DE1600807B2

DE1600807B2 - Elektro-hydraulische Stcuervornch tung mit Ruckkopplung

Info

Publication number: DE1600807B2
Application number: DE19671600807
Authority: DE
Inventors: Roy. Bridgnorth. Shropshi re Maltby Peter John Codsall Stafford: Westbury (Großbritannien)
Original assignee: H M. Hobson Ltd.. London
Priority date: 1967-05-24
Filing date: 1967-05-24
Publication date: 1971-01-21
Also published as: DE1600807A1

Description

1 2

Die Erfindung betrifft eine elektro-hydraulische Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus

Steuervorrichtung mit einem hydraulisch betätigten den Unteransprüchen.

Kolben od. dgl., einem hydraulischen Steuerventil, In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbei-

das zur Steuerung der Bewegungen des Kolbens spiel einer erfindungsgemäßen elektro-hydraulischen od. dgl. aus einer Mittelstellung bewegbar ist, mit 5 Steuervorrichtung dargestellt, die zur Betätigung der

einer elektrischen Vorsteuereinrichtung, um das Steuerfläche eines Luftfahrzeuges dient. Es zeigt

Steuerventil aus seiner Mittelstellung heraus- Fig. 1 eine graphische Darstellung der mechani-

zubewegen und mit einer durch den Kolben od. dgl. sehen Rückkopplungskennlinie der Steuervorrichtung,

gesteuerten elektrischen Rückkopplung für die elek- Fig. 2 eine schematisch geschnittene Ansicht der irische Vorsteuereinrichtung. io Steuervorrichtung.

Steuervorrichtungen dieser Art sind bekannt. Sie Die Steuervorrichtung nach F i g. 2 weist einen mit

gestatten es, den Kolben exakt, praktisch ohne Über- einem hydraulisch betätigten Kolben 16 und einem

Steuerung nach, Maßgabe der elektrischen Vorsteuer- Magnetsteuerventil 15 versehenen Zylinderblock 30

einrichtung zu verstellen'.- - auf, der bei 31 mit einem festen Teil eines Luftfahr-

Unabhängig hiervon\sind auch dem gleichen Zweck 15 zeuges gelenkig verbunden ist. Eine am Kolben 16

genügende mechanische Rückkopplungen bekannt. angebrachte Kolbenstange 32 ist mit einer in der

Schließlich ist es bekannt, bei Verwendung elek- Zeichnung nicht dargestellten Steuerfläche gekoppelt. irischer Vorsteuereinrichtungen und elektrischer Ein einer nicht dargestellten Quelle entnommenes Rückkopplungen dafür zu sorgen, daß bei Ausfall Hochdrucköl wird in Ausnehmungen P₁ und P₂ des der elektrischen Stromversorgung der Kolben od. dgl. 20 Zylinderblockes 30 eingeführt. Eine weitere Ausin eine vorgegebene Stellung überführt wird. Zu nehmung R des Zylinderblocks ist mit einer Rücklaufdiesem Zweck ist es bekannt, Federn vorzusehen. leitung verbunden. Eine begrenzte Ölmenge fließt von Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Steuervor- der Ausnehmung P₁ zu einer flexiblen Leitung 10 und richtung eingangs genannter Art dafür zu sorgen, daß schließt durch einen in einer flexiblen Buchse 21 der Kolben od. dgl. hydraulisch in eine Mittelstellung 25 gelagerten hohlen Anker 22 eines elektromagnetischen bewegt wird, wenn die elektrische Einrichtung, ins- Drehmomentmotors 33. Das Öl wird durch eine am besondere die elektrische Stromversorgung, ausfällt. einen Ende des Ankers 22 angeordnete Düse 11

Die Lösung dieser Aufgabe ist besonders wichtig, abgeführt und gelangt zu zwei Öffnungen 12 und 20, wenn die Steuervorrichtung zur Einstellung einer die über Kanäle 14 bzw. 19 niit den entgegengesetzten Steuerfläche in einem Flugzeug verwendet wird. Fällt 30 Enden einer das Steuerventil 15 aufnehmenden Bohdie elektrische Einrichtung aus, während die Steuer- rung 34 in Wirkverbindung stehen,
fläche in einer Extremläge ist und bleibt dann die Zur Schwenkung um eine senkrecht zur Zeich-Steuerfläch© in dieser Extremlage, so kann das Flug- nungsebene gerichtete Achse ist der Anker 22 bei 36 zeug abstürzen. Da zur Verstellung einer Steuer- gelenkig angeordnet. Im Ruhezustand bzw. in Nullfläche in einem Flugzeug erhebliche Kräfte auf- 35 Stellung nimmt der Anker eine solche Stellung ein, zuwenden sind, die zuverlässig wirksam sein müssen, daß in den Kanälen 14,19 gleiche Drucke auftreten ist gerade die hydraulische Rückstellung des Kolbens und sich das Steuerventil 15 in einem Gleichgewichtsod. dgl. wesentlich. zustand befindet, in dem kein effektiver Druck auf

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist die Steuer- das Ventil einwirkt und das Ventil die in der Zeichvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 40 nung geschlossene Stellung einnimmt,
dem Kolben od. dgl. und dem Steuerventil eine Bei Zuführung eines Eingangsstromes von einem mechanische Rückkopplungs-Vorrichtung zur Erzeü- Verstärker 35 zu Spulen 8 und 9 des Drehmomentgung einer zusätzlichen mechanischen Rückkopplung motors 33 wird auf den Anker 22 eine Kraft ausvorgesehen ist, die über einen schmalen Ver- geübt, unter deren Wirkung sich der Anker um einen Schiebungsbereich - ^des Kolbens od. dgl. in beiden 45 kleinen Winkelbetrag um sein Gelenk 36 dreht. Hier-Richtungen von: der'Mittellage aus fortschreitend zu- durch wird der aus der Düse 11 austretende Ölstrahl nimmt und danach bei einer weiteren Verschiebung stärker in Richtung zu einer der beiden Öffnungen 12 des Kolbens od. dgl. konstant bleibt, so daß der oder 20 gelenkt und damit ein Druckanstieg am einen Kolben od. dgl, durch die mechanische Rückkopp- Ende des Steuerventils .15 und/oder ein Druckabfall lungs-Vorrichtung in die Mittelstellung geführt wird,. .50 am anderen Ende dieses Ventils bewirkt. Die auf das wenn die elektrische Stromversorgung unterbrochen Steuerventil 15 ausgeübte resultierende Kraft verwird, schiebt das Ventil aus seiner geschlossenen Stellung.

Soweit es die Rückstellung des Kolbens od. dgl. Bei seiner Bewegung überträgt das-Steuerventil über betrifft, wirkt somit ..die zusätzliche mechanische eine Rückkopplungsfeder 13 und eine Verbindungs-Rückkopplung als Ersatz für die elektrische Rück- 55 platte 37 auf den Anker 22 eine Kraft, unter deren kopplung, falls die elektrische Rückkopplung aus- Wirkung das Ventil in seine Ruhe- bzw. Nullstellung fällt. Für den Normalfall verzichtet man somit nicht zurückkehrt. Das Steuerventil 15 behält seine Beauf die exakte Steuerung, die die elektrische Rück- wegung bei, bis die in der Rückkopplungsfeder 13 kopplung ermöglicht. Die Wirkungsweise der vor- erzeugte Kraft der durch den Strom im Drehmomentgesehenen mechanischen Rückkopplungsvorrichtung 60 motor 33 hervorgerufenen Kraft entspricht. Wenn gestattet, den Kolben od. dgl., wenn er erheblich von dies der Fall ist, ist die Düse 11 wieder symmetrisch seiner Mittelstellung abweicht, mit großer Kraft in zu den Öffnungen 12,20 ausgerichtet, und das Steuer-Richtung auf seine Mittelstellung zu treiben; gelangt ventil 15 ruht in einer durch die Größe des Drehder Kolben od. dgl. in die Nähe seiner Mittelstellung, momentmotorstromes bestimmten Stellung,
so nimmt die Kraft ab, was zur Folge hat, daß der 65 In dieser Stellung fließt Öl aus einer der beiden Kolben od. dgl. fast nicht um die Mittelstellung pen- Ausnehmungen P₁, P₂ entlang dem Steuerventil 15 delt, also nicht von der mechanischen Rückkopplungs- und durch eine von zwei Leitungen 17 bzw. 17 A zu Vorrichtung übersteuert wird. einer Seite des Kolbens 16, wobei Öl von der anderen

Kolbenseite über die andere Leitung längs dem Steuerventil 15 zur Ausnehmung R gelangt. Durch die Bewegung des Kolbens 16 wird ein Hebel 23 um einen mittig angeordneten Zapfen 38 geschwenkt, der mit dem Zylinderblock 30 verbunden ist.

Die Schwenkbewegung des Hebels 23 bewirkt eine Verschiebung eines elektrischen Steuerelements 18 und einer Schubstange 4. Der Hebel 23 ist in der Mitte seines einen Arms durch ein Gelenk 41 mit dem elektrischen Steuerelement 18 verbunden und im Bereich des Endes 42 dieses Arms mit der Kolbenstange 32. Im Bereich des Endes 43 seines anderen Arms ist der Hebel 23 mit einer eine Feder 1 enthaltenden Büchse 2 gelenkig verbunden; die Feder 1 ist zwischen Widerlager 44 angeordnet, die auf der Schubstange 4 befestigt sind.

Bei Auslenkung des Hebels 23 aus seiner Normalstellung wird durch die Schultern der Büchse 2 jeweils nur das eine Widerlager 44 mitgenommen, während das andere infolge der Auswanderung der zugehörigen Schulter frei wird und nur unter dem Druck der Feder 1 steht.

Das im elektrischen Steuerelement 18 erzeugte Signal ist über eine Leitung 39 zu dem Verstärker 35 rückgekoppelt; es verringert den im Drehmomentmotor 33 fließenden, vom Eingangssignal herrührenden Strom.

Die Verschiebung der Schubstange 4 bewirkt eine Auslenkung einer zwischen der Schubstange 4 und dem Anker 22 angeordneten Rückkopplungsfeder 7, wodurch auf den Anker 22 eine Kraft ausgeübt wird, die zu der durch den Strom im Drehmomentmotor 33 verursachten Kraft entgegengesetzt gerichtet ist. Diese Kräfte versuchen, das Steuerventil 15 in seine geschlossene Stellung zu überführen; diese Stellung wird erreicht, wenn durch die Verschiebung des Kolbens 16 eine kombinierte mechanische und elektrische Rückkopplung erzeugt worden ist, die ausreicht, um das dem Verstärker 35 zugeführte Eingangssignal zu löschen.

Der erzeugbare Betrag der mechanischen Rückkopplung ist durch Anschläge 5, 6 bestimmt, die auf der Schubstange 4 befestigt sind und zur Begrenzung der Verschiebung der Schubstange mit einem Bügel 40 in Wirkverbindung stehen. Die Verschiebung der Schubstange 4 innerhalb des Bereichs, in dem einer dieser beiden Anschläge 5 oder 6 gegen den Bügel 40 anschlägt, erfolgt unter der Wirkung der Feder 1.

Wenn die elektrische Stromversorgung ausfällt, wirkt auf den Anker 22 keine elektromagnetische Kraft mehr ein. Dadurch gelangt der Kolben 16 in die Stellung, in der die in der Feder 7 erzeugte Kraft Null und damit das Steuerventil 15 geschlossen wird. Jeder Versuch des Kolbens 16, aus dieser Stellung zu gelangen, wird innerhalb der durch die Hysterese der Feder 7 festgelegten Grenzen durch die in der Feder 7 erzeugten Kraft vereitelt. Die exakte Stellung, die der Kolben bei Ausfall der elektrischen Stromversorgung einnimmt, ist durch ein Spannschloß 3 einstellbar, mit dem die Länge der Schubstange 4 verlängerbar oder verkürzbar ist.

Die F i g. 1 zeigt die mechanische Rückkopplungskennlinie der Steuervorrichtung. Die Stellung des Kolbens 16 ist längs der Abszisse aufgetragen; die vollständig zurückgezogene Stellung des Kolbens 16 ist bei A und die vollkommen ausgezogene Stellung des Kolbens 16 bei B angedeutet. Die auf den Anker 22 ausgeübte mechanische Rückkopplungskraft ist über die Ordinate aufgetragen; die Rückkopplungskraft Null ist bei O angedeutet. Die bei Ausfall der elektrischen Stromversorgung vom Kolben 16 eingenommene, durch Justierung des Spannschlosses 3 einstellbare Stellung ist bei C angedeutet. Die mechanische Rückkopplung ist im Bereich FG konstant, steigt im engen Bereich GH der Verschiebung des Kolbens 16 progressiv an und ist im Bereich HI wieder konstant. Die Punkte G und H stellen die Punkte dar, an denen die Anschläge 5 und 6 eine weitere Verschiebung der Schubstange 4 unterbinden.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektro-hydraulische Steuervorrichtung mit einem hydraulisch betätigten Kolben od. dgl., einem hydraulischen Steuerventil, das zur Steuerung der Bewegungen des Kolbens od. dgl. aus einer Mittelstellung bewegbar ist, mit einer elektrischen Vorsteuereinrichtung, um das Steuerventil aus seiner Mittelstellung herauszubewegen und mit einer durch den Kolben od. dgl. gesteuerten elektrischen Rückkopplung für die elektrische Vorsteuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kolben (16) od. dgl. und dem Steuerventil (15) eine mechanische Rückkopplungs-Vorrichtung (23, 4, 7,13) zur Erzeugung einer zusätzlichen mechanischen Rückkopplung (FGHI) vorgesehen ist, die über einen schmalen Verschiebungsbereich (GH) des Kolbens (16) od. dgl. in beiden Richtungen von der Mittellage (c) aus fortschreitend zunimmt und danach bei einer weiteren Verschiebung des Kolbens (16) od. dgl. konstant bleibt, so daß der Kolben (16) od. dgl. durch mechanische Rückkopplungs-Vorrichtung (23, 4, 7,13) in die Mittelstellung (c) geführt wird, wenn die elektrische Stromversorgung unterbrochen wird.

2. Elektro-hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die elektrische Vorsteuereinrichtung einen elektromagnetischen Drehmomentantrieb hat, der einen hohlen, drehbar gelagerten Anker besitzt, der in einer Düse endigt und mit dem Steuerventil durch eine Feder verbunden ist, und die eine Einrichtung enthält, um Flüssigkeit unter Druck durch den Anker und die Düse zu Aufnahmeöffnungen hin zu leiten, die mit den einander gegenüberliegenden Enden einer Bohrung verbunden sind, in der das Steuerventil enthalten ist, das aus seiner Mittelstellung durch den an seinen Enden herrschenden Druckunterschied verschoben wird, der durch eine Auslenkung des Ankers aus einer Null-Lage heraus erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Rückkopplungsvorrichtung eine Schubstange (4), die durch eine Bewegung des Kolbens (16) od. dgl. betätigt wird und mit dem Anker (22) durch eine Rückkopplungsfeder (7) verbunden ist, und Anschläge (5, 6) enthält, um die Bewegung der Schubstange (4) in beiden Richtungen zu begrenzen.

3. Elektro-hydraulische Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (16) od. dgl. mit der Schubstange (4) durch einen Hebel (23) über eine Federbüchse (1, 2) verbunden ist, durch die sich der Hebel (23) noch weiterbewegen kann, nachdem die Schubstange (4) durch einen Anschlag (5 oder 6) gesperrt worden ist.