DE2234131C3

DE2234131C3 - Stabilisierungseinrichtung zur Dämpfung hochfrequenter Schwingungen an einer hydraulischen Servosteuerung

Info

Publication number: DE2234131C3
Application number: DE19722234131
Authority: DE
Inventors: Erwin 8011 Poing 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: 1975-04-03
Also published as: DE2234131A1; FR2209053B3; GB1423579A; IT991137B; DE2234131B2; FR2209053A1

Description

durch gekennzeichnet, daß der über die Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese

Drossel (17) mit der Steuerleitung (5) verbun- Finrichtung so /u verbessern, daß sie einen relativ

dene Druckraum des Leckventilschiebers (11) zu- großen Regelbereich zur Dämpfung hochfrequenter

.sätzlich mit einer ein ölvolumen einstellbarer Schwingungen aufweist und dadurch für bereits eine

Größe beinhaltenden Druckkammer (18) in Ver- *5 einzige Ausbildungsform der Einrichtung ein umfas-

bindung steht. sender Anwendungsbereich gesichert ist. Dabei soll

2. Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1, durch eine relativ einfache Bauform der Stabilisiedadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer rungseinrichtung eine weitgehend kompakte Bau-(18) mit einem verstellbaren Kolben (19) oder weise der Steuerungs- und Stabilisierungseinrichtung Verdrängungskörper versehen ist. 30 ermöglicht sein.

3. Stabilisierungseinrichtung nach Anspruch 1 Diese Aufgabe ist bei einer Stabilisierungseinrichoder2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel tung der obengenannten Art dadurch gelöst, daß der

(17) und die Druckkammer (18) mit dem Leck- über die Drossel mit der Steuerleitung verbundene ventil (3) und dem elektrohydraulischen Durch- Druckraum des Leckventilschiebers zusätzlich mit fluß- oder Druck-Servoventil (7) in einem ge- 35 einer ein Ölvolumen einstellbarer Größe beinhaltenmeinsamen Gehäuse angeordnet sind. den Druckkammer in Verbindung steht.

4. Stabilisierungseinrichlung nach Anspruch 1 Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leck- die Druckkammer einen verstellbaren Kolben oder ventil (3), die Drossel (17) und die Druckkammer Verdrängungskörper auf.

(18) in einem Zwischenflansch (2) zwischen dem 40 Sowohl die Drossel als auch die Druckkammer, Servoventil (7) und einem in entgegengesetzten die im Zusammenwirken mit der dynamischen Richtungen translatorisch oder rotatorisch wir- Druckdifferenz am Leckventilschieber einen hydraukenden Stellmotor (4) angeordnet sind. lischen Hochpaß darstellen, sind dabei im Betriebszustand der Einrichtung in relativ weiten Grenzen

45 einsteilbar, wodurch der Anwendungsbereich einer

mit dieser Einrichtung versehenen Servosteuerung erheblich vergrößert und die vorzunehmenden Einstellungen wesentlich erleichtert sind. Durch das Hoch-

Die Erfindung bezieht sich a>if eine Stabilisie- paßverhalten der Stabilisierungseinrichtung ist dann rungseinrichtung zur Dämpfung hochfrequenter 50 die Vernichtung von hydraulischer Energie nur bei Schwingungen an einer hydraulischen Servosteuerung hohen Frequenzen — d. h. im Bereich der Resonanzzur Steuerung eines in einem Zylinder hin und her frequenz des jeweilig zu dämpfenden Feder-Massebewegbaren Kolbens für translatorische oder rotato- Systems voll wirksam — und nicht auch schon bei rische Bewegung, mit einem Durchfluß- oder den üblicherweise auftretenden niedrigen Arbeitsfrc-Druck-Servoventil, das über Steuerleitungen mit den 55 quenzen. Weitere Einzelheiten über das Hochpaßver-Zylinderräumen beiderseits des Kolbens verbunden halten ergeben sich aus der Beschreibung zur Wirist und mit einem Leck"entil, das einen federgefessel- kungsweise der Stabilisierungseinrichtung,
ten Schieber aufweist, der beidseitig druckbeauf- Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die schlagbar ist, wobei der eine Druckraum unmittelbar beschriebene Einrichtung weitgehend mit den Einmit einer der Steuerlcitungen und der andere Druck- 60 richtungen einer hydraulischen Servosteuerung daraum über eine Drossel mit derselben Steuerleitung durch integriert, daß die Drossel und die Druckkamin Verbindung steht und der Schieber in Abhängig- mer mit dem Leckventil und dem elektrohydraulikeit von der Druckbeaufschlagung die Verbindung sehen Durchfluß- oder Druck-Servoventil in einem der Zylinderräume beiderseits des Kolbens mit dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
Rücklauf steuert. 65 Eine derart kompakte Anordnung wird vornehm-

Eine derartige Einrichtung zur Dämpfung von lieh durch den weiten Regelbereich der Einrichtung

Schwingungen relativ hoher Frequenz ist in dem erst wirtschaftlich möglich.

Buch »M. G u i i 1 ο η — Hydraulische Regelkreise Zur Anpassung des hydraulischen Dämpfung»-

systems an unterschiedlich große, translatorisch oder Die aus dem Leckventil 3, der Drossel 17 und der rotatoriscb wirkende Stellmotoren mit unterschied- Druckkammer 18 veränderbaren ülvolumens bc&lelich gearteten, zu dümpfenden Fcder-Masse-Syslc- hcnde Stabilisierungseinrielitung kann, wie dargemcn ist die beschriebene Stabilisierungseinrichtung, stellt, integrierter Bestandteil einer hydraulischen el. Ii. das Leckventil, die Drossel und die Druckkam- 3 Servosteuerung 1 sein. Wegen ihres relativ weiten r-er, gemäß einer Weilerbildung de, Erfindung in Regelbereichs genügt vielfach eine Trennung längs i-.nem Zwischcnflansch angeordnet, wodurch eben- der Trennfuge II, wobei ein und dieselbe Stabilisiefalls kompakte Baueinheiten der GcsnmUuiordnung rungseinrichlung für verschiedenartige iranslatorisch möglich sind. oder rotalorisch in entgegengesetzten Richtungen Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der io wirkende Stellmoloren mit iinlerrchiedlich gearteten, Zeichnung dargestellt, Die Figur zeigt eine hydrauli- zu dämpfenden Feder-Masse-Systemen verwendbar sehe Positions-Scrvoslcuerung in schematisch verein- ist. Für einen erweiterten Anwendungsbereich der fachter Darstellung mit einem Längsschnitt durch die Stabilisierungseiiirichtung, beispielsweise auch zum Stabilisierungse'inrichtung und dem hydraulischen nachträglichen Einbau, ist eine weitere Trennfuge Stellmotor. 15 längs der Linie I vorgesehen, wobei die Stabilisie-Bei der dargestellten hydraulischen Positions-Ser- rungseinrichtung, bestehend aus dem Leckventil 3, vosteuerungl ist ein schematisch vereinfacht darge- der Drossel 17 und der Druckkammer 18 veränderstelltes zweistufig verstärkendes elektrohydraulisches baren Volumens in einem Zwischenflansch zwischen Durchfluß-Servoventil 7 mit Hilfe eines elektroni- Trennfuge I und II angeordnet ist.
sehen Summierverstärkers 8 angesteuert, an dem eine ao BJ der nachfolgenden Beschreibung der Wir-Eingangsspannung U₁, (Führungsgrößc) und eine kungsweise der Einrichtung wird davon ausgegangen, wegabhängige Rückführspannung U_n — zum Soll- daß regelbare, hydromechanische Systeme bei entIstwert Vergleich— anliegt. Vom zweistufig verstär- sprechend hoher Regelkreisverstärkung zu Eigenkenden elektrohydraulischen Durchfluß-Servoventil 7 schwingungen neigen. Dabei können relativ hohe gehen die Steuerleitungen 5 und 6 aus, an denen im as außerhalb des Arbeitsbereichs einer Servosteuerung Bypaß ein Leckventil 3 angeschlossen ist, dessen liegende Störfrequenzen auftreten, die im wesentli-Leckdurchfluß Q_L in den Rücklauf der Hydrover- chen vom Feder-Masse-System der Regellast herrühsorgung zurückgeführt wird. Der'mit Federn9 und ren und die zur Instabilität des Regelkreises führen. 10 ge^fessJte Schieber 11 des Leckventils 3 ist ferner Bei der vorherbeschriebenen Stabilisierungseinrichin bekannter Weise mit Kolben 12 und 13 versehen, 30 tung ist dieser Mangel behoben. Wenn z. B. bei der die vom Zylinderraum 14 des Leckventils 3 zwei bei hier beschriebenen Stabilisierungseinrichtung auf den der hydraulischen Ansteuerung veränderbare VoIu- Stellmotor 4 von der Regellast her störende Schwinmina 15 und 16 abteilen. Ein veränderbares VoIu- gungen übertragen werden, die höher als die Arbeitsmen, nämlich das Volumen 15 ist dabei in bekannter frequenz der Servosteuerung sind, dann entstehen zu-Weise mit einer Steuerleitung, nämlich der Steuerlei- 35 nächst in der Steuerleitung 5 entsprechende dynamitungS verbunden, während das andere veränderbare sehe Druckschwankungen, die auch dem veränderli-Volumen 16 nicht, wie bekannt, mit der anderen chen Volumen 15 des Leckventilschiebers Ii rnitge-Steuerleitung. nämlich der Leitung 6, sondern über teilt sind. Diese Druckschwankungen gelangen ferner eine Drossel 17 mit veränderbarem Querschnitt mit nach Abschwächung mit Hilfe der einstellbaren der nämlichen Steuerieitung 5 verbunden ist und zu- 40 Drossel 17 in das einstellbare elastische Ülvolumen sätzlich mit einer Druckkammer 18, die ein elasti 18 und in das andere veränderliche Volumen 16 des' sches Ölvolumen einstellbarer Größe beinhaltet. Die Leckventiischiebers 11. Durch die am Leckventil-Druckkammer 18 ist hierzu mit einem Kolben 19 schieber 11 wirkenden Druckdifferenzen wird der versehen, dessen axiale Lage mit Hilfe einer Leckventilschieber 11 aus seiner Mitteliage bewegt, Schraube 20 einstellbar ist. Sowohl die Einstellung 45 wobei die von den Schwingungen hoher Frequenz der Drossel 17 als auch des elastischen ölvolumens herrührende Druckenergie an der entsprechenden in der Druckkammer 18 ist von außen, d. h. im Be- Steuerkante des offenen Leckventiischiebers 11 triebszustand, durchführbar. durch Drosselung vernichtet wird. Denkt man sich Die Steuerleitungen 5 und 6 sind ferner in bekann- nun die von der Drossel 17 zum elastischen ÖIvoluter Weise mit einem ebenfalls bekannten doppekwir- 50 men 18 führende Leitung am Eingang zum elastikenden Stellmotor 4 für translatorische Bewegung sehen Ölvolumen 18 verschlossen, dann kann vom verbunden, der frei von störenden Schwingungen hö- dargestellten System nur eine einzige relativ hohe herer Frequenz zu halten ist. Auf diesen Stellmotor 4 Störfrequenz weitgehend abgebaut werden, die z. B. wirkt als Hauptstörgröß". ein Feder-Masse-System, durch die Regellast in das System eingeführt wird, das sich aus folgenden Elementen zusammensetzt: 55 Bei offenem ölvolumen 18 hingegen baut sich im Die schematisch dargestellte und auf die Zylinder- veränderlichen Ölvolumen 16 mit erheblicher zeitliachse reduzierte Punktmasse m aller beweglichen eher Verzögerung, die von der Größe des elastischen Teile, die Anschluß'-'eifigkeit k_% der Servorzvlinder- Ölvolumens 18 abhängig ist, ein Druck auf. Dadurch befestigung, die Steifigkeit A₂ zwischen Servozylin- ist es möglich, durch geeignete Einstellung der Größe derausgang und Last und die gedachte ölfeder k„ in- 60 des elastischen ölvolumens 18 Schwingungen hoher folge der ölkompressibilitäi der Stellmotor-Arbeits- Frequenz in einem sehr weiten Frequenzbereich unkammern. Durch Beobachtung oder Messung am schädlich zu machen. Dabei ist es von Vorteil, daß Stellmotor 4 festgestellte Schwingungen — die aus auch noch solche hohen Störfrequenzen unschädlich dem als Hauptstörgröße wirkenden Feder-Masse-Sy- gemacht werden können, die nahe an der Arbeitsfrestem resultieren — können im Betriebszustand in der 65 quenz der Servosteuerung liegen,
oben beschriebenen Weise durch Einstellung der Die am Leckventilschieber 11 anliegenden dyna-Drossel 17 und des elastischen ölvolumens 18 beho- mischen Druckdifferenzen stellen infolge des gegenben werden. seitigen Zusammenwirkens der Drossel 17 und des

veränderbaren elastischen ölvolumens 18 einen hydraulischen Hochpaß dar, der in einem weiten Frequenzbereich veränderbar ist. Bei diesem Hochpaß ergeben hohe Störfrequenzen hohe dynamische Druckdifferenzen am Leckventilschieber 11 und werden, wie beschrieben, abgebaut. Niedrige und im Bereich der Arbeitsfrequenz der Servosteuerung liegende Frequenzen werden hingegen nur geringfügig künstlich gedämpft, wobei im stationären Zustand sowohl die Druckdifferenzen am Leckventilschieber 11 als auch die künstliche Dämpfung des Systems gegen Null gehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

und Servostcucrungcn«, Curl-Hauscr-Vcrlug Patentansprüche: S. 332 — beschrieben und dargestellt Bei dieser Einrichtung ist im Bcypaß zu den beiden Steuerleitungen

1. Stabilisjcrungscmrichlung zur Dämpfung ein federgefesseltcr Hochpaßkolben und eine HoJihochfrcquenter Schwingungen an einer hydrauli- 5 paßdrossel angeordnet. Gegenüber der vorher besehen Servosteuerung zur Steuerung eines in schriebenen Anordnung hat diese Anordnung den einem Zylinder hin und her bewegbaren Kolbens Vorteil, daß sie verhältnismäßig wenig komplizierte für translaiorische oder rotatorischc Bewegung mechanische Teile enthält und deshalb eine einfachere mit einem Durchfluß- oder Druckservovcntil, das und genauere Funktionsweise aufweist. Ihr haftet über Steuerleitungen mit den Zylinderräumen io jedoch der Nachteil an, daß die zu erreichende beiderseits des Kolbens verbunden ist und mit Dämpfung hochfrequenter Schwingungen im wesenteinem Leckventil, das einen federgefessellen liehen von der Fcderfesselung des Hochpaßkolbens Schieber aufweist, der beidseitig druckbeauf- abhängig ist, die ebenfalls dem jeweiligen zu dämpschlagbar ist, wobei der eine Druckrauin unmit- fenden Feder-Masse-System durch Justierung oder telbar mit einer der Steuerleilungen und der an- 15 Austausch der Federn anzupassen ist. Aus Ietztgedere Druckraum über eine Drossel mit derselben nanntem Grunde ist insbesondere die Integrierung Steuerleitung in Verbindung steht und der Schie- der Dämpfungseinrichtung mit einem Druck- oder ber in Abhängigkeit von der Druckbeaufschla- Durchfluß-Servoventi! nur dann zweckmäßig, wenn gung die Verbindung der Zylinderräume beider- genügend große Stückzahlen einer .solchen Kombinaseits des Kolbens mit der Rücklauf steuert, d a - 20 tion benötigt werden.