DE2162242B2 - Doppeltwirkender Schwingungsdämpfer, insbesondere zur Dämpfung der rechtwinklig zur Nabe eines Hubschrauberrotors auftretenden Schwingungen eines Rotorflügels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen doppeltwirkenden Schwingungsdämpfer, insbes. zur Dämpfung der rechtwinklig zur Nabe eines Hubschrauberrotors auftretenden Schwingungen eines Rotorflügels, bestehend aus einem einen Anschluß für die Abstützung aufweisenden Gehäuse, in dem wenigstens eine Dämpfungsflüssigkeit enthaltende Zylinderkammer gebildet ist, in der ein Kolben verschieblich ist, dessen Kolbenstange einen Anschluß für das bewegbare Teil trägt, wobei zwischen Kolben und Wandung der Zylinderkammer ein der Dämpfungskraft entsprechender Durchflußspalt vorhanden ist und wobei an der Kolbenstange und am Gehäuse ein Dämpfungsflüssigkeit nach außen abdichtender elastischer Balg befestigt ist.

Mit einem derartigen Schwingungsdämpfer sollen lineare Verschiebungen geringer Amplitude und insbes. diejenigen Schwingungen von Hubschrauber-Rotorblättern in der Drehebene des Rotors gedämpft werden, bei denen es sich um sog. Luftwiderstandsschwingungen handelt, die sowohl während der Anlauf- und Bremsphasen des Rotors als auch während des Vorwärtsfluges des

Hubschraubers auftreten.

Bekannt ist ein doppeltwirkender Schwingungsdämpfer (US-PS 32 66 603), dessen Gehäuse lediglich eine Zylinderkammer aufweist, in der der einzige Kolben verschieblich angeordnet ist Die damit erreichbare Dämpfung reicht für den oben insbes. angegebenen Zweck nicht aus. Zwischen der Kolbenstange und einem zylindrischen Gehäuseteil ist ein enger Ringspalt gebildet, der die Schlaufe eines Dichtungsbalges aufnimmt, welcher das Austreten von Dämpfungsflüssigkeit aus der Zylinderkammer verhindern soll. Bei Bewegungen der Kolbenstange wird der Dichtungsbalg im Ringspalt durch Walkarbeit stark beansprucht, so daß auch eine Zerstörung der Dichtung bei Dauerbetrieb zu befürchten ist

Bei einem anderen, insbes. für Kraftfahrzeuge bestimmten Schwingungsdämpfer (FR-PS 11 53 671) ist ebenfalls nur ein Kolben vorhanden, wobei außerhalb des Gehäuses ein balgartiger Rücklaufbehälter für die Dämpfungsflüssigkeit vorgesehen ist Es handelt sich dabei um einen verhältnismäßig großhubigen Schwingungsdämpfer, der sich für den oben insbes. angegebenen Zweck kaum eignet

Ferner ist es bekannt (DE-GM 18 44 173), bei Schwingungsdämpfern, insbes. für Kraftfahrzeuge, einen von der Dämpfungsflüssigkeit umgebenen Druckausgleichskörper vorzusehen, der mit Druckluft o. dgl. gefüllt sein kann. Dieser Druckausgleichskörper kann einen Ausgleich von Leckagen der Dämpfungsflüssigkeit aus dem Schwingungsdämpfer bewirken.

Schließlich ist es bei gattungsfremden Dämpfungsvorrichtungen (CH-PS 4 85 962) bekannt, eine Mehrzahl von elementaren Dämpfungsorganen vorzusehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten und wartungsfreien hochwirksamen Schwingungsdämpfer insbes. für Hubschrauberrotoren anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem doppeltwirkenden Schwingungsdämpfer der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß im Gehäuse mehrere Zyiinderkammem hintereinander angeordnet sind, deren zugeordnete Kolben auf einer gemeinsamen Kolbenstange sitzen, und daß außerhalb der Zylinderkammern der elastische Balg einen Rückflußbehälter bildet, der mit einem von Dämpfungsflüssigkeit umgebenen Ausgleichsorgan im Gehäuse in Wirkverbindung steht.

Weitere Merkmale der Erfindung sowie deren Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:

F i g. I teilweise einen Längs- und Axialschnitt eines doppeltwirkenden Schwingungsdämpfers für Hubschrauberrotoren,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung U-Il durch den Gegenstand nach F i g. 1,

F i g. 3 in vergrößertem Maßstab ein Detail des Gegenstandes nach F i g. 2.

In dem dargestellten Beispiel umfaßt der Dämpfer einen metallischen zylindrischen Körper I und eine Stange 2 derselben Art, wobei der Körper und die Stange an einem ihrer Enden mit einer Befestigung la oder 2a für die Übertragung und die Wiederaufnahme der zu dämpfenden Bewegung versehen sind; diese Befestitungsorgane sind hier in Form von Gelenken verwirklicht.

In dem Körper I befindet sich eine Einheit 3, die aus einem synthetischen Plastikstoff in Form von zwei Schalen 3a und 3b verwirklicht wird, die eine

halbzylindrische äußere Form aufweisen und entsprechend einer diametralen Ebene aneinandergefügt sind.

In diesen Schalen erscheinen im Innern abstandsgleichc Trennwände 4 und außen, auf den genannten Schalen, eine Rille, die einen Längskanal 5 bildet.

Zwischen den Trennwänden 4 erscheinen zylindrische Zellen 8, und die Stange 2 trägt ihrerseits kreisförmige und ebenfalls abstandsgleiche Scheiben 9, wobei jede Scheibe mit Spiel in einer entsprechenden Zelle derart angeordnet ist, Jaß sie dort einen Kolben bildet, dessen Durchmesser kleiner ist als derjenige der genannten Zelle.

Die Führung der Stange 2 wird durch die zentralen Bereiche der Trennwände 4 gewährleistet, die Halblager bilden, und jeder derart ausgelegte zentrale Bereich ist mit einer Rille 4a versehen, die zwischen zwei benachbarten Zellen durch Druckverlust eine Dichtungsblende bildet.

Der Körper 1 umfaßt eine Bohrung, deren Durchmesser gleich dem Außendurchmesser der Einheit 3 ist Sobald diese um die Stange 2 montiert und mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt ist, wird sie in diese Bohrung eingeschoben, wo sie sich auf einen Ansatz Xb des Bodens abstützt und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine Quetschverbindung arretiert wird, wobei die Quetschverbindung einen umgeschlagenen Teil Jeder Wand des Körpers 1 auf dem entsprechenden Ende der Einheit 3 umfaßt.

In der Nähe des Ansatzes 16 und der Quetschverbindung Ic besitzen die Böden der Kanäle 5 vertiefte Teile 5a und 5b, die den Umlauf der Dämpfungsflüssigkeit ermöglichen.

Im Bereich des Eindringens der Stange 2 in den Körper 1 ist ein Dichtungsbalg 7 vorgesehen, der aus einem Elastomerstoff besteht, wobei der Balg mit einem breiten Ende über den Körper I und mit einem engen Ende über die Stange 2 geschoben und der dichte Sitz durch Schellen gewährleistet wird.

Auf dem Boden des hohlen Teiles des Körpers 1, der merklich halbkugelförmig vorgesehen ist, befindet sich eine Blase 6, die ein Gas enthält, das somit von der Dämpfungsflüssigkeit getrennt ist.

Die von dem Balg 7, den Kanälen 5, dem Hohlraum des Körpers 1 und der Blase 6 gebildete Einheit wird zur Rückgewinnung der eventuellen Ausströmungen der äußersten Lager der Einheit 3 und vor allem zum Ausgleich der Volumenschwankungen der Flüssigkeit verwendet, und zwar insbesondere, wenn die Stange 2 sich im Verhältnis zu dem Körper verschiebt.

Die Blase ist mit einem Gas wie Stickstoff merklich unter Atmosphärendruck gefüllt. Sie kompensiert die Flüssigkeitsübergaben des Balges zum Hohlraum und umgekehrt.

Bei der Montage werden die Stange 2 und die Einheit 3 zusammengebaut und in eine Wanne getaucht, die mit der Flüssigkeit gefüllt ist, die die Zellen 8 ausfüllen soll. Die Stange 2 und diese Einheit 3, die eingetaucht bleiben, werden in den mit seiner Blase 6 versehenen Körper 1 eingeführt, der ebenfalls in diese Flüssigkeit eingetaucht und alsdann mit dem Balg 7 versehen wird.

Sobald die öse 2a einer Beanspruchung unterworfen wird, üben die Scheiben 9 durch ihre Verschiebung eine Walzwirkung auf die in den Zellen 8 enthaltene Flüssigkeit zwischen der Innenwand der genannten Zellen und dem Umfang der Scheiben 9 aus. Das Spiel zwischen dieser Fläche und diesem Umfang kann zum Beispiel zwischen 0,1 und I mm schwanken, und zwar entsprechend der Dämpfung, die erzielt werden soll, und der Viskosität der verwendeten Flüssigkeit. Die Anzahl der Scheiben und Zellen wird in Abhängigkeit von der Stärke der Beanspruchungen bestimmt, die die zu dämpfenden Verschiebungen bewirken,
ϊ In den Kompressionsphasen des Dampfers wird diese Flüssigkeit von dem Balg 7 zu dem Hohlraum des Bodens des Körpers 1 durch die Kanäle 5 übertragen, und die Blase 6 wird zusammengedrückt. In den Ausdehnungsphasen entspannt sich diese Blase und

ι» erzwingt den Rücklauf der genannten Flüssigkeit zu dem genannten Balg 7.

Die Verbindung zwischen den Schalen 3a und Zb kann durch alle gewünschten Mittel gewährleistet werden, durch einfachen ebenen Kontakt wie in F i g. 2 gezeigt,

ι) oder durch Verbindung mit männlicher und weiblicher Stufenfügung 3c wie in F i g. 3 gezeigt. Andere Elemente mit Lippen, verschiedenen Einlagen, Einfügungen, elastischen oder anderen Verriegelungen könnten verwendet werden.

Der Werkstoff der Schalen kann derjenige sein, der unter der Bezeichnung »Rilsan« bek_ant ist, sowie jeder andere Kunststoff, der einen guten Reib ;ngskoeffizienten oder Selbstschmierungseigenschaften gegenüber der Stange und eine ausreichende Festigkeit bietet

>"> Im Falle von zu dämpfenden Bewegungen mit gering'rm Hub, zum Beispiel in der Größenordnung des Zentimeters, bringt die Vielzahl der von den Hohlräumen 8 und den Scheiben 9 gebildeten Dämpfungszellen eine Herabsetzung des Druckes der Flüssigkeit in jeder

«ι Zelle und einen guten Spielraum für die Vorhersehung bedeutender Arbeitsspiele zwischen den Scheiben und Zellen mit sich. Dieses ist ein wesentlicher Vorteil, da die Verwirklichung dieser Vorrichtung keine Schwierigkeiten in der Wahl der Werkstoffe und in der Präzision der

r> Maschinenbearbeitungen aufweist.

Hieraus ergeben sich die nachfolgenden Verbesserungen:

— Ausschaltung der Dichtungsvorrichtungen zwischen ίο gegeneinander beweglichen Teilen; die Dichtheit

zwischen benachbarten Zellen wird durch die einfache Einpassung zwischen Lagern und Stange verwirklicht. Der Totgang, der gewöhnlich durch die Bewegung und die Elastizität der klassischen Γι Dichtungen in ihren Rillen verursacht wird, ist ausgeschaltet;

— Herabsetzung der Masse des Dämpfers: die Wände der Zellen, die einzeln geringen Drucken unterworfen sind, können aus Kunststoffen geringer Dichte

^r'ii hergestellt werden;

— Wegfall des Kontaktes zwischen Kolben und Zylinder mit Ausschaltung der Abnutzung und Korrosionen an dieser Stelle;

— Ausschaltung der äußeren Dichtungen zwischen y> dem beweglichen Teil und dem Körper des

Dämpfers: diese Funktion wird von Jem Balg übernommen, so daß der Dämpfer ein für alle Male für seine gesamte Lebensdauer gefüllt werden kann, wobei die Abwesenheit von Leckstellen den Wegfall ι·« des Ausgleichsflüssigkeitsbehälters gestattet;

— Permanenz der Füllung, die die Gefahren des Totganges ausschaltet, die auf eine mangelnde Flüssigkeitszufuhr zurückzuführen wären;

— Vereinfachung der Ausführung: da das Spiel *■> zwischen Kolben und Zylinder größer sein kann als bei den klassischen Lösungen, können die Bauteile mit einer geringeren Präzision hergestellt werden. Ferner ermöglicht die Aufeinanderfolge der Zellen

und Scheiben die Definierung von Teilen mit einfachen und sich wiederholenden Formen. Maßnahmen, die in der Ausfuhrungsbeschreibung,

nicht jedoch im Patentbegehren erwähnt sind, gehören nicht zum Wesen der Erfindung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Doppeltwirkender Schwingungsdämpfer, insbes. zur Dämpfung der rechtwinklig zur Nabe eines Hubschraubenrotors auftretenden Schwingungen eines Rotorflügels, bestehend aus einem einen Anschluß für die Abstützung aufweisenden Gehäuse, in dem wenigstens eine Dämpfungsflüssigkeit enthaltende Zylinderkammer gebildet ist, in der ein Kolben verschieblich ist, dessen Kolbenstange einen Anschluß für das bewegbare Teil trägt, wobei zwischen Kolben und Wandung der Zylinderkammer ein der Dämpfungskraft entsprechender Durchflußspalt vorhanden ist und wobei an der Kolbenstange und am Gehäuse eine Dämpfungsflüssigkeit nach außen abdichtender elastischer Balg befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) mehrere Zylinderkammern (8) hintereinander angeordnet sind, deren zugeordnete Kolben (9) auf einer gemeinsamen Kolbenstange (2) sitzen, und daß außerhalb der Zyiinderkammem (8) der elastische Balg einen Rückflußbehälter (7) bildet, der mit einem von Dämpfungsflüssigkeit umgebenden Ausgleichsorgan im Gehäuse (1) in Wirkverbindung steht.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinander im Gehäuse (1) angeordneten Zylinderkammern (8) in zwei zu einem Umdrehungskörper (3) mit der die Kolben (9) tragenden Kolbenstange (2) als Achse vereinigten halbzylinderisclien Schalen (3a, 3b) ausgebildet sind.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) als am den Anschluß (la) für die Abstützung aufweisenden Ende verschlossener Hohlzylinder ausgebildet ist und der Umdrehungskörper (3) mit der eingesetzten Kolbenstange (2) auf einem Ansatz (16) nahe dem geschlossenen Ende abgestützt und durch die anschließend nach innen umgebördelte Kante (Ic) am offenen Ende des Hohlzylinders fixiert ist.