DE1601713B2 - Kontroll und scgalteinrichtungen an servosteuerungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ab- tigenden Ausfällen ist das Blockieren eines Steuerschaltung eines blockierten Steuerkreises an zwei- Zylinders, auch zweite Stufe genannt, ein Fall, der stufigen elektrohydraulischen Servosteuerungen, ins- zwar äußerst selten vorkommt, aber bisher nur durch . besondere für Flugzeuge, mit Zweifachanordnung eine Dreifachanordnung von entweder drei aktiven der Steuerkreise und mit mechanisch gekuppelten 5 Steuerventilen oder zwei aktiven Steuerventilen und zweiten Stufen. einem Modellsteuerventil kompensiert werden kann.

An Flugzeugen wird eine elektrohydraulische Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der

Steuereinrichtung verwendet, die die jeweilige Hebel- Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung

Stellung des Steuerknüppels abgreift und an einen zum Entdecken und Abschalten eines blockierten

Servomotor weitergibt, der seinerseits die Ruderstel- io Steuerkreises an zweistufigen elektrohydraulischen

lung bewirkt. Nun ist aber aus Sicherheitsgründen Servosteuerungen für Flugzeuge zu erstellen, die bei

eine Vervielfachung von Baukomponenten der einer Zweifachanordnung von Servoventilen, d. h.

Steuereinrichtung erforderlich, um bei Ausfall eines Anordnung von zwei ersten Stufen mit den zugehö-

Steuerkreises einen anderen weiterarbeiten zu lassen. rigen Drehmomentmotoren und den beiden mecha-

Es ist bekannt, zur Flugzeugsteuerung eine Zwei- 15 nisch gekuppelten zweiten Stufen ein Blockieren einer

kreis-Anlage zu verwenden, die aus einem Stellzylin- zweiten Stufe eindeutig anzeigt und die nötigen Ab-

der und Arbeitszylinder jeweils in Zweifachanord- schalt- bzw. Umschaltvorgänge auslöst,

nung besteht. Dabei wird sowohl der Arbeitskolben Erfindungsgemäß wird das Ziel dadurch erreicht,

als auch der Steuerkolben, dessen Einheit einen Ar- daß in den zweiten Stufen die Steuerkolbenführungen

beitskreis bildet, miteinander mechanisch verbunden. 20 als in einem Gehäuse axial verschiebbare Zylinder-

Diese Zweifachanordnung hat den Zweck, daß ζ. B. büchsen ausgebildet sind, die durch Zentrierfedern

bei Bruch einer Hydraulikleitung eines Kreises der im Gehäuse in Mittellage gehalten sind, wobei in

zweite Kreis unabhängig vom ersten weiterarbeiten Mittellage der Zylinderbüchsen Bohrungen in der ( £/

kann. Demnach ist in den Verbindungsleitungen die Zylinderbüchsenwand die Steuerleitungen mit dem

empfindlichste Stelle des Steuerkreises anzusehen. Es 25 Innenraum der Zylinderbüchsen verbinden und bei

wäre deshalb denkbar, überdimensionierte Steuer- Verschieben einer der Zylinderbüchsen absperren, und

leitungen vorzusehen, um diesem Nachteil zu be- daß am Umfang der Zylinderbüchsen Steuernuten

gegnen. Nachteilig wirkt sich bei dieser Zweifach- vorgesehen sind, die bei verschobener Zylinderbüchse

anordnung aus, daß nur eine Gruppe von Fehlem ein zusätzliches Wechselventil zum Kurzschließen

eines Servokreises abgedeckt wird. Fällt die Steuer- 30 des zugehörigen Arbeitskreises beaufschlagen,

anlage, ζ. B. durch Blockieren eines Arbeitszylinders Um auf einfache Weise die Steuernuten herstellen

aus, so ist auch der zweite Kreis infolge der mecha- zu können, werden diese nach "einer weiteren Ausbil-

nischen Verbindung blockiert. dung der Erfindung am Ende und an der Außenseite

Man ist deshalb dazu übergegangen, an Stelle der der Zylinderbüchse angeordnet. Dadurch wird er-Zweifachanördnung auch eine Dreifachanordnung in 35 reicht, daß man auf eine Dreifachanordnung verzich-Serienschaltung zu verwenden, die den Vorteil ge- ten kann und an deren Stelle eine Zweif achanordgenüber der vorhin genannten Zweifachanordnung nung verwendet, wobei dieselbe Sicherheit gewähraufweist, daß ein auftretender Fehler durch Ver- leistet ist.

gleich der Schaltkreise untereinander sofort erkannt An Hand eines Ausführungsbeispiels sei die Er-

werden kann, wobei durch eine zusätzliche Schalt- 40 findung näher erläutert. Es zeigt

einrichtung der fehlerhafte Teil abgeschaltet wird. F i g. 1 Anordnung eines Zweifachservoventils,

Nachteilig wirkt sich an der Dreifachanordnung F i g. 2 Anordnung eines Zweif achservoventils mit

schon allein die Herstellung aus, da es sehr schwie- Zylinderbüchse,

rig ist, sowohl für die Stellzylinder als auch für die F i g. 3 Abschalten des Steuerdrucksystems. r~~p Arbeitszylinder genau zueinander zentrierte Bohrun- 45 Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, handelt es sich um gen zu fertigen. Schon die geringste Achsverschie- eine prinzipielle Anordnung eines Zweifachservovenbung läßt ein solches Zylindergehäuse zum Aus- tils. Es zergliedert sich diese Anordnung in eine erste schuß werden. Darüber hinaus ist die Dreifachanord- linke und rechte Stufe 1 α und 1 b und in eine zweite nung wesentlich schwerer an Gewicht und teurer in linke und rechte Stufe 2 α und 2 b, wobei jeweils a der Herstellung. Besonders der hohe Gewichtsanteil 50 und b als Steuerkreis bezeichnet wird. In der ersten kann bei einer ganzen Anzahl von Servoaggregaten Stufe 1 α und 1 b sind die Drehmomentmotoren 3 a, in einem Flugzeug eine unzumutbare Gewichtszu- 3 b angeordnet mit den zugehörigen Strahldüsen nähme darstellen. Auch ist eine Dreifachanordnung 4 a, 4 b. Von den Strahldüsen 4 a; -4b zweigen Verbekannt, die in Parallelanordnung aufgebaut ist. bindungsleitungen 5 a, 5 b zum gemeinsamen Zylin-Hierbei werden die Steuerzylinder nicht in Serie, son- 55 dergehäuse 6 ab. In diesem Zylindergehäuse 6 sind dem parallel angeordnet. Hier ergibt sich ein weite- axial verschiebbar Stellkolben 7 a, 7 b angeordnet, die res Problem in der Verbindung der einzelnen Kup- mit Hilfe der Kuppelstange 8 mechanisch verbunden pelstangen. Es sind hierzu Differentialhebel oder sind. Die Druckmittelleitungen zergliedern sich in sonstige Vorkehrungen notwendig, um die Steuer- Leitungen für das Steuerdrucksystem P, den Rückzylinder auf einfache Weise verbinden zu können. 60 laufleitungen R und den Leitungen C₁ und C₂ zum Nachteilig ist hier das bei verschiedenen Umlenk- Stellzylinder.

hebeln nicht vermeidbare Lagerspiel, so daß die Stel- In F i g. 2 ist eine Anordnung eines Zweifach-

lung des Steuerknüppels nicht mit der gewünschten servoventils dargestellt. Es wurde aber auf die Dar-

Genauigkeit an das Ruder weitergegeben wird. stellung der rechten Stufen Ib, 2 b, also des Kreises b,

Bei elektrohydraulischen Steuerungen kann auf 65 verzichtet, da dieser völlig dem linken Kreis α enteine Vervielfachung der Baukomponenten nicht ver- spricht. In dieser Anordnung ist wieder die erste ziehtet werden, da man die geforderte Zuverlässig- Stufe 1 mit Drehmomentmotor 3 und Strahldüse 4 keit gewährleisten möchte. Unter den zu berücksich- aufgeführt. Die zweite Stufe 2 enthält das Zylinder-

gehäuse 6, das mit den Verbindungsleitungen 5 a verbunden und am Steuerdrucksystem P angeschlossen ist. Am Gehäuse 6 sind Bohrungen 25 vorgesehen, durch die das Druckmittel von den Verbindungsleitungen 5 in das Innere des Gehäuses 6 gelangt. Im Inneren des Zylindergehäuses 6 befindet sich axial verschiebbar eine Zylinderbüchse 9, die im Zylindergehäuse 6 mit Hilfe zweier Zentrierfedern 10 in Mittellage gehalten wird, wobei die Zentrierfedern beidseitig in Längsrichtung der Zylinderbüchse 9 angeordnet sind und sich am Gehäuse abstützen. Die Zentrierfedern 10 sind mit Vorspannung eingebaut. An der gleichen Stelle im Gehäuse 6, an der sich die Bohrungen 25 befinden, sind auch Bohrungen 26 in der Zylinderbüchse 9 angebracht, so daß das Druckmittel in das Innere der Zylinderbüchse 9 eintritt, sofern die Zylinderbüchse 9, wie vorhin erwähnt, in Mittellage gehalten wird. In der Zylinderbüchse 9 ist wieder der Stellkolben 7 a, ebenfalls axial verschiebbar eingefügt. Die Kuppelstange 8 verbindet mechanisch die Stellkolben 7 α mit den nicht gezeichneten Stellkolben Ib. Die Kuppelstange 8 ist durch das Gehäuse 6 mit großem Spiel hindurchgeführt.

Die Leitungen des Steuerdrucksystems P sind einerseits mit der zweiten Stufe 2 α und 2 b verbunden, andererseits auch mit einem Wechselventil 11, auf dessen Wirkungsweise später eingegangen wird. Das Wechselventil 11 ist mit der zweiten Stufe 2 durch Leitungen C₁₁ und C₁., verbunden. Es sind in der Zylinderbüchse 9 und dem Gehäuse 6 weitere Bohrungen 27, 28 angeordnet, die zur Verbindung der Leitungen C₁₁ bzw. C₁₂ gehören. Ferner ist eine Steuerleitung 12 zwischen Zylindergehäuse 6 und Wechselventil 11 angeordnet, von der eine Leitung über eine Drossel 13 zur Rücklaufleitung R führt. Die Leitungen C₁ und C₂ zum Stellzylinder sind zur Vollständigkeit aufgeführt.

Die Zylinderbüchse 9 weist noch auf der Außenseite Steuernuten 14 auf, die sich z.B. am linken Ende der Zylinderbüchse 9 befinden. Diese Steuernuten 14 sind derart ausgeführt, daß sie über den beiden Einlaßbohrungen 15 der Leitung des Steuerdrucksystems P im Zylindergehäuse 6 liegen, wenn sich die

. Zylinderbüchse 9 in Mittellage befindet. Gegenüberliegend ist im Zylindergehäuse 6 eine Steuerbohrung 16 angeordnet, die in radialer Richtung gesehen in der Mitte der Einlaßbohrungen 15 bzw. der Steuernuten 14 liegt. An der Steuerbohrung 16 ist die Steuerleitung 12 angeschlossen und stellt die Verbindung zum Wechselventil 11 her. Die Leitungen des Steuerdrucksystems P sowie der Verbindungsleitungen 5 a, 5 b bleiben in Wirkverbindung mit den Stellkolben Ία, Ib.

Die F i g. 3 zeigt eine einfache Möglichkeit zum Abschalten der Druckmittelleitungen des Steuerdrucksystems P und der Verbindungsleitungen 5 a, 5 b. Es kann z. B. die Zylinderbüchse 9 so weit aus der Mittellage gebracht werden, daß die Druckmittelleitungen C_n, C₁₂ unterbrochen werden. Dadurch ist der zugehörige Servomotor vom Steuerdrucksystem P völlig abgeschaltet.

Das Wechselventil 11 enthält Steuerkolben 17, die mit Hilfe einer Druckfeder 18 in Anschlagstellung verharren. An dieser Seite des Wechselventilgchäuses 19 führt eine Kolbenstange 20 aus dem Gehäuse heraus und wird von einem elektrischen Stellungsanzeiger 21 abgetastet. Die Leitungen C₁ und C, führen zum Stellzylinder.

Beim Eintreten der Blockierung werden über die Kuppelstange 8 vom Nachbarkolben 7 b die blockierten Teile la und 9 gemeinsam bewegt, wobei das Steuersignal über den Kolben 7 b normal weiterläuft, während durch die Steuernuten 14 der Zylinderbüchse 9 das Wechselventil 11 mit Druck beaufschlagt wird. Durch Verschieben des Steuerkolbens 17 des Wechselventils 11 werden sowohl die Steuerleitungen C₁₁ und C₁₂ abgesperrt als auch die

ίο Steuerleitungen C₁ und C₂ miteinander verbunden.

Da man aus fertigungstechnischen Gründen ohnehin eine Zylinderbüchse 9 in das Zylindergehäuse 6 einfügen wird, wird man aber im Gegensatz zur herkömmlichen Anordnung diese Zylinderbüchse 9 nicht fest mit dem Zylindergehäuse 6 verbinden, sondern diese frei verschiebbar eingepaßt und durch Zentrierfedern 10 mit entsprechender Vorspannung in der Mittellage halten. Beim normalen Arbeiten der Ventile ändert sich im Gegensatz zur normalen

so Anordnung zweier zweiter Stufen nichts. Blockiert aber nun eine zweite Stufe, dann wird durch die Steuerkraft in dieser zweiten Stufe zusammen mit der anderen zweiten Stufe die Federkraft überdrückt und die Zylinderbüchse 9 aus ihrer Mittellage herausbewegt. Dieses Herausbewegen aus der Mittellage verbindet die beiden Steuernuten 14 an der Außenseite der Zylinderbüchse 9 mit einer Steuerbohrung 16 im Gehäuse 6. Dadurch wird ein Wechselventil 11, das sowohl als Bypass- wie als Absperrventil arbeitet, mit Druck beaufschlagt und führt folgende Schaltungen aus:

1. Es verbindet die Steuerleitungen vom Zylinder zum Steuerventil untereinander (Bypasseinrichtung).

2. Es sperrt die Steuerleitungen vom Ventil zum

Zylinder ab (Absperrventil).
Dies hat zur Folge, daß der Stellzylinder nur noch von der nicht ausgefallenen zweiten Stufe und deren Hydrauliksystem angesteuert wird und somit in seine korrekte Mittellage läuft. Das Blockieren der zweiten Stufe bzw. das korrekte Abschalten der gesamten Zylinderhälfte wird durch einen Stellungsanzeiger 21, z. B. Mikroschalter, der die Bewegung des Wechselventils 11 abtastet, angezeigt. Da bei diesem Vorgang nicht die Druckzuführung zur ersten Stufe abgeschaltet wird, unterstützt der Steuerdruck in der blockierten zweiten Stufe den Steuerdruck der anderen zweiten Stufe, so daß die Kräfte, die durch die Zentrierfeder erzeugt werden, kein nachteiliges Verhalten des gesamten Stellzylinders mit sich bringen. Mit Hilfe dieser Anordnung ist es nun möglich, daß dieselbe Sicherheit, die bei einer Dreifachanordnung von Steuersystemen gefordert wird, auch erreicht wird. Dies ist insofern von Bedeutung, da infolge Verringerung der Anzahl der Bauteile nicht nur Gewichtsersparnis und Verringerung der Herstellkosten erreicht wird, sondern darüber hinaus die Anlage wesentlich funktionstüchtiger ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Abschaltung eines blockierten Steuerkreises an. zweistufigen elektrohydraulischen Servosteuerungen, insbesondere für Flugzeuge, mit Zweifachanordnung der Steuerkreise und mit mechanisch gekuppelten zweiten Stufen, dadurch gekennzeichnet, daß in den zweiten Stufen (2«. 2b) die Steuerkolbcnfülirungen als in einem Gehäuse (6) axial verschiebbare

Zylinderbüchsen (9) ausgebildet sind, die durch Zentrierfedern (10) im Gehäuse (6) in Mittellage gehalten sind, wobei in Mittellage der Zylinderbüchsen (9) Bohrungen in der Zylinderbüchsenwand die Steuerleitungen (5 a, P, C₁₁, C₁₂, R) mit dem Innenraum der Zylinderbüchsen (9) verbinden und bei Verschieben einer der Zylinderbüchsen absperren, und daß am Umfang der Zylinderbüchsen (9) Steuernuten (14) vorgesehen sind, die bei verschobener Zylinderbüchse ein zusätzliches Wechselventil (11) zum Kurzschließen des zugehörigen Arbeitskreises beaufschlagen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernuten (14) am Ende und an der Außenseite der Zylinderbüchse (9) angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierfedern (10) beidseitig in Längsrichtung der Zylinderbüchse (9) angeordnet sind und sich am Gehäuse (6) abstützen.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch' gekennzeichnet, daß die Zentrierfedern (10) mit Vorspannung eingebaut sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen