DE2249233A1

DE2249233A1 - Hydraulischer stossdaempfer

Info

Publication number: DE2249233A1
Application number: DE19722249233
Authority: DE
Inventors: Spiros Dipl Ing Balaskas; Eckard Dipl Ing Renner; Helmut Schausberger
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 1972-10-07
Filing date: 1972-10-07
Publication date: 1974-04-25
Also published as: DE2249233C2; GB1443186A; IT995564B

Description

72-B I11-35 Bremen, den 28. September 1972

Vereinigte Flugtechnische Werke-Fokker Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Hydraulischer Stoßdämpfer

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Stoßdämpfer mit einem durch einen Kolben in zwei Arbeitsräume aufgeteilten Arbeitszylinder und einem zum Ausgleich von .Volumenänderungen vorgesehenen Reserveraum, der über ein Ventilsystem mit den Arbeitsräumen verbunden ist.

Zur Dämpfung von Bewegungen, insbesondere von Stoßbewegungen, ist es bekannt, Dämpfungsglieder zu verwenden. Diese in der Regel als Stoßdämpfer bezeichneten Glieder können dabei nach d&n verschiedensten physikalischen Prinzipien aufgebaut sein. Bei hydraulischen Stoßdämpfern ist meistens ein Arbeitszylinder vorgesehen, in dem-ein an einer Kolbenstange sitzender Kolben hin und her bewegbar ist. Beim Zusammendrücken des nit Öl gefüllten Stoßdämpfers wird das öl über ein Ventil system von einem Arbeitsraum in den anderen und zum Volumenausgleich in einen Reserveraum geleitet. Beim Auseinanderziehen vollzieht sich der Vorgang entsprechend umgekehrt. Derartige insbesondere im Fahrzeugbau eingesetzte Stoßdämnfer arbeiten sehr zuverlässig? aber iür spezielle Dä:<mfunpsauf < üben sind diese Dämpfer

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nicht geeignet.

Ein Anwendungsfall für einen speziellen Stoßdämpfer ist z.B. im Flugzeugbau gegeben, und zwar zur Dämpfung von Hilfseinlaufklappcn, die an Lufteinläufen von Triebwerken vorgesehen sind. Bei Triebwerken kann zuweilen ein sogenannter Hamraerschockfall auftreten, der mit einer ruckartigen Änderung des Luftdruckes im Einlauf ver-*· bunden ist. Beim Auftreten eines derartigen Hammerschocks werden die Hilfseinlaufklappen mit großer Geschwindigkeit in die Schließbzw. Öffnungsstellung bewegt, so daß Schaden an den Klappen und/ oder an der Flugzeugzelle entstehen können. Es ist deshalb zweckmäßig, an den Hilfseinlauf klappen in beiden Bewegungsrichtungen wirkende Stoßdämpfer vorzusehen, die beim Auftreten eines Hammerschocks die Klappenbewegungen derart dämpfen, daß einerseits diese nicht beschädigt und andererseits der Betrieb der Triebwerke nicht behindert wird.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Stoßdämpfer vorzusehen, der als Dämpfungsglied für spezielle Aufgaben geeignet ist. Erfindungsgeraäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Arbeitsräume des Arbeitszylinders durch eine Reihenschaltung zweier zueinander entgegengesetzt liegender und mit ihrem Verbindungsstutzen am Reserveraum liegender Ventile überbrückt sind und daß parallel zu den in der Ruhestellung Brosselbohrungen öffnenden und in der Arbeitsstellung schließenden Ventilen ein Überdruckventil angeordnet ist.

Mit Hilfe dieser Maßnahme ist es möglich, einen Stoßdämpfer aufzubauen, der bis zu einer unteren Grenzgeschwindigkeit des Kolbens Bewegungen dämpft und beim Erreichen dieser Grenzgeschwindigkeit blockiert. Erst beim Überschreiten eines festlegbaren Druckes öffnet danach das Überdruckventil, so daß der Stoßdämpfer dann wieder als Dämpfungsglied wirkt. Der erfindungsgeniäße Stoßdämpfer eignet sich daher besonders als Dämpfungsglied für Hilfseinlaufklappen von Tricbwerkscinläufen bei Flugzeugen, so daß beim Auftreten eines

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Hammerschocks Schäden an den

Klappen bzw. an der Zelle nicht mehr auftreten können.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels -wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fipur 1 einen erfindungsgemäßen Stoßdämpfer im Schnitt

Figur 2 einen Schnitt II-II gemäß Fipur 1

Fipur 3 einen Schnitt III-III gemäß Figur 1

Figur 4 einen weiteren Schnitt IV-IV gemäß Figur 1 und

Figur 5 2 Diagramme

In der Zeichnung nach Figur 1 ist ein hydraulischer Stoßdämpfer zu sehen, der aus einem Arbeitszylinder 10 mit einem darin eingesetzten Kolben 11 besteht. Der Kolben 11 sitzt dabei an einer Kolbenstange 12, welche durch eine Bohrung einer Schraubkappe 13 nach außen führt. In der Bohrung dieser Schraubkappe 13 sind Ringnuten für 0—Ringe vorgesehen, die zum Abdichten der Kolbenstange dienen. Auch der Kolben 11. der als Teilschnitt im eingefahrenen und ausgefahrenen Zustand dargestellt ist, ist in bekannter Weise mit Ringnuten zur Aufnahme von O-Ringen versehen. Im Arbeitszylinder 10 ist weiterhin ein zylinderförmiger Einsatzkörper 14 vorgesehen, der von der der Schraubkappe gegenüberliegenden Seite eingesteckt ist. Dieser Einsatzkörper 14 besitzt ein konzentrisches Rohr 15» das in eine Bohrung des Kolbens mit im Vergleich zum Rohr 15 größerem Durchmesser eingreift. An der Stirnseite ist die Bohrung im Kolben 11 zur Aufnahme einer Buchse 16 vergrößert, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Fohres entsprechend angepaßt ist. Zur Abdichtung des Rohres 15 ge^en den Kolben 11 ist in der Buchse 16 eine Ringnut mit einem eingelegten O-Ring vorcesehen. Das Rohr 15 ist dera-rt lang bemessen, daß dieses auch bei ausgefahrenem Kolben in dessen Bohrung eingreift. Deshalb ist zur Aufnahme des Rohres 15 in eingefahrenen Zustand des Kolbens IJ die

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Kolbenstange 12 hohl ausgebildet, wobei der Innendurchmesser der Kolbenstange 12 dem Innendurchmesser der Kolbenbohrung angepaßt ist. Wie in Figur 4 näher dargestellt, sind im Kolben 11 zwei quer liegende Durchgangsbohrungen 17 vorgesehen, die entsprechende Kanäle von dem sich zwischen Kolben 11 und Schraubkappe 13 bildenden Arbeitsraum 32 zum Rohr 15 des Einsatzkörpers 14 darstellen.

Der Einsatzkörper 14 ist mit einem quer liegenden Sackloch 20 versehen, dessen Boden mit einer Durchgangsbohrung 25 verbunden ist. In dieses Sackloch ist ein Überdruckventil 21 eingesetzt, wobei der Ventilsitz 22 am Boden des Sackloches 20 liegt. Das Sackloch ist in seinem unteren Teil mit einer Verbreiterung 23 versehen, in die das Rohr 15 einläuft. Wie in Figur 3 näher zu sehen ist, sind im Einsatzkörper 14 mehrere Durchgangsbohrungen 25 vorgesehen, die alle exentrisch liegen. Dadurch kann die hydraulische Flüssigkeit ohne Druckverlust von der einen zur anderen Seite strömen. Das Sicherheitsventil 21 besitzt in seinem Ventilzylinder 26 mehrere seitliche Verbindungslöcher 27, die eine Verbindung zur Verbreiterung 23 des Sackloches 20 herstellen. Im Bereich dieser Verbindungslöcher 27 ist der federbelastete im Ventilzylinder 26 geführte Ventilkolben 28 verjüngt und mit von dort ausgehenden Längsbohrungen versehen, die zur anderen Seite des Ventilkolbens 28 führen.

Am Einsatzkörper 14 ist an der dem Rohr 15 gegenüberliegenden Seite ein Rohrstutzen 34 vorgesehen, der über das Sackloch mit dem Rohr 3-5 in Verbindung steht. In diesem Rohrstutzen 34 ist ein Ansatz vorgesehen, an dem sich ein scheibenförmiges Schließelement 36 eines Ventils 35 abstützt. Auf den Rohrstutzen 34 ist mit einer entsprechenden Zylinderbohrung ein Ventilgehäuse 33 aufgesteckt, das in dieser Zylinderbohrung ein weiteres Ventil 40 und den Ventilsitz 37 des Ventils. 35 aufweist. Der Ventilsitz 37 ist durch eine Stirnkante eines Verbindungsstutzens 39 gebildet, dessen andere Stirnkante für den Ventilsitz 41 des Ventils 40 vorgesehen ist. Dieser Verbindungs-

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stutzen 39 besitzt -in seinem Mitteibreich einen äußeren Ringansatz 44} der einerseits zum Fixieren an einem entsprechenden Ansatz in der Zylinder-bohrung des Ventilgehäuses 33 dient und anderer-•seits mit einer Ringnut und Querbohrungen 43 (Figur 2) versehen ist. Diese Querbohrungen 43 setzen sich in dem Ventilgehäuse 38 fort, so daß von dem Verbindungsstutzen 39 zu einem hinter dem Ventilgehäuse angeordneten Reserveraum 50 entsprechende Kanäle führen. Das Ventilgehäuse 38, dessen Außendurchmesser wesentlich geringer als der Innendurchmesser des Arbeitszylinders ist, besitzt an seiner Aufsteckseite einen Telleransatz 45» der sich gegen den Einsatzkörper legt und in bekannter Weise dagegen abgedichtet und fixiert ist. Die Zylinderbohrung des Ventilgehäuses 38 ist in ihrem unteren Bereich verbreitert und durch Längsbohrungen 47» die in den Seitenwänden verlaufen, mit ihrer Aufsteckseite verbunden. Kurz vor ihrem Grund ist in der Zylinderbohrung ein weiterer Ansatz vorgesehen, an dem sich das Schließelement 42 des Ventils 40 abstützt. Die Schließelemente 36 und 42 werden durch Druckfedern 1^.6 in die dargestellte Öffnungslage bewegt. In dieser Öffnungslage ergibt sich für beide Ventile 35, 40 ein Durchgangskanal und zwar durch in den Schließelementen 36» 42 vorgesehene Drosselbohrungen 48» Diese Drosselbohrungen 48 liegen derart exentrisch, daß diese nach einem Überdrücken der Druckfedern 46 außerhalb der Ventilsitze 37; 41 liegen und damit die Ventile sperren.

Über das Ventilgehäuse 38 ist ein Zylindertopf 51 gestreift, der durch eine Druckfeder 52 gegen den Telleransatz 45 des Ventilgehäuses gedrückt wird. Die Druckfeder 52 stützt sich dabei an einer Verschlußklappe 53 ab, mit der der Arbeitszylinder 10 auf dieser Seite verschlossen ist. An dieser Verschlußklappe 53? die zur Einstellung des Reserveraumes 50 einen Durchbruch im Boden aufweist, sind Anschlußelemente 54 vorgesehen. Der Zylindertopf 51, der als Teilschnitt den maximalen und minimalen Reserveraum andeutet,

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ist in bekannter Weise mit einer Ringnut für einen O-Ring zur Abdichtung des Reserveraumes 50 versehen.

Bei einer Belastung des Kolbens 11 in Einfahrrichtung bewegt sich dieser nach links und verdrängt die hydraulische Flüssigkeit aus dem Arbeitsraum 31· Die Flüssigkeit fließt dabei durch die im Einsatzkörper 14 vorgesehenen Durchgangsbohrungen 25. und die Längsbohrungen 47 des Ventilfohüuses 3& bis zu den Drosselbohrungen 4Ö im Schließelement l\2. des Ventils 40. Wenn die Kolbengeschwindigkeit gering ist, dann bleibt das Ventil 40 geöffnet, so daß die hydraulische Flüssigkeit durch die Querbohrungen 43 in den Reserveraum 50 und durch die Drosselbohrungen 48 des Ventils in das Rohr 15 und über die Bohrungen 17 des Kolbens 11 in den Arbeitsraum 32 fließt. Bewegungen geringerer Geschwindigkeit werden daher bis zu einer bestimmten Kolbengeschwindigkeit geringfügig gedämpft. Figur 5a zeigt in einem Diagramm die Verhältnisse beim Einfahren des Kolbens 11. Der Druckabfall am Ventil 40 ist daher bis zu einer Kolbengeschwindigkeit Va zu gering, um das Ventil zu schließen. Beim Erreichen der Kolbengeschwindigkeit Va reicht der Druckabfall ΔΡ, an den Drosselbohrungen 48 des Schließelementes 42 aus, um das Ventil 40 zu schließen, so daß der Stoßdämpfer blockiert. Ruckartige Bewegungen, wie sie z.B. von einem Hammerschock im Lufteinlauf eines Flugzeugtriebwerkes ausgelöst werden, blockieren daher den Stoßdämpfer, so daß Schaden am Flugzeug verhindert werden. Nach dem Blockieren des Stoßdämpfers nimmt die Kolbengeschwindigkeit stark ab, während der Druck im Arbeitsraum des Arbeitszylinders 10 stark ansteigt. Erreicht dieser Druck den Ansprechdruck Λ,Ρρ des Überdruckventils 21, dann öffnet dieses und gibt einen Nebenschluß zum Rohr 15 im Einsatzkörper 14 zum Arbeitsraum 32 frei. Die Geschwindigkeit des Kolbens 11 kann hierbei bis zu einer maximalen Geschwindigkeit, welche von den Abmessungen des Überdruckventils abhängt, ansteigen und auf einen derartigen Wert gewählt werden, daß keine Schaden auftreten. Das Einfahren des KoI-

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bens 11 ist bei diesem Ausführungsbexspxel mit dem Schließen einer Hilfseinlaufklappe am Lufteinlauf eines Düsenflugzeuges identisch.

Wird der Kolben 11 in Ausfahrrichtung bewegt, dann unterscheiden sich die Verhältnisse bis .zum Blockieren des Stoßdämpfers nicht. Beim Blockieren sperrt aber das Ventil 35s während das Ventil 40 weiterhin geöffnet bleibt. Nach dem Blockieren' nimmt die Kolbengeschwindigkeit wieder stark abj aber da der Druck auf der anderen Seite des Überdruckventils 21 stark ansteigt, bleibt dieses geschlossen, weil die Fläche auf der anderen Seite des Ventilkolbens 28 größer ist, als die am Ventilsitz 22. Das Diagramm nach Figur 5bj das die Verhältnisse beim Ausfahren darstellt, unterscheidet sich daher von dem nach Figur 5^a·

Sollte es für bestimmte Anwenduhgsfalle notwendig sein, gleiche Kennlinien für das Einfahren und Ausfahren zu bekommen, dann müßte dem Überdruckventil 21 ein gleiches Überdruckventil antiparallel geschaltet oder auf das Überdruckventil verzichtet werden. Beim Einbau eines zweiten Überdruckventils ergäbe sich dann für beide Bewegungsrichtungen eine Kennlinie nach Figur 5a, während beim Verzicht auf das Überdruckventil sich entsprechende Kennlinien nach Figur 5b ergäben. In diesem Fall können die Schließelemente in der Mitte mit einer Drosselbohrung versehen werden, so daß dann eine stark gedämpfte Bewegung möglich ist. Da Stoßdämpfer mit gleichen Kennlinien für bestimmte Anwendungsfälle manchmal erforderlich sind, könnte es notwendig sein, ein weiteres Überdruckventil einzubauen oder für Anwendungsfälle geringerer Anforderungen auf ein überdruckventil zu verzichten. Aufgrund seines Aufbaues ist der erfindungsgemäße Stoßdämpfer geeignet, die Aufgaben als spezielles Dämpfungsglied für Hilfsklappen bei Lufteinläufen von Triebwerken zu erfüllen.

— Patentansprüche —

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Claims

Patentansprüche

Hydraulischer Stoßdämpfer mit einem durch einen Kolben in ZHci Arbeitsräume aufgeteilten Arbeitszylinder und einem zum Ausgleich von Volumenänderungen vorgesehenen Reserveraum, der über ein Ventilsystem mit den Arbeitsräumen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Arbeitsräume (31» 32) des Arbeitszylinders (lO) durch eine Reihenschaltung zweier zueinander entgegengesetzt liegender und mit ihrem Verbindungsstutzen (39) am Reserveraum (50) liegender Ventile (35» 40) überbrückt sind und daß parallel zu den in der Ruhestellung Drosselbohi'ungen (4ß) öffnenden und in der Arbeitsstellung schließenden Ventilen (35» 40) ein Überdruckventil (21) angeordnet ist.

2.) Hydraulischer Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet , daß die Ventile (35> 40) mittels Druckfedern (46) derart eingestellt sind, daß diese unterhalb einer bestimmten Kolbengeschwindigkeit (Va) geöffnet und oberhalb dieser Geschwindigkeit gesperrt sind.

3·) Hydraulischer Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Überdruckventil (21) in einer Richtung überdrückbar ist und dabei ein Kanal zum Durchströmen der hydraulischen Flüssigkeit von einem Arbeitsraum (31) zum anderen Arbeitsraum (32) öffnet.

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4.) Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet , daß in dem Arbeitszylinder (lO) von einer Seite ein mit einem konzentrischen Rohr (IB) versehener zylindrischer Einsatzkörper (14) fest eingesetzt ist, der in einem querliegenden, mit dem Rohr (15) in Verbindung stehenden und mit einer exentrischen Durchgangsbohrung (25) verbundenen Sackloch (20) das Überdruckventil (21) aufweist.

5.) Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet , daß der Einsatzkörper (14) auf der dem Rohr (15) abgewandten Seite einen müdem Sackloch (20) in Verbindung stehenden Rohrstutzen (34) mit einem inneren Ansatz aufweist, der als Gegenlager für ein Schließelement (36) eines Ventils (35) dient.

6.) Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß über den Rohrstutzen (34) ein Ventilgehäuse (38) gestreift ist, das in einer Zylinderbohrung sowohl ein Ventil (40) als auch den Ventilsitz (37) für das Ventil (35) des in dem Rohrstutzen (34) vorgesehenen Schließelementes (36) aufweist und daß in der Seitenwand des Ventilgehäuses (38) sowohl von der Aufsteckseite zum verbreiterten Grund der Zylinderbohrung reichende Längsbohrungen (47) als auch querliegende, den Verbindungsstutzen (39) der Ventile (35, 40) durchdringende Durchgangsbohrungen (43) vorgesehen sind.

7·) Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, " dadurch gekennzeichnet", daß die Stirnseiten des Verbindungsstutzens (39) die Ventilsitze (37, 41) der zwei Ventile (35, 40) bilden»

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b".) Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 71 dadurch gekennzeichnet , daß der Verbindungsstutzen (39) in seinem Mittelbereich einen äußeren Ringansatz (44) aufweist, der zum Fixieren im Ventilgehäuse (38)
und zum Abstützen der die scheibenförmigen Schließelemente (36, 42) von den Ventilsitzen (37i 41) abhebenden Federn (46) dient.

9«) Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die scheibenförmigen Schließclemente (36, 42) mit derart exentrisch angeordneten Drosselbohrungen (4Q) verschen sind, daß diese nach dem Anlegen der Schließelemente (36, 42) gegen die Ventilsitze (37> 41) außerhalb dieser Ventilsitze liegen.

10.) Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet , daß über das Ventilgehäuse (3u) ein an der Innenwand des Arbeitszylinders (lO) gleitender, den Reserveraum (50) bildender Zylindertopf (51 gestreift ist und daß dieser Zylindertopf (51) zur Änderung des Reservevolumens gegen die Ki'aft einer sich an einer
Verschlußkappe (53) abstützenden Feder (52) vom Ventilgehäuse (38) Hegschiebbar ist.

11.) Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Länge des am Einsatzkörper (14) vorgesehenen Rohres (15) derart bemessen ist, daß da^ Rohr (15) im Gesamtbereich des Hubes in eine
^% Innenbohrung des Kolbens (ll) eingreift.

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12.) Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Kolbenstange (12) zur Aufnahme des am Einsatzkörper (l4) vorgesehenen Rohres (l5) hohl ist und daß der Kolben (ll) auf der der Kolbenstange (12) zugeuandten Seite Querbohrungen (17) zur Verbindung des Arbeitsraumes (32) mit dem Innenrauia der Kolbenstange (12) aufweist.

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