DE10004605A1 - Hydraulik-Logik-Kreuzkopplung zwischen getrennten Redundanten Servoaktuatoren - Google Patents
Hydraulik-Logik-Kreuzkopplung zwischen getrennten Redundanten ServoaktuatorenInfo
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Abstract
Ein redundantes Steueraktuatorsystem schafft eine Hydraulik-Logik-Kreuzkopplung zwischen getrennten Servoaktuatoren. Jeder Servoaktuator enthält ein Steuerventil, das so beschaffen ist, daß es als Antwort auf ein Steuersignal einen Hydraulikausgang erzeugt. Jeder Aktuator besitzt außerdem einen Hydraulikaktuator, der so beschaffen ist, daß er eine Last als Antwort auf den Hydraulikausgang des zugeordneten Steuerventils bewegt. Den Steuerventilen und Aktuatoren sind funktional Logikventileinrichtungen zugeordnet. Jede Logikventileinrichtung wird mit hydraulischen und elektrischen Eingangssignalen versorgt. Jede Logikventileinrichtung ist funktional zwischen dem Steuerventil und dem Aktuator angeordnet, um in Abhängigkeit von den zugeführten Eingangssignalen entweder (a) eine Steueroperation des Aktuators als Antwort auf das Steuersignal zuzulassen oder (b) dem Aktuator zu erlauben, sich frei und unahängig vom Steuersignal zu bewegen oder (c) die Bewegung der Last unabhängig vom Steuersignal zu beschränken. Jede Logikventileinrichtung ist funktional so beschaffen, daß sie ein Hydraulikausgangssignal erzeugt. Das Hydraulikausgangssignal jedes Servoaktuators dient als Hydraulikeingangssignal des jeweils anderen Servoaktuators.
Description
Die Erfindung betrifft allgemein Servoaktuatoren zum
Bewegen einer Last als Antwort auf ein Steuersignal und
insbesondere ein verbessertes redundantes Steueraktuator
system, in dem getrennte Servoaktuatoren, deren Ausgänge
mit einer gemeinsamen Last verbunden sind, kreuzgekoppelt
sind, um Hydraulik-Logik-Informationen dazwischen auszu
tauschen.
Moderne "Fly-By-Wire"-Flugzeuge (FBW-Flugzeuge) verwenden
hydraulisch angetriebene, elektrisch gesteuerte, doppelt
redundante Servoaktuatoren, um Flugregelungen und neuer
dings Motorschub-Vektorsteuerungen auszuführen. Viele
dieser Servoaktuatoren, insbesondere jene, die für Mili
tärflugzeuge entworfen wurden, verwenden Tandemkolben-
Aktuatoren, die in ein einziges mechanisches Gehäuse
integriert sind und redundante Quellen besitzen, die
druckbelastetes Hydraulikfluid unabhängig an eines oder
mehrere integrierte elektrohydraulische Servoventile
liefern. Andererseits ist es im zivilen Flugverkehr
allgemein erwünscht, daß die redundanten Servoaktuatoren
physisch voneinander getrennt sind und mit getrennten
Verbindungen mit unabhängigen Druckquellen und Fluid
rückleitungen versehen sind.
In jedem Fall sind diese redundanten Servoaktuatoren
typischerweise so beschaffen und angeordnet, daß sie
entweder in einer Aktiv/Aktiv-Betriebsart oder in einer
Aktiv/Bereitschaft-Betriebsart zusammenzuarbeiten. Insbe
sondere sind diese Servoventile typischerweise mit ihren
jeweiligen Aktuatoren über Logikventile verbunden, die
drei verschiedene Betriebsarten für jeden Servoaktuator
ermöglichen. Die erste dieser Betriebsarten betrifft die
aktive Steuerung, in der das Servoventil dazu verwendet
wird, die Fluidströmungen zum zugeordneten Aktuator aktiv
zu steuern. Die zweite Betriebsart ist als "Betriebsart
mit freier Umleitung" bekannt, in der der Aktuator von
seinem zugeordneten Servoventil effektiv getrennt (d. h.
"verstellt") ist (z. B., weil seine Steuerelemente oder
Leistungsversorgungen ausgefallen sind oder weil er sich
in der Bereitschaftsbetriebsart befindet), um eine fort
gesetzte Steuerung und einen fortgesetzten Betrieb der
Last durch den anderen Aktuator zu ermöglichen. Die
dritte Betriebsart ist als Ausfallsicherungs-Betriebsart
bekannt, in der das Servoventil vom zugeordneten Aktuator
getrennt ist und die gegenüberliegenden Kammern des
abgetrennten Aktuators miteinander über eine Drossel
blende in Verbindung stehen, um eine ununterbrochene,
wenn auch "gedämpfte" Bewegung der Last zu ermöglichen.
Frühere Kreuzkopplungstechniken für redundante Servoak
tuatoren haben den Austausch elektrischer und/oder hy
draulischer Signale verwendet. Im allgemeinen umfaßten
diese herkömmlichen Vorrichtungen vorgesteuerte Magnet
ventile und Ausfallsicherungsventile, um als Antwort auf
bestimmte Bedingungen eine Betriebsartumschaltung auszu
führen. Einige Vorrichtungen haben Umleitungsventile in
Verbindung mit einem Ausfallsicherungsventil verwendet.
Es ist bekannt und es wird davon ausgegangen, daß sämtli
che dieser herkömmlichen Systeme einen Kompromiß zwischen
Gewicht, Größe und Kosten darstellen.
Es wäre daher allgemein wünschenswert, ein verbessertes
redundantes Steueraktuatorsystem sowie einen darin ver
wendeten Servoaktuator zu schaffen, mit denen diese
Kompromisse des Standes der Technik vermieden werden
können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
verbesserten Servoaktuator, der in einem redundanten
Steueraktuatorsystem verwendet werden kann, zu schaffen,
der die obengenannten Nachteile des Standes der Technik
nicht besitzt.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein verbesser
tes redundantes Steueraktuatorsystem zu schaffen, das
zwei derartige Servoaktuatoren verwendet.
Es ist eine nochmals weitere Aufgabe der Erfindung, ein
verbessertes redundantes Steueraktuatorsystem zu schaf
fen, das eine Hydraulik-Logik-Kreuzkopplung zwischen
getrennten redundanten Servoaktuatoren verwendet.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch einen
Servoaktuator nach Anspruch 1 bzw. durch ein redundantes
Steueraktuatorsystem nach Anspruch 11. Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angege
ben.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut
lich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es
zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines ersten herkömmli
chen redundanten Steuersystems, in dem zwei inte
grierte Servoaktuatoren mit einer gemeinsamen
Last gekoppelt sind;
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines zweiten
herkömmlichen redundanten Steueraktuatorsystems,
in dem zwei physisch getrennte Servoaktuatoren
mit einer gemeinsamen Last gekoppelt sind;
Fig. 3 eine schematische Ansicht eines dritten
herkömmlichen Steuersystems, in dem zwei physisch
getrennte Servoaktuatoren mit einer gemeinsamen
Last gekoppelt sind; und
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines verbesserten
redundanten Steueraktuatorsystems gemäß der Er
findung, das eine Hydraulik-Logik-Kreuzkopplung
zwischen physisch getrennten redundanten Servoak
tuatoren, die mit einer gemeinsamen Last gekop
pelt sind, aufweist.
Zu Beginn der genauen Beschreibung wird darauf hingewie
sen, daß gleiche Bezugszeichen in sämtlichen Figuren der
Zeichnung gleiche strukturelle Elemente, Abschnitte oder
Flächen bezeichnen, wenn diese Elemente, Abschnitte oder
Flächen durch die gesamte Beschreibung, wovon diese
genaue Beschreibung ein integraler Bestandteil ist,
erläutert werden. Soweit nicht anders angegeben, ist die
Zeichnung (z. B. Schraffur, Anordnung von Teilen, Propor
tionen, Grad usw.) in Verbindung mit der Beschreibung zu
lesen und als Bestandteil der gesamten Beschreibung der
Erfindung anzusehen. In der folgenden Beschreibung werden
die Ausdrücke "horizontal", "vertikal", "links",
"rechts", "aufwärts" und "abwärts" sowie deren adjektivi
sche und adverbiale Ableitungen einfach auf die Orientie
rung der gezeigten Struktur bezogen, wie sie in der
jeweiligen besonderen Figur dem Leser zugewandt ist.
Ebenso beziehen sich die Ausdrücke "einwärts" und "aus
wärts" je nach Fall auf die Orientierung einer Fläche in
bezug auf ihre Achse bzw. Erstreckung oder Drehachse.
Die Erfindung schafft im weiteren Sinn einen verbesserten
Servoaktuator, der in einem redundanten Steueraktuatorsy
stem zur Anwendung kommt, sowie ein redundantes Steuerak
tuatorsystem, das derartige verbesserte Servoaktuatoren
verwendet. Bevor jedoch die Verbesserung gemäß der Erfin
dung erläutert wird, scheint es ratsam, drei herkömmliche
sowie herkömmliche redundante Steuersysteme, die diese
Servoaktuatoren verwenden, zu betrachten, um die Bedeu
tung der Erfindung besser verstehen zu können.
In Fig. 1 ist ein erstes herkömmliches redundantes
Steueraktuatorsystem gezeigt und allgemein mit dem Be
zugszeichen 20 bezeichnet. Dieses Steuersystem besitzt im
allgemeinen zwei Servoaktuatoren. Der linke Servoaktuator
ist als Servoaktuator 21A bezeichnet, während der rechte
Servoaktuator als Servoaktuator 21B bezeichnet ist. Im
folgenden bezeichnet das Suffix "A" Teile, Abschnitte
oder Flächen des linken Servoaktuators 21A, während das
Suffix "B" entsprechende Teile, Abschnitte oder Flächen
des rechten Servoaktuators 21B bezeichnet. Die beiden
Servoaktuatoren sind spiegelbildlich beschaffen und mit
einem gemeinsamen Tandemkolben-Aktuator, der allgemein
mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet ist, gekoppelt.
Der Aktuator 22 besitzt zwei axial beabstandete Kolben
23A, 23B, die an einer gemeinsamen Stange 24 angebracht
sind. Der linke Kolben 23A ist so angebracht, daß er in
einem linken Zylinder 25A eine Gleitbewegung in dichter
Weise ausführen kann. Die beiden Servoaktuatoren sind bis
auf die folgenden Ausnahmen zueinander spiegelbildlich.
Folglich wird nur der linke Servoaktuator 21A ausführlich
beschrieben, wobei sich das entsprechende Bezugszeichen,
das statt des Suffixes "A" das Suffix "B" besitzt, auf
den entsprechenden Teil, den entsprechenden Abschnitt
oder die entsprechende Fläche des rechten Servoaktuators
21B bezieht.
Der Servoaktuator 21A enthält allgemein ein zweistufiges
elektrohydraulisches Vierwege-Servoventil, das allgemein
mit dem Bezugszeichen 26A bezeichnet ist, ein Umleitungs
ventil 28A, ein Ausfallsicherungsventil 29A und ein
Vorsteuer-Magnetventil 30A.
Das Servoventil 26A ist so beschaffen, daß es mit druck
belastetem Hydraulikfluid PS1 von einer geeigneten Quelle
(nicht gezeigt) versorgt wird, und ist mit einer ersten
Fluidrückleitung R1 verbunden. Das Servoventil 26A kann
beispielsweise von dem Typ sein, der in dem Patent
US 3 023 782 offenbart ist, dessen gesamte Offenbarung
hiermit durch Literaturhinweis eingefügt ist. Dieses
Servoventil ist selbstverständlich bekannt und enthält
einen elektrischen Abschnitt 31A sowie einen hydrauli
schen Abschnitt 32A. Dieser Servoventil-Typ wird dazu
verwendet, an Auslaßanschlüssen C1, C2 als proportionale
Antwort auf ein elektrisches Eingangssignal, das über
Leiter 33A an den elektrischen Abschnitt des Servoventils
geliefert wird, einen differentiellen hydraulischen
Ausgang zu erzeugen.
Das Umleitungsventil 28A besitzt einen Ventilschieber 34A
mit drei Nasen, der in einem Zylinder so angebracht ist,
daß er eine Gleitbewegung in dichter Weise ausführen
kann. Der Schieber ist nach links in die gezeigte Posi
tion durch eine Feder 35A in der rechten Schieberstirn
kammer vorbelastet.
Das Ausfallsicherungsventil 29A besitzt ebenfalls einen
Ventilschieber 36A mit drei Nasen, der in einem Körper
oder Zylinder so angebracht ist, daß er eine Gleitbewe
gung in dichter Weise ausführen kann. Der Schieber ist
durch eine Feder 38A in der rechten Schieberstirnkammer
nach links vorbelastet. Ein Aktuatorkolben 39A ist in
einem Zylinder funktional angeordnet und besitzt eine
stumpfe Welle, die so beschaffen ist, daß sie sich am
linken Ende des Schiebers 36A abstützt.
Das Magnetventil 30A ist so beschaffen, daß es mit druck
belastetem Fluid von der Quelle PS1 versorgt wird, und
steht mit der Rückleitung R1 in Verbindung. Das Magnet
ventil 30A ist ein herkömmliches Dreiwege-Zweistellungs-
Magnetventil. Wenn das Magnetventil (wie gezeigt) aber
regt ist, steht die Leitung 40A mit der Rückleitung R1 in
Verbindung. Wenn an das Magnetventil ein Erregungsstrom
i1 geliefert wird, wird druckbelastetes Fluid von der
Quelle PS1 an die Leitung 40A und zur rechten Schieber
stirnkammer des Ausfallsicherungsventils 2% geliefert.
Eine weitere Leitung 40B schafft eine Verbindung zwischen
dem Magnetventil 30B und der linken Stirnkammer des
Aktuatorkolbens 39A.
Die in Fig. 1 gezeigte Struktur befindet sich in einem
druckentlasteten und aberregten Zustand.
Wenn das System erregt und druckbelastet wird, wird wie
gezeigt an die Servoaktuatoren 21A, 21B ein Versorgungs
druck PS1 bzw. PS2 angelegt. Ebenso stehen Rückleitungs
anschlüsse mit getrennten Fluidrückleitungen R1 bzw. R2
in Verbindung. An den Auslaßanschlüssen C1, C2 jedes
Servoventils wird als Antwort auf das an das zugeordnete
Servoventil gelieferte elektrische Signal eine elektrisch
gesteuerte Hydraulikdruckdifferenz erzeugt.
Die Solenoidventile 30A, 30B werden mit Strömen i1 bzw.
i2 erregt. Daher ist in der Leitung 40A ein Versorgungs
druck PS1 vorhanden, der an die rechte Stirnkammer des
Kolbens 39B angelegt wird. Dadurch wird der Ausfallsiche
rungsventilschieber 36B nach links verschoben, wodurch
die Feder 38B komprimiert wird. Andererseits ist in der
Leitung 40B der Versorgungsdruck PS2 vorhanden, der an
die linke Stirnkammer des Aktuatorkolbens 39A angelegt
wird, wodurch der Ausfallsicherungsventilschieber 36A
nach rechts verschoben wird und die Feder 38A komprimiert
wird. Wenn die beiden Ausfallsicherungsventilschieber
durch die jeweiligen Versorgungsdrücke des jeweils ande
ren Servoaktuators in dieser Weise verschoben werden,
werden die Leitungen, die die Drosselblenden enthalten,
die mit 41A bezeichnet sind, gesperrt. Daher überwindet
eine derartige Überregung und Druckbeaufschlagung die
Vorbelastungskräfte der Federn 39A, 398, wodurch jeder
Ausfallsicherungsventilschieber verschoben wird und eine
ungedrosselte Strömung vom zugeordneten Umleitungsventil
durch das zugeordnete Ausfallsicherungsventil zu den
gegenüberliegenden Kammern des zugeordneten Aktuators
ermöglicht wird.
Der Versorgungsdruck wird außerdem an die linke Schieber
stirnkammer jedes Umleitungsventils angelegt. Dadurch
wird jeder Umleitungsventilschieber verschoben, wodurch
die Federn 35A bzw. 35B komprimiert werden. Diese Ver
schiebung jedes Umleitungsventilschiebers stellt wahl
weise eine Verbindung zwischen den Servoventil-Auslaßan
schlüssen C1, C2 mit den gegenüberliegenden Aktuatorkam
mern über die nun verschobenen Umleitungs- und Ausfallsi
cherungsventilschieber her.
Das in Fig. 1 gezeigte Steuersystem 20 ist so beschaffen,
daß es in einer von drei Betriebsarten arbeitet: einer
Aktiv/Aktiv-Betriebsart, in der beide Servoventile
gleichzeitig betätigt werden, um die Fluidströmungen in
die entsprechenden Aktuatorkammern zu steuern, eine
Aktiv/Freiumleitungs-Betriebsart, in der ein Servoventil
die Bewegung des Aktuators steuert, während das andere
"verstellt" ist (d. h. die gegenüberliegenden Kammern des
zugeordneten Aktuators stehen miteinander ohne zweckori
entierte Strömungsdrosselung in Verbindung), und eine
Ausfallsicherungs-Betriebsart, in der beide Servoventile
nicht mehr länger den Betrieb des Aktuators steuern,
sondern statt dessen der Bewegung der Aktuatorstange eine
Impedanz und einen Widerstand entgegensetzen.
Wie oben erwähnt worden ist, werden die Umleitungsventil
schieber und die Ausfallsicherungsventilschieber dann,
wenn beide Servoaktuatoren druckbelastet und erregt
werden, in ihre jeweiligen verschobenen Positionen ver
schoben. Daher steht jedes Servoventil direkt mit den
gegenüberliegenden Kammern seines zugeordneten Aktuator
kolbens in Verbindung. Wenn daher beide Servoaktuatoren
normal druckbelastet und erregt werden, arbeitet die
Vorrichtung in einer Aktiv/Aktiv-Betriebsart.
Nun wird angenommen, daß ein Erregungs- oder Druckbeauf
schlagungsfehler des Servoaktuators B vorliegt. Jede
dieser Situationen bewirkt, daß sich das Magnetventil 30B
in seine alternative Stellung bewegt, in der die Leitung
40B mit der Rückleitung R2 in Verbindung steht. Die
rechte Schieberstirnkammer des Umleitungsventils 34B und
die rechte Schieberstirnkammer des Ausfallsicherungsven
tils 29B werden beide zur Rückleitung R2 entlüftet. Daher
verschiebt sich das Umleitungsventil 28B aus seinem
verschobenen oder erregten Zustand zurück in die in
Fig. 1 gezeigte Stellung. Da jedoch der Servoaktuator A
in diesem Beispiel weiterhin in Betrieb ist (d. h. druck
belastet und erregt wird), wird über die Leitung 40A
fortgesetzt der Versorgungsdruck PS1 an die rechte Stirn
kammer des Ausfallsicherungsventils 29B angelegt. Dadurch
bleibt dieser Ausfallsicherungsventilschieber 36B nach
links verschoben. Folglich stehen die gegenüberliegenden
Kammern des rechten Aktuators über das Umleitungsventil
28B und das Ausfallsicherungsventil 29B, dessen Schieber
noch immer verschoben ist, miteinander in Verbindung. Mit
anderen Worten, die gegenüberliegenden Kammern des rech
ten Aktuators sind über eine Reihe von miteinander ver
bundenen Durchlässen verbunden, so daß der rechte Aktua
tor "verstellt" wird. Daher kann er sich frei bewegen,
wobei der einzige absichtliche Widerstand der Druck ist,
um das Fluid durch die Reihe der miteinander verbundenen
Durchlässe zu bewegen. Daher wird in dem Fall, in dem im
Servoaktuator B ein Druckbeaufschlagungs- oder Erregungs
fehler vorliegt, die Steuerung des Aktuators durch den
Servoaktuator A fortgesetzt, während sich der Servoaktua
tor B in einer Betriebsart mit freier Umleitung oder
"verstellten" Betriebsart befindet. Falls der Servoaktua
tor A druckentlastet oder aberregt werden müßte, während
das Servoventil B noch immer arbeitet, wäre die Situation
selbstverständlich umgekehrt.
Falls alternativ in beiden Servoaktuatoren ein Druck
beaufschlagungs- und/oder Erregungsfehler vorliegt,
stellen die Magnetventile 30A und 30B eine Verbindung
zwischen den Leitungen 40A und 40B mit den Rückleitungen
R1 bzw. R2 her. Daher würden sowohl die Umleitungsventil
federn als auch die Ausfallsicherungsventilfedern ausge
dehnt, um ihre jeweiligen Ventilschieber zu einer Bewe
gung zurück in die in Fig. 1 gezeigten Stellungen zu
zwingen. In diesem Fall stehen die gegenüberliegenden
Kammern beider Aktuatoren mit ihren jeweiligen Fluid
rückleitungen über Durchlässe, die Drosselblenden 41A
bzw. 41B enthalten, in Verbindung. Daher steuert in
dieser dritten Ausfallsicherungs-Betriebsart keines der
Servoventile den Betrieb der Last, statt dessen stellen
Durchlässe, die Drosselblenden enthalten, zwischen den
gegenüberliegenden Kammern der Aktuatoren und ihren
jeweiligen Rückleitungen eine Verbindung her. Hierdurch
wird die Bewegung der Last nicht gesteuert, wobei diese
Lastbeschränkung gewöhnlich so dimensioniert ist, daß ein
"Flattern" oder andere Formen dynamischer Instabilitäten
der Last verhindert werden.
Daher bietet diese erste Ausführungsform drei Betriebsar
ten. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht jedoch darin,
daß die Vorrichtung im allgemeinen einen Tandemkolben-
Aktuator in einem gemeinsamen Körper verwendet. Dies ist
für einige Anwendungen annehmbar, für andere jedoch
nicht.
Fig. 2 zeigt ein weiteres herkömmliches redundantes
Steueraktuatorsystem, das im allgemeinen mit dem Bezugs
zeichen 50 bezeichnet ist. Auch dieses System enthält
einen linken Servoaktuator 51A und einen rechten Servoak
tuator 51B. Beide Servoaktuatoren sind spiegelbildlich
zueinander angeordnet. Auch hier wird nur der linke
Servoaktuator beschrieben, wobei sich selbstverständlich
dasselbe Bezugszeichen, jedoch mit einem Suffix "B"
versehen, auf den entsprechenden Teil, den entsprechenden
Abschnitt oder die entsprechende Fläche des rechten
Servoaktuators bezieht.
Jeder Servoaktuator ist mit seinem eigenen, getrennten
Aktuator mit einer gemeinsamen Last 52 verbunden. Ein
weiterer Unterschied besteht darin, daß das Ausfallsiche
rungsventil zugunsten eines magnetventilbetätigten,
gedämpften Umleitungsventil, das später beschrieben wird,
weggelassen ist. Der Servoaktuator 51A enthält ein zwei
stufiges elektrohydraulisches Servoventil 53A, das wie
derum einen elektrischen Abschnitt und einen hydrauli
schen Abschnitt besitzt. Das Servoventil kann ebenfalls
von dem Typ sein, der in dem Patent US 3 023 782 gezeigt
und beschrieben ist. Alternativ können andere Typen von
Servoventilen verwendet werden. Das Servoventil 53A ist
so beschaffen, daß es mit druckbelastetem Fluid PS1 von
einer geeigneten Quelle versorgt wird und mit einer
Fluidrückleitung R1 in Verbindung steht. Der Servoaktua
tor 51A enthält ebenfalls ein Vorsteuerungs-Magnetventil
54A, ein gedämpftes Umleitungsventil 55A und einen Aktua
tor 56A. Das Magnetventil 54A ist ein mittels Elektroma
gnet betätigtes Dreiwege-Zweistellungs-Ventil, das durch
einen Strom i1 erregt werden kann. Wenn das Magnetventil
54A aberregt ist, steht die Leitung 58A mit der Fluid
rückleitung R1 in Verbindung. Wenn das Magnetventil 54A
erregt ist, wird an die Leitung 58A der Versorgungsdruck
PS1 angelegt. Wenn das Magnetventil 54B aberregt ist,
steht in ähnlicher Weise die Leitung 58B mit der Rücklei
tung R2 in Verbindung. Wenn das Magnetventil 54B erregt
ist, wird an die Leitung 58B der Versorgungsdruck PS2
angelegt.
Das gezeigte Umleitungsventil 55A besitzt einen Ventil
schieber 59A mit drei Nasen, der in einen Körper in der
Weise angebracht ist, daß er eine Gleitbewegung in dich
ter Weise ausführen kann. Eine Feder 60A belastet den
Schieber 59A nach links in die gezeigte Stellung vor.
Um einen Austausch von logischen Informationen zwischen
den beiden getrennten Servoaktuatoren zu verhindern, wird
das in Fig. 2 gezeigte System in einer Aktiv/Bereit
schaftsbetriebsart betrieben. Mit anderen Worten, ein
Servoaktuator wird erregt und druckbelastet, während dies
beim anderen nicht der Fall ist. Falls daher
beispielsweise der Servoaktuator 51A druckbelastet und
erregt wird, wird der Versorgungsdruck PS1 über die
Leitung 58A angelegt, um den Umleitungsventilschieber 59A
nach rechts zu verschieben, wodurch die Feder 60A kompri
miert wird. Dadurch ist eine Fluidverbindung zwischen den
Servoventil-Steueranschlüssen C1, C2 mit den gegenüber
liegenden Kammern des Aktuators 56A möglich. Falls der
Servoaktuator 51A dazu verwendet wird, die Bewegung der
Last zu steuern, ist der Servoaktuator 51B normalerweise
druckentlastet und aberregt, wobei der Zustand der ver
schiedenen Teile in Fig. 2 gezeigt ist. Mit anderen
Worten, die Feder 60B dehnt sich aus, um den Umleitungs
ventilschieber 59B nach rechts zu zwingen. Folglich kann
Fluid zu der jeweils gegenüberliegenden Kammer des Aktua
tors 56B durch Drosselblenden, die mit 61B bezeichnet
sind, strömen. Wenn daher das eine System betrieben wird
und das andere nicht betrieben wird, erzeugt der nichtbe
triebene Servoaktuator kraft dieser Drosselblenden eine
zusätzliche tote Last, die durch den aktiven Servoaktua
tor überwunden werden muß, um die Last 52 zu verschieben.
Daher müssen die Servoaktuatoren überdimensioniert sein,
um diese zusätzliche Last zu überwinden, wobei diese
unnötige Größe einen Kompromiß zwischen Leistung und
Kosten zur Folge hat.
Falls der Servoaktuator 51A ausfällt, indem er druckent
lastet oder aberregt wird, wird der Servoaktuator 51B
sofort druckbelastet und erregt. Der Ausfall des Servo
ventils 51A bewirkt, daß sich die Feder 60A ausdehnt, um
den Umleitungsventilschieber 59A in die in Fig. 2 ge
zeigte Stellung zu bewegen, während der Servoaktuator 51B
gleichzeitig erregt und druckbelastet wird. Daher ist die
Situation zu der vorher beschriebenen Situation entgegen
gesetzt, wobei der Servoaktuator 51B anschließend die
Bewegung der Last steuert und der Servoaktuator 51A in
eine Betriebsart mit gedämpfter Umleitungs geschaltet
wird.
Falls alternativ beide Servoaktuatoren ausfallen, indem
sie weder druckentlastet oder aberregt werden, bewegen
sich beide Umleitungsventilschieber in die in Fig. 2
gezeigte Stellung. Daher schaffen Drosselblenden 61A und
61B trotz der Tatsache, daß keines der Servoaktuatoren
die Last steuert, einen Widerstand, der dynamische Insta
bilitäten der Last verhindert.
Fig. 3 zeigt eine dritte herkömmliche Anordnung, die
allgemein mit dem Bezugszeichen 70 bezeichnet ist und den
Austausch hydraulisch-logischer Informationen zwischen
den Serovaktuatoren 71A, 71B verhindert. Dieses System
enthält ebenfalls zwei getrennte Servoaktuatoren 71a,
71b. Auch hier sind beide Servoaktuatoren spiegelbildlich
zueinander konfiguriert. Daher wird nur der linke Servo
aktuator ausführlich beschrieben, wobei selbstverständ
lich die entsprechenden Teile, Abschnitte und Flächen des
rechten Servoaktuators, mit denselben Bezugszeichen,
versehen mit einem Suffix "B", bezeichnet sind.
Der Servoaktuator 71A enthält allgemein ein elektrohy
draulisches Servoventil 72A, ein Umleitungsventil 73A,
ein mittels Elektromagnet betätigtes Zweistellungsventil
74A und ein Ausfallsicherungsventil 75A, das durch den
Betrieb eines Magnetventils 76A gesteuert wird. Das
Magnetventil 74A ist so beschaffen, daß es durch einen
Strom 11 erregt wird. Umgekehrt ist das Magnetventil 74B
so beschaffen, daß es durch einen Strom i2 erregt wird.
Das Magnetventil 76A ist so beschaffen, daß es durch zwei
getrennte, summierte Ströme i1 + i2 erregt wird, während
das Magnetventil 76B so beschaffen ist, daß es durch zwei
getrennte, summierte Ströme i1 + i2 erregt wird. Die
beiden Aktuatoren 78A, 78B sind mit einer gemeinsamen
Last 79 verbunden.
Auch hier könnte das elektrohydraulische Servoventil 72A
ein zweistufiges Vierwege-Servoventil sein, wie es aus
dem Patent US 3 023 782 bekannt ist, und könnte so be
schaffen sein, daß es mit einem Versorgungsdruck PS1
versorgt wird, um eine Verbindung mit einer Fluidrücklei
tung R1 herzustellen und an seinen Steueranschlüssen C1,
C2 wahlweise einen differentiellen Hydraulikausgang
bereitzustellen.
Wenn das Magnetventil 74A erregt wird, herrscht in der
Leitung 79A der Versorgungsdruck PS1. Wenn hingegen das
Magnetventil 74A aberregt ist, steht die Leitung 79A mit
der Rückleitung R1 in Verbindung.
Das gezeigte Umleitungsventil 73A besitzt einen Ventil
schieber 80A mit drei Nasen, der in einem Körper in der
Weise angebracht ist, daß er eine Gleitbewegung in dich
ter Weise ausführen kann. Der Ventilschieber ist durch
eine Feder 81A so vorbelastet, daß er bestrebt ist,
relativ zum Körper eine Bewegung nach links auszuführen.
Die Leitung 79A steht mit der linken Stirnkammer des
Schiebers in Verbindung.
Das gezeigte Ausfallsicherungsventil 75A enthält einen
Ventilschieber 82A mit drei Nasen, der in einem Körper so
angebracht ist, daß er eine Gleitbewegung in dichter
Weise ausführen kann. Eine Feder 83A belastet den Schie
ber 82A nach links in die gezeigte Stellung vor. Wenn das
Magnetventil 76A erregt wird, wird der Schieber 82A
aufgrund der Kompression der Feder 83A nach rechts ver
schoben.
Dieses redundante Steuersystem ist so beschaffen, daß es
hauptsächlich in einer Aktiv/Aktiv-Betriebsart betrieben
wird. Normalerweise sind beide Servoaktuatoren erregt und
druckbelastet. Daher wird jeder der jeweiligen logischen
Ventilschieber in geeigneter Richtung entgegen der Vorbe
lastung der zugeordneten Rückstellfeder verschoben. Somit
steht jedes Servoventil direkt mit seinem zugeordneten
Aktuator in Verbindung.
Wenn im Servoaktuator 71A ein Druckbeaufschlagungsfehler
auftritt, dehnt sich die Feder 81A aus, um den Umlei
tungsventilschieber 80A in die in Fig. 1 gezeigte Stel
lung zu bewegen. Da jedoch beide Servoaktuatoren noch
immer erregt sind, würden die beiden summierten Erre
gungsströme i1 + i2 fortgesetzt den Ventilschieber 82A in
der nach rechts verschobenen Stellung halten. Wenn daher
in dieser Anordnung der Servoaktuator 71A druckentlastet,
jedoch nicht aberregt wird, könnten die gegenüberliegen
den Kammern des Aktuators 78A mit der Rückleitung in
Verbindung stehen. Tatsächlich würde eine Druckentlastung
des Servoaktuators 71A bewirken, daß der Aktuator 78A in
eine Betriebsart mit freier Umleitung schaltet, während
das Servoventil B fortgesetzt in einer aktiven Betriebs
art bliebe, um die Bewegung der Last zu steuern.
Falls alternativ das Servoventil A aberregt (jedoch nicht
druckentlastet) würde, würde der Strom 11 nicht mehr
fließen. Dadurch würde sich das Magnetventil 74A in seine
aberregte Stellung bewegen. Die Feder 81A würde sich
ausdehnen, um den Ventilschieber 80A nach links in die
gezeigte Stellung zu bewegen. Obwohl jedoch der Strom i1
nicht mehr fließt, würde der Strom i2 von dem noch immer
erregten Servoaktuator 71B ausreichen, um den Ausfall
sicherungsventilschieber 82A in der nach rechts verscho
benen Stellung zu halten. Daher befände sich in dieser
Situation der Servoaktuator A in einer Betriebsart mit
freier Umleitung.
Falls alternativ beide Servoaktuatoren ausfallen, entwe
der elektrisch oder hydraulisch, würden durch die Magnet
ventile 76A und 76B keine Ströme i1 bzw. i2 fließen,
wodurch sich die Ausfallsicherungsfedern 83A, 83B ausdeh
nen, um die Ausfallsicherungsventile 82A bzw. 82B in ihre
in Fig. 3 gezeigten Stellungen zu zwingen. In diesem Fall
würden beide Aktuatoren in ihre Betriebsarten mit ge
dämpfter Umleitung geschaltet, so daß die Strömung in
bezug auf die Aktuatorkammer durch die Drosselblenden
84A, 84B erfolgen müßte.
Das verbesserte redundante Steueraktuatorsystem gemäß der
Erfindung ist in Fig. 4 allgemein mit dem Bezugszeichen
100 bezeichnet. Auch diese Anordnung enthält zwei ge
trennte Servoaktuatoren, wovon der linke mit 101A und der
rechte mit 101B bezeichnet ist. Auch hier sind die beiden
Servoaktuatoren im wesentlichen spiegelbildlich zueinan
der angeordnet, wobei die Suffixe "A" und "B" dazu ver
wendet werden, die entsprechenden Teile, Abschnitte oder
Flächen der beiden Systeme zu unterscheiden. Wie gezeigt
ist, enthält der Servoaktuator 101A ein elektrohydrauli
sches Servoventil 102A, das mit einem Versorgungsdruck
PS1 versorgt wird, mit einer Rückleitung R1 in Verbindung
steht und so beschaffen ist, daß es an seinen Auslaßan
schlüssen C1 bzw. C2 einen differentiellen hydraulischen
Ausgang bereitstellt. Der Servoaktuator 101A enthält
außerdem ein mittels Elektromagnet betätigtes Ventil
103A, ein Umleitungsventil 104A, ein Ausfallsicherungs
ventil 105A und einen Aktuator 106A. Die beiden Aktuato
ren sind mit einer gemeinsamen Last 108 gekoppelt. Eine
Leitung 109A stellt eine Verbindung zwischen dem Auslaß
des Magnetventils 103A und der linken Stirnkammer des
Schiebers des Umleitungsventils 104A her. Wenn das Ma
gnetventil 103A durch einen Strom i1 erregt wird,
herrscht in der Leitung 109A der Versorgungsdruck, wo
durch der Umleitungsventilschieber 110A nach rechts
verschoben wird und dabei die Vorbelastung der Feder 111A
überwindet. Wenn hingegen das Magnetventil 103A aberregt
ist, steht die Leitung 109A mit der Rückleitung R1 in
Verbindung. In diesem Zustand dehnt sich die Feder 111A
aus, um den Ventilschieber 110A nach links in die ge
zeigte Stellung zu bewegen.
Das gezeigte Ausfallsicherungsventil 105A enthält einen
Ventilschieber 112A mit drei Nasen, der in einem Körper
so angebracht ist, daß er eine Gleitbewegung in dichter
Weise ausführen kann. Eine Feder 113A zwingt den Ventil
schieber 112A nach rechts in die gezeigte Stellung. Ein
Aktuator 114A besitzt einen Kolben 115A, der so beschaf
fen ist, daß er gegen das rechte Ende des Ausfallsiche
rungsventilschiebers 112A wirkt. Die rechte Stirnkammer
des Aktuators 114A wird über die Leitung 116 mit dem in
der Leitung 109B herrschenden Druck beaufschlagt. Hinge
gen wird der in der Leitung 109A herrschende Druck über
eine Leitung 118 an die linke Stirnkammer des Aktuators
114B angelegt. Die linke Stirnkammer des Aktuators 114A
und die rechte Stirnkammer des Aktuators 114B werden zur
Atmosphäre entlüftet.
Wenn daher der Servoaktuator 101A sowohl druckbelastet
als auch erregt wird, herrscht in den Leitungen 109A und
118 der Versorgungsdruck PS1, der den Umleitungsventil
schieber 110A nach links verschiebt. Hingegen wird der
Druck in der Leitung 109B durch die Leitung 116 zur
rechten Stirnkammer des Aktuators 114A übertragen, um den
Ausfallsicherungsventilschieber nach links zu bewegen.
Umgekehrt wird der Druck in der Leitung 109A über die
Leitung 118 zur linken Stirnkammer des Aktuators 114B
übertragen, um den Ausfallsicherungsventilschieber 112B
aus der gezeigten Stellung nach rechts zu verschieben.
Wenn somit beide Servoaktuatoren erregt und druckbelastet
sind, werden die Umleitungsventilschieber und Ausfall
sicherungsventilschieber aus den in Fig. 4 gezeigten
Stellungen in ihre verschobenen Stellungen verschoben,
wodurch die Steuerung jedes Aktuators durch sein zugeord
netes Servoventil ermöglicht wird.
Wenn das Magnetventil 103A aberregt wird, während das
Magnetventil 103B erregt bleibt, steht die Leitung 109A
mit der Rückleitung in Verbindung. Daher verschiebt sich
der Umleitungsventilschieber 110A nach links in die
gezeigte Stellung. Dadurch wird das Servoventil 102A vom
Aktuator 106A getrennt. Die gegenüberliegenden Kammern
des Aktuators 106A stehen jedoch mit der Rückleitung in
Verbindung. Hierbei sollte berücksichtigt werden, daß das
Drucksignal von der Leitung 109B über die Leitung 116 an
den Ausfallsicherungsventilschieber 112A, der nach links
verschoben ist, übertragen wird. Dadurch kann der Aktua
tor 106A in seiner Betriebsart mit freier Umleitung
arbeiten.
Sollte alternativ der Servoaktuator A ausfallen, indem er
druckentlastet (jedoch nicht aberregt) wird, fällt der
Druck in der Leitung 109A erneut auf den Druck in der
Rückleitung R1 ab. Die Feder 111A dehnt sich aus, um den
Umleitungsventilschieber 110A zu einer Bewegung in die in
Fig. 4 gezeigte Stellung zu zwingen. Der Druck in dem
weiterhin funktionsfähigen Servoaktuator 101B wird jedoch
über die Leitung 116 an die rechte Stirnkammer des Aktua
tors 114A übertragen, um den Ausfallsicherungsventil
schieber 112A in seiner nach links verschobenen Stellung
zu halten. Somit stehen in dieser alternativen Situation
die gegenüberliegenden Kammern des Aktuators 106A mit der
Rückleitung in Verbindung.
Falls alternativ beide Servoaktuatoren entweder druckent
lastet und/oder aberregt sind, stehen die Leitungen 109A
und 109B mit ihren entsprechenden Rückleitungen R1 bzw.
R2 in Verbindung. Daher wird der Umleitungsventilschieber
wieder in die in Fig. 4 gezeigte Stellung geschoben.
Umgekehrt wird ein Abfall des Versorgungsdrucks in den
Leitungen 109A und 109B über Leitungen 116, 118 übertra
gen, wobei sich die Ausfallsicherungsventilschieber-
Federn 113A, 113B ausdehnen, um ihre jeweiligen Ventil
schieber in die gezeigte Stellung zu bewegen. In diesem
Zustand stehen die gegenüberliegenden Kammern des Aktua
tors 106A mit der Rückleitung R1 über Drosselblenden 115A
in Verbindung, während die gegenüberliegenden Kammern des
Aktuators 106B mit der Rückleitung R2 über Drosselblenden
115B in Verbindung stehen.
Zusammengefaßt kann festgestellt werden, daß in dem
erfindungsgemäßen System, das in Fig. 4 gezeigt ist, die
beiden Servoaktuatoren entweder gleichzeitig oder unab
hängig voneinander betrieben werden können. Mit anderen
Worten, beide Servoaktuatoren können getrennt druckbela
stet und erregt werden, um die Bewegung der Last zu
steuern. Alternativ kann nur ein Servoaktuator druckbela
stet und erregt werden. Der andere bleibt dann in einer
Bereitschaftsbetriebsart, falls dies gewünscht ist. Falls
daher die erfindungsgemäße Vorrichtung zunächst in einer
Aktiv-Aktiv-Betriebsart betrieben wird und in einem der
Servoaktuatoren ein Druckbeaufschlagungs- oder Erregungs
fehler auftritt, kann der betroffene Servoaktuator sofort
in die Betriebsart mit freier Umleitung oder in die
Bereitschaftsbetriebsart verschoben werden, während der
nichtbetroffene Servoaktuator fortgesetzt die Steuerung
der Last bewerkstelligt. Falls alternativ beide Servoven
tile ausfallen, bewegen sich beide Servoaktuatoren in
eine Betriebsart mit gedämpfter Umleitung, in der die
freie Bewegung der Last durch die Bewegung von Fluid
durch die Drosselblenden eingeschränkt ist.
Die Erfindung schließt viele Änderungen und Abwandlungen
ein. Beispielsweise können die Servoventile elektrohy
draulische zweistufige Vierwege-Servoventile sein, wie in
dem Patent US 3 023 782 gezeigt und beschrieben ist.
Alternativ können die Servoventile durch andere Servoven
til-Typen ersetzt sein. In einer Flugzeugumgebung ist es
im allgemeinen erwünscht, daß die Druckquellen PS1 und
PS2 voneinander unabhängig sind. Obwohl wünschenswert,
ist dies für den Betrieb der Erfindung nicht kritisch.
Daher können Fluidquellen PS1 und PS2 voneinander unab
hängig sein oder von einer gemeinsamen Quelle versorgt
werden. Ebenso können die Rückleitungen R1 oder R2 entwe
der mit einer gemeinsamen Rückleitung verbunden sein oder
voneinander vollkommen unabhängig sein. Die Umleitungs-
und Ausfallsicherungsventile können hinsichtlich ihrer
Position zwischen dem Steuerventil und dem Aktuator
umgeordnet sein und dennoch die gleichen Funktionen
erfüllen. Das Umleitungsventil und das Ausfallsicherungs
ventil können Schieberventile wie gezeigt sein, alterna
tiv können sie eine andere Konfiguration besitzen. Ebenso
können die Magnetventile vorgesteuerte Tellerventile oder
Schieberventile sein. Sie können entweder in die Umlei
tungsventile integriert sein, alternativ kann die Umlei
tungsfunktion in das Steuerventil integriert sein.
Obwohl daher die derzeit bevorzugte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen redundanten Steuersystems sowie mehrere
Abwandlungen hiervon gezeigt und beschrieben worden sind,
kann der Fachmann ohne weiteres verschiedene weitere
Änderungen und Abwandlungen vornehmen, ohne vom Umfang
der Erfindung abzuweichen, wie er durch die folgenden
Ansprüche definiert ist.
Claims (21)
1. Servoaktuator für die Verwendung in einem redun
danten Steueraktuatorsystem, mit
einem Steuerventil (102A), das so beschaffen ist, daß es als Antwort auf ein Steuersignal einen Hydraulik ausgang erzeugt, und
einem Hydraulikaktuator (106A), der so beschaffen ist, daß er eine Last als Antwort auf den Hydraulikaus gang vom Steuerventil (102A) bewegt,
gekennzeichnet durch
eine Logikventileinrichtung (103A, 104A, 105A), die funktional dem Steuerventil (102A) und dem Hydraulik aktuator (106A) zugeordnet ist, mit hydraulischen und elektrischen Eingangssignalen versorgt wird, funktional zwischen dem Steuerventil (102A) und dem Hydraulikaktua tor (106A) angeordnet ist, um in Abhängigkeit von den gelieferten Eingangssignalen entweder (a) einen Steuerbe trieb des Hydraulikaktuators (106A) als Antwort auf das Steuersignal zuzulassen oder (b) eine freie Bewegung des Hydraulikaktuators (106A) unabhängig vom Steuersignal zuzulassen oder (c) die Bewegung der Last unabhängig vom Steuersignal zu beschränken, und so beschaffen ist, daß sie ein Hydraulikausgangssignal liefert.
einem Steuerventil (102A), das so beschaffen ist, daß es als Antwort auf ein Steuersignal einen Hydraulik ausgang erzeugt, und
einem Hydraulikaktuator (106A), der so beschaffen ist, daß er eine Last als Antwort auf den Hydraulikaus gang vom Steuerventil (102A) bewegt,
gekennzeichnet durch
eine Logikventileinrichtung (103A, 104A, 105A), die funktional dem Steuerventil (102A) und dem Hydraulik aktuator (106A) zugeordnet ist, mit hydraulischen und elektrischen Eingangssignalen versorgt wird, funktional zwischen dem Steuerventil (102A) und dem Hydraulikaktua tor (106A) angeordnet ist, um in Abhängigkeit von den gelieferten Eingangssignalen entweder (a) einen Steuerbe trieb des Hydraulikaktuators (106A) als Antwort auf das Steuersignal zuzulassen oder (b) eine freie Bewegung des Hydraulikaktuators (106A) unabhängig vom Steuersignal zuzulassen oder (c) die Bewegung der Last unabhängig vom Steuersignal zu beschränken, und so beschaffen ist, daß sie ein Hydraulikausgangssignal liefert.
2. Servoaktuator nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Steuerventil ein elektrohydraulisches
Servoventil (102A) ist.
3. Servoaktuator nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch einen ersten Strömungsdurchlaß, der so angeordnet
ist, daß er gegenüberliegende Kammern des Hydraulikaktua
tors (106A) wahlweise miteinander verbindet, wenn die
Logikventileinrichtung (103A, 104A, 105A) eine freie
Bewegung des Aktuators (106A) unabhängig vom Steuersignal
zuläßt.
4. Servoaktuator nach Anspruch 3, gekennzeichnet
durch einen zweiten Strömungsdurchlaß mit einer Drossel
blende (115A), der so angeordnet ist, daß er die gegen
überliegenden Kammern des Aktuators (106A) wahlweise
miteinander verbindet, wenn die Logikventileinrichtung
(103A, 104A, 105A) den Aktuator (106A) dazu veranlaßt,
die Bewegung der Last unabhängig vom Steuersignal zu
beschränken.
5. Servoaktuator nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Logikventileinrichtung ein Umleitungs
ventil (104A) und ein Ausfallsicherungsventil (105A)
umfaßt, die zwischen dem Steuerventil (102) und dem
Aktuator (106A) hydraulisch in Reihe geschaltet sind.
6. Servoaktuator nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Umleitungsventil (104A) zwischen einer
ersten Stellung, in der Fluid zwischen dem Steuerventil
(102A) und dem Aktuator (106A) strömen kann, und einer
zweiten Stellung, in der Fluid zwischen dem Steuerventil
(102A) und dem Aktuator (106A) nicht strömen kann, jedoch
zwischen den gegenüberliegenden Kammern des Aktuators
(106A) frei umgeleitet wird, beweglich ist, und das
Umleitungsventil (104A) in die zweite Stellung vorbela
stet ist.
7. Servoaktuator nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Umleitungsventil (104A) einen Ventil
schieber (110A) enthält, der in einem Körper so ange
bracht ist, daß er eine Gleitbewegung in dichter Weise
ausführen kann, eine Feder (111A) funktional so angeord
net ist, daß sie den Umleitungsventilschieber (110A) in
die zweite Stellung bewegt, und ein Fluiddruck bestrebt
ist, den Umleitungsventilschieber (110A) in die erste
Stellung zu bewegen.
8. Servoaktuator nach Anspruch (7), gekennzeichnet
durch eine Quelle für druckbelastetes Fluid (PS1) und ein
Magnetventil (103A), das funktional zwischen der Quelle
und dem Umleitungsventil (104A) angeordnet ist, wobei das
Magnetventil (103A) mit der Quelle in Verbindung steht
und so beschaffen ist, daß die Erregung des Magnetventils
(103A) durch das elektrische Eingangssignal bewirkt, daß
druckbelastetes Fluid von der Quelle den Umleitungsven
tilschieber (110A) in die erste Stellung bewegt und das
Hydraulikausgangssignal erzeugt.
9. Servoaktuator nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ausfallsicherungsventil zwischen einer
geöffneten Stellung, in der Fluid zwischen dem Umlei
tungsventil (104A) und dem Aktuator (106A) strömen kann,
und einer geschlossenen Stellung, in der Fluid zwischen
dem Umleitungsventil (104A) und dem Aktuator (106A) nicht
strömen kann, beweglich ist, und das Ausfallsicherungs
ventil (105A) in die geschlossene Stellung vorbelastet
ist.
10. Servoaktuator nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Ausfallsicherungsventil (105 A) einen
Ventilschieber (112A), der in einem Körper in der Weise
angebracht ist, daß er eine Gleitbewegung in dichter
Weise ausführen kann, und eine Feder (113A) enthält, die
funktional so angeordnet ist, daß sie den Ausfallsiche
rungsventilschieber (112A) in die geschlossene Stellung
vorbelastet, und an den Servoaktuator ein Fluiddruck als
das Hydraulikeingangssignal geliefert wird, um den Aus
fallsicherungsventilschieber (112A) in die geöffnete
Stellung zu bewegen.
11. Redundantes Steueraktuatorsystem, mit
einem ersten Servoaktuator (101A) und einem zweiten Servoaktuator (101B), wovon jeder enthält:
ein Steuerventil (102A, 102B), das so beschaffen ist, daß es als Antwort auf ein Steuersignal einen Hy draulikausgang erzeugt,
einen Hydraulikaktuator (106A, 106B), der so beschaffen ist, daß er eine Last als Antwort auf den Hydraulikausgang vom zugeordneten Steuerventil (102A, 102B) bewegt,
gekennzeichnet durch
Logikventileinrichtungen (103A, 104A, 105A, 103B, 104B, 105B), die funktional dem Steuerventil (102A, 102B) und dem Hydraulikaktuator (106A, 106B) zugeordnet sind, wobei jede Logikventileinrichtung mit hydraulischen und elektrischen Eingangssignalen versorgt wird, funktional zwischen dem zugeordneten Steuerventil (102A) und dem zugeordneten Hydraulikaktuator (106A) angeordnet ist, um in Abhängigkeit von den gelieferten Eingangssignalen entweder (a) eine Steueroperation des Aktuators (106A, 106B) als Antwort auf das Steuersignal zuzulassen oder (b) dem Aktuator (106A, 106B) zu erlauben, sich frei und unabhängig vom Steuersignal zu bewegen oder (c) die Bewegung der Last unabhängig vom Steuersignal zu be schränken, und so beschaffen ist, daß sie ein Hydraulik ausgangssignal liefert,
wobei das Hydraulikausgangssignal jedes Servo aktuators (101A, 101B) als Hydraulikeingangssignal des jeweils anderen Servoaktuators (1013, 101A) erzeugt wird.
einem ersten Servoaktuator (101A) und einem zweiten Servoaktuator (101B), wovon jeder enthält:
ein Steuerventil (102A, 102B), das so beschaffen ist, daß es als Antwort auf ein Steuersignal einen Hy draulikausgang erzeugt,
einen Hydraulikaktuator (106A, 106B), der so beschaffen ist, daß er eine Last als Antwort auf den Hydraulikausgang vom zugeordneten Steuerventil (102A, 102B) bewegt,
gekennzeichnet durch
Logikventileinrichtungen (103A, 104A, 105A, 103B, 104B, 105B), die funktional dem Steuerventil (102A, 102B) und dem Hydraulikaktuator (106A, 106B) zugeordnet sind, wobei jede Logikventileinrichtung mit hydraulischen und elektrischen Eingangssignalen versorgt wird, funktional zwischen dem zugeordneten Steuerventil (102A) und dem zugeordneten Hydraulikaktuator (106A) angeordnet ist, um in Abhängigkeit von den gelieferten Eingangssignalen entweder (a) eine Steueroperation des Aktuators (106A, 106B) als Antwort auf das Steuersignal zuzulassen oder (b) dem Aktuator (106A, 106B) zu erlauben, sich frei und unabhängig vom Steuersignal zu bewegen oder (c) die Bewegung der Last unabhängig vom Steuersignal zu be schränken, und so beschaffen ist, daß sie ein Hydraulik ausgangssignal liefert,
wobei das Hydraulikausgangssignal jedes Servo aktuators (101A, 101B) als Hydraulikeingangssignal des jeweils anderen Servoaktuators (1013, 101A) erzeugt wird.
12. Redundantes Steueraktuatorsystem nach Anspruch
11, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Steuerventil ein
elektrohydraulisches Servoventil (102A, 102B) ist.
13. Redundantes Steueraktuatorsystem nach Anspruch
12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (102A,
102B) völlig gleich sind.
14. Redundantes Steueraktuatorsystem nach Anspruch
11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Servoaktuator
(101A, 101B) einen ersten Strömungsdurchlaß enthält, der
so angeordnet ist, daß er gegenüberliegende Kammern des
zugeordneten Aktuators (106A, 106B) wahlweise verbindet,
wenn die zugeordnete Logikventileinrichtung dem zugeord
neten Aktuator (106A, 106B) erlaubt, sich frei und unab
hängig vom Steuersignal zu bewegen.
15. Redundantes Steueraktuatorsystem nach Anspruch
14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Servoaktuator
(101A, 101B) einen zweiten Strömungsdurchlaß mit Drossel
blende (115A, 115B) enthält, der so angeordnet ist, daß
er die gegenüberliegenden Kammern des zugeordneten Aktua
tors (106A, 106B) wahlweise verbindet, wenn die Logik
ventileinrichtung den zugeordneten Aktuator (106A, 106B)
dazu veranlaßt, die Bewegung der Last unabhängig vom
Steuersignal zu beschränken.
16. Redundantes Steueraktuatorsystem nach Anspruch
11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Logikventileinrich
tung ein Umleitungsventil (104A, 104B) und ein Ausfallsi
cherungsventil (105A, 105B) enthält, die zwischen das
zugeordnete Steuerventil (102A, 102B) und den zugeordne
ten Aktuator (106A, 106B) hydraulisch in Reihe geschaltet
sind.
17. Redundantes Steueraktuatorsteuersytem nach An
spruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Umleitungs
ventil (104A, 104B) zwischen einer ersten Stellung, in
der Fluid zwischen dem zugeordneten Steuerventil (102A,
102B) und dem zugeordneten Aktuator (106A, 106B) strömen
kann, und einer zweiten Stellung, in der Fluid zwischen
dem zugeordneten Steuerventil (102A, 102B) und dem zuge
ordneten Aktuator (106A, 106B) nicht strömen kann, jedoch
zwischen den gegenüberliegenden Kammern des Aktuators
(106A, 106B) frei umgeleitet wird, beweglich ist, und je
des Umleitungsventil (104A, 104B) in die zweite Stellung
vorbelastet ist.
18. Redundantes Steueraktuatorsystem nach Anspruch
17, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Umleitungsventil
(104A, 104B) einen Ventilschieber (110A, 110B) enthält,
der in einem Körper so angebracht ist, daß er eine Gleit
bewegung in dichter Weise ausführen kann, und eine Feder
(111A, 111B) funktional so angeordnet ist, daß sie be
strebt ist, den Umleitungsventilschieber (110A, 110B) in
die zweite Stellung zu bewegen, und ein Fluiddruck be
strebt ist, den Umleitungsventilschieber (110A, 110B) in
die erste Stellung zu bewegen.
19. Redundantes Steueraktuatorsystem nach Anspruch
18, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Servoaktuator
(101A, 101B) eine Quelle (PS1) für druckbelastetes Fluid
sowie ein Magnetventil (103A, 103B) enthält, das funktio
nal zwischen der Quelle und dem zugeordneten Umleitungs
ventil (104A, 104B) angeordnet ist, mit der Quelle in
Verbindung steht und so beschaffen ist, daß seine Erre
gung durch das gelieferte elektrische Eingangssignal
bewirkt, daß druckbelastetes Fluid von der Quelle das
zugeordnete Umleitungsventil (104A, 104B) in die erste
Stellung bewegt und das Hydraulikausgangssignal liefert.
20. Redundantes Steueraktuatorsystem nach Anspruch
15, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ausfallsicherungs
ventil (105A, 105B) zwischen einer geöffneten Stellung,
in der Fluid zwischen dem zugeordneten Umleitungsventil
(104A, 104B) und dem zugeordneten Aktuator (106A, 106B)
strömen kann, und einer geschlossenen Stellung, in der
Fluid zwischen dem zugeordneten Umleitungsventil (104A,
104B) und dem zugeordneten Aktuator (106A, 106B) nicht
strömen kann, beweglich ist, und jedes Ausfallsicherungs
ventil (105A, 105B) in die geschlossene Stellung vorbela
stet ist.
21. Redundantes Steueraktuatorsystem nach Anspruch
20, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ausfallsicherungs
ventil (105A, 105B) einen Ventilschieber (112A, 112B),
der in einem Körper so angeordnet ist, daß er eine Gleit
bewegung in dichter Weise ausführen kann, sowie eine
Feder (113A, 113B), die so angeordnet ist, daß sie den
Ausfallsicherungsventilschieber (112A, 112B) in die
geschlossene Stellung vorbelastet, enthält und daß ein
Fluiddruck an den Servoaktuator (101A, 101B) als das
Hydraulikeingangssignal geliefert wird, das funktional
bestrebt ist, den Ausfallsicherungsventilschieber (112A,
112B) in die geöffnete Stellung zu bewegen.
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