DE1936496A1

DE1936496A1 - Hydraulisches Bindeglied in einem Steuersystem

Info

Publication number: DE1936496A1
Application number: DE19691936496
Authority: DE
Inventors: Casterline Lesley C; De Pauw Francis E
Original assignee: Bell Aerospace Corp
Current assignee: Bell Aerospace Corp
Priority date: 1968-07-18
Filing date: 1969-07-17
Publication date: 1970-01-22
Also published as: FR2013193A1; GB1231741A; US3521534A

Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD · D i pi.-1 ng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 16. JUÜ 1969 Sch// Name d. Anm. Bell

Hydraulisches Bindeglied in einem Steuersystem.

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem und insbesondere ein Steuersystem, welches eine Last allmählich beschleunigen und verlangsamen kann.

In einem typischen Steuersystem steuert eine Steuereinheit eine Kraftquelle für eine gesteuerte Vorrichtung und daher die Bewegung derselben, wobei die gesteuerte Vorrichtung eine Last bewegt, die in bestimmten Fällen massiv sein äjknn. Wenn die Steuereinheit verhindert, daß die Kraftquelle die gesteuerte Vorrichtung und daher die Last bewegt, kann die Last zu einem plötzlichen Stillstand kommen, welcher infolge der Trägheitswirkungen unerwünschte und gefährliche Stöße im System erzeugen kann. Dieses Problem ist allen Steuersystemen gemeinsam und besonders unangenehm in hydraulischen Systemen, in welchen durch den plötzlichen Stillstand einer massiven Last im System erzeugte Stöße Druckstöße im hydraulischen Medium ergeben, welche das Lecken · und/oder den Bruch der Leitungen und Ventile des Systems bewirken können. Dieses Problem stellt insbesondere eine ernste Angelegenheit bei der Ausbildung eines Hubschraubers dar, in welchem eine massive Hülse auf einem kurzen Flügel angeordnet ist. Die Hülse wird relativ zum Flügel hydraulisch gedreht. Wenn die Hülse aus ihrer Drehbewegung zu einem plötzlichen Stillstand gebracht wird, indem die Drehung ihres hydraulischen Motors angehalten wird, wird auf die Hubschrauberzelle ein starker Ruck übertragen. Ebenso hat die Hülse in jeder Richtung ihrer Bewegung ein maximales Ausmaß der Drehung, das durch bestimmte Anschläge begrenzt ist. Wenn die Hülse gegen diese Anschläge stoßen könnte, ohne daß

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Vorkehrungen für die Verteilung der kinetischen Energie der bewegten Hülse getroffen sind, würde ein unerwünschter Stoß auf das hydraulische System und auf die Hubschrauberzelle zur Einwirkung kommen. .

Ein ähnliches Problem, das sich in Steuersystemen und hydraulisehen Systemen, sowie insbesondere im hydraulischen System eines Hubschraubers ergibt, besteht darin, eine allmähliche Beschleunigung einer ziemlich massiven Last zu bewirken. Wenn die Kraft nicht allmählich zur Einwirkung kommt, um die massive Last zu bewegen, wird infolge der Trägheit der Last ein plötzlicher und unerwünschter Stoß in dem System auftreten, das bei Einwirkung der Kraft die Last bewegt. Es ist daher wünschenswert, eine massive Last in irgendeinem Steuersystem allmählich zu beschleunigen und " zu verlangsamen, insbesondere im hydraulischen System eines Plugzeuges, in welchem Stabilität wichtig ist und hydraulisches Versagen tödlich sein kann.

Der Stand der Technik hat die Notwendigkeit erkannt, den Stoß in einem hydraulischen Steuersystem zu isolieren und hat auf eine Weise versucht, das Problem zu lösen, und zwar durch Befestigung des hydraulischen Steuersystems an einer starren Stütze. Die Stütze war mit entsprechenden Dämpfungseinrichtungen versehen und der Stoß wurde auf die Stütze übertragen. Dies war zufriedenstellend, wenn eine massive Stütze verwendet werden konnte und wenn Raum- und Gewichtserfordernisse nicht von Wichtigkeit waren. ) Dieses bekannte Verfahren wäre aber offensichtlich in einem Plugzeug nicht zweckmäßig, in welchem es sehr wichtig ist, das Gewicht und die Größe irgendwelcher Steuersysteme auf ein Mindestmaß herabzusetzen, und in welchem keine starre Stütze vorhanden ist, auf welche der Stoß übertragen werden kann. Bisher wurde in Hubschraubern die Stellung der Hülse vom Piloten durch Drücken auf einen Knopf gesteuert, der ein Solenoidventil betätigte, welches Medium zu einem hydraulischen Motor lenkte, der die Hülse in Drehung versetzte. Wenn das Medium zum hydraulischen Motor gelenkt wurde, wurde auf die Hubschrauberzelle einfetoß und/oder ein Ruck ausgeübt, der vom Druckstoß herrührte, welcher sich aus dem Widerstand des Motors g^gen die Bewegung infolge der Trägheit der Hülse ergab. Wenn der Piitdie Bewegung der Hülse anzuhalten B 80/14 _2-

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wünschte, machte er das Solenoidventil stromlos, welches die Zuführung von Medium zum hydraulischen Motor unterbrach, der die Hülse bewegte, Dadurch wird das hydraulische Medium zwischen dem hydraulischen Motor und dem Solenoidventil isoliert, so daß die Bewegung des hydraulischen Motors und der Hülse angehalten wird. Da dabei die durch das Anhalten der Bewegung der Hülse angesammelte Energie in feiner Weise verteilt wird, würde ein starker Stoß auf das hydraulische System und/oder die Hubschrauberzelle ausgeübt.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine verbesserte Einrichtung zu schaffen, welche zur allmählichen Verlangsamung und Beschleunigung von Belastungen verwendet werden kann.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung in einem Steuersystem vorzusehen, die eine gesteuerte Vorrichtung, welche eine Last bewegt, und die Steuereinheit hydraulisch miteinander verbindet, so daß eine allmählüie Verlangsamung und Beschleunigung der gesteuerten Vorrichtung erfolgt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung vorzusehen, welche den Stoß ^s„^d/oder Ruck verhindert, der sich daraus ergibt, daß eine Last gegen einen Anschlag stößt, wenn dieselbe das Ende ihrer Bewegung in einem hydraulischen ' System erreicht, indem die Last langsam zu einem allmählichen Stillstand gebracht wird, bevor dieselbe gegen den Anschlag stößt.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein Steuersystem vorzusehen, das in einem Hubschrauber verwendet werden kann, um eine Hubschrauberhülse allmählich zu beschleunigen und zu verlangsamen, sowie die Bewegung derselben allmählich zum Stillstand zu bringen, bevor ihre Drehung durch einen der Anschläge behindert wird, so daß ein auf die Hubschrauberzelle ausgeübter Stoß und/oder Ruck eliminiert wird.

Gemäß der Erfindung werden die obigen und andere Ziele erreicht, indem in einem Steuersystem ein hydraulisches Bindeglied zwischen der gesteuerten Vorrichtung, welche die Last bewegt, und einer ■ proportionalen Steuereinheit verwendet wird, welche die _?.Bewegungy B 80/14 =· ■ _; ■■·.. .- ,_&',_;;.-Γ>.:·ν.

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der gesteuerten Vorrichtung steuert. Das hydraulische Bindeglied besteht aus einem Zylinder und einem Kolben, welche sich relativ zueinander bewegen können. Der Zylinder ist mit der Steuereinheit mechanisch gekuppelt, während der Kolben mit der gesteuerten Vorrichtung mechanisch gekuppelt ist. Wenn die gesteuerte Vorrichtung aus einem Ruhezustand bewegt werden soll, wird hydraulischer Druck zwischen dem Kolben und Zylinder zur Wirkung gebracht. Da der Kolben mit der stillstehenden gesteuerten Vorrichtung ge^ kuppelt ist, kann sich nur der Zylinder bewegen, der die Steuereinheit in einer ersten Richtung bewegt; was der Kraftquelle allmählich ermöglicht, die gesteuerte Vorrichtung zu bewegen. Der Kolben ist mit der gesteuerten Vorrichtung derart gekuppelt, daß ihre Bewegung in einer zweiten Richtung der Bewegung in der ersten Richtung entgegengesetzt sein wird. Dies ergibt eine all-

W mähliche Beschleunigung der gesteuerten Vorrichtung und der Last, so daß Stöße im System vermieden werden. Wenn die Bewegung der gesteuerten Vorrichtung und der an derselben befestigten Last angehalten werden soll, wird die Zuführung des Mediums zum hydraulischen Bindeglied unterbrochen. Dadurch werden der Kolben und der Zylinder hydraulisch verriegelt, so daß sie sich nicht mehr relativ zueinander bewegen können. Die gesteuerte Vorrichtung bewegt sich weiter in der zweiten Richtung und nimmt den verriegelten Kolben und Zylinder mit. Der Zylinder bewegt dann die proportionale Steuereinheit in die unwirksame Stellung durch Bewegung derselben in der zweiten Richtung, wodurch die Kraft-zuführung zur gesteuerten Vorrichtung langsam verringert wird und daher die

k gesteuerte Vorrichtung und die Last verlangsamt werden. Eine allmähliche Beschleunigung wird auch erzielt, wenn die gesteuerte Vorrichtung aus einer angehaltenen Stellung bewegt werden soll.

Andere Merkmale und Vorteile des Steuersystems gemäß der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in welchen zeigt:

Fig. 1 ein Blockdiagramm des Steuersystems gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine Ausführüngsform des Steuersystems, das besonders für die Verwendung in einem Hubschrauber geeignet ist. B 80/14 -4-

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Gemäß Fig. 1 ist ein Ventil 11 durch die Leitung 12 mit einem Behälter und durch die Leitung 15 mit einer Druckquelle verbunden. Das Ventil 11 ist ferner durch die Leitungen 14 und 15 mit öffnungen 18 und 19 auf den entgegengesetzten Seiten eines Zylinders verbunden. Innerhalb des Zylinders 17 ist ein Kolben 20 angeordnet, dessen Stange 2Of aus der linken Seite des Zylinders herausragt. Mehrere Dichtungsringe 17b oder andere übliche Mittel sind auf dem Umfang des Zylinders 17 angeordnet und ermöglichen dem Zylinder, sich relativ zu einepm ortsfesten Bezugsteil 16 und relativ zu dem in demselben angeordneten Kolben 20 zu bewegen. Die proportionale Steuervorrichtung 2.J>, welche die Kraftzuführung zur gesteuerten Vorrichtung 25 steuert, ist mit dem Zylinder 17 durch die Kupplung 22 mechanisch gekuppelt. Die Kupplung ermöglicht der proportionalen Steuervorrichtung 23, sich bei einer gegebenen Bewegung des Zylinders 17 um eine bestimmte Strecke zu bewegen. Die proportionale Sceuervorrichtung 23 kann irgendeine übliche proportionale Steuervorrichtung sein, welche eine Kraftquelle 23a steuern kann. Beispiele hierfür sind ein Servoventil in einem hydraulischen System, ein Bheostat in einem elektrischen Steuersystem usw. Wenn die proportionale Steuervorrichtung 23 ein Servoventil ist, wäre die gesteuerte Vorrichtung 25 ein hydraulischer Motor, und wenn die proportionale °teuervorrichtung 23 ein Rheostat ist, wäre die gesteuerte Vorrichtung 25 ein Elektromotor. Zur Veranschaulichung sei angenommen, daß die gesteuerte Vorrichtung 25 einen linearen Ausgang aufweist, der die Last in einer waagerechten Richtung bewegt, indem derselbe mit der Last gekuppelt ist. Offensichtlich kann die Last mit der gesteuerten Vorrichtung 25 auch so verbunden sein, daß sie sich in einer nicht waagerechten Richtung bewegt. Die gesteuerte Vorrichtung 25 ist auch mit der Kolbenstange 2Of durch die Kupplung 26 gekuppelt, um der Kolbenstange 2Of und damit dem Kolben 20 zu ermöglichen, sich bei einer gegebenen Bewegung der gesteuerten Vorrichtung 25 um eine bestimmte Strecke zu bewegen. Wenn sich die gesteuerte Vorrichtung 25 rasch und/oder in einer nicht waagerechten Bahn bewegt, ist ein entsprechendes Gestänge erforderlich, um die gesteuerte Vorrichtung 25 mit der Kolbenstange 2Of zu kuppeln, damit die Kolbenstange bei einer gegebenen Bewegung der gesteuerten Vorrichtung 25 allmählich in einer waagerechten Richtung bewegt wird.

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Wenn die gesteuerte Vorrichtung 25und ihre Last aus einem Ruhezustand bewegt werden sollen, wird das Servoventil 11 so eingestellt, daß es eine der Leitungen 14 und 15 mit der Druckquelle und die andere Leitung mit dem Behälter verbindet, je nach der Richtung, in welcher die gesteuerte Vorrichtung 25 bewegt werden soll. Zur Veranschaulichung sei angenommen, daß das Servoventil 11 so eingestellt wird, daß die Leitung 14 durch die Leitung 13 unter Druck gesetzt und die Leitung 15 durch die Leitung 12 mit dem Behälter verbunden wird.. Wenn die Leitung 14 unter Druck gesetzt ist, wird Druckmedium in die Kammer 17d des Zylinders 17 geleitet. Der Kolben 20 kann sich nicht bewegen, da derselbe mit der gesteuerten Vorrichtung 25 gekuppelt ist, welche nunmehr stillsteht. Da sich der Kolben 20 und der Zylinder 17 relativ zueinander bewegen können und da sich der Kolben 20 nicht bewegen kann, weil derselbe mit der gesteuerten Vorrichtung 25 starr verbunden ist, wird sich der Zylinder 17 relativ zum Bezugsteil 16 nach links bewegen und die proportionale Steuervorrichtung 23 durch die Kupplung 22 nach links mitnehmen. Wenn die proportionale Steuervorrichtung 2^ nach links bewegt wird, wird dieselbe die Zuführung von Kraft aus der Quelle 23a zur gesteuerten Vorrichtung 25 allmählich verstärken, so daß dieselbe zusammen mit der Last allmählich nach rechts beschleunigt wird ohne einen plötzlichen Stoß und/oder Ruck, der auftreten würde, wenn die ganze Kraft auf die gesteuerte Vorr±htung 25 zur Einwirkung käme. Die Kraft wird auf diese Weise zunehmen, bis die ganze Kraft auf ie gesteuerte Vorrichtung 25 zur Einwirkung kommt, um dieselbe und die Last mit voller Geschwindigkeit zu bewegen. Es ist zu bemerken, daß sobald die volle Kraft der gesteuerten Vorrichtung 25 durch die proportionale Steuervorrichtung 2J zugeführt wird, eine weitere Bewegung der proportionalen Steuervorrichtung nach links durch eine fortgesetzte Bewegung des Zylinders nach links die Größe der Kraft nicht verändern wird, welche auf die gesteuerte Vorrichtung zur Einwirkung kommt. Wenn die gesteuerte Vorrichtung 25 nach rechts bewegt wird, wird dieselbe die Kolbenstange 2Of und den Kolben 20 durch die Kupplung 26 nach rechts bewegen. Wenn die Bewegung der Last angehalten werden soll, wird das Servoventil 11 aus der Stellung, in welcher dasselbe die Leitung 14 mit der Druckquelle und die Leitung I5 mit dem Behälter verbindet, in eine neutrale Stellung bewegt, in welcher beide Leitungen 14 B 80/14 -6-

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und 15 blockiert sind, miteinander oder mit einer der Leitungen 12 oder I3 in Verbindung zu kommen. Dadurch werden die Leitungen 14'und 15 isoliert und das Medium wird in den Zylinderkammern 17c und 1?d verriegelt. Es ist daher für den Kolben I7 und den Zylinder 20 nicht möglich, sich relativ zueinander zu bewegen. Wenn sich der Kolben 20 nach rechts bewegt, da sich die S gesteuerte Vorrichtung 25 nach rechts bewegt, wird sich auch der Zylinder nach rechts bewegen_e Dadurch wird auch die proportionale Steuervorrichtung 23 nach rechts bewegt, welche die Zuführung von Kraft aus der Qus lie 2^a zur gesteuerten Vorrichtung 25" langsam unterbrechen wird, so daß die gesteuerte Voirichtung 25 und die Last allmählich zum Stillstand kommen. Es ist daher leicht ersichtlich, daß das vorliegende System eine allmähliche Beschleunigung und Verlangsamung der Last bewirkt, welche durch die gesteuerte Vorrichtung 25 bewegt wird.

Das System gemäß der Erfindung ermöglicht auch, daß die gesteuerte Vorrichtung 25 und damit die Last über eine vorherbestimmte Strecke bewegt werden, die durch Auswahl des ZyIindervolumens bestimmt werden kann, und dann allmähli ch zum Stillstand gebracht werden. Es ist nur erforderlich, den Druck in der Leitung 14 oder 15 durch entsprechende Einstellung des Servoventils 11 aufrechtzuerhalten. Wenn daher das Sereoventi.1 11 so eingestellt wird, daß die Leitung 14 ständig unter Druck gesetzt ist, würde sich der Zylinder I7 nach links bewegen und der Kolben 20 würde sich nach rechts bewegen, wenn sich die gesteuerte Vorrichtung 25 nach rechts bewegt. Gegebenenfalls würde· das Volumen der Zylinderkammer 17c Null erreichen und der Kolben 20 würde gegen die rechte Seite des Zylinders,17 stoßen, so daß der Zylinder nach rechts bewegt wird, wenn sich der Kolben nach rechts bewegt. Die proportionale Steuervorrichtung 23 wird sich gleichzeitig nach rechts bewegen und die Zuführung von Kraft aus der Quelle 23a zur gesteuerten Vorrichtung 25 langsam auf Null verringern, so daß die Bewegung der gesteuerten Vorrichtung 25 und der Last allmählich zum Stillstand gebracht wird» Wenn daher das Servoventil so eingestellt wird, daß entweder die Leitung 14 oder die Leitung 15 unter Druck gesetzt wird, führt die gesteuerte Vorrichtung 25 eine bestimmte Bewegung aus und kommt dann allmählich zum Stillstand. Wenn das es erwünscht ist, die Wegstrecke zu verändern, B 80/14 ■ _7_

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welche die gesteuerte Vorrichtung 25 und die Last ausführen, wenn das Servoventil 11 so eingestellt ist, daß entweder die Leitung 14 oder die Leitung 15 ständig unter Druck gesetzt sind, braucht nur das Volumen des Zylinders 17 entsprechend verändert zu werden. Eine parallele Analyse zeigt ein ähnliches Ergebnis, wenn sich die gesteuerte Vorrichtung 25 und die Last nach links bewegen. Aus der vorstehenden Erörterung ist ersichtlich, daß der Kolben 20 und der Zylinder 17 die steuernde Vorrichtung und die gesteuerte Vorrichtung hydraulisch miteinander verbinden, so daß die letztere niemals rasche Veränderungen der Geschwindigkeit ihrer Bewegung erfährt.

In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die in hydraulischen Steuersystemen Verwendung findet und insbesondere für die Verwendung in Hubschraubern geeignet ist. Die in Fig. 2 dargestellten Teile, die mit den in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Teilen identisch sind, sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet, denen lediglich die Ziffer 2 vorangestellt wurde. Gemäß Fig. 2 steuern die Solenoide A und B die Stellung der Ventilspindeln A' und B¹. Letztere sind mit einer Druckquelle bzw. mit einem Behälter verbunden, sowie mit entgegengesetzten Seiten des Kolbens 220 durch die Leitungen 214 bzw. 215· Die Solenoide A und B sind in üblicher Weise parallel angeordnet. Wenn daher das eine Solenoid die eine SpJndel bewegt, um die eine Leitung, welche zu einer Seite des Kolbens führt, mit der Druckquelle zu verbinden, wird das andere Solenoid gleichzeitig die andere Spindel bewegen, um die andere Leitung, welche zur anderen Seite des. Kolbens führt, mit dem Behälter zu verbinden und umgekehrt. Ein übliches Ventil C ist in bekannter Weise mit einem (nicht dargestellten) mechanischen Ubersteuerungshebel verbunden. Der Kolben 220 ist in einem Zylinder 217 angeordnet, der mit öffnungen 218 und 219 versehen ist, welche die Leitungen 214 und 215 mit entegegangesetzten Seiten des Kolbens 220 verbinden. Mehrere Dichtungsringe 217b sind auf dem Umfang des Zylinders 217 angeordnet und gewährleisten, daß sich der Zylinder 217 relativ zum Kolben 220 und relativ zum Gehäuse 216 bewegen kann, innerhalb welchem derselbe angeordnet ist. Die rechte Seite des Zylinders 217 weist einen mit Innengewinde versehenen Teil 217e auf, aus welchem die Kolbenstange 22Of ein kurzes B 80/14 . ■ -8-

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Stück herausragt. Ein mit Außengewinde versehener Befestigungsteil 227 ist in den Teil 21 Je eingeschraubt und wird durch eine Kiemmutter 260 angrenzend an den Teil 21 Je gehalten. Der ,Befestigungsteil weist einen hohlen mittleren Teil auf, der das rechte Ende der Kolbenstange 22Of umschließt. Am Befestigungsteil 227 befestigt und mit demselben beweglich ist ein proportionales Steuerservoventil D, das eine Spindel 223 enthält, welche von einem Gehäuse 224 umschlossen ist. Das Gehäuse 224 kann (wie dargestellt) mit dem Gehäuse 216 aus einem Stück bestehen oder von demselben getrennt sein. Die Sptadel 223 des proportionalen SteuerservcJentils ist mit Stegen 223a und 223b versehen, die durch einen Bolzen 223c getrennt sind. Die öffnung 224d im Gehäuse 224 ist mit einer die Druckquelle bildenden Kammer 223k als Druckkammer verbunden. Die öffnungen 224h und 224i sind durch einen Kanal 224g miteinander verbunden, der zu einem Niederdruckbehälter führt, Die öffnungen 224f und 224e sind mit den Leitungen 23I und 23O verbunden, welche zu einem hydraulischen Umlaufmotor 232 führen. Das Servoventil D ist eine proportionale Steuervorrichtung, weil das Ventil die Größe des Drucks in jeder der Leitungen 23O und 23I verändern kann, indem dasselbe etwas in waagerechter Richtung bewegt wird. Der Umlaufmotor 232 ist ein üblicher Umlaufmotor mit einer Ausgangswelle 232a, welche mit einer Schnecke 235 verbunden ist. Ein Schneckenrad 236a ist durch die Lager 237 in einem Gehäuse 238 gelagert und steht mit einer Gewindespindel 236 in Eingriff. Die linke Seite des Zylinders 217 ist mit Innengewinde versehen, in welches der mit Außengewinde versehene Pfropfen 256 eingeschraubt ist. Die Kolbenstange 22Of ist im Pfropfen 256 verschiebbar, um mit der Spindel 236 gekuppelt zu werden. Wenn die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform in einem Hubschrauber verwendet wird, verdreht der Umlaufmotor 232 die Hubschrauberhülse und wird auf dem kurzen Hubschrauberflügel angeordnet. Wenn die Ausführungsform gemäß Fig. 2 zum Verdrehen einer Hubschrauberhülse Verwendet wird, wird in ähnlicher Weise das Volumen des Zylinders 217 derart gewählti daß der hydraulische Motor 232 seine Drehung und die Drehung der HübschrauberhUlse zum Stillstand bringt, bevor sich die Hülse weit genug dreht, um gegen ihren Anschlag zu stoßen.

Die Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist mit der Wirkungsweise der Ausführungsform gemäß Pig. 1 identaisch. Wenn daher der Umlaufmotor 232 stillsteht, wird der Bedienungsmann (im Falle eines Hubschraubers der Pilot) die Solenoide A und B betätigen, so daß die zugehörigen Ventilspindeln A^f und B' Druck in eine der Leitungen 214 oder 215 lenken und die nicht unter Druck gesetzte Leitung entlüften. Zur Veranschaulichung sei angenommen, daß die Leitung 214.unter Druck gesetzt und die Leitung 215 entlüftet wird. Wenn die Leitung 214 unter Druck gesetzt ist, tritt das Medium in die Kammer 217d ein und trachtet das Volumen derselben zu vergrößern. Der Kolben 220 kann sich nicht bewegen, da derselbe durch die Stange 22Of mit der ortsfesten Spiidel 236 verbunden ist. Der Zylinder 217 kann sich jedoch nach links bewegen, da seine Bewegung in keiner Weise beschränkt ist. Die Bewegung des Zylinders 217 nach links wird über den Befestigungsteil 227 die Spindel 223 des proportionalen Steuerservoventils allmählich nach links bewegen. Dadurch wird der Steg 223a langsam nach links bewegt, was der Öffnung 224f ermöglicht, langsam mit der Druckkammer 223k in Verbindung zu kommen, so daß die Leitung 23I allmählich unter Druck gesetzt wird, bis der volle Druck auf die Leitung 231 zur Einwirkung kommt. Wenn die Ventilspindel 223 wie vorstehend beschrieben - langsam nach links bewegt wird, wird sich der Steg 223b langsam nach links bewegen, um die Öffnung 224e allmählich mit dem Behälter zu verbinden und auf diese Weise die Leitung 230 mit der Niederdruckquelle in Verbindung zu setzen. Wann die Leitung 231 unter Druck gesetzt und die Leitung 23O mit dem Behälter verbunden ist, wird sich der Umlaufmotor 232 drehen, wobei die Welle 232a die Schnecke 235 und eine Hubschrauberhülse verdreht, wenn das System in einem Hubschrauber verwendet wird. Wenn die Leitung 231 unter Druck gesetzt ist, stehen die Schnecke und das Schneckenrad derart miteinander in Eingriff, daß bei Drehung der Welle 232a im Gegenuhrzeigersinn die Spindel 236 sich in der Richtung nach rechts bewegt. Die Bewegung des Kolbens 220 und der Stange 22Of in der Richtung nach rechts wird die Bewegung der Ventilspindel 223 nicht beeinflussen, da der Befestigungsteil 227 die relative Bewegung zwischen sich und der Stange ermöglicht. Diese Reihe der Durchlaßbedingungen dauert an, bis entweder die -Solenoide stromlos gemacht sind oder der Zylinder .gegen einen der Anschläge 240a oder 24Ob in seiner Bewegwigsfeahn sfcftßfc. Es ist B 80/1# -10-

wichtig, zu bemerken, daß die Strecke, welche der Zylinder 217 in einer waagerechten Richtung zurücklegen kann, kleiner ist als die Strecke, welche der Kolben 220 in einer waagerechten Richtung zurücklegen kann, um eine einmal eingestellte Durchlaßbedingung im Ventil zu verändern. Wenn sich daher der Zylinder bewegt und die Durchiaßbedingungen für die Ventilspindel 22^ herstellt, werden ^J die Durchlaßbedingungen im Ventil durch die fortgesetzte Bewegung des Kolbens in der gleichen Richtung nicht verändert. Aus der vorstehenden Erörterung dürfte ersichtlich sein, insbesondere in Verbindung mit Pig.1, daß der Umlaufmotor und die Last, die derselbe bewegt (welche in einem Hubschrauber die Hülse ist), zu einem allmählichen Stillstand kommen, wenn die Solenoide stromlos gemacht sind, so daß auf keine Seite des Kolbens 220 Druck zur Einwirkung kommt* oder wenn der Kolben gegen einen Anschlag des Zylinders stößt. Eine parallele Analyse zeigt, daß der Umlaufmotor eine allmähliche Beschleunigung und V^.angsamung erfäixt, wenn derselbe in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird.

Wenn das System in einem Hubschrauber verwendet wird, kann das Volumen des Zylinders 217 entsprechend ausgewählt werden, so daß der Kolben 220 gegen einen Anschlag des Zylinders stößt und die Bewegung der Hülse zum Stillstand bringt, bevor dieselbe gegen einen ihrer eigenen Anschläge stößt. Die Drehrichtung des Umlaufmotors 232 und der Eingriff der Schnecke und des Schneckenrades können verändert werden, solange sich die Kolbenstange 22Of stets in der entgegengesetzten Richtung wie der Zylinder 217 bewegt, wenn sich sowohl der Kolben als auch der Zylinder relativ zu einem ortsfesten Bezugsteil bewegen.

Daraus ergibt sich, daß das Steuersystem gemäß der Erfindung und das durch den Kolben und den Zylinder gebildete hydraulische Bindeglied eine allmähliche Beschleunigung und Verlangsamung des hydraulischen Motors und der von demselben bewegten Last gewährleisten, welche im Falle eines Hubschraubers die Hülse ist, ohne daß Mittel zum Isolieren des Stoßes Im System vorzusehen sind. Der " Grund dafür, daß gemäß der Erfindung keine Stoßisolierung erforderlich 1st, besteht darin, daß das Systeiii'eine allmähliche Zuführung der Kraft zum Motor vorsieht; wodurch-gewährleistet Viird, " " daß die vom Motor bewegte Last keine raschen'Besch^eutiiguhgeri oder"'" B 80/14 -fi-"^fc ^iz

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Verlangsamungen erfährt. Da keine Mittel zum Dämpfen des Stoßes vorzusehen sind, kann das System kompakt und von geringem Gewicht sein, was für Hubschrauber sehr erwünscht ist. Wenn die Größe der Strecke verändert werden soll, welche der Motor und die von demselben bewegte Last zurücklegen, bevor dieselbe zum Stillstand kommt, braucht nur die Größe des Zylinders verändert zu werden. Obwohl das System in einem Hubschrauber besonders nütztlich ist, kann dasselbe selbstvedändlich auch in irgendeinem anderen Steuersystem verwendet werden.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene beispielsweise Ausführungsform beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche

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Claims

Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. B ERKEN FELD, Patentanwälte/ ICoIn

Anlage Aktenzeichen '

zur Eingabe vom 16. Juli 1969 Sch// ^{Name d}·^Anm· Bell Aerospace Corporation

P a t e η t a η s ρ r U c h e

Steuersystem mit einer beweglichen proportionalen Steuervorrichtung und einer beweglichen gesteuerten Vorrichtung, wobei die Bewegung der gesteuerten Vorrichtung durch die proportionale Steuervorrichtung gesteuert wird, mit Ventileinrichtungen, mit zwei hydraulischen Kraftelementen, die sich relativ zueinander und zu einem ortsfesten Bezugsteil bewegen können, wobei die Ventileinrichtungen mit den hydraulischen Kraftelementen in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das eine hydraulische Kraftelement (17,217) mit der proportionalen Steuervorrichtung (23,223) gekuppelt ist, während das andere hydraulische Krafteleraent (20,220) mit der gesteuerten Vorrichtung (25,232) und mit den Ventileinrichtungen (11,A,B) gekuppelt ist, um den auf die hydraulischen Kraftelemente einwirkenden Druck zu steuern, so daß die gesteuerte Vorrichtung stets allmählichen Veränderungen ihrer Geschwindigkeit unterworfen ist.
2. Steuersystem nach Anspruch 1, in welcher die hydraulischen Kraftelemente aus einem Zylinder und einem Kolben bestehen, der im Zylinder angeordnet ist und eine Kolbenstange aufweist, die sich aus dem Zylinder nach außen erstreckt, gekennzeichnet durch Mittel, welche dem Zylinder (17,217) und dem Kolben (20,220) ermöglichen, sich relativ zueinander und zu einem ortsfesten Bezugsteil (16,216) zu bewegen, wobei die Kolbenstange (2Of,22Of) über eine Kupplung (26) oder eine Gewindespindel (236), eine Schnecke (235), ein Schneckenrad (236a) und eine Ausgangswelle (232a) mit der gesteuer- ■ ten Vorrichtung (25,232) gekuppelt ist, während der Zylinder (17,217) über eine Kupplung (22,227) mit der proportionalen Steuervorrich-B 80/14 -13- ·

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tung (23,225) gekuppelt ist.
3. Steuersystem nach den Ansprüchen 1 und 2/ dadurch gekennzeichnet, daß die proportionale Steuervorrichtung aus einem Servoventil (223) und die gesteuerte Vorrichtung aus einem hydraulischen Motor (232) besteht.
4. Steuersystem nach Anspruch J5, in welchem der hydraulische Motor aus einem Umlauf motor besteht, der eine Ausgangszeile aufweist, eine Schnecke, die mit der Ausgangswelle verbunden ist, ein Schneckenrad, das mit der Schnecke in Eingriff steht, und eine
Gewindespindel, die durch das Schneckenrad beweglieh ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (22Of) mit der Gewindespindel (236) gekuppelt ist.

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