DE202013006583U1 - Valve block module for a positioning cylinder - Google Patents

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    • F15B2013/002—Modular valves, i.e. consisting of an assembly of interchangeable components

Abstract

Ventilblockmodul für einen Stellzylinder, insbesondere zur primären Flugsteuerung eines Luftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Servoventil, ein Solenoidventil, ein Mode-Ventil, eine Druckmesseinrichtung und ein Ventil zur Kraftbegrenzung in einen gemeinsamen Ventilblock integriert sind.Valve block module for an actuating cylinder, in particular for the primary flight control of an aircraft, characterized in that at least one servo valve, a solenoid valve, a mode valve, a pressure measuring device and a valve for limiting force are integrated into a common valve block.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventilblockmodul für einen Stellzylinder, insbesondere zur primären Flugsteuerung eines Luftfahrzeugs.The invention relates to a valve block module for an actuating cylinder, in particular for the primary flight control of an aircraft.

Bei typischen Aktuatoren für die Anwendung bei Primary Flight Control Systemen sind zahlreiche Ventile für den ordnungsgemäßen Betrieb des Stellzylinders notwendig. Dazu zählen unter anderem ein Servoventil zur zielgerechten Ansteuerung des Stellzylinders, ein Mode-Ventil zur Auswahl der geforderten Betriebsart, ein Magnetventil (Solenoidventil), Differenzdrucksensoren sowie Überlastventile. Daneben kann ein Fluidspeicher zum Ausgleich von Druckschwankungen, hervorgerufen durch thermische Effekte und Leckagen, notwendig sein.Typical actuators for use with primary flight control systems require numerous valves for the proper operation of the actuator cylinder. These include, among other things, a servo valve for the purposeful control of the actuating cylinder, a mode valve for selecting the required operating mode, a solenoid valve (solenoid valve), differential pressure sensors and overload valves. In addition, a fluid reservoir to compensate for pressure fluctuations caused by thermal effects and leaks may be necessary.

Die notwendigen Komponenten werden entweder als einzelne Komponenten bereitgestellt und bilden den externen Hydraulikblock, oder werden auf einem am Aussenumfang des Stellzylinders montierten Ventilblock als einzelne Modulpatronen angeordnet.The necessary components are either provided as individual components and form the external hydraulic block, or are arranged on a valve block mounted on the outer circumference of the actuating cylinder as individual module cartridges.

Wichtige Baugruppen wie z. B. das Servoventil, sind als Line replaceable unit (LRU) ausgeführt, um diese im Defektfall separat austauschen zu können.Important assemblies such. As the servo valve, are designed as a line replaceable unit (LRU) to replace them separately in the event of a defect can.

Die vorliegende Erfindung soll nun nach Möglichkeiten zur Reduzierung der Herstellungskosten sowie des Gesamtgewichtes von Flugsteuerungsaktuatoren suchen.The present invention will now seek ways to reduce the manufacturing cost and the overall weight of Flugsteuerungsaktuatoren.

Diese Aufgabe wir durch ein Ventilblockmodul für einen Stellzylinder, insbesondere zur primären Flugsteuerung eines Luftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Unteransprüche.This object is achieved by a valve block module for an actuating cylinder, in particular for the primary flight control of an aircraft, with the features of claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent subclaims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, alle notwendigen Komponenten des Hydraulikblocks zur Ansteuerung des Stellzylinders in einen gemeinsamen Ventilblock zu integrieren. Dadurch wird nicht nur die Anzahl der benötigten Gesamtteile, sondern zudem auch das erforderliche Bauvolumen erheblich reduziert. Durch die Integration aller Komponenten des Hydraulikblocks in einen gemeinsamen Ventilblock kann die Verwendung eines externen Hydraulikblocks ersatzlos gestrichen werden.According to the invention it is proposed to integrate all the necessary components of the hydraulic block for controlling the actuating cylinder in a common valve block. As a result, not only the number of required total parts, but also the required construction volume is significantly reduced. By integrating all components of the hydraulic block into a common valve block, the use of an external hydraulic block can be deleted without replacement.

Dadurch dass der komplette Ventilblock als Modul ausgeführt wird, kann dieser ohne Einstellarbeiten getauscht werden. Hierdurch wird ein direkter Tausch im eingebauten Zustand am Luftfahrzeug ermöglicht. Der Zeitaufwand und die Kosten für die anfallenden Wartungsarbeiten lassen sich spürbar verringern.The fact that the complete valve block is designed as a module, this can be exchanged without adjustments. This allows a direct exchange in the installed state on the aircraft. The time required and the costs for the required maintenance work can be noticeably reduced.

Zu den wesentlichen Komponenten des Hydraulikblocks gehören wenigstens ein Servoventil, ein Magnetventil (Solenoid Ventil), ein Mode-Ventil, d. h. ein Ventil zur Einstellung der Betriebsart, eine Druckmesseinrichtung sowie ein Ventil zur Kraftbegrenzung. Es entsteht folglich ein hoch integrierter Ventilblock zur Steuerung und/oder Regelung eines Stellzylinders für die primäre Flugsteuerung eines Luftfahrzeugs.The essential components of the hydraulic block include at least one servo valve, a solenoid valve (solenoid valve), a mode valve, i. H. a valve for setting the operating mode, a pressure measuring device and a valve for limiting the force. Consequently, a highly integrated valve block is created for controlling and / or regulating an actuating cylinder for the primary flight control of an aircraft.

Bevorzugt wird das Ventilgehäuse des Servoventils als gemeinsames Ventilgehäuse zumindest für einen Teil der integrierten Komponenten verwendet. Idealerweise nutzen das Servoventil, das Magnetventil, das Mode-Ventil, die Druckmesseinrichtung und das Ventil zur Kraftbegrenzung ein gemeinsames Ventilgehäuse, das vorzugsweise einteilig ausgeführt ist.Preferably, the valve housing of the servo valve is used as a common valve housing for at least some of the integrated components. Ideally, the servo valve, the solenoid valve, the mode valve, the pressure measuring device and the force limiting valve use a common valve housing, which is preferably made in one piece.

Vorzugsweise dient ein übliches Überdruckventil zur Kraftbegrenzung. Die Druckmesseinrichtung arbeitet als sogenannter Differenzdrucksensor (differential pressure transducer „DPT”).Preferably, a conventional pressure relief valve is used to limit the force. The pressure measuring device operates as a so-called differential pressure transducer ("DPT").

In einer vorteilhaften Ausprägung der Erfindung wird der Ventilblock, insbesondere das gemeinsame Ventilgehäuse, zumindest teilweise entweder in rostfreiem Stahl oder in Titan ausgeführt. Ansonsten notwendige Schieberhülsen für die einzelnen Steuerschieber der Ventile können entfallen, d. h. die Steuerschieber können direkt ohne Schieberhülse in den gemeinsamen Ventilblock integriert werden. Durch diese Maßnahme lässt sich eine wesentlich kompaktere Bauart des erfindungsgemäßen Ventilblockmoduls erreichen. Zudem kann die Anzahl und die Länge der notwendigen Verbindungsbohrungen erheblich reduziert werden.In an advantageous embodiment of the invention, the valve block, in particular the common valve housing, at least partially carried out in either stainless steel or titanium. Otherwise necessary slide sleeves for the individual spool valves can be omitted, d. H. The spool valves can be integrated directly into the common valve block without a sliding sleeve. By this measure, a much more compact design of the valve block module according to the invention can be achieved. In addition, the number and length of the necessary connection holes can be significantly reduced.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Schieber des Mode-Ventils direkt im Ventilblock ohne Schieberhülse geführt ist. Gleiches gilt für die Schieber der Differenzdruckmessung und/oder der Kraftbegrenzung, d. h. des Überdruckventils. Idealerweise werden sämtliche Schieber dieser Ventile direkt im Ventilblock ohne Schieberhülse geführt.In particular, it is advantageous if the slide of the mode valve is guided directly in the valve block without sliding sleeve. The same applies to the slide of the differential pressure measurement and / or the force limit, d. H. the pressure relief valve. Ideally, all slides of these valves are guided directly in the valve block without slide sleeve.

Die Verwendung von Stahl oder Titan erhöht zudem die Lebensdauer der Ventile, da die Festigkeit von Stahl und Titan gegenüber Aluminium höher ist. Die hohen inneren Spannungen aufgrund der vorherrschenden Druckschwankungen werden von einem aus Titan oder Stahl gefertigten Ventilgehäuse besser aufgenommen. Die damit verbundene Gewichtszunahme kann durch die erfindungsgemäße kompakte Bauart des Ventilblockmoduls kompensiert werden.The use of steel or titanium also increases the life of the valves, as the strength of steel and titanium is higher than that of aluminum. The high internal stresses due to the prevailing pressure fluctuations are better absorbed by a valve housing made of titanium or steel. The associated increase in weight can be compensated by the inventive compact design of the valve block module.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die elektrischen Komponenten des Ventilblockmoduls ohne Zwischenstecker mit dem Hauptgerätestecker verbunden. Da jeder zusätzliche Stecker eine potentielle Fehlerquelle darstellt, kann durch den Verzicht auf etwaige Zwischenstecker zwischen den einzelnen elektrischen Komponenten des Ventilblockmoduls eine geringere Fehlerrate bzw. Ausfahlwahrscheinlichkeit erreicht werden. Nebenbei kann eine weitere Reduktion des erforderlichen Bauraumbedarfs des resultierenden Ventilblocks erreicht werden, während zugleich der erforderliche Montageaufwand abnimmt. Mit dem Verzicht auf Zwischenstecker ist gleichzeitig eine Optimierung der Herstellungskosten verbunden.In a further advantageous embodiment of the invention, the electrical components of the valve block module without adapter with the Main unit plug connected. Since each additional plug is a potential source of error, a lower error rate or probability of failure can be achieved by dispensing with any intermediate plug between the individual electrical components of the valve block module. Incidentally, a further reduction in the required space requirement of the resulting valve block can be achieved while at the same time the required assembly costs decrease. By dispensing with intermediate plugs, an optimization of the production costs is connected at the same time.

Idealerweise ist nur der Weggeber des Stellzylinders über einen Zwischenstecker mit dem Hauptgerätestecker verbunden, sodass der Ventilblock selbst als Modul, d. h. als sogenannte Line replaceable unit (LRU) direkt am Luftfahrzeug austauschbar ist.Ideally, only the position transmitter of the actuating cylinder is connected via an intermediate plug with the main device plug, so that the valve block itself as a module, d. H. as a so-called line replaceable unit (LRU) is directly interchangeable on the aircraft.

In einer bevorzugten Ausführung ist die Schieberhülse des Servoventils als sogenannte „Käferhülse” ausgeführt. Die Mantelfläche der Schieberhülse ist mit mindestens einem Strömungskanal zur Übertragung eines Steuerstroms und/oder Volumenstroms versehen. Wenigstens einer der Strömungskanäle wird durch eine in der Oberfläche der Steuerschieberhülse angeordnete Nut gebildet, die abschnittsweise oder insgesamt nicht in Umfangsrichtung der Steuerschieberhülse verläuft. Bezüglich der konkreten Ausgestaltung der Schieberhülse bzw. vorteilhafter Weiterbildungen dieser Steuerschieberhülse wird auf die nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 10 2012 002 921 verwiesen, auf deren Inhalt in diesem Zusammenhang vollumfänglich Bezug genommen werden soll. Die Ausgestaltung der Schieberhülse des Servoventils verringert die Anzahl notwendiger Bohrungen im Ventilblock und verkürzt zugleich deren Länge. Zudem ist nur noch eine geringere Schieberlänge notwendig. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch das Käferdesign ein geringerer Druckabfall im Ventilblock erreicht wird.In a preferred embodiment, the sliding sleeve of the servo valve is designed as a so-called "beetle sleeve". The lateral surface of the sliding sleeve is provided with at least one flow channel for the transmission of a control current and / or volume flow. At least one of the flow channels is formed by a groove arranged in the surface of the spool sleeve, which extends in sections or in total not in the circumferential direction of the spool sleeve. With regard to the specific embodiment of the sliding sleeve or advantageous developments of this spool sleeve is not prepublished German patent application DE 10 2012 002 921 reference to the content of which should be referred in full. The design of the sliding sleeve of the servo valve reduces the number of holes required in the valve block and at the same time shortens their length. In addition, only a smaller slider length is necessary. Another advantage is that the beetle design achieves a lower pressure drop in the valve block.

Es kann besonders zweckmäßig sein, wenn für alle im Ventilblock verwendeten Wegmesseinrichtungen ein einheitlicher Weggebertyp eingesetzt wird.It may be particularly expedient if a uniform encoder type is used for all distance measuring devices used in the valve block.

Vorzugsweise sind alle elektrischen Leitungen in einem Verkabelungsgehäuse zusammengeführt, das zum einen den Hauptgerätestecker beinhaltet und gleichzeitig als Schutzgehäuse für die Wegmesseinrichtungen dient. Hierdurch vereinfacht sich der notwendige Verkabelungsaufwand. Zudem benötigen die einzelnen Weggeber kein aufwendiges Gehäuse und können mit einfachem Kabelschwanz ausgeführt sein.Preferably, all electrical lines are brought together in a cabling housing, which on the one hand contains the main appliance plug and at the same time serves as a protective housing for the Wegmesseinrichtungen. This simplifies the necessary cabling effort. In addition, the individual displacement encoders do not require a complex housing and can be designed with a simple cable tail.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Flugsteuerungsaktuator mit einem Stellzylinder und einem Ventilblockmodul gemäß der vorliegenden Erfindung bzw. einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung. Offensichtlich ergeben sich für das erfindungsgemäße System dieselben Vorteile und Eigenschaften wie zu dem erfindungsgemäßen Ventilblockmodul, weshalb an dieser Stelle auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet wird.The invention further relates to a flight control actuator with a control cylinder and a valve block module according to the present invention or an advantageous embodiment of the invention. Obviously, the same advantages and properties arise for the system according to the invention as for the valve block module according to the invention, which is why a repetitive description is omitted here.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein benötigter Fluidspeicher zum Ausgleich eines möglichen Druckabfalls nicht Bestandteil des erfindungsgemäßen Ventilblockmoduls ist, sondern in den Stellzylinder integriert ist.It is particularly advantageous if a required fluid reservoir to compensate for a possible pressure drop is not part of the valve block module according to the invention, but is integrated in the actuating cylinder.

Weiterhin ist von der Erfindung ein Luftfahrzeug erfasst, dass das erfindungsgemäße Ventilblockmodul bzw. ein vorteilhafte Ausgestaltung des Ventilblockmoduls aufweist oder den erfindungsgemäßen Flugsteuerungsaktuator umfasst.Furthermore, the invention detects an aircraft which has the valve block module according to the invention or an advantageous embodiment of the valve block module or comprises the flight control actuator according to the invention.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:Further advantages and features of the invention are explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the figures. Show it:

1: einen aus dem Stand der Technik bekannten Flugsteuerungsaktuator, 1 a flight control actuator known in the art,

2: den erfindungsgemäßen Flugsteuerungsaktuator mit Stellzylinder und Ventilblock, 2 the flight control actuator according to the invention with actuating cylinder and valve block,

3: das erfindungsgemäße Ventilblockmodul aus 2, 3 : the valve block module according to the invention 2 .

4: eine Schnittdarstellung durch das Mode-Ventil des Ventilblockmoduls der 2 und 3 und 4 : A sectional view through the mode valve of the valve block module of 2 and 3 and

5: Schnittdarstellungen durch den Stellzylinder gemäß 2. 5 : Sectional views through the actuating cylinder according to 2 ,

1 zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten Flugsteuerungsaktuator bestehend aus einem Stellzylinder und einem darauf befestigten Ventilblock 2, der die notwendigen hydraulischen Komponenten zur Steuerung des Stellzylinders umfasst. 1 shows a known from the prior art flight control actuator consisting of a control cylinder and a valve block mounted thereon 2 comprising the necessary hydraulic components for controlling the actuator cylinder.

Der Stellzylinder besteht aus einem Zylindermantel 1, in dessen Zylinderraum die linear bewegliche Kolbenstange 3 gelagert ist. Zur Steuerung des Stellzylinders umfasst der Ventilblock eine Reihe an hydraulischen Komponenten, als einzelne Modulpatronen am Ventilblock 2 eingebaut sind. Hierunter fallen beispielsweise das Servoventil 4, die Druckmesseinrichtung 6, das Magnetventil 7 und das Mode-Ventil 8.The actuating cylinder consists of a cylinder jacket 1 , in the cylinder chamber, the linearly movable piston rod 3 is stored. To control the actuating cylinder, the valve block comprises a number of hydraulic components, as individual module cartridges on the valve block 2 are installed. This includes, for example, the servo valve 4 , the pressure measuring device 6 , the solenoid valve 7 and the fashion valve 8th ,

Wichtige Baugruppen, wie z. B. das Servoventil 4, sind als LRU ausgeführt, damit dieses im Bedarfsfall separat getauscht werden kann. Zusätzlich ist in den Ventilblock ein Fluidspeicher 5 integriert, der bei einem Druckabfall innerhalb der hydraulischen Versorgung die Dämpfungsfunktion für die Kolbenstange 3 des Stellzylinders aufrechterhalten soll. Important assemblies, such. B. the servo valve 4 , are designed as LRU so that it can be exchanged separately if necessary. In addition, a fluid reservoir is in the valve block 5 integrated, the damping function for the piston rod at a pressure drop within the hydraulic supply 3 to maintain the actuating cylinder.

2 zeigt den erfindungsgemäßen Flugsteuerungsaktuator, der neben dem Stellzylinder, bestehend aus dem Zylindermantel 10 und der linear verschieblich gelagerten Kolbenstange 30, ein Ventilblockmodul 20 umfasst. Das Ventilblockmodul 20 besteht aus dem Ventilgehäuse 21, das die zweite Stufe 23 des Servoventils beinhaltet. Gleichzeitig wird das Ventilgehäuse 21 als Ventilgehäuse für die beiden Sensoren 29 der Druckmesseinrichtung in Form eines DPTs, für das Mode-Ventil 27 sowie für das Druckbegrenzungsventil 22 genutzt. Es werden folglich alle Komponenten des Hydraulikblocks im Ventilblock 21 des Servoventils 23 integriert, wodurch ein Hydraulikblock ersatzlos entfällt. Die erste Stufe des Servoventils ist mit dem Bezugszeichen 23' gekennzeichnet. 2 shows the flight control actuator according to the invention, in addition to the actuating cylinder, consisting of the cylinder jacket 10 and the linearly displaceably mounted piston rod 30 , a valve block module 20 includes. The valve block module 20 consists of the valve body 21 that the second stage 23 of the servo valve. At the same time the valve housing 21 as a valve housing for the two sensors 29 the pressure measuring device in the form of a DPT, for the mode valve 27 as well as for the pressure relief valve 22 used. There are consequently all components of the hydraulic block in the valve block 21 of the servo valve 23 integrated, whereby a hydraulic block is eliminated without replacement. The first stage of the servo valve is designated by the reference numeral 23 ' characterized.

In der dargestellten Ausführung ist das Magnetventil (Solenoidventil) 24 aussen am Ventilgehäuse 21 montiert, insbesondere verschraubt. Zusätzlich sind ein Blocking Relief Valve 90 sowie ein Check Blocking Valve 91 in das Ventilgehäuse 21 integriert.In the illustrated embodiment, the solenoid valve (solenoid valve) 24 outside on the valve body 21 mounted, in particular screwed. Additionally are a blocking relief valve 90 as well as a check blocking valve 91 in the valve body 21 integrated.

Das Ventilgehäuse 21 ist entweder aus rostfreiem Stahl oder aus Titan gefertigt, sodass die Steuerschieber der einzelnen Ventile direkt ohne Schieberhülse in den Block 21 integriert werden können. Der gesamte Aufbau 20 ist modulartig ausgeführt, wodurch das Ventilblockmodul 20 ohne Einstellarbeiten besonders einfach austauschbar ist, insbesondere direkt im eingebauten Zustand am Luftfahrzeug austauschbar ist.The valve housing 21 is made of either stainless steel or titanium, so the spool valves of each valve directly without sliding sleeve in the block 21 can be integrated. The entire construction 20 is designed modular, whereby the valve block module 20 is easy to replace without adjustments, especially in the installed state is replaceable on the aircraft.

3 zeigt eine Rückansicht des erfindungsgemäßen Ventilblockmoduls 20. Endseitig an dem Ventilblock 21 schliesst sich das Verkabelungsgehäuse 26 an, das den Hauptgerätestecker 25 beinhaltet. Gleichzeitig dient das Verkabelungsgehäuse 26 als Schutzgehäuse für die einzelnen Wegmesseinrichtungen der jeweiligen Ventile, die alle vom gleichen Bautyp sind und innerhalb des Gehäuses 26 angeordnet sind. Folglich benötigen die einzelnen Weggeber kein aufwendiges Gehäuse und können mit einfachem Kabelschwanz ausgeführt werden. 3 shows a rear view of the valve block module according to the invention 20 , End to the valve block 21 closes the wiring housing 26 on, that the main unit plug 25 includes. At the same time serves the wiring housing 26 as a protective housing for the individual displacement measuring devices of the respective valves, which are all of the same type and inside the housing 26 are arranged. Consequently, the individual displacement sensors do not require a complex housing and can be designed with a simple cable tail.

Die Schieberhülse der zweiten Stufe 23 des Servoventils ist als Käferhülse ausgeführt und weist wenigstens eine in der Oberfläche der Steuerschieberhülse angeordnete Nut zur Ausbildung wenigstens eines Strömungskanals zur Übertragung des Steuerstroms und/oder Volumenstroms auf. Die Nut verläuft abschnittsweise oder insgesamt nicht in Umfangsrichtung der Steuerschieberhülse. An dieser Stelle wird nochmals auf die deutsche nicht vorveröffentlichte Patentanmeldung DE 10 2012 002 921 Bezug genommen.The sliding sleeve of the second stage 23 the servo valve is designed as Käferhülse and has at least one arranged in the surface of the spool sleeve groove for forming at least one flow channel for transmitting the control flow and / or flow rate. The groove extends in sections or in total not in the circumferential direction of the spool sleeve. At this point is again the German non-prepublished patent application DE 10 2012 002 921 Referenced.

Durch die Ausführung des Ventilblocks 21 aus rostfreiem Stahl oder aus Titan kann zumindest ein Teil der notwendigen Steuerschieber unmittelbar ohne Schieberhülse in das Gehäuse 21 integriert werden. Dies gilt für die Schieber der Druckmesseinrichtung 29 sowie den Steuerschieber des Überdruckventils 22 sowie möglicher weiterer Ventile. Dadurch wird die Bauweise des Ventilblockmoduls wesentlich kompakter gestaltet und die Anzahl und die Länge der notwendigen Verbindungsbohrungen zwischen den einzelnen Komponenten kann merklich reduziert werden.By the execution of the valve block 21 made of stainless steel or titanium, at least part of the necessary spool immediately without sliding sleeve in the housing 21 to get integrated. This applies to the slide of the pressure measuring device 29 and the spool of the pressure relief valve 22 as well as possible other valves. As a result, the construction of the valve block module is made much more compact and the number and length of the necessary connection holes between the individual components can be significantly reduced.

Beispielsweise ist der 4 das Mode-Ventil in einer Schnittdarstellung zu entnehmen. Das Mode-Ventil umfasst einen Steuerschieber 28 der unmittelbar innerhalb des Ventilgehäuses 21 gelagert ist. Auf die Verwendung einer etwaigen Schieberhülse kann verzichtet werden.For example, the 4 to take the mode valve in a sectional view. The mode valve includes a spool valve 28 directly inside the valve body 21 is stored. The use of a possible sliding sleeve can be dispensed with.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Ventilblockmoduls 20 ergeben sich folgende Vorteile:

  • 1. Das Volumen des Ventilblockmoduls 20 wird gegenüber der Standardlösung massiv reduziert, wodurch der Grad der Individualisierung zur Anpassung an die verschiedenen Einbauräume massiv reduziert wird.
  • 2. Die Anzahl der Einzelteile im Ventilblockmodul 20 wird gegenüber der Lösung aus 1 um 40% reduziert.
  • 3. Es gibt fast keine internen Dichtungen mehr, womit das Risiko von Leckagen massiv reduziert wird und die Zuverlässigkeit des Ventilblockmoduls 20 zunimmt.
  • 4. Durch den Entfall der Zwischenstecker reduziert sich die Fehlerrate und der Montageaufwand wird ebenfalls stark reduziert.
  • 5. Das Gewicht des Ventilblockmoduls 20 ist trotz Verwendung von Stahl gegenüber einem Ventilblock aus Aluminium reduziert.
  • 6. Durch die Verwendung von Stahl als Ventilblockmaterial ist das Problem der Dauerfestigkeit von Ventilblöcken nicht mehr gegeben. Die Lebensdauer von alubasierten Ventilblöcken ist aufgrund der hohen im Inneren auftretenden Spannungen, hervorgerufen durch den hohen Hydraulikdruck, begrenzt.
  • 7. Trotz des hohen Integrationsgrades kann das Ventilblockmodul 20 im Luftfahrzeug getauscht werden. Da der Betreiber nur eine Komponente auf Lager halten muss (früher: viele verschiedene LRUs), entstehen auch hier geringe Kosten. Ein möglicher höherer Kostenaufwand für das erfindungsgemäße Ventilblockmodul 20 kann im Vergleich zu den einzelnen LRUs dadurch kompensiert werden.
  • 8. In Summe können die Kosten für ein Ventilblockmodul 20 nach dieser Bauart gegenüber einem Standardventilblock 2 gemäß 1 um ca. 30% gesenkt werden.
By the inventive arrangement of the valve block module 20 There are the following advantages:
  • 1. The volume of the valve block module 20 is massively reduced compared to the standard solution, whereby the degree of customization for adaptation to the various installation spaces is massively reduced.
  • 2. The number of parts in the valve block module 20 is against the solution 1 reduced by 40%.
  • 3. There are almost no internal seals, which greatly reduces the risk of leakage and the reliability of the manifold module 20 increases.
  • 4. The elimination of the intermediate connector reduces the error rate and the assembly effort is also greatly reduced.
  • 5. The weight of the valve block module 20 is reduced despite the use of steel compared to an aluminum valve block.
  • 6. The use of steel as a valve block material eliminates the problem of fatigue strength of valve blocks. The lifetime of aluminum-based valve blocks is limited due to the high internal stresses caused by the high hydraulic pressure.
  • 7. Despite the high degree of integration, the valve block module can 20 be exchanged in the aircraft. Since the operator only has to keep one component in stock (previously: many different LRUs), there are also low costs. A possible higher cost for the Valve block module according to the invention 20 can be compensated in comparison to the individual LRUs.
  • 8. In sum, the cost of a valve block module 20 according to this design against a standard valve block 2 according to 1 be lowered by about 30%.

Der eventuell notwendige Fluidspeicher ist nicht mehr Bestandteil des erfindungsgemäßen Ventilblockmoduls 20. Dieser wird im Stellzylinder selbst integriert. Dadurch ergibt sich ein deutlich kompakteres Ventilblockmodul 20 der dadurch universell für verschiedene Einbauräume verwendet werden kann, ohne vorab eine individuelle Anpassung des Ventilblocks an den jeweiligen Einbauraum vornehmen zu müssen.The possibly necessary fluid reservoir is no longer part of the valve block module according to the invention 20 , This is integrated in the actuating cylinder itself. This results in a much more compact valve block module 20 which can be universally used for various installation spaces, without having to make an advance adjustment of the individual valve block to the respective installation space.

Der 2 verdeutlicht den Umfang der Größenreduktion des Ventilblockmoduls 20 aufgrund der Verlagerung des Fluidspeichers in den Stellzylinder, d. h. in dessen Zylindergehäuse 10. Die 2 zeigt ebenfalls eine Aussparung 11 in der Mantelfläche 10, die einen Einblick in den Innenraum des Stellzylinders zulässt. Insbesondere kann mit Hilfe der Aussparung 11 der aktuelle Füllstand des Fluidspeichers abgelesen werden.Of the 2 illustrates the extent of the size reduction of the valve block module 20 due to the displacement of the fluid reservoir in the actuating cylinder, ie in the cylinder housing 10 , The 2 also shows a recess 11 in the lateral surface 10 , which allows an insight into the interior of the actuating cylinder. In particular, with the help of the recess 11 the current level of the fluid reservoir can be read.

Der prinzipielle Aufbau des Fluidspeichers soll im Folgenden anhand der 5a, 5b näher erläutert werden. 5a zeigt eine vollständige Schnittdarstellung entlang der Zylinderlängsachse. Der Stellzylinder ist als Gleichlaufzylinder ausgeführt, wobei die beiden entgegen gerichteten Kolbenflächen des Kolbens 31 ausgeglichen sind. Der Fluidzylinder ist im hinteren Teil des Zylindermantels 10 untergebracht, wobei die Bohrtiefe der Zylinderbohrung für die lineare Führung der Kolbenstange 30 in Richtung des Zylinderbodens verlängert wurde.The basic structure of the fluid reservoir will be described below with reference to 5a . 5b be explained in more detail. 5a shows a complete sectional view along the cylinder longitudinal axis. The actuating cylinder is designed as a synchronous cylinder, wherein the two opposing piston surfaces of the piston 31 are balanced. The fluid cylinder is in the back of the cylinder jacket 10 accommodated, wherein the drilling depth of the cylinder bore for the linear guidance of the piston rod 30 was extended in the direction of the cylinder bottom.

5b zeigt eine Detailaufnahme des hinteren Zylinderbereichs. Der Fluidzylinder basiert auf dem Arbeitsprinzip eines Federspeichers mit der Feder 40, die im Ausführungsbeispiel der 5a, 5b als Spiralfeder ausgeführt ist. Die Feder 40 spannt den Trennkolben 50 vor. Wird der den Speicherbehälter bildende Raum 60 der Zylinderbohrung mit Hydrauliköl gefüllt, so wirkt der Trennkolben 50 entgegen der Federkraft der Feder 40 und drückt diese zusammen. Druckenergie wird in Form der Federkraft gespeichert. 5b shows a detail of the rear cylinder area. The fluid cylinder is based on the working principle of a spring accumulator with the spring 40 , which in the embodiment of the 5a . 5b is designed as a spiral spring. The feather 40 clamps the separating piston 50 in front. Will the space forming the storage container 60 the cylinder bore filled with hydraulic oil, so the separating piston acts 50 against the spring force of the spring 40 and squeeze them together. Pressure energy is stored in the form of spring force.

Der Trennkolben 50 nutzt den Zylindermantel 10 als äußere Lauffläche. Eine hintere Führungsbuchse 70 dient als Hülse zur Aufnahme und Führung des hinteren Teils der Kolbenstange 30, wobei die Hülse 70 gleichzeitig als innere Führung und Lauffläche für die Dichtungen 51 des Trennkolbens 50 genutzt wird. Die Abdichtung gegenüber dem Zylindermantel 10 erfolgt über die beiden Ringdichtungen 52.The separating piston 50 uses the cylinder jacket 10 as an outer tread. A rear guide bush 70 serves as a sleeve for receiving and guiding the rear part of the piston rod 30 , where the sleeve 70 at the same time as inner guide and tread for the seals 51 of the separating piston 50 is being used. The seal against the cylinder jacket 10 takes place via the two ring seals 52 ,

Die beiden Zuleitungen 32, 33 dienen zur Druckbeaufschlagung der jeweiligen Zylinderkammern des Stellzylinders. Der Zufluss zum Fluidspeicher wird über die Bohrung 61 bereitgestellt.The two supply lines 32 . 33 serve to pressurize the respective cylinder chambers of the actuating cylinder. The inflow to the fluid reservoir is via the bore 61 provided.

Der innenliegende Weggeber 80 zur Erfassung der Kolbenposition wird dazu genutzt, die hintere Führungsbuchse 70 in Position zu halten, insbesondere in axialer Richtung zu fixieren.The internal encoder 80 For detecting the piston position is used to the rear guide bushing 70 to hold in position, in particular to fix in the axial direction.

Wird der Zylinder mit obigen Merkmalen ausgeführt, sind für die Realisierung der Speicherfunktionalität lediglich zwei zusätzliche Komponenten in das Zylindergehäuse zu integrieren, nämlich die Feder 40 sowie der Trennkolben 50. Durch den dargelegten Speicheraufbau ergeben sich die folgenden Vorteile:

  • 1. Einfachere Bauart des Ventilblockmoduls 20, da der Speicher in den Stellzylinder integriert wird.
  • 2. In Summe wird der Platzbedarf für den Speicher reduziert, da der Raum um die hintere Kolbenstange 30 in der Regel ungenutzt ist und daher für die Realisierung des Fluidspeichers zur Verfügung steht.
  • 3. Das Gesamtgerät kann kleiner bauen, wodurch sich der Bauraumbedarf innerhalb eines Luftfahrzeugs reduziert.
  • 4. Das Gesamtgerät wird aufgrund der reduzierten Teilezahl und der einfachen Integration des Speichers preisgünstiger.
  • 5. Das Gesamtgerät wird in Summe leichter, da das am Zylinder 10 entstehende Mehrgewicht geringer ist als das Gewicht eines autarken Fluidspeichers
If the cylinder is designed with the above features, only two additional components have to be integrated into the cylinder housing, namely the spring, for the realization of the storage functionality 40 as well as the separating piston 50 , The described memory structure has the following advantages:
  • 1. Simpler design of the valve block module 20 because the memory is integrated into the actuator cylinder.
  • 2. In total, the space required for the memory is reduced because the space around the rear piston rod 30 is usually unused and is therefore available for the realization of the fluid reservoir.
  • 3. The overall device can build smaller, which reduces the space requirement within an aircraft.
  • 4. The overall device is cheaper due to the reduced number of parts and the simple integration of the memory.
  • 5. The overall unit is lighter overall, as the cylinder 10 resulting extra weight is less than the weight of a self-sufficient fluid reservoir

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Claims (13)

Ventilblockmodul für einen Stellzylinder, insbesondere zur primären Flugsteuerung eines Luftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Servoventil, ein Solenoidventil, ein Mode-Ventil, eine Druckmesseinrichtung und ein Ventil zur Kraftbegrenzung in einen gemeinsamen Ventilblock integriert sind.Valve block module for an actuating cylinder, in particular for the primary flight control of an aircraft, characterized in that at least one servo valve, a solenoid valve, a mode valve, a pressure measuring device and a valve for limiting force are integrated into a common valve block. Ventilblockmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Ventilblock der Servoventilblock ist.Valve block module according to claim 1, characterized in that the common valve block is the servo valve block. Ventilblockmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilblock zumindest teilweise aus Stahl besteht.Valve block module according to claim 1 or 2, characterized in that the valve block consists at least partially of steel. Ventilblockmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilblock zumindest teilweise aus Titan besteht.Valve block module according to one of the preceding claims, characterized in that the valve block consists at least partially of titanium. Ventilblockmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber für das Mode-Ventil direkt im Ventilblock ohne Schieberhülse geführt ist.Valve block module according to one of the preceding claims, characterized in that the slide for the mode valve is guided directly in the valve block without sliding sleeve. Ventilblockmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieber für die Differenzdruckmessung und/oder die Kraftbegrenzung direkt im Ventilblock ohne Schieberhülse geführt sind.Valve block module according to one of the preceding claims, characterized in that the slides for the differential pressure measurement and / or the force limitation are performed directly in the valve block without slide sleeve. Ventilblockmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Komponenten des Ventilblockmoduls ohne Zwischenstecker mit dem Hauptgerätestecker verbunden sind.Valve block module according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical components of the valve block module are connected without intermediate plug with the main device connector. Ventilblockmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilblockmodul als „Line replaceable unit” (LRU) ausgeführt ist, die direkt am Luftfahrzeug austauschbar ist.Valve block module according to one of the preceding claims, characterized in that the valve block module is designed as a "line replaceable unit" (LRU), which is directly interchangeable on the aircraft. Ventilblockmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieberhülse des Servoventils als „Käferhülse” ausgeführt ist.Valve block module according to one of the preceding claims, characterized in that the sliding sleeve of the servo valve is designed as a "beetle sleeve". Ventilblockmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für alle Wegmesseinrichtungen im Ventilblockmodul ein einheitlicher Weggebertyp eingesetzt ist.Valve block module according to one of the preceding claims, characterized in that a uniform encoder type is used for all path measuring devices in the valve block module. Ventilblockmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle elektrischen Leitungen in einem gemeinsamen Verkabelungsgehäuse geführt sind, das gleichzeitig als Gehäuse für den oder die Weggeber dient.Valve block module according to one of the preceding claims, characterized in that all electrical lines are guided in a common wiring housing, which also serves as a housing for the or the encoder. Flugsteuerungsaktuator mit einem Stellzylinder und einem Ventilblockmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein benötigter Fluidspeicher in den Stellzylinder integriert ist.Flight control actuator with a control cylinder and a valve block module according to one of the preceding claims, characterized in that a required fluid reservoir is integrated into the actuating cylinder. Luftfahrzeug mit einem Ventilblockmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder eine Flugsteuerungsaktuator gemäß Anspruch 12.An aircraft with a valve block module according to any one of claims 1 to 11 or a flight control actuator according to claim 12.
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