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Druckmittelbetätigter Stellmotor Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetätigten
Stellmotor mit einem Druckkolben und einem Zylinder, die unter der Wirkung des Druckmediums
relativ zueinander verschieblich sind und an denen eine ineinander eingreifende
Verriegelungseinrichtung angeordnet ist, um Druckkolben und Zylinder gegenüber einer
Relativverschiebung festzustellen, wobei die Verriegelungseinrichtung zwischen Druckkolben
und Zylinder und einer Druckmediumkammer liegt und ein inneres und ein äußeres Glied
umfaßt, die axial relativ zueinander verschieblich sind, wobei eines der Glieder
einen oder mehrere Vorsprünge aufweist, die so bemessen und angeordnet sind, daß
sie in der Verriegelungsstellung mit komplementären Aussparungen in dem anderen
Glied zusammenwirken, um eine relative Verschiebung zwischen den Gliedern zu verhindern,
wobei die axiale Ausdehnung der Aussparungen oder Vorsprünge im äußeren Glied kleiner
als der relative Verschiebungsbereich von Druckkolben und Zylinder ist, wobei ferner
das innere Glied einwärts in die entriegelte Stellung vorgespannt ist und ein durch
einen ersten Kolben in der Druckmediumkammer verstellbarer Spannkonus vorgesehen
ist, um das innere Glied nach außen gegen eine Vorspannung auszudehnen, so daß es
nach Verminderung des Druckes in der Druckmediumkammer unter einen vorgewählten
Wert durch die Wirkung einer den ersten Kolben einseitig belastenden Feder in Kontakt
mit dem äußeren Glied kommt, wonach eine relative Axialverschiebung des inneren
und des äußeren Gliedes möglich ist, bis die Vorsprünge in die Aussparungen eingreifen,
um Druckkolben und Zylinder in einer Stellung zu verriegeln, die durch die Vorsprünge
und Aussparungen am äußeren Glied bestimmt ist.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diese Form eines Stellmotors
zu verbessern, um ein schnelles Eingreifen der Verriegelungseinrichtung dadurch
zu erleichtern, daß das Druckmedium rasch entspannt wird, wenn der Stellmotor festgestellt
werden soll.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Verriegelungseinrichtung
eine mit einem Sumpf verbindbare Hilfskammer sowie einen zweiten, zwischen dem vorgespannten
ersten Kolben und der Druckkammer angeordneten Kolben einschließt, welcher durch
eine leichte Feder von dem ersten Kolben in Richtung auf die Druckkammer vorgespannt
ist, ferner daß durch den zweiten Kolben ein Durchlaß verläuft, welcher dem Strömen
des Druckmedlums aus der Druckkammer in den Raum zwischen den Kolben einen hohen
Widerstand bietet, sowie daß durch den ersten Kolben ein oder mehrere Durchlässe
verlaufen, welche so bemessen und angeordnet sind, daß sie in der nicht verriegelten
Stellung des Betätigungsgliedes verschlossen sind.
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Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsforin eines
Stellmotors gemäß der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der
weiteren Erläuterung der Erfindung. Es zeigt F i g. 1 eine seitliche Schnittansicht
eines Stellmotors in Verriegelungsstellung, F i g. 2 eine Ansicht ähnlich
F i g. 1, in der der Stellmotor unmittelbar nach Zurückziehung aus der Verriegelungsstellung
gemäß F i g. 1 dargestellt ist und F i g. 3 eine Ansicht des SteRmotors
in dessen voll entriegelter Stellung.
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Wie aus F i g. 1 ersichtlich, schließt der Servomotor einen
Zylinder 20 ein, welcher mit dem Rahmen eines Flugzeuges vermittels eines (nicht
dargestellten) Bolzens verbunden werden kann, wobei der Bolzen durch eine öffnung
22 an einem Ende des Servomotors verläuft. Ein in dem Zylinder arbeitender Druckkolben
1 ist mit einer beweglichen (nicht dargestellten) Steuerfläche verbunden.
Die von einer Seite des Druckkolbens 1 ausgehende Kolbenstange
23 ist hohl und bildet das äußere Glied des Verriegelungsmechanismus. In
dem äußeren Glied
arbeitet ein inneres Glied 5. Die Kolbenstange
23 ist am Innenumfang mit vier in axialem Abstand gelegenen Aussparungen 2 versehen.
Obwohl vier Aussparungen dargestellt sind, kann auch eine Minimalzahl von zwei oder
mehr als vier Aussparungen vorgesehen werden. Das innere Glied 5 ist so bemessen
und angeordnet, daß es in der Art und Weise einer Spannbüchse wirkt. Es weist radial
abstehende Vorsprünge 3 auf, welche in ihrer Gestalt zu jeder der Aussparungen
2 komplementär sind.
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Das innere Glied 5 ist relativ zu einer Wand 24 fixiert, die
das eine Ende des Zylinders 20 abschließt. Die Kolbenstange 23 ist so bemessen,
daß sie in der Wand 24 gleitet, wobei Dichtungen 35 vorgesehen sind, um ein
Strömen des Druckmediums zwischen Kolbenstange und Wand zu verhindern.
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Das innere Glied5 ist derart dimensioniert und eingerichtet, daß es
in Verriegelungseingriff mitdem äußeren Glied ausgedehnt werden kann. Diesem Zweck
dient ein kegelstumpfföriniges Ausdehnungsglied6, welches am Ende einer Stange25
befestigt ist, die ihrerseits durch die hohle Mitte einer Achse4 verläuft, wobei
die Achse 4 das Glied 5 mit einer am Zylinder 20 angeordneten Trennwand
15 verbindet. An dem dem Ausdehnungsglied 6 gegenüberliegenden Ende
ist die Stange 25 mit einem Kolben 11
verbunden. Dieser Kolben
11 arbeitet in einer Kammer26 für Druckmedium, das den Verriegelungsmechanismus
des Servomotors steuert.
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Der Raum zwischen der Trennwand 15, der Achse 4 und der Wand
24 bildet eine Hilfskammer, welche durch einen Auslaß 14 mit einem (nicht dargestellten)
Sumpf verbindbar ist. In dieser Kammer arbeitet ein Ring 27, von welchem
mehrere Stangen 36 abstehen, die ihrerseits in öffnungen in der Trennwand
15 gleiten und so bemessen sind, daß sie an ihren äußeren Enden auf den Kolben
11 auftreffen. Der Ring 27 ist auswärts von der Endwand 24 des Zylinders
durch eine kräftige Feder 7 vorgespannt.
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Das sich ausgehend vom Kolben 11 erstreckende Ende der Stange
25 ist mit einem axial verlaufenden Durchlaß 28 ausgestattet, in dem die
Stange 30 eines Kolbens 8 arbeitet. Der Kolben 8 arbeitet in
der Druckkammer 26 und liegt zwischen dem Kolben 11
und einem Einlaß
32 in der Kammer. Die Funktion der Stange 30 liegt darin, den Kolben
8 in Ausfluchtung mit den Wänden der Druckkammer 26 zu halten. Zwischen
den Kolben 11 und 8 liegt eine leichte Feder12, welche die Kolben
in Richtung voneinander weg vorspannt. Der Kolben 8 dient dazu, das unter
hohem Druck stehende Medium, welches in den Einlaß 32 eintritt, von dem Raum
zwischen den Kolben abzusperren mit Ausnahme eines engen Durchlasses 10 in
dem Kolben, welcher einem Strömen des Mediums einen hohen Widerstand bietet.
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Die Trennwand 15 ist mit einer Mehrzahl von Durchlässen 34
und der Kolben 11 mit einer Mehrzahl von Durchlässen 13 versehen,
welche sich gegenseitig nicht überdecken.
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Die Durchlässe 13 und 34 sind so bemessen, daß sie bei einem
Auftreffen des Kolbens 11 auf die Wand 15, wie dies in den F i
g. 2 und 3 dargestellt ist-. durch in den jeweiligen Flächen des gegenüberliegenden
Gliedes angeordnete Sitzelemente 9 verschlossen sind.
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In der in F i g. 1 dargestellten Stellung steht der Einlaß
32 in Verbindung mit dem Durchlaß 10, mit den Durchlässen
13, mit den Durchlässen 34 und mit dem Auslaß 14.
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Da, wenn durch den Einlaß 32 kein Medium eintritt, auf die
verschiedenen Kolben und Querwände kein Druckunterschied wirkt, stößt die Feder
7 den Ring 27 in dessen äußerste linke Lage, in der die Stangen
36 den Kolben 11 berühren, und schiebt dabei das Ausdehnungsglied
6 in dem inneren Glied 5 vor, um dadurch die Vorsprünge
3 nach außen zu treiben, bis sie in den Aussparungen 2 sitzen.
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Wenn der Servomotor entriegelt werden soll, wird Druckmedium unter
hohem Druck in den Einlaß 32
eingeführt. Da der Durchlaß 10 dem Strömen
des Druckmediums einen hohen Widerstand bietet, stellt sich am Kolben
8 ein Druckdifferential ein, um denselben zusammen mit dem Kolben
11 ufid Ring Z7 gegen die Spannung der Feder 7 nach rechts zu treiben.
Während dieser Verschiebung wird das Ausdehnungsglied 6 von dem inneren Glied
5 abgeschoben, so daß sich dieses unter der Wirkung seiner natürlichen Spannung
nach einwärts verbiegen kann, bis die Vorsprünge 3 vollständig außer Eingriff
mit den Aussparungen 2 liegen. Diese Stellung ist in F i g. 2 dargestellt,
wo der Druckkolben 1 und der Zylinder 20 bezüglich einer Relativverschiebung
frei sind, die ihrerseits durch veränderliche Drücke auf den Druckkolben
1 im Zylinder bewirkt wird.
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Nach einem gewissen Zeitintervall sind die Drücke auf beiden Seiten
des Kolbens 8 durch das Strömen des Druckmediums durch den Durchlaß
10 ausgeglichen. Wenn dies eintritt, schiebt die Feder 12 den Kolben
8 in Richtung auf den Einlaß 32, bis er mit dem entsprechenden Ende
der Druckkammer 26
in Kontakt kommt. Diese Stellung ist in F i g. 3
dargestellt. Es ist zu erkennen' daß in der Stellung gemäß F i g. 2 und
3 die Durchlässe 13 und 34 im Kolben 11 und in der Wand
15 jeweils abgedichtet sind.
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Wenn der Servomotor verriegelt werden soll, um seine Rückkehr in die
in F i g. 1 dargestellte Stellung zu veranlassen, wird der Druck in der Kammer
26
unter einen vorgewählten Wert vermindert. Wenn der Druck auf diesen Wert
abfällt, fließt Druckmedium aus dem Raum zwischen den Kolben 8 und
11 in die Druckkammer 26 ein und durch die Leitun- 32 aus.
Auf Grund des kleinen Volumens dieses Raumes bewirkt ein kleines Volumen an Mediumstrom
durch den Durchlaß 10 einen Druckabfall in diesem Raum, welcher auf den Kolben
11 wirkt und genügt, daß die Feder 7 auf Grund ihrer ausreichenden
Stärke den Kolben 11 nach links verschiebt. Unmittelbar wenn dies geschieht,
werden die Durchlässe 13 und 34 geöffnet, und der Raum zwischen den Kolben
8 und 11 gelangt in Verbindung mit dem Auslaß 14. Da diese Durchlässe
durch im Vergleich mit dem Durchlaß10 relativ weite Bohrungen vermittelt werden,
fallen der Druck und der Bewegungswiderstand des Kolbens 11 sehr rasch ab,
so daß der Kolben 11 unter der Wirkung der Feder 7 schnell nach links
verschoben wird. Dies führt bei einer Verminderung des Druckes in der Kammer
26 zu einer prompten Verschiebung in die Verriegelungsstellung.
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Wenn bei einer solchen Druckverminderung das innere und das äußere
Glied nicht in der in F i g. 1
dargestellten Relativstellung liegen, veranlaßt
ein Feststellen des Servornotors das Ausdehnungsglied 6,
daß
es ausreichend in das innere Glied eingeführt wird, um die Vorsprünge in Kontakt
mit den inneren Wänden des äußeren Gliedes 23 zu zwingen. In dieser Stellung ist
eine Relativverschiebung zwischen dem Druckkolben 1 und dem Zylinder 20 entgegen
der zwischen innerem und äußerem Glied auftretenden Reibung noch möglich. Diese
Relativverschiebung erfolgt so lange, bis die Vorsprünge 3 in die eine oder
andere der Aussparungen 2 einfallen. Die Aussparungen und Vorstöße sind so angeordnet,
daß der Druckkolben 1 derart in einer Stellung relativ zum Zylinder 20 festgestellt
wird, daß die zugeordnete Steuerfläche in einer Sicherungs- (neutralen) Stellung
liegt.