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Die
Erfindung betrifft einen Flugzeugstoßdämpfer. Derartige Stoßdämpfer sind
beispielsweise in den Bug- und Hauptfahrwerken von Flugzeugen eingebaut.
Flugzeugstoßdämpfer haben
im wesentlichen die Aufgabe, Stöße, die
bei der Landung des Flugzeuges sowie beim Rollen auftreten, zu dämpfen. Eine
weitere Aufgabe besteht darin, das Flugzeug am Boden in eine genau
definierte statische Position zu bringen.
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2a zeigt
einen Flugzeugstoßdämpfer gemäß dem Stand
der Technik. Dieser besteht aus einem Innenrohr 7, das
verschieblich in dem Außenrohr 8 aufgenommen
ist. Das Innenrohr 7 steht mit der Radachse 1 in
Verbindung. Das Außenrohr 8 weist
den Flugzeuganschlusspunkt 2 auf.
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In
dem Innenrohr 7 befindet sich die Stickstoffkammer 4,
die als Gasfeder dient. Die Stickstoffkammer 4 ist mittels
des Trennkolbens 6 von der Ölkammer 3 getrennt,
die sich zum Teil im Innenrohr 7 sowie auch im Außenrohr 8 erstreckt,
wie dies aus 2 ersichtlich ist. Die Ölkammer 3 ist
durch die Dämpfungsdrossel 5 getrennt,
die sich im Endbereich des Innenrohres 7 befindet, und
die Öffnungen aufweist,
durch das Öl
bei der Bewegungsänderung des
Stoßdämpfers strömt, wodurch
eine Dämpfungswirkung
erzielt wird. Eine Detailansicht von der im Endbereich des Innenrohres 7 angeordneten
Dämpfungsdrossel 5 sowie
von dem verschiebbar im Innenrohr 7 angeordneten Trennkolben 6 ergibt
sich aus der Detaildarstellung gemäß 2b.
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Die Ölkammer 3 bzw.
das darin befindliche Öl übernimmt
somit die Dämpfung
und das in der Stickstoffkammer 4 befindliche Gas die Federung.
Im statischen Zustand bestimmt der Druck in der Stickstoffkammer 4 sowie
die Volumenverhältnisse
von Öl und
Gas die Lage des Flugzeuges am Boden.
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Ändert sich
die Temperatur, führt
dies zu einer Änderung
des in der Ölkammer 3 befindlichen Ölvolumens.
Wird das Ölvolumen
aufgrund geringer Temperatur verringert, verschiebt sich der Trennkolben 6 gemäß 2a,
b nach oben, wodurch sich das Gasvolumen in der Kammer 4 vergrößert. Vergrößert sich
das Ölvolumen
bei höherer
Temperatur, führt dies
zu einer Verschiebung des Trennkolbens gemäß 2a, b
nach unten, wodurch sich das Gasvolumen in der Kammer 4 verkleinert.
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Dies
hat zur Folge, dass die Gasfeder bei tiefen Temperaturen weicher
und bei hohen Temperaturen härter
wird. Daraus ergibt sich die Folge, dass die Gasfeder bei tiefen
Temperaturen weiter einfedert, da eine größere Volumenverkleinerung des
Gasvolumens möglich
ist, als dies bei größeren Temperaturen
der Fall ist, bei denen sich eine entsprechend geringere Einfederung
ergibt. Dies hat zur Folge, dass der Abstand des Flugzeuges zum
Boden bei tiefen Temperaturen kleiner und bei höheren Temperaturen größer ist.
Diese große
Abstandsänderung
zum Boden ist nicht immer erwünscht
und kann einen erheblichen Einfluss auf die Flugzeugauslegung haben
(z. B. Abstand der Triebwerke zum Boden; Notwendigkeit von Notrutschen
etc.).
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Aus
der
DE 25 11 289 A ist
ein ölpneumatisches
Federungselement für
ein bodengebundenes Fahrzeug bekannt, dass einen Federungszylinder
mit zwei darin abgeteilten Räumen
aufweist, von denen der eine ein Gas und der andere ein Hydraulikfluid enthält und in
denen sich ein zweiter, an seinen Enden geschlossener Hohlzylinder
bewegt, der ebenfalls ein Hydraulikfluid und in einem kleinen Raum
unter Druck stehendes Gas aufweist. Das Federungselement erfüllt somit
die Aufgabe eines hydraulischen Stoßdämpfers und einer Luftfeder.
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Aus
der
DE 202 12 638
U1 ist ein Ausgleichskolben zur Raumanpassung in Systemen
mit wärmedehnbaren
Flüssigkeiten
bekannt. Dieses Federsystem besteht aus einem Luftzylinder und einem aufgesetzten
Stoßdämpfer und
ist für
den Einsatz bei einem Fahrrad vorgesehen.
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Flugzeugstoßdämpfer bereitzustellen,
bei dem der Einfluss der Temperatur auf die Funktion des Stoßdämpfers sowie
auf die statische Lage des Flugzeuges verringert ist.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Flugzeugstoßdämpfer mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Danach ist ein flüssigkeitsgefüllter Bereich
vorgesehen, der eine erste Kammer umfasst, die als Dämpfungselement
dient und in der ein Drosselelement verschieblich aufgenommen ist,
das bei der Bewegung des Stoßdämpfers in
der ersten Kammer bewegt wird, sowie eine zweite, gasgefüllte Kammer,
die als Gasfeder dient und deren Volumen von der Einschubposition
des Stoßdämpfers abhängt und
vom Volumen der Flüssigkeit
in dem flüssigkeitsgefüllten Bereich
unabhängig
ist. Der Flugzeugstoßdämpfer weist
ein Außenrohr
und ein Innenrohr auf, das in dem Außenrohr verschieblich aufgenommen ist,
wobei die Wandungen der zweiten Kammer durch die Wandungen des Innenrohrs
sowie durch einen ortsfest angeordneten Kolben gebildet werden,
relativ zu dem das Innenrohr verschiebbar ist. Dabei ist eine Ausgleichskammer
vorgesehen, in der ein verschiebbar angeordneter Trennkolben vorgesehen
ist, der die Ausgleichskammer in einen ersten und einen zweiten
Bereich trennt, wobei der erste Bereich Mittel aufweist, mittels
derer auf den Trennkolben eine Kraft in Richtung des zweiten Bereichs
ausgeübt
wird und wobei der zweite Bereich mit der ersten Kammer in Fluidverbindung
steht. Die Ausgleichskammer wird durch ein in der ersten Kammer
angeordnetes Rohr gebildet, in dem Bohrungen vorgesehen sind, durch die
der zweite Bereich mit der ersten Kammer in Fluidverbindung steht.
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Anders
als bei der Ausführung
gemäß dem Stand
der Technik, bei dem über
den verschieblichen Trennkolben das Gasvolumen erheblich vom Ölvolumen
und somit auch von der Temperatur abhängt, ist das Volumen der zweiten
gasgefüllten
Kammer vom Volumen des flüssigen
Mediums, vorzugsweise des Öls,
unabhängig.
Die Volumenänderung
des flüssigen
Mediums aufgrund von Temperaturänderungen hat
somit keinen Einfluss auf das als Federelement verwendete Gasvolumen,
wodurch sich die oben genannten Nachteile des Standes der Technik
vermeiden lassen.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
zweite Kammer kann von Wandungen begrenzt sein, deren Position vom
Volumen der Flüssigkeit
unabhängig
ist.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die erste Kammer ein
nicht veränderbares
Volumen auf und steht mit einer Ausgleichskammer in Fluidverbindung.
Die Ausgleichskammer dient zur Aufnahme überschüssiger Flüssigkeit aus der ersten Kammer
und zur Abgabe von Flüssigkeit
in die erste Kammer.
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Der
Stoßdämpfer weist
erfindungsgemäß ein Außenrohr
und ein Innenrohr auf, das in dem Außenrohr verschieblich aufgenommen
ist, wobei die Wandungen der zweiten Kammer durch die Wandungen des
Innenrohrs sowie durch einen ortsfest angeordneten Kolben gebildet
werden, relativ zu dem das Innenrohr verschiebbar ist.
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Beim
Einfedern wird das Innenrohr über
den Kolben geschoben und das Gasvolumen entsprechend verkleinert.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass der Stoßdämpfer ein Außenrohr
und ein Innenrohr aufweist und dass in dem zu der ersten Kammer
gerichteten Endbereich des Innenrohres das Drosselelement angeordnet
ist. Wird beim Einfedern des Stoßdämpfers das Innenrohr in das
Außenrohr
eingeschoben, wird nicht nur das Gasvolumen verkleinert, sondern
gemäß dieser
Ausführungsform
der Erfindung auch das Drosselelement durch die Ölkammer bewegt, wodurch sich
eine Dämpfungswirkung
ergibt.
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Erfindungsgemäß ist eine
Ausgleichskammer vorgesehen, in der ein verschiebbar angeordneter
Trennkolben vorgesehen ist, der die Ausgleichskammer in einen ersten
und einen zweiten Bereich trennt, wobei der erste Bereich Mittel
aufweist, mittels derer auf den Trennkolben eine Kraft in Richtung
des zweiten Bereiches ausgeübt
wird und wobei der zweite Bereich mit der ersten Kammer in Fluidverbindung
steht. Die Ausgleichskammer dient zum Ausgleich von Volumenänderungen
des in der ersten Kammer befindlichen Mediums, insbesondere des Öls, durch
Temperatureinfluss bzw. durch Einfedern des Stoßdämpfers. Die Ausgleichskammer
weist einen Trennkolben auf, der diese in zwei Bereiche trennt,
wobei der zweite Bereich mit der ersten Kammer beispielsweise über Bohrungen
in Fluidverbindung steht, so dass überschüssiges flüssiges Medium aus der ersten
Kammer in den zweiten Bereich der Ausgleichskammer strömen kann
oder das flüssige
Medium aus dem zweiten Bereich der Ausgleichskammer in die erste
Kammer einströmen
kann.
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Die
Ausgleichskammer kann parallel zu der ersten Kammer angeordnet sein.
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Gemäß der Erfindung
ist vorgesehen, dass die Ausgleichskammer durch ein in der ersten
Kammer angeordnetes Rohr gebildet wird, in dem Bohrungen vorgesehen
sind, durch die der zweite Bereich mit der ersten Kammer in Fluidverbindung steht.
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Das
Rohr kann konzentrisch in der ersten Kammer, d. h. in der flüssigkeitsgefüllten Kammer
angeordnet sein.
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Das
Rohr kann nicht nur als Ausgleichskammer dienen, sondern auch dazu,
ein Befestigungsmittel für
den ortsfest angeordneten Kolben zu bilden, relativ zu dem das Innenrohr
verschiebbar ist. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass der
ortsfest angeordnete Kolben im Endbereich des die Ausgleichskammer
bildenden Rohres an dieses anschließt bzw. an diesem angeordnet
ist. Der Kolben kann frei anliegen oder fest mit dem Rohr verbunden
sein.
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Somit
sind das Rohr sowie der Kolben ortsfest angeordnet, wobei das Rohr
als Ausgleichskammer dient und der Kolben eine Begrenzung der zweiten,
gasgefüllten
Kammer bildet. Beim Einfedern schiebt das Innenrohr den Kolben in
die Gaskammer und verringert somit das Volumen. Beim Ausfedern drückt der
Gasdruck über
den Kolben und das Innenrohr den Stoßdämpfer in die umgekehrte Richtung.
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Der
Kolben kann fest mit dem Rohr verbunden sein. Grundsätzlich ist
es auch möglich,
dass der Kolben zwischen dem flüssigkeitsgefüllten, vorzugsweise ölgefüllten Raum
und dem Gasraum schwimmend gelagert ist.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass der erste Bereich der Ausgleichskammer
gasgefüllt,
vorzugsweise stickstoffgefüllt
ist. Die Stickstofffüllung dient
als Gasfeder für
den Trennkolben der Ausgleichskammer und bewirkt, dass beispielsweise
bei geringer Temperatur oder beim Ausfedern des Stoßdämpfers flüssiges Medium
von dem zweiten Bereich der Ausgleichskammer in die erste Kammer,
d. h. in die flüssigkeitsgefüllte Kammer
einströmt.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die erste Kammer ölgefüllt und die zweite Kammer stickstoffgefüllt ist.
Die erste Kammer bzw. deren Ölfüllung übernimmt
die Dämpfung,
während
die zweite Kammer bzw. deren Gasfüllung die Federung übernimmt.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1a:
eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers,
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1b:
eine Detaildarstellung des Stoßdämpfers gemäß 1a,
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2a:
eine schematische Darstellung eines Stoßdämpfers gemäß dem Stand der Technik und
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2b:
eine Detaildarstellung des Stoßdämpfers gemäß dem Stand
der Technik gemäß 2a und
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Wie
aus 1a ersichtlich, weist der erfindungsgemäße Stoßdämpfer ein
Innenrohr 60 und ein Außenrohr 70 auf. Das
Innenrohr 60 ist in dem Außenrohr 70 verschieblich
aufgenommen, um das Ein- und Ausfedern des Stoßdämpfers zu ermöglichen. Wie
dies insbesondere auch aus der Detaildarstellung gemäß 1b hervorgeht,
ist im oberen Endbereich des Stoßdämpfers konzentrisch zum Außenrohr 70 ein
Rohr 32 angeordnet, das eine Ausgleichskammer 30 begrenzt.
Das Rohr 32 ist ortsfest angeordnet und stützt sich
auf das Fahrwerksgehäuse
ab. Im unteren Endbereich des Rohrs 32 schließt sich der
Kolben 40 an, der in seinem Außendurchmesser in etwa dem
Innendurchmesser des Innenrohres 60 entspricht. Auch der
Kolben 40 ist feststehend angeordnet. Der Kolben 40 kann
frei am Rohr 32 anliegen oder fest mit diesem verbunden
sein.
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Grundsätzlich besteht
die Möglichkeit,
dass der Kolben 40 zwischen Öl- und Gasraum schwimmend gelagert
ist.
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Das
Innenrohr 60 steht einerseits mit der Radachse und in seinem
oberen Endbereich mit einem Drosselelement 12 in Verbindung.
Das Drosselelement 12 ist verschieblich in der ersten, ölgefüllten Kammer 10 aufgenommen,
die sich als Ringraum um das die Ausgleichskammer 30 begrenzende
Rohr 32 erstreckt.
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In
dem Bereich unterhalb des Kolbens 40 befindet sich die
zweite stickstoffgefüllte
Kammer 20, deren Wandungen durch das Innenrohr, einen darin befindlichen
Anschlag und durch den Kolben 40 gebildet werden.
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Wie
dies insbesondere aus der Detaildarstellung gemäß 1b hervorgeht,
befindet sich in dem die Ausgleichskammer 30 bildenden
Rohr 32 der Trennkolben 50, der die Ausgleichskammer 30 in
einen ersten Bereich 34 und in einen zweiten Bereich 36 trennt.
Der erste Bereich 34 ist stickstoffgefüllt, wodurch auf den Trennkolben 50 eine
gemäß 1b nach
unten gerichtete Kraft ausgeübt
wird. Der zweite Bereich 36 der Ausgleichskammer 30 steht über die
aus 1a ersichtlichen Bohrungen 38 mit der ersten, ölgefüllten Kammer 10 in
Verbindung und ist daher ebenfalls ölgefüllt.
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Der
flüssigkeitsgefüllte bzw. ölgefüllte Bereich
wird somit von der Kammer 10 sowie von dem Bereich 36 der
Ausgleichskammer gebildet.
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Wie
aus 1a weiter ersichtlich, stützt sich die durch die Stickstofffüllung der
zweiten Kammer 20 gebildete Gasfeder über den Kolben 40 und
das Rohr 32 direkt auf das Fahrwerksgehäuse ab. Dadurch wird die Feder-
und Dämpfungsfunktion
getrennt und Volumenänderungen
des Öls
haben keinen Einfluss mehr auf das Gasvolumen. Das bedeutet, dass
die statische Lage/Höhe
des Flugzeuges am Boden sich mit der Temperatur kaum verändert. Volumenänderungen
des Öls
durch Temperatureinfluss bzw. durch Einfedern des Stoßdämpfers werden
durch die Ausgleichskammer 30 aufgenommen. Kommt es zu
einer Volumenzunahme des Öls
strömt dieses
durch die Bohrungen 38 in den zweiten Bereich 36 der
Ausgleichskammer 30, wodurch sich der Trennkolben 50 entsprechend
nach oben verschiebt. Kommt es zu einer Volumenabnahme des Öls in der ersten
Kammer 10 wird das Öl
durch die Bohrungen 38 in umgekehrter Richtung aus dem
zweiten Bereich 36 mittels des Gasdruckes im ersten Bereich 34 in die
erste Kammer 10 geführt.
Dies hat zur Folge, dass Volumenänderungen
des Öls
im Gegensatz zu dem aus 1 ersichtlichen
Stand der Technik kaum einen Einfluss auf das Gasvolumen haben.
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Beim
Einfedern wird das Innenrohr 60 in das Außenrohr 70 eingeschoben
und das Drosselelement 12 durch das Öl in der ersten Kammer 10 bewegt,
wodurch sich eine Dämpfungscharakteristik
ergibt. Gleichzeitig wird das Volumen der zweiten, gasgefüllten Kammer 20 verringert,
wodurch der Bewegung ein ansteigender Gasdruck entgegengesetzt wird.
Daraus ergibt sich die Federwirkung des Stoßdämpfers. Beim Ausfedern vollzieht
sich der umgekehrte Vorgang.