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Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer für ein Fahrwerk eines Fluggeräts, mit wenigstens einem Gehäuse und wenigstens einem in dem Gehäuse verschieblich gelagerten Schubrohr, wobei wenigstens ein Sensor vorgesehen ist. Die Erfindung ist ferner auf ein Fahrwerk für ein Fluggerät mit wenigstens einem entsprechenden Stoßdämpfer gerichtet.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Stoßdämpfern für Flüggerätefahrwerke kann eine Stoßdämpferhub-Messung bisher während Flugtests über Kabel-Potentiometer oder ähnliche an der Fahrwerksoberfläche montierte Sensoren durchgeführt werden. Auch ist es aus dem Stand der Technik bekannt, den Stoßdämpferhub indirekt über die Rotation des Torque-Links zu bestimmen.
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Der Stoßdämpferhub ist eine wichtige Größe für diverse Last- und Performanceanalysen sowie für eine Health Monitoring Überwachung.
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Eine direkte Messung des Stoßdämpferhubs wird dadurch erschwert, dass sich Schubrohr und -gehäuse ineinander verschieben und die beschichtete Schubrohroberfläche aufgrund ihrer Funktion nicht für Sensoren oder ähnliche Teile verletzt werden darf. Dabei wird bei jeder Lösung eine relativ große Messlänge bei geringem Bauraum gefordert.
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Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist, dass die damit möglichen bekannten Flugtestmethoden nicht für dauerhafte „in-Service“-Messungen geeignet sind, da hierzu notwendige Einrichtung an der Fahrwerksaußenseite vorgesehen sein müssen und damit durch äußere Einflüsse wie zum Beispiel Steinschlag, Staub und Ähnliches gefährdet sind.
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Es gibt damit kein im Einsatz befindliches Fahrwerk, das dauerhaft bzw. kontinuierlich den Stoßdämpferhub des Fahrwerks messen kann.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Stoßdämpfer und ein Fahrwerk mit einem entsprechenden Stoßdämpfer für Fluggeräte, insbesondere Flugzeuge, bereitzustellen, bei denen eine genaue Messung des Stoßdämpferhubs direkt im Stoßdämpfer besser möglich ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Stoßdämpfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Erfindungsgemäß ist ein Stoßdämpfer für ein Fahrwerk eines Fluggeräts, insbesondere eines Flugzeugs, vorgesehen. Der Stoßdämpfer umfasst wenigstens ein Gehäuse und wenigstens ein in dem Gehäuse verschieblich gelagertes Schubrohr. Der Stoßdämpfer umfasst ferner wenigstens einen Sensor.
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Ein erster Teil des Sensors ist erfindungsgemäß relativ zum Gehäuse und ein zweiter Teil des Sensors relativ zum Schubrohr festgestellt. Der Sensor ist damit erfindungsgemäß wenigstens zweiteilig ausgebildet, wobei die wenigstens zwei Teile über ihre jeweilige Feststellung relativ zueinander verschieblich sind. Der Sensor kann auch aus mehr als zwei Teilen bestehen, wobei beispielsweise der erste Teil und/oder der zweite Teil einteilig oder mehrteilig aufgebaut sein kann. Der Sensor ist erfindungsgemäß vollständig innerhalb des Gehäuses und des Schubrohrs angeordnet. Hierbei kann ein Teil des Sensors innerhalb des Gehäuses und der andere Teil innerhalb des Schubrohres angeordnet sein.
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Selbstverständlich kann es auch überlappende Einstellungen bzw. Positionen des Stoßdämpfers geben, bei denen der Sensor oder Teile davon sowohl innerhalb des Gehäuses als auch innerhalb des Schubrohres angeordnet sind. Es können gleichzeitig Komponenten wie Sensoranschlüsse bzw. Kabel oder Leitungen vorgesehen sein, die den Sensor mit dem Außenbereich des Stoßdämpfers verbinden und deshalb selbst nicht innerhalb des Gehäuses und/oder des Schubrohres angeordnet sind.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist denkbar, dass der Stoßdämpfer ein gasgefederter Hydraulikstoßdämpfer ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass der erste Teil des Sensors im Bereich einer Drossel des Stoßdämpfers angeordnet ist, und/oder dass der zweite Teil des Sensors im Bereich eines Metering Pin des Stoßdämpfers angeordnet ist. Bei dem Metering Pin kann es sich um einen Ventilkolben oder Ähnliches handeln, der je nach Relativposition zur Drossel das Drosselverhalten der Drossel verändert. Die Drossel kann dabei als Durchführung beziehungsweise Öffnung verstanden werden, durch die der Metering Pin verschiebbar oder in die der Metering Pin wenigstens teilweise einschiebbar ist. Alternativ können auch die Öffnung und der Metering Pin gemeinsam als Drossel aufgefasst werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass der zweite Teil des Sensors entlang und/oder innerhalb des Metering Pin angeordnet ist. Der zweite Teil des Sensors kann dabei entlang der gesamten Länge des Metering Pin oder eines Teils der Länge des Metering Pin angeordnet sein. Bevorzugt ist der Sensor entlang wenigstens 50%, besonders bevorzugt entlang mindestens 75% und weiter besonders bevorzugt entlang mindestens 90% der Länge des Metering Pins angeordnet.
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Der Metering Pin kann hierfür eine Ausnehmung beziehungsweise Aussparung aufweisen, in welcher der zweite Teil des Sensors positionierbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass die Drossel relativ zum Gehäuse und der Metering Pin relativ zum Schubrohr festgestellt ist oder umgekehrt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass der erste und/oder der zweite Teil des Sensors als Teile der Drossel ausgebildet sind. Der erste und/oder zweite Teil des Sensors können damit wenigstens teilweise den Drosseldurchlass definieren beziehungsweise Kanten der Drossel sein. Damit kann das durch die Drossel strömende Fluid direkt an dem entsprechenden Teil des Sensors entlangströmen und den Teil benetzen bzw. berühren.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass der Sensor als magnetostriktiver Sensor, als LVDT, als Hall-Sensor, als Potentiometer und/oder als induktiver Abstandssensor ausgebildet ist. Denkbar ist demnach auch eine Ausführung, bei der mehr als ein Sensortyp beziehungsweise mehr als ein einzelnes Sensorelement den Sensor der vorliegenden Erfindung bildet.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass der Durchlass der Drossel vollständig durch die Geometrien und die Relativposition des ersten Teils des Sensors und des Metering Pins definiert ist. Der Durchlass der Drossel entspricht vorliegend dem zum Durchströmen der Drossel zur Verfügung stehenden Querschnitt bzw. Hohlkörper.
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In der in den Figuren beispielspielhaft gezeigten Ausführung kann der erste Teil des Sensors einen kreisförmigen Durchlass aufweisen, durch welchen das beispielsweise zylinderförmig ausgebildete Metering Pin hindurchführbar ist. Als durch die beiden Komponenten definierter Durchlass ergibt sich somit ein hohlzylinderförmiges Volumen. Durch eine derartige Ausführung der Drossel bzw. des Drosseldurchlasses ist es möglich, die beiden Teile des Sensors möglichst nah aneinander zu positionieren. Durch diese Nähe der beiden Teile kann deren Wechselwirkung des Sensors maximiert und somit eine möglichst ungestörte und zuverlässige Signalerfassung mittels des Sensors gewährleistet werden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist denkbar, dass der erste oder zweite Teil des Sensors als Permanentmagnet ausgebildet ist.
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Die Erfindung ist ferner auf ein Fahrwerk für ein Fluggerät mit wenigstens einem Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1-9 gerichtet. Weitere Einzelheiten und Vorteile sind anhand der in den Figuren beispielhaft gezeigten Ausführungen erläutert. Dabei zeigen:
- 1: ein ausgefedertes Fahrwerk mit Sensoranordnung;
- 2: ein eingefedertes Fahrwerk mit Sensoranordnung;
- 3: eine Konfiguration mit Trennkolben und Metering Pin am Gehäuse; und
- 4: eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers.
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1 zeigt einen erfindungsgemäßen Stoßdämpfer 1 für ein Fahrwerk eines Fluggeräts, mit wenigstens einem Gehäuse 2 und wenigstens einem in dem Gehäuse 2 verschieblich gelagerten Schubrohr 3. Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Sensor 4 vorgesehen, dessen erster Teil 41 relativ zum Gehäuse 2 und dessen zweiter Teil 42 relativ zum Schubrohr 3 festgestellt ist. Wie 1 zu entnehmen ist, sind beide Teile 41, 42 des Sensors 4 innerhalb des Stoßdämpfers 1 bzw. innerhalb des Gehäuses 2 und des Schubrohrs 3 angeordnet.
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Wenn die Einfederung beziehungsweise der Hub des Fahrwerks gemessen werden soll, ist grundsätzlich der Stoßdämpfer 1 zu betrachten, da nur er diese relative Bewegung erfährt.
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Die beiden größten beweglichen Teile des Stoßdämpfers 1 sind das Gehäuse 2 (Main Fitting) und das Schubrohr 3 (Sliding Tube). Diese hohlen Teile sind mit einer bestimmten Menge Öl und einem Volumen eines Gases wie beispielsweise Stickstoff gefüllt. Federt das Fahrwerk, wird das Gas komprimiert und sorgt für eine Federkraft. Gleichzeitig wird das Öl durch eine Drossel 5 gedrückt und sorgt so für eine Dämpfung.
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Je nach Konfiguration kann die Drossel 5 auf der Seite des Gehäuses 2 oder am Schubrohr 3 angeordnet sein. Die Drossel 5 kann auch aus Komponenten bestehen, die sowohl am Gehäuse 2 als auch am Schubrohr 3 angeordnet sind.
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Ein Metering Pin 6, der Teil der Drossel 5 sein kann bzw. in eine Durchführung der Drossel 5 einführbar ist, verschiebt sich mit einer Einfederung und läuft durch die Drosselöffnung hindurch. Der Metering Pin 6 verändert die Öffnung bzw. den Durchlass der Drossel 5 und sorgt so dafür, dass die Öffnung der Drossel 5 für bestimmte Einfederungen des Stoßdämpfers 1 unterschiedlich groß sein kann und eine gewünschte, veränderliche Menge Öl durch diese strömen kann. Dadurch kann die Charakteristik des Stoßdämpfers 1 individuell eingestellt werden.
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In den Stoßdämpfer 1 wird ein beispielsweise magnetostriktiver Sensor 4 eingebaut. Dabei befindet sich beispielsweise ein Teil des Sensors, der Wellenleiter, im Metering Pin 6 und ein Permanentmagnet oder mehrere Permanentmagnete, also der andere Teil des Sensors 4, außerhalb des Metering Pin 6 auf einer entsprechenden Vorrichtung. Bei einer Veränderung des Hubs ändert sich die Position des Permanentmagneten relativ zum Wellenleiter. Durch diese veränderte Position lässt sich dann der Stoßdämpferhub bestimmen, da sich der Einfluss des Permanentmagneten auf den Wellenleiter verändert und diese Veränderung als Sensorwert erfassbar ist.
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2 zeigt den Stoßdämpfer 1 von 1 in einem eingefederten Zustand, bei dem die beiden Teile 41, 42 des Sensors 4 zueinander nächstmöglich angeordnet sind.
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Der Permanentmagnet beziehungsweise der erste Teil 41 des Sensors 4 kann mit der Drossel 5 integriert sein oder er kann als zusätzliches Bauteil ausgeführt sein. Denkbar ist, dass der Teil 41 des Sensors 4 die Drossel 5 bildet. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass der Sensor keinen Bestandteil der Drossel bildet.
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Es spielt dabei keine Rolle, auf welcher Seite der Drossel 5 der Magnet beziehungsweise der erste Teil 41 des Sensors 4 befestigt wird, solange die Funktion der Drossel 5 gewährleistet ist. Der erste Teil 41 des Sensors 4 kann einstückig oder mehrstückig und/oder mit einem oder mehreren Drosseldurchlässen ausgebildet sein. Der erste Teil 41 des Sensors 4 kann ferner Durchführungen zum Aufnehmen von Kopplungselementen wie Schrauben umfassen, mittels derer der erste Teil 41 des Sensors 4 mit dem weiteren Gefüge des Stoßdämpfers 1 koppelbar ist.
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Grundsätzlich ist es denkbar, dass Teile des Sensors 4 wie beispielsweise ein Permanentmagnet als erstes Teil 41 in der Drossel 5 integriert sein können und ganz oder teilweise die Drosselöffnung beziehungsweise die Querschnittsfläche der Drosselöffnung definieren können. Ist ein erster Teil 41 des Sensors 4 als Permanentmagnet als Gegenstück zum Wellenleiter beziehungsweise zu einem Metering Pin 6 des Sensors 4 ausgebildet, kann dieser Permanentmagnet an der Drossel 5 angeordnet sein bzw. die Drossel 5 oder einen Teil der Drossel 5 bilden.
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3 zeigt eine Konfiguration des Stoßdämpfers 1, bei der der Metering Pin 6 am Gehäuse 3 und die Drossel 5 bzw. das erste Teil 42 des Sensors 4 am Schubrohr 2 angeordnet ist. Diese Konfiguration funktioniert, da ein Trennkolben 7 das Öl im oberen Teil des Stoßdämpfers 1 hält und vom Gas beziehungsweise Stickstoff im unteren Teil des Stoßdämpfers 1 trennt. Das Prinzip aus miteinander wechselwirkenden Metering Pin 6 und Drossel 5 bleibt erhalten. Der Sensor 4 beziehungsweise die beiden Sensorteile 41, 42 können auf gleiche Weise wie zuvor beschrieben integriert sein. Es sind auch weitere Stoßdämpferkonfigurationen denkbar, die an der Funktion und am den grundsätzlichen Aufbau von Metering Pin 6 und Drossel 5 nichts ändern.
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Durch die interne Messung kann der Hub des Stoßdämpfers dauerhaft und geschützt vor allen Umwelteinflüssen gemessen werden. Somit ist die beschriebene Vorrichtung gegenüber provisorischen Lösungen wie Kabelpotentiometern zu bevorzugen. Eine eigene Flugtestlösung ist nicht mehr notwendig. Außerdem wird der Hub direkt im Stoßdämpfer 1 gemessen und erfordert keine Umrechnung wie dies bei anderen Messungen wie beispielsweise der Torque-Link-Rotation erforderlich ist.
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4 ist eine schematische Ansicht eines Teils eines erfindungsgemäßen Stoßdämpfers 1, bei dem die Messung des Stoßdämpferhubs direkt im Stoßdämpfer 1 mittels beispielsweise eines magnetostriktiven oder sonstigen Sensors 4 zur Wegmessung erfolgt. Der Wellenreiter als zweites Sensorteil 42 kann dabei in dem Metering Pin 6 eingebaut sein und dadurch strukturell geführt und geschützt werden. Das Gegenstück des zweiten Sensorteils 42, also beispielsweise der Permanentmagnet beziehungsweise das erste Sensorteil 41, befindet sich außerhalb des Metering Pin 6 auf einer Vorrichtung. Bei dieser Vorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Drosselplatte einer Drossel 5 handeln. Der erste Sensorteil 41 kann auch als Teil der Drossel 5 verstanden werden oder die Drossel 5 bilden. Die beiden Sensorteile 41, 42 bewegen sich bei einer Änderung des Stoßdämpferhubs relativ zueinander.
