung der Motor welle induzierten Spannung ein Phasenstrom erzeugt wird, der zu einem auf die Mo torwelle des Teilantriebs wirkenden elektromagnetischen Bremsmoments führt. So sind mehrere Mittel vorzusehen, die dazu eingerichtet sind, einen Kurzschluss der Motorphasen in einem jeden Teilantrieb zu erzeugen. Eine solche beschriebene Bremswirkung durch Kurzschließen der Motorphasen ist sowohl bei einem Aktuator mit zwei Teilantrieben 3, 4 (Fig. 2) also auch mit vier Teilantrieben 3, 4, 5, 6 (Fig. 4,

5, 6, 7) möglich.

Bei einem Aktuator mit vier Teilantrieben 3, 4, 5, 6 gemäß der Fig. 4, 5, 6, 7 ist eine Bremswirkung ohne Verriegelungselemente und ohne Kurzschließen der Motorpha sen möglich. Hierfür ist vorgesehen, dass bei einem fehlerhaften Teilantrieb der funk tionsfähige Teilantrieb derselben Antriebseinheit AE1 , AE2 eingerichtet ist, d.h. ins besondere derart angesteuert wird, dass die Abtriebsbewegung der fehlerhaften An triebseinheit AE1 , AE2 „aktiv“ gebremst wird. Mit anderen Worten: Die fehlerhafte An triebseinheit AE1 , AE2 bremst sich durch den noch verbleibenden Teilantrieb selbst. Hierfür ist ein entsprechender Regelalgorithmus implementiert. Zusätzliche Hardware ist nicht erforderlich.

Bei einem Aktuator mit vier Teilantrieben 3, 4, 5, 6 kann das „Kurzschlussverfahren“ mit dem Verfahren der „aktiven“ Bremsung der Antriebseinheit kombiniert werden. D.h., der fehlerhafte Teilantrieb wird kurzgeschlossen, während der funktionierende Teilantrieb derselben Antriebseinheit die Antriebseinheit bremst.

Fig. 8 schließlich zeigt einen Hubschrauber 500 mit mehreren Aktuatoren 1 , 100,

1000. Die Aktuatoren können insbesondere Teil einer Primärsteuerung 510 der Tau melscheibe und eines Einzelblatts sein. Die Aktuatoren können aber auch Teil einer Einzelblattsteuerung oder Kollektivsteuerung 520 des Heckrotors sein. Bezuqszeichen

Stand der Technik

50 Teilantrieb

51 Teilantrieb

62 Aktuator

63 Getriebe

64 Getriebestufe

65 Getriebestufe

66 Antriebswelle

67 Antriebswelle

68 Exzenter

69 Exzenter

70 Exzenter

71 Exzenter

72 Kurvenscheibe

73 Kurvenscheibe

74 Kurvenscheibe

75 Kurvenscheibe

76 Bolzen

77 Bolzen

78 Bolzen ring

63 Getriebe

Erfindung

1 Aktuator

100 Aktuator

1000 Aktuator

2 Kopplungsmittel, Circular Spline

2a Kopplungsmittel, Circular Spline b Kopplungsmittel, Circular Spline c Kopplungsmittel, Circular Spline

Teilantrieb

Teilantrieb

Teilantrieb

Teilantrieb , 700 Getriebe elektrische Versorgung, kabelgebunden, kabellos, Schleifring0 Spannungswellengetriebe 1 Wave Generator 2 Flexspline 3 Gehäuse 4 Circular Spline 5 Antriebswelle 7 Stützelement 7a axiales Ende 7b axiales Ende 8 Ausnehmung(en) 0 Spannungswellengetriebe 1 Wave Generator 2 Flexspline 3 Gehäuse 4 Circular Spline 5 Antriebswelle 7 Stützelemente 7a axiales Ende 7b axiales Ende 8 Ausnehmung(en) 0 Spannungswellengetriebe 1 Wave Generator 2 Flexspline 4 Circular Spline 0 Spannungswellengetriebe 41 Wave Generator

42 Flexspline

44 Circular Spline

98 Lastpfad

99 Lastpfad

80 Abtrieb

200 Verbindungselemente

500 Hubschrauber

510 Hauptrotor

520 Heckrotor

A Achse

AE1 Antriebseinheit

AE2 Antriebseinheit

B1 Verriegelungselement, Bremse

B2 Verriegelungselement, Bremse

B3 Verriegelungselement, Bremse

B4 Verriegelungselement, Bremse

GG Getriebegehäuse