DE2623594A1

DE2623594A1 - Fuehrungselement fuer schubstangen redundanter elektrohydraulischer stellanordnungen

Info

Publication number: DE2623594A1
Application number: DE19762623594
Authority: DE
Inventors: Eckhard Dipl Ing Renner
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1976-05-26
Filing date: 1976-05-26
Publication date: 1977-12-08
Also published as: DE2623594C2

Description

Führungselement für Schubstangen redundanter elektrohydraulischer
Stellanordnungen Die Erfindung bezicht sich auf ein Führungselement für Schubstangen elektrohydraulischer Stellanordnungen, insbasondere elektrohydraulischcr Stellanornungen zur Verstellung von Steuerorganen in Luftfahrzeugen.
Zur Steuerung von modernen Hochleistungsflugzeugen ist cs bekannt, elektrohydraul ische Stellanornungen zu benutzen. Diese elektrohydraulischen Stellanornungen werden üblicherweise redundant als Mehrfachantriebe ausgeführt, un die Funktionsfähigkeit bein Ausfall eines Cinfachantriebes aufrecht zu erhalten. Es sind Mehrfachantriebe bekannt, die aus zuci, drei oder auch vicr flinfachantrieben bestehen, und zwar sogenannte Duplex-, Triplex- oder Quadruplex-Antriebe, welche Überwachungseinrichtungen zun Ausgleich von Störungen und zur Abschaltung fehlerhafter Ein&achantriebe aufweisen. Die Abschaltung eines fehlerhaft gewordenen Linfachantriebes erfolgt in der Regel dadurch, daß ein Steuerventil die Arbeitsräume eines hydraulischen Stellzylinders überbrückt und dæmit einen sogenannten Bypass herstellt. Diese Art der Abschaltung hat gegenüber einer Abkupplung den Vorteil, sich ohne großen Aufwand durchführen zu lassen.
Beim Betrieb redundanter Mehrfachantriebe können nicht nur Störungen im elektrischen, sondern auch im mechanischen Teil auftreten und Ausfälle verursachen. Mit mechanischen Störungen ist insbesondere dort zu rechnen, wo Bauteile aneinander gleiten, was z.B. für Führungselemente von Schubstangen hydraulischer Stellzylinder zutrifft. Obwohl durch entsprechendes Schmieren normalerweise ein Fressen von Schubstangen in Führungselernenten verhindert wird, kann man solche Störungen nicht ausschließen. Da sich ein Fressen zwischen einer Schubstange und seinem Führungselement auch dann als Störung auswirken würde, wenn dies in einem wegen eines Fehlers im elektrischen Teil bereits abgeschalteten Einfachantrieb auftreten würde, ist es notwendig, einen redundanten Mehrf ach antrieb auch gegen derartige Störungen ausfallsicher zu machen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Führungselement für Schubstangen redundanter elektrohydraulischer Stell anordnungen vorzusehen, das bei Störungen, insbesondere beim Fressen, in seiner Funktionsfähigkeit nicht beeinträchtigt wird. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Führungselement aus einer in Längsrichtung geteilten Lagerschale besteht, die durch zwei ineinanderschiebbare, die Lagerschale innen aufnehmende Kegelringe am Gehäuse der Stellanordnung fixiert ist und daß die in Längsrichtung beidseitig durch Druckfedern abgestützten Kegelringe mit jeueils einer Stirnseite der Lagerschale in einer die Kegelringe gegen die Kraft der Druckfedern auseinanderbewegbaren Mitnehmerverbindung stehen.
Das erfindungsgemäße Führungselement hat den Vorteil, daß dieses beim Auftreten von Längskräften zwischen der Lagerschale und einer darin geführten Schubstange, wie es z B. beim Fressen vorkommt, Spiel erzeugt und damit derartige mechanische Störungen verhindert. Das bedeutet, daß durch den Einsatz erfindungsgemäßer Führungselemente in redundanttn elektrohydraulischen Stellantrieben deren Ausfallsicherheit wesentlich erhöht wird.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert Es zeigen: Figur la einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, Figur 1b eine Seitenansicht eines inncren Kegelringes und Figur 2 einen Ausschnitt eines zweiten Ausfülirungsbeispiels der Erfindung.
Dein ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Figur la und 1b ist eine Schubstange 10 zu sehen, die in cinc Führungselement länosverschiebbar gleitet. Das Führunbsclenent ist in einen. Gehäuse 11 untergebracht und bestcht in wesentlichen aus zwei ineinandergeschobenen Kegel ringen 13, 14 und einer Lagerschale 12, welche in cinrr Bohrung des inneren Kegelringes sitzt. Zur Aufnahme der mehrmals, vorzugsweise drei nal, in Längsrichtung geteilte Lagerschale 12 ist der Innendurchmesser des zylindrischen Durchgangs loches von cbenfalls in Längsrichtung - siehe Figur 1b - drei nal geteilten innercn Kegel ringes 13 an den Außendurchmesser der Lagerschale 12 angepaßt. Wie aus Figur la und Figur Ib weiter zu entnehmen ist, hat der innere Kegelring 13 einc äußere egclforn und cine zylindrische Bohrung zur ufnahme der Lagerschale 12, während der äußere Kegelring 14 außen zylindrisch ist, dafür aber eine Kegelbohrung zur Aufnahme dc inneren Kegelringes 13 aufweist. Der äußere Kegelring 1 ist durch seine äußere zylindrische Form im Mittelteil 11' des Gehäuses 11 fixiert.
Beide Kegelringe 13, 14 voisen an den otirnsciten des größeren Querschnittes je einen nach innen bzw. nach außen weisenden Ringansatz 15, 16 auf. Während die nach außen weisenden flingansätze 16 sich gegen jeweils einen am Mittelteil 11' des Gehäuses 11 vorgeschenen Anschlag 20, 21 anlegen, bilden die nach innen weisenden Ringansätze 15 jeweils einen mit den Stirnsciten der Lagerschale 12 in Verbindung stehenden Mitnehmen Zwei Druckfedern 17, 18, welch sich jeweils an einer im Gehäuse 11 vorgesehenen Schultcr 19 abstützen, drücken die Kegelringe 13, 14 ineinander und sorgen danit für eine Fixierung der Lagerschale 12. In Gehäuse 11 ist für Längsbewegungen der Kegelringe 13, 14 in jeweils einer Richtung je einc entsprechend bemessene Aussparung 22, 23 vorgesehen.
Das erfindungsgemäße Führungselement arbeitet wie folgt: Durch die Druckfedern 17, 18 sind die Kegelringe 13, 14 stets ineinapdergeschoben, wobei die äußeren Ringansätze 16 durch Anlegen an die Anschläge 20, 21 für einc entsprechende Fixierung der Lagerschale 12 sorgen. Bei Längsverschiebungen der Schubstange 10 gleitet diese in der Lagersehale 12, wobei Schmiermittel ein einwandfreies Gleiten sichert. Die >.cigung der Kegelringe 13, 14 ist dabei so bemessen, daß zwischen den Kegclringcn eine Sclbsthemmung cxisticrt. Bleibt aus irgendeinem Grunde das Schmiermittel aus, dann muß bei weiteren Längsbewegungen der Schubstange mit Störungen, insbesondere mit Fressen, gerechnet werden. Das hat zur Folge, daß die Schubstange 10 die Lagerschalc 12 mitbewegt, wodurch je nach Bewegungsrichtung ein Kegelring 13 oder 14 durch einen der als Mitnehmer wirkenden inneren Ringansätze 15 vom anderen Kegelring gelöst wird. Der zueite Kegelring bleibt dabei in Längsrichtung ortsfest, da sein äußerer ringansatz 16 sich an dem durch das Mittelteil 11' des Gehäuses 11 gebildeten Anschlag. anlegt.
Wenn aber die beiden Kegelringc 13, 14 durch zwischen der Lagerschale 12 und der Schubstange 10 auftretende Kräfte auseinanderbewegt werden, dann gehen sowohl die Lagerschale 12 als auch der innere Kcgclring 13 aufgrund der mehrfachen Teilung in radialer flichtung auseinander, so daß zwischen der Lagerschale 12 und der Schubstange 10 Spiel entsteht.
Das hat zur Folge, daß hierdurch die zwischen Führungsclemcnt und Schubstange aufgetretenen Kräfte wieder verschwinden und daß die Schubstange in Führungselement weiter gleiten kann.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist die ebenfalls vorzugsweise drei mal geteilte Lagerschale 12 mit zwei an den Stirnseiten angeordneten Ringansätzen 2!, 25 versehen. Dafür sind die Kegelringe 13, 14 glatt, d.h. ohne IIaltc- bzw. Mitnc-hmeransätze aufgebaut. Die Kegelringe 13, 14 sind durch zwci 'litnchmerscheiben 26, 27 im Gehäuse 11 fixicrt, welche einerseits sich von der Innenseite an einer der zugehörigen flingansätze 2t, 25 anlegen und andererseits sich an je einer im Gehäuse 11 vorgesehenen Schulter abstützen. Zwischen jeder Mitnehmerscheibe 26, 27 und den Kegelringen 13, 14, und zwar an den Stirnseiten des größeren Querschnitts, ist jeweils eine scheibenförmige Druckf eder 29, 30 angeordnet. Für Längsbewegungen der Lagerschale 12 in beiden Richtungen sind im Gehäuse 11 entsprechend bemessene Aussparungen 31, 32 vorgesehen.
Die Funktion des Führungselementes nach Figur 2 unterscheidet sich grundsätzlich nicht von der für das Ausführungsbeispiel nach Figur 1.
Bei Störungsfreiheit gleitet die Schubstange 10 in der Lagerschale 12, wobei Schmiermittel für ein entsprechendes Gleiten sorgt. Treten Lkng.kräfte zwischen der Lagerschale 12 und der Schubstange 10 auf, dann wird die Lagerschale je nach Bewegungsrichtung der Schubstange mitbewegt. Das hat zur Fol£e, daß der entsprechende Ringansatz 24 oder 25 über die jeweilige Mitneh::ierscheibe 26 oder 27 auf den inneren oder äußeren Kegelring 13, 14, und zwar auf die Seite des kleineren Querschnitts, gegen die Kraft der Druckfedern 29, 30 einwirkt. Das bedeutet, daß die Kegelringe 13, 14 auseinandergeschoben werden und, da sowohl die Lagerschale 12 als auch der innere Kegelring 13 geteilt sind, diese in radialer Richtung auseinandergehen. Es entsteht somit zwischen Lager schale 12 und Schubstange 10 Spiel, wodurch die zwischen Lagerschale 12 und Schubstange 10 aufgetretenen Kräfte wieder verschwinden.
Die erfindungsgemäßen Führungselemente eignen sich wegen ihrer Storsicherheit gegen Fressen besonders gut für den Einsatz in redundanten elektrohatdraulischen Stellantrieben von Luftfahrzeugen. Leim Auftreten mechanischer Störungen, insbesondere Fressen, sind diese Führungselemente zumindest in der Lage, die Funktionsfähigkeit hinreichend lange aufrecht zu erhalten, so daß ein im Einsatz befindliches Luftfahrzeug nicht gefährdet wird.
- Patentansprüche -

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Führungselement für Schubstangen redundanter elektrohydraulisch Stellanordnungen, insbesondere elektrohydraulischer Stellanordnungen von Steuerorganen für Luftfahrzeuge, dadurch g e k e n n -z e i c h n c t s daß das Füllrungsclement aus eincr in Längsrichtung mehrfach geteilten Lagerschale (12) besteht, die durch zwei ineinanderschiebbare, die Lagerschale (12) innen aufnehmende Kegelringe (13, 14) am Gehäuse (11) dc Stellanordnung fixicrt ist und daß die in Längsrichtung beidseitig durch Druckfedern (17, 18; 29, 30) abgestützten Kegelringe (13, 14) nit jeweils einer Stirnseite der Lagerschale (12) in einer die Kegelringe (13, 11+) gegen die Kraft der Druckfedcrn (17, 18; 29, 30) auseinanderbewegungbaren Mitnehmerverbindung stehen.
2.) Führungselement nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der innere der Kegelringe (13) in Längsrichtung vorzugsweise drei mal geteilt ist.
3.) Führungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Neigung der Kegelringe (13) oder (14) derart bemessen ist, daß diese nach dem Ineinanderschieben eine Selbsthemmung aufweisen.
4.) Führungselement nach einet der .nsprüche 1 bis 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Kegelringe (13,14) an den Stirnseiten des größeren Querschnittes je einen nach innen und nach außen weisenden Ringansatz (15 16) aufweisen und daß die nach außen weisenden tRingansätze (16) durch Anlegen an zugeordnete, in Gehäuse (11) vorgesehene Anschläge (20, 21) zur Begrenzung der Läno-.bercgung in einer dichtung dienen, Irïhrend die nach innen weisenden Ringansätze (15) sich von außen gegen die Stirnseite der geteilten Lagerschale (12) anlegen und als Mitnehmer wirken.
5.) Führungselement nach cinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Lagerschale (12) an ihren Stirnseiten je einen nach außen weisenden Ringansatz (24, 25) aufweist, an denen von der Innenseite jeweils eine mit ihrem äußeren Bereich sich an jeweils einer im Gehäuse (11) vorgesehenen Schulter (28) abstützende Mitnehmerscheibe (26, 27) anliegt und daß die zwischen den Mitnehmerscheiben (26, 27) angeordneten, ineinandergeschobenen Kegelringe (13, 14) einerseits mit den Stirnseiten des kleineren Querschnittes direkt und andererseits rait den Stirnseiten des größeren Querschnittes über je eine Druckfeder (29, 30) an den Mitnehmerscheiben (26, 27) anliegen.