DE2249233C2

DE2249233C2 - Hydraulischer Stoßdämpfer

Info

Publication number: DE2249233C2
Application number: DE19722249233
Authority: DE
Inventors: Spiros Dipl.-Ing. 2800 Bremen Balaskas; Eckard Dipl.-Ing. 2807 Achim Renner; Helmut 2800 Bremen Schausberger
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke 2800 Bremen De GmbH; Vereinigte Flugtechnische Werke 2800 Bremen GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 1972-10-07
Filing date: 1972-10-07
Publication date: 1983-01-13
Also published as: GB1443186A; IT995564B; DE2249233A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulischen Stoßdämpfer für Hilfseinlaufklappen an Lufteinläufen von Flugzeugtriebwerken mit einem durch einen Kolben in zwei Arbeitsräume aufgeteilten Arbeitszylinder und einem zum Ausgleich von Volumenänderungen vorgesehenen Reserveraum, welcher über ein Ventile und Drosseln enthaltendes Ka.ialsystem 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 den 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 mit Öl gefüllten StoUdampfer«, wird das Öl über ein Ventilsystem von einem Arbeitsraum in den anderen unj zum Volumenausgleich in einen Reserveraum geleitet. Beim Auseinanderziehen vollzieht sich der Vorgang entsprechend umgekehrt. Derartige insbesondere im Fahrzeugbau eingesetzte Stoßdämpfer arbeiten sehr zuverlässig; aber für spezielle Dämpfungsaufgaben sind diese Dämpfer nicht geeignet.

Ein Anwendungsfall für einen speziellen Stoßdämpfer ist z. B. im Flugzeugbau gegeben, und zwar zur Dämpfung von Hilfseinlaufklappen, die an Lufteinläufen von Triebwerken vorgesehen sind. Bei Triebwerken kann zuweilen ein sogenannter Harnmerschockfall auftreten, der mit einer ruckartigen Änderung des Luftdruckes im Einlauf verbunden ist. Beim Auftreten eines derartigen Hammerschocks werden die Hilfsein-

Iaufkiappen mit großer Γc;chwindigkeit in die Schließbzw. Öffnungsstellung bewegt, so daß Schäden an den Klappen und/oder an der Flugzeug2elle entstehen können. Es ist deshalb zweckmäßig, an den Hilfseinlaufklappen in beiden Bewegungsrichtungen wirkende Stoßdämpfer vorzusehen, damit beim Auftreten eines Hammerschocks die Klappenbewegungen dt-ian _c:-■ dämpft werden, daß sowohl Beschädigungen vermieden als auch der Betrieb der Triebwerke nicht behindert wird.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Stoßdämpfer für Hilfseinlaufklappen an Lufteinläufen von Flugzeugtriebwerken vorzusehen, der in der Lage ist, Klappenbewegungen geringer Geschwindigkeit zu dämpfen, dagegen ruckartige Klappenbewegungen z. B. aufgrund eines Verdichtungsstoßes im Laufeinlauf blockiert. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Arbeitsräume des Arbeitszylinder durch eine Reihenschaltung zweier zueinander entgegengesetzt angeordneter und mit ihrem Verbindungsstutzen am Reserveraum liegender Ventile überbrückt sind und daß die in der Öffnungslage Drosselbohrungen öffnenden und in der Schl^;?ßlage verschließenden Ventile entsprechend bemessene Federn aufweisen zur Erzeugung von auf die Ventile in Öffnungsrichtung wirkenden Kräften.

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. Dabei kann die Reihenschaltung der Ventile auch durch ein in einer Richtung überdrückbares Überdruckventil überbrückt sein, das beim Überschreiten eines festlegbaren Druckes öffnet, so daß der Stoßdämpfer dann wieder als Dämpfungsglied wirkt. Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer eignet sich daher besonders als Dämpfungsglied für Hilfseinlaufklappen von Triebwerkseinläufen bei Flugzeugen, so daß beim Auftreten eines auch als Hammerschock bezeichneten Verdichtungsstoßes sowohl Schäden an den Klappen vermieden werden, als auch der Betrieb der Triebwerke nicht behindert wird.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Stoßdämpfer im Schnitt.

F i g. 2 einen Schnitt U-Il gemäß F i g. 1. Fig. 3einen Schnitt IH-HIgemäß Fig. 1. Fig. 4 einen weiteren Schnitt IV-IV gemäß Fig. 1 und

Fig. 5 2 Diagramme.

In der Zeichnung nach F13. 1 ist ein hydraulischer Stoßdämpfer /u sehen, der aus einem Arbeitszylinder 10 mit einem darin eingesetzten Kolben 11 besteht. Der Kolben 11 sitzt dabei ΰπ einer Kolbenstange 12. welche durch eine Bohrung einer Schraubkappe 13 nach außen führt In der Bohrung dieser Schraubkappe 13 sind Ringnuten fur O-Rinfc vorgesehen, die /um Abdichten der Kolbenstange dienen. Auch der Kolben II. der als Teilschnitt im eingefahrenen und ausgefahrenen Zustand dargestellt ist. im in bekannter Weise mit Ringnuten /ur Aufnahme von O-Ringen verschen. Im Arbeitszylinder 10 ist weiterhin ein zylinderförmiger Einsatzkörper 14 vorgesehen, der von der der Schraubkappe IJ gegenüberliegenden Seite eingesteckt ist. Dieser Einsatzkörper 14 besitzt ein kotizentrisches Rohr 15. das in eine Fiohnirui des Kolbens 11 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 Rohres 15 entsprechend angepaßt ist Zur Abdichtung des Rohres 15 gegen den Kolben 11 ist in der Buchse 16 eine Ringnut mit einem eingelegten O-Ring vorgesehen. Das Rohr 15 ist derart lang bemessen, daß dieses auch bei ausgefahrenem Kolben in dessen Bohrung eingreift. Deshalb ist zur Aufnahme des Rohres 15 im eingefahrenen Zustand des Kolbens 11 die Kolbenstange 12 hohi ausgebildet, wobei der Innendurchmesser der Kolbenstange 12 dem Innendurchmesser der Kolbenbohrung angepaßt ist. Wie in F i g. 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 :st. In dieses Sackloch ist ein Überdruckventil 21 eingesetzt, wobei der Ventilsitz 22 am Boden des Sackloches 20 liegt. Das -⁵ Sackloch 20 ist in seinem unteren Teil mit einer Verbreiterung 23 versehen, in die das Rohr 15 einläuft. Wie in F i ^. 3 näher zu sehen ist, sind im Einsatzkörper 14 mehrere Durchgangsbohrungen 25 vorgesehen, die alle exzentrisch 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 Ventilkoiben 28 verjüngt und mit von dort ausgehenden Längsbohrungen 29 versehen, die zur anderen Seite des Ventilkolbens 28 führen.

Am Einsatzkörper 14 ist an der dem Rohr 15 gegenüberliegenden Seite ein Rohrstutzen 34 vorgtsehen, der über das Sackloch mit dem Rohr 15 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 38 aufgesteckt, da 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 Verbindungsstut· zeii 39 besitzt in seinem Mittelbereich einen äußeren Ringansatz 44. der einerseits zum Fixieren an einem entsprechenden Ansatz in der Zylinderbohrung des Vent Ige. äuses 38 dient und andererseits mit einem Ringnut und Querbohrungen 43 (Fig. 2) versehen ist.

Diese Querbohrungeri 41 setzen sich in dein V- r.tilge häiiH J8 fort, so daß von dem Verbindungssiut/cn 39 zu einem hinter dem Ventilgehäuse 38 angeordneten Rcserveraum 50 entsprechende Kanäle führen. Das Ventilgehäuse 38. dessen Außendurchmesscr wesentlich geringer als der Innendurchmesser des Arbeits/.ylindas ist. besitzt an seiner Aufsteckseite einen Telleransat^ 45, der sich gegen den Einsatzkörper legt und in oekannter

^h"' Weise dagegen abgedichtet und fixiert ist. Die Zylinderbo^h:'in<r des Ventiigehäuses 38 ist in ihrem unteicn Bereich verbreitert und durch Längsbohrungen

47. die in den Seitenwänden verlaufen, mit ihrer

■Mifsteckseite verbunden. Kurz vor ihrem Grund ist n, der Zylindcrbohriing ein weiterer Ansät/, vorgesehen, an dem sich das Schlicßelement 42 des Ventils 40 abstützt. Die Schließelemente 36 und 42 werden durch Druckfedern 46 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 sind derart angeordnet, 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 Verschlußkappe 53 ab. mit der der Arbeitszylinder 10 auf dieser Seite verschlossen ist. An dieser Verschlußkappe 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, 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 Ventilgehäuses 38 bis zu den Drosselbohrungen 48 im Schließelement 42 des Ventils 40. Wenn die Kolbengeschwindigkeit gering ist. dann bleibt das Ventil 40 geöffnet, so daß die hydraulische Flüssigkeit durch die Querbohrungen 43 j_{n t}|_cn Reserveraum 50 und durch Drosselbohrungcn 48 des Ventils 35 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. F i g. 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 Vn reicht der Druckabfall zlPi an den Drosselbohrungen 48 des .Schließelementes 42 aus. um das Ventil 40 zu schließen, so daß der Stoßdämpfer blockiert, was insbesondere bei ruckartigen Bewegungen auftritt. Nach dem Blockieren des Stoßdämpfers und weitergehender Belastung nimmt die Kolbengeschwindigkeit stark ab. während der Druck im Arbeitsraum 31 des Arbeitszylinders 10 stark ansteigt. Erreicht dieser Druck Jen Ansprechdruck ΔΡ_: des Überdruckventils 21. dann öffnet dieses und gibt einen Nebenschluß zum Rohr 15 im Einsatzkörper 14 zum Arbeitsraum 32 frei. Die Geschwindigkeit des Kolbens Il kann hierbei bis zu einer maximalen Geschwindigkeit, welche von den Abmessungen des Überdruckventils abhängt, ansteigen und auf einen derartigen Wert bemessen werden, daß keine Schäden auftreten. Das Einfahren des Kolbcm 11 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit dem Schließen einer llilfseinlaufklappe am Lufteinlauf eines Düsenflugzeuges identisch.

Wird der Kolben 11 in Ausfahrrichtiing bewegt, dann unterscheiden sich die Verhältnisse bis zum Blockieren des Stoßdämpfers nicht. Beim Blockieren sperrt aber das Ventil 35. während das Ventil 40 weiterhin geöffnet bleibt. Nach dem Blockieren nimmt die Kolbengeschwindigkeit wieder stark ab; 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 Fig. 5b. das die Verhältnisse beim Ausfahren darstellt, unterscheidet sich daher von dem nach F i g. 5a.

Sollte es für bestimmte Anwendungsfälle notwendig sein, gleiche Kennlinien für das Einfahren und Ausfahren zu bekommen, dann müßte dem Überdruckventil 21 ein gleiches Überdruckventil antiparalle! geschaltet werden. Beim Einbau eines zweiten Überdruckventils ergäbe sich dann für beide Bewegungsrichtungen eine Kennlinie nach F i g. 5a. während beim Verzicht auf das Überdruckventil sich entsprecherde Kennlinien nach F i g. 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hydraulischer Stoßdämpfer für Hüfseinlaufklappen an Lufteinläufen von Flugzeugtriebwerken mit einem durch einen Kolben in zwei Arbeitsräume aufgeteilten Arbeitszylinder und einem zum Ausgleich von Volumenänderungen vorgesehenen Reserveraum, welcher über ein Ventil und Drosseln enthaltendes Kanalsystem mit den Arbeitsräumen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, iu daß die Arbeitsräume (31, 32) des Arbeitszylinders (10) durch eine Reihenschaltung zweier zueinander entgegengesetzt angeordneter und mit ihrem Verbindungsstutzen (39) am Reserveraum (50) liegender Ventile (35, 40) überbrückt sind, und daß die in der Öffnungslage Drosselbohrungen (48) öffnenden und in der Schließlage verschließenden Ventile (35,40) entsprechend bemessene Federn (46) aufweisen, zur Erzeugung von auf diese Ventile (35, 40) in Öffnungsrichtung wirkenden Kräften.

2. Hydraulischer Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Reihenschaltung der Ventile (35, 40) durch ein in einer Richtung überdrückbares Oberdruck ventil (21) überbrückt ist.

3. Hydraulischer Stoßdämpfer nach Anspruch 1 r> oder 2. insbesondere Stoßdämpfer mit einem von einer Seite in den Kolben eindringenden konzentrischen Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (10) an einem Ende einen das konzentrische Rohr (15) aufweisenden Einsatzkör- w per (14) aufweist, der in einem querliegenden, mit dem Rohr fl5) in Verbindung stehenden und mit einer exzentrischen Durchgangsbohrung (25) verbundenen Sackloch (20) das Überdruckventil (21) aufweist. ΐί

4. Hydraulischer Stoßdämp. .τ nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatzkörper (14) auf der dem Rohr (15) abgewandten Seite einen mit dem Sackloch (20) in Verbindung stehenden Rohrstutzen (34) mit einem inneren -to Ansatz aufweist, der als Gegenlager für ein Schließelement (36) eines Ventils (35) dient

5. Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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. ⁵^

6. Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten des Verbindungsstutzens (39) die Ventilsitze (37.41) der zwei Ventile (35,40) bilden.

7. Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsstutzen (39) in seinem Mittelbereich einen äußeren Ringansatz (44) zu seiner Fixierung im Ventilgehäuse (38) und zum Abstützen von die scheibenförmigen Schließelemente (36, 42) von den ·>> Ventilsitzen (37, 41) abhebenden Federn (46) aufweist, die zum Schließen der Ventile bei einer vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeii entsprechend bemessen sind.

8. Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die scheibenförmigen Schließelemente (36, 42) mit Drosselbohrungen (48) versehen sind, derart daß diese nach dem Anlegen der Schließelemente (36, 42) gegen die Ventilsitze (37, 41) außerhalb dieser Ventilsitze liegen.

9. Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeici.net, daß über das Ventilgehäuse (38) ein an der Innenwand des Arbeitszylinders (10) gleitender, den Reserveraum (50) bildender Zylindertopf (51) gestreift ist und daß dieser Zylindertopf (51) zur Änderung des Reservevolumens gegen die Kraft einer sich an einer Verschlußkappe (53) abstützenden Feder (52) vom Ventilgehäuse (38) wegschiebbar ist.

10. Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche I bis 9, dadurch gekennzeichaet, daß die Länge des am Einsatzkörper (14) vorgesehenen Rohres (15) derart bemessen ist, daß das Rohr (15) im Gesamtbereich des Hubes in eine Innenbohrung des Kolbens (11) eingreift

11. Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Kolbenstange (12) zur Aufnahme des am Einsatzkörper (14) vorgesehenen Rohres (15) hohl ist und daß der Kolben (11) auf der Kolbenstange (12) zugewandten Seite Querbohrungen (17) zur Verbindung des Arbeitsraumes (32) mit dem Innenraum der Kolbenstange (12) aufweist