DE2019372A1

DE2019372A1 - Hydraulic servomotor

Info

Publication number: DE2019372A1
Application number: DE19702019372
Authority: DE
Inventors: Alexander Berresheim
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1970-04-22
Filing date: 1970-04-22
Publication date: 1971-11-04

Description

Druckmittelbe tätigter Stellmotor Die Erfindung betrifft einen Stellmotor, bestehend aus einem als Gehäuse dienenden zylindrischen Ständerring und einer im Ständerring zentrisch gelagerten Welle, die einen oder mehrere Drehflügel aufweist, welche mit im Ständerring angeordneten Anschlägen Druckkammern bilden.Druckmittelbe actuated servomotor The invention relates to a servomotor, consisting of a cylindrical stator ring serving as a housing and an im Stator ring centrally mounted shaft that has one or more rotating vanes, which form pressure chambers with stops arranged in the stator ring.

Bei derartigen Stellmotoren unterscheidet man zwischen einfach- und doppeltwirkenden Stellmotoren.With such servomotors a distinction is made between simple and double acting servomotors.

Bei einfachwirkenden Stellmotoren weist die Welle lediglich einen Drehflügel auf und ihre Drehbewegung ist dreh einen einzigen, am Ständerring angebrachten Anschlag auf etwa t 1400 begrenzt (siehe z.B. die DAS 1 300 034). Bei doppeltwirkenden Stellmotoren (siehe z,B. die DAS 1 257 584) trägt die Welle zwei radial gegenüberliegende Drehflügel und der Ständerring ebenfalls zwei Anschläge, so daß dadurch die Drehbewegung der Welle auf etwa + 600 begrenzt ist. Dem kleineren Drehwinkelbereich von doppeltwirkenden Stellmotoren steht bei gleicher Baugröße ein ungefähr doppelt so großes Drehmoment wie bei einfachwirkenden Stellmotoren gegenüber.In the case of single-acting servomotors, the shaft only has one The rotary wing is open and its rotation is rotating a single, am The stop attached to the stator ring is limited to about t 1400 (see e.g. DAS 1 300 034). With double-acting servomotors (see e.g. DAS 1 257 584) the shaft has two radially opposed rotating vanes and the stator ring as well two stops, so that this limits the rotation of the shaft to about + 600 is. The smaller angle of rotation range of double-acting servomotors is part of the of the same size approximately twice as large a torque as with single-acting Servomotors opposite.

In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß das bei einem einfachwirkenden Stellmotor technisch und wirtschaftlich vertretbare Drehmoment, das proportional dem Produkt aus Hebelarm, Kolbenfläche und Druck ist, 100 bis 150 kpm nicht übersteigen darf, da oberhalb dieses Wertes die Baugröße der Stellmotoren und damit die vom Druckmittel beaufschlagte Drehflügelfläche und der Hebelarm zu groß werden. Die dabei auftretenden Kräfte können dann so groß werden, daß Undichtigkeiten innerhalb des Stellmotors auftreten und z.B. der Gleichlauf gestört wird.In practice it has now been shown that with a single-acting Servomotor technically and economically justifiable torque that is proportional the product of lever arm, piston area and pressure, do not exceed 100 to 150 kpm is allowed, because above this value the size of the servomotors and thus that of the Rotary vane surface acted upon by pressure medium and the lever arm become too large. the The forces occurring in the process can then become so great that leaks within of the servomotor occur and e.g. the synchronization is disturbed.

Für verschiedene Anwendungszwecke sind nun Stellmotoren notwendig, die ein hohes, etwa im Bereich der doppeltwirkenden Stellmotoren liegendes Drehmoment und gleichzeitig Drehbewegungen aufweisen müssen, die im Bereich der einfachwirkenden Stellmotoren liegen.Servomotors are now required for various purposes, which has a high torque, roughly in the range of the double-acting servomotors and at the same time must have rotary movements that are in the range of the single-acting Servomotors are.

So sind beispielsweise für Dreiachsen-Flugsimulationstische oder verstellbare schwere Abschußlafetten Stellmotoren notwendig, die Drehbewegungen von ca. t 1200 ausführen können, wobei das Drehmoment z.B. 200 kpm betragen soll.For example, for three-axis flight simulation tables or adjustable heavy launching carriages servomotors necessary, the rotary movements of approx. t 1200 can perform, whereby the torque should be e.g. 200 kpm.

Die herkömmlichen Stellmotoren können diese Forderungen nicht erfüllen, entweder weil sie das notwendige Drehmoment nicht erreichen oder weil die Drehbewegung zu begrenzt ist.The conventional servomotors cannot meet these requirements, either because they do not achieve the necessary torque or because the rotary motion is too limited.

Es besttuide zwar bei den oben erwähnten Anwendungsfällen die Moglichkeit, lineare Stellmotoren zu verwenden; da aber bei diesen die linearen Bewegungen erst über ein Getriebe in Drehbewegungen umgesetzt werden müssen, arbeiten diese Anordnungen im Gegensatz zu den hier behandelten Stellmotoren nicht spielfrei. Für die oben genannten Anwendungszwecke sind damit die linearen Stellmotoren im allgemeinen unbrauchbar.It is true that in the above-mentioned use cases it is possible to to use linear servomotors; but since with these the linear movements only These arrangements work In contrast to the servomotors dealt with here, they are not backlash-free. For the above The mentioned applications are therefore the linear servomotors in general unusable.

Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen durch einen Stellmotor der oben genannten Art mit einem großen Drehmoment, wobei die Welle zumindest in dem von herkömmlichen einfachwirkenden Stellmotoren erreichbaren Winkelbereich drehbar ist.The object of the invention is to remedy this by means of a Servomotor of the type mentioned above with a large torque, the shaft at least in the angular range that can be achieved by conventional single-acting servomotors is rotatable.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen Ständerring und Welle ein sowohl auf seiner Außenals auch auf seiner Innenmantelfläche Drehflügel tragender Zwischenring drehbar gelagert ist, dessen innere Drehflügel Anschläge für die der Welle zugeordneten Drehflügel -sind, und der im Bereich der Drehflügel die zwischen Ständerring und Zwischenring und die zwischen Zwischenring und Welle liegenden Druckkammern miteinander verbindende Kanäle aufweist.This object is achieved according to the invention in that between Stator ring and shaft on both its outer and its inner surface Rotating vane bearing intermediate ring is rotatably mounted, the inner rotary vane Stops for the rotary vane assigned to the shaft -are, and in the area of Rotary vane the one between the stator ring and the intermediate ring and the one between the intermediate ring and shaft lying pressure chambers has channels connecting to one another.

Durch diese neue und einfache Ausbildung von Stellmotoren werden die Leistungsdaten herkömmlicher Stellmotoren um annähernd das Doppelte verbessert; so setzt sich z.B. der Drehwinkelbereich der Welle zusammen aus dem durch die Anschläge des Ständerringes. begrenzten Drehwinkel des Zwischenringes und dem durch die als Anschläge für die Drehflügel der Welle wirkenden inneren Drehflügel des Zwischenringes begrenzten Drehwinkelbereich der Welle, ist also ungefähr doppelt so groß wie bei -entsprechenden bekannten Stellmotoren.With this new and simple training of servomotors, the Performance data of conventional servomotors improved by almost double; For example, the angle of rotation of the shaft is made up of that caused by the stops of the stator ring. limited angle of rotation of the intermediate ring and the as Stops for the rotary vane of the shaft acting inner rotary vane of the intermediate ring limited rotation angle range of the shaft, is therefore about twice as large as with - Corresponding known servomotors.

Da es bei einer Verwendung eines Stellmotors in Bereichen großer Drehmomente vorteilhaft ist, den Stellmotor doppeltwirkend auszulegen, um die durch die Beaufschlagung eines einzigen Drehflügels der Welle mit einem Druckmittel entstehenden einseitigen Scherkräfte zu vermeiden, weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Welle zwei Drehflügel, der Zwischenring vier, Jeweils paarweise radial gegenüberliegende Drehflügel und der Ständerring zwei Anschläge auf. Damit ist ein Stellmotor mit einem Drehwinkelbereich eines einfachwirkenden Stellmotors geschaffen, dessen Drehmoment dem eines herkömmlichen doppeltwirkenden Stellmotors entspricht.Because when using a servomotor in areas of high torques it is advantageous to design the servomotor double-acting in order to reduce the impact caused by the application a single rotary vane of the shaft with a pressure medium resulting on one side To avoid shear forces, according to a preferred embodiment of the invention the shaft has two rotating vanes, the intermediate ring four, each in pairs radially opposite one another Rotary vane and the stand ring have two stops. This is a servomotor with a rotation angle range of a single-acting servomotor created, its torque corresponds to that of a conventional double-acting servomotor.

Die Erfindung ist im folgenden in einem Ausführungsbeispiel eines doppeltwirkenden Stellmotors anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen die Figur 1 einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Stellmotor mit entfernter Stirnwand in Parallelperspektive und die Figur 2 schematisch die Anordnung von Welle und Zwischenring in Draufsicht.The invention is hereinafter in one embodiment one double-acting servomotor explained in more detail with reference to the drawing. In detail FIG. 1 shows a servomotor designed according to the invention with a remote Front wall in parallel perspective and FIG. 2 schematically shows the arrangement of the shaft and intermediate ring in plan view.

Ein Ständerring 1, der als Gehäuse eines Stellmotors 2 dient, ist auf seiner Stirn- und seiner Rückseite mit aewindebohrungen 3 versehen, von denen in der Figur 1 lediglich zwei gezeigt sind. Der Ständerring 1 ist auf seiner Stirn- und seiner Rückseite Jeweils durch einen Deckel verschließbar, von denen in der Zeichnung lediglich der rUckseitige Deckel 4 gezeigt ist, wobei die Befestigung der Deckel an dem Ständerring 1 mit den- Gewindebohrungen 3 zugeordneten Schrauben 5 erfolgt. Mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Kugel- oder Nadellagers ist in dem Deckel 4 eine Welle 6 zentrisch drehbar gelagert.A stator ring 1, which serves as the housing of a servomotor 2, is provided on its front and its back with aewindebohrungen 3, of which only two are shown in FIG. The stand ring 1 is on its front and its rear side, each closable by a cover, of which in the Drawing only the rear cover 4 is shown, with the attachment the cover on the stator ring 1 with the threaded holes 3 associated screws 5 takes place. By means of a ball or needle bearing, not shown in the drawing a shaft 6 is centrally rotatably mounted in the cover 4.

Die Welle 4 trägt zwei radial gegenüberliegende DrehflU-gel 71 und 72, die auf dem Innenprofil eines zylindrischen Zwischenringes 8 gleiten. Der Zwischenring 8, der in dem Gehäuse 1 frei drehbar gelagert ist, weist zwei jeweils um 1800 versetzt angeordnete äußere Drehflügel 91 und 92 und zwei, den äußeren Drehflügeln radial gegenüberliegende innere Drehflügel lol und 102 auf. Die äußeren Drehflügel 91 und 92 gleiten auf dem Innenprofil des Ständerringes 1, die inneren Drehflügel lol und 102 auf dem Außenprofil der Welle 6. Der Ständerring 1 ist mit zwei um 1800 versetzt angeordneten Anschlägen 111 und 112 versehen, die bündig auf der Außenmantelfläche des Zwischenringes 8 anliegen.The shaft 4 carries two radially opposite rotary vanes 71 and 72, which slide on the inner profile of a cylindrical intermediate ring 8. The intermediate ring 8, which is freely rotatably mounted in the housing 1, has two offset by 1800 each arranged outer rotating blades 91 and 92 and two, the outer rotating blades radially opposite inner rotating blades lol and 102 on. The outer rotating vanes 91 and 92 slide on the inner profile of the stator ring 1, the inner rotating blades lol and 102 on the outer profile of the shaft 6. Two of the stator ring 1 are offset by 1800 arranged stops 111 and 112 are provided, which are flush with the outer circumferential surface of the intermediate ring 8 are in contact.

Die Drehflügel 71,72 sind mit der Welle 6, die Drehflügel 91,92,1o1,1o2 mit dem Zwischenring 8 und die Anschläge 111, 112 mit dem Ständerring 1 Jeweils bei 12 durch eine Elektronstrahl-Schweißung verbunden.The rotary vanes 71,72 are with the shaft 6, the rotary vanes 91,92,1o1,1o2 with the intermediate ring 8 and the stops 111, 112 with the stator ring 1 each joined at 12 by electron beam welding.

Die erforderliche Abdichtung zwischen den drehbeweglichen Teilen des Stellmotors und dem stirn- und rückseitigen Dekkel und die Abdichtung der drehbeweglichen Teile untereinander an ihren Berührungsflächen soll hier, da sie kein Teil der Erfindung ist, nicht näher behandelt werden; sie kann im einfachsten Fall - wie in der Zeichnung gezeigt -durch eine Spaltdichtung geschehen.The required seal between the rotatable parts of the Servomotor and the front and rear cover and the seal of the rotatable Parts between each other at their contact surfaces are intended here as they are not part of the invention is not to be dealt with in detail; it can in the simplest case - as in the drawing shown - done through a gap seal.

Zum Füllen des Stellmotors mit einem Druckmittel wird dieses von einem nicht dargestellten Druckmittelspeicher über Rohrleitungen 131,132,133,134, deren oeffnungen 14 innerhalb der zwischen dem Ständerring 1 und dem Zwischenring 8 liegenden Druckkammern münden, in die Druckkammern eingebracht. Damit das Druckmittel auch in die zwischen dem Zwischenring 8 und der Welle 6 liegenden Druckkammern gelangt, weist der Zwischenring 8 in unmittelbarer Umgebung der Drehflügel 91 und 92 Kanäle 151,152,153,154 auf, welche die zwischen dem Ständerring 1 und dem Zwischenring 8 liegenden Druckkammern mit denen zwischen dem Zwischenring 8 und der Welle 6 liegenden auf die in der Figur 2 gezeigte Weise verbinden.To fill the servomotor with a pressure medium, this is from a not shown pressure medium accumulator via pipelines 131,132,133,134, their openings 14 within the between the stator ring 1 and the intermediate ring 8 Pressure chambers open into the pressure chambers. So that the pressure medium too enters the pressure chambers located between the intermediate ring 8 and the shaft 6, has the intermediate ring 8 in the immediate vicinity of the rotary vanes 91 and 92 channels 151,152,153,154, which between the stator ring 1 and the intermediate ring 8 lying Pressure chambers with those between the intermediate ring 8 and the shaft 6 lying in the manner shown in FIG.

Soll jetzt beispielsweise die Welle 6 des Stellmotors 2 im Uhrzeigersinn gedreht werden, so wird über die Rohrleitungen 131 und 134 zusätzliches Druckmittel unter einem bestimmten Arbeitsdruck in die Druckkammern-des Stellmotors eingebracht. Das Druckmittel wirkt dann mit dem Arbeitsdruck auf die Drehflügel 91 und 92 des Zwischenringes 8 und über die Kanäle 151 und 154 auch auf die Drehflügel 71 und 72 der Welle 6, die sich damit im Uhrzeigersinn zu drehen beginnt.Shall now, for example, the shaft 6 of the servomotor 2 clockwise are rotated, additional pressure medium is supplied via the pipes 131 and 134 Introduced into the pressure chambers of the servomotor under a certain working pressure. The pressure medium then acts with the working pressure on the rotary vanes 91 and 92 of the Intermediate ring 8 and via the channels 151 and 154 also on the rotary vanes 71 and 72 of the shaft 6, which thus begins to rotate clockwise.

Das Druckmittel, das nicht in den unter Arbeitsdruck stehenden Druckkammern des Stellmotors 2 befindlich ist, verläßt über die Kanäle 152 und 153 und die Rohrleitungen 132 und 133 den Stellmotor und fließt in den nicht dargestellten Druckmittelspeicher zurück.The pressure medium that is not in the pressure chambers under working pressure of the servomotor 2 is located, leaves via the channels 152 and 153 and the pipelines 132 and 133 the servomotor and flows into the pressure medium reservoir, not shown return.

Soll die Drehrichtung der Welle 6 geändert werden, d.h. in diesem Falle gegen den Uhrzeigersinn erfolgen, so wird das Druckmittel jetzt über die Rohrleitungen 13? und 133 in den Stellmotor 2 eingebracht.und gelangt über die Leitungen 152 und 153 in die zwischen dem Zwischenring 8 und der Welle 6 liegenden Druckkammern. Die Funktionsweise des Stellmotors ist also der oben beschriebenen entsprechend, nur daß jetzt Zu- und Abflußleitungen vertauscht sind.Should the direction of rotation of the shaft 6 be changed, i.e. in this If done counterclockwise, the pressure medium is now via the pipelines 13? and 133 are introduced into servomotor 2 and are passed through lines 152 and 153 into the pressure chambers located between the intermediate ring 8 and the shaft 6. the The operation of the servomotor is therefore the same as that described above, only that inflow and outflow lines are now interchanged.

Durch die Erfindung ist damit ein Stellmotor geschaffen, dessen Drehmoment dem eines herkömmlichen doppeltwirkenden Stellmotors und dessen Drehwinkelbereich dem eines herkömmlichen einfachwirkenden Stellmotors entspricht.The invention thus creates a servomotor whose torque that of a conventional double-acting servomotor and its angle of rotation range corresponds to that of a conventional single-acting servomotor.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims

Claims 1. Servomotor, consisting of a serving as a housing cylindrical stator ring and a shaft centrally mounted in the stator ring, which has one or more rotary vanes which are provided with stops arranged in the stator ring Form pressure chambers, thereby g e k e n n -z e i c h n e.t that between the stator ring (1) and shaft (6) on both its outer and its inner lateral surface The intermediate ring (8) carrying the rotary vane (91,92 and 101,102) is rotatably mounted, its inner rotary vane (101,102) stops for the shaft (6) associated with it Rotary vanes (71,72) are, and in the area of the rotary vanes (91,92 and 101,102) the between the stator ring (1) and intermediate ring (8) and between the intermediate ring (8) and shaft (6) lying pressure chambers connecting channels (151,152,153,154) having.

2. Servomotor according to claim 1, characterized g e k e n n z e i chn e t that the shaft (6) has two rotating vanes (71, 72), the intermediate ring (8) four, each pairs of radially opposed rotating blades (91,92 and 101,102) and the stator ring (1) has two stops (111, 112).

3. servomotor according to claims 1 or 2, thereby g e -k e n n z e i c h n e t that the connection of the rotary wing (71,72,91,92,101,102) or the Stops (111, 112) form an electron beam welded joint with the parts (6, 8 or 1) carrying them (12) is.

L e r s e i t e