DE1775416A1

DE1775416A1 - Gasfeder mit Schwingungsdaempfung,insbesondere fuer Flugzeugfederbeine

Info

Publication number: DE1775416A1
Application number: DE19681775416
Authority: DE
Inventors: Roos Wilfried F; Doetsch Hans Peter
Original assignee: Stabilus Industrie und Handels GmbH
Current assignee: Stabilus Industrie und Handels GmbH
Priority date: 1968-08-08
Filing date: 1968-08-08
Publication date: 1971-07-15
Also published as: DE1775416B2; US3625320A; FR2015261A1

Description

STABILUS INDUSTRIE- UND HANDELSGESELLSCHAFT MBH., Koblenz Patent- und Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

Gasfeder nit Schwingungsdämpfung insbesondere für Flugzeugfederbeine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasfeder mit Schwingungsdämpfung, insbesondere für Flugzeugfederbeine, bestehend aus einer, teilweise mit Flüssigkeit und teilweise mit Druckgas gefüllten Zylinder, einer das obere Ende des Zylinders durchsetzenden Kolbenstange mit an ihrem inneren Ende angeordnetem Kolben, wobei die durch den Kolben abdichtend gebildeten Räume über DurAbflußöffnungen und/oder Ventile im Kolben oder der Kolbenstange verbindbar sind und Flüssigkeit und Druckgas im Zylinder ohne Trennwand aneinandergrenzen.

Zweck der oben bezeichneten Anordnung ist es, eine Gasfeder hoher Tragfähigkeit mit Dämpfungseinrichtung darzustellen, die zur Aufnahme großer Stöße mit großer Arbeitsvernichtung geeignet ist.

Es sind Flugzeugfederbeine bekannt, die mit Anschluß an ein zentrales Hydraulik-Systen die notwendigen Eigenschaften hinsichtlich Federung und Dämpfung bei der Landung haben. Für kleine Sport- und Reiseflugzeuge ist jedoch der damit verbundene Aufwand nicht tragbar. Naheliegend ist,für diese Zwecke eine aus dem Kraftfahrzeug bekannte Ausführung von Federbeinen mit Stahlfeder und ölstoßdämpfer üblicher Bauart zu wühlen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß derartige Ausführungen nicht zufriedenstellend arbeiten, da die Keifen dabei zu hoch ueansprucht werden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mängel der bekannten Ausführungen zu beseitigen und eine Gasfeder, insbesondere für Flugzeugfederbeine vorzuschlagen, die einfach im Aufbau ist und den geforderten Betriebsbedingungen gerecht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Gasfeder gemäß dem Gattungsbegriff zur Dämpfung der in den Zylinder einfahrenden Kolbenstange, wie an sich bekannt, mehrere in Abhängigkeit vom Hub eintretende Dämpfabschnitte vorgesehen sind, wobei der erste Abschnitt der reinen Gasdämpfung durch den etwa im mittleren Zylinderbereich liegenden Flüssigkeitsspiegel begrenzt wird, im Bereich der Flüssigkeitsfüllung zusätzlich Mittel zur Dämpfungserhöhung in Abhängigkeit vom Einfahrzustand angeordnet sind und auch die Kolben-Kolbenstangenbaueinheit Mittel zur Dämpfungserhöhung in Abhängigkeit vom Einfahrzustand der Kolbenstange trägt. Durch diese Ausbildung wird ein Gerät geschaffen, das in der Lage ist, eine sehr große Arbeit aufzunehmen und beim Einfahren der Kolbenstange durch Reibung in Wärme umzuwandeln. Gerade für Flugzeugfederbeine ist das wichtig, denn beim Landevorgang eines Flugzeuges kann es geschehen, daß die Federbeine durch Vorgänge ähnlich dem freien Fall beim Landen sehr hoch beansprucht werden. Dabei kann zu geringe Arbeitsaufnahme in der ersten Phase zu sofortigen Brüchen führen, zum anderen kann zu geringe Arbeitsumsetzung und damit federnde Rückwirkung zum Wiederhochspringen des Flugzeuges führen. Nach einigen wiederholten Sprüngen führt dies erfahrungsgemäß ebenfalls zu Brüchen bzw. zu Schäden an der Bereifung. Es müssen nämlich in Anbetracht der Notwendigkeit, ein Flugzeug auf relativ unebenem Gelände zu landen, sehr großvolumige, weiche Reifen verwendet werden, was ein weiterer grundlegender Unterschied zu den Bedingungen im Kraftfahrzeugbau ist. Die erfindungsgemäße Gasfeder dämpft nach Beginn der Bodenberührung zu-

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nächst unter, geringer Inanspruchnahme der Reifenelastizität mit Gas und geht erst nach einem gewissen Arbeitsweg in die härtere Flüssigkeitsdämpfung über. Dadurch, daß sowohl im Bereich der Flüssigkeitsfüllung als auch im Bereich der Kolben-Kolbenstangenbaueinheit Mittel zur Dämpfungserhöhung in Abhängigkeit vom Einfahrzustand angeordnet sind, kann die Dämpfung in Abhängigkeit vom Einfahrweg optimal abgestimmt werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung bestehen die im Bereich der Flüssigkeitsfüllung vorgesehenen Mittel zur Dämpfungserhöhung aus einem Dämpfungsring, der in den Zylinder eingesetzt ist und in seiner Bohrung zwei konische Endabschnitte sowie einen zylindrischen Hittelabschnitt hat, wobei die Kolbenstange an ihrem unteren Ende einen Fortsatz aufweist, der zum Eintauchen in die Bohrung des Dämpfungsringes bestimmt ist. Dadurch wird gegen Ende des Einfahrhubes die Dämpfung erwünschtermaßen entsprechend hart.

Erfindungsgemäß ist es in diesem Zusammenhang vorteilhaft, daß der Fortsatz aus einem an der Kolbenstange angeformten Absatz und der darauf angeordneten Haltemutter besteht. Dadurch wird eine besonders einfache Konstruktion erzielt.

Gemäß der Erfindung wird weiterhin die Anordnung so getroffen, daß die an der Kolben-Kolbenstangenbaueinheit vorgesehenen Mittel zur Dampfungserhöhung aus einem den Kolben überbrückenden Kanal und einem Kolbenventil bestehen. Dadurch wird mit relativ einfachen baulichen Mitteln insgesamt eine weitgehend abgestufte Dämpfung erzielt und eine ßroße Arbeitsaufnahme erreichbar.

Ein v/citeres Kerkmal der Erfindung besteht darin, daß der den Kolben

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überbrückende Kanal aus mindestens einer Axialbohrung und mindestens einer Radialbohrung in der Kolbenstange besteht, wobei die Axialbohrung vom Kolbenstangenende ausgeht und die Radialbohrung oberhalb des Kolbens austritt.

Erfindungsgemäß kann das Kolbenventil einen in einer Umfangsnut des Kolbens angeordneten Steuerring umfassen, der mit Spiel in die Umfangsnut eingesetzt und mindestens eine axiale Dämpfungsbohrung vorgesehen ist, die die Nut mit einem Ende des Kolbens verbindet. Dieses Merkmal ist aber an sich bekannt und wird auch nur im Zusammenhang mit vorgehenden Ansprüchen unter Schutz gestellt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem mit 1 der Zylinder und mit 2 die Kolbenstange der Gasfeder bezeichnet sind. Der Zylinder weist einen Flüssipkeitsraum 21 und einen Gasraum 22 auf. Diese beiden Räume werden auf der Kolbenstangendurchtrittsseite von einer Dichtung und Führungseinrichtung 3 nach außen abgeschlossen. Auf der anderen Seite erfolgt der Abschluß des Zylinders i durch den Boden 13. Im Flüssigkeitsraum 21 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 20 ist ein Dämpfungsring m angeordnet, der aus elastischem Material besteht und einen oberen konischen Endabschnitt 16, einen zylindrischen Mittelabschnitt 15 und einen unteren konischen Endabschnitt 17 aufweist. Die in den Zylinder 1 eintauchende Kolbenstange 2 trägt an ihrem inneren Ende einen Kolben "4, der durch die Haltemutter 7 auf dem Absatz 6 befestigt ist. Die an der Kolben-Kolbenstangenbaueinheit angeordneten Dämpfungsmittel bestehen aus der Axialbohrunc 8, die an eier Stirnseite des Absatzes 6

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der Kolbenstange 2 eintritt und in deren oberes Ende eine Radialbohrung 9 mündet, die o.berha:j,b des Kolbens 4 aus der Kolbenstange austritt. Weiterhin ist eine Dämpfungsbohrung 11 im Kolben 4 vorgesehen, die durch den Steuerring 10 gesteuert wird. Der Steuerring 10 liegt in einer Umfangsnut 24 des Kolbens 4 und deckt je nach Bewegungsrichtung der Kolbenstange den Spalt 12 zwischen Kolben und Zylinder ab bzw. gibt diesen frei.

Die Vorgänge, die sich im Betrieb der Gasfeder, insbesondere bei ihrer Verwendung in einem Flugzeugfederbein, abspielen, sind folgende:

Ausgehend von der in der Zeichnung dargestellten Ruhelage, bei der der Kolben 4 sich an dem Anschlagring 5,der an der Führungs- und Dichtungseinrichtung anliegt, abstützt, wird beim Landevorgang unter der Gewichtsbelastung durch das Flugzeug die Kolbenstange 2 in den Zylinder 1 eingeschoben. Nach Beginn der Bodenberührung des Flugzeuges dämpft nun die Gasfeder zunächst bis zum Passieren des ülspiegels durch den Absatz 6 und den Kolben 4 die Gasfeder nur mit Gas, d. h., relativ weich unter nur geringer Inanspruchnahme der Reifenelastizität. Es steht dabei auch ein genügend großer Weg zur Arbeitsaufnahme und Arbeitsumsetzung zur Verfügung. Beim Eintritt des Absatzes 6 in den Flüssigkeitsraum 21 wird zunächst die Axialbohrung 8 und damit auch die radiale Bohrung 9 für den Gasdurchtritt gesperrt und es beginnt dort die wesentlich stärkere Flüssigkeitsdämpfung. In der nächsten Stufe beim Eintritt des Kolbens 4 in den Flüssigkeitsraum 21 erfolgt auch über die Dämpfungsbohrung 11 und den Spalt 12 ausschließlich Flüssigkeitsdämpfung. Bei dieser Flüssigkeitsdämpfunp treten aus der üämpfungabohrung und der Kadialbohrung 9 Flüssifjkeitsstrahlen mit sehr hoher Geschwin-

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digkeit teilweise in den Gasraum aus und es wird durch Aufnahme dieses Erststoßes im Zylinder 1 eine Gasflüssigkeitsschaumfüllung gebildet. Diese erstreckt sich zunächst oberhalb des Kolbens U. Bei einer weiteren Stoßzunahme gelangt die Kolbenstange 2 mit der Haltemutter 7 in den Bereich des Dämpfungsringes 1Λ, wodurch auf dem Wege über die Ausschaltung des Spaltes 12 und der Dämpfungsbohrung 11 die hydraulische Dämpfung weiter erhöht und auf Grund der elastischen Ausbildung des Dämpfungsringes 14 ein mechanischer Anschlag geschaffen wird. Nach der Dämpfung des Erststoßes, bei dem A insbesondere der weiche Übergang von Gas- zur Flüssigkeitsdämpfung in der Art wichtig ist, daß zunächst nur eine Überströmverbindung, ei. h., die Axialbohrung 3 und die Radialbohrung 9, durch das öl von der Gasdämpfung ausgeschlossen wird, folgt eine Betriebsperiode, bei der die Kolbenstange 2 gegenüber dem Zylinder 1 auf Grund des Überrollens von Hindernissen eine oszillierende Bewegung macht. In dieser Betriebsphase wird durch die den Zylinder jetzt füllende Gas-Öl-Schaummischung eine mittlere Zähflüssigkeit gegeben, die einen Dämpfungsgrad ergibt, der zwischen der Gas- und Flüssigkeitsdämpfung ^ liegt. Das ist genau der Dämpfungsgrad, den man für diese Betriebsperiode benötigt.

Die Befestigung der Gasfeder bei der beispielsweisen Verwendung in einem Flugzeugfederbein erfolgt mit der Kolbenstange 2 über ein Außengewinde 19 an der Flugzeugzelle bzw. damit verbundenen Teilen, während das Rad am Zylinder 1 über einen Befestigungsbolzen 18 gehalten wird.

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Claims

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Patentansprüche;

1. Gasfeder mit Schwingungsdämpfung, insbesondere für Flugzeugfederbeine, bestehend aus einem teilweise mit Flüssigkeit und teilweise mit Druckgas gefüllten Zylinder, einer das obere Ende des Zylinders durchsetzenden Kolbenstange mit an ihrem inneren Ende angeordnetem Kolben, wobei die durch den Kolben abdichtend gebildeten Räume über Durchflußöffnungen und/oder Ventile im Kolben oder der Kolbenstange verbindbar sind und Flüssigkeit und Druckgas im Zylinder ohne Trennwand aneinandergrenzen, dad. gek., daß zur Dämpfung der in den Zylinder (1) einfahrenden Kolbenstange (2), wie an sich bekannt, mehrere in Abhängigkeit vom Hub eintretende Dämpfabschnitte vorgesehen sind, wobei der erste Abschnitt der reinen Gasdämpfung durch den etwa im mittleren Zylinderbereich liegenden Flüssigkeitsspiegel (20) begrenzt wird, im Bereich der Flüssigkeitsfüllung zusätzliche Mittel (14) zur Dämpfungserhöhung in Abhängigkeit vom Einfahrzustand angeordnet sind und auch die Kolben-Kolbenstangenbaueinheit (4, 2) Mittel (8, 9, 10, 12, 11) zur Dämpfungserhöhung in Abhängigkeit vom Einfahrzustand der Kolbenstange (2) trägt.

2. Gasfeder nach Anspruch 1, dad. gek., daß die im Bereich der Flüssigkeitsfüllung vorgesehenen Mittel zur Dämpfungserhöhung aus einem Dämpfungsrinp (14) bestehen, der in den Zylinder (1) eingesetzt ist und in seiner Bohrung (23) zwei konische Lndabschnitte (16, 17) sowie einen zylindrischen Mittelabschnitt (15) hat, wobei die Kolbenstange (2) an ihrem unteren Ende einen Fortsatz (6, 7) aufweist, der zum Eintauchen in die Bohrung (23) des Dämpfungsrin^es (14) bestimmt ist.

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3. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 und 2, dad, gek., daß der Fortsatz aus einem an der Kolbenstange (2) angeformten Absatz (6) und der darauf angeordneten Haltemutter (7) besteht.

4. Gasfeder nach Anspruch 1, dad. gek., daß die an der Kolben· Kolbenstangenbaueinheit (2, 4) vorgesehenen Mittel zur DAmpfungserhühung aus einem den Kolben (4) überbrückenden Kanal (8, 9) und einem Kolbenventil (10, 11) bestehen.

5. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 und 4, dad. p,ek., daß der den Kolben (4) überbrückende Kanal-aus mindestens einer Axialbohrung

(8) und mindestens einer Radialbohrung (9) in der Kolbenstange besteht, wobei die Axialbohrung (8) vom Kolbenstangenende ausgeht und die Radialbohrung oberhalb des Kolbens (H) austritt.

6. Gasfeder nach den Ansprüchen 1 und 4, dad. gek., daß in an sieh bekannter Weise das Kolbenventil einen in einer Umfangsnut (24) des Kolbens (4) angeordneten Steuerring (10) umfaßt, der mit Spiel in die Umfangsnut (24) eingesetzt und mindestens eine axiale Dämpfungsbohrung (11) vorgesehen ist, die die Nut (23) mit einem Ende des Kolbens (4) verbindet.

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