DE2052748C3 - Steuerventil für einen hydraulischen Stellmotor zur Betätigung von Steuerflächen eines Luftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für einen hydraulischen Stellmotor zur Betätigung von Steuerflächen eines Luftfahrzeuges, bestehend aus einem Ventilgehäuse mit Zu- und Rückführkanälen für das Strömungsmittel, aus einer im Ventilgehäuse in beiden Richtungen gegen eine Federkraft verschiebbaren Ventilhülse, durch die sich die Zu- und Rückführkanäle bis zu einem in der Ventilhülse verschieblich gelagerten Ventilschieber fortsetzen, durch den der Zu- und Rückfluß des Strömungsmittels zu den Zylinderräumen eines doppeltwirkenden Stellmotors einstellbar ist und aus einem mit dem Steuerschieber verbundenen, vom Piloten bedienbaren Betätigungsgestänge, dessen Steuerbewegungen beim Verklemmen des Steuerschiebers auf die Ventilhülse übertragen werden. "> Bei einer bekannten Ausführung nach der US-PS 32 53 613 ist ein solches Steuerventil so mit einem Ventilschieber und einer Ventilhülse ausgeführt, daß sich die Ventilhülse bewegt, wenn der Ventilschieber verklemmt. Dabei übernimmt die Ventilhülse die

ι ο Steuerfunktion so weit, daß der Pilot in der Lage ist, eine Weglaufbewegung eines Stellmotors für die Flugsteuerung zu stoppen. Nicht sichergestellt ist dabei, daß der Pilot die Bewegung des Stellmotors umkehren kann, um ein Flugzeug wieder unter Kontrolle zu bringen. Zwar

' ■> ist es möglich, bei einem Verklemmen des Ventilschiebers in der neutralen Ventilstellung oder in der Nähe dieser Stellung die Kontrolle zurückzugewinnen. Wenn jedoch ein Verklemmen oder Festfressen des Ventilschiebers in der oder nach der Obersteuerungslage, d. h.

in der Nähe des Hubendes des Ventilschiebers erfolgt, kann der Pilot nur die Übersteuerungsbewegung anhalten, aber nicht umkehren, um auf diese Weise wieder die Kontrolle zu gewinnen. Das liegt daran, daß die Ventilhülse ihren eigenen gesamten Hub benötigt, um die Wirkung eines festgefressenen Ventilschiebers auszugleichen. Bei der bekannten Ausführung muß daher der Pilot in kurzer Zeit das betreffende hydraulische System ausschalten.

In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen,

w daß die zugrunde liegenden Steuerventile für Dual-Steuersystenie eine Tandem-Ausführung haben oder aber auch in Parallel- oder Nebeneinanderausführung eingebaut werden, wobei das richtige Zusammenspiel der hydraulischen Kreise durch eine sehr sorgfältige

t5 Einstellung herbeigeführt werden muß.

In der Vergangenheit sind sowohl bei Tandem- als auch bei Psrallel-Steuerschiebern aufgrund eines teilweisen oder vollständigen Festfressens des Steuerschiebers innerhalb einer Ventilhijlse eine ganze Reihe

4i) von Ausfällen vorgekommen. Dt > Ergebnis eines derartigen Festfressens oder Verklemmens besteht im allgemeinen in einer unkontrollierbaren starken Übersteuerung des Stellmotors, der mit dem besonderen Flug-Steuerelement verbunden ist, wodurch die Kon trolle über das Flugzeug oder das gesamte Flugzeug verlorengehen kann. Das wird auch nicht durch die erwähnte bekannte Ausführung vermieden, wenn das Verklemmen oder Festfressen mit einem gewissen Abstand von der Neutralstellung eintritt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Steuerventil so zu verbessern, daß, unabhängig davon, an welcher Stelle der Ventilschieber verklemmt oder festfrißt, wieder die vollständige Kontrolle erlangt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß ein Ventilabsperrschieber in einer Ausnehmung im Ventilschieber derart beweglich angeordnet ist daß Rückfuhrkanäle im Ventilschieber verschließbar sind und daß mit der Ventilhülse eine Stelleinrichtung

bo verbunden ist, die in Abhängigkeit von der Bewegung der Ventilhülse den Ventilabsperrschieber in die Schließstellung verschiebt Hierdurch wird erreicht daß der Pilot die Kontrolle auch bei einem Verklemmen oder Festfressen des Ventilschiebers in einem größeren Abstand von der neutralen Stellung bzw. an einer beliebigen Stelle seines Hubes eine zuverlässige und umfassende Kontrolle über den zugehörigen Stellmotor gewinnt, d.h., daß nicht nur die Weglaufbewegung des

Stellmotors unterbrochen wird, sondern euch Steuerungen weiterhin möglich sind. Dadurch wird die Sicherheit erheblich verbessert.

Bevorzugt wird dabei, daß der Ventilabsperrschieber eine Verriegelungseinrichtung aufweist, welche den "> Ventilabsperrschieber mit dem Ventilschieber beim Verschieben des Ventilabsperrschiebers in die Schließstellung selbsttätig verriegelt

In einer einfachen und besonders vorteilhaften AusfOhrungsform weist die Stelleinrichtung einen von der Ventilhülse betätigbaren Kolben auf, der mit dem Ventilabsperrschieber in Eingriff kommt Dabei sind in einer zweckmäßigen Ausführungsform an der Ventilhülse Verlängerungselemente vorgesehen, welche mit schwenkbar angelenkten Betätigungsarmen in Eingriff stehen, deren verschwenkbare Enden Ober eine Schlitzverbindung mit dem Kolben verbunden sind. Hierbei liegt eine günstige Ausbildung darin, daß die Verlängerungselemente und der Kolben durch eine Kappe geführt sind und die Betätigungsarme an der Außenseite der Kappe vorgesehen sind. Damit wird eine einfache und robuste sowie zuverlässig arbeitende Stelleinrichtung geschaffen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten einfachen Ausführungsbeispieles beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen mittigen, senkrechten Längsschnitt durch ein Steuerventil und einen Stellmotor, wobei sich der Ventilschieber in einer neutralen Stellung befindet,

F i g. 2 eine der F i g. 1 entsprechende Querschnittsan- jo sieht in welcher sich der Ventilschieber außerhalb der neutralen Stellung befindet

F i g. 3 eine Teildarstellung des Steuerventils gemäß F i g. 1 im mittigen senkrechten Längsschnitt wobei der Ventilschieber in einem festgefressenen Zustand und « weiterhin eine unvollständige Korrekturmaßnahme gezeigt sind,

F i g. 4 eine der F i g. 3 entsprechende Ansicht, in der eine Stellung der Teile gezeigt ist in welcher nach einem Festfressen des Ventilschiebers mit Abstand von der neutralen S'ellung Anordnungen gezeigt sind, durch die eine vollständige Kontrolle über die Steuerung erlangt wird.

In der Zeichnung und der folgenden Beschreibung ist aus Klarheits- und Vereinfachungsgründen nur eine Grundausführung eines Steuerventils und einer Betätigungseinrichtung für ein Einfach-oystem dargestellt Das Steuerventil ist auch an anderen Systemen anwendbar, insbesondere an Tandem-Ventileinrichtungen oder Parallel- Ventilkonstruktionen, welche oben in Verbindung mit der Steuerung von Dual-Hydraulik-Systemen und Dual-Flug-Steuerelementen erörtert worden sind.

In der Zeichnung sind gleiche bzw. entsprechende Teile in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das Hauptteil 10 eines Steuerventils mit Betätigungseinrichtung hat ein äußeres Ventilgehäuse 11, in dem eine äußere Hülse 12 fest angeordnet ist Innerhalb der stationären Hülse 12 ist eine Ventilhülse 13 beweglich befestigt in der ein Ventilschieber 14 beweglich angeordnet ist. Dieser Ventilschieber 14, der sich unter gewissen Umständen in der Bohrung der Ventilhülse 13 verklemmen oder festfressen kann, führt aufgrund dieser Tatsache zu Problemen. Der Ventilschieber 14 hat eine Ausnehmung μ 15, in der ein Ventilabsperrschieber 16 angeordnet ist. Das Ventilgehäuse 11 hat Zu- und Rückführkanäle 17, 18 für das Strömunpmittel, welche mit inneren Ventilkanälen in Verbindung stehen, wie weiter unten näher erläutert ist Die Zu- und Rückführkanäle 17, 18 enden in Anschlußstutzen oder Rohrverbindungsstükken.

Ein von der Flugzeugkanzel aus von Hand betätigbares Betätigungsgestänge 19 ist bei 20 schwenkbar mit einem Eingangshebel 21 verbunden, der auf einer Schwenkwelle 22 befestigt ist, an der auch ein kürzerer innerer Eingangshebel oder eine Kurbel 23 angeordnet ist der bzw. die sich in einer Gehäuseverlängerung 24 befinden. Der Eingangshebel 23 ist bei 25 schwenkbar mit einem Antriebsgestänge 26 für den Ventilschieber 14 verbunden; an diesem ist bei 27 ein mit Gewinde versehenes Kopplungselement 28 angelenkt, das an das benachbarte Ende des Ventilschiebers 14 befestigt ist

Das andere Ende des Ventilgehäuses U ist durch eine Kappe 29 verschlossen, an die ein Hülsenteil 30 angeformt ist, das in den benachbarten, mit vergrößerter Bohrung ausgeführten Teil 31 des Ventilgehäuses 11 eingreift Zwei Betätigungsarme 32 und 33 für die Ventilhülfe 13 und den Ventilabspernr-hieber 16 sind bei 34 schwenkbar mit der Kappe 29 sowie bei 35 über eine Schlitzverbindung mit einem in axialer Richtung beweglichen Zapfen oder. Kolben 36 verbunden; letzterer durchsetzt eine mittige öffnung der Kappe 29 und besitzt innerhalb desselben einen Abschnitt 37 geringeren Durchmessers.

Die Arme 32 und 33 verlaufen durch Schlitze 40 in Verlängerungselementen 38, welche ihrerseits mit dem benachbarten Teil 39 der Ventilhülse 13 verbunden sind, so daß eine Bewegung der Arme 32 und 33 um deren Schwenkachsen 34 eine Bewegung des Kolbens 36 und letztlich eine Bewegung des Ventilabsperrschiebers 16 zum richtigen Zeitpunkt bewirken kann. Die Arme 32 und 33 werden in Abhängigkeit von der Axialbewegung der Ventilhülse 13 durch die Verlängerungselemente 38 verschwenkt wie nachstehend näher erläutert wird. Eine Doppelfeder 41 legt eine Vorspannung an die Ventilhülse 13, wobei sich eine der beiden Federn, wie dargestellt an dem Verlängerungselement 38 und einem Sitzring 42 abstützt welcher an dem Ende der Hülse 12 an'iegt, während sich die andere Feder an der Kappe 29 und dem Sitzring 42 abstützt Die beiden die Doppelfeder 41 bildenden Federn erzeugen gleiche und entgegengesetzte, auf die Ventilhülse 13 einwirkende Vorspannungskräfte, so daß sich ein ausgeglichenes System ergibt wenn die Ventilhülse 13 in Ruhe ist. Einer Verschiebung der Ventilhülse 13 wirkt sowohl in der Rückwärts- als auch in der Vorwärtsrichtung ein durch die Vorspannungskraft der zugehörigen Feder der Doppelfeder 41 hervorgerufener Widerstand entgegen.

An den Haupttei! 10 ist parallel zum Ventilgehäuse 11 ein Ansatz 43 angeformt und mit einer Bohrung 44 für den Kolbenkopf 45 eines Stellmotors versehen; das eine Ende des Kolbens 46 ist über ein Element 47 mit einem ortsfesten Bauteil 48 des Flugzeugs verbunden. Am anderen Ende ist eine an das Hauptteil 10 angeformte Endverlängerung 49 bei 50 mit einem Glied 51 verbunden, das direkt oder indirekt zu einer bestimmten Steuerfläche oder °inem bestimmten Steuerelement des Flugzeugs führt oder gegebenenfalls zu einem Rotor-Steuerelement eines Hubschraubers.

Bei der Darstellung nach F i g. 1 befindet sich das Steuerventil in einer neutralen Stellung, und zwei am Ventilschieber 14 vorgesehene Stege 52 und 53 unterbrechen die St .'ömung durch radiale Kanäle 54 und 55 in der Ventilhülse 13. Diese Kanäle führen zu entsprechenden Kanälen 56 und 57 in der stationären

Hülse 12, die ihrerseits mit ringförmigen, in der bzw. zwischen der stationären Hülse 12 und dem Ventilgehäuse 11 gebildeten Ausnehmungen 58 und 59 in Verbindung stehen. In dieser Stellung fließt unter Druck stehendes Strömungsmittel, das am Zuführkanal 17 in das Steuerventil eintritt, durch miteinander fluchtende schmale Schlitze 60 und 61 der Hülse 12 bzw. Ventilhülse 13, wird jedoch in dem ringförmigen Raum 62 zwischen den Stegen 52 und 53 eingefangen. Eine entsprechende Strömung findet vom Zufuhrungskanal 17 ausgehend durch divergente Kanäle 63 statt, auch hier wird das Strömungsmittel jedoch in Ausnehmungen 64 in der Ventilhülse 13 am Weiterfluß gehindert.

Aufgrund dieser Verhältnisse erfolgt kein Strömungsmittelübertritt vom Zuführungskanal 17 zu den Kanälen 54 und 56 sowie zur Ausnehmung 58 oder zu den Kanälen 55 und 57 sowie zur Ausnehmung 59. Daher fließt kein Strömungsmittel von der Ausnehmung 59 zu dein K-SHul 65, der i" die auf dsr einen Seite des Kolbenkopfes 45 gelegene Kammer66 führt; auch fließt kein Strömungsmittel aus der Ausnehmung 58 zum Kanal 67, welcher in die auf der anderen Seite des Kolbenkopfes 45 des Stellmotors befindliche Kammer 68 führt.

Aus F i g. 1 ist außerdem erkennbar, daß bei dem dort dargestellten Ventilzustand kein Rückfluß von Strömungsmitteln durch einen der Kanäle 65 oder 67 in die als Bohrung ausgeführte Ausnehmung 15 des Ventilschiebers 14 sowie durch die mit dem Rückführkanal 18 in Verbindung stehenden radialen Rückführungs-Durchgangsöffnungen 69, 70 und 71 erfolgt. Der Druck auf entgegengesetzten Seiten des Kolbenkopfes 45 ist ausgeglichen, und die zugehörige Steuerfläche oder das zugeordnete Steuerelement des Flugzeugs ist blockiert bzw. in einer festgehaltenen Stellung.

Wenn am Steuerglied 19 eine Steuerbewegung in einer Richtung erzeugt wird, durch die ein Ausfahren des Gliedes 51 des Stellmotors bewirkt werden soll, so wird der Ventilschieber 14 über die verschwenkbaren Hebel 21 und 23 sowie das Antriebsgestänge 26 in eine Lage etwas außerhalb der neutralen Stellung verschoben, wie in F i g. 2 dargestellt. Bei einer derartigen normalen Betätigung durch den Piloten geben die Stege 52 und 53 nunmehr die Kanäle 54 und 55 teilweise frei, so daß unter Druck befindliches Strömungsmittel durch die miteinander fluchtenden Schlitze 60, 61 und den ringförmigen Raum 62 in die Kanäle 55, 57 und die ringförmige Ausnehmung 59 gelangt, die (Fig.2) zum Kanal 65 und der Kammer 66 führt, wodurch der Druck in dieser Kammer 66 ansteigt

Gleichzeitig wird der Druck in der Kammer 68 auf der Rückseite des Kolbenkopfes 45 in F i g. 2 herabgesetzt, und es erfolgt ein Strömungsmittelrückfluß durch den Kanal 67, die Ausnehmung 58 und die Kanäle 56 und 54 zu den Durchgangsöffnungen 72 des Ventilschiebers 14 und von diesen Durchgangsöffnungen zur Ausnehmung 15 des Ventilschiebers 14 sowie anschließend in axialer Richtung durch diese Ausnehmung 15 zu den Rückführungs-Durchgangsöffnungen 69, 70 und 71, die ihrerseits zum Rückführkanal 18 für das Strömungsmittel führen. Aufgrund dieser Verhältnisse wird das Glied 51 relativ zum Kolbenkopf 45 in F i g. 2 nach rechts bewegt, d. h. in derjenigen Richtung, die einem Ausfahren des Stellmotors für das besondere zugeordnete Steuerelement des Flugzeugs entspricht Das aus dem Rückführungskanal 18 austretende Strömungsmittel wird in einen, in der Zeichnung nicht dargestellten Strömungsmittel-Vorratsbehälter geleitet

Es sei nunmehr angenommen, daß sich der Ventil schieber 14 genau oder sehr nahe an der neutraler Ventilstellung (Fig. I) festfrißt oder verklemmt; dant tritt folgendes ein:

ι Aufgrund des Festfressens oder der Verklemmung is der Ventilschieber 14 im Ergebnis gegenüber dei Ventilhülse 13 unbeweglich. Der Pilot wird dant automatisch eine höhere Steuerkraft auf die von dei Flugzeugkanzel zum Steuerventil führende Verbindunj

in ausüben, und diese Kraft wird durch die Elemente 19,21 23 und 26 und durch den festgefressenen odei verklemmten Ventilschieber 14 auf die Ventilhülse i; übertragen, so daß letztere in Bewegung gesetzt wird Die höhere Steuerkraft, die der Pilot nach den Festfressen bzw. Verklemmen des Ventilschiebers 1< aufwenden muß, ist erforderlich, um die Vorspannunj der zugeordneten Feder der Doppelfeder 41 zi überwinden.

Da Her Ventilschieber 14 in der neutralen Ventilstel

2n lung festgefressen oder verklemmt ist, läßt er keil Strömungsmittel durch und besitzt keinen Einfluß au die weitere Funktion des Kolbens 46 des Stellmotors Der Pilot besit/.t vielmehr durch ein Bewegen de Ventilhülse 13 eine vollständige Kontrolle über dei

2-, Stellmotor. Es läßt sich leicht aus Fig. 1 ersehen, dal durch eine kleine Verschiebung der Ventilhülse 13 dii Verbindung zwischen den Spalten 60 und 61 unterbro chen wir! und daß, je nachdem, ob das Glied 51 aus oder eingefahren werden soll, eine der beidei

«ι Ausnehmungen 64 mit den äußeren Ausnehmungen 51 oder 59 in Verbindung gelangt. Es sei angenommen, dal auf diese Weise unter Druck stehendes Strömungsmitte vom Zuführkanal 17 und dem einen Kanal 63 in dii Ausnehmung 64 und von dieser durch die Durchgangs

is öffnung 64' (Fig. 1) zu der Ausnehmung 58 gelangt dieses Strömungsmittel tritt dann in den Kanal 67 eil und erhöht den Druck in der Kammer 68, während de Druck in der Kammer 66 vermindert und das zu Steuerung dienende Glied 51 relativ zu dem ortsfeste!

Bauteil 48 eingefahren wird. Das aus der Kammer 6( zurückfließende Strömungsmittel gelangt durch dei Kanal 65 in die äußere Ausnehmung 59 und von diese über die Durchgangsöffnung 57' zu einer andere: Ausnehmung 73 der Ventilhülse 13, von wo e schließlich durch die radialen Rückführungs-Durch gangsöffnung 71 in den mit dem Vorratsbehälte verbundenen Rückführkanal 18 strömt Aufgrund diese Verhältnisse hat der Pilot bei einem Festfressen ode Verklemmen des Ventilschiebers 14 in der neutrale) Lage durch Betätigung der Ventilhülse 13 sofort dii vollständige Kontrolle über das Flugzeug.

Es sei nunmehr angenommen, daß im Unterschied zi der vorbeschriebenen Situation die in den F i g. 3 und < veranschaulichte Situation auftritt, bei dem das Festfres sen oder Verklemmen des Ventilschiebers 14 in einige Entfernung von der neutralen Stellung erfolgt, beispiels weise in einer Entfernung von 0,4 mm von der neutrale) Stellung, bezogen auf einen gesamten Hub de Ventilschiebers von ± 0,5 mm; dann tritt folgendes ein:

μ Für den Fall, daß sich der Ventilschieber 14 außerhall der Neutralstellung verklemmt, wird zunächst noch au F i g. 2 Bezug genommen. Der Ventilschieber 14 läßt ii diesem Zustand unter Druck befindliches Strömungs mittel aus dem Zuführkanal 17 über die Spalte 60 und 6 und die Ausnehmung 62 sowie die Kanäle 55 und 57 um die Ausnehmung 59 über den Kanal 65 in die Kamme 66, so daß dort der Druck ansteigt, wie bereits ii Verbindung mit der Erläuterung der normalen Betriebs

weise, bei der kein Verklemmen des Vcntilschicbcrs 14 auftritt, im einzelnen erörtert wurde. Wenn jedoch, wie nunmehr vorausgesetzt wild, der Ventilschieber 14 verklemmt oder festgefressen und dadurch unbeweglich ist, kommt es aufgrund dieser Tatsache zu einer unkontrollierbaren Ubersteuerungsbewegung des Gliedes 51 des Stellmotors und der damit verbundenen SteuerfV-iche bzw. dem zugeordneten Steuerglied des Flugzeugs. Dieses Weglaufen des Stellmotors zieht auch die zugeordneten, in der Flugzeugkanzel befindlichen Steuerelemente in die gleiche Übersteuerungslage. Der Pilot wird dann aufgrund einer natürlichen Reaktion versuchen, dieser Wcglauf-Stituation entgegenzuwirken und die dieser Situation entsprechende Bewegung umzukehren, indem er in der Flugzeugkanzel eine entgegengerichtete Kraft auf das Steuerelement ausübt. Die Umkehrkraft wird, wie bereits erwähnt, über das Steuerglied 19 und die Elemente 21, 23, 26 etc. sowie über den festsitzenden Ventilschieber 14 auf die Ventilhülse 13 übertragen. Die bei der Korrektur erforderliche Kraftaufwendung des Piloten wird dabei die Vorspannung der Doppelfeder 41 überwinden: das geschieht dadurch, daß eine Gegenkraft über die Verlängerungselemente 38 einwirkt, die an der Ventilhülse 13 vorgesehen sind; infolgedessen wird die Ventilhülse 13, wie in F i g. 3 veranschaulicht ist, in der richtigen umgekehrten Richtung bewegt. Durch diese Bewegung wird der durch das Verklemmen des Venülsehiebers 14 hervorgerufene Weglaufzustand des Gliedes 51 des Stellmotors gestoppt.

Beruhtet man weiter die in Fig. 3 dargestellte Einstellung, so stellt man fest, daß die schmalen Spalten 60 und 61 anfangen, sich aus der Lage, in der sie miteinander fluchten, herauszubewegen, und die Ausnehmungen 64 werden so verschoben, daß eine von ihnen Druck zu der äußeren, in Verbindung mit der Kammer 68 stehenden Ausnehmung 58 durchläßt. Gleichzeitig gelangt Strömungsmittel, welches aus der Kammer 66 zurückströmt, in die Ausnehmung 59 und von hier in die Ausnehmung 73, die Rückführungs-Durchgangsöffnungen 70 und 69, dann in die Bohrung 15 und schließlich zum Rückführkanal 18. Das ist genau der entgegengesetzte Druck und Rückfluß gegenüber der Druck und Rückfluß, der sich durch den festgefressenen oder verklemmten Ventilschieber 14 einstellt, wie sich leicht der Zeichnung entnehmen läßt. Das bedeutet, daß in der in F i g. 3 dargestellten Lage der Ventilhülse 13 die Aktion des festgefressenen oder verklemmten Ventilschiebers 14 ausgeglichen worden ist, und das Glied 51 des Stellmotors beendet seine Bewegung in der Ausfahrrichtung und wird an diesem Punkt stationär. Der Druck des Strömungsmittels in den beiden Kammern 66 und 68 ist dann ausgeglichen, obwohl der Druck nicht gleich demjenigen eines normal arbeitenden Vierwege-Steuerventils ist, in dem kein Festfressen oder Verklemmen des Ventilschiebers 14 eingetreten ist.

In Verbindung mit den oben beschriebenen Vorgängen, die bei einem Verklemmen oder Festfressen des Ventilschiebers außerhalb der neutralen Lage auftreten, sei angenommen, daß der Druck im hydraulischen System 210 kg/cm² betrage; dann ist der Druck beim Betrieb mit einem verklemmten Ventilschieber in der neutralen Lage etwa 105 kg/cm². Bei einer Betrachtung der F i g. 3 wird erkennbar, daß bei einem durch eine Umkehrbewegung der Ventilhülse 13 erreichten Druckausgleich der Druck im hydraulischen System beträchtlich niedriger liegt als im Normalfall und daß das Steuerventil in diesem Zustand ein beachtliches Strömungsmittelvolumen ableitet. Es hängt daher von der Strecke oder dem Ausmaß ab, um welches, entfernt von der neutralen Stellung, das Festfressen oder Verklemmen des Ventilschiebers 14 erfolgt, ob der Pilot in der Lage ist, die Bewegung des Glieds 51 umzukehren und wieder eine genaue Flugkontrolle zu erreichen, oder ob das nicht möglich ist. Wenn sich der Ventilschieber 14 in beträchtlicher Entfernung von der neutralen Stellung oder in der Nähe des Endes seines Hubs verklemmt, dann ist das damit verbundene Nebenschluß-Strömungsvolumen, das bei Verschieben der Ventilhülse 13 auftritt, und die sich ergebende Herabsetzung des Zylinderdruckes so groß, daß es für den Piloten unmöglich ist, die Flugkontrolle wieder zu erlangen, und er ist dann nur in der Lage, den Weglaufzustand des Glieds 51 des Stellmotors zu arretieren oder zu stoppen. Das bedeutet also, nochmals wiederholt, daß. je mehr das Festfressen oder Verklemmen des Ventilschiebers 14 in Richtung auf eine der Extremstellungen des Ventilschiebers 14 auftritt, um so weniger der Pilot in der Lage ist, die Flugkontrolle wieder zu erlangen, während er jedoch stets in der Lage ist. die Weglaufbrwegung des Stellmotors zu stoppen. Die Ursache hierfür besteht einfach darin, daß der Pilot beim Versuch, die Bewegung des Stellmotors umzukehren, im Stande sein muß, trotz der großen, im Nebenschluß fließenden Strömungsmittelmenge einen genügenden Druckunterschied zwischen den Kammern 66 und 68 zu erzeugen, der bewirkt, daß der Stellmotor (Betätigungsvorrichtung) auf die Steuerbewegungen des Piloten anspricht, wenn er gegen die auftretenden aerodynamischen Belastungen wirkt.

Es ist daher leicht einzusehen, daß die bisher beschriebene Wirkungsweise des Steuerventils nicht vollständig ausreicht, da es keine Garantie dafür gibt, daß der Ventilschieber 14 sich nur in der neutralen Stellung oder in deren Nähe verklemmen oder festfressen kann. Um diesen Nachteil zu beheben, weist das Steuerventil ein wesentliches Merkmal auf, durch das sichergestellt wird, daß der Pilot in allen Fällen die volle Kontrolle über das Flugzeug wiedererlangt, und zwar unabhängig davon, an welcher Stelle sich der Ventilschieber 14 verklemmt. Dieses Merkmal ist in dem Ventilabsperrschieber 16 und der damit verbundenen Betätigungsvorrichtung gegeben; der Aufbau dieser Komponenten ist bereits oben erläutert worden, nicht jedoch ihre Betriebsweise.

Der Ventilabsperrschicber 16 befindet sich normalerweise in der in F i g. 3 dargestellten Rclativstellung zum Ventilschieber 14, wobei die Rückführungs-Durchgangsöffnung 69 nicht abgedeckt ist. Die Zuordnung zw'schen den Teilen in Fig. 3, die bereits im einzelnen erläutert wurde, führt zu einem beträchtlichen Nebensch'.uß für das Strömungsmittel, der es unmöglich machen kann, die Flugkontrolle durch Umkehrung der Bewegung des Gliedes 51 des Stellmotors wieder zu erlangen. Jedoch ist der Pilot in der Lage, den in F i g. 3 veranschaulichten Zustand leicht und glatt zu überwinden, indem er die Ventilhülse 13 umgekehrt oder in der einem Einfahren des Stellmotors entsprechenden Richtung bewegt. Dadurch wird infolge der Bewegung der Verlängerungselemente 38 und der schwenkbaren Arme 32 und 33 und des axialen Kolbens 36 der Ventilabsperrschieber 16 in die in Fig.4 dargestellte Lage verschoben, in welcher er die radialen Rückführungs-Durchgangsöffnungen 69 in dem zum Rückführkanal 18 führenden Hauptrückflußsystem abschließt bzw. -deckt. Dadurch wird tatsächlich sofort der oben

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beschriebene Nebenschluß für das Strömungsmittel und der daraus resullierende Verlust an Arbeitsdruck unterbrochen, der notwendig ist, um die Bewegung des Kolbens 46 und des Gliedes 51 des Stellmotors umzukehren. Die wirksame Bewegung des Ventilabsperrschiebers 16 in seine Lage nach F i g. 4 wird durch den Abschnitt 37 durchgeführt, der eine Verlängerung des Kolbens 3« bildet und an dem Ende des Ventilabsperrschie&ers 16 anliegt. In der Nähe dieses Endes ist der Ventilabsperrschieber 16 mit einer Verriegelungseinrichtung 74 in Form eines üblichen Sperrklinkenmechainismus versehen, der sich erweitert, wenn sich der Ventilabsperrschieber 16 in die Nähe einer Aufweitung 75 bewegt. Diese befindet sich im umgebenden Teil des Ventilschiebers 14. Der Sperrklinkenmechanismus 74 hält den Ventilabsperrschieber 16 sicher bezüglich des Ventilschiebers 14 in seiner, die R ückführungs- Durchgangsöffnungen verschließenden Stellung gemäß F i g. 4 fest.

Es ist nun in Verbindung mit Fig.4 erkennbar, daß durch den Ventilabsperrschieber 16 die Strömungsmittelrückführkanäle des Ventilschiebers 14, nämlich die Rückführungs-Durchgangsöffnungen 69 und die zugehörigen, zum Rückführkanal 18 führenden Kanäle und Ausnehmungen abgesperrt worden sind und daß die nachteiligen, in Verbindung mit Fig. 3 erörterten Bedingungen vollständig beseitigt wurden. Von dem Augenblick an, in dem die einzelnen Teile die in F i g. 4 veranschaulichte Relativlage zueinander einnehmen, ist der Pilot in der Lage, die Ventilhülse 13 dazu zu benutzen, das Glied 51 des Stellmotors vollständig zu steuern und genauso gut zu bewegen, wie es bei einem Verklemmen des Ventilschiebers 14 in der oder in unmittelbarer Nähe der neutralen Stellung der Fall ist. Im Ergebnis ist also das Ausmaß, in welchem der Pilot die Kontrolle über das Flugzeug wiedererlangt, genauso groß wie im Normalbetrieb, d. h. bei nicht verklemmtem Ventilschieber 14.

Fig.4 veranschaulicht weiterhin, daß bei einer Bewegung der Ventilhülse 13 über eine Strecke von 0,5 mm (gemäß de;.-< oben gewählten Beispiel) über die Neutralstellung hinaus die schmalen Spalten 60 und 61 vollständig gegeneinander verschoben werden, so daß sie nicht mehr miteinander fluchten. Dadurch wird der Ventilschieber 14 vom System der Druckquelle abgeschnitten. Dieser Zustand eleminiert eine der Nebenschlußursachen während des Zeitabschnitts, in welchem der Pilot die Ventilhülse 13 in der entgegengesetzten Richtung bewegt. Hierdurch wird erreicht, daß die gesamte Einheit besser auf die Steuerbewegungen des Piloten anspricht, ehe durch den Ventilabsperrschieber 16 die hauptsächlichen Rückführungen abgeschlossen worden sind. Ein noch wichtigerer Vorteil besteht

¹^ jedoch darin, daß unabhängig davon, an welcher Stelle sich der Ventilschieber 14 innerhalb des Gesamthubes verklemmt oder festfrißt, der gesamte, für ein Abstoppen der Weglaufbewegung des Stellmotors erforderliche Korrekturhub der Ventilhülse 13 nicht größer ist als die Breite der zum Ventiischieber führenden, quer verlaufenden, der Druckzuführung dienenden Spalte 60,61.

In der Zeichnung ist aus Gründen der Vereinfachung und der Klarheit nicht der gesamte Betätigungsmechanrsmus für den Ventilabsperrschieber 16 in allen Einzelheiten dargestellt, sondern nur insoweit, als es für das Verständnis erforderlich ist. Beispielsweise erfordert ein Festfressen des Ventilschiebers 14 in der Einfahrrichtung einen Korrekturhub der Ventilhülse 13

^J0 in der Ausfahrrichtung des Stellmotors. Daher werden für die Ventilhülse ein den Ventilabsperrschieber betätigender Hebel sowie ein Stoßstangensystem außerhalb des Ventilhauptteils erforderlich, um einen derartigen zusätzlichen Mechanismus am anderen Ende

des Ventilhauptteils zu betätigen. Dieser zusätzliche Mechanismus ist jedoch für das Verständnis der Funktion nicht wesentlich. Die Vorrichtung ist in der dargestellten Form anwendbar.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Steuerventil für einen hydraulischen Stellmotor zur Betätigung von Steuerflächen eines Luftfahrzeuges, bestehend aus einem Ventilgehäuse mit Zu- und Rückführkanälen für das Strömungsmittel, aus einer im Ventilgehäuse in beiden Richtungen gegen eine Federkraft verschiebbaren Ventilhülse, durch die sich die Zu- und Rückführkanäle bis zu einem in der Ventilhülse verschieblich gelagerten Ventilschieber fortsetzen, durch den der Zu- und Rückfluß des Strömungsmittels zu den Zylinderräumen eines doppeltwirkenden Stellmotors einstellbar ist und aus einem mit dem Steuerschieber verbundenen, vom Piloten bedienbaren Betätigungsgestänge, dessen Steuerbewegungen beim Verklemmen des Steuerschiebers auf die Ventilhülse übertragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilabsperrschieber (16) in einer Ausnehmung (15) im Ventilschieber (14) derart beweglich angeordnet ist, daß Rückfuiirkanäle (69) im Ventilschieber (14) verschließbar sind und daß mit der Ventilhülse (13) eine Stelleinrichtung (32-40) verbunden ist, die in Abhängigkeit von der Bewegung der Ventilhülse

(13) den Vemtilabsperrschieber (16) in die Schließstellung verschiebt.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilabsperrschieber (16) eine Verriegelungseinrichtung (74) aufweist, welche den Ventilabsperrschieber (16) mit dem Ventilschieber

(14) beim Veirschieben des Ventilsperrschiebers (16) in die Schließstellung selbstätig verriegelt.

3. Steuerventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steileinrichtung (32—40) einen von der Vemilhülse (13) betätigbaren Kolben (36) aufweist, der mit dem Ventüoosperrschieber (16) in Eingriff kommt.

4. Steuerventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Ventilhülse (13) Verlängerungselemente (38) vorgesehen sind, welche mit schwenkbar angelenkten Betätigungsarmen (32, 33) in Eingriff stehen, deren verschwenkbare Enden über eine Schlitzverbindung mit dem Kolben (36) verbunden sind.

5. Steuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsarme (32, 33) durch Schlitze (40) in den Verlängerungselementen (38) geführt sind.

6. Steuerventil nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerungselemente (38) und der Kolben (36) durch eine Kappe (29) geführt sind und die Betätigungsarme (32,33) an der Außenseite der Kappe (29) vorgesehen sind.