DE1601713C - Kontroll und Schalteinrichtungen an Servosteuerungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Abschaltung eines blockierten Steuerkreises an zweistufigen elektrohydraulischen Servosteuerungen, insbesondere für Flugzeuge, mit Zweifachanordnung der Steuerkreise und mit mechanisch gekuppelten zweiten Stufen.

An Flugzeugen wird eine elektrohydraulische Steuereinrichtung Verwendet, die die jeweilige Hebelstellung des Steuerknüppels abgreift und an einen . Servomotor weitergibt, der seinerseits die Ruderstellung bewirkt. Nun ist aber aus Sicherheitsgründen eine Vervielfachung von Baukomponenten der Steuereinrichtung erforderlich, um bei Ausfall eines Steuerkreises einen anderen weiterarbeiten zu lassen.

Es ist bekannt, zur Flugzeugsteuerung eine Zweikreis-Anlage zu verwenden, die aus einem Stellzylinder und Arbeitszylinder jeweils in Zweifachanordnung besteht. Dabei wird sowohl der Arbeitskolben als auch der Steuerkolben, dessen Einheit einen Arbeitskreis bildet, miteinander mechanisch verbunden. Diese Zweifachanordnung hat den Zweck, daß ζ. Β. bei Bruch einer Hydraulikleitung eines Kreises der zweite Kreis unabhängig vom ersten weiterarbeiten kann. Demnach ist in den Verbindungsleitungen die empfindlichste Stelle des Steuerkreises anzusehen. Es wäre deshalb denkbar, überdimensionierte Steuerleitungen vorzusehen, um diesem Nachteil zu begegnen. Nachteilig wirkt sich bei dieser Zweifachanordnung aus, daß nur eine Gruppe von Fehlern eines Servokreises abgedeckt wird. Fällt die Steueranlage, z. B. durch Blockieren eines Arbeitszylinders aus, so ist auch der zweite Kreis infolge der mechanischen Verbindung blockiert.

Man ist deshalb dazu übergegangen, an Stelle der Zweifachanordnung auch eine Dreifachanordnung in Serienschaltung zu verwenden, die den Vorteil gegenüber der vorhin genannten Zweifachanordnung aufweist, daß ein auftretender Fehler durch Vergleich der Schaltkreise untereinander sofort erkannt werden kann, wobei durch eine zusätzliche Schalteinrichtung der fehlerhafte Teil abgeschaltet wird. Nachteilig wirkt sich an der Dreifachanordnung schon allein die Herstellung aus, da es sehr schwierig ist, sowohl für die Stellzylinder als auch für die Arbeitszylinder genau zueinander zentrierte Bohrungen zu fertigen. Schon die geringste Achsverschiebung läßt ein solches Zylindergehäuse zum Ausschuß werden. Darüber hinaus ist die Dreifachanordnung wesentlich schwerer an Gewicht und teurer in der Herstellung. Besonders der hohe Gewichtsanteil kann bei einer ganzen Anzahl von Servoaggregaten in einem Flugzeug eine unzumutbare Gewichtszunahme darstellen. Auch ist eine Dreifachanordnung bekannt, die in Parallelanordnung aufgebaut ist. Hierbei werden die Steuerzylinder nicht in Serie, sondern parallel angeordnet. Hier ergibt sich ein weiteres Problem in der Verbindung der einzelnen Kuppelstangen. Es sind hierzu Differentialhebcl oder sonstige Vorkehrungen notwendig, um die Steuerzylinder auf einfache Weise verbinden zu können. Nachteilig ist hier das bei verschiedenen Umlenkhebeln nicht vermeiclbarc Lagerspiel, so daß die Stellung des Steuerknüppels nicht mit der gewünschten Genauigkeit an das Ruder weitergegeben wird.

Bei elcktrohydraulischeii Steuerungen kann auf eine Vervielfachung der Baukomponenten nicht verzichtet werden, da man die geforderte Zuverlässigkeit gewährleisten möchte. Unter den zu berücksichtigenden Ausfällen ist das Blockieren eines Steuerzylinders, auch zweite Stufe genannt, ein Fall, der zwar äußerst selten vorkommt, aber bisher nur durch eine Dreifachanordnung von entweder drei aktiven Steuerventilen oder zwei aktiven Steuerventilen und einem Modellsteuerventil kompensiert werden kann. Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Entdecken und Abschalten eines blockierten

ίο Steuerkreises an zweistufigen elektrohydraulischen Servosteuerungen für Flugzeuge zu erstellen, die bei einer Zweifachanordnung von Servoventilen, d. h. Anordnung von zwei ersten Stufen mit den zugehörigen Drehmomentmotoren und den beiden mechanisch gekuppelten zweiten Stufen ein Blockieren einer zweiten Stufe eindeutig anzeigt und die nötigen Abschalt- bzw. Umschaltvorgänge auslöst.

Erfindungsgemäß' wird das Ziel dadurch erreicht, daß in den zweiten Stufen die Steuerkolbenführungen als in einem Gehäuse axial verschiebbare Zylinderbüchsen ausgebildet sind^ die durch Zentrierfedern im Gehäuse in Mittellage gehalten sind, wobei in ff, Mittelläge der Zylinderbüchsen Bohrungen in der ^¹ Zylinderbüchsenwand die Steuerleitungen mit dem Innenraum der Zylinderbüchsen verbinden und bei Verschieben einer der Zylinderbüchsen absperren, und daß am Umfang der Zylinderbüchsen Steuernuten vorgesehen sind, die bei verschobener Zylinderbüchse ein zusätzliches Wechselventil zum Kurzschließen des zugehörigen Arbeitskreises beaufschlagen.

Um auf einfache Weise die Steuernuten herstellen zu können, werden diese nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung am Ende und an der Außenseite der Zylinderbüchse angeordnet. Dadurch wird erreicht, daß man auf eine Dreifachanordnung verzichten kann und an deren Stelle eine Zweifachanordnung verwendet, wobei dieselbe Sicherheit gewährleistet ist.

An Hand eines Ausführungsbeispiels sei die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fi g. 1 Anordnung eines Zweifachservoventils,
F i g. 2 Anordnung eines Zweifachservoventils mit Zylinderbüchse, C

F i g. 3 Abschalten des Steuerdrucksystems. ^

Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, handelt es sich um eine prinzipielle Anordnung eines Zweifachservoventils. Es zergliedert sich diese Anordnung in eine erste linke und rechte Stufe 1 α und 1 b und in eine zweite linke und rechte Stufe 2 a und 2b, wobei jeweils a und b als Steuerkreis bezeichnet wird. In der ersten Stufe la und Ib sind die Drehmomentmotoren 3 a,

3 b angeordnet mit den zugehörigen Strahldüsen

4 a, 4b. Von den Strahldüsen 4a, 4b zweigen Verbindungsleitungen 5a, Sb zum gemeinsamen Zylindergehäuse 6 ab. In diesem Zylindergehäuse 6 sind axial verschiebbar Stellkolben 7a, 7 b angeordnet, die mit Hilfe der Kuppelstange 8 mechanisch verbunden sind. Die Druckmittelleitungen zergliedern sich in Leitungen für das Steuerdrucksystem P, den Rücklaufleitungen R und den Leitungen C₁ und C₂ zum Stellzylinder.

In F i g. 2 ist eine Anordnung eines Zweifachservoventils dargestellt. Es wurde aber auf die Darstellung der rechten Stufen Ib, 2 b, also des Kreises b, verzichtet, da dieser völlig dem linken Kreis α entspricht. In dieser Anordnung ist wieder die erste Stufe 1 mit Drehmomentmotor 3 und Strahldüse 4 aufgeführt. Die zweite Stufe 2 enthält das Zylinder-

Claims (4)

1. 3 4

   gehäuse 6, das mit den Verbindungsleitungen 5 α Beim Eintreten der Blockierung werden über die verbunden und am Steuerdrucksystem P angeschlos- Kuppelstange 8 vom Nachbarkolben 7 b die blockiersen ist. Am Gehäuse 6 sind Bohrungen 25 vorgesehen, ten Teile 7 α und 9 gemeinsam bewegt, wobei das durch die das Druckmittel von den Verbindungslei- Steuersignal über den Kolben 7 b normal weiterläuft, tungen 5 in das Innere des Gehäuses 6 gelangt. Im 5 während durch die Steuernuten 14 der Zylinder-Inneren des Zylindergehäuses 6 befindet sich axial büchse 9 das Wechselventil 11 mit Druck beaufverschiebbar eine Zylinderbüchse 9, die im Zylinder- schlagt wird. Durch Verschieben des Steuerkolbens gehäuse 6 mit Hilfe zweier Zentrierfedern 10 in Mit- 17 des Wechselventils 11 werden sowohl die Steuertellage gehalten wird, wobei die Zentrierfedern beid- leitungen C₁₁ und C₁₂ abgesperrt als auch die seitig in Längsrichtung der Zylinderbüchse 9 ange- io Steuerleitungen C₁ und C₀ miteinander verbunden,
   ordnet sind und sich am Gehäuse abstützen. Die Da man aus fertigungstechnischen Gründen ohne-Zentrierfedern 10 sind mit Vorspannung eingebaut. hin eine Zylinderbüchse 9 in das Zylindergehäuse 6 An der gleichen Stelle im Gehäuse 6, an der sich die einfügen wird, wird man aber im Gegensatz zur her-Bohrungen 25 befinden, sind auch Bohrungen 26 in kömmlichen Anordnung diese Zylinderbüchse 9 der Zylinderbüchse 9 angebracht, so daß das Druck- 15 nicht fest mit dem Zylindergehäuse 6 verbinden, sonmittel in das Innere der Zylinderbüchse 9 eintritt, so- dem diese frei verschiebbar eingepaßt und durch fern die Zylinderbüchse 9, wie vorhin erwähnt, in Zentrierfedern 10 mit entsprechender Vorspannung Mittellage gehalten wird. In der Zylinderbüchse 9 ist in der Mittellage halten. Beim normalen Arbeiten wieder der Stellkolben 7 α, ebenfalls axial verschieb- der Ventile ändert sich im Gegensatz zur normalen bar eingefügt. Die Kuppelstange 8 verbindet mecha- 20 Anordnung zweier zweiter Stufen nichts. Blockiert nisch die Stellkolben Ία mit den nicht gezeichneten aber nun eine zweite Stufe, dann wird durch die Stellkolben 7 b. Die Kuppelstange 8 ist durch das Ge- Steuerkraft in dieser zweiten Stufe zusammen mit häuse 6 mit großem Spiel hindurchgeführt. der anderen zweiten Stufe die Federkraft überdrückt

   Die Leitungen des Steuerdrucksystems P sind und die Zylinderbüchse 9 aus ihrer Mittellage hereinerseits mit der zweiten Stufe 2 a und 2 b verbun- 25 ausbewegt. Dieses Herausbewegen aus der Mittellage den, andererseits auch mit einem Wechselventil 11, verbindet die beiden Steuernuten 14 an der Außenauf dessen Wirkungsweise später eingegangen wird. seite der Zylinderbüchse 9 mit einer Steuerbohrung Das Wechselventil 11 ist mit der zweiten Stufe 2 16 im Gehäuse 6. Dadurch wird ein Wechselventil durch Leitungen C₁₁ und C₁, verbunden. Es sind in 11, das sowohl als Bypass- wie als Absperrventil arder Zylinderbüchse 9 und dem Gehäuse 6 weitere 30 beitet, mit Druck beaufschlagt und führt folgende Bohrungen 27, 28 angeordnet, die zur Verbindung Schaltungen aus:

   der Leitungen C₁₁ bzw. C₁₂ gehören. Ferner ist eine 1. Es verbindet die Steuerleitungen vom Zylinder

   Steuerleitung 12 zwischen Zylindergehäuse 6 und zum Steuerventil untereinander (Bypasseinrich-

   Wechselventil 11 angeordnet, von der eine Leitung tung).

   über eine Drossel 13 zur Rücklaufleitung R führt. 35 2. Es sperrt die Steuerleitungen vom Ventil zum

   Die Leitungen C₁ und C₂ zum Stellzylinder sind zur Zylinder ab (Absperrventil).

   Vollständigkeit aufgeführt. Dies hat zur Folge, daß der Stellzylinder nur noch

   Die Zylinderbüchse 9 weist noch auf der Außen- von der nicht ausgefallenen zweiten Stufe und deren seite Steuernuten 14 auf, die sich z.B. am linken Ende Hydrauliksystem angesteuert wird und somit in seine der Zylinderbüchse 9 befinden. Diese Steuernuten 14 40 korrekte Mittellage läuft. Das Blockieren der zweiten sind derart ausgeführt, daß sie über den beiden Ein- Stufe bzw. das korrekte Abschalten der gesamten Zylaßbohrungen 15 der Leitung des Steuerdruck- linderhälfte wird durch einen Stellungsanzeiger 21, systems P im Zylindergehäuse 6 liegen, wenn sich die z. B. Mikroschalter, der die Bewegung des Wechsel-Zylinderbüchse 9 in Mittellage befindet. Gegenüber- ventils 11 abtastet, angezeigt. Da bei diesem Vorliegend ist im Zylindergehäuse 6 eine Steuerbohrung 45 gang nicht die Druckzuführung zur ersten Stufe ab-16 angeordnet, die in radialer Richtung gesehen in geschaltet wird, unterstützt der Steuerdruck in der der Mitte der Einlaßbohrungen 15 bzw. der Steuer- blockierten zweiten Stufe den Steuerdruck der annuten 14 liegt. An der Steuerbohrung 16 ist die deren zweiten Stufe, so daß die Kräfte, die durch die Steuerleitung 12 angeschlossen und stellt die Verbin- Zentrierfeder erzeugt werden, kein nachteiliges Verdung zum Wechselventil 11 her. Die Leitungen des 50 halten des gesamten Stellzylinders mit sich bringen. Steuerdrucksystems P sowie der Verbindungsleitun- Mit Hilfe dieser Anordnung ist es nun möglich, gen 5 a, Sb bleiben in Wirkverbindung mit den Stell- daß dieselbe Sicherheit, die bei einer Dreifachanordkolben 7 a, 7 b. nung von Steuersystemen gefordert wird, auch er-

   Die Fig. 3 zeigt eine einfache Möglichkeit zum reicht wird. Dies ist insofern von Bedeutung, da in-

   Abschalten der Druckmittelleitungen des Steuer- 55 folge Verringerung der Anzahl der Bauteile nicht

   drucksystems P und der Verbindungsleitungen5 a, 5 b. nur Gewichtsersparnis und Verringerung der Her-Es kann z. B. die Zylinderbüchse 9 so weit aus der stellkosten erreicht wird, sondern darüber hinaus die

   Mittellage gebracht werden, daß die Druckmittel- Anlage wesentlich funktionstüchtiger ist.
   leitungen C₁₁, C₁₂ unterbrochen werden. Dadurch ist

   der zugehörige Servomotor vom Steuerdrucksystem P 60 Patentansprüche:

   völlig abgeschaltet. 1. Einrichtung zur Abschaltung eines blockier-

   Das Wechselventil 11 enthält Steuerkolben 17, die ten Steuerkreises an. zweistufigen elektrohydraumit Hilfe einer Druckfeder 18 in Anschlagstellung lischen Servosteuerungen, insbesondere für Flugverharren. An dieser Seite des Wechselventilgehäuses zeuge, mit Zweifachanordnung der Steuerkreise 19 führt eine Kolbenstange 20 aus dem Gehäuse her- 65 und mit mechanisch gekuppelten zweiten Stufen, aus und wird von einem elektrischen Stellungsanzei- dadurch gekennzeichnet, daß in den ger21 abgetastet. Die Leitungen C₁ und C₂ führen zweiten Stufen (2a, 2b) die Steuerkolben führunzum Stellzylinder. " gen 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, C_n, 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. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuernuten (14) am Ende und an der Außenseite der Zylinderbüchse (9) angeordnet sind.
3. 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. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierfedern (10) mit Vorspannung eingebaut sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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