DE1531429C - Lenkeinrichtung mit einem Dampfungs zylinder, insbesondere fur Bugrader von Flugzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine als Nachlaufsteuerung mit Rückführung ausgebildete, durch Hilfskraft hydraulisch oder pneumatisch über einen Stellzylinder betätigbare Lenkeinrichtung, insbesondere für Bugräder von Flugzeugen mit einem Dämpfurigszylinder, der einen Kolben mit gleichen Kolbenflächen aufweist und der mit einem Drosselorgan versehen ist, das als einziges Organ zur Beeinflussung der Strömung zwischen den Zylinderräumen des Dämpfungszylinders vorgesehen ist und mindestens eine, mit zwei direkt hintereinander angeordneten Drosselkanten ausgestattete, zweiseitig wirkende Drossel aufweist, nach Patent 1295 386.

Die Erfindung ist eine Weiterbildung der im Patent 1 295 386 behandelten Einrichtung. Es liegt die Aufgabe zugrunde, die im Hauptpatent beschriebene Einrichtung so zu gestalten, daß unter Beibehalt der Vorteile der Einrichtung beliebig große Bugradverstellwinkel nach beiden Seiten einstellbar sind, während die maximal erreichbaren Verstellwinkel bei Einrichtungen nach dem Hauptpatent auf 45° begrenzt sind. Bei der verbesserten Einrichtung sollen ferner über den gesamten Verstellbereich des Bugrades konstant bleibende Verstellkräfte wirken.

Die von der Erfindung angesprochene Problematik zeigt sich ihrem Gesamtumfang nach am besten am Beispiel eines bekannten Steuerkolbens auf, der gleichzeitig Dämpfungscharakter hat (vgl. insbesondere USA.-Patentschrift 2 664 859). Hierbei handelt es sich um einen Doppelzylinder, in welchem unterschiedliche Ringflächen eines doppelseitigen Stellkolbens von einem kompressiblen Medium beaufschlagt sind und innen, konzentrisch in der hohlen Kolbenstange des Stellkolbens, ein.Dämpfungskolben, dem Druck eines kompressiblen Mediums mit unterschiedlicher Flächenbeaufschlagung doppelseitig ausgesetzt ist. Dabei sind die beiden Arbeitsräume, des Dämpfuiigszylinders jeweils über eine Leitung,' ein verstellbares Drosselventil und ein letzterem, in der Leitung vom Arbeitsraum her betrachtet, vorgeschaltetes Rückschlagventil miteinander und über eine gemeinsame Leitung mit einem Ausgleichsbehälter verbunden.

Die Verwendung eines derartigen Stellkolbens als Steuerorgan für ein Flugzeugfahrwerk würde natürlich zwangläufig auch eine gewisse, wenn auch geringe Flatterdämpfung bewirken. Da jedoch bei der bekannten Einrichtung ein Stufenkolben verwendet wird und damit notwendigerweise ein Ausgleichsgefäß für die unterschiedlich verdrängte Flüssigkeitsmenge eingeschaltet werden muß, ist die Dämpfwirkung bei wechselnder Hubrichtung auch bei Verwendung von zwischen Ausgleichseinrichtung und Arbeitsräumen geschalteten Drosselstellen unterschiedlich und nicht eindeutig definierbar, weil bei der Drosselung Beeinflussungen auftreten, die nicht . ausschließlich auf den Druck in den Arbeitsräumen zurückzuführen sind. Noch ungünstiger liegen die Verhältnisse bei Verwendung von Rückschlagventilen als zusätzliche oder ausschließliche Einwegstufendrossel. Eine eindeutige Flatterdrosselung läßt sich mit diesen bekannten Mitteln nicht erzielen. Des-, gleichen sind keine Mittel aufgezeigt, mit denen sich bei konstant bleibenden Dämpfungskräften eine Verstellbewcgung um einen relativ großen Verstellwinkel (bis 360°) ercichen läßt.

Ferner ist ein hydraulischer Schwenktrieb (deutsche Auslegeschrift 1 243 522) bekannt, bei dem die trans-. latorische Bewegung eines Kolbens, der mit einer Zahnstange versehen ist, mit Hilfe eines mit dieser Zahnstange im Eingriff befindlichen Ritzels in eine rotatorische Bewegung umgewandelt ist. In speziellen Ausführungsformen dieser Einrichtung können die Arbeitsräume des beidseitig beaufschlagten Arbeitskolbens über eine Ausgleichsleitung verbunden sein, wobei zu beiden Enden der Ausgleichsleitung entweder in der Zylinderwandung oder am Kolben Rückschlagventile angeordnet sind. Mit dieser Einrichtung ' lassen sich jedoch ähnlich wie mit der vorher beschriebenen Einrichtung keine Dämpfwirkungen erreichen, die jeweils konstant proportional der Anfangsgeschwindigkeit bzw. der Stoßenergie sind, wie dies beim Einsatz als Lenkeinrichtung für Bugräder von Flugzeugen erforderlich ist.

An einer Lenkeinrichtung der eingangs genannten Art ist die daran anschließend beschriebene Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stellzylinder einen axial angeordneten und durch verschiebbaren Arbeitszylinder aufweist, dessen Kolben mittels einer durchgehenden. Kolbenstange im Stellzylinder befestigt ist und dessen Stirnflächen zu den Dämpfungskolben erweitert sind, die mit dem Stellzylinder die Dämpfungszylinderräume begrenzen, und daß in an sich bekannter Weise der Arbeitszylinder rnit einer Zahnstange fest verbunden ist, die mit einem Zahnrad im Eingriff steht, welches mit dem zu lenkenden Organ verbunden ist. '■-..■

Mit der beschriebenen Einrichtung ist ohne zu-. sätzlichen Aufwand die Lenkbarkeit rollender Fahrzeuge wesentlich erhöht*. Insbesondere Flugzeuge, die . ein motorisch angetriebenes.,Bugrad aufweisen, können , ,.ohne fremde Hilfe vom Piloten, selbst auf räumlich beengten Plätzen, in ihre Start- oder Abstellposition gebracht werden. Da der Antriebsmechanismus für die Verstellbewegung des Bugrades keine Totpunkte ^; aufweist und über den gesamten Verstellbereich konstante Verstellkräfte hat, ist der Aufwand für seine Antriebsaggregate relativ niedrig.' Das leicht zügäng-. lieh angeordnete Drosselorgan ist in an sich bekannter Weise einstellbar ausgebildet und erlaubt so eine mit relativ kurzem Zeitaufwand durchführbare Anpassung an vorliegende Betriebsverhältnisse. Ein Ausführungsbeispiel' der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Die Figur- zeigt eine Nachlaufsteuerung mit Rückführung im Längsschnitt und • lediglich zum besseren Verständnis der Wirkungs-.:.weise dieser Einrichtung davon mit unterbrochenen Linien getrennt, ein zum Betrieb der Nachlaufsteuerung geeignetes Steuergerät in schematisch vereinfachter Darstellungsweise. Die Erfindung erstreckt ,sich nicht auf dieses Steuergerät. -·■ Im folgenden ist die Wirkungsweise der Einrichtungen beschrieben. .

Mit einer unteren Zahnstange 6 des Steuergerätes ist ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Zahnrad im Eingriff, das mit ebenfalls nicht dargestellten betrieblichen Mitteln, zu denen auch eine Kupplung gehört, mit einer im Flugzeug angeordneten Lenkeinrichtung verbunden ist. In die längsverschieblich ge-. lagerte untere Zahnstange 6 greift ferner ein Zahnrad 7 ein, welches in einer Gabel 8 einer Kolbenstange 9 drehbar gelagert ist. Das Zahnrad 7 greift außerdem in eine weitere längsverschieblich gelagerte obere Zahnstange 10 ein, die ebenfalls längs-. verschieblich gelagert ist. Die Zahnstange 10 kämmt mit einem nicht dargestellten Zahnrad, das fest auf

einer Welle 12 sitzt und über Zwischenräder 13 und 14 sowie über das Zahnrad 15 mit dem Bugverstellzahnrad 16 getrieblich verbunden ist. Das Bugverstellzahnrad kann, entsprechend dem gewünschten Bugradverstellwinkel, auch, wie. dargestellt, lediglich als Zahnradsegment ausgebildet sein.

Die Koblenstange 9. trägt zwei Kolben 17 und 18 eines druckausgeglichenen Steuerschiebers 19. Der Steuerschieber 19 weist an seiner rechten Seite eine Rücksteilfeder 20 auf, die zwischen zwei Anschlaghülsen 21 und 22 sitzt. Die Anschlaghülsen 21 und 22 stützen sich jeweils an einem rechten 23 bzw. linken Anschlag 24 im Gehäuse des Steuerschiebers 19 ab. Sie sind gleitend auf der Kolbenstange 9 gelagert.

Durch die beiden Kolben 17 und 18 wird der Steuerschieber 19 in drei Ringräume 25, 26 und 27 unterteilt. Der linke Ringraum 25 sowie der rechte Ringraum 27 sind über Zwischenleitungen 28 und 29 mit einer gemeinsamen Rücklaufleitung 30 verbunden. Der mittlere Ringraum 26 ist mit einer Druck- ao leitung 31 verbunden. Von der Druckleitung 31 zweigt eine Druckleitung 32 zu einer nicht dargestelten Kupplung ab. In der dargestellten Nullage decken die Kolben 17 und 18 des Steuerschiebers 19 zwei von den ebenfalls hintereinandergeschalteten Ärbeitsleitungen 36 und 48.

Die im folgenden wegen der besseren Übersicht nacheinander beschriebenen Vorgänge der Stellzylinder- bzw. Bugradverstellung und der Rückführung zum Steuerschieber verlaufen zum Teil synchron. Durch einen Steuerimpuls wird die gleitend gelagejrte Zahnstange 6 verschoben und damit diese Bewegung auf das Zahnrad 7 und damit über die Gabel 8 auf die Kolbenstange 9 übertragen. Je nach der Drehrichtung werden hierdurch wahlweise die Arbeitsleitungen 35 und 47 oder 36 und 48 als Druckleitungen zum jeweils angeschlossenen Arbeitsraum des Arbeitszylinders 54 frei. Der jeweils nicht beaufschlagte Arbeitsraum des Stellzylinders steht dabei über die Arbeitsleitungen 47, 35, den linken Ringraum 25 und die Leitung 28 oder über die Arbeitsleitungen 48, 36, den rechten Ringraum 27 und die Leitung 29 mit der Rücklauf leitung 30 in Verbindung.

Die nach Beaufschlagung der Arbeitsräume eintretende Stellzylinderverstellung überträgt sich mit Hilfe der Zahnstange 58 auf das Bugradverstellzahnrad 16. Die Bugradverstellung wird über das Zahnrad 15 sowie die Zwischenräder 14 und 13 auf die Rück

Anschlüsse 33 und 34 von Arbeitsleitungen 35 und 36 25 meldewelle 12 übertragen, deren fest gelagertes nicht

ab, die als Vor- und Rückläufleitungen dienen können. Diese Arbeitsleitungen führen zu einem federbelasteten Trennventil 38, das über eine vom mittleren Ringraum 26 abgehende Leitung 37 betätigbar ist.

Auch dieses Trennventil weist zwei auf einer Kolbenstange 39 angeordnete Kolben 40 und 41 auf, die es in einen linken, mittleren und rechten Ringraum 42, 43 und 44 unterteilen. Im druckentlasteten Zustand wird die Kolbenstange 39 von einer Feder 45 gegen einen vom Gehäuse des Trennventils 38 gebildeten Anschlag 46 gedrückt. Dabei stehen vom Trennventil 38 abgehende Arbeitsleitungen 47 und 48 mit einem linken 49 und einem rechten Arbeitsraum 50 eines Arbeitszylinders 54 in einem Stellzylinder 51 in Verbindung.

Der Stellzylinder 51 weist eine zentrale, fest gelagerte, durchgehende Kolbenstange 52 auf, die einen Kolben 53 trägt. Konzentrisch zur Kolbenstange 52 dargestelltes Zahnrad die Zahnstange 10 verschiebt, und zwar in einer Richtung, die der Bewegungsrichtung der Zahnstange 6 entgegengesetzt ist. Die Verstellung der Zahnstange 10 und damit der Kolbenstange 9 ist beendet, wenn Nullstellung erreicht wird, • d. h. sobald die Bugradauslenkung dem eingegebenen Verstellwinkel entspricht.

Eine Entlastung der Druckleitungen 31, 37 und 32 bewirkt, daß die Kolbenstange 39 bis zu ihrem linken Anschlag 46 im Gehäuse des Trennventils 38 durch die Kraft der Feder 45 zurückgeschoben wird. Dadurch sind die Arbeitsräume 49 und 50 des Arbeitszylinders 54 miteinander verbunden. Ohne Dämpfer könnten somit die Flatterbewegungen des Bugrades das Druckmedium von einem Arbeitsraum des Stellzylinders in den anderen verdrängen und dabei jeweils eine Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Arbeitsräume hervorrufen. Durch die in der Verbindungsleitung 61 angeordnete Drossel 62, die der

ist der zum Kolben 53 gehörige Arbeitszylinder 54 45 Dämpfungsflüssigkeit einen. Übertritt vom Dämpfer- -

angeordnet, der an seinen Enden jeweils zu einem Dämpfungskolben 55 bzw. 56 erweitert ist. Die Innenwand des Arbeitszylinders 54 ist somit gleichzeitig die Laufbahn des Kolbens 53. Die Dämpfungskolben 55 bzw. 56 werden sowohl auf der Kolbenstange 52 als auch an der Innenwand 57 des Stellzylindergehäuses geführt. Der Arbeitszylinder 54 trägt an seiner Außenseite eine Zahnstange 58, die in ein Bugrad- · verstellzahnrad 16 eingreift.

Zwischen einem linken Dämpferraum 59 Und einem rechten Dämpferraum 60 besteht eine Verbindungsleitung 61 mit einer darin angeordneten zweiseitig wirkenden Drossel 62, die mit zwei direkt hintereinander angeordneten Drosselkanten ausgestattet ist. >

Bei Betätigung der Steuerung wird das Trennventil 38 über die Druckleitungen 32 und 37 beaufschlagt.

Der Hydraulikdruck verschiebt die Kolbenstange 39 des Trennventils 38 gegen die Wirkung der Feder 45 bis zu einem rechten Anschlag 46 a des Trennventils und bewirkt eine hydraulische Trennung der hintereinandergeschalteten Arbeitsleitungen 35 und 47 raum 59 in den Dämpferraum 60 bzw. umgekehrt ermöglicht, werden derartige Flattererscheinungen jedoch aufgefangen.

Das Lenksystem ist nicht reversibel, d. h., auf das Bugrad einwirkende Kräfte wirken nicht auf die Steuereingangswelle zurück. '

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Als Nachlaufsteuerung mit Rückführung ausgebildete, durch Hilfskraft hydraulisch oder pneumatisch über einen Stellzylinder betätigbare Lenkeinrichtung, insbesondere für Bugräder von Flugzeugen mit einem Dämpfungszylinder, der einen Kolben mit gleichen Kolbenflächen aufweist und der mit einem Drosselorgan versehen ist, das als einziges Organ zur Beeinflussung der Strömung zwischen den Zylinderräumen des Dämpfungszylinders vorgesehen ist und mindestens eine mit zwei direkt hintereinander angeordneten Drosselkanten ausgestattete, zweiseitig wirkende Drossel aufweist, nach Patent 1.295 386, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellenzylinder (51) einen axial angeordneten und verschiebbaren

Arbeitszylinder (54) aufweist, dessen Kolben (53) mittels einer durchgehenden Kolbenstange (52) im Stellzylinder (51) befestigt ist und dessen Stirnflächen zu den Dämpfungskolben (55, 56) erweitert sind, die mit dem Stellzylinder (51) die Dämpfungszyiinderräume (59, 60) begrenzen, und daß in an sich bekannter Weise der Arbeitszylinder (54) mit einer Zahnstange (58) fest verbunden ist, die mit einem Zahnrad (16) im Eingriff steht, welches mit dem zu lenkenden Organ verbunden ist.

2. Lenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (62) in an sich bekannter Weise einstellbar ausgebildet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen