CH717147A2 - Hydraulic servo actuator. - Google Patents

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CH717147A2
CH717147A2 CH00179/20A CH1792020A CH717147A2 CH 717147 A2 CH717147 A2 CH 717147A2 CH 00179/20 A CH00179/20 A CH 00179/20A CH 1792020 A CH1792020 A CH 1792020A CH 717147 A2 CH717147 A2 CH 717147A2
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CH
Switzerland
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hydraulic
pressure
pistons
piston
cylinder
Prior art date
Application number
CH00179/20A
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German (de)
Inventor
Stucki Martin
Rechsteiner Anton
Original Assignee
Marenco Ag
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Publication date
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Abstract

Der hydaulische Servo-Aktuator schliesst eine Kolbenstange (3) ein und darauf zwei in Tandem angeordnete Kolben (K1, K2), die beide in je einem gesonderten Hydraulikzylinder (Z1, Z2) verschiebbar gelagert sind. Es sind zwei separate redundante Hydraulikkreise (1, 2) gebildet, die mit dem hydraulischen Systemdruck arbeiten, gespiesen von einer zugeordneten Hydraulikpumpe. Durch Absenken und Anheben des Druckes in einer Steuerleitung (P1S, P2S) durch je ein Steuerventil auf einer der Kolbenseiten ist in der Folge die Kolbenstange (3) aus- und einfahrbar. Dadurch ist ein am Ende der Kolbenstange (3) angelenkter Aktionshebel (26), der ausserdem an einem weiteren Schwenkpunkt (27) am Servo-Aktuator angelenkt ist, hin und her schwenkbar.The hydraulic servo-actuator includes a piston rod (3) and on top of it two pistons (K1, K2) arranged in tandem, both of which are slidably mounted in a separate hydraulic cylinder (Z1, Z2). There are two separate redundant hydraulic circuits (1, 2) that work with the hydraulic system pressure, fed by an assigned hydraulic pump. By lowering and increasing the pressure in a control line (P1S, P2S) through a control valve on one of the piston sides, the piston rod (3) can subsequently be extended and retracted. As a result, an action lever (26) articulated to the end of the piston rod (3), which is also articulated to a further pivot point (27) on the servo actuator, can be swiveled back and forth.

Description

[0001] Diese Erfindung betrifft einen hydraulischen Servo-Aktuator mit einer besonderen Konstruktion, sodass er in zwei Richtungen aktivierbar ist, auf Basis eines einzigen Druckspeichers mit stationärem Druck, einzig durch temporäre Reduktion des Druckes in einem abgesonderten Druckbereich. Er kann insbesondere eingesetzt werden zur Verstellung der Rotorblätter an einem Helikopter. Der Pilot kann mittels drei dieser Servo-Aktuatoren den Rotor und seine Blätter so in ihrer Stellung verändern, dass der Helikopter vor- und rückwärts, nach links oder rechts oder auf- und abwärts schweben und fliegen kann. Aber auch an allen anderen Orten, wo eine mechanische Verschiebung von Elementen redundant und sicher von Ferne gesteuert werden soll, ist dieser hydraulische Servo-Aktuator einsetzbar. This invention relates to a hydraulic servo actuator with a special construction so that it can be activated in two directions, on the basis of a single pressure accumulator with stationary pressure, solely by temporarily reducing the pressure in a separate pressure area. In particular, it can be used to adjust the rotor blades on a helicopter. The pilot can use three of these servo actuators to change the position of the rotor and its blades so that the helicopter can hover and fly forwards and backwards, to the left or right or up and down. But this hydraulic servo actuator can also be used in all other locations where a mechanical displacement of elements is to be controlled redundantly and safely from a distance.

[0002] Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen solchen hydraulischen Aktuator zu schaffen, der mit einer minimalen Anzahl von Teilen auskommt, sehr kompakt, leicht und kostengünstig gebaut werden kann und dessen Steuerung so einfach wie möglich ausgestaltet ist, und der eine besonders hohe Betriebssicherheit bietet sowie eine sichere Redundanz. The object of this invention is to provide such a hydraulic actuator that gets by with a minimal number of parts, can be built very compact, light and inexpensive and whose control is designed as simple as possible, and which is particularly high Operational safety offers as well as secure redundancy.

[0003] Diese Aufgabe wird gelöst von einem hydraulischem Servo-Aktuator mit einer Kolbenstange und darauf zwei in Tandem angeordnete Kolben, die beide in je einem gesonderten Hydraulikzylinder verschiebbar gelagert sind, zur Bildung von zwei separaten redundanten Hydraulikkreisen mit gleichem hydraulischen Systemdruck, gespiesen von einer zugeordneten Hydraulikpumpe, wobei durch Absenken und Anheben des Druckes in einer Steuerleitung durch je ein Steuerventil auf einer der Kolbenseiten in der Folge die Kolbenstange aus- und einfahrbar ist, und dadurch ein am Ende der Kolbenstange angelenkter Aktionshebel, der ausserdem an einem weiteren Schwenkpunkt am Servo-Aktuator angelenkt ist, hin und her schwenkbar ist. This object is achieved by a hydraulic servo actuator with a piston rod and two pistons arranged in tandem, both of which are slidably mounted in a separate hydraulic cylinder, to form two separate redundant hydraulic circuits with the same hydraulic system pressure, fed by one associated hydraulic pump, whereby the piston rod can be extended and retracted by lowering and raising the pressure in a control line through a control valve on one of the piston sides, and thereby an action lever articulated at the end of the piston rod, which is also at a further pivot point on the servo -Actuator is articulated, is pivotable back and forth.

[0004] Ein solcher Servo-Aktuator wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen in einer beispielsweisen Ausführung vorgestellt. Sein konstruktiver Aufbau wird anhand dieser Zeichnungen beschrieben und seine besondere Funktionsweise und Wirkung wird erläutert. Such a servo actuator is presented in an exemplary embodiment with reference to the following drawings. Its structural design is described with the aid of these drawings and its special function and effect are explained.

[0005] Es zeigt: Figur 1: Den hydraulischen Servo-Aktuator in einer perspektivischen Gesamtansicht von schräg hinten gesehen mit seinem unten hin und her schiebbaren Aktionshebel, der um das Ende einer Halteplatte mit seinem oberen Ende hin und her schwenkbar ist; Figur 2: Diesen Servo-Aktuator nach Figur 1in einer perspektivischen Seitenansicht; Figur 3: Das technische und hydraulische Grundprinzip des Aktuators anhand eines Längsschnittes durch den Aktuator dargestellt; Figur 4: Den Servo-Aktuators anhand eines Längsschnittes in einer anderen Stellung des Aktionshebels mit einem der beiden parallel angeordneten Steuer-Ventile ebenfalls in einem Längsschnitt dargestellt; Figur 5: Ein einzelnes Steuerventil SV für einen Hydraulikkreis des Servo-Aktuators in einem Längsschnitt dargestellt; Figur 6: Dieses einzelne Steuerventil SV für einen Hydraulikkreis des Servo-Aktuators aus Figur 5in einem Längsschnitt von der anderen, hinteren Seite her gesehen dargestellt.It shows: Figure 1: The hydraulic servo actuator in a perspective overall view seen obliquely from the rear with its bottom back and forth sliding action lever, which can be pivoted back and forth around the end of a retaining plate with its upper end; FIG. 2: This servo actuator according to FIG. 1 in a perspective side view; FIG. 3: The basic technical and hydraulic principle of the actuator is shown on the basis of a longitudinal section through the actuator; FIG. 4: The servo actuator is also shown in a longitudinal section on the basis of a longitudinal section in a different position of the action lever with one of the two control valves arranged in parallel; FIG. 5: A single control valve SV for a hydraulic circuit of the servo actuator is shown in a longitudinal section; FIG. 6: This individual control valve SV for a hydraulic circuit of the servo actuator from FIG. 5 is shown in a longitudinal section seen from the other, rear side.

[0006] Der Servo-Aktuator ist in Figur 1in einer Gesamtansicht dargestellt, perspektivisch von schräg hinten gesehen. Er liegt hier am Boden auf und enthält einen Rahmen, gebildet von einer hinteren, dem Betrachter zugewandten, näher liegenden Abschlussplatte 34mit einem Befestigungsohr 31und einer vorderen, vom Betrachter weiter entfernten Abschlussplatte 35. Diese beiden Abschlussplatten 34, 35sind an ihren vier Ecken mittels vier Stahlstäben 22miteinander verspannt, wobei diese Stahlstäbe 22in der Mitte ihrer Länge eine Verstärkungs-Fassung 23durchdringen. Oben auf dieser Verstärkungs-Fassung 23sitzen zwei parallel zueinander angeordnete Steuerventile SV1, SV2. Innerhalb des von den Abschlussplatten 34, 35und den Stahlstäben 22gebildeten Rahmens verlaufend erkennt man hier einen Zylinder 24, der in zwei Abschnitte, gebildet von zwei gesonderten Zylindern Z1und Z2, unterteilt ist. Diese beiden Zylinder Z1und Z2durchlaufend erstreckt sich eine Kolbenstange 3, die vorne aus dem Zylinder Z2ragt und deren Ende mit dem Gelenk 25eines Aktionshebels 26verbunden ist. Die Kolbenstange 3kann aus den Zylindern Z1, Z2ein- und wieder ausfahren und somit das Gelenk 25linear hin und her bewegen. Der Aktionshebel 26ist etwa in der Mitte seiner Länge über einen Gelenkbolzen 27mit einer endseitigen Gabel 33einer Halteplatte 28schwenkbar mit derselben verbunden. Am oberen Ende läuft der Aktionshebel 26in eine Aufnahmegabel 29aus. Wenn die Kolbenstange 3aus den Zylindern Z1, Z2ausfährt, so schwenkt das obere Ende des Schwenkhebels 26mit seiner Aufnahmegabel 29in die Gegenrichtung und umgekehrt. Die Halteplatte 28ist dabei gelenkig über die Bolzen 30beidseits im Bereich der beiden stationären Steuerventile SV1, SV2gelagert. Auf der Kolbenstange 3sitzen im Innern der Zylinder zur Bildung zweier gesonderter Hydraulikkreise in Tandemformation angeordnet zwei Kolben, wie das anhand weiterer Figuren noch aufgezeigt wird. Auf dem Zylinder 24und seinem Rahmen sitzen zwei Steuerventile SV1und SV2für die beiden Hydraulikkreise. Von der Betrachterseite aus links gesehen erkennt man oben auf dem Steuerventil SV1den Rücklauf 1des ersten Hydraulikkreislaufs und rechts daneben auf dem Steuerventil SV2den Rücklauf R2des zweiten Hydraulikkreislaufs. Die horizontal liegenden Anschlüsse an den Steuerventilen SV1und SV2sind jene für die Druckleitungen P1und P2für die beiden Hydraulikkreise. In den Druckleitungen P1und P2herrscht stets ein Systemdruck von 40bar bis 80bar, während in den Rückläufen R1und R2der Hydraulikdruck zwischen dem Atmosphärendruck und dem Systemdruck variierbar ist. Der Systemdruck wird von einer zugeordneten, nicht dargestellten Hydraulikpumpe bereitgestellt, die einen Hydraulikspeicher als Hydraulik-Druckquelle versorgt oder direkt als Druckquelle dient. The servo actuator is shown in Figure 1 in an overall view, seen in perspective obliquely from behind. It rests here on the floor and contains a frame formed by a rear end plate 34 facing the viewer, closer to the viewer, with a fastening ear 31 and a front end plate 35 further away from the viewer. These two end plates 34, 35 are at their four corners by means of four steel rods 22 braced together, these steel rods 22 penetrating a reinforcing mount 23 in the middle of their length. On top of this reinforcement mount 23 are two control valves SV1, SV2 arranged parallel to one another. Running within the frame formed by the end plates 34, 35 and the steel rods 22, a cylinder 24 can be seen here, which is divided into two sections, formed by two separate cylinders Z1 and Z2. A piston rod 3 extends through these two cylinders Z1 and Z2, protruding from the front of the cylinder Z2 and the end of which is connected to the joint 25 of an action lever 26. The piston rod 3 can move in and out of the cylinders Z1, Z2 and thus move the joint 25 linearly back and forth. The action lever 26 is pivotably connected to the same about the middle of its length via a hinge pin 27 with an end fork 33 of a holding plate 28. At the upper end, the action lever 26 runs out into a receiving fork 29. When the piston rod 3 extends out of the cylinders Z1, Z2, the upper end of the pivot lever 26 pivots with its receiving fork 29 in the opposite direction and vice versa. The holding plate 28 is articulated via the bolts 30 on both sides in the area of the two stationary control valves SV1, SV2. On the piston rod 3 sit in the interior of the cylinder to form two separate hydraulic circuits arranged in tandem, two pistons, as will be shown on the basis of further figures. Two control valves SV1 and SV2 for the two hydraulic circuits are located on the cylinder 24 and its frame. Seen from the left side of the observer, the return line 1 of the first hydraulic circuit can be seen on top of the control valve SV1 and, to the right of it, the return line R2 of the second hydraulic circuit on the control valve SV2. The horizontal connections on the control valves SV1 and SV2 are those for the pressure lines P1 and P2 for the two hydraulic circuits. A system pressure of 40 bar to 80 bar always prevails in the pressure lines P1 and P2, while the hydraulic pressure in the return lines R1 and R2 can be varied between atmospheric pressure and the system pressure. The system pressure is provided by an assigned hydraulic pump, not shown, which supplies a hydraulic accumulator as a hydraulic pressure source or serves directly as a pressure source.

[0007] DieFigur 2zeigt diesen Servo-Aktivator in einer perspektivischen Seitenansicht. Auch hier erkennt man längs des Bodens verlaufend den Zylinder 24mit den beiden linear aufeinanderfolgenden Zylindern Z1und Z2in seinem Innern. Der Zylinder 24ist im Rahmen aus den Stahlstäben 22und den endseitigen Abschlussplatten 34, 35, mit denen die Stahlstäbe 22verspannt sind, stabil gehalten. Die hier am rechten Ende des Zylinders 24befindliche Abschlussplatte 34bildet ein Befestigungsohr 31, mit dem der Servo-Aktuator an einen Bolzen an einem stationären Maschinen- oder Anlagenteil befestigt wird. Oben auf der Verstärkungs-Fassung 23sitzen die beiden Steuer-Ventil SV1und SV2für die beiden Hydraulikreise, wobei der eine dem Zylinder Z1zugeordnet ist und der andere dem Zylinder Z2. Aussen an den Steuer-Ventilen SV1, SV2ist eine Halteplatte 28über die stationären Bolzen 30an der Verstärkungs-Fassung 23und somit mittelbar am Aktuator angelenkt. Am vorderen Ende ist diese Halteplatte 28über eine dort gebildete Gabel 33und den Gelenkbolzen 27am Aktionshebel 26angelenkt. Dieser Aktionshebel ist über den Bolzen 25gelenkig am Ende der Kolbenstange 3gelagert. Die Kolbenstange 3läuft vorne in ein Befestigungsohr 32aus. Wenn die Kolbenstange 3aus dem Zylinder 24ausfährt, so schiebt sie den Bolzen 25nach vorne bzw. im Bild nach links und der Aktionshebel 26wird um den stationären Bolzen 27geschwenkt. Wird der Abschnitt des Aktionshebels 26unterhalb des Bolzens 27in den Zylinder hinein gezogen, so bewegt sich der Abschnitt über dem Bolzen 27nach vorne bzw. im Bild nach links und umgekehrt. Am oberen Ende des Aktionshebels 26erkennt man eine Gabel 29, an welcher irgend ein zu betätigendes Element gelenkig anbaubar ist. The Figure 2 shows this servo activator in a perspective side view. Here, too, one recognizes the cylinder 24 running along the bottom with the two linearly successive cylinders Z1 and Z2 in its interior. The cylinder 24 is held in a stable manner in the frame of the steel rods 22 and the end-side end plates 34, 35 with which the steel rods 22 are braced. The end plate 34 located here at the right end of the cylinder 24 forms a fastening ear 31 with which the servo actuator is fastened to a bolt on a stationary machine or system part. On top of the reinforcement mount 23 are the two control valves SV1 and SV2 for the two hydraulic circuits, one being assigned to cylinder Z1 and the other to cylinder Z2. On the outside of the control valves SV1, SV2, a retaining plate 28 is hinged to the reinforcement mount 23 via the stationary bolts 30 and thus indirectly to the actuator. At the front end, this holding plate 28 is articulated to the action lever 26 via a fork 33 formed there and the hinge pin 27. This action lever is articulated on the end of the piston rod 3 via the bolt 25. The piston rod 3 runs out into a fastening ear 32 at the front. When the piston rod 3 extends out of the cylinder 24, it pushes the bolt 25 forwards or to the left in the picture and the action lever 26 is pivoted about the stationary bolt 27. If the section of the action lever 26 below the bolt 27 is pulled into the cylinder, the section above the bolt 27 moves forwards or to the left in the picture and vice versa. At the upper end of the action lever 26 one recognizes a fork 29 to which any element to be actuated can be articulated.

[0008] Die Verhältnisse im Innern des Zylinders 24erschliessen sich aus derFigur 3. Der Zylinder 24ist in zwei Zylinderabschnitte Z1und Z2aufgeteilt, und jeder dieser Abschnitte steht in Wirkverbindung mit einem eigenen, gesonderten Hydraulikkreis 1, 2, nämlich einem Hydraulikkreis 1links und einem Hydraulikkreis 2rechts im Bild. Die Ausgestaltung mit zwei gesonderten und separat voneinander funktionierenden Hydraulikkreisen 1, 2bietet die zum Beispiel in der Luftfahrt geforderte wichtige, unerlässliche und sichere Redundanz für einen solchen Servo-Aktuator. Sollte einer der beiden Hydraulikkreise 1, 2ausfallen, so kann der jeweils andere Hydraulikkreis weiterarbeiten. Der Aktuator verfügt über insgesamt vier Hydraulikanschlüsse, nämlich P1und P2für die Druckleitungen mit Hydraulikdruck auf dem Systemdruck, gespeist von einer nicht dargestellten Hydraulikpumpe, sowie zwei Rückläufe R1und R2, in denen das Hydrauliköl ab dem Steuerventil SV1, SV2drucklos bzw. auf Atmosphärendruck zurückfliesst. Diese Leitungen führen Hydrauliköl auf einem Steuerdruck P1S und P2S, was mit dem Buchstaben S zum Ausdruck bringt, dass dieser Druck zum Steuern des Aktuators dient. The relationships inside the cylinder 24 inferred from FIG. 3. The cylinder 24 is divided into two cylinder sections Z1 and Z2, and each of these sections is in operative connection with its own separate hydraulic circuit 1, 2, namely a hydraulic circuit 1 on the left and a hydraulic circuit 2 on the right Image. The configuration with two separate hydraulic circuits 1, 2 that function separately from one another offers the important, indispensable and safe redundancy required for such a servo actuator, for example in aviation. Should one of the two hydraulic circuits 1, 2 fail, the other hydraulic circuit can continue to work. The actuator has a total of four hydraulic connections, namely P1 and P2 for the pressure lines with hydraulic pressure at the system pressure, fed by a hydraulic pump (not shown), as well as two return lines R1 and R2 in which the hydraulic oil flows back from the control valve SV1, SV2 without pressure or to atmospheric pressure. These lines carry hydraulic oil at a control pressure P1S and P2S, which expresses with the letter S that this pressure is used to control the actuator.

[0009] Die beiden Zylinder Z1, Z2schliessen jeweils zwei in Tandemformation auf einer gemeinsamen Kolbenstange 3angeordnete Kolben K1, K2ein. Diese trennen insgesamt vier verschiedene Druckkammern A1, A2; B1, B2voneinander ab. Die zwei Druckkammern A1, A2einerseits und die Druckkammern B1, B2andererseits haben dabei unterschiedliche Wirkflächen für den im Zylinder herrschenden Hydraulikdruck. Die Wirkflächen in den Kammern A1, B1an den angrenzenden Kolben sind ca. doppelt so gross wie jene in den zugehörigen anderen Kammern A2, B2jenseits der Kolben. InFigur 3erkennt man, dass der Zylinder Z2eine Kammer B2umschliesst, welche ca. die halbe Wirkfläche am Kolben K2aufweist im Vergleich zur Wirkfläche der jenseits des Kolbens K2befindlichen Kammer B1. The two cylinders Z1, Z2 each include two pistons K1, K2ein arranged in tandem on a common piston rod 3. These separate a total of four different pressure chambers A1, A2; B1, B2 from one another. The two pressure chambers A1, A2 on the one hand and the pressure chambers B1, B2 on the other hand have different effective areas for the hydraulic pressure prevailing in the cylinder. The effective areas in the chambers A1, B1 on the adjacent pistons are approximately twice as large as those in the other associated chambers A2, B2 on the other side of the pistons. In FIG. 3 it can be seen that the cylinder Z2 encloses a chamber B2 which has approximately half the effective area on the piston K2 compared to the effective area of the chamber B1 located on the other side of the piston K2.

[0010] In jener Kammer A2, B2mit der kleineren Wirkfläche, in derFigur 3jeweils die Kammer auf der linken Seite der Kolben K1, K2, herrscht dabei immer der jeweilige Systemdruck P2respektive P1von ca. 40bar bis 80bar. Nur die Kammer A1von Zylinder Z1sowie die Kammer B1von Zylinder Z2wird zum Ansteuern der Kolben K1, K2benötigt. Die Steuerventile SV1, SV2haben daher nur Einfluss auf diese Kammern A1und B1rechts der Kolben K1, K2, indem in diesen Druckkammern A1, B1der Druck gegenüber dem Systemdruck je nach Bedarf reduziert oder wieder erhöht wird, wonach sich die Kolben K1, K2je nach dem, auf welcher Seite dann die grössere Kraft wirkt, in die jeweilige Richtung bewegen. In that chamber A2, B2 with the smaller effective area, in the figure 3 in each case the chamber on the left side of the pistons K1, K2, there is always the respective system pressure P2 or P1 of approx. 40 bar to 80 bar. Only chamber A1 of cylinder Z1 and chamber B1 of cylinder Z2 are required to control pistons K1, K2. The control valves SV1, SV2 therefore only have an influence on these chambers A1 and B1 to the right of the pistons K1, K2, in that the pressure in these pressure chambers A1, B1 is reduced or increased again compared to the system pressure as required, after which the pistons K1, K2 depending on the which side then has the greater force, move in the respective direction.

[0011] Für das Ausfahren der Kolbenstange 3werden die Kammern A1, B1rechts der Kolben K1, K2mit dem zugehörigen Systemdruck P1oder P2geflutet. Es wird damit aufgrund der doppelt so grossen Wirkfläche auf die Kolben K1, K2auch die resultierende Druckkraft doppelt so gross. Dadurch resultiert ein Kräfte-Ungleichgewicht und die Kolben K1, K2bewegen sich in diesem Fall nach links und sie schieben die Kolbenstange 3entsprechend nach links, was den Aktionshebel 26im Bild zu einer Schwenkung im Uhrzeigersinn bringt, wie mit Pfeilen angedeutet. For the extension of the piston rod 3, the chambers A1, B1 to the right of the pistons K1, K2 are flooded with the associated system pressure P1 or P2. Because of the twice as large effective area on the pistons K1, K2, the resulting pressure force is therefore twice as large. This results in an imbalance of forces and the pistons K1, K2 move to the left in this case and they push the piston rod 3 accordingly to the left, which causes the action lever 26 in the figure to pivot clockwise, as indicated by arrows.

[0012] Umgekehrt werden zum Einfahren der Kolbenstange 3, also zum Bewegen derselben im Bild von links nach rechts die Kammern A1, B1mit dem zugehörigen Rücklauf R1, R2verbunden und der Druck in diesen Kammern A1, B1wird abgesenkt auf den Umgebungsdruck und es herrscht abermals ein Kräfte-Ungleichgewicht. Die anderen Kammern A2, B2mit dem Systemdruck, welcher dort immer vorhanden ist, drücken mit der entfalteten Druckkraft gegen den Umgebungsdruck und die Kolben K1, K2fahren nach rechts. Die Kolbenstange 3fährt in den Zylinder 24ein. Entsprechend wird die Schwenkstange 26im Bild im Gegenuhrzeigersinn um den stationären Bolzen 27geschwenkt. Conversely, to retract the piston rod 3, so to move the same in the picture from left to right, the chambers A1, B1 with the associated return R1, R2 connected and the pressure in these chambers A1, B1 is lowered to the ambient pressure and there is again Imbalance of forces. The other chambers A2, B2 with the system pressure, which is always present there, press against the ambient pressure with the developed pressure force and the pistons K1, K2 move to the right. The piston rod 3 moves into the cylinder 24. Correspondingly, the pivot rod 26 is pivoted about the stationary bolt 27 in the counterclockwise direction in the figure.

[0013] Soll die Position der Kolbenstange 3gehalten werden, so werden die Kammern A1, B1rechts der Kolben K1, K2weder mit dem zugehörigen Rücklauf noch mit dem zugehörigen Systemdruck verbunden, sondern mittels der Steuerventil SV1, SV2abgesperrt. Entsprechend muss das Volumen der Kammern A1, B1unverändert gleich bleiben. Es wird sich ein Gleichgewicht einstellen mit der Gegenkraft aufgrund des herrschenden Systemdrucks in den anderen Kammern A2, B2, aber der dort kleineren Wirkfläche an den Kolben K1, K2. Es herrscht daher ein Kräftegleichgewicht. Auch wenn eine mechanische Kraft von aussen auf die Kolbenstange 3wirkt, so kann diese sich nicht verschieben, sondern ist hydraulisch in ihrer fixen Position festgehalten. If the position of the piston rod 3 is to be maintained, the chambers A1, B1 to the right of the piston K1, K2 are not connected to the associated return line or to the associated system pressure, but are locked by means of the control valve SV1, SV2. Accordingly, the volume of the chambers A1, B1 must remain unchanged. An equilibrium will be established with the counterforce due to the prevailing system pressure in the other chambers A2, B2, but the smaller effective area on the pistons K1, K2 there. There is therefore an equilibrium of forces. Even if a mechanical force acts on the piston rod 3 from the outside, it cannot move, but is hydraulically held in its fixed position.

[0014] Jeder Zylinder Z1, Z2verfügt über ein zugehöriges Steuerventil SV wie inFigur 4dargestellt. Diese beiden Steuerventile SV1und SV2sind oberhalb des Zylinders 24auf der Verstärkungsfassung 23angeordnet. Im Bild sieht man nur das dem Betrachter zugewandte Steuerventil SV1, während das zweite SV2hinter diesem ersten verdeckt und nicht einsehbar ist. Eines der Ventile des ersten Steuerventils SV1verbindet dabei die Kammer A1, B1mit dem zugehörigen Rücklauf (Umgebungsdruck) und das andere Ventil verbindet die Kammer A1, B1mit dem zugehörigen Systemdruck (ca. 80bar). Die Steuerventile haben nur Einfluss auf die Kammern A1, B1jeweils im Bild rechts der Kolben K1, K2. Nachfolgend wird das Steuerventil SV1des Zylinders Z2in einem Schnitt gezeigt, wie es inFigur 5dargestellt ist. Each cylinder Z1, Z2 has an associated control valve SV as shown in FIG. These two control valves SV1 and SV2 are arranged above the cylinder 24 on the reinforcement socket 23. In the picture you can only see the control valve SV1 facing the viewer, while the second SV2 behind this first one is covered and cannot be seen. One of the valves of the first control valve SV1 connects the chamber A1, B1 with the associated return (ambient pressure) and the other valve connects the chamber A1, B1 with the associated system pressure (approx. 80 bar). The control valves only have an influence on chambers A1, B1, each of the pistons K1, K2 in the picture on the right. In the following, the control valve SV1 of the cylinder Z2 is shown in a section, as is shown in FIG.

[0015] Die Steuer-Ventile SV sind geometrisch so ausgeführt, dass im geschlossenen Zustand keine hydraulischen Kräfte in axialer Richtung auf die Kolben bzw. die Ventile wirken. Es spielt dabei keine Rolle, ob ein Ventil bzw. sein Kolben dabei auf der linken oder rechten Seite mit Druck beaufschlagt wird. Diese Druckneutralität wird erzielt, indem die Druckkräfte an allen Beaufschlagungsflächen oder Wirkflächen an den Kolben 7, 8sich gegenseitig aufheben. Im Einzelnen entfalten die Schrägflächen 10am Kolben 8, welcher im Bild von links mit der Druckfeder 6beaufschlagt, und welche Schrägflächen 10im Raum 16liegen, welcher den Kolben 8ummantelt, und die gegen die Druckfeder 6hingerichtet sind, gleichviel Kraft wie die Schrägflächen 12, die in diesem Raum 16auf die entgegengesetzte Richtung hin wirken. Gleichermassen entfalten die Schrägflächen 11am Kolben 7, die im Raum 15liegen, welcher den Kolben 7ummantelt und die gegen die Druckfeder 5im Bild rechts vom Kolben 7hingerichtet sind, gleichviel Kraft wie die Schrägflächen, die in diesem Raum 15auf die entgegengesetzte Richtung hin wirken, und das jeweils egal und unabhängig von der momentanen axialen Lage des Kolbens. Die Koben 7, 8liegen in der in Figur 5gezeigten Position mit ihren Schrägflächen 11, 12an den Kanten 21, 22in ihren Zylindern dichtend an. Das Steuerventil SV wird durch die Verschwenkung des Hebels um den Hebelarm 13um dessen Schwenkachse 14betätigt. Wird der Betätigungshebel 36, der hier hinter dem Ventil nach oben ragt, aussen zum Beispiel im Bild im Uhrzeigersinn geschwenkt, also im Bild nach rechts, so drückt das Ende des mit ihm verbundenen Hebels 13, welcher zwischen den beiden Kolben 7, 8um die Schwenkachse 14schenkbar ist, den Kolben 7von seiner momentan gezeigten Position, in welcher er mit seinen Schrägflächen 11kraft der Druckfeder 5dichtend gegen die Kante 22am Zylinder gedrückt wird, gegen die Druckfeder 5hin nach rechts, während er Kolben 8mit seiner Schrägfläche 12an der Kante 21an seinem Zylinder 19dichtend anschlägt und also nicht weiter nach rechts verschoben werden kann. In der Folge werden der Druckzulauf 17von P1, P2und der weiter gegen die Druckfeder 5liegende Zulauf geöffnet. The control valves SV are geometrically designed so that in the closed state no hydraulic forces act in the axial direction on the piston or the valves. It does not matter whether a valve or its piston is pressurized on the left or right side. This pressure neutrality is achieved in that the pressure forces on all impact surfaces or active surfaces on the pistons 7, 8 cancel each other out. In detail, the inclined surfaces 10 on the piston 8, which is acted upon by the compression spring 6 from the left in the picture, and which inclined surfaces 10 lie in the space 16 which surrounds the piston 8 and which are directed against the compression spring 6, develop the same force as the inclined surfaces 12, which are in this space 16 act in the opposite direction. Equally, the inclined surfaces 11 on the piston 7, which lie in the space 15 which surrounds the piston 7 and which are directed against the compression spring 5 in the picture to the right of the piston 7, develop the same force as the inclined surfaces which act in the opposite direction in this space 15, and that in each case regardless of the current axial position of the piston. In the position shown in FIG. 5, the pistons 7, 8 lie with their inclined surfaces 11, 12 in a sealing manner on the edges 21, 22 in their cylinders. The control valve SV is actuated by pivoting the lever about the lever arm 13 about its pivot axis 14. If the actuating lever 36, which here protrudes upwards behind the valve, is pivoted outside, for example, clockwise in the figure, i.e. to the right in the figure, the end of the lever 13 connected to it, which is between the two pistons 7, 8 around the pivot axis, presses 14 is pivotable, the piston 7 from its currently shown position, in which it is pressed sealingly against the edge 22 on the cylinder with its inclined surfaces 11 force of the compression spring 5, against the compression spring 5 to the right, while piston 8 with its inclined surface 12 strikes the edge 21 on its cylinder 19 in a sealing manner and so cannot be shifted further to the right. As a result, the pressure inlet 17 from P1, P2 and the inlet further against the compression spring 5 are opened.

[0016] Das kleine Ventil 34unterhalb der Steuerpatrone dient dazu, die beiden Kammern des entsprechenden Zylinders kurz zu schliessen, sobald einer der beiden Systemdrucke zusammenfällt, sodass sich mit dem anderen Zylinder mit noch intaktem Hydraulik-Kreis weiterarbeiten lässt. The small valve 34 below the control cartridge is used to close the two chambers of the corresponding cylinder briefly as soon as one of the two system pressures coincides, so that you can continue working with the other cylinder with the hydraulic circuit still intact.

ZiffernverzeichnisIndex of digits

Funktionsschema (Figuren 3und 4)Functional diagram (Figures 3 and 4)

[0017] 1,2 Hydraulikkreise 3 Kolbenstange mit zwei Kolben K1, K2 Z1 Zylinder rechts im Bild Z2 Zylinder links im Bild K1 Kolben rechts im Bild K2 Kolben links im Bild SV1 Servo-Ventil zu Hydraulikkreislauf 1 SV2 Servo-Ventil zu Hydraulikkreislauf 2 A1 Hydraulikammer rechts vom Kolben K1mit Systemdruck 40-80bar A2 Hydraulikkammer links vom Kolben K1mit Umgebungsdruck B1 Hydraulikammer rechts vom Kolben K2mit Systemdruck 40-80bar B2 Hydraulikkammer links vom Kolben K2mit Umgebungsdruck 1.2 hydraulic circuits 3 piston rod with two pistons K1, K2 Z1 cylinder right in the picture Z2 cylinder left in the picture K1 piston right in the picture K2 piston left in the picture SV1 servo valve to hydraulic circuit 1 SV2 servo valve to hydraulic circuit 2 A1 Hydraulic chamber to the right of piston K1 with system pressure 40-80bar A2 hydraulic chamber to the left of piston K1 with ambient pressure B1 hydraulic chamber to the right of piston K2 with system pressure 40-80bar B2 hydraulic chamber to the left of piston K2 with ambient pressure

Steuerventil SVControl valve SV

[0018] P1S Steuerdruck im Hydraulikkreis 1 P2S Steuerdruck im Hydraulikkreis 2 R1 Rücklauf Hydraulikkreis 1 R2 Rücklauf Hydraulikkreis 2 5 Druckfeder rechts 6 Druckfeder links 7 bewegbarer Kolben rechts 8 bewegbarer Kolben links 9 gegen die Druckfeder 5gerichtete Druckflächen am Kolben 7 10 gegen die Druckfeder 6gerichtete Druckflächen am Kolben 6 11 von der Druckfeder 5abgewandte Druckflächen am Kolben 7 12 von der Druckfeder 6abgewandte Druckflächen am Kolben 6 13 Hebel zum Beaufschlagen und Betätigen der Kolben 14 Schwenkachse des Hebelarms 15 den Kolben 7umlaufende Ausnehmungen 16 den Kolben 8umlaufende Ausnehmungen 17 Druckleitung für Kolben 7 18 Druckleitung für Kolben 8 19 Zylinder für die Kolben 7, 8 20 Druckleitung zum Kolben 7 21 Anschlagskante für Kolben 7 22 Anschlagskante für Kolben 8 P1S control pressure in hydraulic circuit 1 P2S control pressure in hydraulic circuit 2 R1 return hydraulic circuit 1 R2 return hydraulic circuit 2 5 compression spring right 6 compression spring left 7 movable piston right 8 movable piston left 9 against the compression spring 5-directional pressure surfaces on the piston 7 10 against the compression spring 6-directional pressure surfaces on the piston 6 11 pressure surfaces facing away from the compression spring 5 on the piston 7 12 pressure surfaces facing away from the compression spring 6 on the piston 6 13 lever for loading and actuating the piston 14 pivot axis of the lever arm 15 the piston 7 circumferential recesses 16 the piston 8 circumferential recesses 17 pressure line for piston 7 18 pressure line for piston 8 19 cylinder for piston 7, 8 20 pressure line to piston 7 21 stop edge for piston 7 22 stop edge for piston 8

Teile aussen am AktuatorParts on the outside of the actuator

[0019] 22 Stahlstäbe 23 Verstärkungs-Fassung 24 Zylinder, enthaltende Zylinderabschnitte Z1und Z2 25 Gelenk unten am Aktionshebel 26 schwenkbarer Aktionshebel 27 Gelenkbolzen in der Mitte der Länge des Aktionshebels 28 Halteplatte 29 Aufnahmegabel am freien Ende des Aktionshebels 30 stationärer Bolzen für die Halteplatte 31 Befestigungsohr hinten am Aktuator 32 Befestigungsohr vorne am Aktuator 33 Gabel vorne an der Halteplatte 28 34 hintere Abschlussplatte 35 vordere Abschlussplatte 36 Hebel aussen am SV zum Verschwenken des Hebelarms 13 P1S Steuerdruck für Hydraulikkreis 1 P2S Steuerdruck für Hydraulikkreis 21 P1 Hochdruckzulauf Hydraulikkreis 1 P2 Hochdruckzulauf Hydraulikkreis 2 R1 Rücklauf Hydraulikkreis 1 R2 Rücklauf Hydraulikkreis 2 22 steel rods 23 reinforcement socket 24 cylinder, containing cylinder sections Z1 and Z2 25 joint at the bottom of the action lever 26 pivotable action lever 27 pivot pin in the middle of the length of the action lever 28 retaining plate 29 receiving fork at the free end of the action lever 30 stationary bolt for the retaining plate 31 mounting ear at the back of the actuator 32 fastening ear at the front of the actuator 33 fork at the front of the retaining plate 28 34 rear end plate 35 front end plate 36 lever on the outside of the SV for pivoting the lever arm 13 P1S control pressure for hydraulic circuit 1 P2S control pressure for hydraulic circuit 21 P1 high pressure inlet hydraulic circuit 1 P2 high pressure inlet hydraulic circuit 2 R1 Return hydraulic circuit 1 R2 Return hydraulic circuit 2

Claims (4)

1. Hydraulischer Servo-Aktuator mit einer Kolbenstange (3) und darauf zwei in Tandem angeordnete Kolben (K1, K2), die beide in je einem gesonderten Hydraulikzylinder (Z1, Z2) verschiebbar gelagert sind, zur Bildung von zwei separaten redundanten Hydraulikkreisen (1, 2) mit gleichem hydraulischen Systemdruck, gespiesen von einer zugeordneten Hydraulikpumpe, wobei durch Absenken und Anheben des Druckes in einer Steuerleitung (P1S, P2S) durch je ein Steuerventil (SV1, SV2) auf einer der Kolbenseiten in der Folge die Kolbenstange (3) aus- und einfahrbar ist, und dadurch ein am Ende der Kolbenstange (3) angelenkter Aktionshebel (26), der ausserdem an einem weiteren Schwenkpunkt (27) am Servo-Aktuator angelenkt ist, hin und her schwenkbar ist.1.Hydraulic servo actuator with a piston rod (3) and on it two pistons (K1, K2) arranged in tandem, both of which are slidably mounted in a separate hydraulic cylinder (Z1, Z2), to form two separate redundant hydraulic circuits (1 . can be extended and retracted, and thereby an action lever (26) articulated at the end of the piston rod (3), which is also articulated to a further pivot point (27) on the servo actuator, can be swiveled back and forth. 2. Hydraulischer Servo-Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach Versagen eines der beiden Hydraulikkreise (1, 2) der jeweils andere der Hydraulikkreise (1, 2) zu Steuerzwecken zwischen Atmosphärendruck und 40bar bis 80bar oberer Druckgrenze mittels eines mechanisch-hydraulisch wirkenden Steuerventils (SV1, SV2) absenk- und wieder anhebbar ist und somit der hydraulische Servo-Aktuar weiterhin funktionstüchtig bleibt.2. Hydraulic servo actuator according to claim 1, characterized in that after failure of one of the two hydraulic circuits (1, 2) the other of the hydraulic circuits (1, 2) for control purposes between atmospheric pressure and 40bar to 80bar upper pressure limit by means of a mechanical-hydraulic acting control valve (SV1, SV2) can be lowered and raised again and thus the hydraulic servo actuator remains functional. 3. Hydraulischer Servo-Aktuator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (K1, K2) in ihren Zylindern (Z1, Z2) axial verschiebbar sind, indem die Kolben (K1, K2) auf ihrer Arbeitsseite in den Druckkammern (A1, B1) eine grössere, dem Hydraulikdruck ausgesetzte Fläche bieten als auf ihrer gegenüberliegenden Seite, wo die dem Hydraulikdruck ausgesetzte Fläche durch die Kolbenstange (3, 4) reduziert ist, und dass jeder Hydraulikzylinder (Z1, Z2) an ein eigenes Steuer-Ventile (SV1, SV2) angeschlossen ist, wobei eines an die Zufuhrleitungen (P1, P2) auf Systemdruck zu den Druckkammern (A1, B1) der Kolben (K1, K2) angeschlossen ist und eines an den Rücklauf (R1, R2) auf Umgebungsdruck, und an jedem Steuer-Ventil (SV1, SV2) ein Ventil (34) vorhanden ist, mittels dessen die beiden Druckkammern des entsprechenden Zylinders (Z1, Z2) schliessbar sind, sobald einer der beiden Systemdrucke zusammenfällt und der jeweils andere Zylinder mit seinem noch intakten Hydraulik-Kreis funktionsfähig bleibt.3. Hydraulic servo actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the pistons (K1, K2) are axially displaceable in their cylinders (Z1, Z2) by the pistons (K1, K2) on their working side in the pressure chambers ( A1, B1) offer a larger area exposed to hydraulic pressure than on their opposite side, where the area exposed to hydraulic pressure is reduced by the piston rod (3, 4), and that each hydraulic cylinder (Z1, Z2) has its own control valve (SV1, SV2) is connected, one being connected to the supply lines (P1, P2) at system pressure to the pressure chambers (A1, B1) of the pistons (K1, K2) and one to the return line (R1, R2) at ambient pressure, and on each control valve (SV1, SV2) there is a valve (34), by means of which the two pressure chambers of the corresponding cylinder (Z1, Z2) can be closed as soon as one of the two system pressures coincides and the other cylinder is still intact Hy hydraulic circuit remains functional. 4. Hydraulischer Servo-Aktuator nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Servo-Ventil (SV1, SV2) ein zu aktivierender bewegbarer Hebel (13) auf einer Welle (14) angeordnet ist, an dessen Ende beidseits je ein Kolben (7, 8) auf gegenüberliegenden Seiten anschlägt, und jenseits der beiden Kolben (7, 8) diese je von einer Druckfeder (6, 7) belastet sind, wobei in den Druckzylinder (19) gegenüber den Ausnehmungen (15, 16) Druckleitungen (17, 18) münden und die Ausnehmungen (15, 16) so gestaltet sind, dass gegenüber der axialen Richtung geneigte Flächen (11, 12; 13, 14) auf weisen, welche die auf sie wirkenden Drucke ausgleichen sodass in jeder axialen Lage der Kolben (7, 8) druckneutral bleibt und somit keine axialen Kräfte auf die Kolben (7, 8) wirken.4. Hydraulic servo actuator according to claim 1, characterized in that in each servo valve (SV1, SV2) a movable lever (13) to be activated is arranged on a shaft (14), at the end of which a piston (7 , 8) strikes on opposite sides, and beyond the two pistons (7, 8) these are each loaded by a compression spring (6, 7), pressure lines (17, 17) in the pressure cylinder (19) opposite the recesses (15, 16) 18) open out and the recesses (15, 16) are designed in such a way that surfaces (11, 12; 13, 14) which are inclined with respect to the axial direction and which compensate for the pressures acting on them so that the piston (7 , 8) remains pressure-neutral and therefore no axial forces act on the pistons (7, 8).
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