DE1213253B

DE1213253B - Shock absorbers for landing gear of aircraft

Info

Publication number: DE1213253B
Application number: DEB78858A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ernst-Guenter Haase
Original assignee: Boelkow GmbH
Current assignee: Boelkow GmbH
Priority date: 1964-10-09
Filing date: 1964-10-09
Publication date: 1966-03-24

Description

Stoßdämpfer für Landegestelle von Fluggeräten Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoßdämpfer für Landegestelle von Fluggeräten, bestehend aus einem elastischen und einem diesem in Wirkungsrichtung nachgeschalteten unelastischen, Metallverformung nutzenden Dämpfer.Shock absorbers for landing gears of aircraft The invention relates on a shock absorber for landing gears of aircraft, consisting of a elastic and an inelastic downstream in the direction of action, Metal deformation using damper.

Es sind bereits Landegestelle für Flugzeuge bekanntgeworden, bei denen die Stoßdämpfung zunächst mittels einer Feder als elastischer Dämpfer erfolgt, dem ein Zugstab als unelastischer Dämpfer nachgeschaltet ist. Am Federwiderlager vorgesehene Anschläge bewirken durch entsprechenden Angriff am Zugstab, daß die Feder nach Erreichen ihres maximal zulässigen Federweges abgefangen wird. Bei einer darüber hinausgehenden Belastung der stoßdämpfenden Vorrichtung kommt der unelastische Dämpfer zur Wirkung, wobei der Zugstab gereckt wird, dessen plastische Verformbarkeit ebenfalls durch Anschläge begrenzt ist.Landing racks for aircraft have already become known where the shock absorption is initially carried out by means of a spring as an elastic damper, the a tension rod is connected downstream as an inelastic damper. Provided on the spring abutment Attacks cause by corresponding attack on the tension rod that the spring after reaching their maximum allowable spring deflection is intercepted. In the case of a further Load on the shock-absorbing device, the inelastic damper comes into effect, whereby the tension rod is stretched, its plastic deformability also through Stops is limited.

Die Wirkungsweise dieser bekannten Landegestellstoßdämpfer ist derart, daß die in normaler Stärke auftretenden Landestöße nur federnd aufgenommen werden können, während harte Landestöße zunächst ebenfalls federnd, nach Erreichen des maximalen Federweges aber durch Arbeitsaufnahme infolge plastischer Verformung des Zugstabes abgefangen werden.The mode of action of this known landing gear shock absorber is such that the landing shocks occurring in normal strength are only resiliently absorbed can, during hard impacts at first, also resiliently after reaching the maximum spring deflection but by taking up work as a result of plastic deformation of the Tension rod to be intercepted.

Die Stoßdämpfer der vorgenannten Art besitzen jedoch den Nachteil, daß bei dem Zugstab die Reckkraft über dem Reckweg infolge der dabei auftretenden Einschnürung des Zugstabes abnimmt. Der Zugstab weist also im Bereich plastischer Verformung eine abfallende Kennlinie im Kraft-Weg-Diagramm auf. Das Arbeitsaufnahmevermögen, welches sich aus der Summe der Produkte aus Reckkraft am Ort des Reckweges mal einem Anteil des Reckweges ergibt, ist demnach bei einem Zugstab nicht optimal. Optimales Arbeitsaufnahmevermögen setzt vielmehr eine konstant bleibende Verformkraft über dem Verformweg voraus, also möglichst eine rechteckige Kennlinie im Kraft-Weg-Diagramm.The shock absorbers of the aforementioned type, however, have the disadvantage that in the tension rod the stretching force over the stretching path as a result of the occurring Constriction of the tension rod decreases. The tension rod shows so in the area more plastic Deformation shows a falling characteristic in the force-displacement diagram. The work capacity, which is the sum of the products of stretching force at the location of the stretching path times one Portion of the stretching path is therefore not optimal for a tension rod. Optimal Rather, the work capacity translates into a constant deformation force ahead of the deformation path, i.e. if possible a rectangular characteristic curve in the force-path diagram.

Die letztgenannte Bedingung erfüllt weitgehend ein Dämpfer, bestehend aus einem Rohr, das durch Einpressen eines Kernes, beispielsweise einer Kugel, plastisch verformt wird. Derartige unelastische Dämpfer sind als alleinige Stoßdämpfer für die Landung von Abwurflasten ebenfalls bereits bekannt. Diese Dämpfer besitzen jedoch den Nachteil, daß sie nach erfolgter Arbeitsaufnahme nicht wieder verwendbar sind, was allerdings bei den einmalig erfolgenden Landungen von Abwurflasten in Kauf genommen werden kann. Andere Maßstäbe gelten indessen, wenn derartige Stoßdämpfer als alleinige Dämpfer an Landegestellen für Fluggeräte vorgesehen werden sollen. Bei diesen ist es aus Wartungs- und Kostengründen nicht vertretbar, nach jeder normalen Landung die plastisch verformten Dämpfer durch neue zu ersetzen.The latter condition is largely met by a damper consisting from a tube, which by pressing in a core, for example a ball, plastically is deformed. Such inelastic dampers are used as the sole shock absorber for the landing of drop loads is also already known. However, these dampers have the disadvantage that they cannot be reused once they have started work, which, however, was accepted in the case of the one-off landings of drop loads can be. Other standards apply, however, when such shock absorbers are used as the only one Damper on landing frames for aircraft are to be provided. With these is it is not justifiable for maintenance and cost reasons, after every normal landing to replace the plastically deformed dampers with new ones.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoßdämpfer der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die Nachteile der bekannten Stoßdämpfer vermieden sind. Insbesondere soll der erfindungsgemäße Stoßdämpfer einen technisch einfachen, bei normalen Landestößen weitgehend wartungsfreien Aufbau besitzen und ein optimales Arbeitsaufnahmevermögen mit konstant bleibender Verformkraft des unelastischen Dämpfers bei harten Landestößen aufweisen.The invention has for its object to provide a shock absorber of the initially to create said type, in which the disadvantages of the known shock absorbers are avoided are. In particular, the shock absorber according to the invention should have a technically simple, have a largely maintenance-free structure for normal impacts and an optimal Work absorption capacity with constant deformation force of the inelastic damper show in hard landing bumps.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der dem elastischen Dämpfer nachgeschaltete unelastische Dämpfer in an sich bekannter Weise ein Rohr aus plastisch verformbaren Werkstoff sowie einen jedoch im wesentlichen kegelstumpffönnigen, mit dem elastischen Dämpfer verbundenen Kein umfaßt, welcher in seiner Bewegungsrichtung relativ zum Rohr stetig verjüngt ist und einen größten Durchmesser aufweist, der etwas größer als der Innenrohrdurchmesser ist, wobei die Passung von größtem Kemdurchmesser und Rohr.durchmesser derart bemessen ist, daß frühestens nach Erreichen einer vorherbestimmten Belastung des elastischen Dämpfers der Kern das Rohr aufweitend durchdringt.According to the invention this object is achieved in that the elastic Damper downstream inelastic damper in a known manner a pipe made of plastically deformable material as well as an essentially frustoconical, associated with the elastic damper includes none, which in its direction of movement is steadily tapered relative to the pipe and has a largest diameter, the is slightly larger than the inner tube diameter, the fit being of the largest core diameter and Rohr.durchmesser is dimensioned such that at the earliest after reaching a predetermined Load on the elastic damper, the core penetrates the pipe expanding.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht es, mit geringem technischem Aufwand einander widersprechende Forderungen, nämlich einerseits ein leichtes Ansprechen des Stoßdämpfers -bei normalen Landestößen und andererseits die Möglichkeit einer hohen Arbeitsaufnahme in einem Dämpfer zu verwirklichen, wobei das hohe Arbeitsaufnahmeverinögen des unelastischen Dämpfers nur bei Landungen mit hohen Sinkgeschwindigkeiten in Anspruch genommen wird. Da derartige Landungen bei Fluggeräten nicht die Regel sind, ist der unelastische Dämpfer auch dementsprechend selten auszutauschen.The device according to the invention makes it possible with little technical Effort contradicting demands, namely on the one hand an easy response of the shock absorber -for normal landing impacts and on the other hand the possibility of a to realize high work intake in a damper, with the high Arbeitsaufnahmeverinögen of the inelastic damper only for landings with high sink rates in Is claimed. Since such landings in aircraft not As a rule, the inelastic damper must therefore rarely be replaced.

Das günstige Verhältnis von aufnehmbarer Stoßarbeit zum Gewicht und den räumlichen Abmessungen des unelastischen Dämpfers gestattet den Bau besonders leichter und raumsparender Landegestelle. Durch entsprechende Wahl der Passung von Rohr und Kein läßt sich die Ansprechkraft des unelastischen Dämpfers der Kennlinie des elastischen Dämp-Lers angleichen, wobei die obere Grenze hierbei nur durch die Festigkeit des Rohrwerkstoffes gesetzt ist.The favorable ratio of absorbable impact work to weight and the spatial dimensions of the inelastic damper allows the construction particularly lighter and more space-saving landing gear. By choosing the appropriate fit for Tube and no can be the response force of the inelastic damper of the characteristic of the elastic damper, whereby the upper limit is only given by the Strength of the pipe material is set.

Ein weiteres Merkmal im Rahmen der Erfindung besteht darin, daß das Rohr in Wirkungsrichtung des Dämpfers zunehmende Wandstärke aufweist oder am Anfang des Dämpferweges über einen Teil seiner Länge mit konstanter Wandstärke und daran in Wirkungsrichtung anschließend mit zunehmender Wandstärke ausgebildet ist. Durch diese Maßnahmen läßt sich im Kraft-Weg-Diagramm für den unelastischen Dämpfer eine ansteigende Kennlinie erreichen, die beispielsweise dann erwünscht ist, wenn neben hohen vereinzelt auch höchste Stoßbelastungen des Landegestells zu erwarten sind.Another feature within the scope of the invention is that the Tube has increasing wall thickness in the direction of action of the damper or at the beginning of the damper path over part of its length with constant wall thickness and on it is then formed in the direction of action with increasing wall thickness. By these measures can be seen in the force-displacement diagram for the inelastic damper Achieve a rising characteristic, which is desirable, for example, when next to high, occasionally high impact loads on the landing gear are to be expected.

Um möglichst kleine Stoßdämpfer verwirklichen zu können, ist es zweckmäßig, ein großes Weg-Untersetzungs-Verhältnis zwischen den Rädern bzw. Kufen des Landegestells und dem Stoßdämpfer vorzusehen. Bei dieser Maßnahme entstehen jedoch große zu dämpfende Kräfte, deren übertragung durch nur auf Zug beanspruchte Elemente am günstigsten ist. Aus diesem Grund ist bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Stoßdämpfer der Kein mittels einer Zugstange am elastischen Teil des Stoßdämpfers angelenkt, die Kräfte entsprechend der Zerreißfestigkeit ihres Werkstoffes zu übertragen vermag. Die Zugstange kann so dimensioniert sein, daß sie nach Erschöpfung des normalen Arbeitsaufnahmevermögens der Feder-Rohr-Kern-Kombination plastisch verformt wird und nach überschreiten ihrer Elastizitätsgrenze als zusätzliche Sicherheit Arbeit aufnimmt.In order to be able to realize the smallest possible shock absorbers, it is advisable to a large travel-reduction ratio between the wheels or runners of the landing gear and the shock absorber to be provided. With this measure, however, there are large ones that have to be damped Forces, the transmission of which is most favorable through elements that are only subjected to tensile stress is. For this reason, the shock absorber designed according to the invention is the None articulated to the elastic part of the shock absorber by means of a pull rod, the Able to transmit forces according to the tensile strength of their material. The pull rod can be dimensioned so that it after exhaustion of the normal Work absorption capacity of the spring-tube-core combination is plastically deformed and after exceeding their elastic limit work as additional security records.

An Hand der Figuren werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Alle nicht unmittelbar zum Erfindungsgegenstand gehörenden Teile des Landegestells sind aus Gründen einer besseren übersichtlichkeit nicht dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen unelastischen Dämpfer in Verbindung mit einem aus Ringfedem gebildeten elastischen Dämpfer, F i g. 2 einen unelastischen Dämpfer gemäß F i g. 1 mit einem als Biegefeder ausgebildeten Ausleger eines Landegestells.Two exemplary embodiments of the invention are explained in more detail using the figures. All parts of the landing gear that do not directly belong to the subject matter of the invention are not shown for reasons of clarity. It shows F i g. 1 shows an inelastic damper in conjunction with an elastic damper formed from annular springs, FIG . 2 shows an inelastic damper according to FIG. 1 with an arm of a landing gear designed as a spiral spring.

F i g. 1 zeigt von einem Landegestell einen Teil ,eines im wesentlichen in sich starren Auslegers 1, an dessen nicht gezeigten Ende Räder oder Kufen befestigt sind.' Der Ausleger ist in Pfeilrichtung um Bolzen 2 schwenkbar an der Zelle 3 des Fluggerätes angeordnet. Am zellenseitigen Arm 1 a des Auslegers ist eine Hülse 4 befestigt, die einen im Innern als Kugelpfanne 5 ausgebildeten Boden aufweist. Gegen die Kugelpfanne 5 stützt sich über eine der Pfanne entsprechend angepaßte Kalotte 6 eine Ringfeder 7 und ein Distanzrohr 8 ab. Als zweites Federwiderlager dient eine Scheibe 9, die durch eine erste Mutter 10, eine Zugstange 12, eine zweite Mutter 11, einen noch zu beschreibenden unelastischen Dämpfer 13 -und dessen fluggerätefestes Widerlager 14 am Ausweichen in Federrichtung gehindert wird. Als Federweg ist ün Ausführungsbeispiel die Strecke s vorgesehen,-" die durch den Abstand der Scheibe 9 vom Distanzrdhr 8 für eine bestimmte Lastannahme festgelegt ist.F i g. 1 shows a part of a landing gear, an essentially inherently rigid boom 1, to the end of which, not shown, wheels or runners are attached. 'The cantilever is arranged in the arrow direction to bolt 2 pivoted to the cell 3 of the aircraft. At the cell-site arm 1 a of the arm a sleeve 4 is fixed, having a ball socket formed in the interior than 5 floor. An annular spring 7 and a spacer tube 8 are supported against the ball socket 5 via a spherical cap 6 that is appropriately adapted to the socket. The second spring abutment is a washer 9, which is prevented by a first nut 10, a tie rod 12, a second nut 11, an inelastic damper 13 and its aircraft-fixed abutment 14 from deflecting in the spring direction. In the exemplary embodiment, the distance s is provided as the spring deflection, which is determined by the distance between the disk 9 and the spacer tube 8 for a specific load assumption.

Sobald der Federweg verbraucht ist, wird der durch die Feder 7 noch nicht voll abgefangene Landestoß, ohne die Feder weiter beanspruchen zu können, dem unelastischen Dämpfer 13 zugeführt. Dieser besteht aus einem Rohr 16 aus plastisch verformbarem Werkstoff sowie einem zum lichten Querschnitt des Rohres geometrisch ähnlichen, jedoch im Querschnitt größeren, im wesentlichen kegelstampfförmigen Kern 15, welcher in seiner Bewegungsrichtung relativ zum Rohr 16 stetig verjüngt ist und wobei die Passung von größtem Kerndurchmesser und Rohrdurchmesser derart bemessen ist, daß frühestens nach Erreichen der nach den Auslegungsgesichtspunkten für die gewünschte Dämpi-Ungscharakteristik des Landegestells festgelegten, dem Federweg entsprechenden Belastung des elastischen Dämpfers der unelastische Dämpfer 13 zur Wirkung gelangt, wobei der Kein 15 das Rohr 16 aufweitend durchdringt. Das Rohr 16 stützt sich dabei über eine Kalotte 17, die in einer entsprechend ausgebildeten kugelkonkaven Ausnehmung am Widerlager 14 aufgenommen ist, gegen das Widerlager ab. Die Kalotten 6 und 17 und die damit korrespondierenden kugelkonkaven Flächen in den Teilen 5 und 14 dienen dazu, die beim Schwenken des Auslegers 1 zwangläufig auftretenden Winkeländerungen der Dämpfungseinrichtung gegenüber der Zelle zu ermöglichen.As soon as the spring travel has been used up, the landing shock that has not yet been fully absorbed by the spring 7 is fed to the inelastic damper 13 without being able to further stress the spring. This consists of a tube 16 made of plastically deformable material and a core 15 that is geometrically similar to the clear cross-section of the tube, but larger in cross-section, essentially tapered, which is steadily tapered in its direction of movement relative to the tube 16 and the fit of the largest core diameter and is pipe diameter dimensioned such that the earliest after reaching the set of landing gear in accordance with the design considerations for the desired Dämpi-Ungscharakteristik, the spring travel corresponding load 13 reaches the elastic damper of the non-elastic damper effect, the tube 16 divergently penetrates No 15th The tube 16 is supported against the abutment via a spherical cap 17, which is received in a correspondingly formed spherical concave recess on the abutment 14. The domes 6 and 17 and the corresponding spherical concave surfaces in the parts 5 and 14 serve to enable the angle changes of the damping device with respect to the cell that inevitably occur when the boom 1 is pivoted.

In F i g. 2 ist in einer ähnlichen Darstellung wie in F i g. 1 ein Stoßdämpfer gezeigt. Abweichend von dem in F i g. 1 gezeigten ist der Ausleger 21 in F i g. 2 als Biegefeder ausgebildet. Als Werkstoff könnte beispielsweise glasfaserverstärkter Kunststoff oder jedes andere Material mit entsprechenden Federungseigenschaften Verwendung finden.In Fig. 2 is in a representation similar to that in FIG. 1 shows a shock absorber. Notwithstanding that in FIG. 1 is the boom 21 in FIG. 2 designed as a spiral spring. For example, glass fiber reinforced plastic or any other material with corresponding spring properties could be used as the material.

Der Ausleger ist um Zapfen 22 schwenkbar an der Zelle 23 des Fluggerätes angelenkt. Am zellenseitigen Arm 21 a des Auslegers ist eine Hülse 24 befestigt, die einen als Kugelpfanne 25 ausgebildeten Boden aufweist, in dem eine von einer Zugstange 32 mit Kopf gehaltene Kalotte 26 aufgenommen ist. Die Zugstange stützt sich über eine Mutter 31 an einem unelastischen Dämpfer 33 ab. Da der Dämpfer infolge seiner Auslegung nur bei harten Landestößen in Tätigkeit tritt, werden normale geringe Landestöße durch den Ausleger 21 federnd abgefangen. Erst bei harten Landestößen, die über das Absorbtionsvermögen des federnden Auslegers hinausgehen, wird der Ausleger verschwenkt, wobei der unelastische Dämpfer zur Wirkung gelangt. The boom is articulated on the cell 23 of the aircraft so that it can pivot about pin 22. On the cell-side arm 21 a of the boom, a sleeve 24 is attached, which has a bottom designed as a ball socket 25 in which a spherical cap 26 held by a pull rod 32 with a head is received. The tie rod is supported by a nut 31 on an inelastic damper 33 . Since the damper only comes into action in the event of hard landing impacts due to its design, normal, minor landing impacts are resiliently absorbed by the boom 21. Only in the event of hard impacts on landing, which go beyond the absorption capacity of the resilient boom, the boom is pivoted, whereby the inelastic damper comes into effect.

Der Dämpfer besteht ebenso wie der Dämpfer in F i g. 1 aus einem Kein 35 und einem Rohr 36, das in diesem Ausführungsbeispiel in Wirkungsrichtung des Dämpfers zunehmende Wandstärke aufweist. Hierdurch werden die eingangs erwähnten Vorteile erzielt. Die Passung der Teile 35 und 36 ist so ausgelegt, daß der Kein 35 das Rohr 36 unmittelbar vor überschreiten der Elastizitätsgrenze des Auslegers 21 aufweitend durchdringt. Das Rohr 36 stützt sich über eine Kalotte 37 am entsprechend kugelkonkav ausgebildeten zellenfesten Widerlager 34. ab.The damper exists just like the damper in FIG. 1 from a no 35 and a tube 36, which in this embodiment has increasing wall thickness in the direction of action of the damper. The advantages mentioned at the beginning are achieved in this way. The fit of the parts 35 and 36 is designed so that the no 35 penetrates the pipe 36 widening immediately before the elastic limit of the boom 21 is exceeded. The tube 36 is supported via a spherical cap 37 on the cell-fixed abutment 34, which is designed in a correspondingly concave manner.

Claims

Claims: 1. Shock absorbers for landing gears of aircraft, consisting of an elastic and an inelastic damper that uses metal deformation, which is connected downstream in the direction of action, characterized in that the inelastic damper (13 or 33) is a tube (16 or 33) in a manner known per se. 36) but connected of plastically deformable material and a substantially JE kegelstumpfförinigen, with the elastic damper No (15 or 35), which is tapered in its direction of movement relative to the tube continuously and having a greatest diameter slightly larger than the Inner pipe diameter, the fit of the largest core diameter and pipe diameter being dimensioned in such a way that the core penetrates the pipe widening at the earliest after a predetermined load on the elastic damper has been reached.

2. Shock absorber according to claim 1, characterized in that the tube (36) has increasing wall thickness in the direction of action. 3. Shock absorber according to claims 1 and 2, characterized in that the tube is formed at the beginning of the damper path over part of its length with constant wall thickness and then in the direction of action with increasing wall thickness, 4. shock absorber according to claim 1, characterized in that the none (15 or 35) is connected to the elastic damper by means of a pull rod (12 or 32). Documents considered: German Auslegeschrift No. 1117 396 British Patent No. 604 815.