DE3608094C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz stoßempfindlicher Geräte vor unzulässig hohen Schock- und Rüttelbeanspruchungen. In Betracht kommen hierbei Schockbeanspruchungen, wie sie beispiels­ weise bei Fahrzeugkollisionen oder bei in der Nähe erfolgenden De­ tonationen auftreten, und Rüttelbeanspruchungen, wie sie bei Fahr­ zeugen auf extrem schlechten Straßen zu erwarten sind.

Es ist an sich bekannt und naheliegend, solche empfindlichen Geräte in einfacher Weise federnd zu lagern. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß die Geräte schon bei kleineren, noch völlig unschädlichen Stößen oder Rüttelamplituden Schwingbewegungen ausführen würden, denn es ist bei bestimmten Geräten, wie z. B. Scheinwerfern sowie Peil- oder Ortungsgeräten, erforderlich, daß sie keine unnötigen Schaukelbewe­ gungen ausführen, sondern möglichst ruhig stehen, damit der Licht­ bzw. der Peilstrahl seine Richtung beibehält.

Bekanntlich werden Geräte, für die Schock- und Rüttelbeanspruchungen zu erwarten sind, so gebaut, daß eine gewisse, maximale Beschleunigung zulässig ist. Dieser Beschleunigungswert wird in einem Mehrfachen der Erdbeschleunigung angegeben. Aus den vorerwähnten Gründen ist daher anzustreben, daß der Schutz dieser Geräte immer erst dann wirksam wird, wenn die zulässige Beschleunigung überschritten wird.

Solange dagegen die zulässige Beschleunigung nicht überschritten wird, soll die Vorrichtung so "steif" bleiben, als sei das zu schützende Gerät starr montiert.

Zur Erzielung dieser Wirkung sind an sich bereits Vorrichtungen bekannt, die eine vorgespannte Druckfeder in einem Federgehäuse (oder deren mehrere) aufweisen, und bei denen mittels Federwirkung in der Normalstellung bei Beschleunigung der Unterlage unterhalb eines vorgegebenen Wertes Bauteile der Vorrichtung zur exakten Lagerung des Gerätes an entsprechende Anschläge gedrückt werden und bei Überschreiten der zulässigen Beschleunigung ein Einfedern erfolgt. Solche Vorrichtungen sind in der EP-PS 00 15 118 und in der DE-OS 23 15 138 beschrieben.

Die dort offenbarten Stoßdämpfer sind jedoch als solche nur zur Dämpfung von Stößen in axialer Richtung, also - bei üblicher An­ bringung - zur Dämpfung vertikaler Stöße geeignet. Tatsächlich aber muß ein Schutz gegen Stöße in allen Richtungen, also insbesondere auch gegen horizontale Stöße gewährleistet sein. Dieser Schutz wird gemäß der EP-PS 00 15 118 durch eine Anordnung mit drei solchen Stoßdämpfern erzielt, welche die horizontalen Kräfte in ein Moment umwandelt, das in axialer Bewegung der Stoß­ dämpfer resultiert. Gemäß der vorgenannten EP-PS war noch für eine gewisse seitliche Nachgiebigkeit der Stoßdämpfer zu sorgen, damit diese einer Änderung ihres Abstandes vom Mittelpunkt nach­ geben können, wenn die von den Stoßdämpfern gemeinsam getragene Vorrichtung bzw. deren Befestigungsebene sich unter der Wirkung eines horizontalen Schocks neigt.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Schockdämpfer zu schaffen, der für sich allein auch horizon­ tale Schocks abfangen kann, also Schocks, die senkrecht zu seiner (vertikalen) Längsachse auftreten. Diese Aufgabe wird erfindungs­ gemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der nebengeordneten Ansprüche 1 und 2 gelöst, von denen der Anspruch 2 eine Vari­ ante der Erfindung betrifft.

Der Anspruch 3 offenbart eine zweckmäßige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes.

Das in den vorliegenden Ansprüchen 1 und 2 geoffenbarte Merk­ mal, daß die topfartigen Federgehäuseteile gegeneinander kipp­ bar sind, unterscheidet sich von dem Merkmal der gewissen seitlichen Nachgiebigkeit des bekannten Stoßdämpfers gemäß der EP-PS 00 15 118 nicht nur graduell, sondern vor allem prin­ zipiell, nämlich insofern, als bei der Kippbewegung infolge eines horizontalen Schocks die vorgespannte Druckfeder auch beaufschlagt wird, was bei dem bekannten Stoßdämpfer nicht ge­ schieht und aus Gründen seiner Konstruktion auch gar nicht ge­ schehen kann.

Die Zeichnungen veranschaulichen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im folgenden näher beschrieben werden. Es zeigen

die Fig. 1 eine Ausführungsform gemäß Anspruch 1 und

die Fig. 2 eine Variante gemäß Anspruch 2.

Beide Fig. sind Schnittzeichnungen. Gleiche bzw. gleichartige Bauteile sind mit übereinstimmenden Bezugszahlen versehen.

In der Fig. 1 ist mit 1 das zu schützende Gerät angedeutet. 2 ist eine Plattform, auf der die das Gerät 1 tragende Schutz­ vorrichtung befestigt ist.

Die Schutzvorrichtung besteht aus zwei topfartigen Gehäuseteilen 3 und 4, die ineinandergreifen und zusammen das Federhaus für die Druckfeder 5 bilden. Die Druckfeder 5 ist unter Vorspannung einge­ setzt zu denken, so daß sie die Gehäuseteile 3 und 4 auseinander­ zudrücken trachtet; dies ist jedoch durch einen Anschlag begrenzt, der durch die Flansche 6 und 7 gebildet wird. Der Flansch 7 ist aus zwei Halbringen bestehend zu denken, die erst nach dem Zusammen­ setzen der Gehäuseteile 3 und 4 angebracht werden.

8 und 9 sind zwei von insgesamt vier Versteifungsrippen, die außer­ dem ein seitliches Ausweichen der Druckfeder 5 verhindern sollen.

Das obere Gehäuseteil 4 weist eine Hülse 10 auf, in welcher eine (im vorliegenden Fall topfartig geformte) Halterung 11 axial ver­ schiebbar gelagert ist. An der Halterung 11 ist das Gerät 1 mit seinem Fuß 12 befestigt.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, stützt sich die Druckfeder 5 mit ihrem oberen Ende an der Unterseite der Hülse 10 und mit ihrem unteren Ende an einem Anschlagteller 13 ab. Dieser Teller 13 und die in der Mittelachse der Feder 5 stehende Spindel 14 bilden zu­ sammen den sogenannten Zuganker. Die Spindel 14, die durch hinreichend weite Bohrungen der Hülse 10 und der Halterung 11 hindurch in die Hal­ terung 11 hineinragt, ist am oberen Ende mit Gewinde versehen, auf das eine Mutter 15 aufgeschraubt ist. Diese bewirkt, daß die Spindel 14 an der Halterung 11 derart angreift, daß sie nur Zugkräfte aufnehmen kann.

Unter dem Anschlagteller 13 befindet sich ein Abstandsstück 16, dessen Höhe mitbestimmend ist für die Federvorspannung. Man kann somit bei Bedarf die Federvorspannung ändern, indem man das Abstandsstück 16 gegen eines mit anderem Höhenmaß auswechselt.

Der Zuganker 13, 14, mit Mutter 15, läßt sich bei Zusammenbau der Vorrichtung dazu benutzen, die Druckfeder 5 vorzuspannen, so daß sie unter Vorspannung in das Federhaus 3, 4 eingesetzt werden kann. Zu diesem Zweck zieht man die Mutter 15 an, bis die Druckfeder 5 so weit zusammengedrückt ist, daß sie wenigstens um einige Millimeter kürzer ist als sie es in der fertig zusammengebauten Vorrichtung sein wird.

Nachdem die Halbringe des Flansches 7 angebracht sind, dreht man die Mutter 15 zurück, bis sie (bzw. ihre Unterlegscheibe) nur noch lose am Boden der Halterung 11 anliegt. In dieser Stellung wird die Mutter 15 dann in an sich bekannter Weise gegen Verdrehen gesichert.

Zum besseren Verständnis sei bemerkt, daß die Federvorspannung in der Größenordnung von 1000 N liegen kann.

Wirkungsweise der Vorrichtung:

Hierbei ist vorausgesetzt, daß die Masse des Gerätes 1 so groß ist, daß Masse und Feder ein System bilden, das hinreichend langsam schwingen kann, und daß die Federvorspannung mindestens so groß wie die statische Last des Gerätes ist.

Solange keine oder nur geringe Stöße auftreten, bleibt die Vorrich­ tung so starr, wie wenn die Flansche 6 und 7 miteinander verschleißt wären.

Tritt nun ein starker Schock nach oben auf, der die Plattform 2 schlagartig anhebt, so wird sich zunächst nur das Gehäuseteil 3 nach oben bewegen, während das Gehäuseteil 4, und somit auch das Gerät 1, wegen der Massenträgheit noch in Ruhe bleibt, denn die Druckfeder 5 gibt nach, und die - hierbei mitgenommene - Spindel 14 kann auf die Halterung 11 keine nach oben gerichtete Kraft ausüben.

Auf diesen Schock "antwortet" nun die Vorrichtung, indem sich die Druckfeder 5 wieder ausdehnt und dabei das Gehäuseteil 4 nach oben schiebt, bis der Flansch 7 an den Flansch 6 anschlägt (Dieses An­ schlagen wird bei der praktischen Ausführung durch Gummipuffer ge­ dämpft.).

Die Aufwärtsbewegung, die das Gerät 1 hierbei erfährt, vollzieht sich, gemäß den Eigenschaften des Feder-Masse-Systems, um soviel langsamer und weicher, daß die Beschleunigung in den für das Gerät 1 zulässigen Grenzen bleibt.

Diese Bewegung, in der das Gerät 1 nun beharren will, wird durch das erwähnte Anschlagen nicht schlagartig beendet, sondern wiederum weich abgefangen. Dies geschieht dadurch, daß das Gerät 1 vermöge seiner Bewegungsenergie die Druckfeder 5 über den Zuganker 13, 14 zusammen­ drückt, wobei der Teller 13 von dem Abstandsstück 16 abhebt.

Dieses Nachfedern kann sich, je nach Dimensionierung der Vorrichtung und Stärke des Schocks, ein- oder mehrmals wiederholen. Da es jedoch durch das Anschlagen immer wieder unterbrochen wird, tritt sehr bald eine Beruhigung ein. Bei einem Schock, der die Plattform 2 nach unten bewegt, laufen die beschriebenen Federungsvorgänge in kinematischer Umkehrung ab.

Bei einem seitlichen Schock geschieht folgendes:

Die Plattform 2 bewegt sich horizontal (z.B. nach links). Da das Gerät 1 in seiner Lage verharren will, vollführt das Gehäuseteil 4 eine Kippbewegung (nach rechts), wobei die Druckfeder 5 einseitig zusammengedrückt wird. Das Gerät 1 erfährt hierbei nur eine gewisse Neigung um eine zur Zeichenebene senkrecht stehende Achse. Diese Neigung fällt umso geringer aus, je länger die das Gerät 1 mit dem Fuß 12 verbindende Säule 17 ist.

Nach dem Schock kippt das Gehäuseteil 4 in seine Mittelstellung (eine Art Raststellung) zurück. Je nach Stärke des Schocks und Einstellung der Federvorspannung kann es auch hierbei zu einem Nachfedern kommen, indem das Gehäuseteil 4 mit dem Gerät 1 über die Mittelstellung hinaus- und ggfs. ein- oder mehrmals um die Mittelstellung hin- und herpendelt. Hierbei wechselt jedesmal die Kante, um die das Gehäuseteil 4 kippt. Dieses ständige Wech­ seln der Kippkante wirkt als störende Unterbrechung der Pendelung und trägt zu ihrer baldigen Beruhigung bei.

Die in der Fig. 2 dargestellte Variante ist in ihrer Wirkung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung äquivalent.

Der bauliche Unterschied besteht im wesentlichen darin, daß hier (unter Weglassung der Spindel 14 gemäß Fig. 1) außer der Druck­ feder 5 eine Druckfeder 18 in der Hülse 10 vorgesehen ist.

Der Unterschied hinsichtlich der Wirkung besteht darin, daß die Druckfeder 5 nur bei einem Schock in Aufwärtsrichtung und bei einer Bewegung des Gerätes 1 in Abwärtsrichtung wirksam wird, während bei einem Schock in Abwärtsrichtung und bei einer Bewegung des Gerätes 1 in Aufwärtsrichtung nur die Druckfeder 18 beaufschlagt wird.

Bei dieser Ausführung besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Federvorspannungen und Federn mit unterschiedlichen Federkon­ stanten zu wählen. Wählt man die Federkonstanten in geeignetem Maße unterschiedlich, so kann man erreichen, daß zwei abwechselnd wirksame Feder-Masse-Systeme mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen entstehen, wodurch die Vorrichtung unempfindlicher gegen harmoni­ sche Schwingungen wird.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Schutz stoßempfindlicher Geräte vor unzulässig hohen Schock- und Rüttelbeanspruchungen mit einer vorgespannten Druckfeder in einem Federgehäuse, bei der mittels Federwirkung in der Normalstellung bei Beschleunigungen der Unterlage unter­ halb eines vorgegebenen Wertes Bauteile der Vorrichtung zur exakten Lagerung des Gerätes an entsprechende Anschläge gedrückt werden und bei Überschreiten der zulässigen Beschleunigung ein Einfedern erfolgt, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Federgehäuses aus zwei nach Art eines Teleskops ineinandergeschobenen, topfar­ tigen Gehäuseteilen (3, 4), welche bis zu deren Anschlag (6, 7) koaxial verschiebbar sind und ein derartiges Spiel aufweisen, daß sie gegeneinander kippbar sind, eine mit einem Anschlagteller (13) versehene Spindel (14), auf der die Druckfeder (5) im Feder­ gehäuse sitzt und dessen zwei Teile in der Normalstellung bis zu dem Anschlag (6, 7) auseinanderdrückt, eine topfförmige Führungs­ hülse (10), die auf dem - bei vertikaler Aufstellung der Vor­ richtung - oberen Gehäuseteil (4) befestigt ist, und in der ein entsprechend geformtes Teil der Halterung (11) für das zu schützende Gerät (1) vertikal verschiebbar geführt ist, wobei das mit dem Anschlagteller (13) versehene Ende der Spindel (14) im Federgehäuse liegt und das andere Ende durch die Führungs­ hülse (10) und das darin geführte Teil der Halterung (11) ragt und außen mit einer Mutter (15) als Anschlag versehen ist.

2. Vorrichtung zum Schutz stoßempfindlicher Geräte vor unzulässig hohen Schock- und Rüttelbeanspruchungen mit einer vorgespannten Druckfeder in einem Federgehäuse, bei der mittels Federwirkung in der Normalstellung bei Beschleunigungen der Unterlage unterhalb eines vorgegebenen Wertes Bauteile der Vorrichtung zur exakten Lagerung des Gerätes an entsprechende Anschläge gedrückt werden und bei Überschreiten der zulässigen Beschleunigung ein Einfedern erfolgt, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Feder­ gehäuses aus zwei nach Art eines Teleskops ineinandergeschobenen, topfartigen Gehäuseteilen (3, 4), welche bis zu deren Anschlag (6, 7) koaxial gegeneinander verschiebbar sind und ein derartiges Spiel aufweisen, daß sie gegeneinander kippbar sind, eine topf­ förmige Führungshülse (10), die auf dem - bei vertikaler Aufstellung der Vorrichtung - oberen Gehäuseteil befestigt ist, und in der ein entsprechend geformtes Teil der Halterung (11) für das zu schützende Gerät (1) vertikal verschiebbar geführt ist, eine vorgespannte Druckfeder (18) in der Führungshülse (10), welche das in der Führungs­ hülse geführte Teil der Halterung (11) in der Normalstellung gegen das bei vertikaler Aufstellung obere Gehäuseteil (4) drückt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Druckfedern (5, 18) mit derartigen Federkonstanten, daß sich zwei Feder-Masse-Systeme mit unterschied­ lichen Eigenfrequenzen ergeben.