DE2203171A1 - Daempfungseinrichtung fuer einen auf einem Gaspolster gelagerten sphaerischen Koerper - Google Patents

Daempfungseinrichtung fuer einen auf einem Gaspolster gelagerten sphaerischen Koerper

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DE2203171A1
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Pierre Loustalet
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Description

Dipl.-lng. Q. Sdlliebs ' 61 Darmstadt Claudiusweg 17A
Patentanwalt Telefon (06151) 46753
Postscheckkonto: Frankfurt a. M. 111157 Bankverbindung: Deutsche Bank AG., Darmstadt Telegramme: inventron
An das
Deutsche Patentamt
8ooo München 2
Zweibrückenstr. 12
ihrZridm Ihr Schreib«« Mein Zeichen £ 201 L Ταβ 19.1.72
Patentanmeldung
Anmelder: Alain ARNAUD, TARBES ( Frankreich)und Pierre LOUSTALET, TARBES (Frankreich)
Dämpfungseinrichtung für einen auf einem Gaspolster gelagerten sphärischen Körper.
Die Erfindung betrifft eine auf die äußere Umgebung rückwirkungsfreie Dämpfungseinrichtung für einen Körper, der äußeren Kräften unterworfen ist, und insbesondere die Verwendung dieser Vorrichtung für einen Navigationskompaß für Fahrzeuge, die unvermittelten und unvorhersehbaren Bewegungen ausgesetzt sind, wie z.B. Militärfahrzeuge.
Die allgemein bekannten Navigationskompasse, mit denen diese Fahrzeuge ausgestattet sind, weisen einen in einem kugelförmigen bzw. sphärischen Körper angeordneten Magneten auf, wobei der sphärische Körper in eine Flüssigkeit eintaucht, deren Dichte dem Gewicht des Körpers und des umhüllten Magneten das Gleichgewicht hält. Die Flüssigkeit befindet sich selbst in einem sphärischen, transparenten Gehäuse, um die Azimut-Skalenstriche, die auf dem sphärischen Körper aufgebracht sind, sichtbar werden zu lassen.
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für da« Auftragtverhältnii (jilt die Gebührenordnung der Deutschen Paforitrinwaltskammer ■ Gerichtsstand für Leistung und Zahlung ι Darmstadt
C«*prflehe om Ffcrnsprmlier hnhen keine rechtsverbindliche Wirkung! Brief vom 19.1.72 Elott 2 DIpI-In8. β. Sdiliebs
on das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt
?anrzeuges
Das sphärische Gehäuse 1st mit dem Rahmen des Fahrzeuges formschlüssig verbunden und spricht folglich auf die das Fahrzeug beeinflussenden Bewegungen an, nimmt infolge der viskosen Bindungen bzw. Kräfte der Flüssigkeit für den Auftrieb den sphärischen Körper mit und erteilt ihm ungeordnete Bewegungen, die das Ablesen oder eine genaue Ablesung des Azimuts erschweren.
Es ist auch bekannt, einen sphärischen Körper auf einem Gaspolster möglichst reibungsfrei zu lagern. Dabei treten Schwierigkeiten bezüglich der Dämpfung von durch Erschütterungen ausgelösten Schwingungen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem auf einem Gaspolster gelagerten sphärischen Körper eine Dämpfungseinrichtung derart auszubilden, daß vorzugsweise eine aasreichende aperiodische Dämpfung erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Körper innere Dämpfungsmittel gegen Drehbewegungen hat.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Dämpfungsmittel die auf das Innere des Körpers in mindestens zwei Kammern unterteilende Trennwände einwirkenden Reibungskräfte und die durch öffnungen in den Trennwänden erzeugten Strömungswiderstände einer das Innere vollständig ausfüllenden Flüssigkeit.
Erfindungsgemäß kann der sphärische Körper aus zwei unter Ausbildung eines Zwischenraumes konzentrisch angeordneten sphärischen Körpern bestehen, wobei diese sphärischen Teile mittels durchbrochener Trennwände untereinander verbunden sind und der Zwischenraum vollständig von einer Flüssigkeit ausgefüllt ist.
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19-1 .72 blatt 5 Dlpl.-Ing. G. Sdilieb«
dae Deutsche Patentamt, München Patentanwalt
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand von Ausfuhrungsbeispielen in der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen in schematischen Darstellungen
Fig. 1 einen perspektivischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kompaß;
Fig. 2 verschiedene Ausführuhgsformen der den Kompaß bilbis 1o denden Teile.
In dem Ausführungsbeispiel nach RLg. 1 weist ein sphärischer bzw. kugelförmiger Körper 1 drei diametrale, orthogonale Trennwände 2, 3 und k auf.
Die Ebene der horizontalen Trennwand 2 wird im folgenden Äquatorebene genannt.
Die Trennwände 2, 3 und /f weisen Ausspannungen auf, die den Durchtritt und die Anordnung einec Stabmagneten 5 gestatten, der in Bügeln 6 symmetrisch zur Trennwand 3 und zum Mittelpunkt des sphärischen Körpers aufgehängt ist.
Die Trennwände 2, 3 und If werden außerdem von symmetrisch angeordneten Bohrungen 7, 8 und 9 durchstoßen; ein auf der Trennwand 3 in Richtung der Senkrechten zur Äquatorebene angeordneter Ansatz bzw. ein Reguliergewicht 1o verlegt den Schwerpunkt unter den geometrischen Mittelpunkt des sphärischen Körpers. Der Stabmagnet ist derart befestigt, daß er mit der Äquatorebene einen Winkel bildet, der der mittleren magnetischen Inklination der geographischen Breite der Gegend des Einsatzes entspricht.
Der sphärische Körper weist ein äquatoriales Band mit einer meridionalen Einteilung auf, deren Spur mit 11 bezeichnet ist.
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Der hohle sphärische Körper ist mit einer Flüssigkeit von vorgegebener Dichte und Viskosität gefüllt.
Der derart aufgebaute sphärische Körper ruht in einem Lager 12 mit Gaspolster bzw» Gaskissen, das ein Fenster 13 aufweist, das die Skala 11 teilweise sichtbar werden läßt.
Die Reibung des sphärischen Körpers 1 in dem Lager \2. ist praktisch vernachlässigbar· Die Rotationsbewegungen des Lagers werden folglich nicht auf den sphärischen Körper übertragen, der lediglich translatorischen Bewegungen unterworfen ist, die im wesentlichen die vertikale Ebene (Trennwand 3) mit der Achse des Stabwmagneten stationär bzw. raumfest lassen.
Eine Richtungsänderung des Fahrzeuges zeigt sich demnach durch eine Drehung des sphärischen Körpers in Bezug auf eine Markierung an dem Lager an, wobei die an dieser Markierung vorbeigewanderte Maßzahl des Bogens der Skala 11 die Azimutänderung des Fahrzeuges angibt.
Da der Schwerpunkt des hohlen sphärischen Körpers mit seinem geometrischen Zentrum bzw. Mittelpunkt nicht zusammenfällt, können die translatorischen Bewegungen des Fahrzeuges auf ihn Trägheitskräfte übertragen, die sich als Pendelbewegungen um seinen Schwerpunkt auswirken können, die ihrerseits das Ablesen der Azimutänderung verfälschen können. Diese Pendelbewegungen müssen schnell gedämpft werden.
Diese Dämpfung erfolgt erfindungsgemäß durch eine Absorption der dem sphärischen Körper erteilten (kinetischen) Rotationsenergie. Die Absorption erfolgt dur ch die Reibung der Flüssigkeit an den inneren Trennwänden des Körpers und durch die von den Offnungen 7» 3 und 9 erzeugten
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das Deutsche Patentamt/ München Patentanwalt
Strömungswiderstände (l'effet de laminage dans les ouverturee 7, 8 und 9).
Die Dichte, die Viskosität der Flüssigkeit, die Oberfläche der öffnungen 7, 8 und 9 und ihre Anordnung werden derart gewählt, daß eine Dämpfung der Pendelbewegungen ohne Oszillieren erfolgt.
Der beschriebene erfindungsgemäße Kompaß kann in vorteilhafter Weise eine optische Einrichtung zum Ablesen der Azimutänderung aufweisen; die Skala 11, die teilweise von vorne in der Fig· 2 gezeigt ist, weist zu diesem Zwecke abwechselnd schwarze und hell glänzende Bereiche auf, die gleich groß und im gleichen Abstand angeordnet sind und sich zwischen zwei Parallelen zu beiden Seiten des Äquators erstrecken·
Eine nicht dargestellte optische Einrichtung mit einem gebündelten Strahler, der mit dem Gehäuse formschlüssig verbunden ist, sowie mit einem photoelektrischen Empfänger ist vor der Skala 11 angeordnet, wobei das emittierte und auf diese Skala gerichtete Strahlenbündel von den leuchtenden bzw. glänzenden Bereichen reflektiert und von den schwarzen Bereichen absorbiert wird und der Empfänger eine Anzahl von Impulsen erhält, die gleich der Anzahl der Skalenteile ist, die der Winkeländerung des Azimuts entspricht.
Damit die Ablesevorrichtung für die Azimutänderung auf die Rotationsrichtung anspricht, ist eine zweite optische Einrichtung, die mit der ersten identisch ist, vorgesehen, bei der der Auftreffpunkt des emittierten Strahlenbündel auf der Skala zur ersten Einrichtung um etwa ein Viertel eines Skalenteiles oder um die Hälfte eines schwarzen bzw« glänzenden Bereiches versetzt ist.
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Je nachdem, ob nun die relative Versetzung bzw. Verdrehung des sphärischen Körpers zum Auftreffpunkt in der einen öder anderen Richtung stattfindet, ist die Folge der Informationen, die gleichzeitig von den Bnpfängern 1 und 2 erhalten werden:
entweder
Empfänger 1: BNNB usw.... Empfänger 2: NNBB usw....
Empfänger 1: NBBN usw.... Empfänger 2: NNBB usw....
N fUr die Informationen von den schwarzen Bereichen, B für die Informationen von den hellen bzw. strahlenden Bereichen, steht.
Se wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern daß jede entsprechende Vorrichtung von der Erfindung umfaßt wird. Zum besseren Verständnis, was unter einer entsprechenden Vorrichtung zu verstehen ist, werden von allen möglichen AusfUhrungebeiepielen einige anhand der Flg. 3 bis Io beschrieben·
So kann der sphärisch· Körper dadurch hergestellt werden, daß von einer Hohlkugel 15 (Hg· 3) ausgegangen wird, in der ein· Bohre 16 in einer Achsenrichtung befestigt wird. In dieser Röhre ist ohne Spiel ein Stabmagnet 17 angeordnet; auf dieser Kugel sind zwei halbkugelförmige Schalen 18, die in flg. if dargestellt sind, angeordnet, wobei diese Schalen in drei zueinander orthogonalen Ebenen 19» 2o und 21 Trennwände aufweisen.
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das Deutsche Patentamt, MUnchen Patentanwalt
Diese Trennwände weisen ihrerseits öffnungen bzw. Einkerbungen 22, 23 und 2.1\ auf, und zwar mindestens eine pro Quadrant, mit einem dem Kugelradius entsprechenden inneren Krümmungsradius.
Die Kugel 15 der Fig. 3 ist zwischen zwei Schalen 18 (Fig. 4) derart angeordnet, daß der Stabmagnet mit der Trennwand einen Winkel bildet, der der gewählten magnetischen Inklination entspricht, wobei die beiden Schalen an ihrer Trennwand 19 miteinander verklebt sind. Nach dem Verkleben wird der Zwischenraum zwischen der Kugel 15 und den beiden Schalen mit einer Flüssigkeit gefüllt und zwar mittels einer nicht dargestellten Öffnung, die anschließend abgedichtet wird.
Die Unwucht für die Funktionsfähigkeit kann durch Befestigen eines Ansatzteiles bzw. eines Reguliergewichtee an der einen der beiden Schalen , beispielsweise in der Trennwand 2o, erhalten werden oder in gleicher Weise auch dadurch, daß die eine der beiden Schalen so ausgebildet wird, wie dies in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Gemäß diesem AusfUhrungsbeispiel ist eine halbkugelförmige Schale 25 mit Trennwänden 26, 27 und 28 versehen, die öffnungen 60, 61 und 62 aufweisen, die in der gleichen Weise wie die Offnungen 22, 23 und Zi\ gemäß dem Aueführungsbeispiel nach Fig. if angeordnet sind, wobei der innere Krümmungsradius der Trennwände 26, 27 und 28 mit denjenigen der Trennwände 19, 2o und 21 identisch ißt. In Abweichung hiervon weisen die Trennwände 27 und 28 parallel zur Trennwand 26 unter einer Breite von etwa 3o° (Schnitt der Schale 25 zu dieser Parallelen, Fig. 6) jeweils zwei Reguliergewichte 29 und 3o auf.
Diese Reguliergewichte können zum Abgleich dienen. Der sphärische Körper wird nach seinem Zusammenbau dadurch
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ins Gleichgewicht gebracht, daß er in einem sphärischen Lager mit einem Luftpolster angeordnet wird, wobei der Äquator in eine horizontale Ebene gelegt wird, indem von außen in die Ansätze 29 und 3o je nach Bedarf Löcher 31 gebohrt werden.
Das sphärische Lager Ϊ2 mit Luftpolster in Fig. 1 kann ebenfalls in verschiedenen Arten ausgeführt sein: Zufuhr des Gasee durch Bohrungen, Schlitze (Fig. 1, 9 oder 1o) oder durch ein poröses Material, wie in Fig. 7 oder ausgeführt.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 besteht das Lager aus zwei Kugelschalen 32 und 33 aus porösem Material, die in Führungen 34 und 35 zweier Lager 36 und 37 untergebracht sind und zwei Kammern 38 und 39 bilden, in die zwei Druckgasleitungen münden.
In dem AusfUhrungsbeispiel nach Fig. 8 sind die beiden Kugelschalen 4o und 41 aus porösem Material wieder in zwei Führungen 42 und 43 zweier Lager 44 und 45 angeordnet, ihrerseits durch ein Rohr 46 miteinander verbunden sind, das seinerseits eine dichte Hülle bzw. ein dichtes Gehäuse mit einer öffnung 47 bildet, wobei die Kammern 48 und 49 über öffnungen 5o und 51 mit der freien Atmosphäre verbunden sind und das Innere der Hülle bzw. des Gehäuses über die öffnung 47 unter Unterdruck steht, beispielsweise vermittels des Unterdruckes am Vergaser eines thermischen Motors.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 besteht das Lager aus zwei miteinander verbundenen Teilen 63 und 64» die eine unter Unterdruck stehende Kammer bilden, Teil 64 weist einen Ansaugstutzen 65 und Teil 63 eine sphärische
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Auflagefläche 66 auf· Der Unterdruck in der Kammer wird derart geregelt, daß der sphärische Körper 1 in der Kammer frei schwebt und die Auflagefläche 66 nicht berührt, wobei die Lufteintrittsöffnung von dem Ringspalt zwischen dem sphärischen Körper 1 und er Auflagefläche 66 gebildet wird.
Fig· Io zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispieles der fig· 9· Teil 67 des Lagers weist eine Auflagefläche 69 auf, die zur Auflagefläche 66 in Fig. 9 analog ist, sowie einen Luftansaugstutzen 7o. Teil 68 des Lagers weist eine kalibrierte öffnung für die Luftzufuhr 71 auf, deren Ränder 72 sehr nahe dem sphärischen Körper 1 liegen, ohne ihn zu berühren· Diese Anordnung hat im Vergleich zum AusfUhrungsbeispiel der Fig. 9 den Vorteil, daß der Körper 1 auch dann vertikal stabilisiert ist, wenn starke vertikale Stöße am Lager auftreten·
Obgleich die Erfindung in ihrer Anwendung auf einen Richtungskompaß beschrieben ist und obgleich diese Anwendung eine der wichtigsten ist, kann sie selbstverständlich auch für andere Vorrichtungen und Einrichtungen verwendet werden: z. B. ganz allgemein für ein gegen Erschütterungen unempfindliches Lager,
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Claims (3)

19.1.72 Biatt IO Dlpl.-lng. O. Sdiltebs
das Deutsche Patentamt, Hünchen Patentonwoit
Patentansprüche
' 1.))Dämpfungeeinrichtung für einen auf einem Gaspolster ge- ^-' lagerten sphärischen Körper, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (t) innere Dämpfungsmittel gegen Drehbewegungen hat.
2.) Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmittel die auf das Innere des Körpers in mindestens zwei Kammern unterteilende Trennwände einwirkenden Reibungskräfte und die durch Offnungen in den Trennwänden erzeugten Strömungswiderstände einer das Innere vollständig ausfüllenden Flüssigkeit sind.
3.) Dämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sphärische Körper aus zwei unter Ausbildung eines Zwischenraumes konzentrisch angeordneten sphärischen Körpern besteht, die mittels durchbrochener Trennwände miteinander verbunden sind, und daß der Zwischenraum vollständig von einer Flüssigkeit ausgefüllt ist,
/f.) Dämpfungeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugwirkung eines Fahrzeugmotors die erforderliche Druckdifferenz an der Düse des Gaspolster-Lagers liefert.
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