DE1137607B - Stossdaempfer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Stoßdämpfer, die Maschinen, Geräte oder beliebige Ausrüstungsgegenstände gegen sich auf Grund von Stoß und/oder mechanische Schwingungen ergebende Beschädigung schützen und abfedern.

Eine derartige Dämpfung bietet oftmals Schwierigkeiten, wenn z. B. feine und empfindliche Instrumente und Gegenstände während ihrer Benutzung, ihres Transportes u. dgl. zu schützen sind. Eine Beschädigung durch Stoß kann durch Herunterfallen beim Tragen oder durch plötzliches Anhalten und Anfahren z. B. von Eisenbahnwagen auftreten. Ein Schaden kann auch durch mechanische Schwingungen während des Transportes in der Eisenbahn, in Schiffen, Flugzeugen oder Lastwagen auftreten.

Ein größerer Schaden an empfindlichen Gegenständen entsteht gewöhnlich, wenn sie nach Herabfallen beim Aufschlag großen Verzögerungskräften unterworfen sind. Zum Verpacken verwendet man im allgemeinen Polstermaterialien und stoßdämpfende Geräte. Der Lösung der bestehenden Aufgaben sind besonders hinsichtlich der Kosten und des erforderlichen Raumes enge Grenzen gesetzt. Die Verwendung von Druck aufnehmenden Stoffen ist nicht sehr wirkungsvoll, da nur ein Bruchteil der Kapazität der Energieabsorption solcher Stoffe ausgenutzt wird. Außerdem hat das für den speziellen Anwendungszweck erforderliche Druck aufnehmende Material gewöhnlich ein Gewicht, das einen beträchtlichen Anteil des Gewichtes des abzufedernden Gegenstandes ausmacht; sein Volumen ist häufig größer als das des zu schützenden Gegenstandes. Der zusätzliche Laderaum und das Gewicht stellen dadurch häufig einen größeren Aufwand als die unmittelbaren Kosten des Dämpfungsmaterials selbst dar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Herstellung eines Stoßdämpfers mit einem außergewöhnlichen Stoßaufnahmevermögen, geringem Gewicht und kleinem Volumen, der sich in seiner Wirkung und Arbeitsweise einer idealen Dämpfungsfederung annähert. Dabei soll das Dämpfungselement den Druck der Außenluft ausnutzen und gegenüber atmosphärischen Bedingungen, wie Temperatur, Druck und Feuchtigkeit, relativ unempfindlich sein.

Ein derartiger Stoßdämpfer kann den verschiedensten Zwecken dienen und ist in erster Linie aus allgemein gebräuchlichen, billigen Materialien einschließlich Papier und Kunststoffolien oder -bögen herstellbar. Das Dämpfungselement findet vorteilhafte Anwendung zum Schutz von Gegenständen gegen Stoß und mechanische Schwingungen in Verpackungen oder z. B. beim Lufttransport und Abwurf Stoßdämpfer

Anmelder:

James Sutton Hardigg,
South Hadley Falls, Mass. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Parkstr. 13

James Sutton Hardigg, South Hadley Falls, Mass.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

vom Flugzeug aus und bei anderen vergleichbaren Bedingungen.

Ein erfindungsgemäß aufgebauter Stoßdämpfer soll ohne Rückfederung praktisch vollständig zusammendrückbar und seine gesamte Dicke für die Energieabsorption ausnutzbar sein. Ein besonderes Kennzeichen einer solchen Vorrichtung besteht darin, daß sie bei entsprechender Belastung frei zusammenfallende Wände aufweist und ohne seitliche Ausdehnung zusammengedrückt werden kann, wobei die Spannungen im Wandmaterial auf geringe Werte begrenzt bleiben.

Es sind Stoßdämpfer für die Beförderung von Tragbahren bekannt, die aus zwischen zwei gegenüberliegenden Platten eines Behälters angeordneten Federn bestehen. Diese Federn sind so dimensioniert, daß sie den mit nachgiebigen bzw. gefalteten Seitenwänden ausgestatteten Behälter unter der Belastung einer besetzten Tragbahre gestreckt halten können. Um besonders harte Stöße bei der Beförderung von Tragbahren zu dämpfen und ein Durchschlagen der Federn zu vermeiden, enthalten die nachgiebigen Behälterseitenwände Öffnungen, aus denen bei Stößen in dem Behälter befindliche Luft austreten und danach wieder einströmen kann, so daß die Stoßdämpfungswirkung der Federn durch die der Behälterluft ergänzt wird. Den vorgenannten Forderungen hinhinsichtlich geringem Gewicht und Raumbedarf, billiger Herstellung, großem Stoßaufnahmevermögen bei gleichzeitigem Fehlen einer Rückfederung usw.

genügt eine derartige Anordnung jedoch nicht.

Die Erfindung schlägt daher vor, einen zwischen zwei Platten angeordneten Stoßdämpfer mit gefalteten

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Seitenwänden, in denen sich Öffnungen befinden, durch die die Luft entweichen kann, und der durch Federn auseinandergedrückt wird, in der Weise aufzubauen, daß die Öffnungen die Form von senkrecht zu den Platten liegenden Schlitzen aufweisen, die derart ausgebildet sind, daß sich ihr Querschnitt beim Zusammendrücken des Stoßdämpfers zuerst vergrößert und dann verkleinert.

Zweckmäßigerweise sind bei einem derartigen

mit Spiel hindurchgeht. Die verbleibenden Kanten des Mittelabschnitts 45 sind mit den Wandabschnitten 41 verbunden, die ihrerseits mit Falzen 49 in Verbindung stehen. Eine einzelne Hülle läßt sich aus dem 5 Zuschnitt 44 dadurch herstellen, daß die Wandabschnitte 41 längs Faltkanten 50 nach innen und die Deckteile 47 längs Faltkanten 51 einander überlappend gefaltet werden. Die Deckteile können dann aneinander mit Klebestreifen 52 befestigt werden und

11 oder an der Innenseite einer die Feder in einer Öffnung 14 aufnehmenden Platte 13 beispielsweise angeklebt werden. Beim Zusammenbau der einzelnen

Stoßdämpfer mit polygonalem, vorzugsweise recht- io bilden gemeinsam einen Abschnitt, der dem Mittelabeckigem Querschnitt die Schlitze an den Ecken an- schnitt 45 entspricht. Danach können die Wandabgeordnet, schnitte 41 längs Faltkanten 53 und die Falze 49 längs Die Vorrichtung kann aus einzelnen Lagen zu- Faltkanten 54 zur Berührung mit den in Verbindung sammengesetzt sein, die jeweils aus einer oberen und stehenden Deckteilen nach innen gefaltet und an einer unteren Wand und gefalteten Seitenwänden be- 15 diesen durch Ankleben befestigt werden. Auf diese stehen, während jede Lage wiederum aus einem ein- Weise entsteht schnell und zweckmäßig eine einzelne zelnen Blatt gefaltet sein kann. Die einzelnen Lagen Hülle.

sind z. B. durch Verkleben und die Platten durch Die einzelnen Hüllen können durch Kleben oder

biegsame Stege miteinander verbunden. auf andere Weise miteinander zu einem ausgefluch-

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der sie 20 teten Stapel verbunden werden; die Ober- und Unterbeispielsweise wiedergebenden Zeichnung im einzel- seite des Stapels kann an den Innenflächen der Platten nen beschrieben.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 1; 25 Hüllen entstehen die Kantenschlitze 42. Diese Schlitze

Fig. 3 ist ein Seitenriß des Gerätes in Fig. 1; sind ein wesentliches Merkmal der Erfindung, da sie

Fig. 4 zeigt in vergrößertem Maßstab eine perspek- Öffnungen darstellen, deren Querschnittsfläche je

tivische Ansicht des Gerätes nach Fig. 1, in der die nach Abstand zwischen dem Mittelabschnitt 45 und

Ausgestaltung der Ecken anschaulich dargestellt ist; den Deckteilen 47 der Hülle veränderlich ist. Wenn

Fig. 5 ist ein aufgeklappter Bogen und zeigt einen 30 die Hülle völlig geöffnet bzw. gestreckt ist und die

zweckmäßigen und billigen Zuschnitt der Blatthüllen Wandabschnitte 41 praktisch in einer Ebene liegen,

für diese Ausführungsform. sind die Schlitze 42 fast vollständig geschlossen.

Ein Luftpolster, aus dem Luft entweichen kann, Wenn die Hülle fortschreitend zusammengedrückt

arbeitet in idealer Weise, wenn bis zur Erreichung wird oder zusammenfällt, öffnen sich die Schlitze forteines maximalen Arbeitsdruckes keine Luft austritt. 35 schreitend, bis eine Öffnung mit maximaler Quer-Die Austrittfläche sollte dann eine maximale Größe schnittsfläche entsteht, worauf eine weitere Kompresaufweisen und anschließend linear abnehmen, wenn sion der Hüllen eine Abnahme der Querschnittsder Stoßdämpfer vollkommen zusammengedrückt fläche der Schlitzöffnung bewirkt, deren Größe den

wird. Wert Null annähernd erreicht, wenn die Hülle voll-

Nach den Fig. 1 bis 5 enthält die bevorzugte Aus- 40 ständig zusammengedrückt ist.

führungsform der Erfindung zwei Platten 11, die mit Bei normalem aufgeweitetem Zustand des Gerätes

können die Hüllen 40 vollständig aufgeweitet oder etwas zusammengedrückt sein. Um eine anfangs gewünschte Öffnungsweite der Schlitze zu gewährleisten,

Raum zwischen den Platten ist von mehreren blattför- 45 können die Bänder 22 verstellbar sein; außerdem migen Hüllagen40 umschlossen, welche die gleiche können mehrere nachgiebige Stege 55 z. B. aus Papier Ausdehnung wie die Platten aufweisen. Sämtliche die Platten verbinden. Die Gurte oder Stege 55 beHüllen 40 weisen an ihrem Umfang Wandabschnitte grenzen nicht nur den Abstand zwischen den Platten, 41 auf, die von den anderen Wandabschnitten der- sondern halten sie normalerweise parallel, indem sie selben Hülle durch senkrecht zu den Platten ver- 50 die Wandabschnitte der Hülle von der Spannung entlaufende Schlitze 42 getrennt sind. Sämtliche Wand- lasten, die entstehen würde, wenn das Gerät nur an abschnitte 41 sind in Querrichtung an der Stelle 43 einer Kante zusammengedrückt wird, gefaltet, so daß sie bei Kompression des Gerätes ahn- Die Zahl der einzelnen Hüllen hängt von der Gelich einem Faltenbalg zusammenwirken. samtdicke des Gerätes, seiner Form in zusammen-

Die Hüllen 40 können aus einem beliebigen blatt- 55 gedrücktem Zustand und der erforderlichen gesamten artigen Material bestehen; gegen Feuchtigkeit bestän- größtmöglichen Öffnung für die Luft ab. Für eine vordiges Kraftpapier eignet sich besonders gut. Eine einfache Herstellungsart der Hüllen läßt sich an Hand
eines Zuschnittes 44 in Fig. 5 erkennen. Der Zu

Hilfe einer vorgespannten Feder 12 in einem bestimmten Abstand zueinander stehen, deren Ausdehnung durch mehrere Haltebänder 22 begrenzt ist. Der

gegebene Gesamtdicke nimmt die maximal mögliche Gesamtöffnung für die Luft in der Weise ab, wie die Zahl der einzelnen Blatthüllen vergrößert wird; zwei

schnitt 44, der aus flachem Papier ausgeschnitten ist, 60 1/2 cm lange Schlitze haben z. B. eine kleinere Maxienthält einen rechteckigen Mittelteil 45 und eine in malöffnung als ein einziger Schlitz von 1 cm Länge, der Mitte gelegenen Öffnung 46, die der Feder 12 Die Platten 11 und die Hüllen 40 können eine beeinen Spielraum läßt. An den gegenüberliegenden liebige ebene Gestalt haben. Eine quadratische oder Seiten ist der Mittelabschnitt 45 mit den Wandab- rechteckige Form wird zur Vereinfachung der Hüllenschnitten 41 verbunden, die ihrerseits mit Deckteilen 65 konstruktion bevorzugt; das Gerät kann aber auch 47 in Verbindung stehen. Die Deckteile sind mit Aus- rund, dreieckig, sechseckig, vieleckig oder von andeschnitten 48 versehen, die zusammen eine Öffnung rer Form sein. Die Form eines Polygons wird bevorbilden, durch die die Feder wie durch die Öffnung 46 zugt, weil hier die Schlitze an den Ecken angeordnet

sein können, so daß eine erhöhte Beanspruchung an diesen Stellen vermieden wird.

Bei einem besonderen Anwendungszweck können die Schlitze an den Ecken durch zusätzliche Schlitze in den Wandabschnitten 41 der Hülle ergänzt werden, die vorzugsweise rhombusförmig ausgeführt sind und in einer Längsachse senkrecht zu den Platten verlaufen.

Das Gerät nach den Fig. 1 bis 5 arbeitet nahezu ideal. Zu Beginn der Kompression des Stoßdämpfers bei fast vollständig aufgeweiteten Hüllen sind die Schlitzöffnungen, durch die die Luft entweicht, nahezu geschlossen. Der innere Druck im Stoßdämpfer entsteht gleichmäßig schnell, bis die Schlitze ihre maximale Öffnungsweite erreichen und das Gerät auf etwa die Hälfte gegenüber seiner normalen oder ursprünglichen Dicke zusammengedrückt ist, was die Folge des Faltens der Wandabschnitte 41 wie bei einer Ziehharmonika ist. Wenn der Stoßdämpfer zusammengedrückt wird, nimmt die Querschnittfläche der Schlitzöffnung fortschreitend bis auf Null ab, bis das Gerät vollständig zusammengedrückt ist. Diese Wirkungsweise entspricht weitgehend der Funktion eines idealen Luftpolsters, bei dem Luft entweichen kann. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform sind die geringen Material- und Herstellungskosten. Manchmal ist es erwünscht, daß die Hüllen zu Anfang etwas zusammengedrückt sind. In einem solchen Fall wird eine Anfangsspannung in den Wandabschnitten 41 der Hülle gänzlich vermieden. Wenn das Gerät durch eine Belastung zusammengedrückt wird, sucht der sich einstellende innere Druck die Hüllenwandabschnitte in einem frühen Stadium der Kompression auszubeuten, so daß Spannungen vermieden werden, die die Hüllen trennen oder auseinanderreißen. Die Wandabschnitte der Hülle und die Stege werden nur auf Zug beansprucht, der sich fast gänzlich aus dem inneren Luftdruck ergibt.

In einem Ausführungsbeispiel ist der rechteckige Stoßdämpfer nach den Fig. 1 bis 5 23-28 cm groß und hat im ausgedehnten Zustand eine Dicke von 7,4 cm, wobei fünf blattartige Hüllen aus sehr festem Kraftpapier in zusammengebautem Zustand mit einer anfänglichen Aufweitung von 1,3 cm und einer Maximalaufweitung von 1,6 cm verwendet werden. Das Gesamtgewicht des Gerätes, einschließlich der Wellpappe- oder Faserplatten, des Papiers und der Feder, beträgt 310 g. Das Gerät wurde wiederholt zur Abfederung eines Aufschlages, also zur Stoßdämpfung von frei aus verschiedenen Höhen fallengelassenen Gewichten geprüft. Bei einem Gewicht von 9,0 kg, das aus einer Höhe von 1,5 m herabfiel, wurden als maximale Verzögerang des Gewichtes 44 g gemessen. Nach 25 Versuchen vergleichbaren Schwierigkeitsgrades erwies sich das Gerät als praktisch unbeschädigt und zur weiteren Verwendung geeignet. Stoßdämpfer gemäß der Erfindung können eine sehr große Energie absorbieren und den Aufschlag abfedern, der z. B. bei Abwurf aus der Luft mit oder ohne Fallschirm auftritt. Bei Abwurf aus der Luft braucht die Feder nur so stark zu sein, daß sie beim freien Fall die Platten zwangläufig auseinanderhält.

Vor dem Abwurf kann der Stoßdämpfer unter dem Ruhegewicht des zugehörigen Gegenstandes oder auf andere Weise vollständig zusammengedrückt werden und nimmt dementsprechend" so gut wie keinen Platz ein. Während des freien Falles kann die Feder das Gerät ausdehnen und in seiner normalerweise offenen Betriebsstellung festhalten.

Für die meisten Verpackungszwecke und die günstigste Arbeitsweise liegt die maximale Öffnungsweite der Schlitze oder anderer Öffnungen, also der Gesamtquerschnitt der offenen Schlitze zur Zeit der maximalen Öffnung zwischen 0,5 und 5% der Grundrißfläche. In gewöhnlichen, besonders schwierigen Fällen, z. B. bei Abwürfen aus der Luft, kann die Gesamtöffnungsfläche 9 oder 10°/» der Grundrißfläche betragen.

In besonderen Fällen kaiin die Feder durch ein nicht federndes Bauelement ersetzt werden, das unter Druck zusammenbricht. Ein zusammendrückbarer, säulenartiger Körper, der das Gerät nur in seiner normalen, gestreckten Stellung hält und eine statische Last aufnehmen kann, läßt sich an Stelle einer Feder verwenden, wenn er vorzugsweise beim Aufprall vollständig zusammenfällt und nicht die vollständige Kompression des Gerätes verhindert.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Zwischen zwei Platten angeordneter Stoßdämpfer mit gefalteten Seitenwänden, in denen sich Öffnungen befinden, durch die die Luft entweichen kann, und der durch Federn auseinandergedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen die Form von senkrecht zu den Platten (11) liegenden Schlitzen (42) aufweisen, die derart ausgebildet sind, daß sich ihr Querschnitt beim Zusammendrücken des Stoßdämpfers zuerst vergrößert und dann verkleinert.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 mit polygonalem, vorzugsweise rechteckigem Querschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (42) in den Ecken angeordnet sind.

3. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einzelnen Lagen (40) zusammengesetzt ist, die jeweils aus einer oberen und unteren Wand (45, 47) und gefalteten Seitenwänden (41) bestehen.

4. Stoßdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lage (40) aus einem einzelnen Blatt (44) gefaltet ist.

5. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lagen (40) miteinander z. B. durch Verkleben verbunden sind.

6. Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (11) durch biegsame Stege (55) verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 481 648; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1772 785; britische Patentschrift Nr. 648 774; USA.-Patentschriften Nr. 2 324 685, 2 610 017.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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