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Hydraulische Betätigungsvorrichtung, insbesondere für einziehbare
Flugzeugfahrwerke Die Erfindung .betrifft eine hydraulische Betätigungsvorrichtung,
insbesondere für einziehbare Flugzeugfahrwerke, bei welcher der Arbeitskolben mittels
zweier zu den Enden des Aribeitszylinders führender, wechselweise als Zufluß- und
Rückflußleitung schaltbarer Arbeitsleitungen zweiseitig beaufschlagbar isst und
in der einen Bewegungsrichtung durch eine äußere Kraft beeinflußt wird.
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Bai Flugzeugfahrwerken, die durch eine doppelt wirkende Verstellstrebe
aus- und eingefahren werden und bei denen das Druckmittel, z. B. Öl, von einer vom
Flugzeugmotor angetriebenen Pumpe geliefert- wird, treten während des Landevorganges,
d. h. beim Ausfahren des Fahrwerkes, häufig Schwierigkeiten auf. Ein. Hauptübelstand
besteht bei derartigen Einrichtungen darin, daß das Ausfahren des Fahrwerkes nicht
mit der erwünschten Schnelligkeit erfolgt, weil die mit dem Flugmotor gekuppelte
Druckmittelpumpe infolge der Drehzahldrosselung .des Motors beim Landevorgang nicht
in der Lage isst, eine ausreichende Druckmittelmenge zu fördern. Das Fahrwerk wird
sich daher mehr unter dem Einfluß der Schwerkraft als unter dem der hydraulischen
Betätigungsvorrichtung aus der Ruhelage nach unten bewegen. Hierbei kann eis auch
vorkommen, daß der Arbeitskolben der Ve-rstellstrebe der zugeführten
Druckflüssigkeit
im Zylinder vorauseilt, wodurch .in dem Arbeitszylinder ein Unterdruck entsteht.
Dieser Zustand ermöglicht es, daß unter Umständen von außen her Luft in den Arbeitszylinder
eintreten kann, zumindest aber in dem Öl fein verteilt enthaltene Luft zur Blasenbildung
gelangt, wodurch der weitere Betrieb der Einrichtung nachteilig beeinträchtigt wird.
Außerdem wird der Ausfuhrvorgang beiden bekannten hydraulischen Einrichtungen noch
dadurch in seiner Schnelligkeit vermindert, daß die Drosselung des auf der Gegendruckseite
des Arbeitskolbens ausströmenden hydraulischen Druckmittels in den verhältnismäßig
engen und langen Rückflußleitungen auf .die Bewegung des Fahrwerkes weiterhin bremsend
wirkt.
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Die geschilderten Schwierigkeiten treten nicht nur bei den Verstellstreben
für Flugzeugfahrwerke auf, sondern sind vielmehr allgemein bei derartigen, doppelt
wirkenden und in einer Richtung von einer äußeren Kraft beeinflußten hydraulischen
Betätigungsanlagen vorhanden.
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Erfindungsgemäß werden diese Nachteile durch die Anordnung und Ausbildung
einer selbsttätigen Ventileinrichtung vermieden, die gekennzeichnet ist durch eine
die Enden des Arbeitszylinders verbindende Umlaufleitung mit einem Rückschlagventil,
das bei der einen Schaltung der Arbeitsleitungen, bei -der die Druckflüssigkeit
und die äußere Kraft auf den Arbeitskolben in gleicher Richtung wirken,einen kurzgeschlossenen
Umlauf der Flüssigkeit von der Gegendruckseite auf die Druckseite des Arbeitskolbens
ermöglicht und das bei der anderen Schaltung der Arbeitsleitungen, bei der die Druckflüssigkeit
und die äußere Kraft auf den Arbeitskolben in entgegengesetzten Richtungen wirken,
mittels eines vom Flüssigkeitsdruck in der einen Arbeitsleitung beeinflußten Absperrgliedes
geschlossen gehalten wird.
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Hierdurch wird es ermöglicht, daß einer seits die beim Ausfahren des
Fahrwerkes auf der Gegendruckseite des Arbeitskolbens ausströmende Druckflüssigkeit
durch den kurzgeschlossenen Umlauf auf die Druckseite des Arbeitskolbens übergeleitet
wird, wodurch ein schnelles Herablassen des Fahrwerkes gewährleistet ist, und andererseits
das überströmventil in den Fällen geschlossen gehalten wird, in denen der Flüssigkeitsdruck
in der Druckleitung gegenüber der äußeren Kraft überwiegt oder die Arbeitsleitungen
zum Einziehen des Fahrwerkes umgekehrt geschaltet sind.
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Das zur Freigabe und zum Verschluß des Überströmventils vorgesehene
Absperrglied ist erfindungsgemäß vorteilhaft als Differentialkolbenventil ausgebildet,
dessen größere Kolbenfläche mit derjenigen Arbeitsleistung in Verbindung steht,
die bei auf den Arbeitskolben gleichgerichteter Wirkung von Druckflüssigkeit und
äußerer Kraft als Rückflußleitung geschaltet ist, und dessen kleinere mit der Umlaufleitung
in Verbindung stehende wirksame Kolbenfläche dabei zufolge Druckanstieges auf der
Gegendruckseite des Arbeitskolbens das Differentialkolbenventil im Sinne einer Freigabe
der Umlaufleitung öffnet.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung für ein einziehbares Flugzeugfahrwerk,
bei dem beim Ausfahren der erste Teil des Arbeitskolbenhubes zur Lösung einer mechanischen
Verriegelung benutzt wird, besteht darin, daß in dem beim Ausfahren als Rückflußleitung
geschalteten Leitungszweig ein Rückschlagventil vorgesehen ist, welches mittels
eines vom Differenzdruck der beiden Arbeitsleitungen beeinflußten Steuergliedes
zu Beginn der Ausfahrbewegung entgegen dem Flüssigkeitsstrom geöffnet wird. Dieses
Rückschlagventil bewirkt gleichzeitig, daß bei dem kurzgeschlossenen Umlauf der
Flüssigkeit von der Gegendruckseite auf die Druckseite des Arbeitskolbens .der Verstellstrebe
ein Übertritt des Arbeitsmittels in den als Rückflußleitung geschalteten Leitungszweig
der hydraulischen Betätigungseinrichtung verhindert wird. Zur Erreichung :kürzester
Leitungswege wird vorteilhaft das ganze Ventilsystem als geschlossene Einheit ausgebildet
und mit ,dem Arbeitszylinder der Verstellstrebe baulich vereinigt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem an Hand der
Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispiel, und zwar zeigt Fig. i die mehr schematische
Darstellung eines Flugzeugfahrwerkes mit einer Verriegelungsvorrichtung und einer
in. dem Leitungskreis angeordneten Ventileinrichtung nach der Erfindung, während
in Fig.2 ein Längsschnitt durch die Ventileinrichtung in größerem Maßstab gezeigt
ist. In Fig. i ist das mit i bezeichnete Federbein des Fahrwerkes in dem am Tragbügel
oder Flugzeugrumpf vorgesehenen ortsfesten Punkt IA angelenkt, so daß es beim Einziehen
nach oben geschwenkt werden kann. An dem entgegengesetzten Ende des Federbeinzylinders
greift in dem Gelenkzapfen IB der untere Schenkel 2 einer mit der Verstellstrebe
verbundenen Knickstr ebe an, deren oberer Schenkel3 in einem gleichfalls mit dem
Flugzeug fest verbundenen Drehpunkt q. gelagert ist. An dem oberen Knickstrebenschenke13
ist weiterhin ein Hebel 5 befestigt, welcher über ein Gelenk mit der Kolbenstange
einer doppelt wirkenden Verstellstrebe verbunden ist, deren Zylinder mit 6 bezeichnet
ist. Bei dieser an sich bekannten Anordnung hat das Fahrwerk
nach
dem Einziehen das Bestreben, sich aus dieser Lage durch die eigene Schwerkraft zu
lösen. Ganz allgemein wirken diesem Bestreben jedoch die durch den Luftwiderstand
erzeugten Kräfte entgegen, die, insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten, so groß
sein können, daß die Bewegung des Fahrwerkes in seine Endstellung allein unter dem
Einfluß der Schwerkraft unter Umständen verhindert wird. In vorliegendem Falle wird
die Endlage des Fahrwerkes jedenfalls nicht erreicht, weil es über die lotrechte
Lage hinaus, entgegen der Fahrtrichtung, bewegt werden muß, was. daher nur durch
die zusätzliche Kraft einer Betätigungsvorrichtung geschehen kann.
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Um das selbsttätige Lösen des Fahrgestelles aus der eingezogenen Lage,
z. B. durch Ausbleiben des Druckes der Betätigungsvorrichtung, mit Sicherheit zu
verhindern, ist eine mechanische Verriegelung 7 vorgesehen, welche beim Ausfahren
des Fahrgestelles im ersten Teil des Arbeitskolbenhubes. gelöst wird. An den entgegengesetzten
Enden des Arbeitszylinders 6 sind zwei Rohrleitungen 6A, 68 angeordnet, die als
Endabschnitte der Zu- und Abflußleitungen für die Druckflüssigkeit dienen. Sie stehen
über die Ventileinrichtung Io und die Arbeitsleitungen 8, g mit einer hydraulischen
Druckquelle, z. B. einer Ölpumpe, in Verbindung, welche durch Kupplung mit dem Flugmotor
in ständigem Betrieb gehalten wird. Die Bewegung der von der Druckpumpe geförderten
Flüssigkeit er folgt nur in einer Richtung, d. h. der Drehsinn der Pumpe ist gleichbleibend.
Ein in die Hauptförderleitung der Pumpe eingebauter Zweiweghahn o. dgl. erlaubt
es jedoch, die an die Ventileinrichtung Io angeschlossenen Arbeitsleitungen 8, g
wechselweise als Zu- oder Rückflußleitung zu schalten und damit die Bewegungsrichtung
des Druckmittels in den beiden Abzweigungen 8, g umzukehren. Die Anordnung der Anschlüsse
an der Ventileinrichtung Io erfolgt entsprechend der Fig. 2.
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Der in der Fig. 2 mit Io bezeichnete Ventilkörper enthält bei i i
und 12 Anschlüsse für die beiden Leitungen 6A und 6B und für die Leitung g einen
Anschluß 13. Die Leitung 8 ist mit der Leitung 6A durch ein kurzes Zwischenstück
8A verbunden und hat bei 1¢ eine Abzweigung, welche in den Ventilkörper Io mündet.
Der Ventilkörper Io wird zur Vermeidung zu langer Wege in den Leitungen 6A, 611
am Zylinder 6 der Verstellstrebe befestigt oder praktischerweise als Einheit mit
diesem ausgebildet. Zur Vereinfachung der Zeichnung _ ist er jedoch getrennt dargestellt.
Der erste Anschluß 14 der Arbeitsleitung 8, 8,4, 6A zum Ventilkörper Io führt in
eine Bohrung 15, in der ein Kolben 16 gleitet, welcher durch eine Feder 16A beständig
nach rechts gedrückt wird und sich dabei finit dem Fortsatz 15A gegen die Verschlußschraube
der Bohrung 15 abstützt. Auf der entgegengesetzten Stirnseite ist der Kolben 16
mit einer in eine Bohrung 18 hineinragenden Stange 17 versehen, die in der Länge
so bemessen ist, daß sie unter Einwirkung des Druckes in der Leitung 8 bzw. Bohrung
15 ein ihr gegenüberliegendes federbelastetes Rückschlagventil I9 von seinem Sitz
2o abhebt. Der zweite Anschluß i i steht in Verbindung mit einem Ventilraum 2 i,
der ein Rückschlagventil 22 enthält, welches über einen kurzen Verbindungskanal
mit einem weiteren eine entgegengesetzte Charakteristik aufweisenden Rückschlagventil
23 hintereinandergeschaltet ist. .Das als Differentialkolbenventil ausgebildete
Rückschlagventil 23. 24 wird ebenfalls mittels - Federkraft auf seinen Sitz gedrückt.
Der Kolben 24 bewegt sich dabei in einer Bohrung 25, welche auf der einen Seite
über den Kanal 26 mit dem Raum 29 in Verbindung steht, der gemeinsam mit
der Bohrung 18 zwischen dem Steuerkolben 16 und dem Rückschlagventil t g angeordnet
ist und weiterhin über den Anschluß 13 eine Verbindung mit der Arbeitsleitung g
aufweist. Auf der anderen Seite steht die// Kolbenführung 25 über den Kanal 28 und
den Anschluß 12 mit der Leitung 6B in Verbindung, welche ihrerseits, wie in Fig.
i gezeigt, zur rechten Seite des Arbeitszylinders führt. Außerdem kann der Kanal
28 über die beiden in entgegengesetzten Richtungen arbeitenden Rückschlagventile
23, 22 und die Kammern 2i, i i mit der Leitung 6A verbunden werden, die als Endabschnitt
der Arbeitsleitung 8, 8A an die linke Seite des Arbeitszylinders 6 angeschlossen
ist.
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Die Flächen der beiden Kolben 16 und 2q. sowie der durch diese beeinflußten
Ventile I9 und 21 werden entsprechend der aufzubringenden und durch die hydraulischen
Gesetzmäßigkeiten bestimmten Kräfte bemessen. Das Differentialkolbenventil erhält
beispielsweise am KÖlben 24 .auf der Seite des Ventils 23 eine kleinere wirksame
Fläche als an seinem entgegengesetzten freien Ende. Ebenso ist die wirksame Fläche
des Ventils ig kleiner als diejenige des Kolbens 16.
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Die Wirkungsweise der selbsttätigen Ventileinrichtung ist folgende:
Es sei angenommen, daß das in der Fig. i mit durchlaufenden Linien gezeichnete Fahrwerk
ausgefahren werden soll und,daß zu diesein Zweck die Arbeitsleitung 8, 8A und somit
die linke Seite des Arbeitszylinders 6 über .den Leitungsendabschnitt 6A unter Druck
gesetzt wird. Gleichzeitig gelangt die Druckflüssigkeit
über den
Anschluß 14 in den Raum 15 hinter den Kolben 16, wodurch dieser nach links bewegt
und mittels der Stange 17 das Ventil I9 abgehoben wird. Hierdurch wird der Rückfluß
der auf der Gegendruckseite des Arbeitszylinders 6 vorhandenen Druckflüssigkeit
zum Pumpenbehälter über den Leitungsendabschnitt 68, die Verbindungskanäle 12, 18
und 13 zu der als Rückflußleitung geschalteten Arbeitsleitung g freigegeben. Infolge
des Druckes in der Leitung 8 wird der Arbeitskolben bzw. die Kolbenstange der Verstellschraube
nach rechts verschoben (Fig. i) und löst somit im ersten Teil seines Hubes die Verriegelung
7, wonach die weitere. Abwärtsbewegung des Fahrwerkes erfolgen kann.
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Falls nun nach dem Lösen der Verriegelung die Schwerkraft des Fahrwerkes
überwiegt und diese die Abwärtsbewegung stärker beeinflußt als der über die Leitungsabschnitte
8, 8A und 6A eingeleitete Flüssigkeitsdruck auf den Arbeitskolben der Verstellstrebe,
so eilt der Kolben der zugeführten Flüssigkeit im Verstellstrebenzylinder 6 voraus.
Dadurch wird der Druck in der Arbeitsleitung 8 kleiner bzw. sogar negativ, während
der Druck auf der Gegendruckseite des Zylinders 6 ansteigt und den freien Fall des
Fahrgestelles abbremst. Infolge des Unterdruckes in der Leitung 8 wird der Steuerkolben
16 durch die Rückstellfeder 16A zurückgedrückt. Das Rückschlagventil I9 schließt
sich ebenfalls unter der Einwirkung der Druckfeder und des Flüssigkeitsdruckanstiegs
auf seiner federbelasteten Seite und unterbricht somit den Flüssigkeitsstrom über
die Rückflußleitung 9 zum Behälter der Pumpe. Gleichzeitig preßt der durch das frei
fallende Fahrgestell erzeugte Flüssigkeitsdruck auf der Gegendruckseite des Zylinders
6, der sich über die Leitung 6B und den Kanal 28 bis zur Bohrung 25 fortpflanzt,
das Differentialkolbenventil 23, 24 entgegen der Schließfeder zurück, wodurch das
Ventil 23 geöffnet wird. Das Druckmittel erhält nunmehr Zutritt zu dein in entgegengesetztem
Sinne arbeitenden Rückschlagventil 22, das ebenfalls geöffnet wird und wodurch der
Flüssigkeitsstrom unmittelbar über die Räume 12, 28, 25, 21, 11 und den Leitungsendabschnitt
6A von der Gegendruckseite zur Druckseite des Arbeitszylinders 6 kurzgeschlossen
ist. Hierdurch wird erreicht, daß die Druckflüssigkeit auf kürzestem Wege über die
Umlaufleitung 12, 28, 21, 11 6A von der Gegendruckseite auf die Druckseite des Arbeitskolbens
des Arbeitszylinders 6 überströmt, wodurch ein Abbremsen der unter dem Einfluß der
Schwerkraft hervorgerufenen Bewegung des Fahrwerkes vermieden wird. Steht das Fahrgestell
nicht mehr unter dem Einfluß der Schwerkraft, so muß das Ausfahren bis in die Endstellung
mittels Überdruck in der Arbeitsleitung 8, 8,4 beendet werden. Wenn sich das Fahrwerk
in der unteren Totlage befindet und damit der Flü'-sigkeitsumlauf von der Gegendruck-
auf die Druckseite des Zylinders 6 beendet ist, fällt gleichzeitig der Druck in
der Umlaufleitung 6g, 12, 28, 21, 11, 6A ab, was zur Folge hat, daß das Rückschlagventil
22 und das Differentialkolbenventil 23, 24 unter dem Einfluß der Rückstellfedern
geschlossen werden. Nachdem die Druckseite des Arbeitszylinders 6 und der Leitungsendabschnitt
6A ganz mit Flüssigkeit gefüllt sind, entsteht unmittelbar nach dem Schließen der
Ventile 22 und 23 infolge. der fortlaufenden Flüssigkeitszufuhr durch die Pumpe
in der Arbeitsleitung 8. 8A, 6A ein Druckanstieg. Durch Vermittlung des Steuerkolbens
16 wird geau in der gleichen Weise, wie weiter oben- bei dem Vorgang; zum Lösen
der Verriegelung beschrieben, die Leitung 68 wiederum mit der Rückflußleitung g
durch Öffnen des Ventils ig verbunden, während ein weiterer Flüssigkeitsumlauf zur
Druckseite des Zylinders 6 durch das unter Federdruck geschlossen gehalten Differentialkolbenventil
23, 2.1 verhindert ist-. Der Ausfahrvorgang bis in die Endstellung wird daher unter
Einfluß des Flüssigkeitsdruckes in der Arbeitsleitung 8, 8-i, 6=A beendet, wobei
die restliche Flüssigkeit auf der Gegendruckseite des Zylinders 6 durch die Leitung
6B, den Kanal 18 und die Arbeitsleitung 9 zum Behälter der Pumpe gedrückt wird.
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Wenn nun die Arbeitsleitungen 8 und o umgeschaltet werden, wodurch
die Richtung des Flüssigkeitsstromes umgekehrt wird, wie i dies beim Einziehen des
Fahrwerkes der Fall ist, so gelangt der Druck über die Leitung 1) und den Kanal
i8 unter das Ventil I9 und hebt dieses ab. Gleichzeitig wirkt .der Flüssigkeitsdruck
über die Räume 29, 26 auf die freie Stirnseite des Differentialkolbens 2.1, wodurch
das mit diesem als bauliche Einheit hergestellte Abschlußventil 23 infolge der unterschiedlichen
wirksamen Kolbenflächen derart fest auf seinen Sitz gepreßt wird, daß ein Flüssigkeitsdurchtritt
zum Ventil 22 und in die Leitung 6A mit Sicherheit verhindert ist. Die Druckflüssigkeit
kann also nur ihren Weg über den Leitungsendabschnitt 613 zum Arbeitszylinder 6
nehmen, wodurch der Kol ben entsprechend der Fig. i nach links verschoben wird und
dabei das Fahrwerk nach oben zieht. Hierbei wird tdie entgegengesetzte, mit Flüssigkeit
gefüllte Zylinderseite ungehindert über die als Rückflußleitung geschaltete Arbeitsleitung
6A, 8A, 8 in den Behälter der Pumpe entleert.