ITMI981678A1 - Dispositivo di azionamento di impostazione idraulico - Google Patents

Description

Descrizione

L'invenzione si riferisce ad un dispositivo di azionamento di impostazione idraulico, specialmente per comandare l'angolo di pala di un elicottero, conformemente alla definizione introduttiva della rivendicazione 1.

I dispositivi di azionamento di impostazione idraulici di questo genere, come quelli impiegati per il comando servoassìstito dell'angolo di pala di rotori di elicotteri, contengono un sistema idraulico, per lo più duale per motivi di sicurezza, incluso un attuatore doppio idraulico con un'associata disposizione di servovalvola, di equipaggiamento doppio, che normalmente viene comandata tramite un ramo di comando di governo elettrico, coadiuvato da calcolatore e ausiliar lamento tramite un ramo dì comando di governo meccanico, collegato dal lato di entrata alla barra di comando. La commutazione fra comando elettrico e meccanico avviene in tal caso con l'ausilio dì due giunti dì commutazione, che sono azionati idraulicamente in sensi fra di loro opposti, di cui il primo è innestato nel modo di comando elettrico e frena quindi l'organo di richiamo del ramo di comando di governo meccanico sulla cassa, per segnalare cosi i movimenti di impostazione dell 'attuatore idraulico, per via meccanica, alla barra di comando, mentre il secondo giunto di commutazione, innestato nel modo di comando meccanico, collega l'organo di richiamo con il corpo valvolare della disposizione di servovalvola. Entrambi i giunti di commutazione devono essere eseguiti autocentranti, affinchè l'organo di richiamo indipendentemente dalla sua posizione momentanea venga accoppiato con precisione dì posizione alla cassa rispettivamente al corpo dì servovalvola, e inoltre ì giunti dovranno consentire una sovrapressione meccanica del comando elettrico, per poter correggere rapidamente errori dì governo del ramo di comando elettrico mediante interventi manuali del pilota sulla barra di comando. Nei noti dispositivi di azionamento di impostazione del genere menzionato all'inìzio queste funzioni dì commutazione vengono provocate per mezzo di un meccanismo dì accoppiamento a rulli di serraggio, di costruzione relativamente complicata, il quale possiede una affidabilità dì commutazione, limitata con riferimento ai requisiti dì sicurezza severi soprattutto nella costruzione di elicotteri, e inoltre presenta l'inconveniente che non sempre è possìbile commutare a ritroso dal modo di comando meccanico in quello elettrico - ad esempio dopo una breve avaria del sistema di commutazione elettrico - .

A differenza di ciò l'invenzione si pone il compito di eseguire il dispositivo di azionamento di impostazione idraulico del genere menzionato all'inizio, in modo che funzioni di commutazione, dì sovrapressione e di centraggio vengano realizzate in maniera costruttivamente semplice e con elevatissima affidabilità dì commutazione.

Questo problema viene risolto secondo l'invenzione mediante il dispositivo dì azionamento dì impostazione caratterizzato nella rivendicazione 1.

Secondo l'invenzione grazie alla particolare esecuzione del meccanismo dì accoppiamento, formato da superfici di contatto, cooperanti con differenti angoli dì vincolo geometrico direttamente e senza interposizione di ulteriori elementi dì accoppiamento mobili, in combinazione con lo spostamento trasversale dell'organo dì richiamo, provocante la commutazione del giunto, si ottiene una semplificazione costruttiva assolutamente sostanziale e si aumenta significativamente, e precisamente in ragione di almeno una potenza di 10 , l'affidabilità di commutazione del dispositivo di azionamento di impostazione, cosicché il dispositivo di azionamento di impostazione secondo l'invenzione soddisfa pienamente ai severi criteri di sicurezza di sistemi di comando di elicotteri.

In esecuzione vantaggiosa dell'invenzione l'organo di richiamo, come preferibilmente secondo la rivendicazione 2, viene azionato idraulicamente con segnali di commutazione e così la cinematica di commutazione dell'organo dì richiamo viene inclusa nel sistema idraulico del dispositivo di azionamento di impostazione. A riguardo l'organo dì richiamo secondo la rivendicazione 3 opportunamente è azionato idraulicamente nella direzione dì una posizione di accoppiamento ed elasticamente nella direzione della posizione dì accoppiamento, laddove in primo luogo si riduce il dispendio costruttivo per la commutazione dell'organo di richiamo e d’altro canto viene garantito che l'organo dì richiamo, nel caso di una perdita dì pressione idraulica, assume una definita posizione dì accoppiamento, laddove l'organo dì richiamo secondo la rivendicazione 4 in modo particolarmente preferito è azionato elasticamente in direzione del modo dì comando meccanico, per assicurare nel caso di un'avarìa del sistema idraulico che il ramo di comando di governo meccanico venga accoppiato forzatamente automaticamente con la disposizione di servovalvola e pertanto interventi sulla barra di comando, dopo il peroorrimento dell'intervallo di regolazione della disposizione di servovalvola, vengono trasmessi cineticamente in modo conforme all’attuatore idraulico, cosicché nel caso di una perdita di pressione complessiva è possibile almeno ancora un comando di emergenza dell'uscita de 11’attuatore - anche se senza servoassistenza

Conformemente alla rivendicazione 5 la corsa di elevazione dell'organo di richiamo in direzione dell'azionamento della servovalvola è preferibilmente limitata da battuta, per impedire un sovraccarico della disposizione di servovalvola nel modo di comando meccanico, soprattutto per il caso di un comando di emergenza meccanico.

Una conformazione costruttivamente particolarmente semplice delle superfici di contatto dei giunti di commutazione viene ottenuta opportunamente secondo la rivendicazione 6 in guanto le superfici di contatto sono cuneiformi, e precisamente con un angolo di apertura che per la prima coppia di superfici di contatto è maggiore e per la seconda coppia di superfici di contatto è minore dell'angolo di attrito statico .

Se per motivi di sicurezza, come menzionato all'inizio, il dispositivo di azionamento di impostazione viene eseguito come sistema doppio, allora l'organo di richiamo secondo la rivendicazione 7 preferibilmente in primo luogo è accoppiato con l'uscita di entrambe le parti dell‘attuatore e in secondo luogo, nello stato innestato del secondo giunto, è accoppiata in comune con entrambe le servovalvole della disposizione di servovalvola, cosicché per il sistema complessivo è sufficiente un unico ramo di comando di governo meccanico per entrambe le metà del sistema.

L'invenzione viene ora illustrata più dettagliatamente in base ad un esempio di realizzazione in combinazione con il disegno, nonché nella sua unica figura mostra uno schema a blocchi di un dispositivo di azionamento di impostazione secondo l 'invenzione, in rappresentazione fortemente schematizzata .

Il dispositivo di azionamento di impostazione rappresentato nel disegno é eseguito come sistema idraulico duale e come componenti principali contiene un attuatore idraulico 2, formato da due parti di attuatore 2A e 2B, due circuiti idraulici reciprocamente separati ed associati ciascuno ad una metà del sistema, incluso una sorgente di pressione idraulica 4A rispettivamente 4B ed un condotto di ritorno 6A rispettivamente 6B, nonché una disposizione 8 di servovalvola doppia, inserita lungo i circuiti idraulici, con due servovalvole 8A e 8B, che sono collegato fra di loro con vincolo cinetico tramite un elemento di accoppiamento 10 e comandano ciascuna una delle parti di attuatore 2A rispettivamente 2B.

Due parti di attuatore 2A e 2B vengono fatte funzionare simultaneamente e la loro asta di pistone 12 in comune è connessa dal lato di uscita - come rappresentato fortemente schematizzato nel disegno al comando 14 dell'angolo di pala di un rotore principale di elicottero. Le parti di attuatore 2A e 2B sono dimensionate in modo che nel caso di un'avaria di una metà del sistema il comando 14 dell'angolo di pala può essere assunto unicamente dalla parte di attuatore dell'altra metà del sistema ancora in grado di funzionare , mentre la parte di attuatore non in grado di funzionare continua a funzionare a "vuoto".

Per inserire le istruzioni di comando il dispositivo di azionamento di impostazione contiene un ramo di comando di governo meccanico 16 con una leva di entrata 18, che in primo luogo è accoppiata con la barra di comando (non mostrata) e in secondo luogo è articolata all'asta di pistone 12 dell’attuatore idraulico 2 e inoltre con un organo di richiamo 20, che è accoppiato in maniera girevole con la leva di entrata 18 fra il punto di raccordo lato-barra di comanod e quello lato-asta di pistone, nonchà contiene un ramo di comando di governo elettrico 22 nella forma di un autopilota o di un comando fly-by-wire coadiuvato da calcolatori, con un indicatore dì corsa elettrico 24, rilevante la rispettiva posizione dell'asta dì pistone e con una disposizione 26 di bobine magnetiche azionante la disposizione dì servovalvola 8 in base ai segnali dì comando elettrici.

All'organo di richiamo 20 è associato un meccanismo di commutazione, che è dotato di due giunti 28,30 di vìncolo geometrico, che sono ìnnestabìlì e dìsinnestabili in sensi fra dì loro contrari mediante spostamento trasversale dell'organo dì richiamo 20. 11 primo giunto 28 e formato da una coppia di superfici di contatto 32,34 dì conformazione cuneiforme, con una superficie di contatto 32 solidale alla cassa ed una corrispondente controsuperficie 34 fissata all'organo dì richiamo 20, e il secondo giunto 30 è formato da una coppia di superfici di contatto 36,38, pure di esecuzione cuneiforme, con una superficie di contatto 36 rispettivamente 38 ricavata sull'elemento di collegamento 10 della disposizione di Bervovalvola 8 e una ricavata sull'organo di richiamo 20.

Lo spostamento trasversale dell'organo di richiamo 20 fra le due posizioni di accoppiamento viene provocato idraulicamente con l'ausilio di una dieposizione 40 a pistone di impostazione, che è di equipaggiamento doppio per motivi di ridondanza e di cui un pistone di impostazione 40A tramtie una valvola a solenoide 42A è connessa al primo circuito idraulico 4A, 6A mentre il secondo pistone di impostazione 40B tramite un ulteriore valvola a solenoide 42B è connessa al secondo circuito idraulico 4B, 6B.

In caso dì sollecitazione a pressione della disposizione 40 a pistoni dì impostazione l'organo di richiamo .20 si porta nello stesso di commutazione rappresentato nel disegno, in cui il primo giunto 28 è completamente innestato e di conseguenza l'organo di richiamo 20 viene frenato in direzione longitudinale, con vìncolo geometrico , sulla cassa . In caso dì scarico della pressione di entrambi i pistoni di impostazione , 40A e 40B il primo giunto 28 sotto la carica , di una disposizione di molle, 44 dì nuovo doppia , per motivi di sicurezza , viene disinnestato mentre viene innestato il secondo giunto 30, cosicché l'organo di richiamo 20 in direzione longitudinale viene accoppiato, solidale al movimento, con l'elemento di accoppiamento 10 della disposizione di servovalvola 8. Le coppie di superfici di contatto 32,34 e 36,38 sono conformate in modo che i giunti 28 rispettivamente 30 hanno un effetto di autocentraggio, ossia indipendentemente dalla posizione momentanea dell'organo di richiamo 20 dell'elemento di collegamento 10 l'organo di richiamo 20 con l'innesto del giunto 28 si porta automaticamente in una preassegnata posizione di lunghezza rispetto alla cassa, e con l'innesto del giunto 30 si porta automaticamente in una posizione preassegnata rispetto all'elemento di collegamento 10. Inoltre l'angolo di apertura della coppia di superfici di contatto 32,34 sta all'esterno dell'angolo di autobloccaggio, cosicché il primo giunto 28 può essere sottoposto a sovrapressione dai lati della leva di entrata 18 e in antagonismo alla forza di impostazione della disposizione 40 a pistone di impostazione e conseguentemente l'organo di richiamo 20 può essere spostato., nella seconda posizione di accoppiamento. L'angolo di apertura della coppia di superfici di contatto 36,38 invece si trova nell'intervallo di autobloccaggio, cosicché il secondo giunto 30 può essere liberato soltanto la disposizione 40 di pistoni di impostazione, ma non mediante interventi di comando manuali da parte della leva dì entrata 18. La corsa longitudinale dell'organo di richiamo 20 necessaria per la sovrapressione del giunto 28 e per il comando meccanico della disposizione 8 di servovalvola, viene limitata da battute 46 solidali alla casea.

Normalmente il dispositivo di azionamento di impostazione - come è mostrato - si trova nel modo di comando elettrico, in cui le servovalvole 8 vengono commutate in base ai segnali di comando inseriti dal ramo dì comando di governo elettrico 22, e l'organo di richiamo 20 mediante attivazione del dispositivo di azionamento 40,42 a segnali di commutazione e accoppiato solidale alla cassa, cosicché ì movimenti dì impostazione dell'attuatole idraulico 2 tramite il ramo dì comando dì governo meccanico 16 vengono segnalati in risposta alla barra dì comando. Per commutare sul modo dì comando meccanico viene disattivato il dispositivo di azionamento 40,42 a segnali di commutazione e conseguentemente la superfìcie dì contatto 34 viene liberata dalla superficie della cassa e il giunto 30 viene innestato, cosicché la disposizione 8 di servovalvola è ora comandabìle dalla barra dì comando tramite la leva di entrata 18 e l’organo di richiamo 20, laddove i movimenti di impostazione dell'attuatore idraulico 2, tramite la leva di entrata 18 e l'organo di richiamo 20 retroagiscono sulla disposizione 8 di servovalvola. Con il descritto meccanismo dì accoppiamento e dì commutazione è possìbile una perfetta commutazione fra comando elettrico e meccanico, in qualsiasi momento ed in entrambe le direzioni, con elevata sicurezza dì commutazione. Nel modo di comando elettrico inoltre, come descritto in precedenza, si ottiene di conseguenza una possibilità di sovrapressione, in quanto il giunto 28 può essere liberato mediante interventi di comando di governo meccanici e in tal modo l'elemento dì collegamento 10 può essere accoppiato con l’organo di richiamo 20, cosicché i comandi di governo elettrici possono essere corretti tramite il ramo di comando di governo meccanico 16.

In caso di avarìa di uno dei circuiti idraulici rimane in sostanza perfettamente conservata la descritta modalità operativa del dispositivo di azionamento di impostazione. La commutazione fra comando meccanico e comando elettrico viene quindi assunta unicamente dal pistone dì impostazione 40A rispettivamente 40B, contenuto nel circuito idraulico ancora funzionanente , e la rimanente parte dell'attuatore 2A rispettivamente 2B produce una forza di impostazione sufficientemente grande per il comando 14 dell'angolo di pala. Se invece si guastano entrambi i circuiti idraulici allora l'organo di richiamo 20 sotto l'azione della disposizione di molle 44 viene spostato automaticamente nella seconda posizione di accoppiamento, e i movimenti della barra di comando dopo il raggiuntimento delle posizioni terminali valvolari della disposizione di servovalvola 8, rispettivamente dopo l'appoggio della leva di entrata 18 su una delle battute 46, vengono trasmessi meccanicamente all'asta di pistone 12 dell'attuatore idraulico 2 e di lì al comando 14 dell'angolo di pala, cosicché si ottiene anche una funzione di comando dì emergenza - tuttavìa senza servoassìstenza mediante l'attuatore idraulico 2

Claims (1)

1. Rivendicazioni 1.-Dispositivo di azionamento di impostazione idraulico, specialmente per comandare l'angolo di pala di un elicottero, comprendente un attuatore idraulico, una disposizione di servovalvola, che collega questo selettivamente con la sorgente di pressione idraulica e con il condotto di ritorno e che è comandabile in primo luogo tramite un ramo di comando di governo meccanico, incluso un organo di richiamo, agente fra attuatore idraulico e disposizione di servovalvola, e in secondo luogo tramite un ramo di comando di governo elettrico, nonché comprendente primi e secondi giunti di commutazione, che sono innestabili e disinnestabili reciprocamente in sensi contrari mediante azionamento con segnali di commutazione e collegano l'organo di richiamo, rispettivamente nel modo di comando elettrico solidale alla cassa, mentre nel modo di comando meccanico con la disposizione valvolare in una posizione preassegnata, caratterizzato dal fatto che l'organo di richiamo (20) per innestare e disinnestare, in sensi contrari, i due giunti di commutazione (28,30), è spostabile trasversalmente al movimento dì richiamo, venendo azionato da segnali di commutazione, ed ogni giunto è formato da due superiici di contatto (32,34,36,38), che nel caso di uno spostamento trasversale dell'organo di richiamo si impegnano crescentemente l'una nell'altra, si centrano reciprocamente automaticamente su una preassegnata posizione relativa e sono fissate rispettivamente all'organo di richiamo e al corpo di servovalvola (10), rispettivamente sono solidali alla cassa, nonché dal fatto che la coppia di superfici di contatto (32,34 ) formante il primo giunto di commutazione (28) possiede un vincolo geometrico, che è situato all'esterno dell'angolo di autobloccaggio, si libera nel caso di un inserimento del comando di governo meccanico, superante la forza di impostazione del dispositivo di azionamento (40,42,44) con segnale di commutazione, e porta l'organo di richiamo nell'opposta posizione di accoppiamento. 2 .-Dispositivo di azionamento di impostazione idraulico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'organo di richiamo (20) è azionato idraulicamente tramite il segnale di commutazione. 3 .-Dispositivo di azionamento di impostazione idraulico secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che l'organo di richiamo (20) nella direzione di una posizione di accoppiamento è azionato idraulicamente e nella direzione dell'altra posizione di accoppiamento è azionato da molla. 4 .-Dispositivo di azionamento di impostazione idraulica secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l'organo di richiamo (20) e azionato da molle in direzione del modo di comando meccanico. 5 .-Dispositivo di azionamento di impostazione idraulico secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la corsa di spostamento dell'organo di richiamo (20) in direzione dell'azionamento di servovalvola è limitata da battuta . 6.-Dispositivo di azionamento di impostazione idraulico secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le superfici di contatto (32,34 e 36,38) dei due giunti di commutazione (28,30) sono cuneiformi, laddove l'angolo di apertura delle superfici di contatto del primo giunto (28) è dimensionato maggiore e quello del secondo giunto (30) è dimensionato minore dell'angolo di attrito statico. 7 .-Dispositivo di azionamento di impostazione idraulico secondo una delle rivendicazioni precedenti, con un attuatore idraulico duale e con due servovalvole, che sono associate rispettivamente ad una parte dell'attuatore e sono connesse a circuiti idraulici reciprocamente separati, caratterizzato dal fatto che l'organo di richiamo (20) è collegato meccanicamente in primo luogo con l 'uscita in comune (12) di entrambe le parti di attuatore (2A,2B) e in secondo luogo, nello stato innestato del secondo giunto di commutazione (30), con entrambe le servovalvole (8A,8B).