DE102013020265A1

DE102013020265A1 - Dämpfer zum Dämpfen plötzlich auftretender hoher Lasten

Info

Publication number: DE102013020265A1
Application number: DE102013020265.5A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: SITEC AEROSPACE GmbH
Current assignee: SITEC AEROSPACE GmbH
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2013-12-02
Publication date: 2015-06-03

Abstract

Dämpfer (1) zum Dämpfen von plötzlich auftretenden hohen Lasten, der Dämpfer (1) umfassend: ein Dämpfergehäuse (2), einen Arbeitszylinder (3), der in dem Dämpfergehäuse (2) angeordnet ist, wobei der Arbeitszylinder (3) mit einer Dämpferflüssigkeit gefüllt ist, eine in den Arbeitszylinder (3) abgedichtet eintauchende, axial im Arbeitszylinder (3) verschiebbare Kolbenstange (4), einen mit der Kolbenstange (4) verbundenen Kolben (5), der den Arbeitszylinder (3) in einen ersten Arbeitsraum (3a) und einen zweiten Arbeitsraum (3b) unterteilt, und ein Druckentlastungsventil (6) mit einem Ventilgehäuse (6a) und einem Ventilkörper (6b), wobei das Druckentlastungsventil (6) außerhalb des Arbeitszylinders (3) angeordnet und über eine Öffnung (7) in einer Umfangswand des Arbeitszylinders (3) mit dem zweiten Arbeitsraum (3b) fluidisch verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Dämpfer zum Dämpfen von plötzlich auftretenden hohen Lasten, wie diese beispielsweise bei einer harten Landung eines Flugzeuges oder Helikopters auftreten können. Der Dämpfer umfasst ein Dämpfergehäuse und einen im Dämpfergehäuse angeordneten Arbeitszylinder der mit einer Dämpferflüssigkeit gefüllt ist. In den Arbeitszylinder taucht abgedichtet eine Kolbenstange mit einem Kolben ein und unterteilt den Arbeitszylinder in zwei Arbeitsräume. Schließlich weist der Dämpfer ein Druckentlastungsventil auf.
Bei den plötzlich auftretenden hohen Lasten kann es sich insbesondere um Lasten handeln, die bei einer harten Landung eines Luftfahrzeugs auf ein Fahrwerk oder wenigstens eine der Landekufen wirken. In solchen Fällen können herkömmliche Dämpfer zu träge sein, wodurch es zu Beschädigungen der Dämpfer und/oder des Fahrwerks oder der Landekufe und/oder an der Befestigungsstruktur für das Fahrwerk oder die Landekufe an der Luftfahrzeugzellenstruktur kommen kann.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen Dämpfer zur Verfügung zu stellen, der kompakt gebaut ist und auch plötzlich auftretende hohe Belastungen besser abdämpfen kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Zeichnungen, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Die Erfindung betrifft einen Dämpfer zum Dämpfen von plötzlich auftretenden hohen Lasten. Der Dämpfer umfasst ein Dämpfergehäuse, einen Arbeitszylinder, der in dem Dämpfergehäuse angeordnet und mit einer Dämpferflüssigkeit gefüllt ist. In den Arbeitszylinder taucht abgedichtet eine axial im Arbeitszylinder verschiebbare Kolbenstange ein, die einen mit der Kolbenstange verbundenen Kolben aufweist, der den Arbeitszylinder in einen ersten Arbeitsraum und einen zweiten Arbeitsraum unterteilt. Der Kolben kann fest mit der Kolbenstange verbunden sein, oder mit dieser einstückig urgeformt sein. Alternativ kann der Kolben lose an einer an der Kolbenstange zum Beispiel umlaufend geformten Schulter anliegen, sodass die Kolbenstange den Kolben beim Eintauchen in den Arbeitszylinder mitnimmt und der Kolben die Kolbenstange aus dem Arbeitszylinder schieben kann.
Der Dämpfer umfasst weiterhin ein Druckentlastungsventil mit einem Ventilgehäuse und einem Ventilkörper. Dieses Druckentlastungsventil ist außerhalb des Arbeitszylinders, bevorzugt parallel zu dem Arbeitszylinder, angeordnet und über eine Öffnung im Arbeitszylinder bzw. in einer Umfangswand des Arbeitszylinders mit dem zweiten Arbeitsraum verbunden. Der erste und der zweite Arbeitsraum sind keine festen Abschnitte des Arbeitszylinders, sondern die Arbeitsräume bzw. deren räumliche Ausdehnung oder Volumen verändern sich, wenn der Kolben durch die Kolbenstange in dem Arbeitskolben linear bewegt wird.
Das Ventilgehäuse kann eine Öffnung, insbesondere eine Öffnung in einer Umfangswand des Ventilgehäuses aufweisen, die den Ventilkörper fluidisch mit dem zweiten Arbeitsraum verbindet. Der Ventilkörper kann eine axiale Durchgangsbohrung aufweisen mit einem konstanten Durchmesser oder Abschnitten unterschiedlicher Durchmesser.
Bei der Dämpfungsflüssigkeit kann es sich um eine komprimierbare Flüssigkeit oder ein fließbares Gel handeln, mit dem der Arbeitszylinder vollständig oder zumindest im Wesentlichen vollständig gefüllt ist. Insbesondere kann es sich bei der Dämpfungsflüssigkeit um ein Öl, wie ein Hydrauliköl oder ein spezielles Dämpfungsöl handeln
Bei belastungsfreiem Dämpfer kann das gesamte oder ein Großteil der Dämpfungsflüssigkeit im zweiten Arbeitsraum sein, während der Kolben an einem dem Luftfahrzeug zugewandten Ende des Arbeitszylinders anliegt und die Kolbenstange mit einer maximalen Länge nach oben aus dem Arbeitszylinder vorsteht. Wenn der Dämpfer durch Belastung aktiviert ist, werden die Kolbenstange, und damit der Kolben, in den Arbeitszylinder hinein gedrückt. Dabei wird die Dämpfungsflüssigkeit komprimiert und kann insbesondere gedrosselt aus dem zweiten Arbeitsraum in den ersten Arbeitsraum des Arbeitszylinders fließen. Die Drosseln können dabei durch Durchgangsbohrungen in dem Kolben, durch seitliche Nuten oder Kanäle im Kolben und/oder Kanäle in der Innenseite der Arbeitszylinderwand gebildet sein. Da bei der Drossel der Volumenstrom bei gleicher Druckdifferenz mit größer werdender Länge sinkt, können die Durchgangsbohrungen in dem Kolben schräg zu einer Längsachse des Arbeitszylinders verlaufen oder gekrümmt oder spiralförmig an der Außenseite des Kolbens und/oder der Innenseite der Arbeitszylinderwand geformt sein.
Der Fachmann kann den Durchmesser und die Länge der Drossel oder der Drosseln so bestimmen, dass er mit dem Dämpfer einen gewünschten Dämpfungseffekt für bekannte auf den Dämpfer einwirkende Kräfte erreichen kann.
Der Ventilkörper des Druckentlastungsventils kann eine Steuerfläche, bevorzugt eine umfängliche Steuerfläche aufweisen, die von der im zweiten Arbeitsraum befindlichen Dämpfungsflüssigkeit umströmt werden kann. Das heißt, dass die Dämpfungsflüssigkeit eine Druckkraft auf diese Steuerfläche übertragen kann, wobei die Druckkraft im Wesentlichen dem auf die Dämpfungsflüssigkeit wirkenden Druck entspricht.
Der Ventilkörper kann beispielsweise ein zylindrischer, zum Beispiel rundzylindrischer Körper sein, mit einem Ende das angefast oder kegelförmig oder kegelscheibenförmig ist. In diesem Fall kann zumindest ein Teil der Schrägfläche die Steuerfläche bilden. Alternativ kann der Ventilkörper eine Kugel oder Teilkugel sein, oder ein anderer beliebig geformter Körper, der eine durch die Form gebildete oder eingearbeitete Steuerfläche für die Druckflüssigkeit aufweist, an der die Druckflüssigkeit wirken kann. Der Ventilkörper kann eine axiale Durchgangsbohrung aufweisen, sodass ein Fluid durch den Ventilkörper hindurch strömen kann.
Durch den Druck der Druckflüssigkeit auf die Steuerfläche kann der Ventilkörper aus einer Position, in der das Druckentlastungsventil geschlossen ist, heraus bewegt werden, und so das Ventil sukzessive öffnen. Sukzessiv soll hier bedeuten, dass eine Öffnungsbewegung des Druckentlastungsventils beginnt, sobald ein zum Beispiel durch die Gestaltung und/oder Größe der Steuerfläche, das Gewicht des Ventilkörpers, eventuelle Reibungskräfte und weitere konstruktive Maßnahmen vorgebbarer Grenzdruckwert erreicht oder überschritten wird. Bei weiter steigendem Druck öffnet sich das Druckentlastungsventil weiter, bis in eine Stellung, in der es vollständig geöffnet ist.
Ein konstruktive Maßnahme kann beispielsweise sein, den Ventilkörper mittels eines Federelements in die geschlossenen Stellung vorzuspannen, sodass die Druckkraft zum Öffnen des Druckentlastungsventils größer sein muss, als die Federkraft des Federelements.
Bei dem Federelement kann es sich um eine Spiralfeder aus Kunststoff oder Federstahl handeln, oder um einen elastisch verformbaren Körper, oder ähnliches.
Ein beispielsweise zylindrischer Abschnitt des Ventilkörpers der sich an die Steuerfläche anschließt, kann als Hohlzylinder ausgebildet sein und einen Teil der axialen Durchgangsöffnung bilden. Das Federelement kann in diesen Hohlzylinder eingreifen und sich an einem Boden des Hohlzylinders abstützen. Dadurch ist eine besonders kompakte Bauweise des Druckentlastungsventils möglich, mit einem entsprechend niedrigem Gesamtgewicht, was gerade bei Luftfahrzeugen von großer Bedeutung ist.
Das Druckentlastungsventil kann einen Ventilsitz aufweisen, in den der Ventilkörper durch das Federelement hineingedrückt wird, um das Druckentlastungsventil zu verschließen. Die Steuerfläche an dem Ventilkörper ist an dessen dem Ventilsitz zugewandten Seite ausgebildet und kann bei dem geschlossenen Ventil unmittelbar an dem Ventilsitz, respektive an dessen dem Ventilgehäuse zugewandten Stirnseite, beginnen.
Das Druckentlastungsventil kann insbesondere in einem Kanal angeordnet sein, der außen an dem Arbeitszylinder angeordnet sein kann. Der Kanal kann mit dem Arbeitszylinder verbunden sein, wobei eine äußere Oberfläche des Arbeitszylinders eine Innenwand des Kanals bilden kann. Der Kanal kann insbesondere innerhalb des Dämpfergehäuses angeordnet sein. Bei dem geöffneten Druckentlastungsventil kann der Kanal den ersten Arbeitsraum und den zweiten Arbeitsraum fluidisch verbinden.
Das heißt, bei geöffnetem Druckentlastungsventil kann Druckflüssigkeit von dem zweiten Arbeitsraum durch den Kanal zurück in den ersten Arbeitsraum fließen. Da im Normalbetrieb des Dämpfers, wie weiter oben bereits beschrieben wurde, die Druckflüssigkeit aus dem zweiten Arbeitsraum über die Drosseln in den ersten Arbeitsraum fließt, wodurch eine vorgebbare Dämpfung erreicht wird, kann die Druckflüssigkeit nach dem Öffnen des Druckentlastungsventils zusätzlich durch den Kanal in den ersten Arbeitsraum fließen. Dadurch kann die Kolbenstange mit dem Kolben schneller in den Arbeitszylinder eintauchen. Es wird dadurch verhindert, dass sich im zweiten Arbeitsraum ein Druck aufbaut, der so groß ist, dass der Dämpfer oder der Arbeitszylinder beschädigt oder zerstört werden kann.
Die Öffnung in der Wand des Arbeitszylinders, die den zweiten Arbeitsraum mit dem Druckentlastungsventil verbindet, befindet sich nicht am vom ersten Arbeitsraum entfernten Ende des zweiten Arbeitsraums. Die Öffnung kann oberhalb dieses Endes, das heißt, in Richtung des ersten Arbeitsraums oberhalb dieses Endes in der Wand gebildet sein, damit unterhalb der Öffnung genügend Druckflüssigkeitsvolumen ist, um zu verhindern, dass der Kolben zu schnell und damit zu hart auf den Boden des zweiten Arbeitsraums des Arbeitszylinders oder die Kolbenstange zu hart auf einen geschlossenen Boden des Arbeitszylinders aufschlägt. Das heißt, wenn der Kolben tief genug in den Arbeitszylinder eingedrungen ist, kann die Verbindung des zweiten Arbeitsraums zum Druckentlastungsventil geschlossen werden. Die Druckflüssigkeit, die noch im zweiten Arbeitsraum vorhanden ist, kann jetzt unabhängig vom Druck im zweiten Arbeitsraum nur noch über die Drosseln in den ersten Arbeitsraum gelangen.
Der Kanal kann parallel zu einer Langsachse des Arbeitszylinders verlaufen. Bevorzugt verläuft der Kanal aber in einem Winkel zu der Langsachse des Arbeitszylinders, wobei der Kanal zu der Längsachse hin geneigt ist. Der Kanal endet an einer zweiten Öffnung der Umfangswand des Arbeitszylinders und leitet die durch das Druckentlastungsventil aus dem zweiten Arbeitsraum abfließende Dämpfungsflüssigkeit in den ersten Arbeitsraum. Durch die schräge Ausbildung des Kanals fließt die Dämpfungsflüssigkeit leichter in den ersten Arbeitsraum, da vermieden wird, dass sich in dem Kanal eine Drucksäule der Dämpfungsflüssigkeit aus dem zweiten Arbeitsraum aufbaut, die den Abfluss der Dämpfungsflüssigkeit aus dem zweiten Arbeitsraum verlangsamt.
Um zu verhindern, dass bei einer längeren Standzeit zum Beispiel des Luftfahrzeuges der Ventilkörper dauerhaft mit dem Druck der Dämpfungsflüssigkeit beaufschlagt ist, kann die Dämpfungsflüssigkeit durch den Kanal in und durch die axiale Durchgangsöffnung im Ventilkörper fließen. Die durch die Dämpfungsflüssigkeit übertragene Druckkraft kann so auf beide axiale Seiten des Ventilkörpers wirken. Bevorzugt sind die Wirkflächen am Ventilkörper so austariert, dass sie sich die Druckkräfte in und gegen die Öffnungsrichtung des Druckentlastungsventils gegenseitig aufheben und der Ventilkörper nur durch die Federkraft des Federelements beaufschlagt ist. Alternativ kann die zweite Öffnung ein Rückschlagventil aufweisen, das verhindert, dass das Druckentlastungsventil bei abgestelltem Luftfahrzeug dauerhaft mit dem Druck aus dem ersten Arbeitsraum belastet wird.
Der Kanal kann an einem vom ersten Arbeitsraum entfernten Ende mit einer Verschlusskappe verschließbar sein. Die Verschlusskappe kann gleichzeitig einen Anschlag für das Federelement bilden, an dem sich das Federelement mit dem vom Ventilkörper wegweisenden Ende abstützt. Das heißt, das Federelement kann zwischen dem Anschlag an der Verschlusskappe und dem Boden des hohlzylindrischen Abschnitts des Ventilkörpers eingespannt sein und dabei den Ventilkörper in den Ventilsitz drücken, sodass das Druckentlastungsventil geschlossen ist.
Die Verschlusskappe kann eine Führung für den Ventilkörper bilden oder umfassen, in der der Ventilkörper linear entlang seiner axialen Längsachse verschoben werden kann. Insbesondere kann die axiale Längsachse des Ventilkörpers parallel zur Längsachse des Arbeitszylinders verlaufen.
Die Führung kann zum Beispiel durch das Ventilgehäuse gebildet sein, das mit dem Ventilsitz verbunden werden kann oder fest verbunden ist oder mit dem Ventilsitz in einem Stück gebildet ist, zum Beispiel aus einem Vollkörper durch spanabhebende Verfahren hergestellt wurde.
Das Druckentlastungsventil kann so mit der Verschlusskappe verbunden sein, dass es gemeinsam mit der Verschlussklappe aus dem Kanal entfernt und in den Kanal eingegeben werden kann. Das Druckentlastungsventil kann mit der Verschlusskappe eine Montageeinheit bilden, die zum Beispiel vormontiert bevorratet werden kann, sodass beim Austausch des Druckentlastungsventils immer auch die Verschlusskappe ausgetauscht wird. Dabei kann das Druckentlastungsventil direkt oder über ein oder mehrere Verbindungselemente mit der Verschlusskappe verbunden sein.
Dies hat den Vorteil, dass die Anzahl zu bevorratender Teile geringer ist, die Vormontage zum Beispiel bereits beim Zulieferer des Druckentlastungsventils erfolgen kann, und bei einem Wechsel immer eine neue Verschlusskappe verbaut wird, wodurch die Gefahr von Undichtigkeiten an der Verschlusskappe nach dem Wiedereinbau verringert wird.
Das heißt, die Verbindung des Ventilgehäuses mit der Verschlusskappe kann derart sein, dass Ventilgehäuse und Verschlusskappe relativ zueinander nicht linear bewegt werden können. Eine relative radiale Bewegung der Verschlusskappe zu dem Druckentlastungsventil soll nicht ausgeschlossen sein. Die lineare Festlegung des Druckentlastungsventils in der Verschlusskappe kann zum Beispiel durch Verklipsen oder eine andere formschlüssige Verbindung erreicht werden. Durch eine Verpressung oder zum Beispiel ein Verkleben, Verlöten oder Verschweißen der Verschlusskappe mit dem Druckentlastungsventilkörper wird eine zerstörungsfrei nicht mehr trennbare Montageeinheit bestehend aus der Verschlusskappe und dem Druckentlastungsventil geschaffen.
Alternativ können die Verschlusskappe und das Druckentlastungsventil zwei separate Teile sein, die linear gegeneinander bewegt werden können. Der Ventilkörper kann sich an einer im Kamal gebildeten Schulter abstützen, sodass der Ventilkörper nur bis zu diesem Anschlag in den Kanal eingeführt werden kann. Anschließend wird das Federelement in den Ventilkörper eingegeben und schließlich die Verschlusskappe in den Kanal eingeschraubt. In diesem Fall kann die Federspannung durch die Einschraubtiefe der Verschlusskappe in den Kanal bestimmt werden. Das heißt, je weiter das Federelement durch die eingeschraubte Verschlusskappe komprimiert wird, desto größer muss die durch die Dämpfungsflüssigkeit auf die Steuerfläche am Ventilkörper übertragene Kraft zum Öffnen des Druckentlastungsventils sein. In einer wenig bevorzugten Alternative kann das Federelement bewegungsfest mit der Verschlusskappe verbunden sein.
Die Verschlusskappe kann ein Außengewinde aufweisen, das in ein entsprechendes Innengewinde in dem Kanal eingeschraubt wird. Die Verschlusskappe und der Kanaleinlass können alternativ die Verschlusselemente eines Bajonettverschluss bilden, oder einen anderen bekannten und für den Zweck geeigneten Verschlussmechanismus aufweisen. An der Verschlusskappe und/oder in dem Kanal können Dichtungselemente angeordnet sein, die es ermöglichen, dass die Verschlusskappe den Kanal dichtend verschließt. Die Verschlusskappe kann zusätzlich in dem Kanal im Bereich des Gewindes verklebt oder zum Beispiel mit dem Dämpfergehäuse durch Schweißpunkte gegen ein Lockern der Verschlusskappe aufgrund von Vibrationen oder der häufigen Druckwechsel im Kanal gesichert sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Federbein mit einem Dämpfer. Bei dem Dämpfer handelt es sich bevorzugt um den vorbesprochenen Dämpfer zum Abdämpfen plötzlich auftretender großer Lasten.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein System das mit einem Luftfahrzeugkörper verbunden werden kann. Das System kann insbesondere eine Kufe oder ein Fahrwerk umfassen und wenigstens einen Dämpfer oder ein Federbein mit einem Dämpfer, der/das die Kufe oder das Fahrwerk mit dem Luftfahrzeugkörper verbindet. Bei dem Dämpfer kann es sich insbesondere um den vorbeschriebenen Dämpfer zum Dämpfen plötzlich auftretender hoher Lasten handeln, mit einem außerhalb eines Arbeitszylinders angeordneten Druckentlastungsventil.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Helikopter mit zwei Landekufen, wobei jede der Landekufen über wenigstens einen Dämpfer oder ein Federbein mit einem Dämpfer mit dem Helikopter verbunden ist. Bei dem Dämpfer, respektive bei den Dämpfern, handelt es sich insbesondere um die vorbesprochenen Dämpfer zum Dämpfen von plötzlich auftretenden hohen Lasten, wie sie zum Beispiel bei einer harten Landung des Hubschraubers an wenigstens der zuerst in Bodenkontakt kommenden Kufe auftreten können.
Für die gesamte Beschreibung und die Ansprüche gilt, dass der Ausdruck „ein” als unbestimmter Artikel benutzt wird und die Anzahl von Teilen nicht auf ein einziges beschränkt. Sollte „ein” die Bedeutung von „nur ein” haben, so ist dies für den Fachmann aus dem Kontext zu verstehen oder wird durch die Verwendung geeigneter Ausdrücke wie zum Beispiel „ein einziger” eineindeutig offenbart.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1: Dämpfer in einer Schnittansicht
2: Druckentlastungsventil
Die 1 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dämpfers 1. Der Dämpfer 1 weist ein Dämpfergehäuse 2 auf, in dem ein Arbeitszylinder 3 und ein Druckentlastungsventil 6 angeordnet sind. Das Dämpfergehäuse 2 ist an einem Ende mit einer Dichtungsanordnung 13 abgedichtet und weist an dem entgegengesetzten geschlossenen Ende ein Verbindungselement 14 auf, mit dem der Dämpfer 1 zum Beispiel mit einer Landekufe eines Hubschraubers verbunden werden kann.
Eine Kolbenstange 4 greift durch die Dichtungsanordnung 13 hindurch in den Arbeitszylinder 3 ein und kann innerhalb des Arbeitszylinders 3 linear bewegt werden. Das aus dem Dämpfer hervorstehende Ende des Kolbenstange 3 ist ebenfalls mit einem Verbindungselement 15 verbunden, mit dem der Dämpfer an einer Befestigungsstruktur zum Beispiel einer Hubschrauberzelle befestigt werden kann. Die Dichtungsanordnung 13 ist so ausgebildet, dass eine Dichtungsflüssigkeit, mit der der Arbeitszylinder 3 gefüllt ist, auch bei einem hohen oder sehr hohen Druck nicht durch die Dichtungsanordnung 13 aus dem Arbeitszylinder 3 austreten kann.
Die Kolbenstange 4 ist mit einem Kolben 5 verbunden, der den Arbeitszylinder 3 in einen ersten Arbeitsraum 3a und einen zweiten Arbeitsraum 3b teilt. In der 1 ist die Kolbenstange 4 mit dem Kolben 5 in der maximalen in den Arbeitszylinder 3 eingefahrenen Position dargestellt, in der der erste Arbeitsraum 3a eine maximale Größe, respektive ein maximales Volumen hat, und der zweite Arbeitsraum 3b eine minimale Größe, respektive ein minimales Volumen. Das im Arbeitszylinder 3 liegende Ende der Kolbenstange 4 steht auf einem Boden eines geschlossenen Endes des Arbeitszylinders 3 auf.
Die Kolbenstange 4 weist eine umlaufende Verdickung 4a auf, an der der Kolben 5 anliegt, sodass bei einer Bewegung der Kolbenstange 4 in den Arbeitszylinder 4 der Kolben 5 von der Kolbenstange 4 und in der gegenläufigen Bewegung die Kolbenstange 4 von dem Kolben 5 mitgenommen wird. Dabei kann der Kolben 5 auf die Kolbenstange 4 nur aufgesteckt sein, bevorzugt ist der Kolben 5 aber mit der Kolbenstange 4 verbunden, sodass er alle Bewegungen der Kolbenstange 4 mitmacht.
Der Kolben 5 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 an seinem Außenumfang Dichtungselemente 5b, 5c auf, die an einer Innenwand 3c des Arbeitszylinders 3 anliegen und den ersten Arbeitsraum 3a und den zweiten Arbeitsraum 3b gegeneinander abdichten. Im Kolben 5 sind schräge Durchgangsbohrungen 5a eingebracht, durch die die Dämpfungsflüssigkeit von dem ersten Arbeitsraum 3a in den zweiten Arbeitsraum 3b und umgekehrt fließen kann. Die Durchgangsbohrungen 5a bilden eine Art Drosseln, deren Länge und Durchmesser bestimmt, welche Menge von Dämpfungsflüssigkeit pro Zeiteinheit bei einer bestimmten Druckdifferenz zwischen der Dämpfungsflüssigkeit im ersten Arbeitsraum 3a und im zweiten Arbeitsraum 3b zwischen den beiden Arbeitsräumen 3a, 3b ausgetauscht wird.
Die 1 zeigt weiterhin, das im Dämpfergehäuse 2 neben dem Arbeitszylinder 3 ein Kanal 10 gebildet ist, der über eine Öffnung 7 mit dem zweiten Arbeitsraum 3b und über eine Öffnung 8 mit dem ersten Verbindungsraum 3a fluidisch verbunden ist. In dem Kanal 10 ist ein Druckentlastungsventil 6 angeordnet, das in der 2 noch näher erläutert werden wird.
Das Dämpfergehäuse 2 weist weiterhin einen Einlass 2a auf, durch den über in der Dämpfergehäusewand gebildete Kanäle 2b und 2c die Dämpfungsflüssigkeit in den Arbeitszylinder 3 eingefüllt und aus dem Arbeitszylinder 3 abgelassen werden kann.
Die 2 zeigt in einer Vergrößerung das Druckentlastungsventil 6, das in dem Kanal 10 angeordnet ist. Das Druckentlastungsventil 6 weist ein Ventilgehäuse 6a, einen Ventilkörper 6b und einen Ventilsitz 6c auf.
Der Kanal 10 weist einen ersten Kanalabschnitt 10a mit einer Mittellängsachse L₁ auf, der im Wesentlichen parallel zu dem Arbeitszylinder 3, respektive zu dessen Mittellängsachse L, verläuft. Direkt an diesen ersten Kanalabschnitt 10a schließt sich ein zweiter Kanalabschnitt 10b an, mit einer Mittellängsachse L₂, wobei die zweite Mittellängsachse L₂ in einem Winkel α schräg zur Mittellängsachse L des Arbeitszylinders 3 auf den Arbeitszylinder 3 zu geneigt ist. Der Winkel α kann einen beliebigen Wert haben. Um das Dämpfergehäuse 2 aber möglichst kompakt bauen zu können, hat er insbesondere einen Wert von kleiner 10°, besonders bevorzugt einen Wert von 6° oder weniger. Ein Durchmesser des ersten Kanalabschnitts 10a kann größer sein, als ein Durchmesser des zweiten Kanalabschnitts 10b. Der zweite Kanalabschnitt 10b kann über seine gesamte Länge einen konstanten Durchmesser aufweisen oder einen Durchmesser, der sich über die Länge konstant oder abschnittsweise verändert, bevorzugt verengt.
Der erste Kanalabschnitt 10a ist in Axialrichtung in mehrere Bereiche unterteilt. Ein erster Bereich, der das vom zweiten Kanalabschnitt 10b abgewandte Ende des ersten Kanalabschnitts 10a bildet und den Kanal 10 zur Umgebung öffnet, kann ein Innengewinde aufweisen, in den eine Verschlusskappe 12 eingeschraubt werden kann, um den Kanal 110 zu verschließen und abzudichten. Daran schließt sich ein zweiter axialer Bereich an, in dem der erste Abschnitt aufgeweitet ist, damit das Druckentlastungsventil 6 von der Druckflüssigkeit umflossen werden kann. Ein dritter Bereich weist einen Innendurchmesser auf, der dem Außendurchmesser des Ventilkörpers 6a entspricht, und nimmt ein dem zweiten Kanalabschnitt 10b des Kanals 10 zugewandtes Ende des Druckentlastungsventils 6 auf. Schließlich kann der dritte Bereich ein Dichtungselement 17 aufweisen, das verhindert, das Dämpfungsflüssigkeit entlang einer Außenwand des Ventilgehäuses 6a unter Umgehung des Druckentlastungsventils 6 in den Kanal 10 bzw. dessen ersten Kanalabschnitt 10a und/oder zweiten Kanalabschnitt 10b gelangt. Alternativ kann der dritte Bereich auch durch den ersten Kanal 10a, respektive ein entsprechende Verengung, gebildet sein. In diesem Fall würde ein Ventilsitz für den Ventilkörper 6 durch den Kanal 10 mit gebildet.
Das Ventilgehäuse 6a ist im gezeigten Ausführungsbeispiel hohlzylindrisch gebildet und weist einen im Wesentlichen konstanten Innen- und Außendurchmesser auf. Es bildet eine Führung für den Ventilkörper 6b, der sich in dem Ventilgehäuse 6a zumindest linear entlang der Mittellängsachse L₁ bewegen kann.
Der Ventilkörper 6b ist ebenfalls ein zylindrische Körper, der im Ausführungsbeispiel axial in drei Abschnitte gegliedert ist: einen ersten, hinteren Abschnitt 6e, der der Verschlusskappe 12 zugewandt ist und einen Hohlzylinder bildet, eine zweiten, mittleren Abschnitt 6f, der sich an den hinteren Abschnitt 6e anschließt, bevorzugt direkt anschließt und als Kegelabschnitt mit einer axial zentralen Öffnung gebildet ist, mit einer schrägen Außenseite, die eine Steuerfläche 9 bildet, und einem dritten, vorderen Abschnitt 6g, der sich an den mittleren Abschnitt 6f anschließt, bevorzugt unmittelbar anschließt, und als Hohlzylinder ausgebildet ist. Der vordere Abschnitt 6g weist einen wesentlich kleiner Durchmesser auf, als der hintere Abschnitt 6e und ragt über das Ventilgehäuse 6a hinaus bis in den zweiten Kanalabschnitt 10b des Kanals 10.
Das heißt, der Ventilkörper 6a weist eine Durchgangsöffnung auf, durch die das Dämpfungsflüssigkeit von dem zweiten Kanalabschnitt 10b in und durch den Ventilkörper 6a in den ersten Kanalabschnitt 10a fließen kann, wenn das Druckentlastungsventil 6 geschlossen ist. Dabei sind die axialen Angriffsflächen an dem Ventilkörper 6 für die Dämpfungsflüssigkeit bevorzugt so austariert, dass sich die Kräfte in und gegen eine Öffnungsrichtung des Druckentlastungsventils 6 im Wesentlichen aufheben. Dadurch wird das Druckentlastungsventil 6 zum Beispiel bei einer längeren Standzeit des Hubschraubers zumindest im Wesentlichen druckfrei gestellt.
Damit die Dämpfungsflüssigkeit an der Steuerfläche 9 wirken kann, weist das Ventilgehäuse 6b wenigstens eine Öffnung 16 in einer Umfangswand auf. Bevorzugt weist der Ventilkörper 6a über den Umfang verteilt wenigstens zwei Öffnungen 16 auf, die sich in Bezug auf die Mittellängsachse L₁ des ersten Kanalabschnitts 10a gegenüber liegen.
Die Öffnung 16 in dem Ventilgehäuse 6a liegt im Bereich der Öffnung 7 in der Umfangswand des Arbeitszylinders 3, sodass die Dämpfungsflüssigkeit durch die Öffnungen 7 und 16 zu der Steuerfläche 9 gelangen kann. In diesem Bereich ist in der Dämpfergehäusewand eine innen liegende Nut 18 eingebracht. Die Dämpfungsflüssigkeit kann durch Öffnungen 7, 16 von dem zweiten Arbeitsraum 3b in die Nut 18 fließen, wodurch sicher gestellt ist, dass die Steuerfläche 9 des Druckentlastungsventils 6 immer vollumfänglich mit der Dämpfungsflüssigkeit beaufschlagt wird.
Der Ventilkörper 6a wird durch ein Federelement 11 in die geschlossene Position gedrückt. Das Federelement 11 stützt sich an der Verschlusskappe 12 und dem Ventilkörper 6a ab. Dabei erstreckt sich das Federelement 11 in den Hohlraum des hinteren Abschnitts 6d des Druckentlastungsventils 6 hinein, bis zu einem Boden 6d, der ein inneres axiale Ende des hinteren Abschnitts 6e bildet.
Die Verschlusskappe 12 ist so ausgebildet, dass sie insbesondere lösbar mit dem Druckentlastungsventil 6 verbunden werden kann. Dazu kann die Verschlusskappe 12 hinter einem Gewindebereich 12a einen Verbindungsbereich 12b aufweisen, in den das Druckentlastungsventil 6 hineinragt oder in den es zum Beispiel eingeklipst oder mit dem das Druckentlastungsventil 6 auf andere Weise insbesondere formschlüssig verbunden werden kann. Die Verbindung kann so fest sein, dass das Druckentlastungsventil 6 erst mit der Verschlusskappe 12 verbunden wird und anschließend die Verschlusskappe 12 gemeinsam mit dem Druckentlastungsventil in den Kanal 10 eingeführt und in den Kanal 10 eingeschraubt werden kann.
Die Verschlusskappe 12 weist weiterhin einen Eingriff 12c für ein Werkzeug, zum Beispiel einen Sechskantschlüssel oder ein Spezialwerkzeug, auf, mit dem die Verschlusskappe 12 in den Kanal 10 eingeschraubt und dort festgezogen werden kann. Das Außengewinde der Verschlusskappe 12 kann als selbsthemmendes oder selbstsicherndes Gewinde ausgebildet sein, oder die Verschlusskappe 12 kann im Bereich des Gewindes zusätzlich verklebt sein oder durch Schweißpunkte an dem Dämpfergehäuse 2 gesichert sein. Zum Abdichten der Verschlusskappe 12 sind im Ausführungsbeispiel zwei Dichtringe 19 aus zum Beispiel einem elastischen Dichtungsmaterial vorgesehen.
Gleichwohl in der vorangegangenen Beschreibung einige mögliche Ausführungen der Erfindung offenbart wurden, versteht es sich, dass zahlreiche weitere Varianten von Ausführungen durch Kombinationsmöglichkeiten aller genannten und ferner aller dem Fachmann naheliegenden technischen Merkmale und Ausführungsformen existieren. Es versteht sich ferner, dass das Ausführungsbeispiel lediglich als Beispiele zu verstehen ist, das den Schutzbereich, die Anwendbarkeit und die Konfiguration in keiner Weise beschränkt. Vielmehr möchte die vorangegangene Beschreibung dem Fachmann einen geeigneten Weg aufzeigen, um zumindest eine beispielhafte Ausführungsform zu realisieren. Es versteht sich, dass bei einer beispielhaften Ausführungsform zahlreiche Änderungen bezüglich Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den in den Ansprüchen offenbarten Schutzbereich und dessen Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Dämpfer
2: Dämpfergehäuse
2a: Einlass
2b: Kanal
2c: Kanal
3: Arbeitszylinder
3a: erster Arbeitsraum
3b: zweiter Arbeitsraum
3c: Innenwand
4: Kolbenstange
4a: Verdickung
5: Kolben
5a: Durchgangsbohrung
5b: Dichtungselement
5c: Dichtungselement
6: Druckentlastungsventil
6a: Ventilgehäuse
6b: Ventilkörper
6c: Ventilsitz
6e: hinterer Abschnitt
6f: mittlerer Abschnitt
6g: vorderer Abschnitt
7: Öffnung
8: Öffnung
9: Steuerfläche
10: Kanal
10a: erster Kanalabschnitt
10b: zweiter Kanalabschnitt
11: Federelement
12: Verschlusskapp
12a: Gewindebereich
12b: Verbindungsbereich
12c: Werkzeugeingriff
13: Dichtungsanordnung
14: Verbindungselement
15: Verbindungselement
16: Öffnung
17: Dichtungselement
18: Nut
L: Mittelängsachse
L₁: Mittellängsachse
L₂: Mittellängsachse
α: Winkel

Claims

Dämpfer (1) zum Dämpfen von plötzlich auftretenden hohen Lasten, der Dämpfer (1) umfassend: a) ein Dämpfergehäuse (2), b) einen Arbeitszylinder (3), der in dem Dämpfergehäuse (2) angeordnet ist, wobei der Arbeitszylinder (3) mit einer Dämpferflüssigkeit gefüllt ist, c) eine in den Arbeitszylinder (3) abgedichtet eintauchende, axial im Arbeitszylinder (3) verschiebbare Kolbenstange (4), d) einen mit der Kolbenstange (4) verbundenen Kolben (5), der den Arbeitszylinder (3) in einen ersten Arbeitsraum (3a) und einen zweiten Arbeitsraum (3b) unterteilt, e) ein Druckentlastungsventil (6) mit einem Ventilgehäuse (6a) und einem Ventilkörper (6b), dadurch gekennzeichnet, dass f) das Druckentlastungsventil (6) außerhalb des Arbeitszylinders (3) angeordnet und über eine Öffnung (7) in einer Umfangswand des Arbeitszylinders (3) mit dem zweiten Arbeitsraum (3b) fluidisch verbunden ist.
Dämpfer nach Anspruch 1, wobei das Druckentlastungsventil (6) neben dem Arbeitszylinder (3) angeordnet ist und eine Mittellängsachse des Druckentlastungsventils (L₁) sich parallel zu einer Mittellängsachse (L) des Arbeitszylinders (6) erstreckt.
Dämpfer nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das Ventilgehäuse (6a) eine Öffnung (16) in einer Umfangswand aufweist, die den Ventilkörper (6b) über die Öffnung (7) fluidisch mit dem zweiten Arbeitsraum (3b) verbindet.
Dämpfer nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei der Ventilkörper (6b) eine umfängliche Steuerfläche (9) aufweist, auf die die Dämpferflüssigkeit einwirken kann.
Dämpfer nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei der Ventilkörper (6b) über einen Großteil seiner axialen Länge ein zylindrischer Körper mit einem konstanten Durchmesser ist, die Steuerfläche (9) eine umlaufende Schräge ist, die den Ventilkörper (6b) im Bereich der Steuerfläche (9) kegelscheibenförmig verengt.
Dämpfer nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das Druckentlastungsventil (6) in einem Kanal (10) angeordnet ist, der außen an dem Arbeitszylinder (3), bevorzugt innerhalb des Dämpfergehäuses (2), angeordnet ist und der bei dem geöffnetem Druckentlastungsventil (6) den ersten Arbeitsraum (3a) und den zweiten Arbeitsraum (3b) fluidisch verbindet.
Dämpfer nach dem vorgehenden Anspruch, wobei eine Oberseite einer Außenwand des Arbeitszylinders (3) eine Oberseite einer Innenwand des Kanals (10) bildet.
Dämpfer nach einem der zwei vorgehenden Ansprüche, wobei der Kanal (10) zumindest abschnittsweise in einem Winkel (α) gegen eine Längsachse (L) des Arbeitszylinders (3) geneigt und die Verbindung des Kanals (10) zu dem ersten Arbeitsraum (3a) eine Öffnung (8) in dem Arbeitszylinder (3) ist.
Dämpfer nach einem der drei vorgehenden Ansprüche, wobei der Ventilkörper (6a) eine axiale Durchgangsöffnung aufweist durch die die Dämpfungsflüssigkeit in dem Kanal (10) hinter den Ventilkörper (6b) fließt.
Dämpfer nach dem vorgehenden Anspruch, wobei der Kanal (10) an einem vom ersten Arbeitsraum (3a) entfernten Ende mit einer Verschlusskappe (12) verschließbar ist und das Federelement (11) sich mit einem axialen Ende an der Verschlusskappe (12) abstützt.
System zum Verbinden mit einem Luftfahrzeugkörper, das System umfassend: a) eine Kufe oder ein Fahrwerk, b) wenigstens einen Dämpfer, der die Kufe oder das Fahrwerk mit dem Luftfahrzeugkörper verbindet, c) wobei der Dämpfer ein Dämpfer (1) nach den Ansprüchen 1 bis 14 ist.
Helikopter mit zwei Landekufen, wobei jede der Landekufen über wenigstens einen Dämpfer mit dem Helikopter verbunden ist, wobei es sich bei dem Dämpfer um einen Dämpfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 handelt.