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Verriegelungseinrichtung für druckmittelbetätigte Verstellstreben
für Flugzeuge Die Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung für mittels .hydraulischen
oder pneumatischen Druckes gegeneinander verstellbare Kraftglieder, z. B. Zylinder
und Kolben, insbesondere für hydraulische Versbellstreben zur Betätigung von Flugzeugbauteilen
wie z. B. einziehbaren Fahrgestellen, Rudern, Klappen, Kühlern u. dgl. m. 1n der
Riegel ist es erforderlich, den Kolben dieser Verstellstreben in seinen beiden Endlagen
,öder nur in einer Endlage gegen den Strebenzylinder mechanisch zu verriegeln, damit
er auchdann in dieser Endlage verbleibt, wenn das Druckmittel ausbleibt oder sein
Druck zu niedrig wird. Es ist bekannt, zu diesem Zweck Sperrglieder vorzusehen:,
die von :einem besonderen Verriegelungskolhen so gesteuert werden, daß sie den Strebenkolben
beim Erreichen seiner Endlage gegenüber dem Zylinder unverschveblich festhalten,
daß sie ihn aber wieder freigeben, sobald er vom Druckmittel zu einer Verstellung
in der entg@egen;gesietzten Richtung heaufschlagt wird. Bei den bekannten Verriegelungen
dieser Art wirkt auf den Verriegelungskolben von der einen diem Verstellstrebenkolben
zugewandten Seite hier der Druck des Druckmittels und von der anderen Seite her
die Kraft :einer Feder, die bestrebt ist, den Verri:egelun;gskolben in seine Verriegelungsstellung
gegen ,einen am Zylinder festliegenden Anschlag zu drücken. je nach dem Überwiegender
einen oder der anderen Kraft wird der Verriegelungskolben in der einen oder anderen
Richtung verstellt. Bei solchen Einrichtungen zeigt sich nun der Mangel, daß das
Verriegeln -oft nur mit erheblicher zeitlicher Verzögerung oder sogar -überhaupt
nicht .erfolgt.
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Beim Bewegen des Strebenkolb.ens infolge Einströmens des Druckmittels
in das eine Ende des Strebenzylinders, entsteht auf der nicht beaufschlagten Seite
des Strebenkolbens ein Rückdruck entsprechend dem Strömungswiderstand der Rückflußleitung.
Dieser unvermeidliche Rückdruck verringert zunächst
einmal die Leistung
an der Kolbenstange; zum andern ist er normalerweise so groß, daß der Verriegelungskolben
entgegen seiner Federkraft in seine Endlage gedrückt wird. Der Strebenkolben findet
also beim Erreichen seiner Endlage dien Verriegelungskolben nicht in Verriegelungsbereitschaft.
Ert wenn sich der Druck (Rückdruck) infolge- Stillstandes des Strebenkolbens ausgeglichen
hat, setzt sich der Verriegelungskolbien unter Einwirkung der Feder langsam in Bewegung.
Dieser Zeitverlust ist schon Mangel genug, da bis zur Verriegelung meistens keine
weiteren Arheitskolben eingeschaltet werden können. Es können aber Umstände eintreten,
bei denen eine Verriegelung ganz ausbleibt; z. B. kann der Fall eintreten, daß der
Strebenkolben im Laufe der Zeit undicht wird. Der sich dann gegenüber der vom Druckmittel
beaufschlagten Seite des Strebenkolbens am Verriegelungskolben bildende Druck, bestehend
einesteils aus dem Arbeitsdruck des Druckmittels und andernteils aus dem Rückdruck,
kann auch bei Stillstand des Strebenkolbens so groß sein, d,aß dieser Druck der
Verriegelungsfeder mindestens das Gleichgewicht hält.
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Falls die Endlagen des Strebenkolbens nicht durch genaue Anschläge
festgelegt sind, kann weiter der Fall eintreten, daß der Kolben über die Verriegelungsstellung
hinausführt und so auch ,eine spätere Verriegelung unmöglich macht. Diese Nachteile
werden alle durch die Erfindung vermieden.
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Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß das nicht einwandfreie
Arbeiten der bekannten Einrichtungen dieser Art .auf fol gendeUrsachenzurückmführenist:
Das vor dem Verriegeln. in dem Raume zwischen dem Verriegel.ungskolben und dem Strebenkolben
eingeschlossene Druckmittel muß zum Zwecke des Verriegelns durch den Druck der Feder
über eine Abflußöffnung verdrängt werden. Ist nun der Querschnitt dieses Abflusses
relativ klein bzw. die A.bflußleitung lang und die Zähflüssigkeit des Druckmittels
erheblich, so wird der Widerstand, «-elchen das Druckmittel seiner Verdrängung entgegensetzt,
unter Umständen so hoch, daß die Federkraft den Verriege@ungskolben nur langsam
verschieben kann und unter Umständen nicht mehr ausreicht, um ihn alsbald wieder
in die Verriegelungsendlage zu bringen. Daraus ergibt sich, d,aß die bekannten Verriegelungseinrichtungen
nur dann einwandfrei arbeiten können, wenn die Feder eine ganz bestimmte Kraftwirkung
auf den Verriegelungskolblen ausübt. Diese muß einerseits stärker sein .als der
Widerstand, -den das zwischen den beiden Kolben eingeschlossene Druckmittel beim
Verriegeln seiner .Ve@V'@k'ängung entgegensetzt, jedoch geringe''=als der Druck
des beim Entriegeln in den Raum zwischen den beiden Kolben eintretenden Druckmittels.
Die Erfindung benveckt die Vermeidung dieser Nachteile, also .die Schaffung einer
völlig zuverlässig anbeiternd-en Verriegelungseinrichtung für Verstellstreben der
angegebenen Art.
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Erfindungsgemäß wird nun bei den in Betracht kommenden Verriegelungseinrichtungen
für druckrnittelbetätigte Verstellstreben für Flugzeuge mit mindestens einem Verriegelungskolben,
welcher auf der dein Strebenkolben zugewandten Seite durch das Druckmittel beaufschlagbar
und auf der dem Strebenkolben .abgewandten Seite durch eine Federkraft belastet
ist, die Anordnung so getroffen, daß der Verriegelungskolben durch Druckmittelbeaufschlagung
seiner dem Strebenkolben abgewandten Seite mit -einer Gesamtkraft belastbar ist,
welche größer als der Rückdruck des vom Strebenkolben verdrängten Druckmittels auf
den Verriegelungskolben, 'jedoch kleiner als die den Strebenkolben gegen den Verriegelungskolben
bewegende Kraft ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt
dargestellt.
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Abb. i zeigt die Einrichtung in der Verriegelungsstellung, Abb. z
zeigt im Teilbild die Stellung des Verstellstrebenkolhens und der Verriegelungsglieder
kurz vor dem Erreichen der Endstellung des Strebenkolbens.
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In einem nur teilweise dargestellten Verstel.lstrebenzylinder i, der
mit einem Ende mittels Kugelgelenkes 2 an einen anderen Körper, z. B. den Rumpf
eines Flugzeuges, angeschlossen ist, ist der Strehenkolhen 3 verschieblich angeordnet.
Der Kolben ist mit einer durch das nichtdargestellte Zylinderende druckdicht nach
außen geführten Kolbenstange 4 verbunden und kann über eine an die Zylinderenden
angeschlossene Leitung 6 wechselweise auf der einen oder der anderen Seite mit dem
Druckmittel beaufschl.agt werden. Der Kolben trägt ferner an beiden Stirnseiten
Kugelkäfige,. welche die als Verriegelungsglieder wirkenden Kugeln 7 so aufnehmen,
daß diese in der Verriegelun:gsstellung in ringförmige Eintiefungen ä der Zylinderinnenwand
radial nach außen eintreten können. Im äußeren Zylinderendteil ist, in einem Ringeinsatz
io druckdicht geführt, der Verrlegelungskolben 12 angeardnet, dessen Huh in der
einen Richtung durch die Zylinderstirnwand 13, in der anderen durch einen
gegen den Einsatz io sich anlegenden Bund 14 begrenzt ist. Eine gegen die Zylinderstirnwand
13 sich abstützende
Druckfeder 15 ist bestrebt, den Verriegelungskolben
i 2 dem Strebenkolben 3- zu nähern. An dem dem Strebenkolhen zugewandten Ende trägt
der Verriiegelungskolben einen ringförmigen Fortsatz 16 mit einer kegeligen Endfläche
17; der Fortsatz 16 kann in den ihm zugekehrten Kugelkäfig 18 des Strebenkolbens
eindringen . und die Kugelig 7 radial nach außen drängen, sobald diese in ;gleicher
Höhe mit der Ringnut 8 liegen. Der Verriegelungskolben 12 und der Strebenkolben
3 schließen im Zylinder i drei. Teilräume voneinander ab; und' zwar einen Teilraum
20. zwischen Verriegelungskolben 12 und Zylinderstirnwand 13, einen Teilraum 21
zwischen dem Verriegelungskolben 12 und dem Strebenkolben 3 und schließlich einen
Teilraum 22 auf der anderen Seite des Strebenkolbjens 3. Der Teilraum 2o steht mittels
einer Leitung 23,
die außen am Zylinder i entlang geführt ist, mit dem Innenraum
dieses Zylinders i in dauernder Verbindung. Die Stelle, an der diese Leitung 23
in den Zylinder i einmündet, liegt von der der Zylinderstirnwand 13 abgewandten
Stirnkante 25 des in der Verriege,-lungssbellung befindlichen Strebenkolbens 3 mindestens
um Beine Strecke ab, und zwar in Richtung zum Raume 22 hin, die der Strecke gleich
ist, welche der Strebenkolben 3 von denn Zusammentreffen seiner Sperrglieder.mit
deni Verriegelungskolben 12 (Stellung in Abb. 2) ab bis zu seiner Verriegelungs,stellung
(Abt. i) zurücklegt.
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Die Arbeitsweisie der Verriegelungseinrichtung ist nun folgende: Der
Strebenkolben wird durch Einleiten .eines Druckmittels in den Teilraum 22 in Richtung
zur Zylinderstirnwand 13 hin verschoben. Gleichzeitig wird dabei das im Teilraum
21 befindliche Druckmittel durch- die Leitung 6 abgeleitet. Sobald der Strebenkolben
3 hierbei die in Abb.2 dargestellte Lage erreicht, bei der seine Verriegelungsglieder,
die Kugeln 7, ganz nahe beim Fortsatz 16 des Verriegelungskolbens 12 liegen, legt
seine Stirnkante 25 die Mündung der Leitung 23 in den Zylinder i frei, so daß nunmehr
der im Teilraum 22 herrschende Druck sich auch auf den Teilraum 2o überträgt und
mit der Druckfeder 15 zusammen .den Verriegelungskolben l-2 gegen .den Bund 1¢ andrückt.
Bei der Weiterbewegung des Stnebenkolbens 3 stoßen die Kugeln? gegen den Fortsatz
16 des Verriegelungskolbens und schieben nun diesen, da die wirksame Kolbenfläche
des Streb.enkolbens erheblich größer ist als die des Verri;egelungskolbens, vor
sich her, bis die Kugeln: 7 von der kegeligen Endfläche 17 des Verrie,gelungskolbens
seitwärts in die Eintiefung 8 der Zylinderwand hinein verdrängt werden können. Das
bei dieser Verschiebungaus dem Teilraum 2o verdrängte Druckmittel strömt über die
-Leitung 23 zum Teilraum 22 hin ab. Sodann. bewegt sich der Verriegelungskolbjen
12 unter dem gemeinsamen Druck des Druckmittels im Teilraum 2o und der Druckfeder
i 5 im umgekehrten Sinne wieder bis zur Anlage am Bund 1¢ zurück. Dabei tritt der
ringförmige Fortsatz 16 des Verriegelungskolb@ens in den Kugelkäfig 18 ein und hält
so die Kugeln 7 in der Eintiefung 8 fest (in Abb. i dargestellte Lage).. Hiermit
ist der- Strebenkolben 3 gegenüber dem Strebenzylinder i verriegelt.
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Das Entriegeln geschieht durch Einleiten .des Druckmittels durch die
Leitung 6 in den Teilraum 21 zwischen dem Streb,enkolben 3 und dein Verriegelungskolben
12. Da zunächst der Stnebenkolben 3 im Zylinder i noch verriegelt ist, so kann das
Druckmittel vorläufig nur .ein Verschieben des Verriegelungskolb:ens 12 in Richtung
zugr Zylinderstirnwand 13 hin bewirken, wodurch die bis dahin in die Eintiefung
8 eingreifenden Kug 6l11 7 zur Verschiebung radial räch innen freigegeben werden.
Hiermit ist der Streb@enkolblen 3 entriegelt und das auf ihn einwirkende Druckmittel
kann ihn jetzt nach außen, von der Zylinderstirnwand 13 " fort, verschieben.
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Die Erfindung bietet in verschiedener Hinsicht Vorteile: Da das Druckmittel
erfin-Uungsg emäß nicht nur beim Entriegeln auf ,die eine Seite, sondern auch beim
Verriegeln auf die andere Seite des Verriegelungskolbiens wirkt, so wird eine sichere
Verriegelungswirkung auch dann erzielt, wenn der das Verriegeln bewirkenden Verschiebung
des Verriegelungskolbens beträchtliche Widerstände, z. B. bei erheblicher Zähflüssigkeit
des Druckmittels, das beim Verriegeln aus dem Teilraum 2i verdrängt werden `muß,
@entgegenstehen. Außerdem bietet die Erfindung den Vorteil, daß die Feder 15 nur
noch ,die Aufgabe hat, den Verriegelungskolben 12 nach dem Abschalten des Druckmittels
in seiner Verriegelungsstellung, d. h. in Anlage am Bund 1q., zu halten; diese Feder
braucht also nicht mehr so stark bemessen zu sein wie bei den bekannten Verriegelungseinrichtun;gen,
bei :denen die Verriegelungsbewegung nur durch diese Feder allein bewirkt wird.
Dies bringt noch den weiteren Vorteil mit sich, daß die Spannkraft dieser Feder
keiner genauen Bemessung und Einstellung b.e-,darf, sondern innerhalb ziemlich weiter
Gren-Den nach Gutdünken wählbar ist.