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Steuervorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für Landungsgestelle
von Flugzeugen zur Beseitigung von Flatterbewegungen oder raschen Schwingungen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere für
Landungsgestelle von Flugzeugen, gemäß Patent 921669 zur Beseitigung von Flatterbewegungen
oder raschen Schwingungen bei Flugzeuglaufrädern.
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Das Hauptpatent betrifft eine Steuervorrichtung für Fahrgestelle von
Flugzeugen mit einem gegenüber einem festen Fahrgestelltei1 durch eine Lenkschere
verbundenen schwenkbaren Gestellteil, wobei die Schwenkbewegung durch eine Antriebsvorrichtung
bewirkt wird, deren Länge sich beim Antrieb ändert und die mit ihrem einen Ende
an einen Scherenschenkel vorzugsweise in der Nähe des Scherengelenkes und mit ihrem
anderen Ende an einen Fahrgestellteil mit seitlichem Abstand von der Schwenkachse
angelenkt ist. Diese Antriebsvorrichtung besteht aus einer durch ein Druckmittel
betriebenen Kolbenzylinder-Vorrichtung. Die Schenkel der Lenkschere sind so am Fahrgestell
angelenkt, daß sie eine Schwenkbewegung in einer Ebene durch die Schwenkachse und
das Scherengelenk ausführen können. Zur Vereinfachung der Bodensteuerung eines Flugzeuges
muß wenigstens eines der Räder des Fahrgestelles frei nachlaufen können, d. h. sich
frei um eine im wesentlichen vertikal liegende Achse drehen können. Laufräder werden
aber auch benutzt in sogenannten
Fahrgestellen für Seitenwindlandungen.
Dieser Typ eines Fahrgestelles für Seitenwindlandung benutzt eine Mehrzahl von Laufrädern,
welche es dem Flugzeug ermöglichen, längs einer Bahn zu fahren, wobei seine Achse
einen Winkel mit der Richtung der Vorwärtsbewegung bildet. So können die Laufräder,
wenn das Flugzeug bei Seitenwind auf den Boden niedergeht, wobei seine Längsachse
einen Winkel zur Landebahn bildet, stets in die Landerichtung gestellt werden. Dadurch
wird die bei anderen Fahrgestellen bestehende Gefahr für Seitenwindlandungen beseitigt.
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Obwohl ein lenkbares Laufrad für den erwähnten Zweck sehr notwendig
und für die Bodensteuerung und Seitenwindlandungen erwünscht ist, hat es auch eine
unerwünschte Neigung zum Flattern oder Schwingen um seine vertikale Achse bei Bewegtingen
auf dem Boden.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, geeignete Mittel vorzusehen,
um Flatterbewegungen in einem lenkbaren Laufrad zu vermeiden.
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Eine wichtige Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Bodenlenksystem
für ein frei laufendes Fahrzeugrad Mittel vorzusehen, um Schwingungen des Rades
um seine Laufachse zu vermeiden.
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Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, zu plötzliche Lenkausschläge
des Rades zu verhindern. Die Erfindung sieht in einer doppelwirkenden.
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Kombination aus Zylinder und Kolben eine Vorrichtung vor, um rasche
Schwingungen des Kolbens in dem Zylinder zu unterbinden durch Einschränkung der
Flüssigkeitsströmung von der einen Seite des Zylinders durch eine Ausflußöffnung,
während zu gleicher Zeit eine uneingeschränkte Flüssigkeitsströmung in das entgegengesetzte
Ende des Zylinders fließen kann.
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Die erwähnten und weitere Aufgaben sowie Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele.
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Fig. I ist die Ansicht einer steuerbaren Flugzeuglandestrebe, an der
die Erfindung erläutert wird.
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Fig. 2 zeigt eine Ansicht längs der Linie 2-2 der Fig. I, in ihr ist
der Lenkermechanismus der Strebe in Kombination mit einer schematischen Darstellung
des Flüssigkeitssystems der Erfindung dargestellt.
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Fig. 3 ist ein Schnitt durch das einschränkende Ventil der Erfindung,
und zwar längs der Linie 3-3 der Fig. 2.
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In den Fig. I und 2 ist ein Drehgelenk-Steuersystem gezeigt mit dem
Bugrad eines dreirädrigen Fahrgestelles. Obwohl die Erfindung für solche Steuersysteme
anwendbar ist, sind die Darstellungen in der Figur lediglich Ausführungsbeispiele.
Es können andere davon verschiedene Steuersysteme benutzt werden, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen. Die Frontradstrebe Io eines dreirädrigen Fahrgestelles
ist dargestellt für eine Drehgelenkverbindung bei II an der Unterseite des Flugzeuges.
Innerhalb der Strebe Io ist für Rotationsbewegungen um seine Achse ein innerer Zylinder
I2 angeordnet, der mit irgendwelchen nicht dargestellten Mitteln zum Auffangen von
Stößen ausgerüstet sein kann. Am unteren Ende des Zylinders I2 ist eine Gabel 14
vorgesehen, innerhalb welcher das Bugrad 16 getragen wird. Am oberen Teil der Strebe
Io ist eine Zapfenanordnung I8 befestigt, welche ein Trägerpaar aufweist, durch
das sich ein drehbarer Zapfen 22 erstreckt. Der Zapfen wird durch Kragen 24, welche
in axialer Richtung einen Abstand voneinander haben, gehindert, in Richtung der
Achse zu gleiten. Ein stabilisierender Lenker 26 steht in Drehverbindung mit der
Zapfenanordnung bei 28. Das entgegengesetzte Ende des Lenkers 26 ist ausgerüstet
mit einer Kugel 3o, die in einer Kugelaufnahme 32 angeordnet ist. Diese Kugelaufnahme
ist an dem äußeren Ende eines Schwenkarmes 34 angeordnet, der seinerseits schwenkbar
mit dem inneren Zylinder 12 verbunden ist, und zwar durch einen Träger 35.
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Mit den sich seitlich erstreckenden äußeren Enden des Zapfens 22 und
dem unteren Ende des Lenkers 26 ist ein Paar gleicher Motoren 36 und 38 verbunden.
Einer der Flüssigkeitsmotoren ist im Schnitt dargestellt, um seine verschiedenen
Teile zu zeigen, und er umfaßt einen Zylinder 40, der bei 42 am Linker 26 schwenkbar
befestigt ist, ferner einen Kolben 44 mit einer am Zapfen bei 46 schwenkbar befestigten
Kolbenstange. Der Kolben 44 teilt den Zylinder in eine obere Kammer 48 und in eine
untere Kammer 5o. Die untere Kammer des Motors 36 ist mit der oberen Kammer des
Motors 38 verbunden, und umgekehrt, und zwar durch ein Paar gewundener -Leitungen
52, welche geringfügige Abstandsänderungen zwischen den Enden der. Leitungen aufnehmen,
wenn sich das System nach rechts oder nach links bewegt. Seitliche Durchlässe 54,
welche mit den Kammern 50 und den Leitern 52 in. Verbindung stehen, sind mit einem
Paar von Druckflüssigkeitsleitungen 56 und 58 verbunden.
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Wenn z. B. eine Quelle einer Druckflüssigkeit mit der Leitung 56 verbunden
ist, wird die untere Kammer des Motors 36 und die obere Kammer des Motors 38 dadurch
gleichzeitig unter Druck gesetzt mit der Folge, daß die Stange des Motors 38 verkürzt
wird und die Stange des Motors 36 sich verlängert. Die Gesamtkraft der beiden verursacht
somit eine Drehung im Gegensinn des Uhrzeigers mit der Tendenz, den Lenker 26, den
Schwenkarm 34 und den inneren Zylinder 12 um die Achse der Strebe Io zu drehen.
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Ein Paar von Absperrventilen 61 ist innerhalb von: Armaturen 6o angeordnet,
welche jede Druckleitung mit ihrem zugeordneten seitlichen Ausgang 54 verbinden,
wie es Fig.3 zeigt. Jedes Ventil weist eine Eingangsöffnung 62 und eine Ausgangsöffnung
64 auf, zwischen diesen Öffnungen ist ein konischer Ventilsitz 66 und ein zugeordnetes
konisches Ventilelement 68 angeordnet, das normalerweise durch eine Schraubenfeder
70 auf dem Ventilsitz gehalten wird. Das Ven.tileleinent 68 hat einen hohlzylindrischen
Teil 69, der eine Serie sich
seitlich erstreckender Löcher 71 aufweist,
welche einen ungehemmten Durchgang zwischen dem Eingang und dem Ausgang sicherstellen,
wenn das Ventilelement 68 nicht aufsitzt. Durch das Ventilelement erstreckt sich
ein schmaler Durchgang bzw. eine Mündung 72, welche eine eingeengte Verbindung zwischen
dem Eingang und dem Ausgang jederzeit sicherstellt. Der Durchfluß der Flüssigkeit
vom Eingang 62 öffnet automatisch das Ventil und gestattet uneingeschränkten Fluß
zur Ausgangsöffnung 64. Wenn jedoch die Flußrichtung umgekehrt ist, muß die Flüssigkeit
durch die Mündung 72 fließen, da der Fluß die Tendenz hat, das Ventil zu schließen.
Die Wirkungsweise dieses Absperrventils wird aus der folgenden Erläuterung noch
deutlich.
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Wie in Fig. 2 gezeigt, sind Druckleitungen 56 und 58 mit einem Schieberventil
74 verbunden. Dieses Ventil kann von irgendeinem geeigneten Typ sein, und umfaßt
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 76, das im Innern einen gleitenden
Ventilteil 78 besitzt. Das Glied 78 wird in seine in Fig. 2 gezeigte neutrale Lage
gedrängt durch eine Feder 8o, welche sich zwischen. dem Ventilglied und der Endkappe
82 befindet, die in Schraubverbindung mit dem Gehäuse 76 steht. Das Ventilglied
ist ausgerüstet mit Teilen geringeren Durchmessers, welche ringförmige Kanäle bilden,
um verschiedene zum Ventil führende Leitungen zu verbinden in Abhängigkeit von der
Lage des Ventilgliedes innerhalb des Gehäuses 76. In der neutralen Lage des Ventils
wird gemäß Fig. 2 eine Verbindung zwischen den Leitungen. 56 und 58 und der Leitung
84 bewirkt durch ringförmige Aussparungen: 86. Ein Ausgleicher 88, der mit der Leitung
84 verbunden ist, dient dazu, einen konstanten Druck in dem System aufrechtzuerhalten,
welcher herbeigeführt wird in der neutralen Ventilläge durch den. Ausgleich irgendwelcher
Änderungen im Flüssigkeitsvolumen gemäß auftretender Temperaturänderungen oder anderer
Ursachen.
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Ein Flüssigkeitsdruckverteilungssystem, allgemein bei 9o angegeben,
dient dazu, wahlweise Flüssigkeitsdruck der einen oder der anderen der Leitungen
56 oder 58 zuzuführen, wenn das Wählrelais in seiner Arbeitsstellung ist, d. h.
außerhalb der neutralen: Lage. Dieses System umfaßt ein Steuerventil 92, einen Reservebehälter
94, eine Pumpe 96 und ein Hauptventil 98, wobei. alle Teile, wie dargestellt, durch
geeignete Leitungen verbunden sind. Eine Leitung Ioo dient der Verbindung des Verteilungssystems
mit einer Kammer Io2, die zwischen dem oberen Teil des Ventilgliedes 78 und dem
Gehäuse 76 gebildet wird. Das Steuerventil 92 kann beliebiger Konstruktion sein,
und es hat eine Einlaßverbindung 104 und eine Ausgangsverbindung Io6, ferner zwei
Arbeitsverbindungen Io8 und IIo. Das Ventil ist derart, daß es die Eingangsverbindung
104 mit einer der Arbeitsverbindungen verbindet, während gleichzeitig die andere
der Arbeitsverbindungen mit der Ausgangsverbindung Io6 in Verbindung gebracht wird.
Die Leitungen II2 und II4 verbinden die Arbeitsvebrindungen des Steuerventils 92
mit dem Wählventil 74, wie es in der Figur dargestellt ist.
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Die Wirkungsweise der Erfindung ergibt sich aus folgendem: Mit dem
Wählventil 74 wird, wenn es sich in der in Fig.2 gezeigten neutralen Lage befindet,
das Hauptventil 98 geschlossen, und es entsteht eine Verbindung zwischen den verschiedenen
oberen und unteren Kammern des Flüssigkeitsmotors, so daß die Radgabel 14 sich frei
drehen kann um die Achse der Strebe Io. Wenn das Rad 16 zu flattern oder zu schwingen
beginnt, weil es über eine rauhe und unebene Bodenoberfläche fährt, wird die rasche
Hinundherbewegung des Kolbens 44 einen resultierenden intermittierenden Ausbruch
von Flüssigkeit durch die Mündung 72 jedes Absperrvenbils verursachen. Für eine
gegebene Zunahme der Bewegung des Schwenkarms beim Flattern wird das Volumen der
oberen, und der unteren Zylinderkammer, aus denen Flüssigkeit ausgetrieben wird,
abnehmen, und das Volumen der Kammern, denen Flüssigkeit zugeführt wird, wird sich
vermehren. Für jeden intermittierenden Flüssigkeitsstoß von, den ausstoßenden Kammern
durch die Mündung eines Absperrventils muß ein gleicher Flüssigkeitsstoß durch das
andere Ventil in entgegengesetzter Richtung fließen, um automatisch das Ventilelement
68 in: dem anderen Ventil zu öffnen und der Flüssigkeit ein freies Fließen in, die
Kammern zu gestatten, die sich ausdehnen.
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Die Benutzung von Absperrventilen, welche eine eingeengte Verbindung
in einer Richtung und den freien. Fluß in der anderen Richtung gestatten, ist notwendig,
um das vorliegende System als einen Dämpfer für Flatterbewegungen wirksam werden,
zu lassen. Wenn nämlich das den expandierenden Kammern zugeordnete einschränkende
Ventil nicht zu öffnen wäre und die Flüssigkeit in die expandierenden Kammern durch
eine enge Mündung eintreten müßte, würde ein Gegendruck in den Leitungen 56 und
58 entstehen. Dieser Gegendruck würde bewirken, daß Flüssigkeit eher in den Ausgleicher
88 als in die expandierenden Kammern fließen würde, wodurch Unterdruckräume in den
expandierenden Kammern entstehen würden, die ein Flattern eher verstärken als dämpfen
müßten. Das Problem des Gegendruckes kann nicht gelöst werden durch Fortlassen dies
Ausgleichers 88, weil Unterdruckräume infolge von Temperaturschwankungen und durch
undichte Stellen auftreten müßten., wenn der Ausgleicher nicht im System vorhanden:
wäre.
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Um eine Steuerung in das System einzubringen, ist das Hauptventil
98 geöffnet. Es wird dann Druck in die Kammer io2 geführt diu-ch die Leitung
ioo, um das Ventilglied,78 gegen die Wirkung der Feder 8o abwärts zu zwingen. Das
Ventilglied wind; nun in eine Lage gebracht, um eine Verbindung zwischen der Leitung
56 und der Leitung 114 über ringförmige Durchgänge 116 zu bewirken und zwischen
der Leitung 58 und der Leitung ii2 durch ringförmige Durchgänge ii8.
Flüssigkeitsdruck
kann nun wahlweise angewandt werden bei einer der Leitungen 56 und 58 durch Bedienung
des Steuerventils 92 von Hand. Die in die expandierenden Kammern während der Drehung
fließende Flüssigkeit wird das Ventilelement 68 vom Ventilsitz abheben, wodurch
ein uneingeschränkter Druck für die Drehung des Rades angewandt werden kann. Der
Grad des Druckes, der auf der Eingangsseite des Motors benutzt wird, ist derart,
daß, wenn keine Einschränkung im Ausgang vorhanden wäre, sich das Rad plötzlich
drehen müßte. Eine Kontrolle über die Drehung würde dadurch beeinträchtigt werden.
Die Mündung 72 in dem Ausgangsabsperrventil drosselt jedoch den Abfluß und verursacht
dadurch, daß die Drehung graduell und kontrollierbar wird. Man sieht also, daß das
einschränkende Ventil eine zweiftache Funktion ausübt, nämlich das Flattern beseitigt
und die Lenkung des Rades unter Kontrolle bringt. Um das Rad 16 in seiner Lage zu
sperren und sein Nachlaufen zu verhindern, können die Leitungen 56 und 58 über das
Ventil blockiert werden. Dies kann aber auch durch andere nicht dargestellte Mittel
erzwungen, werden. In dieser Weise kann das Flugzeug auf dem Boden in gerader Linie
geschleppt werden.