DE2931533A1 - SERVO CONTROL SYSTEM - Google Patents
SERVO CONTROL SYSTEMInfo
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- DE2931533A1 DE2931533A1 DE19792931533 DE2931533A DE2931533A1 DE 2931533 A1 DE2931533 A1 DE 2931533A1 DE 19792931533 DE19792931533 DE 19792931533 DE 2931533 A DE2931533 A DE 2931533A DE 2931533 A1 DE2931533 A1 DE 2931533A1
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Description
MESSERSCHMITT-BÖLKOW-BLOHM Ottobrunn , 03.08.79MESSERSCHMITT-BÖLKOW-BLOHM Ottobrunn, August 3rd, 1979
GESELLSCHAFT BT01 Im/hc - MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNGSOCIETY BT01 Im / hc - LIMITED LIABILITY
MÜNCHEN 8575MUNICH 8575
ServosteuersystemServo control system
Die Erfindung bezieht sich auf ein Servosteuersystem mit einem ersten und einem bei Ausfall des ersten wirksamen zweiten Servoabschnitt, die jeweils eine Druckmittelquelle und ein an diese angeschlossenes, ausgangsseitig mit einem Servomotor verbundenes und diesen steuerndes Servoventil aufweisen.The invention relates to a servo control system having a first and a second servo section that is effective in the event of failure of the first, each one pressure medium source and one connected to it and connected to a servomotor on the output side and have this controlling servo valve.
Bekannte hydraulische Servosteuersysteme dieser Art (DE-AS 2 108 545)» wie sie vor allem für Steuerungen von Luft- und Raumfahrzeugen Verwendung finden, sind aus Sicherheitsgründen derart redundant ausgebildet, daß im ungestörten Betrieb von den beiden, zumeist tandemartig miteinander gekoppelten Servomotoren nur der Servomotor des ersten Servoabschnitts hydraulisch aktiviert ist, während der Servomotor des zweiten Servoabschnitts drucklos geschaltet ist und einschließlich seines Servoventils und der zugeordneten Druckmittelquelle in Bereitschaft mitläuft. Erst imKnown hydraulic servo control systems of this type (DE-AS 2 108 545) »as they are used primarily for controls of aircraft and spacecraft Are used, are designed redundantly for safety reasons that in undisturbed operation of the two, mostly tandem-coupled servomotors, only the servomotor of the first servo section is activated hydraulically, while the servomotor of the second servo section is depressurized and including its servo valve and the associated one Pressure medium source is running in readiness. Only in
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Störfall wird die hydraulische Ansteuerung des zweiten Servo- -motors freigegeben und der erste Servoabschnitt unter hydraulischer Entriegelung seines Servomotors abgeschaltet. Derartige, in ihren Hauptbestandteilen doppelt oder mehrfach bestückte Servosteuersysteme erfordern jedoch eine Vielzahl von hydraulisch oder mechanisch aufeinander abgestimmten Einzelelementen und haben eine komplizierte Bauweise mit einem um mehr als das Doppelte erhöhten Platz- und Gewichtsbedarf, was vor allem bei Luft- und Raumfahrzeugen ein gravierender Nachteil ist.In the event of a malfunction, the hydraulic control of the second servo motor released and the first servo section under hydraulic Unlocking his servomotor switched off. Such, in their main components doubly or multiply equipped However, servo control systems require a large number of individual elements that are hydraulically or mechanically matched to one another and have a complicated construction with a space and weight requirement that is more than twice as high, which is particularly the case with Aircraft and spacecraft is a serious disadvantage.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Servosteuersystem der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß unter Beibehalt einer in hohem Maße störfallgesicherten, redundanten Bauweise die Anzahl der für den Störfall benötigten, mehrfach vorhandenen Bauelemente reduziert und die Baugröße und insbesondere das Baugewicht des Gesamtsystems erheblich verringert werden.In contrast, the invention is based on the object of a servo control system of the type mentioned in such a way that, while maintaining a high degree of accident-proof, redundant Design multiple times the number required for the incident existing components and reduced the size and in particular the weight of the overall system can be significantly reduced.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Servosteuersystem der beanspruchten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß beiden Servoventilen der Servoabschnitte gemeinsam ein einziger Servomotor zugeordnet und zwischen diesem und den Ausgängen der Servoventile ein Umschaltventil angeordnet ist, das bei einem Ausfall des ersten Servoabschnitts von einer den Servomotor mit dem ersten Servoventil verbindenden und vom zweiten Servoventil trennenden Ruhe- in eine den Servomotor vom ersten Servoventil ab- und dem zweiten Servoventil zuschaltende Arbeitsstellung umsteuerbar ist.To solve this problem, the servo control system of the claimed type is characterized according to the invention in that both servo valves of the servo sections are jointly assigned a single servo motor and a switching valve is arranged between this and the outputs of the servo valves, which in the event of failure of the first servo section of one of the servo motors with the The rest position connecting the first servo valve and separating it from the second servo valve can be reversed into a working position that disconnects the servo motor from the first servo valve and switches it on to the second servo valve.
Bei dem erfindungsgemäßen Servosteuersystem ist die übliche, generelle Mehrfachbestückung durch eine abgestufte Fail-safe-Bauweise ersetzt, und infolge der Anordnung eines einzigen Servomotors und dessen spezieller, im Störfall umgeschalteter Wirkverbindung mit beiden Servoventilen sind nur die störgefährdeteren Bereiche, nämlichJDruckmittelquelle und Servoventil, redundant ausgebildet, während das System im kraftverstärkten Teil, also am Servomotor, lediglich einfach bestückt ist, so daß für das Gesamtsystem eine beträchtliche bauliche Vereinfachung und vorIn the case of the servo control system according to the invention, the usual, general multiple fitting is due to a graded fail-safe design replaced, and as a result of the arrangement of a single servomotor and its special, switched in the event of a malfunction With both servo valves, only the areas at risk of interference, namely the pressure medium source and servo valve, are redundant formed while the system in the power-amplified part, so on the servo motor, is simply equipped, so that a considerable structural simplification for the entire system and before
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allem Gewichts- und Platzersparnis erzielt wird; zugleich bleibt die Gefahr eines Totalausfalls extrem klein, da das Ausfallrisiko des Servomotors gegenüber der Gefahr einer Störung im redundant ausgebildeten Teil, also vor allem eines Verklemmens bzw. Blockierens eines Servoventilkörpers oder eines Ausfalls der Druckmittelversorgung, praktisch nicht ins Gewicht fällt und durch die besondere Anordnung des Umschaltventils sichergestellt wird, daß im Störfall, d.h. beim Umschalten auf den ungestörten, zweiten Servoabschnitt,' der bis dahin in Bereitschaft mitgelaufen ist, das erste Servoventil und die erste Druckmittelquelle vom Servomotor völlig abgetrennt werden und auf diesen daher keine Störwirkung, etwa in Form eines hydraulischen oder pneumatischen Kurzschlusses seiner Arbeitskammern über das in Rücklaufstellung blockierte, erste Servoventil, übergreifen kann. Trotz des Verzichts auf eine Mehrfachbestückung im kraftverstärkten Teil ist das erfindungsgemäße Servosteuersystem somit hochgradig ausfallsicher und eignet sich wegen seiner einfachen, platz- und gewichtsparenden Ausbildung in hervorragender Weise zur Servosteuerung von Raum- oder Luftfahrzeugen, also etwa zur Blattwinkelsteuerung eines Hubschrauber-Hauptrotors.all weight and space savings are achieved; At the same time, the risk of total failure remains extremely small, since the risk of failure of the servomotor is practically negligible compared to the risk of a malfunction in the redundantly designed part, i.e. above all jamming or blocking of a servo valve body or failure of the pressure medium supply, and due to the special arrangement of the switching valve ensures that in the event of a malfunction, i.e. when switching to the undisturbed, second servo section, which has been on standby until then, the first servo valve and the first pressure medium source are completely separated from the servomotor and therefore no disruptive effect, for example in terms of form a hydraulic or pneumatic short circuit of its working chambers via the first servo valve blocked in the return position. Despite the fact that there is no need for multiple equipment in the power-amplified part, the servo control system according to the invention is therefore highly fail-safe and, due to its simple, space-saving and weight-saving design, is excellently suited for servo control of spacecraft or aircraft, for example for controlling the blade angle of a helicopter main rotor.
Damit ein Druckausfall der ersten Druckmittelquelle in baulich einfacher Weise und auf direktem Wege eine Umschaltung auf die zweite Druckmittelquelle und das zweite Servoventil auslöst, ist das Umschaltventil vorzugsweise druckgesteuert und mit zwei gegensinnig wirkenden Steuerdruckkammern versehen, von denen die in Richtung der Ruhestellung wirkende an die erste und die in Richtung der Arbeitsstellung wirkende an die zweite Druckmittelquelle angeschlossen ist. In diesem Fall empfiehlt es sich, daß das Umschaltventil einen als Differenzkolben ausgebildeten Steuerkolben aufweist, dessen kleinere Druckangriffsfläche mit dem Druck der zweiten Druckmittelquelle in der in Richtung der Arbeitsstellung wirkenden Steuerkammer beaufschlagt ist, so daß das Umschaltventil mit Sicherheit erst dann in die Arbeitsstellung umschaltet, wenn die erste Druckmittelquelle ausfällt. Ebenfalls aus Sicherheitsgründen ist das Umschaltventil in besonders bevorzugter Weise federnd in die Ruhelage vorgespannt und in seiner Arbeitsstellung ist die Druck-So that a pressure failure of the first pressure medium source in a structurally simple manner and in a direct way a switch to the second pressure medium source and the second servo valve triggers, the switching valve is preferably pressure-controlled and with two in opposite directions acting control pressure chambers, of which the one acting in the direction of the rest position to the first and the one in the direction the working position acting is connected to the second pressure medium source. In this case it is recommended that the switch valve has a control piston designed as a differential piston, the smaller pressure application surface of which with the pressure of the second pressure medium source is acted upon in the control chamber acting in the direction of the working position, so that the switching valve with certainty only switches to the working position when the first pressure medium source fails. Also off For safety reasons, the switching valve is particularly preferably resiliently biased into the rest position and in its The working position is the pressure
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mittelverbindung zwischen der ersten. Druckmittelquelle und der zugeordneten Steuerdruckkammer unterbrochen. Hierdurch wird bei einem unregelmäßigen Arbeiten der ersten Druckmittelquelle sichergestellt, daß das Umschaltventil sofort nach Auftreten dieses Störfalls endgültig in die Arbeitsstellung gebracht wird und in dieser auch dann verbleibt, wenn die erste Druckmittelquelle anschließend wieder kurzzeitig den vollen Arbeitsdruck liefert. Zweckmäßigerweise wird durch ein bei Ausfall des ersten Servoventils betätigtes und das Umschaltventil in die Arbeitsstellung umschaltendes Überwachungsventil erreicht, daß eine Störung am Servoventil in gleicher Weise wie ein Ausfall der Druckmittelversorgung ein Umschalten auf den zweiten Servoabschnitt auslöst. medium connection between the first. Pressure medium source and the assigned control pressure chamber interrupted. This is at ensures that the first pressure medium source works irregularly, that the switching valve is finally brought into the working position immediately after the occurrence of this incident and in this also remains when the first pressure medium source subsequently briefly supplies full working pressure again. Appropriately, if the first servo valve fails, a actuated and the switching valve in the working position switching monitoring valve reaches that a malfunction on Servo valve in the same way as a failure of the pressure medium supply triggers a switch to the second servo section.
Damit in baulich einfacher Weise sowohl das Störsignal der Druckmittelquelle als auch das des Servo- bzw. tjberwachungsventils Thus, in a structurally simple manner, both the interference signal of the pressure medium source and that of the servo or monitoring valve
'5 über ein und denselben Störsignaleingang des Umschaltventils eingegeben werden können und dennoch nach Art einer ODER-Schaltung jedes der beiden Störsignale für sich allein ein Umschalten in die Arbeitsstellung bewirkt, ist in besonders bevorzugter Weise die in Richtung der Ruhestellung wirksame Steuerdruckkammer des Umschaltventils mit der ersten Druckmittelquelle über eine Drosselstelle verbunden und das Überwachungsventil im Zuge einer stromabwärts der Drosselstelle beginnenden, durch das Überwachungsventil normalerweise gesperrten, bei dessen Betätigung jedoch zu einem Rücklauf geöffneten Zweigleitung angeordnet, so daß auch für den Fall, daß nur das Überwachungsventil anspricht, die erste Druckmittelquelle jedoch weiterhin den vollen Arbeitsdruck liefert, die mit dieser verbundene Steuerdruckkainmer des Umschaltventils druckentlastet und das Umschaltventil mit Sicherheit in die Arbeitsstellung gebracht wird.'5 via one and the same interfering signal input of the switching valve can be entered and still switch each of the two interference signals in the manner of an OR circuit In a particularly preferred manner, the control pressure chamber effective in the direction of the rest position is effected in the working position of the switching valve with the first pressure medium source via a Throttle connected and the monitoring valve in the course of a downstream of the throttle point, which is normally blocked by the monitoring valve, but closes when it is actuated arranged a return open branch line, so that even in the event that only the monitoring valve responds, the first However, the pressure medium source continues to deliver the full working pressure, the control pressure chamber of the switching valve connected to this is depressurized and the switching valve is safely in the working position is brought.
Für den Fall, daß das erste Servoventil zumindest einen ventilgesteuerten Hilfsservomotor als Stellsignaleingang aufweist, wird die Größe der Druckdifferenz am Hilfsservomotor als einfaches Kriterium für die Funktionstüchtigkeit des Servoventils in der Weise benutzt, daß das Überwachungsventil bei Überschreiten einer vorgegebenen Druckdifferenz am Hilfsservomotor, die nicht erreicht wird, solange sich der Servoventilschieber leichtgängigIn the event that the first servo valve is at least one valve-controlled Having auxiliary servomotor as a control signal input is the size of the pressure difference across the auxiliary servo motor as a simple one Criterion for the functionality of the servo valve is used in such a way that the monitoring valve is exceeded if a predetermined pressure difference on the auxiliary servo motor that is not is achieved as long as the servo valve slide moves smoothly
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Akte 8575 in der zugehörigen Ventilbohrung verschieben läßt, betätigt ist.Can move file 8575 in the associated valve hole, is actuated.
Bei Ausbildung als Hydrauliksystem ist die erfindungsgemäße Servosteuerung vorzugsweise in einem einen Hydraulikrücklauf bildenden Einzelgehäuse untergebracht, was gegenüber den herkömmlichen redundanten Hydrauliksystemen mit mehreren tandemartig gekoppelten Servomotoren, die jeweils in getrennten Einzelgehäusen angeordnet werden müssen, eine weitere bauliche Vereinfachung sowie Platz- und vor allem Gewichtsersparnis erbringt.When designed as a hydraulic system, the servo control according to the invention preferably housed in a single housing forming a hydraulic return, which is redundant compared to the conventional Hydraulic systems with several servomotors coupled in tandem, each arranged in separate individual housings must be, a further structural simplification and space and, above all, weight savings.
Die Erfindung wird nunmehr an Hand zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention will now be explained in more detail using two exemplary embodiments in conjunction with the drawings. It shows:
Fig. 1 ein redundantes Servosteuersystem nach der Erfindung in schematischer Darstellung; und1 shows a redundant servo control system according to the invention in a schematic representation; and
Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, jedoch in einer hinsichtlich der Servoventile und des zugeordneten Storsignalpfads abgewandelten Ausführungsform.FIG. 2 shows a representation similar to FIG. 1, but in one with regard to the servo valves and the associated one Interference signal path modified embodiment.
Die in Flg.; ΐ '.gezeigte, hydraulische Servo st eueinmg dient zum Verstellen einer beweglichen Steuerfläche 2 eines Luftfahrzeugs, z.B. zur Blattwinkelsteuerung eines Hubschrauber-Hauptrotors, und enthäl-t/als hydraulische Hauptbestandteile einen Servomotor 4 in Form einer doppelt-wirkenden, hydraulisch betätigten Kolben-Zylindereinheit mit den Arbeitskammern 6 und 8, deren Arbeitskolben über eine Kolbenstange 12 und eine schematisch dargestellte, mechanische Verbindung 14 bewegungsschlüssig mit der Steuerfläche gekoppelt ist und die Betätigungskraft zu deren Einstellung aufbringt. Der Servomotor 4 wird von einem ersten Servoabschnitt 16A und bei einer Störung desselben von einem zweiten Servoabschnitt 16b gesteuert^ jeweils eine eigene Druckmittelquelle 18A bzw. B in Form einer Hydraulikpumpe sowie ein an diese angeschlossenes Servoventil 2OA bzw. B enthalten . Die Umschaltung vom ersten auf den zweiten Servoabschnitt im Störfall erfolgt durch ein Umschaltventil 22, das im Zuge der Hydraulikverbindungen zwischen den beiden Servoventilen 2OA, B und den Arbeitskammern 6, 8 des ServomotorsThe one in Flg .; The hydraulic servo control shown is used for Adjusting a movable control surface 2 of an aircraft, e.g. for blade angle control of a helicopter main rotor, and contains / as main hydraulic components a servo motor 4 in Form of a double-acting, hydraulically operated piston-cylinder unit with the working chambers 6 and 8, their working pistons Via a piston rod 12 and a schematically illustrated, mechanical Connection 14 motion-locked to the control surface is coupled and applies the actuating force to adjust them. The servo motor 4 is supported by a first servo section 16A and in the event of a fault in the same, controlled by a second servo section 16b, a separate pressure medium source 18A or B, respectively in the form of a hydraulic pump and a servo valve 2OA or B connected to it. Switching from the first to the second servo section in the event of a malfunction is carried out by a switching valve 22, which in the course of the hydraulic connections between the two Servo valves 2OA, B and the working chambers 6, 8 of the servo motor
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4 angeordnet ist.4 is arranged.
Das Servoventil 2OA enthält einen Steuerkolben 24, der über mehrere Kolbenstege gleitend verschieblich in einer Ventilbohrung 26 geführt ist, und ist ausgangsseitig an Steuerleitungen 28A und 3OA angeschlossen, die in der gezeigten Ruhestellung des Umschaltventils 22 mit den Arbeitskammern 6 bzw. 8 des Servomotors 4 in offener Verbindung stehen. Das Servoventil 2OB ist von identischer Bauweise, jedoch sind die ihm zugeordneten Steuerleitungen 28B, 3OB in der Ruhestellung des Umschaltventils 22 zu den Arbeitskammern 6, 8 des Servomotors 4 hin gesperrt. Solange daher das Umschaltventil 22 in der gezeigten Stellung verbleibt, ist der Servomotor 4 vollständig vom Servoabschnitt 16B abgetrennt und dieser läuft einschließlich der Hydraulikpumpe Pg lediglich in Bereitschaft mit, ohne daß der über das Servoventil 2OB in den Steuerleitungen 28B und 3OB jeweils eingestellte Hydraulikdruck das Arbeitsverhalten des Servomotors 4 beeinflussen kann.The servo valve 2OA contains a control piston 24, which over a plurality of piston webs is slidably guided in a valve bore 26, and is on the output side of control lines 28A and 30A connected, which in the shown rest position of the switching valve 22 with the working chambers 6 and 8 of the servo motor 4 are in open connection. The servo valve 2OB is of identical construction, but the control lines 28B, 3OB assigned to it are in the rest position of the Switching valve 22 to the working chambers 6, 8 of the servo motor 4 is blocked. As long as the switching valve 22 is shown in FIG Position remains, the servomotor 4 is complete separated from the servo section 16B and this runs inclusive the hydraulic pump Pg only in readiness with, without that the hydraulic pressure set in each case via the servo valve 2OB in the control lines 28B and 3OB affects the working behavior of the Servo motor 4 can affect.
Die Servoventile 2OA, B werden mechanisch durch ein z.B. vom Piloten aus über den Steuerknüppel betätigtes Eingangsglied verstellt, das am einen Ende eines zweiarmigen Anlenkhebels angreift, der an seinem anderen Hebelende mit einer zweiten Kolbenstange 36 des Servomotors 4 und zwischen seinen Enden über einen Zwischenlenker 38 mit einer parallelverschiebllch geführten Steüerstange 40 gelenkig verbunden-ist, durch die die Steuerkolben 24 der Servoventile 2OA und B unter Zwischenschaltung von Federgliedern 42A bzw. B in Abhängigkeit von der Stellung des Eingangsgliedes 32 und der über die Kolbenstange 36 und den An-The servo valves 2OA, B are mechanically operated by e.g. Pilot adjusted from the control stick operated input member, which is at one end of a two-armed linkage lever attacks, which at its other end of the lever with a second piston rod 36 of the servomotor 4 and between its ends via an intermediate link 38 with a parallelverschiebllch guided Control rod 40 is articulated through which the control piston 24 of the servo valves 2OA and B with the interposition of Spring members 42A or B depending on the position of the input member 32 and the via the piston rod 36 and the connection
: lenkhebel 34 zurückwirkenden^delPiervomotors 4 in ihrer zugehörigen Ventilbohrung 26 eingestellt werden. Die Federhärte der Federglieder 42A, B ist so bemessen, daß diese sich nicht verformen, solange sich der Steuerkolben 24 in der zugehörigen Ventilbohrung 26 leichtgängig, d.h. ohne zu verklemmen oder zu blockieren, verschieben läßt.: steering lever 34 retroactive ^ delPiervomotors 4 in their associated Valve bore 26 can be adjusted. The spring stiffness of the spring members 42A, B is dimensioned so that they do not deform, as long as the control piston 24 moves easily in the associated valve bore 26, i.e. without jamming or blocking, can move.
In der gezeigten/neutralen Mittelstellung des SteuerkolbensIn the shown / neutral center position of the control piston
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des Servoventils 2OA sind dessen zu den Arbeitskammern 6, 8 des -Servomotors 4 führende Steuerleitungen 28A bzw. 30A durch die mittleren Kolbenstege abgesperrt. Wird hingegen der Steuerkolben 24 im Sinne der Zeichnung nach links verschoben, so wird die Steuerleitung 28A zunehmend stärker zur Hydraulikpumpe PA hin und die Steuerleitung 30A zunehmend stärker zu einem zum Rücklauf R führenden Auslaß 44 geöffnet, während andererseits bei einer Verschiebung des Steuerkolbens 24 aus der neutralen Mittelstellung im Sinne der Zeichnung nach rechts die Steuerleitung 3OA mit der Hydraulikpumpe P. und gleichzeitig die Steuerleitung 28A mit einer weiteren, zum Rücklauf führenden Auslaßöffnung 46 mehr und mehr in Verbindung gebracht wird. Wenn somit der Steuerkolben des Servoventils 2OA durch das Eingangsglied 32 aus seiner Mittelstellung herausbewegt wird, wird in der Ruhestellung des Umschaltventile 22 die eine Arbeitskammer des Servomotors 4 zunehmend stärker zur Hydraulikpumpe PA und die andere Arbeitskammer zunehmend stärker zum Rücklauf R hin aufgesteuert, so daß sich der Arbeitskolben 10 unter der Wirkung der zwischen den Arbeitskammern 6, 8 entstehenden Druckdifferenz mit einer entsprechenden Stell-of the servo valve 20A, its control lines 28A and 30A leading to the working chambers 6, 8 of the servo motor 4 are blocked by the central piston webs. If, on the other hand, the control piston 24 is shifted to the left in the sense of the drawing, the control line 28A is increasingly opened to the hydraulic pump P A and the control line 30A is increasingly opened to an outlet 44 leading to the return R, while on the other hand, when the control piston 24 is displaced, it opens the neutral center position in the sense of the drawing to the right, the control line 30A is brought more and more into connection with the hydraulic pump P. and at the same time the control line 28A with a further outlet opening 46 leading to the return. Thus, when the control piston of the servo valve 20A is moved out of its central position by the input member 32, in the rest position of the switching valve 22 one working chamber of the servo motor 4 is increasingly open towards the hydraulic pump P A and the other working chamber towards the return R so that the working piston 10 moves under the effect of the pressure difference arising between the working chambers 6, 8 with a corresponding setting
) geschwindigkeit entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Eingangsgliedes 32 verschiebt und die Steuerfläche 2 verschwenkt. Die Bewegung des Arbeitskolbens 10 wirkt über die Kolbenstange 36, den Anlenkhebel 34, den Zwischenlenker 38 , die Steuerstange 40 und das Federglied 42A auf das Servoventil 2OA entgegengesetzt zur anfänglichen Auslenkung durch das Eingangsglied 32 zurück und hält an, bis das Servoventil 2OA erneut in die neutrale Stellung zurückkehrt, worauf der Servomotor 4 - nunmehr in seiner neuen Stellung - durch die Kolbenstege des Servoventils 2OA wieder hydraulisch verriegelt wird. Somit ist über den gesamten Ver-) speed opposite to the direction of movement of the input link 32 moves and the control surface 2 is pivoted. The movement of the working piston 10 acts via the piston rod 36, the articulation lever 34, the intermediate link 38, the control rod 40 and the spring member 42A on the servo valve 20A opposite to the initial deflection by the input member 32 back and forth stops until the servo valve 20A returns to the neutral position again, whereupon the servo motor 4 - now in its new one Position - is hydraulically locked again by the piston bars of the servo valve 2OA. Thus, over the entire
) Stellbereich jeder Stellung des Eingangsgliedes 32 eine bestimmte Stellung des Arbeit^kolbens 10 und daher auch der Steuerfläche zugeordnet, ohne daß die am Servomotor 4 bzw. an der Steuerfläche 2 angreifende Last auf das Eingangsglied 32 zurückwirkt. In gleicher Weise werden auch die Steuerleitungen 28B, 3OB des Servoventile 2OB, das über die Steuerstange 40 gleichlaufend zu dem Servoventil 2OA eingestellt wird, mehr oder weniger weit zur Hydraulikpumpe Pß bzw. zum Rücklauf R hin geöffnet, was jedoch in der Ruhestellung des Umschaltventils 22 keinen Einfluß auf die Arbeitsweise des Servomotors 4 hat.) Adjustment range of each position of the input member 32 is assigned a certain position of the working piston 10 and therefore also the control surface without the load acting on the servomotor 4 or on the control surface 2 acting on the input member 32. In the same way, the control lines 28B, 3OB of the servo valve 2OB, which is set to run parallel to the servo valve 20A via the control rod 40, are opened to a greater or lesser extent to the hydraulic pump P ß or to the return R, but this is in the rest position of the switching valve 22 has no influence on the operation of the servomotor 4.
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Wenn hingegen das Umschaltventil 22 im Sinne der Fig. 1 nach ^rechts aus der gezeigten Ruhe - in die Arbeitsstellung umschaltet, werden die Steuerleitungen 28A und 30 A des Seryoventils 2OA durch die Kolbenstege 48, 50 des Umschaltventilkolbens 52 gesperrt, während die Steuerleitungen 28B, 30B des Servoventils 2OB zu den Arbeitskamniern 6, 8 des Servomotors 4 geöffnet werden, so daß dieser unter die äuschließliche Steuerung des zweiten Servoabschnitts 16b gerät.If, on the other hand, the switching valve 22 in the sense of FIG ^ on the right from the rest shown - switches to the working position, the control lines 28A and 30A of the Seryovalve 20A through the piston webs 48, 50 of the switching valve piston 52 blocked while the control lines 28B, 30B of the servo valve 2OB to the working chambers 6, 8 of the servo motor 4 are opened, so that this is under the ultimate control of the second Servo section 16b device.
Solange aber der erste Servoabschnitt 16A ungestört arbeitet, wird das Umschaltventil 22 in der Ruhestellung gehalten, und zwar zum einen durch eine - verhältnismäßig schwache - Druckfeder 54 und zum anderen dadurch, daß die eine Stirnfläche 56 des Umschaltventilkolbens 52, die in einer in Richtung der Arbeitsstellung des Umschaltventils 22 wirksamen, über eine Druckleitung 58 mit dem Arbeitsdruck der Pumpe Pg beaufschlagten Steuerdruckkammer 60 angeordnet ist, kleiner bemessen ist als die andere Kolbenstirnfläche 62, die eine in Richtung der Ruhestellung wirksame Steuerdruckkammer 64 begrenzt, welche über eine Drosselstelie 66, eine Ventilkammer 68 und eine in der Ruhestellung des Umschaltventils -22 zu dieser geöffnete Druckleitung 70 mit dem Arbeitsdruck der ersten Hydraulikpumpe PA beaufschlagt ist. Da die Arbeitsdrücke beider Hydraulikpumpen im ungestörten Betrieb gleich hoch sind, wird somit das Umschaltventil 22 in dieBut as long as the first servo section 16A works undisturbed, the switching valve 22 is held in the rest position, on the one hand by a - relatively weak - compression spring 54 and on the other hand by the fact that the one end face 56 of the switching valve piston 52, which is in a direction of the In the working position of the switching valve 22, the control pressure chamber 60, which is acted upon by the working pressure of the pump Pg via a pressure line 58, is smaller than the other piston face 62, which delimits a control pressure chamber 64 which is effective in the direction of the rest position and which, via a throttle valve 66, is a valve chamber 68 and a pressure line 70 which is open to this in the rest position of the switchover valve -22 is acted upon by the working pressure of the first hydraulic pump P A. Since the working pressures of both hydraulic pumps are the same in undisturbed operation, the switching valve 22 is thus in the
vorgespannt
Ruhestellung .-, in der der erste Servoabschnitt 16A dem
zweiten, 16B, übergeordnet ist.biased
Rest position - in which the first servo section 16A is superior to the second, 16B.
Fällt jedoch der Arbeitsdruck der ersten Hydraulikpumpe PA aus, so kommt es über die Leitung 70, die Ventilkammer 68 und die Drosselstelle 66 zu einer Druckentlastung der Steuerdruckkammer 64 und der Steuerkolben 52 des Umschaltventils 22 schaltet unter der Wirkung des Arbeitsdrucks der zweiten Hydraulikpumpe P33 in der Steuerdruckkammer 60 entgegen der Kraft der Feder 54 in die Arbeitsstellung um. Dabei wird die Druckleitung 70 durch den Kolbensteg 72 zur Ventilkammer '68 gesperrt und diese durch den weiteren Kolbensteg 74 zum Rücklauf R hin aufgesteuert. Dies stellt sicher, daß auch bei einem unregelmäßigen Arbeiten der ersten Hydraulikpumpe PA, also wenn diese nach einem anfänglichen Druck-If, however, the working pressure of the first hydraulic pump P A fails, the pressure in the control pressure chamber 64 is relieved via the line 70, the valve chamber 68 and the throttle point 66, and the control piston 52 of the switching valve 22 switches under the effect of the working pressure of the second hydraulic pump P 33 in the control pressure chamber 60 against the force of the spring 54 in the working position. In this case, the pressure line 70 is blocked by the piston web 72 to the valve chamber '68 and this is opened to the return R by the further piston web 74. This ensures that even if the first hydraulic pump P A is working irregularly, i.e. if it is after an initial pressure
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verlust kurzzeitig wieder den vollen Arbeitsdruck liefert, die ..Steuerdruckkammer 64 druckentlastet bleibt und somit das Umschaltventil 22 nicht wieder in die Ruhestellung zurückkehrt, sondern den gestörten, ersten Servoabschnitt 16A endgültig ab- und den ungestörten zweiten Servoabschnitt 16B zuschaltet.loss briefly returns the full working pressure that ..Control pressure chamber 64 remains pressure-relieved and thus the switchover valve 22 does not return to the rest position, but finally switches off the disturbed, first servo section 16A. and connects the undisturbed second servo section 16B.
Ein weiterer Störfall liegt vor, wenn der Servoventilkolben 24 des übergeordneten, ersten Servoabschnitts **16A sich in der zugeordneten Ventilbohrung 26 verklemmt oder aus einem anderen Grund nicht mehr den Stellbewegungen der Steuerstange 40 folgt. In diesem Fall wird das Federglied 42A zusammen- oder auseinandergedrückt, was aber infolge der parallelverschieblichen Führung der Steuerstange 40 ohne Wirkung auf das zweite Servoventil 2OB bleibt, so daß dieses weiterhin exakt und gleichlaufend zu den Längsbewegungen des Zwischenlenkers 38 und der Steuerstange 40 eingestellt wird. Am oberen Ende der Steuerstange 40 ist ein Betätigungsarm •76 befestigt, der im ungestörten Zustand des Servoventils 2OA, d.h. solange sich das Federglied 42Anicht oder nur unwesentlich verformt, mit der Schaltnase eines am Servoventilkolben 24 angeordneten Mikroschalters 78 zusammenwirkt. Bei einer Störung des ersten Servoventils 2OA, also einer Relativbewegung zwischen Steuerstange 40 und Servoventilkolben 24 und entsprechend hoher Zug- bzw. Druckbelastung des Federgliedes 42A^gibt der Betätigungsarm 76 die Schaltnase des Mikroschalters 78-frei, so daß dieser umgeschaltet und ein elektrisch betätigtes Überwachungsventil/geöffnet wird, das im Zuge einer Zweigleitung 82 angeordnet ist, die von der Steuerdruckkammer 64 zum Rücklauf R führt. Da über die Drosselstelle 66 nur- eine begrenzte Hydraulikmenge von der Hydraulikpumpe P^ in die Steuerdruckkammer 64 nachströmen kann, wird diese im geöffneten Zustand des Überwachungsventils druckentlastet, so daß das Überwachungsventil 22 bei einer Störung des ersten Servoventils 22A in die Arbeitsstellung umschaltet und wiederum- in dieser Stellung verbleibt, selbst wenn das Servoventil 2OA wieder kurzzeitig ordnungsgemäß arbeiten und sich daher das Überwachungsventil 80 erneut schließen sollte, da auch in diesem Fall die Steuerdruckkammer 64 über die durch denAnother malfunction occurs when the servo valve piston 24 of the superordinate, first servo section ** 16A is in the assigned The valve bore 26 jams or no longer follows the adjusting movements of the control rod 40 for some other reason. In this Case the spring member 42A is pressed together or apart, but this is due to the parallel displaceable guidance of the control rod 40 remains without any effect on the second servo valve 20B, so that it continues to run exactly and concurrently with the longitudinal movements of the intermediate link 38 and the control rod 40 is adjusted. At the upper end of the control rod 40 is an actuating arm • 76 attached, which in the undisturbed condition of the servo valve 2OA, that is, as long as the spring member 42A is not deformed or is only slightly deformed, with the switching nose of a piston arranged on the servo valve piston 24 Microswitch 78 cooperates. In the event of a fault in the first servo valve 20A, that is, a relative movement between Control rod 40 and servo valve piston 24 and correspondingly high tensile and compressive loads on spring member 42A ^ are provided by the actuating arm 76 the switching nose of the microswitch 78-free, so that it is switched over and an electrically operated monitoring valve / opened which is arranged in the course of a branch line 82 which leads from the control pressure chamber 64 to the return R. Since only a limited amount of hydraulic fluid flows from the hydraulic pump P ^ into the control pressure chamber 64 via the throttle point 66 can, this is relieved of pressure in the open state of the monitoring valve, so that the monitoring valve 22 at a Fault in the first servo valve 22A switches to the working position and in turn remains in this position, even if the servo valve 20A should work properly again for a short time and the monitoring valve 80 should therefore close again, since also in this case, the control pressure chamber 64 through the
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Kolbensteg 72 zur Druckleitung 70 gesperrte und durch den Kolben-.-steg 74 zum Rücklauf R geöffnete Ventilkammer 68 weiterhin druckentlastet bleibt und nicht mehr entgegen dem Arbeitsdruck der zweiten Hydraulikpumpe P in der Steuerdruckkammer 60 in die Ruhestellung zurückschalten kann. Bei einer Störung der Hydraulikpumpe P. und/oder des Servoventils 2OA des übergeordneten Servoabschnitts 16A wird somit der Servomotor 4 endgültig vom Servoabschnitt 16A getrennt und auf den zweiten Servoabschnitt 16B umgeschaltet. Beide Servoabschnitte 16A, B sowie der Servomotor 4 und sämtliche hydraulischen Verbindungen sind in einem (nicht gezeigten) Einzelgehäuse untergebracht, das den Rücklauf R bildet und das Hydraulikmittel einschließlich eventueller Hydraulikleckagen zu den Hydraulikpumpen zurückführt.Piston web 72 to pressure line 70 blocked and through the piston -.- web 74 to the return R open valve chamber 68 still relieved of pressure remains and no longer against the working pressure of the second hydraulic pump P in the control pressure chamber 60 in the rest position can switch back. In the event of a fault in the hydraulic pump P. and / or the servo valve 2OA of the higher-level servo section 16A, the servo motor 4 is thus finally separated from the servo section 16A and switched to the second servo section 16B. Both Servo sections 16A, B as well as the servo motor 4 and all hydraulic ones Connections are housed in a (not shown) single housing that forms the return R and the hydraulic medium including any hydraulic leaks back to the hydraulic pumps.
Das Servosteuersystem gemäß Fig. 2 stimmt weitgehend mit dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1 überein und die diesem entsprechenden Bauteile sind mit dem gleichen, jedoch um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen. Der Hauptunterschied liegt in einer andersartigen Ausbildung der Servoventile und einer modifizierten Störsignalerzeugung bei einem Ausfall des ersten Servoventils 120A.The servo control system of FIG. 2 largely agrees with that Embodiment according to FIG. 1 and the corresponding ones Components are provided with the same reference numbers, but increased by 100. The main difference is in a different design of the servo valves and a modified generation of interference signals in the event of failure of the first servo valve 120A.
Um dem Servoventil 120A zusätzlich zu und unabhängig von den vom Piloten über das Eingangsglied 132 eingegeben Steuerkommandos über einen zweiten Steuersignaleingang weitere Steuersignale aufzuschalten, ist zwischen die Ventilbohrung 126 und den Servoventilkolben 124 eine axial verschieblich geführte Steuerhülse 184 eingesetzt, die mehrere Steueröffnungen aufweist, von denen die beiden äußeren mit den Gehäuseauslässen 144 bzw. 146, die mittlere mit der Hydraulikpumpe P^ und die beiden seitlichen mit den Steuerleitungen 128A bzw. 130 A ständig in Verbindung stehen. Die Schaltlage des Servoventils ist somit einerseits von der Stellung des auf mechanischem Wege über die Steuerstange 140 und das Eingangsglied 132 angesteuerten Servoventilkolbens 124 und andererseits von der Stellung der Steuerhülse 184 relativ zur Ventilbohrung 126 abhängig. Die Verschiebung der Steuerhülse 184 in der Ventilbohrung 126 wird durch einen zweiten SteuersignaleingangTo the servo valve 120A in addition to and independently of the To apply further control signals to pilots via the input element 132 via a second control signal input, an axially displaceable control sleeve 184 is inserted between the valve bore 126 and the servo valve piston 124, which has several control openings, of which the two outer ones with the housing outlets 144 and 146, the middle one with the hydraulic pump P ^ and the two lateral ones with the control lines 128A and 130A are in constant communication. the The switching position of the servo valve is thus on the one hand the position of the mechanical means via the control rod 140 and the input member 132 controlled servo valve piston 124 and on the other hand from the position of the control sleeve 184 relative to the valve bore 126 dependent. The displacement of the control sleeve 184 in the valve bore 126 is triggered by a second control signal input
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gesteuert, der durch die Kolbenstange 186A eines der Steuerhülse 184 zugeordneten, hydraulischen Hilfsservomotors 188A gebildet wird. Die über das Eingangsglied 132 auf den Ventilkolben 124 einerseits und über die Kolbenstange 186A auf die Steuerhülse 184 andererseits einwirkenden Steuersignale werden im Servoventil aufsummiert und bestimmen gemeinsam nach Richtung, Größe und Geschwindigkeit die Relatiwerschiebung zwischen Ventilkolben 124 und Steuerhülse 184 und somit auch die hiervon abhängige Drucksteuerung des Servomotors 104.controlled, formed by the piston rod 186A of a control sleeve 184 associated, hydraulic auxiliary servomotor 188A will. Via the input member 132 on the valve piston 124 on the one hand and via the piston rod 186A on the control sleeve Control signals acting on the other hand are summed up in the servo valve and jointly determine direction, size and speed the relative displacement between valve piston 124 and control sleeve 184 and thus also the pressure control which is dependent on it of the servo motor 104.
Über die Steuerhülse 184, den Steuersignaleingang 186A und den HiIfsservomotor 188A werden zweckmäßigerweise automatische Steueroder Korrektursignale eingegeben, die von einem (nicht gezeigten) Flugregler z.B. zur Böenkorrektur, zur Begrenzung der Flugbeschleunigung oder zu einer sonstigen, zumeist kurzzeitigen und schwachen, automatischen Korrektur der willkürlichen, über das Eingangsglied 132 eingegebenen Steuerkommandos des Piloten erzeugt und auf elektrischem Wege einem Hilfsservoventil 190A zugeführt werden, das über eine Zweigleitung 192A mit der Hydraulikpumpe PA und über einen Auslaß 194A mit dem Rücklauf R sowie über Steuerleitungen 196A, 198A mit den Arbeitskammern des Hilfsservomotors 188A hydraulisch verbunden ist und die Stellbewegung des Hilfsservomotors 188A in Abhängigkeit von den automatischen Korrektursignalen steuert. Werden der Ventllkolben 124 und die Steuerhülse 184 aus der gezeigten, neutralen Mittelstellung relativ zueinander verschoben, so daß der Servomotor 104 hydraulisch entriegelt wird und sich unter der Wirkung der Druckdifferenz zwischen seinen Arbeitskammern verstellt, so wirkt dessen Stellbewegung ebenfalls wieder über die Kolbenstange 136, den Anlenkhebel 134, den Zwischenlenker 138, die Steuerstange 140 und das Federglied 142A auf den Ventilkolben 124 gegensinnig zur anfänglichen Aufsteuerung des Servoventils 120A zurück, bis das Servoventil erneut seine neutrale Mittelstellung erreicht, und zwar gleichgültig, ob es aus dieser über den mechanischen (Eingangsglied 132) oder den hydraulischen (Hilfsservomotor 188A) oder gleichzeitig über beide Steuersignaleingänge herausbewegt wurde. Das zweite Servoventil 12OB ist iden-Via the control sleeve 184, the control signal input 186A and the auxiliary servo motor 188A, automatic control or correction signals are expediently input, which are sent by a flight controller (not shown), e.g. for gust correction, to limit the flight acceleration or for some other, mostly short-term and weak, automatic correction of the arbitrary, Control commands of the pilot entered via the input element 132 are generated and electrically fed to an auxiliary servo valve 190A, which is connected to the hydraulic pump P A via a branch line 192A and to the return R via an outlet 194A and to the working chambers of the auxiliary servo motor 188A via control lines 196A, 198A is hydraulically connected and controls the actuating movement of the auxiliary servo motor 188A as a function of the automatic correction signals. If the valve piston 124 and the control sleeve 184 are displaced relative to one another from the neutral central position shown, so that the servomotor 104 is hydraulically unlocked and adjusted under the effect of the pressure difference between its working chambers, its adjusting movement also acts again via the piston rod 136, the The pivot lever 134, the intermediate link 138, the control rod 140 and the spring member 142A return to the valve piston 124 in the opposite direction to the initial opening of the servo valve 120A until the servo valve again reaches its neutral center position, irrespective of whether it comes out of this via the mechanical (input member 132 ) or the hydraulic (auxiliary servomotor 188A) or simultaneously via both control signal inputs. The second servo valve 12OB is identical
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tisch wie das Servoventil 120A ausgebildet und enthält ebenfalls ^ einen Hilfsservomotor 188B einschließlich eines zugeordneten Hilfsservoventils i90B,die im ungestörten Betrieb gleichlaufend zu und gleichzeitig mit der elektrischen Steuersignaleingabe am ersten Servoventil 120A arbeiten.formed table like the servo valve 120A and also contains ^ an auxiliary servo 188B including an associated one Auxiliary servo valve i90B, which run concurrently in undisturbed operation to and simultaneously with the electrical control signal input to the first servo valve 120A.
Zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des ersten Servoventils 120A ist dem Hilfsservomotor 188A ein Überwachungsventil 200 zugeordnet, das bei Überschreiten eines vorgegebenen Differenzdrucks zwischen den Arbeitskammern des Hilfsservomotors 188A anspricht und einen mit zwei im Durchmesser gleich großen Kolbenstegen versehenen Stellkolben 202 enthält, der federnd in der gezeigten Sperrstellung gehalten wird, in der seine Kolbenstege die von der Steuerdruckkammer 164 ausgehende Zweigleitung 182 zum Rücklauf R hin absperren. Wirkt jedoch ein vorgegebener' Differenzdruck von den Arbeitskammern des Hilfsservomotors 188A her auf die Kolbenstege des Stellkolbens 202, so verschiebt sich dieser aus der gezeigten Sperrstellung entgegen der Federkraft je nach der Richtung dieser Druckdifferenz nach rechts oder links, wodurch die Zweigleitung 182 zum Rücklauf R hin geöffnet und dasTo monitor the functionality of the first servo valve 120A, a monitoring valve 200 is assigned to the auxiliary servomotor 188A, which when a predetermined differential pressure between the working chambers of the auxiliary servomotor 188A responds and one with two piston lands of equal diameter provided actuating piston 202, which is resiliently held in the blocking position shown, in which its piston webs the branch line 182 emanating from the control pressure chamber 164 shut off towards return R. However, if a predetermined differential pressure is effective from the working chambers of the auxiliary servo motor 188A forth on the piston webs of the actuating piston 202, this shifts from the locking position shown against the spring force depending on the direction of this pressure difference to the right or left, whereby the branch line 182 is opened to the return R and the
2^ Umschaltventil 122 in gleicher Weise wie beim Öffnen des Überwachungsventils 80 gemäß Fig. 1 in die Arbeitsstellung umgeschaltet wird. 2 ^ switching valve 122 is switched into the working position in the same way as when the monitoring valve 80 according to FIG. 1 is opened.
Normalerweise ist die Steuerhülse 184 ebenso wie der Ventilkolben 124 sehr leichtgängig, nämlich mit einer Kraft von etwa 3 N#verschiebbar. Dementsprechend gering ist auch die zum Verstellen des Hilfsservomotors 188A erforderliche Druckdifferenz. Bei einer Hemmung der Steuerhülse 184, z.B. weil diese am Ventilkolben 124 blockiert ist, steigt diese Druckdifferenz jedoch steil an, wenn das Hilfsservoventil 190A durch ein automatisches Steuersignal in £er einen oder anderen Richtung geöffnet wird, woraufhin das Überwachungsventil 200 anspricht. Aber auch wenn das Hilfsservoventil 190A nicht betätigt ist, also die Steuerleitungen 196A und 198A gesperrt sind, und nur der Ventilkolben 124 vom Eingangsglied 132 her verstellt werden soll, jedoch in der Steuerhülse 184 blockiert ist, baut sich zwischen den Arbeitskammern des Hilfsservomotors 188A über den Ventilkolben 124, die Steuerhülse 184 und dieNormally, the control sleeve 184, like the valve piston 124, is very easy to move, namely with a force of about 3 N # . The pressure difference required to adjust the auxiliary servo motor 188A is correspondingly small. However, in an inhibition of the control sleeve 184, for example, because it is blocked on the valve piston 124, this pressure difference increases sharply when the auxiliary servo valve it is opened either direction 190A by an automatic control signal in £, whereupon the monitoring valve responsive 200th But even if the auxiliary servo valve 190A is not actuated, i.e. the control lines 196A and 198A are blocked, and only the valve piston 124 is to be adjusted by the input member 132, but is blocked in the control sleeve 184, builds up between the working chambers of the auxiliary servo 188A via the Valve piston 124, the control sleeve 184 and the
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Kolbenstange 186a eine Druckdifferenz oberhalb des normalen -Arbeitsbereichs auf, durch die das Übervrachungsventil 200 geöffnet und das Umschaltventil 122 in die Arbeitsstellung umgeschaltet wird, so daß dann/der Servomotor 104 vom ersten Servoabschnitt -1-16A getrennt und unter die Steuerung des bisher in Bereitschaft mitgelaufenen, ungestörten zweiten Servoabschnitts 116B gebracht wird.Piston rod 186a has a pressure difference above the normal operating range, through which the monitoring valve 200 opens and the switching valve 122 is switched to the working position, so that then / the servomotor 104 of the first servo section -1-16A separately and under the control of the previously in Readiness is brought along, undisturbed second servo section 116B.
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