DE2234131A1

DE2234131A1 - Stabilisierungseinrichtung zur daempfung hochfrequenter schwingungen an einer hydraulischen servosteuerung

Info

Publication number: DE2234131A1
Application number: DE19722234131
Authority: DE
Inventors: Erwin Goellner
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1972-07-12
Filing date: 1972-07-12
Publication date: 1974-01-24
Also published as: IT991137B; DE2234131C3; DE2234131B2; FR2209053A1; GB1423579A; FR2209053B3

Description

Messerschmitt-Bölköw-Blohm Ottobrunn, 29. Juni 1972

Gesellschaft mit BS 65 Rd/hl λ O O / 1-51

beschränkter Haftung, 7^35 444k \4\

München

Stabilisierungseinrichtung zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen an einer hydraulischen Servosteuerung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stabilisierungs?- einrichtung an einer hydraulischen Servosteuerung für translatorische oder rotatorische Bewegung, die ein Durchfluß- oder Druck-Servoventil aufweist, mit einem zur Stabilisierung der Servosteuerung zugeordnetem Leckventil, dessen Rücklauf von einem beidseitig mit dem Druck zweier Steuerleitungen beaufschlagten federgefesselten Schieber gesteuert ist. Diese bekannte

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. 29.

Stabilisierungseinrichtung ergibt jedoch bei Belastung einen stationären Stellungsfehler und eine geringe statische Steifigkeit des Stellmotors. Daneben haftet ihr noch insbesondere der Nachteil an, daß bereits bei den üblicherweise niedrigen Arbeitsfrequenzen sich ein ständiger Leckrückstrom ergibt. Dieser ständige Lecköls trom stellt eine dauernd auftretende, unerwünschte hydraulische Energievergeudung dar.

Zur Beseitigung der genannten Mängel wurde gemäß der deutschen Patentschrift 1 260 903 für eine elektrohydraulische Steuereinrichtung bereits vorgeschlagen, mit Hilfe von Drosseln und eines mechanischen Summiergetriebes eine künstliche Dämpfung nur bei hochfrequenten Schwingungen - im Bereich der Resonanzfrequenz des zu dämpfenden Feder-Masse-Systems - zu erreichen. Die Wirksamkeit derartiger Einrichtungen ist jedoch in hohem Maße von der mechanischen Auslegung des Summiergetriebes abhängig und muß von Fall zu Fall durch entsprechende Auslegung dieses Getriebes, d. h. unter erheblichen konstruktiven Änderungen dem jeweiligen zu dämpfenden Feder-Masse-System angepaßt werden. Eine weitere Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen relativ hoher Frequenz ist in dem Buch "M. Guillon Hydraulische Regelkreise und Servosteuerungen", Carl Hauser-Verlag 1968, Seite 332 - beschrieben und dargestellt. Bei dieser Einrichtung ist im Beypaß zu den beiden Steuerleitungen ein federgefesselter Hochpaßkolben und eine Hochpaßdrossel angeordnet. Gegenüber der vorher beschriebenen Anordnung hat diese Anordnung den Vorteil, daß sie verhältnismäßig wenig komplizierte mechanische Teile enthält und deshalb eine einfachere und genauer· Funktionsweise aufweist. Ihr haftet jedoch

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der Nachteil an, daß die zu erreichende Dämpfung hochfrequenter Schwingungen im wesentlichen von der Feder fesselung des.Hochpaßkolbens abhängig ist, die ebenfalls dem jeweiligen zu dämpfenden Feder-Masse-Syetem durch Justierung oder Austausch der Federn anzupassen ist. Aus letztgenanntem Grunde ist insbesondere die Integrierung der Dämpfungseinrichtung mit einem Druckoder Durchfluß-Servoventil nur dann zweckmäßig, wenn genügend große Stückzahlen einer solchen Kombination benötigt werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Stabilisierungseinrichtung der eingangs genannten Art gegenüber dem obengenannten Stand der Technik so zu verbessern, daß sie einen relativ großen Regelbereich zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen aufweist und dadurch für bereits eine einzige Ausbildungsform der Einrichtung ein umfassender Anwendungsbereich gesichert

. ist. Aus dem genannten Grund und durch' eine relativ einfache Bauform der Stabilisierungseinrichtung soll ferner eine weitgehend kompakte Bauweise der 'Steuerungsund Stabilisierungseinrichtung ermöglicht sein. Für eine Stabilisierungseinrichtung der genannten Art,

. dessen Leckventil weitere Zylinderräume aufweist, deren Volumina durch mit dem Schieber verbundene Kolben veränderbar sind, wobei ein Zylinderraum mit einer Steuerleitung verbunden ist, ist die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß der andere Zylinderraum über eine verstellbare Drossel mit der nämlichen Steuerleitung verbunden ist und ferner mit einer, ein elastisches Ölvolumen veränderbarer Größe beinhaltenden Druckkammer, die gemäß einer Weiterbildung der Erfindung einen verstellbaren Kolben oder Verdrängungskörper aufweist".

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Sowohl die Drossel als auch die Druckkammer, die in ihrem beidseitigen Zusammenwirken einen hydraulischen Hochpaß darstellen, sind dabei im Betriebszustand der Einrichtung in relativ weiten Grenzen einstellbar, wodurch der Anwendungsbereich einer mit dieser Einrichtung versehenen Servosteuerung erheblich vergrößert und die vorzunehmenden Einstellungen wesentlich erleichtert sind· Durch das Hochpaßverhalten der Stabilisierungseinrichtung ist dann die Vernichtung von hydraulischer Energie nur bei hohen Frequenzen - d, h, im Bereich der Resonanzfrequenz des jeweilig zu dämpfenden Feder-Masse-Systems voll wirksam - und nicht auch schon bei den üblicherweise auftretenden niedrigen Arbeitsfrequenzen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die beschriebene Einrichtung weitgehend mit den Einrichtungen einer hydraulischen Servosteuerung dadurch integriert, daß die Drossel und die Druckkammer mit dem Leckventil und dem elektrohydraulischen Durchfluß- oder Druck-Servoventil in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Eine derart kompakte Anordnung wird vornehmlich durch den weiten Regelbereich der Einrichtung erst wirtschaftlich möglich.

Zur Anpassung des hydraulischen Steuersysteme an unterschiedliche, große translatorisch oder rotatorisch wirkende Stellmotoren mit unterschiedlich gearteten, zu dämpfenden Feder-Masse-Systetnen ist die beschriebene Stabilisierungseinrichtung, d. h. das Leckventil, die Drossel und die Druckkammer, gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in einem Zwischenflansch angeordnet, wodurch ebenfalls kompakte Baueinheiten der Gesamtanordnung möglich sind.

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Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Die Figur zeigt eine hydraulische Positions-Servosteuerung in schematise!! vereinfachter Darstellung mit einem Längsschnitt durch die Stabilisierungseinrichtung und dem hydraulischen Stellmotor.

Bei der dargestellten hydraulischen Positions-Servosteuerung 1 ist ein schematisch vereinfacht dargestelltes zweistufig verstärkendes elektrohydraulisches Durchfluß-Servoventil 7 mit Hilfe eines elektronischen Summierverstärkers 8 angesteuert, an dem eine Eingangsspannung U„ (Führungsgröße) und eine wegabhängige Rückführspannung U_n - zum Soll-Istwert Vergleich - anliegt. Vom zweistufig verstärkenden elektrohydraulischen Durchfluß-Servoventil 7 gehen die Steuerleitungen 5 und 6 aus, an denen im Bypaß ein Leckventil 3 angeschlossen ist, dessen Leckdurchfluß Q. in den Rücklauf der Hydroversorgung zurückgeführt wird. Der mit Federn 9 und 10 gefesselte Schieber 11 des Leckventils 3 ist ferner in bekannter Weise mit Kolben 12 und 13 versehen, die vom Zylinderraum 14 des Leckventils 3 zwei bei der hydraulischen Ansteuerung veränderbare Voluminas 15 und 16 abteilen· Ein veränderbares Volumen, nämlich das Volumen 15 ist dabei in bekannter Weise mit einer Steuerleitung, nämlich der Steuerleitung 5 verbunden, während das andere veränderbare Volumen 16 nicht, wie bekannt, mit der anderen Steuerleitung, nämlich der Leitung 6, sondern über eine Drossel 17 mit veränderbarem Querschnitt mit der nämlichen Steuerleitung 5 verbunden ist und zusätzlich mit einer Druckkammer 18, di· ein elastisches Ölvolumen einstellbarer Grüße beinhaltet. Die Druckkammer 18 ist

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hierzu mit einem Kolben 19 versehen, dessen axiale Lage mit Hilfe einer Schraube 20 einstellbar ist. Sowohl die Einstellung der Drossel I7 als auch des elastischen Ölvolumens in der Druckkammer 18 ist von außen, d. h. im Betriebszustand durchführbar.

Die Steuerleitungen 5 und 6 sind ferner in bekannter Weise mit einem ebenfalls bekannten doppelt wirkenden Stellmotor k für translatorische Bewegung verbunden, der frei von störenden Schwingungen höherer Frequenz zu halten ist. Auf diesen Stellmotor k wirkt als Hauptstörgröße ein Feder-Masse System, das sich aus folgenden Elementen zusammensetzt! Die schematisch dargestellte und auf die Zylinderachse reduzierte Punktmasse m aller beweglichen Teile, die Anschlußsteifigkeit k- der Ser.vozylinderbefestigung, die Steifigkeit k„ zwischen Servozyllnderausgang und Last und die gedachte Ölfeder k. infolge der Ölkompressibilität der Stellmotor-Arbeitekammern. Durch Beobachtung oder Messung am Stellmotor k festgestellte Schwingungen - die aus dem als Haupt·törgröße wirkenden Feder-Masse System resultieren - können im Betriebszustand in der oben beschriebenen Weise durch Einstellung der Drossel 17 und des elastischen Ölvolumens 18 behoben werden.

Die aus dem Leckventil 3, der Drossel 17 und einer Druckkammer 18 veränderbaren Ölvolumens bestehende Stahiliaierungseinrichtung kann, wie dargestellt, integrierter Bestandteil einer hydraulischen Servosteuerung ••in« W*g«n ihres relativ weiten Regelbereichs genügt vielfach eine Trennung längs der Trennfuge II, wobei ein und dieselbe Stabilisierungseinrichtung für verschiedenartige translatorisch oder rotatorisch in entgegen-

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gesetzten Richtungen wirkende Stellmotoren mit unterschiedlich, gearteten, zu dämpfenden Feder-Masse Systemen verwendbar ist. Für einen erweiterten Anwendungsbereich der Stabilisierungseinrichtung, beispielsweise auch zum nachträglichen Einbau, ist eine weitere Trennfuge längs der Linie I vorgesehen, wobei die Stabilisierungseinrichtung, bestehend aus dem. Leckventil 3i der Drossel 1? und der Druckkammer veränderbaren Volumens in einem Zwischenflansch 3 zwischen Trennfuge I und II angeordnet ist.

• - Patentansprüche - 8

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Claims

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, 29. Juni 1972

Gesellschaft mit BS 65 Rd/hl

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Patentansprüche

1yi Stabilisierungseinrichtung zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen an einer hydraulischen Servosteuerung für translatorische oder rotatorische Bewegung mit einem- Durchfluß- oder Druck-Servoventil und einem zur Stabilisierung der Servosteuerung zugeordnetem Leckventil, dessen Rücklauf von einem beidseitig mit dem Druck zweier Steuerleitungen beaufschlagten und federgefesselten Schieber gesteuert ist und das weitere Zylinderräume aufweist, deren Volumina durch hydraulische Ansteuerung veränderbar sind, wobei ein Zylinderraum mit einer Steuerleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß der andere Zylinderraum (16) über eine Drossel (17) veränderbaren Querschnitts mit der nämlichen Steuerleitung (5) verbunden ist und ferner mit einer, ein elastisches Ölvolumen einstellbarer Größe beinhaltenden Druckkammer (1-8).
2. Stabilisierungeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Druckkammer (18) mit einem verstellbaren Kolben (19) oder Verdrängungskörper versehen ist.

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Stabilisierungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Drossel ("17) und die Druckkammer (18) mit dem Leckventil (3) und dem elektrohydraulischen Durchfluß- oder Druck-Servoventil (7) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.

Stabilisierungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Leckventil (3)» die Drossel (1?) und die Druckkammer (18) in einem Zwischenflansch (2) zwischen dem Servoventil (7) und einem in entgegen» gesetzten Richtungen translatorisch oder rotatorlsch wirkenden Stellmotor (k) angeordnet sind.

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