DE912296C

DE912296C - Double-acting telescopic spring strut, especially for use in force-dependent auxiliary rudder controls for aircraft

Info

Publication number: DE912296C
Application number: DEJ5024D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erhard Oberlerchner; Dipl-Ing Reinhard Preuschen
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1943-07-20
Filing date: 1943-07-20
Publication date: 1954-05-28

Description

Doppelt wirkende Teleskopfederstrebe, insbesondere zur Verwendung in kraftabhängigen Hilfsrudersteuerungen 'für Flugzeuge Die Erfindung erstreckt sich auf eine doppelt wirkende Teleskopfederstrebe, wie sie insbesondere in kraftabhängigen Hilfsrudersteuerungen, den sogenannten Federsteuerungen für Flugzeuge, benutzt wird. Bei derartigen Federsteuerungen ist bekanntlieh das Hilfsruder durch ein starres Gestänge an das Steuerbetätigungsglied angeschlossen, während in die Verbindung zum Hauptruder ein vorgespanntes Federglied eingeschaltet ist, so daß bei kleinen Steuerkräften Haupt- und Hilfsruder wie ein starres Bauteil wirken und erst bei größeren Steuerkräften, die die gewählte Federvorspannung überschreiten, das Hilfsruder Ausschläge im Sinn einer Entlastung des Hauptruders macht. Durch diese Einrichtung gelingt .es, die Steuerhandkräfte und -wirkungen auch bei sehr großen Flugzeugen in allen Flugzuständien zu beherrschen. Es ist bereits bekannt, das Federglied als doppelt wirkende Teleskopfederstrebe auszubilden, die bei Steuerbetätigung nach verschiedener Richtung auf Zug b.zw. Druck beansprucht wird. Ferner ist es auch schon bekannt, das Federglied mit einer Dämpfungseinrichtung zu versehen, um das Auftreten von Leitwerksschwingungen infolge der zusätzlichen Federungsmöglichkeit zu verhindern. Schließlich ist es bei immer in der gleichen Richtung beanspruchten Federstreben z. B. für Flugzeugfahrwerke bekannt, eine für den Arbeits- und Rückweg unterschiedliche Dämpfung anzuwenden.Double-acting telescopic spring strut, especially for use in force-dependent auxiliary rudder controls for aircraft The invention extends on a double-acting telescopic spring strut, as it is especially in force-dependent Auxiliary rudder controls, the so-called spring controls for aircraft, is used. In such spring controls, the auxiliary rudder is known to be rigid Linkage connected to the control actuator while in the link to the main rudder a biased spring member is switched on, so that with small Control forces main and auxiliary rudders act like a rigid component and only with larger steering forces that exceed the selected spring preload, the auxiliary rudder Makes rashes in the sense of relieving the main rudder. Through this facility it succeeds, the manual control forces and effects even with very large aircraft to master in all flight states. It is already known that the spring member as to form double-acting telescopic spring strut, which after actuation of the control different direction on train or Pressure is stressed. Furthermore it is too already known to provide the spring member with a damping device to the Occurrence of tail vibrations as a result of the additional suspension option to prevent. After all, it is always claimed in the same direction Spring struts z. B. known for aircraft landing gear, one for the work and return trip to apply different attenuation.

Bei den bisher in Flugzeugfedersteueru-ngen benutzten doppelt wirkenden Teleskopfederstreben ist bisher nur eine in jeder Bewegungsrichtung bei 13e- und Entlastung gleichmäßig wirkende Dämpfungsein.richtung in Gestalt eines in einem flüssigkeitsgefüllten Zylinder spielenden Kolbens mit einer Drosselstelle zwischen den beiden Kolbenseiten angewandt worden. Diese Dämpfungsart hat jedoch im Flugbetrieb keine befriedigenden Ergebnisse gebracht, weil der beim Ruderlegen zur Vermeidung des Übersteuerns sowie zum Erzielen eines guten Handkraftverlaufes erforderliche Dämpfungsgrad bei der in erster Linie durch die am Ruder angreifenden Luftkräfte erfolgenden Rückstellung in: :die Mittellage eine unerwünschte Trägheit des Rücklaufes hervorruft. Eine besonders gefährliche Nebenwirkung der gleichmäßigen Dämpfung tritt darüber hinaus an den baulich besonders einfachen Federstreben. mit. einer einzigen ,wechselweise von beiden Seiten z. B. auf Druck beanspruchten Schraubenfeder auf, deren verschiebbeweglich auf der Kolbenstange geführte und durch entsprechende Anschläge einzeln je nach der BA-lastungsrichtung mit der Kolbenstange gekuppelte Federteller gleichzeitig als Dämpfun.gskolben ausgebildet sind. Bei derartigen Streben können nämlich die auch beim Rückgang in die Mittelstellung gedämpften Federteller nur mit einer begrenzten Geschwindigkeit der Kolbenstange folgen, so daß bei größeren Verstellgeschwindigkeiten ein Spiel zwischen der Kolbenstange und den beiden Federstreben eintritt, wodurch das Auftreten von Leitwerksschwingungen begünstigt wird.With the double-acting ones previously used in aircraft spring controls Telescopic spring struts are so far only one in each direction of movement 13e- and relief uniformly acting damping device in the form of one in one liquid-filled cylinder playing piston with a throttle point between applied to both sides of the piston. However, this type of damping is used in flight operations brought no satisfactory results because of avoidance when oar laying of oversteering as well as to achieve a good manual force curve The degree of damping is primarily due to the air forces acting on the rudder taking place resetting in:: the middle position an undesirable inertia of the return evokes. A particularly dangerous side effect of even damping occurs in addition to the structurally particularly simple spring struts. with. a single , alternately from both sides z. B. on compression stressed coil spring, their displaceably guided on the piston rod and by appropriate stops individually coupled to the piston rod depending on the BA load direction are designed as damping pistons at the same time. With such striving can namely the spring plate that is only dampened when it falls into the middle position follow the piston rod with a limited speed, so that larger Adjustment speeds a game between the piston rod and the two spring struts occurs, whereby the occurrence of tail unit vibrations is favored.

Gemäß der Erfindung werden die geschilderten Mängel der bekannten Federstreben dadurch beseitigt, daß in die Verbindungswege zwischen den durch einen Kolben getrennten. Dämpfungsmittelräumen Regelglieder zur Veränderung des Durchtrittsquerschnittes für das Dämpfungsmittel bei Bewegungen aus der bzw. in die Mittellage der Strebenteile eingeschaltet sind. Durch diese Maßnahme können für das Ruderlegen und für die Rückverstellung beliebig starke Dämpfungsgrade erzielt werden, wobei nach dem oben Angeführten für die Rückstellung im allgemeinen eine möglichst geringe Dämpfung anzustreben ist.According to the invention, the shortcomings outlined are the known Spring struts eliminated that in the connecting paths between the by one Pistons separated. Damping means spaces control elements for changing the passage cross-section for the damping means when moving out of or into the central position of the strut parts are switched on. This measure enables you to set the rudder and to adjust the position backwards arbitrarily strong degrees of damping can be achieved, whereby according to the above for resetting is generally the least possible attenuation.

Die Regelgliedker nach der Erfindung werden vorteilhaft als einfache Rückschlagventile ausgebildet, :die durch entsprechend angeordnete Verbindungsleitungen bei Rückbewegungen des Dämpfungskolbens aus beiden Richtungen in die Mittellage im Öffnungssinn beaufschlagt werden.The control members according to the invention are advantageous as simple Non-return valves formed: by appropriately arranged connecting lines when the damping piston moves back from both directions into the central position are acted upon in the opening direction.

Zur Erzielung einer bestimmten gleichmäßigen Dämpfung beim Belasten der Federstrebe in beiden Richtungen ist es ferner zweckmäßig, zwischen den durch den Dämpfungskolben getrennten: Dämpfungsm,ittelräumen mindestens einen Verbindungsweg mit einer von der Bewegungsrichtung des Dämpfungsmittels unbeeinflußten, vorzugsweise verstellbaren Drosselstelle anzuordnen, Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind schließlich in einem mit dem einen Strebenteil fest verbundenen Dämpfungskolben, der in dem als Zylinder ausgebildleten anderen Strebenteil abdichtend gleitet, ein oder mehrere die Dämpfungsmittelräume verbindende Kanäle mit fest einstellbarer Drosselstelle und ein oder mehrere beidseits mit Rückschlagventilen abgeschlossene Kanäle angeordnet, deren Ventile beim Rückgang des Kolbens in die Mittellage über von der Kolbenkante gesteuerte Nuten im Zylinder und einen Ringraum an der Kolbenmantelfläche mit Verbindungsöffnungen zu den letztgenannten Kanälen wechselweise im Öffnungssinn beaufschl@agt werden. Bei dieser Ausgestaltung wird durch die unmittelbare Einsschaltung der Dämpfungseinrichtung zwischen die beiden beweglichen Strebenteile das Auftreten eines Spiels in der Steuerung mit Sicherheit verhindert und gleichzeitig eine in weiten Grenzen regelbare Dämpfung der Steuerwirkung beim Ruderlegen inVerbindung mit einer wegen der kurzen Wege sehr klein zu haltenden Dämpfung bei der Rückverstellung erzielt.To achieve a certain even damping when loading the spring strut in both directions, it is also useful between the through Separate the damping piston: damping means, at least one connecting path with one unaffected by the direction of movement of the damping means, preferably to arrange adjustable throttle point, In a particularly advantageous embodiment of the invention are finally in one with the one strut part firmly connected Damping piston sealing in the other strut part designed as a cylinder slides, one or more channels connecting the damping means spaces with permanently adjustable Throttle point and one or more closed on both sides with check valves Channels arranged, the valves of which over when the piston falls into the central position Grooves in the cylinder controlled by the piston edge and an annular space on the piston surface with connecting openings to the latter channels alternately in the opening direction be acted upon. In this refinement, it is switched on immediately the damping device between the two movable strut parts the occurrence of a game in the control is prevented and at the same time an in wide limits controllable damping of the steering effect when putting the rudder in connection with a dampening that can be kept very small due to the short distances during return adjustment achieved.

In, der Zeichnung sind. zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schnitt dargestellt: Es zeigt Abb. i eine doppelt wirkende Teleskopfederstrebe mit als Dämpfungskolben ausgebildeten Federtellern und Abb.2 eine ähnliche Strebe, jedoch mit einem besonderen, zwischen die -Strehenteile geschalteten Dämpfungskolben und einer außenliegenden Schraubendruckfeder.In, the drawing are. two embodiments of the invention in Section shown: Fig. I shows a double-acting telescopic spring strut with spring plates designed as damping pistons and Fig. 2 a similar strut, however with a special damping piston connected between the rotating parts and an external helical compression spring.

Die Federstrebe nach Abb. 1 besteht aus einem Zylinder i, in dem die-Kolbenstange 2- in beiden Richtungen des Doppelpfeiles 3 durch Zug und Druck verschiebbeweglich geführt ist. Die Kraftübertragung zwischen Zylinder i und Kolbenstange 2 erfolgt in bekannter Weise je nach der Kraftrichtung über -einen der Anschläge 4 oder 5 für die Federteller 6 und 7 durch die vorgespannte Druckfeder 8 zu einem der Anschläge 9 oder 1o an der Kolbenstange 2, wobei sich jeweils ein Federteller von seinem äußeren und inneren Anschlag abhebt. Die Federteller 6 und 7 sind in diesem Falle gleichzeitig als Dämpfungskolben ausgebildet und zu diesem Zweck abdichtend ini den mit einem Dämpfungsmittel gefüllten Zylinder i geführt. Der zwischen den Kolben 6 und 7 befindliche Zylinderteilraum i i steht mit den Endräumen 12 und, 13 über die Leitungen 14 und 15 bzw. 16 und! 17 in Verbindung. Von diesen weisen die Leitungen 14, 15 eine gemeinsame Drosselstelle 18 auf, durch deren Verstellung die Dämpfung beim Ruderlegen geregelt werden kann. Die weiteren- Verbindungsleitungen 16 und 17 zwischen den Zylinderteilräumen 1 r und 12 bzw. 1 i und 13 weisen ein als Kugelrückschlagventil 1g gestaltetes Regelglied auf, das diese Leitungen nur bei Rückverstellung .der Kolben 6 und 7 .in die Mittellage freigibt und dadurch die Dämpfungswirkung verringert. Unter ein gewisses Maß läßt sich aber die Dämpfung ,wegen der unvermeidbaren Widerstände auch bei möglichst großen Querschnitten der Rückflußleitungen 16 und 17 nicht herabmindern, so daß diese Konstruktion wegen der verschieblichen Anordnung der Federtellerdämpfungskolben 6 und 7 auf der Kolbenstange bei hohen Erregungsfrequenzen zum Auftret°ti von Spiel zwischen den Strebenteilen Anlaß geben kann.The spring strut according to Fig. 1 consists of a cylinder i in which the piston rod 2- movable in both directions of the double arrow 3 by pulling and pushing is led. The power transmission between cylinder i and piston rod 2 takes place in a known manner, depending on the direction of force, via one of the stops 4 or 5 for the spring plate 6 and 7 by the pretensioned compression spring 8 to one of the stops 9 or 1o on the piston rod 2, each with a spring plate from its outer and inner stop lifts off. The spring plates 6 and 7 are simultaneous in this case designed as a damping piston and for this purpose sealing ini with a Cylinder i filled with damping agent. The one located between pistons 6 and 7 The cylinder subspace i i is connected to the end spaces 12 and 13 via the lines 14 and 15 or 16 and! 17 in connection. Of these, the lines 14, 15 have a common one Throttle point 18, by adjusting the damping when the rudder is regulated can be. The other connecting lines 16 and 17 between the cylinder sub-spaces 1 r and 12 or 1 i and 13 have a control element designed as a ball check valve 1g that these lines only when the pistons 6 and 7 are reset to the central position releases and thereby reduces the damping effect. Leaves under a certain amount but the attenuation, because of the unavoidable resistances, also with as much as possible large cross-sections of the reflux lines 16 and 17 do not decrease, so that this construction because of the displaceable arrangement of the spring plate damping piston 6 and 7 on the piston rod at high excitation frequencies to the Occurrence of play between the strut parts can give rise to.

Diese Gefahr ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 durch die feste Anordnung eines besonderen Dämpfungskolbens 2o auf der Kolbenstange 2 vermieden worden, der in dem mittleren durch Deckel 21 abgeschlossenen und mit einem Dämpfungsmittel gefüllten Zylinderramm 22 abdichtend gleitet. Die Kraftübertragung zwischen Zylinder i und Kolbenstange 2 erfolgt wiederum je nach der Beanspruchungsrichtung im einen oder anderen Sinne des Doppelpfeiles 3 über einen der Anschläge 9 oder io an der Kolbenstange, die Ringe 23 oder 24, die Bolzen 25 oder 2@6, die Federteller 27 oder 28, die zweiteilige Feder 8 auf einen der einstellbaren Anschläge 4 oder 5 am Zylinder i. Zwischen die beiden Teile der außenliegenden Schraubendruckfeder 8 sind zwei gegeneinander verschraubbare Buchsen 29 und 30 geschaltet, die durch gegenseitiges Verschrauben ein einfaches Einstellen der Federvorspan.nung ermöglichen. Die äußeren Anschläge 4 und 5 werden beim Zusammenbau so eingestellt, daß die Federteller 27 und 28 und die Ringe 23 und 24 unter Vermeidung jeglichen Spiels gleichmäßig an ihnen bzw. den Anschlägen g und io der Kolbenstange anliegen. Der Innenraum 22 des Dämpfungszylinders i ist durch Manschetten 31 gasdicht abgeschlossen, die mit den Zylinderdeckeln 21 und der Kolbenstange 2 abdichtend verbunden sind. Der Dämpfungskolben 20 ist mit einem die beiden Zylinderteilräume verbindenden Kanal 32 versehen, dessen Durchlaßquerschnitt zur Einstellung der Dämpfung beim Ruderlegen durch die Schraube 33 veränderbar ist. Ferner weist der Kolben 20 einen oder mehrere weitere Kanäle 34 auf, die von Rückschlagventilen 35 bei Kolbenbewegungen aus der Mittellage heraus durch den entstehenden Überdruck im Dämpfungsmittel verschlossen werden. Im mittleren Teil des Zylindermantels sind ferner Längsnuten 37 angeordnet, die bei Mittelstellung des Kolbens 20 gerade von den Kolbenkanten 38 und 39 überdeckt werden, dagegen bei Rückbewegungen des Kolbens in die Mittellage einen Durchtritt des Dämpfungsmittels aus dem größeren Teilraum über eine Ringkammer 4o am Kolbenmantel und Aussparungen, 41 die Kanäle 34 unter Öffnung des entsprechenden Ventils 35 in den kleineren Teilraum freigeben und dadurch die Dämpfung beim Kolbenrückgang herabsetzen. Zur restlosen Füllung mit der Dämpfungsflüssigkeit sind: in dem Zylinder i schließlich eine durch die Schraube 42 verschließhare Einfüllöffnung 43 und. in der Kolbenstange i eine durch die Schraube 44 abgedichtete Entlüftungsöffnung 45 angeordnet. Zum Ausgleich des Dämpfungsmittels zwischen den Zylinderinnenräumen und den Teilräumen innerhalb der Bälge 31 sind, schließlich in der Kolbenstange 2 Nuten 46 vorgesehen, die jedoch bei Mittellage des Kolbens 2o nicht durch die Deckel ei in den Zylinderraum 2@2 hineinragen, so d@aß die Bälge vor zu hohem Überdiruck geschützt sind.This risk has been avoided in the embodiment according to Fig. 2 by the fixed arrangement of a special damping piston 2o on the piston rod 2, which slides sealingly in the central cylinder ram 22 closed by cover 21 and filled with a damping agent. The power transmission between cylinder i and piston rod 2 takes place depending on the direction of stress in one sense or the other of the double arrow 3 via one of the stops 9 or io on the piston rod, the rings 23 or 24, the bolts 25 or 2 @ 6, the spring plates 27 or 28, the two-part spring 8 on one of the adjustable stops 4 or 5 on the cylinder i. Between the two parts of the external helical compression spring 8, two sockets 29 and 30 which can be screwed against one another are connected, which enable simple adjustment of the spring preload by screwing them together. The outer stops 4 and 5 are adjusted during assembly so that the spring plates 27 and 28 and the rings 23 and 24 rest evenly on them or the stops g and io of the piston rod while avoiding any play. The interior 22 of the damping cylinder i is sealed in a gas-tight manner by collars 31 which are connected to the cylinder covers 21 and the piston rod 2 in a sealing manner. The damping piston 20 is provided with a channel 32 connecting the two partial cylinder spaces, the passage cross-section of which can be changed by means of the screw 33 for adjusting the damping when the rudder is being turned. Furthermore, the piston 20 has one or more further channels 34 which are closed by check valves 35 when the piston moves out of the central position due to the overpressure that occurs in the damping means. In the middle part of the cylinder jacket, longitudinal grooves 37 are also arranged, which are just covered by the piston edges 38 and 39 when the piston 20 is in the middle position, whereas when the piston moves back into the middle position, the damping agent passes from the larger sub-space via an annular chamber 4o on the piston jacket and Recesses 41 release the channels 34 by opening the corresponding valve 35 in the smaller sub-space and thereby reduce the damping when the piston retracts. For complete filling with the damping fluid: in the cylinder i finally a filling opening 43 and which can be closed by the screw 42. A ventilation opening 45 sealed by the screw 44 is arranged in the piston rod i. To compensate for the damping means between the cylinder interiors and the sub-spaces within the bellows 31, grooves 46 are finally provided in the piston rod 2 which, however, do not protrude through the cover ei into the cylinder chamber 2 @ 2 when the piston 2o is in the middle position, so that the Bellows are protected from excessive overpressure.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Double-acting telescopic spring strut, in particular for use in force-dependent auxiliary rudder controls (spring controls) for aircraft, with a damping device between the two mutually movable spring strut parts switched on in the form of a piston playing in a liquid-filled cylinder is, characterized in that in the communication paths between the through the piston separate pressure medium chambers control elements (19, 35, 38) for changing the average cross-sections are switched on for the damping means, the piston rod movement from the Attenuate the central position away to a greater extent than the decline to the central position.

2. Spring strut according to claim i, characterized in that the control elements are designed as non-return valves are formed when the damping piston moves back from both directions be applied in the middle position in the opening direction.

3. Spring strut according to the claims i and 2, characterized in that between the pressure medium spaces separated by the piston at least one connection path for the sole passage of the pressure medium the piston rod movement away from the central position and in this connection path one unaffected by the flow direction of the damping means, preferably adjustable throttle point is arranged.

4. Spring strut according to one of the claims i to 3, characterized in that one strut part (2) is fixed in one connected damping piston (20), the by designed as a cylinder an.dtren Strut part slides sealingly, one or more of the damping means spaces (22) connecting Channels (32) with a permanently adjustable throttle point (33) and one or more on both sides with check valves (35) closed channels (34) are arranged, the valves when the piston falls into the central position, it is controlled by the piston edges (38, 39) Grooves (37) in the cylinder and an annular space (4o) on the calving surface with connecting openings (41) can be acted upon alternately in the direction of opening.