DE2623594C2 - Führungselement für Schubstangen redundanter elektrohydraulischer Stellanordnungen - Google Patents

Description

Führungen für bewegliche Druckstücke einzusetzen. In der DE-PS 8 56 717 werden dafür keilförmige Führungsleisten und Schlitten benutzt, welche mit ihren Keilflächen aneinander liegen und durch eine Verstellung gegeneinander nachstellbar sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Führungselement aus Kegelringsegmenten für Schubstangen redundanter elektrohydraulischer Stellanordnungen vorzusehen, das bei Störungen, insbesondere beim Fressen, in seiner Funktionsfähigkeit nicht beeinträchtigt wird. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kegelringsegmente zwei in Längsrichtung einander entgegengerichtete und durch die beidseitig angeordneten Druckfedern gegeneinander verspannte, ineinander schiebbare und am Gehäuse gegen die Federwirkung durch Anschlag axial fixierte Kegelringe bilden, daß der im radial inneren Kegelring angeordnete Belag als Lagerschale ausgebildet ist und daß die Mitnehmerverbindung der Lagerschale gegenüber den Kegelringen jeweils über nur eine Stirnseite der Lagerschale in der die Kegelringe auseinanderbewegenden Längsrichtung besteht.

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 redundanten elektrohydraulischen Stellantrieben deren Ausfallsicherheit wesentlich erhöht wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. la einen Ausschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. Ib eine Seitenansicht eines inneren Kegelringes, und

F i g. 2 einen Ausschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. la und Ib ist eine Schubstange to zu sehen, die in einem Führungselement längsverschiebbar gleitet. Das Führungselement ist in einem Gehäuse 11 untergebracht und besteht im wesentlichen aus zwei ineinandergeschobenen Kegelringen 13, 14 und einer Lagerschale 12. welche in einer Bohrung des inneren Kegelringes sitzt. Zur Aufnahme der mehrmals, vorzugsweise dreimal in Längsrichtung geteilten Lagerschale 12 ist der Innendurchmesser des zylindrischen Durchgangsloches vom ebenfalls in Lingsrichtung — siehe Fig. Ib — dreimal geteilten inneren Kegelringes 13 an den Außendurchmesser der Lagerschale 12 angepaßt. Wie aus Fig. la und Ib weiter zu entnehmen ist, hat der innere Kegelring 13 eine äußere Kegelform und eine zylindrische Bohrung zur Aufnahme der Lagerschale 12, während der äußere Kegelring 14 außen zylindrisch ist, dafür aber eine Kegelbohrung zur Aufnahme des inneren Kegelringes 13 aufweist. Der äußere Kegelring 14 ist durch seine äußere zylindrische Form im Mittelteil 11' des Gehäuses 11 fixiert.

Beide Kegelringe 13,14 weisen an den Stirnseiten des größeren Querschnittes je einen radial nach innen bzw. radial nach außen weisenden Ringansatz 15, 16 auf. Während die nach außen weisenden Ringansätze 16 sich gegen jeweils einen am Mittelteil W des Gehäuses 11 vorgesehenen Anschlag 20, 21 anlegen, bilden die nach innen weisenden Ringansätze 15 jeweils einen mit den Stirnseiten der Lagerschale 12 in Verbindung stehenden Mitnehmer. Zwei Druckfedern 17, 18, welche sich jeweils an einer im Gehäuse 11 vorgesehenen Schulter 19 abstützen, drücken die Kegelringe 13,14 ineinander und sorgen damit für eine Fixierung der Lagerschale IZ Im Gehäuse 11 ist für Längsbewegungen der Kegelringe 13, 14 in jeweils einer Richtung je eine entsprechend bemessene Aussparung 22,23 vorgesehen.

Das erfindungsgemäße Führungselement arbeitet wie folgt:

Durch die Druckfedern 17,18 sind die Kegelringe 13, 14 stets ineinandergeschoben, wobei die äußeren Ringansätze 16 durch Anlegen an die Anschläge 20, 21 für eine entsprechende Fixierung der Lagerschale 12 sorgen. Bei Längsverschiebung der Schubstange 10 gleitet diese in der Lagerschale 12, wobei Schmiermittel ein einwandfreies Gleiten sichert Die Neigung der Kegelringe 13, 14 ist dabei so bemessen, daß zwischen den Kegelringen eine Selbsthemmung existiert 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 Lagerschale 12 mitbewegt wodurch, je nach Bewegungsrichtung, ein Kegelring 13 oder 14 durch einen der als Mitnehmer wirkenden inneren Ringansätze 15 vom anderen ICegelring gelöst wird. Der zweite Kegelring bleibt dabei in Längsrichtung ortsfest, da sein äußerer Ringansatz 16 sich an dem durch das Mittelteil 1Γ des Gehäuses 11 gebildeten Anschlag anlegt. Wenn aber die beiden Kegelringe 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 Kegelring 13 aufgrund der mehrfachen Teilung in radialer Richtung auseinander, so daß zwischen der Lagerschale 12 und der Schubstange 10 Spiel entsteht. Das hat zur Folge, daß hierdurch die zwischen Führungselement und Schubstange aufgetretenen Kräfte wieder verschwinden und daß die Schubstange im Führungselement weiter gleiten kann.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist die ebenfalls vorzugsweise dreimal geteilte Lagerschale 12 mit zwei an den Stirnseiten radial nach außen weisenden Ringansätzen 24,25 versehen. Dafür sind die Kegelringe 13,14 glatt, das heißt, ohne Halte- bzw. Mitnehmeransätze aufgebaut. Die Kegelringe 13, 14 sind durch zwei Mitnehmerscheiben 26, 27 im Gehäuse 11 fixiert, welche einerseits sich von der Innenseite an einer der zugehörigen Ringansätze 24, 25 anlegen und andererseits sich an je einer im Gehäuse 11 vorgesehenen Schulter 28 abstützen. Zwischen jeder Mitnehmerscheibe 26, 27 und den Kegelringen 13,14, und zwar an den Stirnseiten des größeren Querschnittes, ist jeweils eine scheibenförmige Druckfeder 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 F i g. 2 unterscheidet sich grundsätzlich nicht von der für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Bei Störungsfreiheit gleitet die Schubstange 10 in der Lagerschale 12, wobei Schmiermittel für ein entsprechendes Gleiten sorgt. Treten Längskräfte zwischen der Lagerschale 12 und Q«.r Schubstange 10 auf, dann wird die Lagerschale, je nach Bewegungsrichtung der Schubstange, mitbewegt.

Das hat zur Folge, daß der entsprechende Ringansatz 24 oder 25 über die jeweilige Mitnehmerscheibe 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 auseinander geschoben werden und, da sowohl die Lagerschale 12 als auch der innere Kegelring 13 geteilt sind, diese in radialer Richtung auseinandergehen. Es entsteht somit zwischen La- 5 gerschale 12 und Schubstange 10 Spiel, wodurch die zwischen Lagerschale 12 und Schubstange 10 aufgetretenen Kräfte wieder verschwinden.

Die erfindungsgemäßen Führungselemente eignen sich wegen ihrer Störsicherheit gegen Fressen beson- 10 ders gut für den Einsatz in redundanten elektrohydraulischen Stellantrieben von Luftfahrzeugea Beim Auftreten mechanischer Störungen, insbesondere Fressen, sind diese Führungselemente zumindest in der Lage, die Funkticnsfähigkeit hinreichend lange aufrecht zu erhal- -.s ten, so daß ein im Einsatz befindliches Luftfahrzeug nicht gefährdet ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

¹ 2

dial innen angeordneten, ebenfalls in Längsrichtung

Patentansprüche: mehrfach geteilten schalenförmigen Belag aufnehmen,

mit dem sie in Mitnehmerverbindung stehen, wobei die

1. Führungselement für Schubstangen redundan- Kegelringsegmente gegen die Kraft der Druckfedern ter elektrohydrauiischer Stellanordnungen, insbe- 5 auseinanderbewegbar sind.

sondere elektrohydrauiischer Stellanordnungen von Zur Steuerung von modernen Hochleistungsflugzeu-

Steuerorganen für Luftfahrzeuge, mit in Längsrich- gen ist es bekannt, elektrohydraulische Stellanordnuntung mehrfach geteilten und mittels Druckfedern in gen zu benutzen. Diese elektrohydraulischen Slellan-Lingsrichtung gegen das Gehäuse federnd abge- Ordnungen werden üblicherweise redundant als Mchrstfitzten Kegelringsegmenten, die einen darin radial 10 fachantriebe ausgeführt, um die Funktionsfähigkeit innen angeordneten, ebenfalls in Längsrichtung beim Ausfall eines Einfachantriebes aufrecht zu erhalmehrfach geteilten schalenförmigen Belag aufneh- ten. Es sind Mehrfachantriebe bekannt, die aus zwei, men, mit dem sie in Mitnehmerverbindung stehen, drei oder auch vier Einfachantrieben bestehen, und wobei die Kegelringsegmente gegen die Kraft der zwar sogenannte Duplex-, Triplex- oder Quadruplex-Druckfedcm auseinanderbewegbar sind, da- 15 Antriebe, welche Überwachungseinrichtungen zum durch gekennzeichnet, daß die Kegelring- Ausgleich von Störungen und zur Abschaltung fehlersegmente .Twei in Längsrichtung einander entgegen- hafter Einfachantriebe aufweisen. Die Abschaltung eigerichtete und durch die beidseitig angeordneten nes fehlerhaft gewordenen Einfachantriebes erfolgt in Druckfedern (17, 18, 29, 30) gegeneinander ver- der Regel dadurch, daß ein Steuerventil die Arbeitsräuspannte, ineinander schiebbare und am Gehäuse (11) 20 me eines hydraulischen Stellzylinders überbrückt und gegen die Federwirkung durch Anschlag axial fixier- damit einen sogenannten Bypass herstellt. Diese Art der te Kegelringe (13,14) bilden, daß der im radial inne- Abschaltung hat gegenüber einer Abkupplung den Vorren Kegelring (13) angeordnete Belag als Lagerscha- teil, sich ohne großen Aufwand durchführen zu lassen. Ie (12) ausgebildet ist und daß die Mitnehmerverbin- Beim Betrieb redundanter Mehrfachantriebe können

dung der Lagerschale (12) gegenüber den Kegeirin- 25 nicht nur Störungen im elektrischen, sondern auch im gen (13,14) jeweils über nur eine Stirnseite der La- mechanischen Teil auftreten und Ausfälle verursachen, gerschale in der die Kegelringe (13,14) auseinander Mit mechanischen Störungen ist insbesondere dort zu bewegenden Längsrichtung besteht rechnen, wo Bauteile aneinander gleiten, was z. B. für

2 Führungselement nach Anspruch 1, dadurch ge- Führungselemente von Schubstangen hydraulischer kennzeichnet, daß die Neigung der Kegelringe (13) 30 Stellzylinder zutrifft. Obwohl durch entsprechendes oder (14) derart bemessen ist, daß diese nach dem Schmieren normalerweise ein Fressen von Schubstan-Ineinanderschieben eine Selbsthemmung aufweisen. gen in Führungselementen verhindert wird, kann man

3. Führungselement nach linem der Ansprüche 1 solche Störungen nicht ausschließen. Da sich ein Fres- oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelringe sen zwischen einer Schubstange und seinem Führungs-(13,14) an der Stirnseite des größeren Querschnittes 35 element auch dann als Störung auswirken würde, wenn je einen radial nach innen und radial nach außen dies in einem wegen eines Fehlers im elektrischen Teil weisenden Ringansatz (15,16) aufweisen und daß die bereits abgeschalteten Einfachantrieb auftreten würde, radial nach außen weisenden Ringansätze (16) durch ist es notwendig, einen redundanten Mehrfachantrieb Anlegen an zugeordnete, im Gehäuse (11) vorgese- auch gegen derartige Störungen ausfallsicher zu mahene Anschläge (20,21) zur Begrenzung der Längs- 40 chen.

bewegung in einer Richtung dienen, während die Bei hydraulischen Stellanordnungen ist es bekannt,

radial nach innen weisenden Ringansätze (15) sich die Kolbenstange, insbesondere bei einem plötzlichen von außen gegen die Stirnseite der geteilten Lager- Zusammenbrechen der Druckversorgung, zu blockieren schale (12) anlegen und als Mitnehmer wirken. und damit die eingestellte Position zu halten. In der

4. Führungselement nach einem der Ansprüche 1 45 GB-PS 14 22 310 werden dazu drei geteilte, einen Ke- oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale gelring bildende Bremsschuhe mit Bremsbelegen beil 2) an ihren Stirnseiten je einen radial nach außen nutzt, welche bei fehlerfreiem Betrieb gegen Federkraft weisenden Ringansatz (24,25) aufweist, an denen bei hydraulisch von der Kolbenstange ferngehalten und bei den Innenseiten jeweils eine mit ihrem äußeren Be- Druckabfall durch Federkraft und die Kegelwirkung gereich sich an jeweils einer im Gehäuse (11) vorgese- 50 gen die Kolbenstange gedrückt werden.

henen Schulter (28) abstützende Mitnehmerscheibe Aus der US-PS 34 70 793 ist es auch bekannt, die

(26, 27) anliegt und daß die zwischen den Mitneh- eingestellte Position einer hydraulischen Stellanordmerscheiben (26, 27) angeordneten ineinanderge- nung bei äußerer Überlast hydraulisch zu blockieren, schobenen Kegelringe (13, 14) einerseits mit den Dazu werden dort ineinanderschiebbare Kegelringe beStirnseiten des kleineren Querschnittes direkt und 55 nutzt, welche sich an der Kolbenstange über Schultern andererseits mit den Stirnseiten des größeren Quer- abstützen oder fest damit verbunden sind. Der äußere schnittes über je eine Druckfeder (29, 30) an den Kegelring ist dabei mit einem Bremsbelag versehen, um Mitnehmerscheiben (36,27) anliegen. die Haftwirkung zu erhöhen.

Weiterhin ist es bei Gleitstangen für Wellen feinme-

60 chanischer Geräte und Kleinmotoren bekannt, geschlitzte oder geteilte Kunststoffgleitlager zu benutzen, die mit Hilfe eines Außenkegels und einer Kegelboh-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Führungselement rung im Lagerschild sowie einer Druckfeder verspannt für Schubstangen elektrohydrauiischer Stellanordnun- werden. So zeigt z. B. die AT-PS 2 98 170 ein solches gen, insbesondere elektrohydrauiischer Stellanordnun- 65 Kunststofflager, welches durch die Verspannung und gen zur Verstellung von Steuerorganen in Luftfahrzeu- die Kegelwirkung Lagerspiel vermeidet und auf diese gen mit in Längsrichtung gegen das Gehäuse federnd Weise für einen geräuscharmen Lauf sorgt, abgestützten Kegelringsegmenten, die einen darin ra- Schließlich ist es bei Pressen bekannt, nachstellbare