DE1426456C - Servomechanismus - Google Patents

Description

1 2 -^

Die Erfindung betrifft einen Servomechanismus, Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Er-

insbesondere für den Steuerausschlag von Flugzeug- findung. Es zeigt

Steuerungen, mit einem Gehäuse, das eine hin- und Fi g. 1 einen Schnitt durch den Servomechanismus herbeweglich gelagerte, wenigstens einen Antriebs- mit einer zugeordneten mechanischen Trimmsteuerkolben in sich beiderseits des Kolbens erstreckenden 5 vorrichtung.

Kammern aufweisende Betätigungsvorrichtung ent- F i g. 2 eine abgewandelte Ausführungsform des

hält und mit einem dem Gehäuse zugeordneten Trimmsteuergliedes in vergrößertem Maßstab und

Servoventil, das durch Druckmittelkanäle mit den Fig. 3 einen senkrechten Schnitt längs der

Kammern verbunden ist und eine bewegliche Steuer- Linie 1IJ-III der Fig. 2.

zunge zur Erzeugung eines Differentialdruckes in den io Gemäß F i g. I besteht der Servomechanismus 10

Druckmittelkanälen und einen Motor zur Bewegung im wesentlichen aus dem Gehäuse 12 mit einer Viel-

dei Steuerzunge aufweist. zahl von Durchlässen und Kammern. Zwei an sich

Ein solcher bekannter Servomechanismus hat je- bekannte Servoventile 14 und 16 können entweder doch den Nachteil, daß für eine Trimmung des aus einem Stück zusammen mit dem Gehäuse 12 her-Servomechanismus keine Vorrichtung vorhanden 15 gestellt oder an diesem befestigt sein. Zu jedem ist, die ent£poen der Rückstellvorrichtung auf die Servoventil 14, 16 gehören Rückleitungen 18 bzw. 20 Steuerzunge wirkt. Eine derartige Trimmimg muß, und Druckleitungen 22 bzw. 24. Die Druckleitungen ehe ihre Veränderung erwünscht ist. über längere 22 und 24 führen jeweils zu den Kammern 26 bzw. Betriebszeiten aufrechterhalten werden, ohne daß die 28 und über Abzweigleitungen 30 und 32 zu den Funktion des Servomechanismus für den im Betrieb 20 beiden Servoventilen 14 bzw. 16. Jedes Servoventil erwünschten Steuerausschlag beeinträchtigt wird. hat eine Steuerzunge 34 bzw. 36, die nach der Aus-Andererseits muß aber auch eine Rückstellung des führung eines Ausschlages so arbeiten, daß einer der Servomechanismus ungehindert arbeiten können, Durchlässe 38 und 40 beispielsweise innerhalb des um die Steuerzunge im Betrieb im Beharrungszu- . auf der linken Seite der Fig. 1 dargestellten Servostand wieder in die Neutrallage zurückzuführen. Vor- 25 ventils 14 über die Abzweigleitung 30 mit der Druckrichtungen zur Trimmung des Servomechanismus quelle verbunden wird, während die andere Abzweig- und damit zur f rimmung der Flugzeugsteuerung, die leitung über den Rückleitungskanal 42 mit der Rückbisher verwendet wurden, ha^en jedoch den Nach- leitung verbunden wird. So erfolgt z. B. dann, wenn teil, daß bei ihnen eine ununterbrochene Kraftein- die Kammer44 gemäß Fig. 1 durch das Servoventil wirkung erforderlich ist, um die Trimmung aufrecht- 3° 14 mit der Rückleitung 18 und die Kammer 46 mit zuerhalten. Entfällt diese Kraft, so wird die Trim- der Druckleitung 22 verbunden ist, eine Verschiemung aus der Steuerung herausgenommen, und es bung der Betätigungsvorrichtung48 in Fig. 1 nach kann zu empfindlichen Störungen in der Steuerung rechts. Bei der Betätigung der Servoventile 14 bzw. kommen. Bekannte Steuereinrichtungen mit einer 16 wirkt der Druck in den Kammern 44 und 46 auf nicht umkehrbaren Steuerung des Steucrausschlages 35 gegenüberliegenden Seiten einer der Kolben 50 ein, haben dagegen keine Rückstellvorrichtung. so daß die erforderliche Bewegung der Betätigungs-

Es ist demnach eine Aufgabe der Erfindung, einen stange 52 erzielt wird. Die Betätigungsstange 52 kann

Servomechanismus, insbesondere für den Steueraus- nun über ein Auge 54 eine Bewegung der zugeord-

schlag von Flugzeugsteuerungen zu schaffen, der rieten Steuerfläche bewirken.

einen absolut ausfallsicheren Betrieb der Trimmvor- 40 Der gesteuerte Ausschlag der Steuerzungen 34 und

richtung sicherstellt. 36 wird unter der Einwirkung der Drehmotoren 56

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung dieser Auf- und 58 erreicht, die die Steuerbewegung der Betätigabc dadurch, daß ein von Signalen für den Steuer- gungsvorrichtung einleiten. Zweckmäßigerweise wirkt ausschlag beeinflußter Motor über ein nichtumkehr- eine Rückstell- oder Rückkopplungsvorrichtung 60 bares Gewindespindel- und Muttergetriebe und 45 auf die Zungen 34 und 36 ein. Diese Rückkopplungs-Federn den Steuerzungen den gewünschten Aus- vorrichtung kann aus einer Kurbel bestehen, die bei schlag erteilt und daß ferner eine von der Bctäti- 62 angclenkt ist und deren unterer Arm 64 eine Rolle gungsvorrichtung gesteuerte Rückkopplung vorhan- oder einen Schuh 66 trägt, der an dem kegeligen Ende den ist, die über Rückkopplungsfedern die Steuer- 68 der Betätigungsstange 52 anliegt. Ihr oberer fest zungen beim Betrieb im Beharrungszustand in ihre 50 mit dem Arm 64 verbundener Arm 70 ist bei 72 an Neutralstellung zurückführt. eine Schiene oder Stange 74 angelenkt, die nach

Durch die Erfindung ist in vorteilhafter Weise unten ragende Schenkel 76 und 78 trägt, die ihrerseits erreicht, daß eine einmal eingestellte Trimmstellung mittels der als Zugfedern ausgebildeten Rückkoppdcr Flugzeugsteuerung auch dann beibehalten wird, lungsfcdcrn 80 und 82 mit jeweils einer der Steuerwcnn die Kraft ausfällt, die normalerweise eine Ver- 55 zungen 34 bzw. 36 verbunden sind. Durch diese Anstellung der Trimmung vornimmt. Dabei erfolgt keine Ordnung wird die Bewegung der Betätigungsvorrichgcgeiiscitigc nachteilige Beeinflussung zwischen der tung 48 auf die Steuerzungen 34 und 36 rückgekop-Trimmvcrstelluiig und der Rückführung des erlin- pelt oder rückübertragen, so daß die RUckkopplungsdungsgcmüUcn Servomechanismus. Diese erhöhte federn 80 und 82 die Steuerungen 34 und 36 beim Ausfullsicherheit für Scrvomcchanismen von. Flug- 60 Betrieb im Beharrungszustand in ihre neutrale Lage /ciigslcucrungcn bedeutet einen erheblich sicheren zurückführen, in der diese beim Servoventil 14 die Meirich des g;m/en Flugzeuges. Kanäle 38 und 40 entweder von den Druckleitungen

Für eine weitere Verbesserung der Lösung der 18 oder den Rücklcitungen 22 trennen bzw. beim

crliiidungsgcmiiUcn Aufgabe hat sich ein Hilfsmotor Servoventil 16 eine sinngemäße Trennung bewirken,

für eine Notsicucrung des Steueraussdilages mit 6$ MiIIvIs der Trimm- oder Abgleichstange 90 wird

einem nichlumkdirbarcn, an die Sicuur/ungc über die Trimmbewegung in das beschriebene System ein-

üiiu: leder angeschlossenen Mechanismus als zweck- geleimt. Zu diesem Zweck ist die Abglcichstange 90

mäßig erwiesen. mit Ansätzen 92 und 94 ausgerüstet, die jeweils durch

die Abgleichsteuerfedern 96 und 98 mit der zugeordneten Steuerzunge 34 bzw. 36 verbunden sind. Die Trimm- oder Abgleichstange 90 ist an ihrem einen Ende bei 100 gelenkig mit dem oberen Ende eines Hebels 102 verbunden, der seinerseits bei 104 mit S einem Lagerbock 106 schwenkbar verbunden ist. Dabei ist das untere Ende dieses Hebels 102 geschlitzt, so daß es einen Betätigungszapfen 108 aufnehmen kann. Der Betätigungszapfen 108 befindet sich an einer Wandermutter 110, deren Gewinde mit einer Gewindespindel 112 in Eingriff steht. Das andere Ende der Gewindespindel oder Betätigungswelle 112 ist mit der Antriebswelle eines Elektromotors 114 verbunden. Wenn also die elektrischen Trimmsignale den Motor 114 erreichen, ergibt sich eine Drehung der Gewindespindel 112. Diese dreht sich so lange, bis die Wandermutter 110 die Trimm- oder Abgleichstange 90 so weit verschoben hat, daß die Steuerzungen 34 und 36 über die Abgleichsteuerfedern 96 und 98 in die gewünschte Stellung gebracht worden ao sind.

Da die Wandermutter 110 und die Gewindespindel 112 als Gewindespindel- und Muiterngetriebe selbsthemmend sind, also eine umgekehrte Bewegung nur durch eine Betätigung des Motors 114 in die Gegenrichtung erfolgen kann, wird die einmal mittels der Abgleichsteuerfedera 96 und 98 erreichte Stellung der Betätigungsvorrichtung 48 auch dann beibehalten, wenn ein Abfall der Antriebskraft für den Motor 114 auftreten oder Kraftübertragung zum Motor 114 ganz unterbrochen sein sollte. Die Steuerzungen 34 und 36 werden in diesem Falle nicht in ihre neutrale Stellung zurückbewegt, wie dies bei einem rein elektrischen Trimmsystem der Fall wäre.

In den F i g. 2 und 3 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. In dieser besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Trimmvorrichtung im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 auch noch in den Fällen verwendbar, in denen eine große Trimmbeeinflussung gefordert wird. In diesen Fällen müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um ein Überschwingen der Trimmung oder eine Unfähigkeit die Trimmung durchzuführen, zu vermeiden. Die Ausführungsform gemäß F ig. 2 und 3 bietet diese gewünschten Möglichkciten. Gemäß Fig. 2 'st mit einer Steuerzunge 120 eines Servoventils 124 eine Rückkopplungsfeder 122 verbunden Ferner sind zwei Einstellmoioren vorhanden, und zwar der normale Stellmotor 126 und der Hilfsstellmotor 128. Die Antriebswellen 130 und 132 beider Motoren sind mit Schraubengewinden ausgerüstet, auf denen Wandermuttern 134 bzw. 136 hin - und herlaufen. Zapfen 138 bzw. 140 der Muttern 134 und 136 greifen in Nuten 142 bzw. 144 des Bockes oder der Führung 146 ein, die die Wandermuttern aufnimmt, wie dies insbesondere aus F i g. 3 hervorgeht. Die beiden Wandermuttern stehen mit der Stcucrzunge 120 über eine Trimmsteuerfeder 148 und eine Hilfstrimmsteuerfedcr 150 in Verbindung. Unter normalen Verhältnissen steht der Hilfsmotor 128 still, und die Steifigkeit der Feder 150 ist so bemessen, daß die normale Steuerfeder 148 eine Trimmung in jeder Stellung bewirken kann. Wird jedoch die normale Trimmung unwirksam oder geht sie bis zu einem Anschlag durch, so wird automatisch der Hilfsmotor 128 veranlaßt, die Funktion des notmalen Steuersystems zu übernehmen. Durch die Wahl der Steifheit der beiden Federn 148 und ISO kann entweder das normale oder das Nottrimmsteuersystem unabhängig von der Wirkung des anderen Systems über dem gesamten erforderlichen Bereich wirksam sein.

Auf diese Weise ist eine einfache, jedoch höchst wirksame Trimmvorrichtung mit einem üblichen Servomechanismus zusammengefaßt, die völlig störungs- und ausfallsicher ist, weil sie eine gegebene Trimmstellung unabhängig von Unterbrechungen oder Störungen des Trimmantriebes beibehält. Wie bereits erwähnt wurde, ist der Servomechanismus 10 zusammen mit den Servoventilen 14 und 16 bereits bekannt, und er bildet keinen selbständigen Teil der Erfindung. Dagegen gehört zu der Erfindung die Kombination dieses Servomechanismus mit der vorstehend beschriebenen Trimmvorrichtung. Wie aus der F i g. I hervorgeht, können in den Hilfsmechanismus auch Störanzeigeelemente eingebaut sein, zu denen beispielsweise die dort nicht näher bezeichneten Kolben in den Kammern 26 und 28 und ein mit 155 bezeichneter Teil gehören.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Servomechanismus, insbesondere für den Steuerausschlag von Flugzeugsteuerungen, mit einem Gehäuse, das eine hin- und herbeweglich gelagerte, wenigstens einen Antriebskolben in sich beiderseits des Kolbens erstreckenden Kammern aufweisende Betätigungsvorrichtung enthält und mit einem dem Gehäuse zugeordneten Servoventil, das durch Druckmittelkanäle mit den Kammern verbunden ist und tine bewegliche Steuerzunge zur Erzeugung eines Differentialdruckes in den Druckmittelkanälen und einen Motor zur Bewegung der Steuerzunge aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein von Signalen für den Steuerausschlag beeinflußter Motor (114) über ein nicht umkehrbares Gewindespindel- und Muttergetriebe (112,110) und Federn (96,98) den Steuerzungen (34,36) dsn gewünschten Ausschlag erteilt, und daß ferner eine von der Betätigungsvorrichtung (48) gesteuerte Rückkopplung (64, 60, 74, 76, 7C) vorhanden ist, die über Rückkopplungsfedern (80,82) die Steuerzungen (31,36) beim Betrieb im Beharrungszustand in ihre Neutralstellung zurückführt.

2. Servomechanismus nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Hilfsmotor (128) für eine Notsteuerung (132,136) des Steaerausschlages mit einem nichtumkehrbaren, an die Stsuerzungc(120) über eine Feder (ISO) angeschlossenen Mechanismus.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen