DE1500459A1 - Electro-hydraulic servo control system - Google Patents

Electro-hydraulic servo control system

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DE1500459A1
DE1500459A1 DE19651500459 DE1500459A DE1500459A1 DE 1500459 A1 DE1500459 A1 DE 1500459A1 DE 19651500459 DE19651500459 DE 19651500459 DE 1500459 A DE1500459 A DE 1500459A DE 1500459 A1 DE1500459 A1 DE 1500459A1
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valve
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Asche Clarence Wilbur
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Description

München, den^Ä.(1.1969Munich, the ^ Ä. (1.1969

PatentanwältePatent attorneys

Dr.-Ing. hl A NS RUSCHKE P 15 00 459·8 Dr.-Ing. hl A NS RUSCHKE P 15 00 459 8

Vipl-lng. ΗΪΝΖ AGlJlAH Unser Zeichen: N 386 Vipl-lng. ΗΪΝΖ AGlJlAH Our reference: N 386

8 München SO, Pienzenauerstr. 2 8 Munich SO, Pienzenauerstr. 2

North American Aviation, Inc. El Segundo, California (V.St.A.)North American Aviation, Inc. El Segundo, California (V.St.A.)

Elektrohydraulisches ServostellsystemElectro-hydraulic servo control system

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrohydraulisches Servostellsystem mit einer Eingangssteuerklemme, einer Vielzahl in Kaskade geschalteten Betätigungskanälen, einem Ausgangsteil, der mittels einer Betätigungsvorrichtung ansprechend auf ein Strömungsmedium betrieben ist, und mit einer Rückkopplungsanordnung zum Regeln der durch jeden Betätigungskanal fliessenden Menge des Strömungsmediums.The invention relates to an electro-hydraulic servo control system with an input control terminal, a Numerous operating channels connected in cascade, one Output part, which is operated in response to a flow medium by means of an actuating device, and with a feedback arrangement for regulating the amount of the flow medium flowing through each actuation channel.

Bei dem Bau und dem Betrieb von elektrohydraulischen Servos tellsystemen ist eine Hauptquelle der Unzuverlässigkeit das elektrische Signalnetz einschließlich des elektro- ° hydraulischen Steuerventils» die verwendet werden, umA major source of unreliability is in the construction and operation of electro-hydraulic servo control systems the electrical signal network including the electro- ° hydraulic control valve »which are used to

α, den Flüssigkeitszufluß zu dem hydraulischen Servomotor cn zu steuern. α to control the flow of liquid to the hydraulic servo motor cn.

Tl Das System, nach der USA-Patentschrift 3.070.071 enthält Tl The system according to U.S. Patent 3,070,071 contains

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ein ausdehnbares Verbindungsglied mit einer Mehrzahl von Betätigungseinriehtungen oder Servomotoren, die mechanisch in Tandemart verbunden sind und gemeinsam auf ein Eingangssignal ansprechen, wobei das Versagen eines Motors den Stellbereich und den Wirkungsgrad des Gesamtsystems vermindert. Ein anderes System, wie im USA-Patent 3.095.78 3 beschrieben, benutzt eine Vielzahl von Betätigungseinriehtungen, die mechanisch mit einem Stellglied verbunden sind, wobei der getrennte Signalkanal für jede Betätigungseinrichtung einen elektromechanischen Wandler umfaßt, um ein negatives Rückkopplungsstellsignal für diesen Signalkanal zu erzeugen. Falls der Signalkanal für einen der drei Betätigungsvorrichtungen schlecht funktioniert, müssen die anderen beiden Betätigungseinriehtungen in der Lage sein, mehr Leistung aufzubringen. Daher muß die Kraftzumessung einer jeden Betätigungsvorrichtung 150 % der Nennkraftzumessung betragen und die kombinierte Kraftzumessung der drei Einheiten beläuft sich daher auf 450 %. Zusätzlich muß zu der erhöhten Kraftzumessung der Betätigungseinrichtungsgruppe die dazugehörige unter Druck stehende hydraulische Kraftquelle (Pumpe usw) entsprechend verstärkt werden. Eine Anordnung, die überzählige und überdimensionierte 'Betätigungseinrichtungen im Zusammenwirken mit überzähligen elektrischen Signalkanälen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit erfordert, bringt daher beträchtliche Nachteile mit eich, da sie vergröseertes Gewicht der Betätigungseinrichtungsgruppe» sowie mehr Kosten und Platzbedarf erfordert» ^i^s^PfjSf9 fuv e*n einsiger Servokanalan expandable link having a plurality of actuators or servomotors mechanically linked in tandem and responding collectively to an input signal, the failure of one motor reducing the range and efficiency of the overall system. Another system, as described in U.S. Patent 3,095,783, uses a plurality of actuators mechanically connected to an actuator, the separate signal channel for each actuator including an electromechanical transducer to generate a negative feedback control signal for that signal channel . If the signal channel for one of the three actuators works poorly, the other two actuators must be able to provide more power. Therefore, the force metering of each actuator must be 150% of the nominal force metering and the combined force metering of the three units is therefore 450%. In addition to the increased force metering of the actuating device group, the associated pressurized hydraulic power source (pump, etc.) must be increased accordingly. An arrangement excess and oversized 'actuating means in cooperation with surplus electric signal channels to improve the reliability requires brings therefore substantial disadvantages with approved, since it requires vergröseertes weight of the actuating device group ", and more cost and space» ^ i ^ s ^ PfjSf 9 f uv e * n single servo channel

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

mit einem Ventil und einem Stellglied verwendet, wie bei der Anordnung nach der deutschen Auslegeschrift 1 007 625 vorgesehen, so bringt der Ausfall nur eines Servobauteiles mit sich, daß die gesamte Anlage funktionsunfähig wird.used with a valve and an actuator, as at the arrangement provided in German Auslegeschrift 1 007 625, the failure of only one servo component will result with it that the entire system becomes inoperable.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrohydraulisches ServostellBystem zu schaffen, das die genannten Nachteile des erhöhten Gewichtes, der Kosten, sowie des Platz- und Kraftbedarfes vermeidet, ohne die Zuverlässigkeit des Betriebs zu gefährden.The object of the invention is to create an electrohydraulic servo control system which has the disadvantages mentioned the increased weight, the costs, as well as the space and power requirements, without compromising the reliability of the Endanger operation.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die genannte Betätigungsvorrichtung aus einem einzigen zum Betreiben des Ausgangsteils, ansprechend auf die Anwendung eines gesteuerten Flüssigkeitsstromes, angeordneten hydraulischen Motor besteht und daß wenigstens drei Betätigungskanäle vorgesehen sind, von denen jeder einen Stellungsabtaster einschließt, der gemeinsam mit dem genannten Motor zusammenwirkt, um Signale zu erzeugen, die die angetriebene Stellung des Ausgangsteils mit bezug auf den Motor anzeigen, daß ein Summierverstärker vorgesehen ist, dessen erste Eingangsklemme gemeinsam ununterbrochen mit der genannten Eingangsklemme verbunden ist und von dem eine zweite Eingangsklemme ununterbrochen mit dem Ausgang des Stellungsabtasters für diesen Kanal verbunden ist, und daß ein Proportionalströmungs· steuerventil vorhanden ist, das ständig ansprechend in elektrischer Schaltung mit dem Ausgang des Summierverstärkers für diesen Kanal verbunden ist, wobei das System weiterhinAccording to the invention this is achieved in that said A single actuation device for operating the output part, in response to the application of a controlled one Fluid flow, arranged hydraulic motor and that at least three actuation channels are provided, each of which includes a position sensor which cooperates with said motor, to generate signals indicative of the driven position of the output member with respect to the motor that a summing amplifier is provided, the first input terminal of which is jointly uninterruptedly connected to said input terminal and of which a second input terminal is continuously connected to the output of the position sensor for this channel, and that a proportional flow control valve is present, which is constantly responsive in electrical circuit with the output of the summing amplifier for that channel is connected, the system continuing

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gekennzeichnet ist durch einen Krümmerblock, der die drei Steuerventile befestigt und gemeinsam entsprechende öffnungen der Steuerventile im Flüssigkeitskreis verbindet, 'am den genannten Hydraulikmotor in Obere ins timmung mit dem kombinierten Flüssigkeitsstrom von den Ventilen proportional zu steuern, wobei der Krümmerblock eine Klemmenseite hat, die dichtend an ein Hauptgehäuse des Motors stößt und Hohlräume zum dichtenden Installieren der Ventile in wechselseitig getrennter Parallelbeziehung und Seite an Seite, wobei entsprechende öffnungen der Ventile in eiiiar* gemeine amen Querschnittebene des Krümmerblockes liegen5 wobei der genannte Block eine ringförmige Nut in jedem Kohlraum an jeder Seite der Querschnittebenen und radial dax^in von den Nuten verlaufende Durchgänge hat, wobei die Durchgänge in einer gegebenen Querschnittebene an einem Schnittpunkt einer Reihe von Durchgängen enden, um eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den Nuten der genannten Ebene zu ermöglichen, wobei der Block weiterhin eine gleiche Anzahl von getrennten öffnungen hat, die in der Klemmenseite des Blockes liegen und sich senkrecht zu dieser Seite erstrecken, wobei jede öffnung an einem Schnittpunkt mit einem der sich gegenseitig anschliessenden, sich schneidenden Durchgänge der genannten Reihen endet.is characterized by a manifold block, which fixes the three control valves and jointly connects corresponding openings of the control valves in the fluid circuit, 'on the hydraulic motor in top to control proportionally in tune with the combined fluid flow from the valves, the manifold block has a clamp side, the sealing abuts a main housing of the engine and has cavities for sealingly installing the valves in mutually separated parallel relationship and side by side, with corresponding openings of the valves in a common cross-sectional plane of the manifold block 5, said block having an annular groove in each cavity on each side which has cross-sectional planes and passages extending radially dax ^ in from the grooves, the passages in a given cross-sectional plane terminating at an intersection of a series of passages to allow fluid communication between the grooves of said plane, d the block furthermore has an equal number of separate openings which lie in the terminal side of the block and extend perpendicular to this side, each opening ending at an intersection with one of the mutually adjoining, intersecting passages of the said rows.

Diese Ausbildung des Servosystems hat den Vorteil, daß bei ungefährdeter Betriebsbereitschaft und Zuverlässigkeit gegenüber den bekannten Systemen Gewichts- und Kosteneinsparungen sowie verminderter Platzbedarf vorhanden sind.This design of the servo system has the advantage that at safe operational readiness and reliability compared to the known systems weight and cost savings as well as reduced space requirements are available.

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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below with reference to the drawing, for example explained in more detail. Show it:

Fig. 1 ist ein funktionelles Blockdiagr-amm eines Systems, das die Erfindung verwendet;Fig. 1 is a functional block diagram of a system using the invention;

Fig» 2 ist eine, schematische Anordnung d-?s V-y'rdulischen Kreislaufs für die Vorrichtung nach Fig. 1, worin das Zusammenwirken zwischen der hydraulischen 2u~ sairiTuenfassungseinrichtung und dem hydraulischen Motor für eine Dreiwegeventilanordnung dargestellt wird;Fig '2 is a d-, s schematic arrangement Vy' rdulischen circuit for the apparatus of Figure 1, wherein the interaction between the hydraulic 2u ~ is represented sairiTuenfassungseinrichtung and the hydraulic motor for a three-way valve assembly?.

Fig. 3 ist eine isometrische teilweise weggebrochene Zeichnung einer bevorzugten Ausführungsforrn der Erfindung;Figure 3 is an isometric drawing, partially broken away a preferred embodiment of the invention;

Fig« 4 ist eine isometrische teilweise weggebrochene Zeichnung des Krümmerblockes der Vorrichtung nach Fig. 3,Figure 4 is an isometric drawing, partially broken away the manifold block of the device according to Fig. 3,

In den Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Einzelteile.In the figures, the same reference symbols relate to the same individual parts.

In Fig» 1 ist ein funktionelles Bausteinschaltbild eines Servosystems nach der Erfindung gezeigt. Es wird ein elektrohydraulisches Servosystem mit einer elektrischen Eingangssteuerklemme 10 und einem mechanischen Ausgangsteil 11 gezeigt. Weiterhin sind drei unabhängige Signalkanäle 12, und 14 für die Übertragung von Signalen von der Eingangssteuerklemme 10 vorgesehen, wobei jeder Kanal ein elektrohy-In FIG. 1, there is a functional block diagram of a Servo system according to the invention shown. It will be an electro-hydraulic one Servo system with an electrical input control terminal 10 and a mechanical output part 11 is shown. There are also three independent signal channels 12 and 14 for the transmission of signals from the input control terminal 10 provided, each channel having an electro-hydraulic

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draulisches Durchflußsteuerungsventil 15 hat, das so beschaffen ist, daß es arbeitend mit einer gemeinsamen Quelle unter Druck stehender hydraulischer Flüssigkeit ver-bunden ist und ansprechend im Kreislauf mit der Eingangsklemme 10 verbunden. Es ist auch ein hydraulischer Motor 16 vorgesehen, der antreibend mit dem Ausgangsteil 11 verbunden ist. Die Flüssigkeitszusammenfassungseinrichtung 17 kuppelt den hydraulischen Motor 16 im Flüssigkeitskreislauf mit den Ventilen 15a, 15b und 15c, um dem hydraulischen Motor 16 Flüssigkeit zuzuleiten. Stellungswandler 18, 19 und 20, die gemeinsam auf die Bewegung des Auslaföteiles ansprechen, schaffen negative Rückkopp-Itingsstellungssignale für entsprechende Signale der Signalkanäle 12-, 13 und 14.,hydraulic flow control valve 15 has that so is designed to operate from a common source of pressurized hydraulic fluid connected and responsive in circuit with the input terminal 10 connected. A hydraulic motor 16 is also provided which is driving with the output member 11 is connected. The liquid pooling device 17 couples the hydraulic motor 16 in the fluid circuit with the valves 15a, 15b and 15c the hydraulic motor 16 to supply fluid. Position converter 18, 19 and 20, which are jointly responsive to movement of the outlet part, create negative feedback itingsposition signals for corresponding signals of signal channels 12, 13 and 14.,

eder der Sigualkanäle 12, 13 und Ik weist weiterhin eine Signalzusammenfassungseinrichtung 21 auf, wie etwa einen Signaljmsammenfassungsverstärker, der so angeordnet ist, daß er das gemeinsame Eingangssignal (angewendet auf die gemeinsame Eingangsklemme 10) und das negative Rückkopplungssignal von einem gegenseitig ausschliessenden der Stellungswandler 18, 19 und 20 kombiniert. Falls ein Wechselstromeingangssignalsystem verwendet wird und die Wandler 18, 19 und 20 Wechselstromwandler sind, haben die Zusammenfassungsverstärker 21a, 21b und 21c weiterhin phasenempfindliche Demodulierungseinrichtungen, um die zusammengefaßten Signale in Gleichstromsignale umzuwandeln, die sich aur Verwendung durch die elektrohydrauli- Each of the signal channels 12, 13 and Ik further includes signal combining means 21, such as a signal combining amplifier, which is arranged to receive the common input signal (applied to the common input terminal 10) and the negative feedback signal from a mutually exclusive one of the position transducers 18, 19 and 20 combined. If an AC input signal system is used and converters 18, 19, and 20 are AC converters, aggregation amplifiers 21a, 21b, and 21c further have phase sensitive demodulating means to convert the aggregated signals into DC signals which can be converted for use by the electro-hydraulic system.

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schen Ventile 15a, 15b und 15c eignen. Die 'lauwr-JGt· und Anordnung der Verstärker 21a,21b und 21c sind .1er. Fachleuten wohl bekannt und sie sind daher lediriici; :.:\ Blockform oder symbolischer Form gezeigt,cal valves 15a, 15b and 15c are suitable. The 'lauwr-JGt · and arrangement of the amplifiers 21a, 21b and 21c are .1er. Well known to those skilled in the art and they are therefore lediriici; :.: \ Block form or symbolic form shown

Im normalen Betrieb der Anordnung nach Fig. l veranlassen Eingangs signale, die auf die Eingangsklenyiie 10 zur Einwirkung gebracht werden, jedes der Durchflußventile 15a, 15b und 15c einen gesteuerten Flüssigkeitsstrom von gleichem Sinn oder Richtung zu schaffen im iUuiprechen auf Eingangssignale, die der Eingangsklemme XO zigeleitet werden. Der Flüssigkeitsstrom wird am Krümmer 17 kombiniert und dem hydraulischen Motor 16 zugeführt zur Betätigung des Ausgangsteiles 11 in einer ausgewählten Richtung, die der Richtung des gesteuerten Flüssigkeitsstromes entspricht. Die Stellungswandler 18, 19 und 20 erzeugen im Ansprechen auf die Bewegung des Ausgangsteiles 11 Stellungsrückkopplungssignale, die die Stellung des Ausgangsteiles 11 anzeigen und einer von einer Richtung, die der der Eingangssignale entgegengesetzt liegt, die auf die Endklemme 10 zur Einwirkung gebracht werden. Die Stellungsrückkopplungssignale von jedem Wandler werden zum Eingang eines dazugehörigen der Zusaininenfassungsverstärker zurückgeleitet. Jeder der Zusammenfassungaverstärker 21a, 21b und 21c sprechen auf die algebraische Summe von oder den Amplitudenunterschied zwischen den beiden Eingängen dazu an, um einen Flüssigkeitsstrom von dem entsprechenden Durchflußventil 15 zum hydraulischenInitiate in normal operation of the arrangement according to FIG Input signals that are sent to the input cycle 10 Are brought into action, each of the flow valves 15a, 15b and 15c a controlled flow of liquid to create the same sense or direction in speaking to input signals that are routed to input terminal XO will. The fluid flow is combined at the manifold 17 and fed to the hydraulic motor 16 for actuation of the outlet part 11 in a selected direction which corresponds to the direction of the controlled liquid flow. The position transducers 18, 19 and 20 generate position feedback signals in response to the movement of the output member 11 indicating the position of the output part 11 and one of a direction which is opposite to that of the input signals, which are brought into action on the end clamp 10. The position feedback signals from each transducer are to the input of an associated one of the integration amplifiers returned. Each of the summary amplifiers 21a, 21b and 21c speak to the algebraic Sum of or the difference in amplitude between the two inputs to a liquid flow of the corresponding flow valve 15 to the hydraulic

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Motor 16 einer solchen Richtung zu erzeugen, um den Ausgangsteil 11 zu veranlassen, sich in einer Richtung zu bewegen, die das Bestreben hat, den Amplitudenunterschied auf null zu verringern, wie das bei der Technik der negativen Rückkopplungskontrollsysteme klar ist. Wenn die Ausgänge von jedem der Wandler 18, 19 und 20 den zur Einwirkung gebrachten Eingang von der Klemme gleich und entgegengesetzt sind, dann ist der sich ergebende Strom, der von den dazugehörigen Steuerventilen geschaffen wird, gleich null. Wenn der kombinierte Strom zum Motor 16 gestoppt wird, hält der Motor den Ausgangsteil in einer Stellung, die der Richtung und der Amplitude des auf die Klemme 10 zur Anwendung gebrachten Signals entspricht, wobei das System entsprechende Stellungsveränderungen im Ausgangsteil 11 zu darauffolgenden Veränderungen im Eingangssignal erzeugt.Motor 16 to produce such a direction as to cause the output part 11 to move in one direction to move, which has the tendency to reduce the amplitude difference to zero, as in the case of technology of negative feedback control systems is clear. When the outputs from each of the transducers 18, 19 and 20 the applied input from the clamp are equal and opposite, then the resulting one is Current created by the associated control valves is zero. When the combined electricity to the motor 16 is stopped, the motor holds the output part in a position that corresponds to the direction and the Amplitude of the signal applied to the terminal 10, with the system corresponding changes in position generated in the output part 11 to subsequent changes in the input signal.

Für den Fall der unrichtigen Funktion eines Kanales, wie etwa dem Versagen eines Steuerventils oder eines Rückkopplungswandlers oder Verstärkers arbeitet das System dennoch weiter, als eine Stellungsservoeinrichtung zu funktionieren. Wenn beispielsweise entweder der eine oder beide Verstärker 21a und das Ventil 15a so ausfallen sollten, daß ein Ausgang null geliefert wird, wür den die verbleibenden Verstärker 21b und 21c weiterhin die dazugehörigen Ventile ISb und 15c steuern, um einen gesteuerten FlÜssigkeitsstrom 2um hydraulischen Motor 16 zu liefern in Übereinstimmung mit dem Amplitudenun-009Ö25/ÜU2 In the event of a channel malfunctioning, such as the failure of a control valve or a feedback transducer or amplifier, the system still continues to function as a position servo. For example, if either or both amplifiers 21a and valve 15a were to fail to provide a zero output, the remaining amplifiers 21b and 21c would continue to control associated valves ISb and 15c to provide a controlled flow of fluid to hydraulic motor 16 deliver in accordance with the amplitude un-009Ö25 / ÜU2

terschied zwischen den negativen Rückkopplungsstellungssignalen und einem Eingangssignal, das auf die Eingangsklemme 10 zur Einwirkung gebracht wird. In anderen Worten arbeitet das System als Stellungsservoeinrichtung weiter, falls ein Nullsignalversagen in einer der Vorwärtssteuerschlaufen auftritt ohne Veränderung entweder in der geschlossenen Schlaufenverstärkung (Ausgangsverschiebung je Volt Eingang) oder Servokaft (maximal erreichbare Verschiebung). In der Tat arbeitet das System so weiter im Falle von Nullsignalversagen in allen, mit Ausnahme einer der Vorwärtsschlaufen, so lang als eine verbleibende Schlaufe voll arbeitet.difference between the negative feedback position signals and an input signal sent to the input terminal 10 is brought into effect. In other words, the system works as a position servo further if there is a null signal failure in one of the feedforward control loops occurs without change either in the closed loop reinforcement (output shift per volt input) or servo force (maximum achievable displacement). Indeed the system works so on in case of zero signal failure in all, with Except for one of the forward loops, as long as a remaining loop is fully working.

Eine andere Art des Versagens, die vorkommen kann, ist ein sogenanntes "knapp darüber" (hard over) Versagen, wobei ein Maximumsignal in der Vorwärtsschlaufe vorgesehen wird, was zu einem Vorspannungsstrom oder Maximumstrom einer gewählten Richtung von etwa dem Ventil 15a stammt. Solch ein Versagen kann eintreten infolge einer besonderen Art des Versagens im Ventil 15a selbst oder infolge des öffnens eines Rückkopplungswiderstandes in einer Rückkopplungsstufe des Verstärkers 21a in Anwesenheit eines kleinen aber bestimmten Eingangs oder infolge des Versagens eines Stellungswandlers 18 in Anwesenheit eines bestimmten Eingangssignals (eines anderen als null) an der Klemme 10. In solch einem Falle erzeugt die sich ergebende Bewegung des Ausgangsteiles 11, die durch denAnother type of failure that can occur is a so-called "just above" (hard over) failure, with a maximum signal provided in the forward loop becomes what becomes a bias current or maximum current a selected direction originates from approximately the valve 15a. Such failure can occur as a result of a particular one Type of failure in the valve 15a itself or as a result of the opening of a feedback resistor in a feedback stage of amplifier 21a in the presence of a small but definite input or as a result of failure a position transducer 18 in the presence of a certain input signal (other than zero) of the clamp 10. In such a case, the resulting movement of the output member 11 generated by the

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Vorspannungsfluß vom Ventil 15a erzeugt wird, Stellungsfehlersignale an den Ausgängen entsprechender Verstärker 21b und 21c (sowie auch Verstärker 21a). Solche Stellungsfehlersignale oder Strömungssteuerungssignale werden den Ventilen 15b und 15c zugeleitet, die einen gesteuerten Flüssigkeitsstrom schaffen, der mit dem Vorspannungsstrom von dem schlecht funktionierenden Ventil 15a mit Hilfe des Durchflußkombinierungskrümmers kombiniert wird, um auf diese Art und Weise diesen Voüpannungsstrom auszugleichen und den Motor 16 zu veranlassen, den Ausgangsteil 11 in die richtige Stellung zu treiben. Im festen Zustand schaffen die beiden voll arbeitenden Ventile 15b und 15c einen kombinierten Ausgleichsstrom, der genau die Richtung und Grosse des Vorspannungsstromes vom Ventil 15a ausgleicht- Mit diesem Ausgleichsdurchflußzustand oder Null-Nettostrom ist ein kleiner Verschiebungsfehler in der Stellung des Ausgangsteiles 11 im Verhältnis zu der gewünschten Stellung im Zusammenhang, vodurch eine Festzustandsfehlerspannung an den entsprechenden Ausgängen der Verstarker 21b und 21c erzeugt wird, die genügt, um eine Hälfte der erforderlichen Ausgleichsdurchflußgeschwindigkeit an jedem der Ventile 15b und 15c zu schaffen. Dieser Festzustandsstellungsfehler ist normalerweise vernachlässigenswert für gewöhnliche Systemverstärkungen. Weiterhin, und wo die Stellungsservoeinrichtung nach Fig, 1 in einem anderen (äusseren) geschlossenen Schiaufeneystem verwendet wird, wie etwa einem Flug-Bias flow is generated by valve 15a, position error signals at the outputs of corresponding amplifiers 21b and 21c (as well as amplifiers 21a). Such position error signals or flow control signals are supplied to valves 15b and 15c, which are controlled Create fluid flow that coincides with the bias flow from malfunctioning valve 15a Using the flow combining elbow is combined in this way this Voüpannungsstrom balance and cause the motor 16 to drive the output part 11 in the correct position. in the solid state, the two fully working valves 15b and 15c create a combined equalizing flow, which exactly the direction and size of the bias current equalized by valve 15a- With this equalized flow condition or zero net current is a small displacement error in the position of the output part 11 related to the desired position, by applying a fixed state error voltage to the corresponding one Outputs of the amplifiers 21b and 21c is generated, which is sufficient to increase one half of the required equalizing flow rate on each of the valves 15b and 15c. This state of affairs error is usually negligible for ordinary system reinforcements. Furthermore, and where the position servo according to Fig, 1 in another (outer) closed Loop system is used, such as a flight

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zeughöhensteuerungsgerät, kann die Wirkung eines solchen Stellungsfehlers auf die aussere Schlaufe vermieden werden durch Dazwischenschalten von Signalintegrierungsmitteln zwischen diese Quelle des zur Einwirkung gebrachten Eingangssignals (nicht gezeigt) und der Eingangsklemme 10, wie das in der Technik der Servosteuerung wohlbekannt ist.vehicle height control device, can have the effect of such Position error on the outer loop avoided are acted upon by the interposition of signal integrating means between these sources brought input signal (not shown) and the input terminal 10, as is well known in the servo control art.

Eine Ausführungsform des Gedankens nach Fig. 1, unter Verwendung von Dreiwege-Übertragungsventilen ist in Fig. 2 gezeigt.An embodiment of the concept of FIG. 1, using three-way transfer valves, is shown in FIG Fig. 2 shown.

In Fig. 2 ist eine schematische Anordnung einer Ausführungsart der Erfindung gezeigt. Es ist ein einzelner hydraulischer Motor 16 vorgesehen, der einen einzelnen Zylinder 25 aufweist, der so beschaffen ist, daß er mit e inem Träger verbunden werden kann und weiter ein einzelner beweglicher Kolben 26 in einem Zylinder 25, der mit einem einzelnen mechanischen Ausgangsteil 11 verbunden ist, der sich axial von einer ersten Seite des Kolbens 26 erstreckt. Diese Anordnung des Kolbens 26 schafft erste und zweite Kammern 27 und 28 im Zylinder 25 auf der ersten bzw. einer zweiten Seite des Kolbens 26, wobei der wirksame hydraulische Bereich der ersten Seite vorzugsweise eine Hälfte der der zweiten Seite ist aus Gründen, die nachstehend noch genauer erläutert werden.Referring to Fig. 2, there is shown a schematic arrangement of an embodiment of the invention. It's a single hydraulic Motor 16 is provided which has a single cylinder 25 which is adapted to be with A carrier can be connected and a single one movable piston 26 in a cylinder 25, which is connected to a single mechanical output part 11 extending axially from a first side of the piston 26. This arrangement of the piston 26 creates the first and second chambers 27 and 28 in cylinder 25 on first and second sides of piston 26, respectively, wherein the effective hydraulic area of the first side is preferably half that of the second side for reasons which are explained in more detail below.

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Es sind weiterhin mindestens drei elektrohydraulisch^ Dreiwege-Servoventile 15a, 15b und 15c vorgesehen, von denen jedes eine Druckeinlaßöffnung, eine gesteuerte Flußauslaßöffnung und eine Rücklaufdrucköffnung hat. Es ist weiterhin eine Eingangsendklemme 10 vorgesehen, erste, zweite und dritte Signalkanäle 12, 13 und IM·, ein Strömungszufassungskrüinmer 17 und erste, zweite und dritte Stellungswandler 18, 19 und 20, die alle so angeordnet sind, daß sie funktionell mit dem hydraulischen Motor 16 in gleicher Art und Weise zusammenarbeiten, wie die gleich bezeichneten Elemente nach Fig. 1.There are still at least three electro-hydraulic ^ Three-way servo valves 15a, 15b and 15c are provided, each of which has a pressure inlet port, one being controlled Has a flow outlet port and a return pressure port. It an input end terminal 10 is also provided, first, second and third signal channels 12, 13 and IM ·, a Flow inlet manifold 17 and first, second and third position transducers 18, 19 and 20, all so arranged are that they functionally cooperate with the hydraulic motor 16 in the same way as the same designated elements according to FIG. 1.

Übertragungsventile 15a, 15b und 15c sind in gleicher Art und Weise gebaut und angeordnet und sind elektrohydraulische Dreiwege-Servoventile, wie etwa eine Type, die handelsüblich beispielsweise von der Moog Valve Co. aus Aurora, New York, zur Verfügung steht. Jedes der Ventile 15a, 15b und 15c in Fig. 2 hat eine Einlaßdrucköffnung, eine gesteuerte Strömungsauswärtsöffnung und eine Rücklaufdrucköffnung. Die Rücklaufdrucköffnungen sind so beschaffen, daß sie gewöhnlich mit der Rücklaufdruckseite P7, einer (nicht gezeigten) Quelle von unter Druck stehender Hydraulischer Flüssigkeit verbunden sind. Der Krümmer 11 verbindet normalerweise die Auslaufsöffnungen der Ventile 15a„ ISb und 15c mit der zweiten Kammer 28 des hydraulischen Motors 16. Die zweite Kammer 27 des Motors und die Eingangsdr»iieköffnungen der Ventile 15a, 15b und 15cTransfer valves 15a, 15b and 15c are similarly constructed and arranged and are three-way electrohydraulic servovalves such as those commercially available from, for example, Moog Valve Co. of Aurora, New York. Each of the valves 15a, 15b and 15c in Fig. 2 has an inlet pressure port, a controlled flow outward port, and a return pressure port. The return pressure ports are designed to usually connect to the return pressure side P 7 , a source of pressurized hydraulic fluid (not shown). The manifold 11 normally connects the outlet openings of the valves 15a, 15b and 15c with the second chamber 28 of the hydraulic motor 16. The second chamber 27 of the motor and the inlet pressure openings of the valves 15a, 15b and 15c

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sind so beschaffen, daß sie gewöhnlich mit der Hochdruckzuleitungsseite P der (nicht gezeigten) Quelle einer unter Druck stehenden Flüssigkeit verbunden werden können.are designed so that they are usually connected to the high pressure inlet side P to the source of pressurized liquid (not shown) can.

Die Kenntnis der Arbeitsweise der drei Servoventile 15a, 15b und 15c ist nützlich für das Verständnis der Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 2. Die Anordnung und der Betrieb der Ventile 15a, 15b und 15c ist ähnlich, so daß eine Erläuterung der Anordnung und des Betriebes des Ventiles 15c, wie schematisch in Fig. 2 gezeigt, genügt.Knowledge of the mode of operation of the three servo valves 15a, 15b and 15c is useful for understanding the operation of the arrangement of FIG. 2. The arrangement and FIG Operation of valves 15a, 15b and 15c is similar, so an explanation of the arrangement and operation of the Valve 15c, as shown schematically in FIG. 2, is sufficient.

Das Servoventil 15c besteht aus einem hydraulischen Stromkreislauf und einer magnetisch betätigten Einrichtung zum Steuern des hydraulischen Strömungskreislaufes. Der Flüssigkeitssteuerungskreislauf umfaßt eine Ventilspule 30, die gleitend in einem Ventilspulenzylinder 31 montiert ist und erste und zweite Endkolbenabschnitte 32 und 33 hat, die axial im Abstand von einem Mittelkolbenabschnitt 3H stehen und damit durch zwei Zwischenspulenabschnitte 35 und 36 verbunden sind, wodurch der· Zylinder 31 in zwei Endkammern 37 und 38 und zwei Zwischenkammern 39 und UO aufgeteilt ist. Die beiden Endkammern 37 und 38 und eine der Zwischenkammern 39 sind üblicherweise mit der Hochdruckseite P_ der (nicht gezeigten) Druckflüssigkeitsquelle verbunden, während die andere Zwischenkammer 40 eine öffnung zu der Rückdruckseite P der unter Druck ste-The servo valve 15c consists of a hydraulic circuit and a magnetically operated device for controlling the hydraulic flow circuit. The fluid control circuit comprises a valve spool 30 which is slidably mounted in a valve spool cylinder 31 and has first and second end piston portions 32 and 33 which are axially spaced from a central piston portion 3H and connected therewith by two intermediate coil portions 35 and 36, whereby the cylinder 31 is divided into two end chambers 37 and 38 and two intermediate chambers 39 and UO. The two end chambers 37 and 38 and one of the intermediate chambers 39 are usually connected to the high pressure side P_ of the pressure fluid source (not shown), while the other intermediate chamber 40 has an opening to the back pressure side P of the pressurized

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henden Flüssigkeitsquelle geöffnet ist. Es sind auch swei Pipetten oder Troddelöffnungen vorgesehen, von denen jede in Flussigkeitsverbindung mit der unter Druck stehenden Flüssigkeit einer sich gegenseitig ausschliessenden der Endkammern 37 und 38 des Ventilspulenzylinders steht und entgegengesetzt angeordnet im Verhältnis zu einem magnetisch betätigten Klappenventil ZL in einem Volumen, das im Flüssigkeitskreislauf mit der Druckrückleitung P in einer nicht gezeigten Art und Weise verbunden ist« Eine mechanische Rückleitung ist zwischen der Spule und dem Klappenventil mit Hilfe der Zwischenschaltung einer feinen Feder vorgesehen, die schematisch als Element 42 angedeutet ist.liquid source is open. There are also two pipettes or tassel openings, one of which each in fluid communication with the pressurized one Liquid in one of the mutually exclusive end chambers 37 and 38 of the valve spool cylinder stands and arranged opposite in relation to a magnetically operated flap valve ZL in one Volume that is connected in the liquid circuit to the pressure return line P in a manner not shown is «A mechanical return line is between the coil and the flap valve with the help of the interposition a fine spring is provided, which is indicated schematically as element 42.

Wenn das Klappenventil41 sich in Ruhe befindet (oder nicht betätigt ist), wird die Ventilspule 30 in der illustrierten Mittelstellung des Ventilspulenzylinders durch das Rückkopplungselement 42 gehalten und der Mittelzylinderabschnitt 34 blockiert den ringförmigen gesteuerten Flüssigkeitsauslaß. Die gleichen und entgegengesetzt wirkenden Drücke, die auf die symmetrischen hydraulischen Bereiche der Kolbenbereiche der Spule ausgeübt* werden , Üben eine Nettokraft von null aus, wobei die Spule in der Mittelstellung durch die Rückhaltewirkung der Rückkopplungsfeder 42 gehalten wird. In einem solchen Zustand der Ventilspule unterliegt das neutrale Durchl«öken oder der notwendige minimale Durchleckflufö von der Hochdruck-(P ) Zwischenkammer 39 zur Nieder-009825/0142 When the flap valve41 is at rest (or is not actuated), the valve spool 30 is in the illustrated center position of the valve spool cylinder held by the feedback member 42 and the central cylinder portion 34 blocks the annular controlled fluid outlet. The same and opposite acting pressures exerted on the symmetrical hydraulic areas of the piston areas of the spool * exerting zero net force with the coil in the center position due to the restraint effect the feedback spring 42 is held. In such a state of the valve spool, the neutral is defeated Leak-through or the necessary minimum leak-through flow from the high pressure (P) intermediate chamber 39 to the lower 009825/0142

druckzwischenkammer (Pr) 40 zwei getrennten Druckabfällen: einem ( Δ P,) der von der Hochdruck (P_) Zwischenkammer-Öffnung 39 zu der gesteuerten Druck (Pc) Auslaßöffnung 43 führt und der anderen (^ P2) beim Vorbeifliessen entlang der gesteuerten Druck (Pc) Auslaßöffnung 43 zur Niederdruck (P ) Zwischenkammer 40.pressure intermediate chamber (P r ) 40 two separate pressure drops: one (Δ P,) which leads from the high pressure (P_) intermediate chamber opening 39 to the controlled pressure (P c ) outlet opening 43 and the other (^ P 2 ) when flowing along the controlled pressure (P c ) outlet port 43 to the low pressure (P) intermediate chamber 40.

P1 = P3 - Pc (1)P 1 = P 3 - P c (1)

(2)(2)

In dem beschriebenen symmetrischen Zustand sind die bei· den Druckabfälle gleich:In the described symmetrical state, the two pressure drops are the same:

P2 <3)P 2 <3)

Nun werden die Gleichungen 1 und 2 kombiniert und die Gleichung 3 substituiert:Now equations 1 and 2 are combined and equation 3 is substituted:

Aufgelöst nach P,:
P-P
Resolved for P,:
PP

in dem die Gleichung 5 in die Gleichung 1 eingebaut und nach Pc aufgelöst wird ergibt sich:in which equation 5 is incorporated into equation 1 and solved for P c results in:

00982 5/0U200982 5 / 0U2

P0 = P3-^p1 =P 0 = P 3 - ^ p 1 =

c = c =

pc = Τ* p c = Τ *

Demgemäß ist für den unbetätigten Zustand eines jeden der Ventile 15a, 15b und 15c der gewöhnliche entsprechende STeuerdruck P , der auf die zweite Kammer 28 des hydraulischen Motors 16 zur Einwirkung gebracht wird eine Hälfte des Leitungsdruckes P_. Demgemäß ist die Kraft F , die auf die rechte Seite des Kolbens 26 des Motors 16 durch diesen Druck ausgeübt wird (wie in Fig. 2 dargestellt) gleich dem Produkt des Bereiches Aj der linken Seite des Kolbens 26 und dem darauf zur Einwirkung gebrachten Druck:Accordingly is for the inactivated state of everyone of the valves 15a, 15b and 15c the usual corresponding control pressure P applied to the second chamber 28 of the hydraulic Motor 16 is brought into action one half of the line pressure P_. Accordingly, the force F is the is exerted on the right side of the piston 26 of the motor 16 by this pressure (as shown in Fig. 2) equal to the product of the area Aj of the left side of the Piston 26 and the pressure applied to it:

P AP A

rr= -V (8)r r = -V (8)

Diese Kraft wird gerade durch die Kraft F1 ausgeglichen, die auf die linke Seite auf den Kolben 26 (wie dargestellt) ausgeübt wird, die gleich dem Produkt des Systemdruckes P_ und des effektiven Bereiches ΑΛ der rechten Seite des Kolbens 26 ist.This force is just compensated by the force F 1 , which is exerted on the left side of the piston 26 (as shown), which is equal to the product of the system pressure P_ and the effective area Α Λ of the right side of the piston 26.

F1 = P8A1 (9)F 1 = P 8 A 1 (9)

nunmehrnow

A2
A1 = -f- (10)
A 2
A 1 = -f- (10)

PsA P s A

= Fr (11)= F r (11)

009 825/0U2009 825 / 0U2

Demgemäß sind im unbetätigten Zustand des Ventils (der Ventile) die Kräfte auf den Kolben 26 (des hydraulischen Motors 16) ausgeglichen und es ergibt sich keine Bewegung auf den Ausgangsteil 11.Accordingly, in the inactivated state of the valve (s), the forces on the piston 26 (the hydraulic Motor 16) is balanced and there is no movement on the output part 11.

Bei der Anwendung eines Erregungsstromes einer gewählten Richtung (vom Antriebsverstärker) zu der Wicklung, um das Klappenventil 41 erzeugt das Zusammenwirken des sich ergebenden elektromagnetischen Feldes mit den magnetischen Elementen N und S ein Drehmoment oder Moment, das das Klappenventil auf eine ausgewählte der Pipetten zu drückt und dadurch die Flüssigkeitsabgabe daraus drosselt. Diese Drosselung in der Pipettenabgabe bewirkt einen Druckaufbau in der dazugehörigen Endkammer des Druckventils und läßt dadurch die hydraulischen Kräfte auf die Ventilspule 30 ungleich werden. Diese Druckungleichheit oder Kraftunbalance verschiebt die Ventilspule im Verhältnis zu der ringförmigen Steuerdurchflußöffnung, was zu einer Veränderung des Steuerdruckes P führt. Diese Veränderung in dem Steuerdruck P wird durch einen Flüssigkeitsstrom in einer gewählten Richtung ausgedrückt (d.h. entweder in oder aus der Kammer 28 des Motors 16), was zu einer Bewegung des Bauteiles 11 in einer entsprechenden Richtung führt. Diese Bewegung setzt sich fort, bis das Stellungsrückkopplungssignal von einem dazugehörigen Stellungswandler von genügender Grosse ist, um sich einem zur Anwendung gebrachten Eingangssignal auf die Endklemme 10 entgegenzu- When an excitation current of a selected direction (from the drive amplifier) is applied to the winding around the flap valve 41, the interaction of the resulting electromagnetic field with the magnetic elements N and S creates a torque or moment which presses the flap valve onto a selected one of the pipettes and thereby throttles the discharge of liquid therefrom. This throttling in the pipette delivery causes a pressure build-up in the associated end chamber of the pressure valve and thereby causes the hydraulic forces on the valve spool 30 to become unequal. This pressure imbalance or force imbalance displaces the valve spool in relation to the annular control flow opening, which leads to a change in the control pressure P. This change in the control pressure P is expressed by a flow of fluid in a selected direction (ie, either into or out of the chamber 28 of the motor 16), which results in movement of the component 11 in a corresponding direction. This movement continues until the position feedback signal from an associated position transducer is of sufficient size to counteract an applied input signal to the end terminal 10.

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setzen, wodurch der Betätigungsstrom in der Klappenventilwicklung auf im wesentlichen null verringert wird. In solch einem nicht erregten Zustand kehrt das Klappenventil zu null zurück und die Folgefeder 42 bringt die Ventilspule in die neutrale Durchflußstellung zurück und stoppt dadurch sowohl die Betätigung des Motors 16 als auch die Bewegung des Ausgangsteiles 11.set, thereby reducing the actuation current in the flapper valve winding to substantially zero. In such a de-energized condition, the flap valve returns to zero and the follower spring 42 brings the The valve spool returns to the neutral flow position, thereby stopping both the actuation of the motor 16 and the also the movement of the output part 11.

Im normalen Betrieb der Anordnung nach Fig. 2 würden alle drei Ventile 15a, 15b und 15c gleichartig und synchron arbeiten. Sollte jedoch ein Versagen an dem Signalkanal auftreten, zu dem ein Ventil gehört, um so einen Fluß von gleich null daraus zu verursachen, würden die beiden anderen Ventile weiterarbeiten, um einen gesteuerten Flüssigkeitsstrom zu oder aus der Kammer 28 des Motors 16 zu schaffen, wie gefordert, in Obereinstimmung mit den Stellungsdifferenzsignaleingängen zu diesen Ventilen von den dazugehörigen der Treiberverstärker 21a, 21b und 21c. Falls jedoch das Versagen eines Signalkanales zu einem Vorspannungsfluß durch das dazugehörige Durchflußsteuerungsventil führen sollte, dann würden die Ventile der verbleibenden wirksamen Signalkanäle einen kombinierten Ausgleichsfluß schaffen, um sowohl diesen Vorspannungsfluß auszugleichen, als auch den Motor 16 in der gewünschten Richtung zu betätigen, in der gleichen Art und Weise wie im Zusammenhang mit der Anordnung nach Fig. 1 beschrieben.In normal operation of the arrangement according to FIG. 2, all three valves 15a, 15b and 15c would be identical and synchronous work. However, should a failure occur on the signal channel to which a valve belongs, so is a flow To cause zero out of it, the other two valves would continue to operate to provide a controlled flow of fluid to or from the chamber 28 of the motor 16 as required, in accordance with the Position difference signal inputs to these valves from the associated driver amplifiers 21a, 21b and 21c. However, in the event of a signal channel failure to bias flow through the associated flow control valve should result, then the valves of the remaining effective signal channels would be combined into one Create balance flux to balance both this bias flow, and the motor 16 in the desired Direction to operate in the same way as in connection with the arrangement of FIG. 1 described.

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Sollte beispielsweise das Klappenelement 11 für das Ventil 15 nach links gedrückt-werden, wie in Fig. 2 dargestellt, würde das Drosseln der linken Pipette den sich ergebenden Druck in der linken Endkammer 37 des Ventilzylinders im Verhältnis zu dem der rechten Ventilkammer 3 8 erhöhen und würde dadurch die Ventilspu«le 30 veranlassen, sich nach rechts zu bewegen. Solch eine Bewegung nach rechts der Ventilspule 30 setzt die Steuerventilausgangsöffnung 43 der unter Druck stehenden Zwischenkammer 39 aus und erzeugt dadurch einen Flüssigkeitsstrom von der Öffnung "+3 zum Krümmer 17, der das Bestreben hätte, den Motorkolben 26 nach rechts zu betätigen. In Abwesenheit eines Steuersignales auf die Eingangsklemme 10, ist der einzige Eingang zu jedem der Antriebsverstärker, der zu den arbeitenden Ventilen gehört, das Stellungsrückkopplungssignal von den entsprechenden Stellungswandlern. Das Ansprechen der Arbeitsventile auf dieses Eingangssigni. schafft den kombinierten Strom, der notwendig ist, um die Bewegung des Motors 26 und des Bauteiles 11 (wie von den Wandlern festgestellt) zu verhindern. Daher ergibt sich in dem festen Zustand ein Flüssigkeitsstrom vom Krümmer 17 auf jedes der Arbeitsventile zu, wobei der kombinierte Strom gleich dem Strom von dem unter Druck stehenden Ventil ist. In anderen Worten wird der Ausgangsteil 11 leicht nach rechts aus der gewünschten oder Bezugsstellung in dem Ausmaß verschoben, wie das notwendig ist, um ein Steuersignal aus jedem der Antriebsverstärker 21 der arbeitenden SignalkanäleShould, for example, the flap element 11 for the valve 15 to be pressed to the left, as shown in Fig. 2, the throttling of the left pipette would reduce the resulting pressure in the left end chamber 37 of the valve cylinder increase in relation to that of the right valve chamber 3 8 and would thereby cause the valve coil 30 to move to the right. Such rightward movement of the valve spool 30 sets the control valve outlet opening 43 of the pressurized intermediate chamber 39 and thereby generates a flow of liquid from the Opening "+3 to the manifold 17, which would have the tendency to actuate the engine piston 26 to the right. In the absence of a control signal to input terminal 10, is the only input to each of the drive amplifiers that is to the working valves, the position feedback signal from the corresponding position transducers. The response the working valves on this input signi. creates the combined electricity that is necessary to make the movement of the motor 26 and the component 11 (as determined by the converters). Hence it arises in the solid Condition a flow of fluid from manifold 17 towards each of the working valves, the combined flow being equal to the Flow from the pressurized valve is. In other words, the output part 11 is slightly to the right of the desired or reference position shifted to the extent necessary to obtain a control signal from each the drive amplifier 21 of the working signal channels

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zu schaffen, was einen Ausgleichsstrom von entgegengesetzter Richtung schafft und von einer Hälfte der Grosse des Druckes für ein dazugehöriges Ventil.to create what is a compensating current of opposite Direction creates and of one half the size of the pressure for an associated valve.

Wenn wahlweise das Klappenelement Hl des unter Druck gesetzten Ventüs nach rechts gedrückt würde, drückt der sich ergebende grössere Druck in der rechten Endkammer 38 des Ventilspulenzylinders die Ventilspule 30 nach links (wie in Fig. 2 dargestellt) und gibt dadurch die Ausgangsöffnung U3 zur Druckrücklaufzwischenkammer UO frei, was zu einem Strömen vom Krümmer 17 auf die Steueröffnung 43 zu führt. Diese Druckströmung hat das Bestreben, den Kolben 26 nach links aus einer Bezugsstellung heraus zu betätigen, was zu einem Stellungsfehlersignal an den Ausgängen der Antriebsverstärker der Betriebssignalkanäle führt. Das Ansprechen der Betriebsventile auf dieses Fehlersignal schafft den kombinierten Fluß, der notwendig ist, um die Bewegung des Kolbens 26 zu verhüten. Daher ergibt sich im festen Zustand ein Flüssigkeitsstrom von jedem der beiden Betriebsventile zum Krümmer 17, wobei der kombinierte Strom dorthin gleich dem Strom vom Krümmer 17 zu dem unter Druck stehenden Ventil ist. In anderen Worten wird der Ausgangsteil 11 leicht nach links aus der gewünschten oder Referenzstellung verschoben und zwar in dem Ausmaß das notwendig istt um einen Ausgleichsstrom entgegengesetzter Richtung und von der halben Grosse des Druckes von jedem der beiden Arbeitsventile zu schaffen.If either the flap element Hl of the pressurized valve would be pushed to the right, the resulting greater pressure in the right end chamber 38 of the valve spool cylinder pushes the valve spool 30 to the left (as shown in Fig. 2) and thereby gives the outlet opening U3 to the pressure return intermediate chamber UO free, which leads to a flow from the manifold 17 to the control port 43. This pressure flow tends to actuate the piston 26 to the left from a reference position, which leads to a position error signal at the outputs of the drive amplifiers of the operating signal channels. The response of the service valves to this error signal creates the combined flow necessary to prevent piston 26 from moving. Thus, in the solid state, there is a flow of liquid from each of the two service valves to manifold 17, the combined flow there being equal to the flow from manifold 17 to the pressurized valve. In other words, the output member 11 is slightly shifted to the left from the desired or reference position and that to the extent that is necessary t in order to create a compensation current of opposite direction and of half the size of the print from each of the two working valves.

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Eine bevorzugte Ausführungsform eines Teiles der schematischen Anordnung nach Fig. 2 ist im einzelnen in Fig. 3 und 4 gezeigt.A preferred embodiment of part of the schematic The arrangement according to FIG. 2 is shown in detail in FIGS.

Unter Hinweis auf Fig. 3 und 4 ist dort eine isometrische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Betätigers dargestellt, der schematisch in Fig. 2 gezeigt ist, wobei die Elemente davon gleiche Bezugszeichen haben, wie in Fig. 2, was gleichen funktioneilen Elementen entspricht. Ein Hauptgehäuse 57 nimmt zusätzlich zum Einschliessen des hydraulischen Motorelementes 26 und den Kammern 27 und 28 auch die drei Stellungswandler 18, 3.9 und 20 der Fig. 2 auf, wovon einer teilweise in Fig. 3 weggebrochen gezeigt ist. Die drei Verschiebungswandler sind gegenseitig nahe aneinander und parallel mit der Längsachse des Motors (durch das Ausgangselement 11 dargestellt) eingebaut und mechanisch mit dem beweglichen Element 11 durch eine Kupplungseinrichtung 48 verbunden. Zur verbesserten Auflösung sind die Wandler vorzugsweise von einer Wechselstrominduktionsart mit einem magnetdurchlässigen zylindrischen Spulenkern 54 innerhalb eines Transformatorelementes 55 mit einer Primärwicklung und einer dazu konzentrischen Sekundärwicklung, wie im einzelnen im U.S,-Patent Hr. 3.136.224, erteilt am 9. Juni 1964 an A.S. Escobosa ausgestellt, beschrieben. Demgemäß würde das Gehäuse voraugaweise aus einem Material gebaut werden müssen, das eine niedrige magnetische Permeabilität (um die Arbeit derReferring to Figures 3 and 4, there is an isometric view of a preferred embodiment of the actuator shown schematically in FIG. 2, the elements of which have the same reference numerals as in FIG Fig. 2, which corresponds to the same functional elements. A main housing 57, in addition to enclosing the hydraulic motor element 26 and the chambers 27 and 28 also the three position transducers 18, 3.9 and 20 of FIG on, one of which is shown partially broken away in FIG. The three displacement transducers are close to each other one to the other and parallel to the longitudinal axis of the motor (represented by the output element 11) and installed mechanically with the movable element 11 by a coupling device 48 connected. The transducers are preferably of the AC induction type for improved resolution with a magnetically permeable cylindrical coil core 54 within a transformer element 55 with a primary winding and a secondary winding concentric to it, as detailed in the U.S. patent Mr. 3,136,224 issued June 9, 1964 to A.S. Escobosa exhibited, described. Accordingly, the housing would be preliminary must be constructed of a material that has a low magnetic permeability (in order to allow the

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Wandler nicht zu stören) und hohe Widerstandsfähigkeit, (um die hohen hydraulischen Drücke auszuhalten, die üblicherweise auf den hydraulischen Motor zur Einwirkung gebracht werden) kombiniert. Solch ein typisches Material ist austenitischer rostfreier Stahl, Normtype 303.Converter not to disturb) and high resistance, (To withstand the high hydraulic pressures that are commonly used on the hydraulic motor are brought) combined. Such a typical material is austenitic stainless steel, standard type 303.

Der Druckeinlaß (P_) und die hydraulischen Rückleitungs (P ) Fittings 60 und 61 sind in der Nähe des Hinterendes des Hauptgehäuses vorgesehen, wodurch die Vorrichtung arbeitsmässig mit einer Quelle von unter Druck stehender hydraulischer Flüssigkeit verbunden werden kann. Ein Druckleitungskrümmer 45 verbindet üblicherweise die Motorkammer 27 und einen Krümmerblock 47 mit einer Druckarmatur 60, während eine Steuerkrümmerleitung 17 die Motorkammer 28 mit dem Krümmerblock 47 verbindet. Eine Druckrückleitung 46 verbindet eine Rücklaufdruckarmatur 61 und den Krümmerblock 47. Wie in Fig. 4 gezeigt, hat der Krümmerblock 47 eine Endfläche 50, wobei mindestens ein Teil davon abdichtend am Hinterende des Hauptgehäuses 57 in Fig. 3 anschlägt.The pressure inlet (P_) and the hydraulic return line (P) Fittings 60 and 61 are provided near the rear end of the main body, thereby making the device operational can be connected to a source of pressurized hydraulic fluid. A Pressure line elbow 45 usually connects the engine chamber 27 and a manifold block 47 with a pressure fitting 60, while a control manifold line 17 connects the engine chamber 28 to the manifold block 47. A pressure return line 46 connects a return pressure fitting 61 and the manifold block 47. As shown in FIG 47 has an end face 50, at least a portion of which is sealingly attached to the rear end of the main housing 57 in FIG. 3 strikes.

Die hydraulischen Übertragungsventile 15a, 15b und 15c nach Fig. 2 sind vorzugsweise im Krümmerblock 47 der Vorrichtung nach Fig. 3 eingebaut, welcher KrümmerHLock im einzelnen besser in Fig. 4 gezeigt ist. Die handelsüblich zur Verfügung stehenden Arten von derartigen Dreiwege-Ventilen sind üblicherweise zylindrisch geformt, wobei dieThe hydraulic transfer valves 15a, 15b and 15c of Fig. 2 are preferably in the manifold block 47 of the device installed according to FIG. 3, which manifold lock is better shown in detail in FIG. The commercially available Available types of such three-way valves are usually cylindrical in shape, the

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drei hydraulischen Teile .davon axial entlang dieser zylindrischen Oberfläche in einem Abstand voneinander liegen. Wenn daher die Ventile in dazu passenden Höhlungen 51a, 51b und 51c eingebaut werden, die dafür im Krümmerblock 47 vorgesehen sind, liegen entsprechende Öffnungen in der gleichen Quersenkrechtebene durch den Block 47, wie in Fig. 4 dargestellt. Beispielsweise liegen die Druckrückleitungsöffnungen (Pr) der drei Ventile in der senkrechten Ebene 49 parallel zur Endfläche 50 des Blockes 47, was in Fig. 4 durch teilweises Wegbrechen des Blockes 47 gezeigt ist. Wenn daher eine schmale ringförmige Nut oder Höhlung 52 in jeder der Ventilhöhlungen 51a, 51b und 51c in der Ebene 49 ausgedreht wird und eine versetzte Ausdrehung weiter in solchen radialen Richtungen, daß eine Verbindungshöhlung zwischen entsprechenden ringförmigen Höhlungen 52 geschaffen wird, wird eine Einrichtung geschaffen, die eine Flüssigkeitsverbindung zwischen entsprechenden Öffnungen der Öbertragungsventile gestattet. Wenn dann durch die Fläche 50 des Blockes 47 hindurchgebohrt wird, wird eine Öffnung 46 geschaffen, die so beschaffen sein kann, daß ,sie abdichtend mit der Druckrückleitung 46 zusammenpaßt und diese ergänzt, die in Fig.3 gezeigt ist.three hydraulic parts .of which are axially spaced along this cylindrical surface. Therefore, when the valves are installed in matching cavities 51a, 51b and 51c which are provided for this purpose in the manifold block 47, corresponding openings lie in the same transverse vertical plane through the block 47, as shown in FIG. For example, the pressure return openings (P r ) of the three valves lie in the vertical plane 49 parallel to the end surface 50 of the block 47, which is shown in FIG. 4 by the block 47 being partially broken away. Therefore, if a narrow annular groove or cavity 52 is turned out in each of the valve cavities 51a, 51b and 51c in plane 49 and an offset turning out further in such radial directions as to create a communicating cavity between corresponding annular cavities 52, a means is provided, which allows fluid communication between respective ports of the transfer valves. Then, when drilling through the surface 50 of the block 47, an opening 46 is created which may be such that it sealingly mates with and complements the pressure return line 46, which is shown in FIG.

In gleicher Art und Weise werden ein Steuerdruck CPC)» Krümmer 17 und ein Zuleitungsdruck (P_) - Krümmer 45 im Block 47 vorgesehen, um abdichtend zu den gleichen Lei-In the same way, a control pressure CP C ) »elbow 17 and a supply pressure (P_) elbow 45 are provided in block 47 in order to seal the same lines.

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tungen zu passen und diese zu ergänzen, die teilweise in Fig. 3 gezeigt sind.lines to fit and to supplement these, which are partially shown in FIG.

Nicht gezeigte elektrische Leiter können für die notwendigen Stromkreisverbindungen der Ventile und Stellungsrückkopplungswandler vorgesehen werden, wie das in der Technik klar ist.Electrical conductors not shown can be used for the necessary circuit connections of the valves and position feedback transducers be provided, as is clear in the art.

Daher illustriert die Anordnung nach Fig. 3 und U wirksame Mittel zum Ergänzen der schematischen Anordnung nach Fig. 2.Therefore, the arrangement of FIGS. 3 and U illustrates effective Means for completing the schematic arrangement according to FIG. 2.

Obwohl die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung als ein hydraulischer Motor im Zusammenwirken mit Dreiwege-Ventilen dargestellt wurde, ist der Gedanke der Erfindung nicht so beschränkt und umfaßt die wahlweise Verwendung von Vierwege-Ventilen, wie in der Technik klar ist. Weiterhin und obwohl die dargestellte Ausführungsform eine besondere Ax't von Ventil mit einer Ventilspule, die von einem einzigen Klappenventil gesteuert wild, verwendet, können anders Arten von Servoventilen mit einer Vielzahl von Klappenelementen in Zusammenarbeit mit der Ventilspule verwendet werden, ohne daß dadurch der Gedanke der Erfindung vex^lassen wird.Although the preferred embodiment of the invention as a hydraulic motor in conjunction with three-way valves has been illustrated, the spirit of the invention is not so limited and includes optional use of four-way valves, as is clear in the art. Furthermore and although the illustrated embodiment is a special one Ax't of valve can be wildly used with a valve spool controlled by a single flap valve different types of servovalves with a variety of flapper elements in cooperation with the valve spool can be used without thereby abandoning the idea of the invention.

Demgemäß wurde vorstehend eine verbesserte elektrohydraulisch«» Betätigungseinrichtung mit erhöhter Zuverlässigkeit fe@scli?iGbon.: «lie von hohem Wirkungsgrad, wirtschaftlichAccordingly, an improved electrohydraulic "" actuator with increased reliability has been described above. : «It is highly efficient and economical

009825/0U2009825 / 0U2

und von beschränktem Gewicht und Volumen ist. Solche Ersparnisse unter Erzielung verbesserter Zuverlässigkeit werden erreicht durch die Benutzung von Strömungskombinierungsmitteln in Kombination mit einem einzigen hydraulischen Motor.and of limited weight and volume. Such savings while achieving improved reliability are achieved through the use of flow combining means in combination with a single hydraulic motor.

Obwohl die Erfindung im einzelnen dargestellt und beschrieben wurde, ist doch klar, daß dies nur als Illustration und beispielsweise geschehen ist und nicht als Beschränkung, da Geist und Umfang der Erfindung lediglich durch die beigefügten Ansprüche begrenzt sind.Although the invention has been shown and described in detail, it is clear that this has been done by way of illustration and example, and not as Limitation, as the spirit and scope of the invention are to be limited only by the appended claims.

0 0 9 8 2 5 / 0 U 20 0 9 8 2 5/0 U 2

Claims (3)

P a tentansprüch'e ;Patent claims; 1. Elektrohydraulisches Servostellsystem mit einer Eingangs steuerklemme, einer Vielzahl in Kaskade geschalteten Betätigungskanälen, einem mechanischen Ausgangsteil j der mittels einer Betätigungsvorrichtung an-• sprechend auf ein Strömungsmedium betrieben ist, und mit einer Rückkopplungsanordnung zum Regeln der durch jeden Betätigungskanal fliessenden Menge des Strömungsmediums, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Betätigungsvorrichtung aus einem einzigen zum Betreiben des Ausgangsteils, ansprechend auf die Anwendung eines gesteuerten Flüssigkeitsstromes, angeordneten hydraulischen Motor besteht und daß wenigstens drei Betätigungskanäle vorgesehen sind, von denen jeder einen Stellungsabtaster einschließt, der gemeinsam mit dem genannten Motor zusammenwirkt, um Signale zu erzeugen, die die angetriebene Stellung des Ausgangsteils mit bezug auf den Motor anzeigen, daß ein Summierverstärker vorgesehen ist, dessen erste Eingangsklemme gemeinsam ununterbrochen mit der genannten Eingangsklemme verbunden ist und von dem eine zweite Eingangsklemme ununterbrochen mit dem Ausgang des Stellungsabtasters 1. Electro-hydraulic servo control system with an input control terminal, a large number of cascaded actuating channels, a mechanical output part j which is operated by means of an actuating device responsive to a flow medium, and with a feedback arrangement for regulating the amount of the flow medium flowing through each actuating channel characterized in that said actuating device consists of a single hydraulic motor arranged to operate the output member in response to the application of a controlled flow of fluid, and in that at least three actuating channels are provided, each of which includes a position sensor which cooperates with said motor To generate signals which indicate the driven position of the output part with respect to the motor, that a summing amplifier is provided, the first input terminal of which is uninterrupted in common with said input sklemme is connected and of which a second input terminal is connected continuously to the output of the position sensor 0 0 9 8 2 5 / 0 U 20 0 9 8 2 5/0 U 2 für diesen Kanal verbunden ist, und daß ein Proportionalströmungssteuerventil vorhanden ist, das ständig ansprechend in elektrischer Schaltung mit dem Ausgang des Summierverstärkers für diesen Kanal verbunden ist, wobei das System weiterhin gekennzeichnet ist durch einen Krümmerblock, der die drei Steuerventile befestigt und gemeinsam entsprechende öffnungen der Steuerventile im Flüssigkeitskreis verbindet, um den genannten Hydraulikmotor in Obereinstimmung mit dem kombinierten Flüssigkeitsstrom von den Ventilen proportional zu steuern, wobei der Krümmerblock eine Klemmenseite hat, die dichtend an ein Haupt,gehäuse des Motors stößt und Hohlräume zum dichtenden Installieren der Ventile in wechselseitig getrennter1 Pa*- rallelbeziehung und Seite an Seite, wobei entsprechende öffnungen der Ventile in einer gemeinsamen Querschnittebene des Krümmerblockes liegen, wobei der genannte Block eine ringförmige Nut in jedem Hohlraum an jeder Seite der Querschnittebenen und radial darin vor- den Nuten verlaufende Durchgänge hat, wobei die Durchgänge in einer gegebenen Quersc friittebene an einem Schnittpunkt einer Reihe von Durchgängen e:.den, um eine Flüsszgkeiteverbindung zwischen den Nuten der genannten Ebene zu ermöglichen, wobei der Block weiterhin eine gleiche Anzahl von getrennten öffnungen hat, die in der K^enuneifseite des Blockes liegen und sichis connected for this channel, and that a proportional flow control valve is present, which is constantly responsive in electrical circuit with the output of the summing amplifier for this channel, the system is further characterized by a manifold block which attaches the three control valves and common corresponding openings of the Connects control valves in the fluid circuit in order to proportionally control said hydraulic motor in accordance with the combined fluid flow from the valves, the manifold block having a terminal side that sealingly abuts a main housing of the motor and cavities for sealingly installing the valves in mutually separated 1 Parallel relationship and side by side, with corresponding openings of the valves lying in a common cross-sectional plane of the manifold block, said block having an annular groove in each cavity on each side of the cross-sectional planes and radially in front of the N has grooved passages, the passages in a given transverse frying plane at an intersection of a series of passages to allow fluid communication between the grooves of said plane, the block still having an equal number of separate openings which lie in the kneef side of the block and O09825/0U2O09825 / 0U2 senkrecht zu dieser Seite erstrecken, wobei jede öffnung an einem Schnittpunkt mit ein«m der sich gegenseitig anschliessenden, sich schneidenden Durchgänge der genannten Reihen endet.extend perpendicular to this side, with each opening at an intersection with a «m of each other subsequent, intersecting passages of the said rows ends. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen einzigen Zylinder aufweist, der mit einem Träger verbunden werden kann, daß ein einziger bewegbarer Kolben in dem Zylinder angeordnet und mit dem genannten Ausgangsteil verbunden ist, der sich axial von der ersten Seite des genannten Kolbens erstreckt, wobei der Kolben erste und zweite Kammern in dem Zylinder auf der ersten Seite und auf einer zweiten Seite des Kolbens schafft, wobei die wirksame hydraulische Fläche der ersten Seite eine Hälfte der Fläche der zweiten Seite ist, wobei jedes Steuerventil aus einem elektrohydraulischen Dreiwege-Übertragungsventil besteht, das eine druckbeaufschlagte Eingangsöffnung und eine Ausgangsöffnung mit gesteuertem Fluß aufweist, und wobei der Krümmerblock gemeinsam die entsprechenden Eingangs- und Ausgangsöffnungen der Ventile im Flüssigkeitsstromkreislauf mit der ersten und zweiten Kammer entsprechend verbindet, und wobei die genannte erste Kammer und die Eingangsdrucköffnungen gemeinsam mit einer Druckflüssigkeitsquelle verbunden2. System according to claim 1, characterized in that the engine comprises a single cylinder which can be connected to a carrier, that a single movable piston is arranged in the cylinder and connected to said output part which extends axially from the first side of said piston, the piston creating first and second chambers in the cylinder on the first side and on a second side of the piston, the effective hydraulic area of the first side being one half of the area of the second side, each control valve consisting of one electrohydraulic three-way transfer valve having a pressurized inlet port and an outlet port with controlled flow, and wherein the manifold block jointly connects the respective inlet and outlet ports of the valves in the fluid flow circuit with the first and second chambers, respectively, and wherein said first chamber and the Inlet pressure ports n commonly connected to a pressure fluid source 009825/0U2009825 / 0U2 werden können.can be. 3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß die Abtaster linear bewegte Wandler einschliessen, von denen jeder auf Relativbewegungen zwischen dem Kolben und dem Zylinder anspricht, um negative Rückkopplungssignale zu erzeugen.3. System according to claim 2, characterized in that »the scanners include linearly moving transducers, each of which is responsive to relative movements between the piston and the cylinder to generate negative feedback signals. 009825 /■ 0 U 2009825 / ■ 0 U 2
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