DE2848339C2 - Aktiver, mechanisch-hydraulischer Regler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen aktiven, mechanisch-hydraulischen Regler zur Ausgleichung von durch Störungen hervorgerufenen Lageänderungen von Luft-, Wasser- und Landfahrzeugen sowie von Teilsystemen derselben, der aus Beschleunigungsaufnehmer mit Trägheitsmasse, Stellglied, Mittenlageregler und Folgeverstärker besteht, wobei zur Verstärkung des vom Beschleunigungsaufnehmer gelieferten Signals eine Vorsteuerstufe vorgesehen ist.

Ein derartiger Regler ist z. B. aus der DE-AS 18 03 908 bekannt Hier handelt es sich um ein Regelsystem zur Regelung der Winkellage eines Tiagflügels eines Tragflügelboots. Es weist einen auf die Regelgröße ansprechenden Fühler zur Erzeugung eines Signals auf, welches die Regelabweichung angibt und ist ferner mit einem Verstärker zur Erzeugung eines weiteren Signals versehen, das dem Differential der Regelabweichung proportional ist Der Verstärker weist ein Element auf, um die funktionelle Abhängigkeit zwischen seinem Eingangs- und Ausgangssignal zu ändern, und ferner ist ein Steuergerät vorgesehen, das auf das Ausgangssignal des Verstärkers anspricht, um die Regelabweichung zu verringern. Die Regelung der Winkellage des Tragflügels erfolgt mittels eines durch einen Strömungsverstärker getriebenen Kolbens, der dazu dient, um eine Welle zu drehen, mit der der Tragflügel verbunden ist Der Neigungswinkel eines Pendels wird ferner durch einen als Fluid-Differenzdruckfühier ausgebildeten Fühler abgegegriffen, der ohne bewegliche Teile arbeitet Der Fühler besitzt eine Druckquelle, weiche zwei unabhängige Leitungen über feste Drosselstellen speist Die Leitungen sind mit Düsen versehen, welche sich auf entgegengesetzten Seiten einer Platte befinden und auf diese gerichtet sind. Die Platte hängt am unteren Ende des Pendels. Des weiteren ist das untere Ende der Leitungen mit Steuerdüsen eines ohne bewegliche Teile arbeitenden Proportional-Strömungsverstärkers versehen, der zwei Ausgangskanäle aufweist, welche mit Steuerdüsen eines weiteren, ohne bewegliche Teile arbeitenden Proportional-Strömungsversiärkers enden. Der Verstärker weist Austrittskanäle auf, die zu einer Kammer auf entgegengesetzten Seiten des in dieser angeordneten Kolbens führen. Der Kolben ist nun über ein Gestänge mit der Welle des Tragflügels verbunden, so daß seine Bewegungen zu entsprechenden Drehbewegungen des Tragflügels führen.

Der mechanische und hydraulische Aufwand bei diesem aktiven Regler ist außerordentlich groß. Er weist eine Vielzahl verschiedener Teile auf, die im komplexer Weise zusammenwirken.

Des weiteren ist aus der DE-OS 23 46 279 ein halbaktives System zur Kontrolle der Energieübertragung durch Stoß oder Schwingung zwischen zwei im Abstand voneinander befindlichen Teilen bekannt. Eine Feder verbindet die beiden Teile kraftschlüssig und ein aktiver Filter ist in Parallelschaltung zwischen den beiden Teilen zur Erzeugung einer gesteuerten Gegenkraft vorgesehen. Ferner dienen Sensoren zur dauernden Überwachung und Signalerzeugung für einen Ist-Soll-Vergleich und ferner erzeugen und steuern Empfänger und Befehlsgeber die von dem aktiven Dämpfer zu erzeugende Gegenkraft. Schließlich sind zwingend zwei federbelastete Schrägsitzventile erforderlich, denen zur Regelung von Druck und Volumen zwei Steuereinheiten sowie Schalter und ein Vorschalter zugeordnet sein müssen. Es handelt sich somit hier nicht um einen mechanischhydraulischen Regler, sondern um einen elektrisch, mechanisch-hydraulischen, halbaktiven Dämpfer, der nur zusammen mit den elektronischen Bauteilen funktionsfähig ist. Ferner müssen jeweils ein passiver und ein aktiver Dämpfer parallel geschaltet sein, damit das Gerät einwandfrei arbeitet. Hiermit verbunden ist auch ein relativ großer hydraulisch-mechanischer Aufwand.

Des weiteren sind aus verschiedenen Vorveröffentlichungen Dämpfer bekannt, die nur als passive Schwingungstilger arbeiten und durch Strömungsverluste, also durch Reibung Energie vernichten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aktiven, rein mechanisch-hydraulisch arbeitenden Regler zu schaffen, der eine hohe Funktionsfähigkeit und Zuverlässigkeit bei kleinem Bauraum und geringem Gewicht besitzt

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Stellglied, der Folgeverstärker und ein unabhängig vom Beschleunigungsaufnehmer arbeitender Mittenlageregler zu einer Baueinheit integriert sind und daß zur Rückführung des Stellgliedes in seine Mittenlage eine im Stellglied angeordnete Regelblende zur Steuerung der Druckmittelzuführung vorgesehen ist

Der Regler besitzt als Beschleunigungsaufnehmer ein System mit hoher Druck- und Durchflußausbeute und verwertet die empi'angenen Signale durch eine Ausbildung in extrem kompakter Bauweise. Die Folge davon ist nicht nur die Erzielung des gewünschten kleinen Bauraums und des geringen Gewichts, sondern man erhält hid bei auch eine hohe Arbeitsgenauigkeit und Zuverlässigkeit

Zur Erzeugung von der Richtung des Stellgliedweges entgegengesetzten Kräften ist der Mittenlageregler mit entgegengesetzt arbeitenden Regelblenden versehen, die erfindungsgemäß auf dem Stellglied angeordnete Flächen sind. Lediglich aus Sicherheitsgründen für den Fall, daß die Hydraulik ausfällt, greift ferner eine doppelt wirkende Druckfeder am Stellglied an.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung und den Ansprüchen im Zusammenhang mit der Zeichnung hervor.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist näher beschrieben. Dabei zeigt

F i g. 1 die Einheit aus Beschleunigungsaufnehmer und Folgeverstärker in der Draufsicht und

F i g. 2 den Aufbau des erfindungsgemäßen Dämpfers im Längsschnitt.

Nach der Darstellung gemäß Fi g. 1 ist eine drehbar gelagerte Masse mit der Funktion eines Beschleunigungsaufnehmers 1 über einstellbare Federn 2 im Gehäuse 3 abgestützt. In der Welle 4 des Beschleunigungsaufnehmers ist eine Prallplatte 5 eingearbeitet, die ein Teil der Vorsteuerstufe darstellt und sich senkrecht zur Drehebene des Beschleunigungsaufnehmers 1 befindet. Es sind mindestens zwei senkrecht auf die Prallplatte 5 gerichtete Düsen 6 vorgesehen. Dadurch, daß der Beschleunigungsaufnehmer 1 mit seiner die Prallplatte 5 beinhaltenden Welle 4 drehbar und federzentriert gelagert ist, bewirken die Drehbewegungen des Beschleunigungsaufnehmers 1 eine Änderung des Abstandes zwisehen der Prallplatte 5 und den Düsen 6.

Aus F i g. 2 geht hervor, daß die aus der Prallplatte 5 und Düsen 6 bestehende Vorsteuerstufe durch Versorgungsleitungen 7 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt wird. Der Düsenadapter 8 ist verschiebbar und jusiierbar auf einer gehäusefesten schrägen Fläche 9 angebracht. Dadurch ist der Abstand zwischen den Düsen 6 und der Prallplatte 5 sowie die Lage der Düsen 6 in bezug auf die Drehachse des Beschleunigungsaufnehmers 1 veränderbar. Zwischen dem Düsenadapter 8 und den Versorgungsleitungen 7 ist eine Dichtung 10 vorgesehen. Die Lageänderung des Düsenadapters 8 auf der schrägen Fläche 9 läßt sich innerhalb der Anlagefläche der Dichtung 10 durchführen.

Erfindungsgemäß sind ferner das Stellglied 11, der Folgeverstärker, der durch die Flächen 12 des Stellgliedes gegeben ist, und der Mittenlageregler zu einer Einheit integriert. Auf dem Stellglied 11 sind zwischen den äußeren Steuerkanten 13 und den inaeren Steuerkanten 14 Flächen 15 so angebracht daß sie im Zusammenwirken mit der gehäusefesten Steuerkante 16 als Regelblende funktionieren. Das Dämpfergehäuse 3 ist so modifiziert, daß stets der Richtung des Stellgliedweges entgegengesetzte Kräfte durch eine beidseitig in Buchsen 17 geführte Druckfeder 18 über kolbenfeste Stützringe 19 erzeugt werden können. Der Mittenlageregler besteht also aus zwei Teilen 13 bis 19.

Der erfindungsgemäße Dämpfer funktioniert wie folgt:

Die Justierung des aus dem Beschleunigungsaufnehmer 1 und dem Düsen-Prallplattensystems 5 und 6 bestehenden Teiles kann bei nicht vorhandener Beschleunigung, hinsichtlich des Kräfte- und Druckgleichgewichts, erstens durch Änderung der Federvorspannung und zweitens durch vertikales bzw. horizontales Verschieben des Düsenadapters 8 auf der schrägen Fläche 9 erfolgen. Eine wirkende Beschleunigung erzeugt eine Drehbewegung der Masse 1. Dadurch wird der Abstand zwischen der Prallplatte 5 und den Düsen 6 verändert. Diese Abstandsänderung führt gemäß bekannter Funktionsweise eines Düsen-Prallplattensystems zu einer Erhöhung bzw. Verringerung des Volumenstroms durch die Düsen 6 verbunden mit einem Druckabfall bzw. einer Druckerhöhung in der betreffenden Versorgungsleitung. Diese Druckänderung pflanzt sich durch die beiden Versorgungsleitungen 7 fort und wirkt auf die Flächen 12 des Stellglieds 11. Das Stellglied 11 wird demzufolge in der entsprechenden Richtung bewegt und zwar so lange, bis die entgegengesetzt arbeitenden Regelblenden 15 den Volumenstrom ändern bis Druckgleichgewicht hergestellt ist.

Der aus den Teilen 13 bis 19 bestehende Mittenlageregler ermöglicht über die bei der Auslenkung des Stellglieds 11 entsprechend vorgespannten Feder 18 die Rückstellung auf die Ausgangslage. Wirken jedoch vor der Rückstellung weitere Beschleunigungen auf die Masse ein, so wird der ausgelenkte Zustand des Stellglieds 11 je nach Größe der Beschleunigung erhalten, verstärkt, verkleinert bzw. umgekehrt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Aktiver, mechanisch-hydraulischer Regler zur Ausgleichung von durch Störungen hervorgerufenen Lageänderungen von Luft-, Wasser- und Landfahrzeugen sowie von Teilsystemen derselben, bestehend aus Beschleunigungsaufnehmer mit Trägheitsmasse (1), Stellglied (11), Mittenlageregler und Folgeverstärker (12), wobei zur Verstärkung des vom Beschleunigungsaufnehmer gelieferten Signals eine Vorsteuerstufe vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (11), der Folgeverstärker (12) und ein unabhängig vom Beschleunigungsaufnehmer arbeitender Mittenlageregler zu einer Baueinheit integriert sind, und daß zur Rückführung des Stellgliedes (11) in seine Mittellage eine im Stellglied (11) angeordnete Regelblende zur Steuerung der Druckmittelzuführung vorgesehen ist

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenlageregler entgegengesetzt arbeitende Regelblenden umfaßt

3. Regler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelblenden auf dem Stellglied (11) angeordnete Flächen (15) sind.

4. Regler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Stellglied (11) angeordneten Flächen (15) sich zwischen äußeren Steuerkanten (13) und inneren Steuerkanten (14) befinden und mit gehäusefesten Steuerkanten (16) zusammenwirken.

5. Regler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine doppelt wirkende Druckfeder (18) am Stellglied (11) angreift

6. Regler nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorsteuerstufe ein Düsen-Prallplattensystem vorgesehen ist, wobei die zur Steuerung der Düsen (6) dienende Prallplatte (5) unmittelbar in der Welle (4) der Trägheitsmasse (1) angeordnet ist.

7. Regler nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet daß die Wirkfläche der Prallplatte (5) in der Welle (4) der Trägheitsmasse (1) senkrecht zur deren Drehebene liegt.

8. Regler nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerstufe mit den Verdrängerräumen des Folgeverstärkers (12) verbunden ist.

9. Regler nach Anspruch 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägheitsmasse (1) über einstellbare Federn (2) abgestützt ist

10. Regler nacii Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (6) in einem Düsenadapter (8) angeordnet sind und daß diese auf einer gehäusefesten, schrägen Fläche (9) verschiebbar und justierbar ist.