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Steuerung für Luftfahrzeuge, die sowohl von Hand als auch durch einen
Hilfsmotor bewegt werden kann. Wenn man Servomotoren zur Einstellung von Vorrichtungen,
wie beispielsweise die Steuerungen von Luftfahrzeugen, von Schiffen o. dgl. benutzt,
ist es wesentlich, den hierzu erforderlichen Aufwand an Druckmittel nach Möglichkeit
gering zu halten.
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Der Gegenstand der Erfindung ist ein Servomotor, mit welchem dieser
Zweck erreicht werden kann.
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Zu diesem Zweck ist die Handsteuerung des einzustellenden Teiles verbunden
mit der der Verteilungsvorrichtung des zur Einstellung der gleichen Teile bestimmten
Servomotors, wobei diese Vereinigung derart bewirkt wird, daß sie eine gemeinsame
Verstellung von gleicher Größe des Schiebers und des Kolbens dieses Servomotors
bewirkt, solange der zu überwindende Widerstand der Steuermittel nicht einen vorbestimmten
Wert übersteigt; der Servomotor bleibt bis dahin unwirksam.
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Sobald dagegen der zu überwindende Widerstand diesen Grenzwert übersteigt,
bewirkt die Einstellung des Stellhebels eine relative Verschiebung zwischen dem
Schieber und dem Kolben des Servomotors, wodurch ein so bemessener Einlaß von Druckmittel
in den Zylinder des Servomotors bewirkt wird, daß dieser zur Wirkung kommen kann.
In der Praxis wird, wie in Abb. r der Zeichnung gezeigt, der Kolben B des Servomotors
C unmittelbar an die Steuervorrichtung A angehängt, während der Stellhebel
D
der Handsteuerung zugleich an den Schieber angelenkt ist. Spannfedern F,
F1 von genau bemessener Anfangsspannung sind zwischen den Schieber und den Kolben
eingefügt. Es ergibt sich hieraus, daß, wenn man mittels des Stellhebels D den Schieber
bewegt, gleichzeitig auf die Zusammendrückung der einen oderanderen der eingefügten
Federn je nach der Richtung der Bewegung eingewirkt wird. Solange aber der bei A.
angreifende Widerstand geringer ist als die zum Zusammendrücken der Federn nötige
Kraft, nimmt man durch den Schieber und durch die nicht zusammengedrückten Federn
den Kolben D des Servomotors ebenso wie die zu bewegende Vorrichtung A mit. Wenn
aber der an den Kolben B angehängte Widerstand größer ist als die zum Zusammendrücken
der zwischen dem Schieber und dem Kolben eingeschalteten Feder notwendige Kraft,
bewirkt der Antrieb des Stellhebels D zunächst diese Zusammendrückung, wodurch eine
gegenseitige Verschiebung zwischen dem Schieber E und dem noch nicht mitgenommenen
Kolben stattfindet. Diese relative Verschiebung hat den
Zulaß von
Druckmittel zu einer der beiden Kolbenseiten zur Folge, wodurch dann der Servomotor
in Betrieb gesetzt wird.
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Eine praktische Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist beispielsweise
in der Zeichnung dargestellt; es zeigen Abb.2 im Schnitt von der Seite einen Druckluft-Servomotor
zur Einstellung des Höhensteuers eines Flugzeuges, Abb. 3, 4, 5 Querschnitte nach
3-3, 4-4, 5-5 in Abb. 2, Abb. 6 einen teihveisen Schnitt von oben gesehen nach 6-6
in Abb. 2, Abb. 7 einen teilweisen Schnitt in größerem Maßstab entsprechend Abb.
2, Abb. 8 und 9 ähnliche Schnitte bei anderer Einstellung der wirksamen Teile.
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Bei dem Ausführungsbeispiel ist ein einzustellender Teil A, beispielsweise
eine Steuer -,velle oder ein Ruderblatt, vorgesehen, welcher beim Ausführungsbeispiel
eine schwenkende Bewegung ausführen soll. Der Kolben B ist verschiebbar in dem Zylinder
C des Servomotors; er ist an den einzustellenden Teil angelenkt. Die röhrenförmige
Kolbenstange B' besitzt zu diesem Zweck an einem ihrer Enden, welches aus dem Zylinder
herausragt, eine Muffe B2, an deren Drehzapfen b2 Lenker G angelenkt sind, welche
mit dem anderen Ende an Hebeln H angreifen, die auf die W elle A aufgekeilt sind.
Infolge dieser Verbindung ruft jede Verschiebung des Kolbens B eine Verschwenkung
der Welle A um ihre Achse hervor. Der Stellhebel D ist lose auf die @`relle A- aufgesetzt
und an den Schieber E des Servomotors angehängt. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Anlenkung durch einen Lenker I bewirkt, der auf der einen Seite an den Hebel
mittels einer Achse d, auf der anderen Seite an eine Achse j angelenkt ist, welche
von dem Bügel J getragen wird. Dieser greift an einer Verlängerung K der Stange
El des Schiebers E an. Diese Verlängerung K ist in einer Trennwand B3 geführt, die
in der Muffe B2 der Kolbenstange ausgebildet ist. Diese Trennwand, welche den Festpunkt
der Kolbenstange bildet, dient als Widerlager für die zwischen dem Kolben B und
dem Schieber E eingefügten Federn F, F1. Eine dieser Federn F stützt sich anderseits
gegen den Bügel J, der sich seinerseits gegen eine Mutter K' stützt, welche die
Einstellung der Anfangsspannung der Federn gestattet. Die andere Feder F besitzt
ihr zweites Wi'derlager an einer Scheibe K= an der Stange K.
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Der in der hohlen Kolbenstange gelagerte Schieber E kann sich dort
verschieben; seine Bahn ist in der Zeichnung nach rechts durch Anläge der Scheibe
K2 gegen den Anschlag b' der Stange B1 begrenzt.
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Die Verteilung wird bewirkt durch die relativen Stellungen zwischen
den Kanälen des Schiebers und denen der Kolbenstange, welche den den Schieber umfassenden
und den Kolben tragenden röhrenförmigen Teil BI und außerdem einen achsialen röhrenförmigen
Teil M besitzt, der in die Höhlung des Schiebers eingreift und mit dem Teil BI durch
eine Wand Mi verbunden ist. Dieser Teil 31 ist an beiden Enden geschlossen; er wird
in einer festen Buchse N geführt, in die bei n. der Luftzulaßkanal einmündet. Die
Luft gelangt aus der Buchse in die achsiale Röhre 1,1 der Kolbenstange durch
die öffnungen m. Zwei Reihen von Kanälen ml und 1n2 dieses achsialen röhrenförmigen
Teiles lassen bei entsprechender Einstellung des Schiebers die Luft durch Kanäle
e, e1 oder e2, e3 des Schiebers strömen. Am vorderen Ende steht der Schieber in
ständiger Verbindung durch seine Höhlung e4, in welche die Kanäle e3 münden mit
einer Öffnung m3 und hierdurch mit dem Auspuff, der durch eine feste Hülse 0 am
Zylinder C erfolgen kann. Am hinteren Ende kann der Auslaß durch eine Öffnung e7,
im Boden des Schiebers und durch die hohle Kolbenstange erfolgen. Die Wirkungsweise
ist folgende: In der Ruhe nehmen die Teile die Stellung gemäß Abb. 2 und 7 ein.
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Die beiden Zylinderseiten stehen in Verbindung mit dem Auspuff; die
auf der Zeichnung linke Zylinderseite durch die Öffnungen der Kolbenstange B1 und
die Kanäle e1, el des Schiebers, die rechte Zylinderseite durch die Öffnungen P1
der Kolbenstange B1, die Kanäle e3, die Leitungen e4 des Schiebers und die-Öffnung
m3 der Scheidewand Ml.
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Die bei n und durch die Löcher 11a eingelassene Luft kann nicht in
den Zylinder eindringen, weil die Öffnungen 11a1, 11a2 vollen Teilen des Schiebers
gegenüberstehen.
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Wenn man den Hebel D in der Abbildung nach rechts verstellt, dreht
er sich frei um die Achse A, aber er nimmt sofort die Stange I
und
durch diese den Bügel J mit, wobei er die Feder F zwischen dem Bügel und der mit
dem Widerstand verbundenen Scheidewand B' zusammendrückt. Wenn dieser Widerstand
geringer ist als die zum Zusammendrücken der Feder F nötige Kraft, nimmt der Bügel
J, sobald er beginnt die Feder zusammenzudrücken, die Scheidewand B3 und mit ihr
den Kolben B und durch diesen die Verbindung H, H mit, welche die Achse
A dreht. Der Kolben und der Schieber verschieben sich in diesem Falle zusammen,
und zwar im wesentlichen um das gleiche Maß. In jedem Fall ist ihre gegenseitige
Verschiebung ungenügend, um eine Änderung der Verteilung hervorzubringen. Die beiden
Kolbenflächen bleiben mit -dem Auspuff verbunden. Die Steuerung vollzieht sich also
mit anderen
Worten ausschließlich von Hand und ohne Aufwand von
Druckmittel.
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Wenn beim Beginn der Handhabung oder in einem anderen Zeitpunkt der
an den Kolben angehängte Widerstand größer wird als die zum Zusammendrücken der
Feder F nötige Kraft, wirkt der Kolben B, der mit diesem Widerstand verbunden ist,
durch die Trennwand B3 als -Widerlager. Die -Einwirkung des Maschinisten auf den
Hebel D hat zur Folge, daß die Feder F zusammengedrückt wird und die Stange K, El
des Schiebers und hierdurch den Schieber selbst mitnimmt. Die Verschiebung des Schiebers
relativ zum Kolben nimmt diese Teile in die relative Stellung gemäß Abb. 8 mit,
wo die Kanäle e des Schiebers den Kanälen in' und 0 der Kolbenstange gegenüberstehen.
Die Druckluft wird also durch ml, e, 0 in die linke Zylinderkammer eingeführt,
während die rechte Zylinderkammer durch F1, e3, e4, m3 in Verbindung mit
dem Auspuff bleibt. Der Kolben B befindet sich also nach dieser Verschiebung nach
rechts unter der Wirkung der Druckluft und nimmt durch die Anlenkung G, H die Achse
A mit. Der Zulaß wird sofort abgestellt, wenn die Verschiebung des Kolbens relativ
zum Schieber eine solche ist, daß die Öffnungen o, in' nicht mehr in Verbindung
mit den Kanälen e sind (Stellung gemäß Abb. 9).
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Der Stellhebel kann in dieser Stellung losgelassen werden, wo die
Überdeckung der Kanäle e, e1 des Schiebers durch die vollen Teile des Spiegels B1
und M sehr gering ist; es ist nicht die geringste ungewollte Rückbewegung des Kolbens
zu befürchten. Sobald nämlich eine solche Verschiebung vor sich gehen will, wird
die Verbindung der Öffnungen 0, ml der
Kolbenstange mit den Öffnungen e des
Schiebers wieder hergestellt, und ein neuer Zuflüß von- Druckluft führt den Kolben
demgemäß in die Stellung (Abb.9) zurück. Anderseits ist trotz der nur leichten Überdeckung
der Öffnungen e, e1 in dieser Gleichgewichtsstellung die Möglichkeit eines Austretens
der in der linken Zylinderkammer eingeschlossenen Luft nur sehr gering infolge der
Einschließung des Schiebers zwischen zwei konzentrischen Spiegeln der Kolbenstange.
Die Luft wird nämlich doppelt gedrosselt, und zwar einmal zwischen dem Spiegel.Bl
der Kolbenstange und dem Schieber E, um von P nach e1 zu gelangen. Zum anderen zwischen
dein Schieber E und dem Spiegel 11l, um in der Richtung der Pfeile bei e1 auszutreten.
Hierin liegt einer der zusätzlichen Vorteile der Anordnung des Schiebers E zwischen
einem umhüllenden Spiegel BI der verteilenden Kolbenstange und einem achsialen Spiegel
M, der als Einlaßleitung dient, wobei der Auspuff gleichfalls durch die Achse bewirkt
wird. Wenn die Zuleitung des Druckmittels aus irgendeinem Grunde versagt, steht
immer noch die Verstellung der Welle A von Hand zur Verfügung. Je nach der Stellrichtung
drückt man die Feder F oder die Feder Fl zusammen. Im zweiten Fall sichert die Scheibe
K', welche gegen die Scheidewand B3 anliegt, die Mitnahme; im ersten Fall schlägt
der Bügel J gegen die Scheidewand B3 und nimmt hierdurch die Kolbenstange B1 mit.
In beiden Fällen wird die Kammer des Zylinders, gegen welche sich der Kolben verschiebt,
mit dem Auspuff in Verbindung gebracht.