DE1426509C - Stellantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb
mit einem aus einer Null-Stellung in entgegengesetzten Richtungen beweglichen Steuerglied, einem von
diesem betätigten, eine Antriebswelle in Umdrehung
versetzenden Antrieb sowie einer auf das Steuerglied
zurückwirkenden Rückkopplungsvorrichtung.

Ein Stellantrieb mit einem aus einer Null-Stellung
in entgegengesetzten Richtungen beweglichen Steuerglied, einem von diesem betätigten, ein Ausgangs

antrieb wird die Aufgabe gelöst durch eine zweite Abtriebswelle, ein zweites aus einer Null-Stellung in entgegengesetzten Richtungen bewegliches Steuer-

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer ersten Lösungsmöglichkeit ausgegangen von einem Stellantrieb mit einem aus einer Null-Stellung in entgegengesetzten Richtungen beweglichen, hydrauli-5 sehen Steuerglied, einem von diesem betätigten. Servokolben und einer über Gewinde von dem Servokolben in Umdrehung versetzten Abtriebswelle, sowie einer Rückkopplungsvorrichtung zwischen Servokolben und Steuerglied. Bei einem solchen Stellstellglied verstellenden Antrieb sowie einer auf das io antrieb wird die Aufgabe gelöst durch eine zweite Steuerglied zurückwirkenden Rückkopplungsvorrich- Abtriebswelle, die in ein von dem Servokolben längstung ist bekannt (USA.-Patentschrift 3 034 483), wo- verschiebliches Zwischenglied eingeschraubt ist, das bei das Steuerglied hydraulisch wirkt, der Antrieb seinerseits mit dem Servokolben über ein Gewinde in einen von dem Steuerglied betätigten Servokolben Verbindung steht sowie dadurch, daß sich das Zwiaufweist und die Rückkopplung zwischen Servokol- 15 schenglied bei seiner Längsverscbiebung mittels ben und Steuerglied wirksam ist. einer in . einer Nockenlaufbahn geführten Nocke

Weiter ist ein Stellantrieb mit einem in entgegen- dreht.

gesetzten Richtungen beweglichen Steuerglied, einem Eine zweite Lösungsmöglichkeit geht aus von

von diesem betätigten, eine Abtriebswelle in Umdre- einem Stellantrieb mit einem aus einer Null-Stellung hung versetzenden Antrieb sowie einer Rückkopplungs- 20 in entgegengesetzten Richtungen beweglichen Steuervorrichtung bekannt (deutsche Patentschrift 1 013 524), glied, einem von diesem betätigten, eine Abtriebswobei Steuerglied und Antrieb hydraulisch wirken. welle in Umdrehung versetzenden Antrieb sowie

Auch ist ein Stellantrieb bekannt, bei dem ein einer Rückkopplungsvorrichtung zwischen einer auf Steuerglied in entgegengesetzten Richtungen beweg- einem Gewinde dieser Abtriebswelle in Längsrichlich ist und einen Antrieb betätigt, der eine Abtriebs- 25 tung bewegten Gewindebuchse einerseits und dem welle in Umdrehung versetzt (USA.-Patentschrift Steuerglied andererseits. Bei einem derartigen Stell-2 970 574), wobei das Steuerglied hydraulisch wirkt,
der Antrieb zwei Servokolben aufweist und die Abtriebswelle über Gewinde von den Servokolben in

Umdrehung versetzt ist. Jeder der beiden Servokolben 30 glied und einen von diesem betätigten, die zweite ist dabei einer Drehrichtung der Abtriebswelle zu- Abtriebswelle in Umdrehung versetzenden Antrieb geordnet. sowie dadurch, daß sich ein Zwischenglied bei einer

Es ist auch ein Stellantrieb mit in entgegengesetzten Verstellung des ersten Antriebs mittels einer in einer Richtungen beweglichem Steuerglied, einem von die- ersten Nockenlaufbahn geführten ersten Nocke dreht sem betätigten, eine Abtriebswelle drehend ver- 35 und über eine zweite Nockenlaufbahn mit einem von schwenkenden Antrieb sowie einer auf das Steuer- der ersten Nockenlaufbahn verschiedenen Verlauf glied wirkenden Rückkopplungsvorrichtung bekannt und einer zweiten Nocke das zweite Steuerglied ver-(USA.-Patentschrift 2 774 337), wobei das Steuerglied stellt und daß die zweite Abtriebswelle zur Rückhydraulisch wirkt, der Antrieb einen von dem Steuer- kopplung zwischen ihr und dem zweiten Steuerglied glied betätigten Servokolben aufweist und die Ab- 40 in das Zwischenglied eingeschraubt ist. triebswelle über Gewinde von dem Servokolben ver- Bei beiden Lösungen ist durch Wahl des Verlaufs

der Nockenführung das Verhältnis der Stellwege beider Abtriebswellen innerhalb deren jeweiligem Stellbereich für jeden Wert des Verstellwegs beliebig 45 festlegbar. Das Verhältnis der Stellwege der Abtriebswellen kann beispielsweise derart gewählt werden, daß bei linearer Verstellung des Steuergliedes die erste Abtriebswelle linear verstellt wird, während der Stelhveg der zweiten Abtriebswelle zunächst langsam

betätigten, beide Abtriebswellen in Umdrehung ver- 50 wächst und erst gegen Ende des Stellbereichs durch setzenden Antrieb bekannt. Beispielsweise kann der erhöhte Stellgeschwindigkeit schneller wächst, so daß Antrieb ein Elektromotor mit nachgeschaltctem Ver- am Ende des jeweiligen Ste.llbereichs der Abtriebszweigungsgetriebe und das Steuerglied ein Schalter wellen deren beide Stcllwege gleich sind, sein, der gegenüber seiner Null-Stellung Stellungen Der neue Stellantrieb kann bei senkrecht starten-

für den Vorwärtslauf und den Riickwärtslauf des 55 den, nach dem Start in waagerechten Flug übergehen-Motors einnehmen kann. Wohl können bei derartigen den Luftfahrzeugen mit Strahldüsen angewendet wer-Stellantrieben die Umdrehungsgeschwindigkeiten und den, bei denen am Ende des Startvorgangs eine damit die Stellwege der beiden Abtriebsvvcllen ver- Strahldüse mit konstanter Geschwindigkeit und eine schieden sein, jedoch ist hierbei das Verhältnis der zweite mit einer zunächst langsamen, dann jedoch Stellwege beider Abtriebsweilcn zueinander innerhalb 60 höheren Geschwindigkeit derart gedreht werden, daß des gesamten jeweiligen Stelibereichs konstant. bei Erreichen der waagerechten Fluglage die Stel-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei hingen beider Strahldüsen übereinstimmen, einem Stellantrieb der eingangs genannten Art eine Die Erfindung wird im folgenden an Hand der

zweite Abtriebswelle vorzusehen, die Stelhvege beider Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Abtiiebswellen jedoch so zu steuern, daß das Verhält- 65 Fi g. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführlingsnis der Steüwege innerhalb deren dem Stellbereich des beispiel der ersten Ausführungsform des Stellantriebs, Steuergliedes entsprechenden Stellbereichcn verschie- Fig. 2, 3, 4 im Querschnitt und

den ist. Fig. 2a, 3a, 4a in der Draufsicht die in Fig. 1

schwenkt wird und wobei weiter der Servokolben als
Gewindebuchse ausgebildet ist.

Bei allen vorgenannten, bekannten Stellantrieben
ist jeweils eine einzige Abtriebswelle vorhanden.

Andererseits sind auch die verschiedensten Stellantriebe mit einem aus einer Null-Stellung in entgegengesetzten Richtungen beweglichen Steuerglied,
zwei Abtriebswellen und einem von dem Steuerglied

linke, zweite Abtriebswelle mit ihrem Antrieb in verschiedenen Stellungen,

F i g. 5 als Diagramm die Stellwege der beiden ■ Abtriebswellen des Stellenantriebs gemäß F i g. 1 in Abhängigkeit von der Stellung dessen Steuerglieds,

Fig. 6 im Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel der zweiten Ausführungsform des Stellantriebs,

Fig. 6A und Fig. 6B die Formen der Nockenlaufbahnen bei dem Stellantrieb gemäß F i g. 6,

F i g. 6 C als Diagramm die Stellwege der beiden Abtriebswellen bei dem Stellantrieb gemäß F i g. 6 in Abhängigkeit von dessen erstem Steuerglied,

F i g. 7 ein regelungstechnisches Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des Stellantriebs gemäß F i g. 6,

F i g7 8 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Wirkungsweise eines weiteren Ausführungsbeispiels mit drei Abtriebswellen,

F i g. 9 ein gemäß F i g. 8 arbeitendes zweites Ausführungsbeispiel der zweiten Ausführungsform des Stellantriebs,

Fig. 10 ein drittes Ausführungsbeispiel der zweiten Ausführungsform des Stellantriebs mit elektrischem Antrieb.

Der Stellantrieb gemäß Fig. 1 weist eine Gehäuse 1, einen Steuerhebel 2, an dessen Mittelpunkt 17 ein hydraulisches Steuerglied in Form eines doppelten Steuerventils 3 angelenkt ist und einen doppelten Servokolben 4 auf, an dem das untere Ende 16 des Steuerhebels 2 angelenkt ist. Das Gehäuse 1 besitzt Einlasse 14 und Auslässe 18 für eine Druckflüssigkeit. Wird der Steuerhebel 2 um sein unteres Ende 16 verschwenkt, so bewegt er je'nach Stellrichtung das Steuerventil 3 aus seiner Null-Stellung in eine von zwei entgegengesetzten Richtungen, mit der Folge, daß der Servokolben 4 betätigt wird. Der Steuerhebel 2 dient zugleich als Rückstellvorrichtung. Die Verstellung des Servokolbens 4 wirkt über die untere Hälfte des Steuerhebels 2 im Sinne einer Rückführung des Steuerventils 3 in dessen Null-Stellung.

Der Stellantrieb weist weiter eine erste Abtriebswelle 7 und eine zweite Abtriebswelle 8 auf, die mittels Lagern 19 in axialer Richtung gehalten sind. Die Abtriebswellen 7, 8 sind an entgegengesetzten Enden des Servokolbens 4 von diesem über Spindeln antreibbar. Die Spindel der ersten Abtriebswelle 7 ist in eine Kugelbüchse 5 mit Kugeln 20 eingeschraubt. Die Kugelbüchse 5 ist durch Flansche 22 gegen Axialbewegung in bezug auf den Servokolben 4 gehalten. Die zweite Abtriebswelle 8 ist dagegen in ein Zwischenglied in Form einer weiteren Kugelbüchse 9 mit Kugeln 21 eingeschraubt, das mit dem Servokolben 4 dadurch in Verbindung steht, daß ein äußeres Steilgewinde 10 in ,ein entsprechendes Innengewinde 11 des Servokolbens 4 eingeschraubt ist. Bei ihrer Längsverschiebung wird die Kugelbüchse 9 mittels einer in einer Nockenlaufbahn 13 des Gehäuses 1 geführten Nocke 12 gedreht.

Wird der Steuerhebel 2 im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt, so strömt Druckflüssigkeit über die Einlasse 14 in Leitungen 15, so daß der Servokolben 4 in F i g. 1 nach rechts bewegt wird. Diese Bewegung erzeugt eine Drehbewegung der Abtriebswellen 7, 8. Die Anzahl der Umdrehungen der ersten Abtriebswelle 7, d. h. ihres Stellwegs, steht dabei in linearer Abhängigkeit von dem Stellweg des Steuerhebels 2, wie in der Kurve α der F i g. 5 dargestellt ist, während der Stellweg der zweiten Abtriebswelle 8 nach Kurve b der F i g. 5 verläuft; letzteres infolge der zusätzlichen Axialbewegung, welche der Kugelbüchse 9 gegenüber dem Servokolben 4 dadurch erteilt wird, daß sie bei der Verstellung des Servokolbens 4 mittels der Nocke 12 in das Innengewinde 11 hinein- oder aus ihm herausgeschraubt wird. Die jeweiligen Stellungen der Kugelbüchse 9 und der Nocke 12 bei verschiedenen Stellungen des Servokolbens 4 sind in den F i g. 2 bis 4 und den ihnen entsprechenden Draufsichten der F i g. 2 a bis 4 a gezeigt. Wie aus Kurve b der F i g. 5 ersichtlich, erfolgt die Verstellung der zweiten Abtriebswelle 8 entsprechend der Form der Nockenlaufbahn 13 in nichtlinearer Abhängigkeit von der Stellung des Steuerhebels 2, so daß das Verhältnis der Stellwege beider Abtriebswellen 7, 8 in ihrem jeweiligen Stellbereich bei verschiedenen Stellwegen verschieden ist.

Bei der Ausführungsform der Fig. 6, 6A und 6B ist der Steuerhebel 2 mit einem Steuerventil 3 A verbunden, das einen Servokolben 4 A betätigt, der seinerseits über eine in Kugeln 20 gelagerte Spindel eine erste Abtriebswelle 7 dreht. Die Umdrehungen, welche die Abtriebswelle 7 ausführt, d. h. ihr Stellweg, stehen in einem linearen Verhältnis zu der Verstellung des Steuerhebels 2, wie in Fig. 6C durch die Kurve α angedeutet. Der Servokolben 4 A trägt eine erste Nocke 23, welche in eine erste Nockenlaufbahn 24 einer als Zwischenglied dienenden Mutter 25 eingreift, in die ein Gewindeteil 26 einer zweiten Abtriebswelle 8 eingeschraubt ist. Die zweite Abtriebswelle 8 wird über das als Kugelbüchse 21 ausgebildete Ende eines weiteren Servokolbens 4 B und ihren als Gewinde ausgebildeten Teil gedreht. Der zweite Servokolben 4 B ist von einem zweiten Steuerventil 3B betätigt, das einerseits mittels einer zweiten Nocke 27 in eine zweite Nockerüaufbahn 18 der Mutter 25 eingreift.

Wenn der Steuerhebel 2 um sein unteres Ende 16 im Uhrzeigersinn geschwenkt wird, bewegt sich der erste Servokolben 4 A nach links, wodurch sich die •erste Abtriebswelle 7 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles dreht. Die Verstellung des Servokolbens 4 A endet, wenn das Steuerventil 3 A in seine Null-Stellung zurückgeführt ist. Während der Verstellung des Servokolbens 4 A bewirkt die Bewegung der Nocke 23 nach links infolge ihres Eingriffs in die Nockenlaufbahn 24 eine Drehung der Mutter 25. Angenommen, die Nocke 23 beginnt ihre Verstellung von dem rechten Ende der Nockenlaufbahn 24 der F i g. 6 A, dann dreht sich die Mutter 25 entgegen dem Uhrzeigersinn, wenn man den Stellantrieb der F i g. 6 von links her betrachtet. Die Nocke 27 wirkt in diesem Fall im Sinne einer Verstellung des zweiten Steuerventils 3 B nach rechts, was zur Folge hat, daß sich der zweite Servokolben 4ß nach links bewegt und die zweite Abtriebswelle 8 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles dreht. Diese Verstellung der Abtriebswelle 8 und damit ihres Gewindeteils 26 bewirkt eine Bewegung der Mutter 25 nach rechts im Sinne der Wiederherstellung der Null-Lage des zweiten Steuerventils 3 B. Der resultierende Stellweg der Abtriebswelle 8 ist dabei bestimmt durch die Fcmi ß5 der Nockenlaufbahnen 24, 28; die Kurve c der Fig. 6C zeigt den Stellweg der zweiten Abtriebswelle 8 in Abhängigkeit von der Bewegung des Steuerhebels 2.

Der Stellantrieb gemäß F i g. 6 arbeitet gemäß ' dem Blockschaltbild der F i g. 7. Ein Eingangssignal / entspricht der dem Steuerhebel 2 vermittelten Verstellung. Gemäß F i g. 7 besteht der Stellantrieb im wesentlichen aus einer eingangsseitigen Servoeinheit ISU mit Rückkopplung, welche von dem ersten Steuerventil 3 A und dem ersten Servokolben 4 A gebildet wird und ausgangsseitig an der ersten Abtriebswelle 7 einen Stellweg O₁ liefert, einer das dem Stellweg O₁ entsprechende Signal verfälschenden Vorrichtung SG, bestehend aus erster Nocke 23, erster Nockenlaufbahn 24, Zwischenglied 25, zweiter Nokkenlaufbahn 27 und zweiter Nocke 28, sowie einer abtriebsseitigen Servoeinheit OSU mit Rückkopplung, bestehend aus dem zweiten Steuerventil 3 B und dem zweiten Servokolben 4 B, dessen Verstellung einen Stellweg O., an der zweiten Abtriebswelle 8 zur Folge hat. Die Rückkopplungsvorrichtung der eingangsseitigen Servoeinheit ISU ist gebildet durch die Verbindung über den Steuerhebel 2 zwischen dem ersten Servokolben 4 A und dem ersten Steuerventil 3 A. Die Rückkopplungsvorrichtung der abtriebsseitigen Servoeinheit OSU ist gebildet durch die Schraubenverbindung zwischen Mutter 25 und dem Gewindeteil 26 der zweiten Abtriebswelle 8.

Der Stellantrieb gemäß Fig. 7 kann auch zu einer Ausführung mit drei Abtriebswellen erweitert werden, deren Wirkungsweise in dem Blockschaltbild der F i g. 8 dargestellt ist. In diesem. Fall wird der Stellweg O_x der eingangsseitigen Servoeinheit ISU zwei verfälschenden Vorrichtungen SG 1 und SG 2 zugeführt. Gemäß deren Ausgangssignalcn werden zwei ausgangsseiligc Servoeinheiten OSU_v.OSU₂ mit jeweiliger Rückkopplung betätigt. Von diesen werden die Stellwege O., und O.,_A, die innerhalb der jeweiligen Slellbereiche verschiedene Abhängigkeiten von dem Eingangssignal / haben können, erzeugt.

Eine der F i g. 8 entsprechende Ausführung ist in Fig. 9 gezeigt. Bei ihr sind eine dritte Abtricbswelle, ein drittes Steuerventil und ein von diesem betätigter, die dritte Abtricbswelle in Umdrehung versetzender Servokolben vorgesehen. Mittels eines weiteren Zwischenglieds in Form einer Mutter 25 A, weiterer Nokken 23 A, 27 A und Nockenlaufbahnen, sowie eines in der Mutter 25A eingeschraubten Gewindeteils 26/1 der dritten Abtriebswelle ist diese in analoger Weise wie die zweite Abtriebswelle verstellbar.

Fig. 10 zeigt schematisch eine in ihrer Wirkungsweise der F i g. 7 entsprechende elektromechanische Ausführung. Diese besitzt als Antriebe zwei elektrische Motoren Ml, M 2 für die beiden Abtriebswellen 7, 8. Wenn das Steuerglied aus seiner Null-Stellung bewegt wird, betätigt es jeweils einen von zwei Schaltern im Sinne des Anlaufs des ersten Motors M1 in einer der beiden Drehrichtungen. Die Drehung der eisten Abtriebswelle 7 bewirkt eine axiale Verstellung einer Mutter N, wobei diese Mutter N über eine Rückkopplungsleitung FBI das Öffnen des jeweils geschlossenen Schalters dann bewirkt, wenn der Abtriebswelle 7 ein Stellweg proportional der Verstellung des Steuergliedcs erteilt ist. Eine als Zwischenglied dienende zweite Mutter 25 läuft auf einem Gewinde der zweiten Abtriebswellc 8. Sie wird infolge des Eingriffs der Nocke 23 in die Nockenlaufbahn 24 verdreht und dabei auch in axialer Riehtun» verstellt. Dadurch wird die Nocke 27 über ihre Nockenlaufbahn 28 verschoben im Sinne der Einschaltung des zweiten Motors M 2. Auch diese erfolgt durch Betätigung des einen von zwei Schaltern, derart, daß der zweite Motor M 2 in solcher Drehrichtung läuft, daß dabei die Mutter 25 in ihre anfängliche Winkelstellung zurückgestellt wird. Bei deren Erreichung wird der zweite Motor M 2 wieder abgeschaltet.

Nicht genannte Teile entsprechen jeweils gemäß ihren Bezugszeichen denjenigen der Fig. 1.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. ,Stellantrieb mit einem aus einer Null-Stellung in entgegengesetzten Richtungen beweglichen, hydraulischen Steuerglied, einem von diesem betätigten Servokolben und einer über Gewinde von dem Servokolben in Umdrehung versetzten Abtriebswelle sowie einer Rückkopplungsvorrichtung zwischen Servokolben und Steuerglied, gekennzeichnet durch eine zweite Abtriebswelle (8), die in ein von dem Servokolben (4) längsverschiebliches Zwischenglied (9) eingeschraubt ist, das seinerseits mit dem Servokolben über ein Gewinde (10, 11) in Verbindung steht, sowie dadurch, daß sich das Zwischenglied (9) bei seiner Längsverschiebung mittels einer in einer Nockenlaufbahn (13) geführten Nocke (12) dreht (Fig. 1).

2. Stellantrieb mit einem aus einer Null-Stellung in entgegengesetzten Richtungen beweglichen Steuerglied, einem von diesem betätigten, eine Abtriebswelle in Umdrehung versetzenden Antrieb sowie einer Riikkopplungsvorrichtung zwischen einer auf einem Gewinde dieser Abtriebswelle in Längsrichtung bewegten Gewindebuchse einerseits und dem Steuerglied andererseits, gekennzeichnet durch eine zweite Abtriebswellc (8), ein zweites aus einer Null-Stellung in entgegengesetzten Richtungen bewegliches Steuerglied (3 B) und einen von diesem betätigten, die zweite Abtricbswelle in Umdrehung versetzenden zweiten Antrieb (4 B, M 2). sowie dadurch, daß sich ein Zwischenglied (25) bei einer Verstellung des ersten Antriebs (4/1, Mi) mittels einer in einer ersten Nockenlaufbahn (24) geführten ersten Nocke (23) dreht und über eine zweite Nockenlaufbahn (28) mit einem von der eisten Nockenlaufbahn verschiedenen Verlauf und einer zweiten Nocke (27) das zweite Steuerglied (3ß) verstellt und daß die zweite Abtriebswelle (8) zur Rückkopplung zwischen ihr und dem zweiten Steuerglied (3B) in das Zwischenglied (25) eingeschraubt ist (Fig. 6, 10).

3. Stellantrieb nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine dritte Abtriebswelle, ein drittes aus einer Null-Stellung in entgegengesetzten Richtungen bewegliches. Steuerglied und einen von diesem betätigten, die dritte Abtriebswelle in Umdrehung versetzenden dritten Antrieb, sowie dadurch, daß mittels eines weiteren Zwischengliedes (25/1), weiterer Nocken (23A, 27A) und Nockenlaufbahnen und einer Verschraubung zwischen dritter Abtriebswelle und weiterem Zwischenglied (25A) die dritte Abtriebswelle in analoger Weise wie die zweite Abtriebswellc verstellbar ist (F i g. 9).

4. Stellantrieb nach Anspruch 1, "dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die erste Abtricbswelle (7) und andererseits das als mit Innen-

gewinde und Außengewinde (10) versehene Büchse (9) ausgebildete Zwischenglied jeweils an einem Ende des Servokolbens (4) in diesen eingeschraubt sind (F i g. 1).

5. Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Antriebe jeweils einen von dem Steuerglied betätigten Servokolben(4/4, 4B) aufweisen, von dem die jeweilige Abtriebswelle (7, 8) über Gewinde in Umdrehung versetzt ist (Fig. 6).

6. Stellantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Steuerglied zwei elektrische Schalter aufweist, die in der Null-Stellung des Steuergliedes offen sind und von denen jeweils einer bei einer Verstellung des Steuergliedes aus der Nullstellung schließt, und daß beide Antriebe Elektromotoren (Ml, M2) sind, deren Drehrichtungen durch das Schließen des einen oder des anderen Schalters des Steuergliedes bestimmt ist (Fi g. 10).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

009 687/30