DE1426456C

DE1426456C - Servomechanism

Info

Publication number: DE1426456C
Authority: DE
Inventors: Martin Philip Tonawanda N.Y. Wolpin (V.StA.). F15b9-12
Original assignee: Bell Aerospace Corp., Wheatfield, N.Y. (V.StA.)
Publication date: 1972-05-04

Description

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Die Erfindung betrifft einen Servomechanismus, Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele der Er-The invention relates to a servomechanism, the drawing shows exemplary embodiments of the

insbesondere für den Steuerausschlag von Flugzeug- findung. Es zeigtespecially for the tax deflection of aircraft discovery. It shows

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.Controls, with a housing that has a back and forth Fi g. 1 shows a section through the servomechanism movably mounted, at least one drive piston with an associated mechanical trim control piston in both sides of the piston extending 5 device.

Kammern aufweisende Betätigungsvorrichtung ent- F i g. 2 eine abgewandelte Ausführungsform desActuating device having chambers. 2 shows a modified embodiment of the

hält und mit einem dem Gehäuse zugeordneten Trimmsteuergliedes in vergrößertem Maßstab undholds and with a trim control member assigned to the housing on an enlarged scale and

Servoventil, das durch Druckmittelkanäle mit den Fig. 3 einen senkrechten Schnitt längs derServo valve, the through pressure medium channels with Fig. 3 is a vertical section along the

Kammern verbunden ist und eine bewegliche Steuer- Linie 1IJ-III der Fig. 2.Chambers is connected and a movable control line 1IJ-III of FIG.

zunge zur Erzeugung eines Differentialdruckes in den io Gemäß F i g. I besteht der Servomechanismus 10tongue for generating a differential pressure in the io According to FIG. I consists of the servo mechanism 10

Druckmittelkanälen und einen Motor zur Bewegung im wesentlichen aus dem Gehäuse 12 mit einer Viel-Pressure medium channels and a motor for moving essentially out of the housing 12 with a multiple

dei Steuerzunge aufweist. zahl von Durchlässen und Kammern. Zwei an sichhas the control tongue. number of passages and chambers. Two in themselves

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-Such a known servomechanism has ever known servovalves 14 and 16 can either but the disadvantage that for trimming the servo mechanism from one piece together with the housing 12 no device present 15 be placed or attached to this. To each is, the ent £ poen of the reset device on the servo valve 14, 16 include return lines 18 and 20, respectively Control tongue works. Such a trim must, and pressure lines 22 and 24. The pressure lines before their change is desired. Longer sections 22 and 24 each lead to chambers 26 and Operating times are maintained without the 28 and via branch lines 30 and 32 to the Function of the servo mechanism for the two servo valves 14 and 16 in operation 20. Each servo valve desired tax rate is affected. has a control tongue 34 or 36, which after the off-the other hand but also a provision of the leadership of a rash must work so that one of the Servomechanism can work freely, passages 38 and 40, for example, within the to keep the control tongue in steady-state operation. on the left side of Fig. 1 shown servo stand returned to the neutral position. Pre-valve 14 via branch line 30 with the pressure directions to trim the servomechanism source is connected, while the other branch and thus to trim the aircraft control, the line via the return channel 42 with the back to date were used, but had to be connected to the follow-up line. So z. B. if part that with them an uninterrupted force in the chamber 44 according to FIG. 1 through the servo valve Effect is required to maintain the trim- 3 ° 14 with the return line 18 and the chamber 46 with to obtain. If this force does not apply, the trim, which is connected to the pressure line 22, is a sliding system taken out of the control, and it exercise of the actuator 48 in Fig. 1 after can cause sensitive malfunctions in the control system. When actuating the servo valves 14 or come. Known control devices with a 16, the pressure in the chambers 44 and 46 acts irreversible control of the control stroke 35 opposite sides of one of the pistons 50, however, do not have a reset device. so that the required movement of the actuating

Es ist demnach eine Aufgabe der Erfindung, einen stange 52 erzielt wird. Die Betätigungsstange 52 kannIt is therefore an object of the invention to provide a rod 52. The operating rod 52 can

Servomechanismus, insbesondere für den Steueraus- nun über ein Auge 54 eine Bewegung der zugeord-Servomechanism, in particular for the control, now via an eye 54 a movement of the associated

schlag von Flugzeugsteuerungen zu schaffen, der rieten Steuerfläche bewirken.To create blow from aircraft controls, the advised control surface effect.

einen absolut ausfallsicheren Betrieb der Trimmvor- 40 Der gesteuerte Ausschlag der Steuerzungen 34 undan absolutely fail-safe operation of the trim guide 40 The controlled deflection of the control tongues 34 and

richtung sicherstellt. 36 wird unter der Einwirkung der Drehmotoren 56direction ensures. 36 is under the action of the rotary motors 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 nachAccording to the invention, this up and 58 is achieved, the control movement of the Betätigabc by initiating one of signals for the control device. Appropriately acts excursion influenced motor via a non-reversing, a reset or feedback device 60 Bares threaded spindle and nut gear and 45 on the tongues 34 and 36 a. These feedback springs the control tongues the desired alignment can consist of a crank, which at blow issued and that also one of the actuator 62 is hinged and its lower arm 64 a role supply device controlled feedback or a shoe 66 carries, which is at the tapered end is that which the control 68 of the actuating rod 52 rests via feedback springs. Your upper feast tongues in their steady-state operation in their 50 arm 70 connected to arm 64 is on at 72 Returns to the neutral position. articulated a rail or rod 74, which according to

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 The invention advantageously carries legs 76 and 78 protruding below, which in turn ensures that a trim position once set is maintained by means of the aircraft control unit designed as tension springs even when the force is lost with one of the control movements normally a tongues 34 and 36 are connected. This makes the trim work. In this case, there is no order, the movement of the actuating device is detrimental influence between the device 48 on the control tongues 34 and 36 feedback trimming position and the feedback of the trimmed or retransmitted, so that the feedback devices servomechanism. This increased springs 80 and 82, the controls 34 and 36 in the filling security for Scrvomcchanismen of. Flight operation in the steady state in its neutral position / ciigslcucrungcn means a considerably safe return, in which this at the servo valve 14 the Meirich of the g; m / en aircraft. Channels 38 and 40 either from the pressure lines

Für eine weitere Verbesserung der Lösung der 18 oder den Rücklcitungen 22 trennen bzw. beimFor a further improvement of the solution of 18 or the return lines 22 separate or at

crliiidungsgcmiiUcn Aufgabe hat sich ein Hilfsmotor Servoventil 16 eine sinngemäße Trennung bewirken,crliiidungsgcmiiUcn task has an auxiliary motor servo valve 16 cause a corresponding separation,

für eine Notsicucrung des Steueraussdilages mit 6$ MiIIvIs der Trimm- oder Abgleichstange 90 wirdfor an emergency security of the control display with 6 $ MiIIvIs of the trim or adjustment bar 90

einem nichlumkdirbarcn, an die Sicuur/ungc über die Trimmbewegung in das beschriebene System ein-a nichlumkdirbarcn, to which security via the trimming movement in the described system

üiiu: leder angeschlossenen Mechanismus als zweck- geleimt. Zu diesem Zweck ist die Abglcichstange 90üiiu: leather-attached mechanism as purpose-glued. The alignment rod 90 is for this purpose

mäßig erwiesen. mit Ansätzen 92 und 94 ausgerüstet, die jeweils durchmoderately proven. equipped with approaches 92 and 94, each through

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.the balance control springs 96 and 98 are connected to the associated control tabs 34 and 36, respectively. the Trim bar 90 is articulated at one end at 100 to the top of one Lever 102 connected, which in turn is pivotably connected to a bearing block 106 at 104 with S. Included the lower end of this lever 102 is slotted so that it receives an actuating pin 108 can. The actuating pin 108 is located on a traveling nut 110, the thread of which with a Threaded spindle 112 is engaged. The other end of the lead screw or actuator shaft 112 is connected to the drive shaft of an electric motor 114. So if the electrical trim signals reach the motor 114, the result is a rotation of the threaded spindle 112. This rotates as long as until the traveling nut 110 has moved the trim or leveling rod 90 so far that the control tongues 34 and 36 have been brought into the desired position via the adjustment control springs 96 and 98 ao are.

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.Since the traveling nut 110 and the threaded spindle 112 are self-locking as a threaded spindle and Muitern gear are, that is, a reverse movement only by actuating the motor 114 in the opposite direction can take place, the position reached once by means of the adjustment control springs 96 and 98 of the actuator 48 is maintained even when there is a drop in driving force for the engine 114 occur or power transmission to the motor 114 should be completely interrupted. The control tongues 34 and 36 are not moved back to their neutral position in this case, as is the case with a pure electrical trim system would be the case.

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.In the F i g. 2 and 3 a modified embodiment of the invention is shown. In this particular embodiment of the invention, in contrast to the embodiment according to FIG. 1 can also be used in cases in which a great influence on the trim is required. In these cases, special precautions must be taken to avoid overshooting the trim or an inability to trim. The embodiment according to FIG. 2 and 3 offer these desired possibilities. According to FIG. 2 ', a feedback spring 122 is connected to a control tongue 120 of a servo valve 124. Furthermore, there are two adjustment modules, namely the normal servomotor 126 and the auxiliary servomotor 128 or 136 run back and forth. Pins 138 and 140, respectively, of nuts 134 and 136 engage in grooves 142 and 144, respectively, of the bracket or of the guide 146, which receives the traveling nuts, as can be seen in particular from FIG. 3 emerges. The two traveling nuts are connected to the plug tongue 120 via a trim control spring 148 and an auxiliary trim control spring 150. Under normal circumstances, the auxiliary motor 128 stands still, and the stiffness of the spring 150 is such that the normal control spring 148 can effect a trim in any position. However, if the normal trim becomes ineffective or if it goes through to a stop, the auxiliary motor 128 is automatically caused to take over the function of the emergency control system. By choosing the stiffness of the two springs 148 and ISO , either the normal or the emergency trim control system can be effective over the entire required range independently of the action of the other system.

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.In this way, a simple but highly effective trimming device is combined with a conventional servomechanism, which is completely fail-safe and fail-safe because it maintains a given trim position regardless of interruptions or faults in the trim drive. As already mentioned, the servomechanism 10 together with the servovalves 14 and 16 is already known and does not form an independent part of the invention. In contrast, the invention includes the combination of this servomechanism with the trimming device described above. As shown in FIG. I emerges, fault display elements can also be built into the auxiliary mechanism, which include, for example, the pistons in chambers 26 and 28, which are not designated there, and a part designated 155.

Claims

Patent claims:

1. Servomechanism, in particular for the control deflection of aircraft controls, with a housing that contains a reciprocatingly mounted, at least one drive piston in chambers extending on both sides of the piston having actuating device and with a servo valve assigned to the housing, which through pressure medium channels with the chambers is connected and has a movable control tongue for generating a differential pressure in the pressure medium channels and a motor for moving the control tongue, characterized in that a motor (114) influenced by signals for the control deflection via a non-reversible threaded spindle and nut gear (112, 110) and springs (96, 98) give the control tongues (34, 36) the desired deflection, and that furthermore a feedback (64, 60, 74, 76, 7C) controlled by the actuating device (48) is present, which via feedback springs (80 , 82) the control tongues (31,36) when operating in the steady state in it e returns to the neutral position.

2. Servomechanism according to claim 1, characterized by an auxiliary motor (128) for an emergency control (132,136) of the steaer deflection with a non-reversible mechanism connected to the Stsuerzungc (120) via a spring (ISO).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings