DE69113928T2

DE69113928T2 - Dichtung zur elektromagnetischen Abschirmung zwischen einer Welle und einem Gehäuse.

Info

Publication number: DE69113928T2
Application number: DE69113928T
Authority: DE
Inventors: Peter J Balsells
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-08-17
Filing date: 1991-08-10
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-08-11
Also published as: US5079388A; JPH05340475A; DE69113928D1; EP0472989A1; EP0472989B1; ATE129379T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Federn und Dichtungen mit gekippten Windungen, und insbesondere betrifft sie Federn mit gekippten Windungen, die in einem Hohlraum mit einer Interferenz zwischen den Federwindungen und dem Hohlraum zurückgehalten sind, um die Feder in einer ausgewählten Orientierung für ein nachfolgendes Belasten der Feder in einer Art in Übereinstimmung mit dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 zurückzuhalten. Das Orientieren der Feder für ein Belasten in einer größeren oder kleineren Achse ermöglicht eine spezielle, ausgewählte, elastische oder Belastung-, Auslenkung-charakteristik als Reaktion auf das nachfolgende Belasten der Federn.
Es sollte klar sein, daß Hohlräume, wie sie im folgenden beschrieben sind, linear oder kontinuierlich zu einer gewünschten Form verlaufen können, die kreisförmig oder andersartig ist. Was kreisförmige Hohlräume betrifft, kann die Feder geschweißte Endwindungen aufweisen, die eine schraubenförmige Feder mit gekippten Windungen bilden.
Von besonderem Interesse ist eine Dichtung zum Abschirmen von elektromagnetischen Wellen zwischen einer Welle und einem Gehäuse, beispielsweise einem Kolben und einer Bohrung. In diesem Fall wird die Dichtung radial belastet, um den Durchtritt von elektromagnetischen Wellen über die Welle oder die Bohrung hinaus zu verhindern.
Es ist allgemein bekannt, daß eine elektromagnetische Übertragung durch eine Wellentheorie und weiter in Termen eines elektrischen und eines magnetischen Feldes beschrieben werden kann, die sich in einer 90º-Phasenbeziehung zueinander in einem freien Raum ausbreiten. Die Wellentheorie beschreibt elektromagnetische Energie in Termen von Wellenlänge und Amplitude.
Es sollte klar sein, daß die elektromagnetische Energie hier als ein Oberbegriff verwendet wird, der das gesamte Spektrum der elektromagnetischen Energiefrequenzen umfaßt. Allgemein werden elektromagnetische Interferenz (EMI) und die Radiofrequenzinterferenz (RFI) verwendet, um die durch ungewollte elektromagnetische Energie oder Radiofrequenzenergie verursachte Interferenz zu beschreiben, welche in ein bestimmtes Geräteteil eindringt oder aus diesem austritt.
Die Fähigkeit, eine Komponente vor dem Austritt oder dem Eindringen von elektromagnetischer Energie abzuschirmen, wird oft als Abschirmeffektivität bezeichnet.
Mikrowellenenergie mit Frequenzen von etwa 100 khz bis etwa 300 GHz wird üblicherweise als Mikrowellen bezeichnet. Das Mikrowellenfrequenzspektrum kann weiter in drei allgemeine Gruppen unterteilt werden, welche kommerzielle Bänder, 100 khz bis 10 GHz, militärische Bänder, 10 GHz bis 50 GHz und Millimeterbänder, 50 GHz bis 300 GHz einschließen.
Die Abschirmeffektivität irgend eines besonderen Frequenzbereiches wird durch irgendwelche Lücken oder Öffnungen enorm beeinflußt, die es den elektromagnetischen Feldern ermöglichen, dort hindurchzustrahlen, außer eine Strom-Stetigkeit kann über der Öffnung bewahrt werden. Die Wichtigkeit der Öffnung ist natürlich abhängig von der Frequenz der auftreffenden elektromagnetischen Energie. Es sollte klar sein, daß die Abschirmeffektivität ein Maß für die Effektivität einer EMI- Dichtung ist, die in Dezibel (dB) gemessen wird. Je höher die Abschirmeffektivität, desto wirksamer ist eine Dichtung. Solch eine Abschirmeffektivität wird durch die Öffnung zwischen den Windungen und der hier verwendeten "Öffnung" beeinflußt, die definiert ist als die maximale lineare Abmessung (nicht Fläche) dieser Öffnung. Je größer die Abmessung der Öffnung, desto geringer ist die Abschirmeffektivität. Die Öffnung ist die maximale lineare Abmessung einer Abschirmöffnung. Daher ist es wünschenswert, in einer Dichtung die kleinstmögliche Öffnung zu haben, um die maximale Abschirmeffektivität zu erreichen.
Bei den beiden allgemeinen Arten von Federdichtungen, die in der vorliegenden Erfindung offenbart sind, weist die eine einen Abstand zwischen den Windungen auf, wenn sie belastet ist, und die andere weist Windungen auf, die bei einer Belastung aneinanderstoßen. Die aneinanderstoßenden Windungen ergeben die kleinste Öffnung und daher die maximale Abschirmeffektivität.
Die Länge der Öffnung in einer Federdichtung, wie sie im folgenden offenbart ist, wird durch den Drahtdurchmesser, das D/d-Verhältnis und den Abstand zwischen den Windungen beeinflußt.
Als eine allgemeine Regel für ein wirksames Abschirmen im kommerziellen Gebrauch sollte die Öffnungsgröße kleiner als die Wellenlänge der elektromagnetischen Energie geteilt durch 20 sein. Für militärische Bänder sollte die Öffnungsgröße kleiner als die durch 50 geteilte Wellenlänge sein, und für die Millimeterbänder sollte die Öffnung kleiner als die durch 200 geteilte Wellenlänge sein. Aufgrund der Abhängigkeit von der Wellenlänge kann die Effektivität irgendeiner Dichtung bei einer bestimmten Frequenz durch die Größe der Öffnung darin bestimmt werden.
Früher erhältliche Dichtungen sind nicht fähig gewesen, eine Abmessungsstabilität über die Lebensdauer des Geräts bereitzustellen, um die Bildung von ungewollten Lücken darin zu verhindern, welche hinsichtlich der Abschirmeffektivität nicht akzeptabel sind. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Dichtungen in Situationen verwendet werden, wo ein wiederholtes Auseinander- und Zusammenbauen erforderlich ist, wobei die Dichtung darauf angewiesen ist, EMI oder RFI zwischen den einen solchen Zusammenbau erfordernden Komponenten zu verhindem.
Die offengelegte Veröffentlichung WO-A-87/01901 zeigt eine Vorrichtung zum Erreichen einer Dichtung zwischen den Kantenabschnitten zweier Metallplatten, um elektromagnetische Felder abzuschirmen. Die Vorrichtung weist einen metallischen Dichtungsstreifen auf, der entlang diesen Kantenabschnitten zusammengedrückt ist. Der Dichtungsstreifen weist ein schraubenförmig gewundenes Metallelement mit einem eckigen Querschnitt auf, und der Kantenabschnitt einer Metallplatte wird zwischen den Dichtungsstreifen gepreßt, um die Windungen des schraubenförmig gewundenen Metallelements in der Längsrichtung des Streifens zu drehen. Teile der eckigen Seiten des Metallelements werden daher gegen die Kantenabschnitte gedrückt, damit sie einen guten metallischen Kontakt ergeben und ein elektromagnetisches Abschirmen bewirken.

Zusammenfassung der Erfindung

Dieser Zweck wird erreicht durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 in Zusammenwirkung mit den Merkmalen in dem Oberbegriff.
Die Dichtung der vorliegenden Erfindung ergibt eine wirkungsvolle elektromagnetische Abschirmung durch die Verwendung einer Mehrzahl von leitenden Drahtwindungen und eines Mittels zum Belasten der Mehrzahl von Windungen derart, daß der Windungsabstand in ausgewählten Bereichen entlang des Umfangs eingestellt werden kann, um eine elektromagnetische Abschirmung auszubilden. Zusätzlich stellt die Dichtung der vorhegenden Erfindung eine ausreichende Vorspannungsfähigkeit bereit, um sie für Veränderungen zu spannen, die aufgrund von Drehmomenten, Exzentritäten, Unregelmäßigkeiten und anderen Variablen auftreten können, und um den unmittelbaren Kontakt zwischen zusammenpassenden Oberflächen unter Belastung zu erhalten.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, umfaßt eine elastische elektromagnetische Abschirmdichtung eine Schraubenfeder, um die Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen durch sie hindurch zu blockieren, wobei die Schraubenfeder eine Mehrzahl von einzelnen, entlang ihrer Mittellinie gekippten Windungen und ein Mittel zum Halten der Mehrzahl von Windungen in einer Orientierung aufweist, um die elektromagnetische Abschirmeffektivität der Schraubenfeder zu steuern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Keil vorgesehen, der ein Mittel darstellt, um die einzelnen Windungen zu veranlassen, sich aneinander zu legen.
Zusätzlich kann eine Rückwinkeleinrichtung vorgesehen sein, um die Anordnung eines Rückabschnittes (Hinterabschnittes) jeder Windung bezüglich einer Normalen zu der Mittellinie zu definieren und um besonders den elastischen Arbeitsbereich der Dichtung zu bestimmen. Eine Vorderwinkeleinrichtung kann vorgesehen sein, um die Anordnung eines Vorderabschnittes jeder Windung bezüglich der Normalen zu definieren, wobei die Vorderwinkeleinrichtung größer als die Rückwinkeleinrichtung ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung definiert die Rückwinkeleinrichtung einen elastischen Arbeitsbereich, in dem die Dichtung eine ungefähr konstante Kraft als Reaktion auf eine Auslenkung der Dichtung zeigt. Auf diese Weise beeinflussen kleinere Abweichungen, Toleranzen, Exzentritäten oder Anderungen aufgrund von Temperatur- und Umwelteinflüssen, welche im allgemeinen den Zwischenraum zwischen zusammenpassenden Teilen beeinflussen, nicht die von der Dichtung bereitgestellte Belastungs- oder Dichtungskraft dazwischen. Dies unterscheidet die Dichtung der vorliegenden Erfindung von den bisher als eine elektromagnetische Abschirmdichtung erhältlichen.
Ein Mittel, das die Mehrzahl von Windungen in einem Drehwinkel orientiert, kann zur Steuerung der Größe der ungefähr konstanten Kraft innerhalb des ausgewählten Auslenkungsbereiches vorgesehen sein.
Während die Gesamtform der Mehrzahl von Windungen linear sein oder irgendeine geometrische Gestalt aufweisen kann, können die Windungen auf eine Weise miteinander verbunden sein, die eine kontinuierliche Dichtung bildet, welche eine Kreisform bilden kann. In einer solchen Ausführungsform können die Windungen miteinander derart verbunden sein, daß der Rückabschnitt entlang eines Innendurchmessers der Dichtung verläuft und der Vorderabschnitt entlang einer Außenseite der Dichtung verläuft oder daß der Rückabschnitt entlang eines Außendurchmessers der Dichtung und der Vorderabschnitt entlang eines Innendurchmessers der Dichtung verlaufen kann.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Mittel zum Belasten oder Vorbelasten der Mehrzahl von Windungen ein Mittel, das eine Nut definiert, um die Mehrzahl von Windungen zu halten, und ein Keil, um die Mehrzahl von Windungen entlang ihrer kleineren Achse auszulenken, sein. Der Keil kann in der Nut aufgehängt sein und von der Mehrzahl von Windungen gegen eine gegenüberliegende Belastungsfläche vorgespannt sein, oder der Keil kann an der gegenüberliegenden Belastungsfläche befestigt sein, und der Keil kann in der Nut befestigt sein.
In dieser kreisförmigen Ausbildung definiert der Dichtungsbelastungsabschnitt jeder Windung insgesamt einen Belastungskreis, und der Keil ist wirksam, um die kreisförmige, axial elastische Dichtung entlang ihrer kleineren Achse zur Verringerung des Belastungskreises zusammenzudrücken.
Die Windungen können miteinander verbunden sein, um entweder eine axial elastische elektromagnetische Abschirmdichtung oder eine radial elastische elektromagnetische Abschirmdichtung auszubilden.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt das Anstoßen der Federwindungen bei Belastung, im Vergleich zu einer Feder mit einem Abstand zwischen den Windungen, zu einer kleineren Öffnung und einer höheren Abschirmeffektivität.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlich aus der folgenden Beschreibung und in Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung.
Fig. 1 ist eine theoretische Belastung-Auslenkung-Kurve, die die verschiedenen Parameter einer elektromagnetischen Abschirmdichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine elektromagnetische Abschirmdichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, in der Windungen derart miteinander verbunden sind, daß sie eine axial elastische Windungsdichtung bilden&sub1; die einen Rückabschnitt mit einem Rückwinkel entlang eines Innendurchmessers der Dichtung und einen Vorderabschnitt mit einem Vorderwinkel entlang eines Außendurchmessers der Dichtung aufweisen, wobei die Windungen miteinander verbunden sind, um ein Kippen der Windungen im Uhrzeigersinn zu erzeugen (Die Windungen können auch verbunden sein, um ein Kippen entgegen dem Uhrzeigersinn zu erzeugen; siehe Fig. 4);
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht der Dichtung entlang der Linie 3-3 in Fig. 2, welche die relative Position des Rückwinkels und des Vorderwinkels der Feder zeigt;
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine elektromagnetische Abschirmdichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, bei der die Windungen miteinander verbunden sind, um eine axial elastische elektromagnetische Abschirmdichtung zu definieren, die einen Rückabschnitt mit einem Rückwinkel entlang eines Außendurchmessers der Dichtung und einen Vorderabschnitt mit einem Vorderwinkel entlang eines Innendurchmessers der Dichtung aufweist, während die Windungen miteinander verbunden sind, um ein Kippen der Windungen entgegen dem Uhrzeigersinn zu erzeugen (Die Windungen können auch miteinander verbunden sein, um ein Kippen im Uhrzeigersinn zu erzeugen; siehe Fig. 2);
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht der elektromagnetischen Dichtung entlang der Linie 5-5 in Fig. 4 und zeigt die relativen Positionen des Vorder- und des Rückwinkels;
Fig. 6 ist eine elektromagnetische Dichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, bei der die Windungen miteinander verbunden sind, um eine radial elastische elektromagnetische Dichtung zu bilden;
Fig. 7 zeigt eine axial elastische elektromagnetische Dichtung, die in einer Kegelposition angeordnet ist und einen Belastungsdrehwinkel aufweist, der variieren kann, aber in Fig. 7 mit etwa 45º gezeigt ist;
Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht der axial elastischen elektromagnetischen Dichtung der Fig. 7 entlang einer Belastungslinie und zeigt eine Belastungslinie oder -kreis, an der ein Abschnitt jeder Windung in der elektromagnetischen Dichtung einen Abstand zwischen den Windungen aufweist;
Fig. 8a zeigt in einem Querschnitt eine alternative Ausführungsform, bei der die Windungen bei einem Vorbelasten oder Belasten anstoßen;
Fig. 9 ist eine axial elastische elektromagnetische Dichtung, die in einer belasteten Position und in einer invertierten Kegelposition gezeigt ist, wobei sich der Belastungsdrehwinkel ändern kann und mit etwa 45º gezeigt ist;
Fig. 10 ist eine axial elastische elektromagnetische Dichtung, die entlang ihrer kleineren Achse mit einem Federbelastungsdrehwinkel von etwa 0 belastet ist;
Fig. 11 ist eine axial elastische elektromagnetische Dichtung, die entlang ihrer kleineren Achse belastet ist und die einen Kegel bildet, wobei der Belastungsdrehwinkel zwischen 0º und etwa 30º betragen kann. In der Figur beträgt er etwa 15º;
Fig. 12 ist eine radial elastische elektromagnetische Dichtung, die in einer Gehäusenut angeordnet ist;
Fig. 12a ist eine elektromagnetische Abschirmdichtung, die in Gehäusenuten angeordnet ist, wobei ein Keil als Mittel zum Belasten der Windungen von dem Außendurchmesser in Richtung auf den Innendurchmesser vorgesehen ist, was dazu führt, daß die Windungen progressiv von dem Innendurchmesser in Richtung auf den Außendurchmesser anstoßen;
Fig. 13 ist eine radial elastische elektromagnetische Dichtung, die in einer Nut einer Welle angeordnet ist;
Fig. 13a ist eine elektromagnetische Abschirmdichtung, die in einer Kolbennut angeordnet ist, wobei ein Keil zum Belasten der Windungen auf eine Weise vorgesehen ist, die bewirkt, daß die Windungen ausgelenkt werden und progressiv von dem Innendurchmesser zu dem Außendurchmesser anstoßen;
Fig. 14 ist ein Diagramm einer axial elastischen elektromagnetischen Dichtung, das ihre Belastung zeigt und einen Keil zum Auslenken der Dichtung entlang ihrer kleineren Achse zu einer Anstoßwinkelposition darstellt;
Fig. 15 ist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fign. 16, 17 und 18 sind alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die verschieden gestaltete Keile und Nuten verwenden;
Fign. 19, 20 und 21 sind alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die einen angeordneten Keil zeigen, um die radial elastische elektromagnetische Dichtung zusammenzudrücken;
Fig. 22 zeigt eine typische Anwendung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 23 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Nut durch zusammenpassende Abschnitte definiert ist, wodurch die Feder vorbelastet ist, bevor sie durch ein drittes zusammenpassendes Teil belastet wird;
Fig. 24 ist eine axiale oder radiale Belastung-Auslenkung-Kurve für eine typische, axial elastische elektromagnetische Schraubenfeder in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 25 ist eine Schraubenfeder in einem unbelasteten oder freien Zustand;
Fig. 26 zeigt die Schraubenfeder der Fig. 25 in einem belasteten Zustand, wobei die einzelnen Windungen beabstandet sind;
Fig. 27 ist ein Querschnitt einer einzelnen Windung der belasteten Schraubenfeder der Fig. 26 und zeigt die maximale lineare Abmessung oder Wirkung L, die für eine elektromagnetische Wellenausbreitung verfügbar ist;
Fig. 28 zeigt die Wirkung des Drahtdurchmessers (d) oder die Abschirmeffektivität für die Windungen der Fig. 26;
Fig. 29 zeigt die Wirkung des Federdurchmessers (D) oder die Abschirmeffektivität für die Windungen der Fig. 26;
Fig. 30 ist eine Schraubenfeder in einem unbelasteten oder freien Zustand;
Fig. 31 zeigt die Schraubenfeder der Fig. 29 in einem belasteten Zustand, wobei die einzelnen Windungen aneinander anstoßen und ein im folgenden gezeigter Keil ein solches Anstoßen verursacht;
Fig. 32 ist ein Querschnitt benachbarter einzelner Windungen, die die maximale lineare Abmessung L zeigen, die für eine elektromagnetische Wellenausbreitung verfügbar ist;
Fig. 33 zeigt die Wirkung des Drahtdurchmessers (d) oder die Abschirmeffektivität für die Windungen der Fig. 31;
Fig. 34 zeigt die Wirkung des Federdurchmessers (D) oder die Abschirmeffektivität für die Feder der Fig. 31;
Fign. 35 und 36 zeigen eine axiale Federdichtung, die auf eine sicherheitsbelastung mit einem Abstand zwischen den Windungen bei Belastung ausgelenkt ist;
Fign. 37 und 38 zeigen die Federdichtung der Fign. 35 und 36 unter einer Keilbelastung, wobei die Windungen an einem Belastungskreis anstoßen; und
Fig. 39 ist ein Abschirmeffektivität-Frequenz-Diagramm für ebene Wellen und magnetische Felder, das den Unterschied zwischen anstoßenden Windungen bei Belastung und nicht-anstoßenden Windungen bei Belastung für die Federdichtungen der Fign. 35 bis 38 zeigt.

Detailbeschreibung

Eine elastische elektromagnetische Abschirmdichtung in Ubereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird beschrieben, teilweise durch ihre Belastung-Auslenkung-Charakteristiken.
Abhängig von der Anwendung kann eine Zahl von Belastung-Auslenkung-Charakteristiken verwendet werden. Jedoch ist von besonderer Verwendung eine Dichtung, die eine ungefähr konstante Kraft als Reaktion auf eine Auslenkung der Dichtung ausübt. Dieses Merkmal ermöglicht es der Dichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, sich an Änderungen bei zusammenpassenden Oberflächen anzupassen, zwischen denen eine elektromagnetische Abschirmung ausgebildet werden soll. Solche Änderungen können aufgrund von Oberflächenunregelmäßigkeiten, Toleranzen oder Temperatur- und Druckeffekten auftreten. Die Abschirmdichtung stellt eine stabile, langlebige Dichtung bereit, die eine elektromagnetische Strahlung auf eine über die Zeit beständige Weise trotz Temperatur- und Druckeffekten abschirmen kann und/oder einen wiederholten Zusammen- und Auseinanderbau von zusammenpassenden Teilen ermöglicht.
Für Zwecke der Beschreibung einer gewünschten Belastung-Auslenkung-Charakteristik ist eine beispielhafte Belastung-Auslenkung-Kurve 10 in der Fig. 1 gezeigt. Wie zu ersehen ist, wird eine Dichtung, wenn sie mit einer Belastung beaufschlagt wird, in einer ungefähr linearen Weise ausgelenkt, wie durch das Liniensegment 12 dargestellt ist, bis sie einen minimalen Belastungspunkt 14 erreicht. Dieser stellt den Punkt dar, an dem nach der Anfangsauslenkung die Belastung eine Auslenkung beginnt, wobei die Belastung beginnt, relativ konstant zu bleiben.
Es sollte klar sein, daß bei einer axial elastischen Dichtung, wie sie unten beschrieben ist, die Belastung axial angelegt wird und bei einer radial elastischen Dichtung, wie sie unten beschrieben ist, die Last radial angelegt wird.
Zwischen dem minimalen Belastungspunkt 14 und einem maximalen Belastungspunkt 16 kann die Belastung-Auslenkung-Kurve konstant sein oder einen schwachen Anstieg aufweisen, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Der Bereich zwischen dem minimalen Belastungspunkt 14 und dem maximalen Arbeitsbelastungspunkt 16 ist als ein Arbeitsauslenkungsbereich 18 bekannt.
Die Dichtung ist normalerweise für eine Arbeitsweise innerhalb dieses Bereiches belastet, wie durch den Punkt 20 angezeigt ist, für eine typische Dichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung für elektromagnetische Abschirmzwecke. Zusätzlich kann auch die Dichtung für ein Dichten zwischen den zusammenpassenden Oberflächen sorgen.
Ein Belasten der Dichtung über den maximalen Belastungspunkt 16 hinaus führt zu einer abrupten Auslenkungsreaktion, bis sie einen Endpunkt 22 erreicht, der zu einem permanenten Verhärten in der Dichtung als ein Ergebnis der Überlastung führt. Auch ist in Fig. 1 der gesamte Auslenkungsbereich 24 gezeigt, der definiert ist als die Auslenkung zwischen der unbelasteten Dichtung und der Auslenkung des maximalen Arbeitsbelastungspunkts 16.
Eine Dichtung, wie sie unten beschrieben ist, kann in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung viele Formen annehmen. Zum Beispiel kann sie linear sein, irgendeine unregelmäßige Form aufweisen oder in sich verbunden sein, um eine runde, eliptische oder andere geschlossene Form auszubilden, wie unten beschrieben ist.
Zunächst kann eine axial elastische elektromagnetische Abschirmung oder Dichtung 30, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, eine Mehrzahl von Windungen 32 aufweisen, die miteinander derart verbunden sind, daß ein Rückabschnitt 34 (siehe Fig. 3) entlang eines Innendurchmessers 36 der Dichtung 30 und ein Vorderabschnitt 38 entlang eines Außendurchmessers 40 der Dichtung 30 verläuft. In Fig. 2 ist die Dichtung 30 in sich verbunden und mit im Uhrzeigersinn gekippten Windungen gewunden. Eine alternative Ausführungsform (nicht gezeigt) kann wie in den Fign. 2 und 3 beschrieben ausgebildet sein, aber Windungen aufweisen, die stattdessen entgegen dem Uhrzeigersinn gekippt und entgegen dem Uhrzeigersinn gewunden sind, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Aus Fig. 3 kann ersehen werden, daß der Rückwinkel 42 ein Mittel darstellt, um die Anordnung des Rückabschnittes 34 jeder Windung bezüglich einer Linie 44 normal zu der Mittellinie 46 zu definieren, und daß ein Vorderwinkel 48 ein Mittel darstellt, um die Anordnung des Vorderabschnitts 38 jeder Windung bezüglich einer Normalen 50 zu definieren. Der Rückwinkel 42 bestimmt zusätzlich den elastischen Arbeitsbereich der Dichtung, wie in den US-Patenten 4,826,144 und 4,915,366 offenbart ist. Spezielle Details der Verwendung des Rückwinkels, um den elastischen Bereich der Dichtung zu bestimmen, sind in diesen Druckschriften offenbart, welche hiermit durch ihren speziellen Bezug eingebaut sind und werden hier im Detail nicht diskutiert, da sie in den zitierten Druckschriften offenbart sind.
Mit Bezug auf die Fign. 4 und 5 ist eine axial elastische kreisförmige Dichtung 60 mit einer Mehrzahl von Windungen 62 gezeigt, welche derart miteinander verbunden sind, daß sich ein Kippen der Windungen entgegen dem Uhrzeigersinn ergibt, und, wie in Fig. 5 gezeigt ist, mit einem Rückwinkel 64, der einen Rückabschnitt 66 entlang eines Außendurchmessers 68 definiert, und mit einem Vorderwinkel 70, der einen Vorderabschnitt 72 entlang des Innendurchmessers 74 der Dichtung definiert.
Fig. 4 zeigt die Dichtung 60 in sich verbunden und gewunden mit entgegen dem Uhrzeigersinn gekippten Windungen. Eine alternative Ausführungsform (nicht gezeigt) kann ausgebildet werden, wie in den Fign. 4 und 5 beschrieben ist, aber mit der Kipprichtung im Uhrzeigersinn (siehe Fig. 2). Zusätzlich kann die Windungsrichtung umgekehrt werden.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, kann bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine elektromagnetische Dichtung 80 eine Mehrzahl von leitenden Windungen 82 aufweisen, die entlang ihrer Mittellinie 84 gekippt sind und miteinander derart verbunden sind, daß sie eine kreisförmige, radial elastische Dichtung bilden. Das Belasten der Dichtung 80 geschieht radial, wie durch die Belastungspfeile 86 angezeigt ist.
In Fig. 7 ist in einem schematischen Querschnitt die axial elastische Dichtung 30 gezeigt, die in einer Nut 90 angeordnet ist. Die Nut stellt ein Mittel zum Vorbelasten der Mehrzahl von Windungen 32 auf eine Weise bereit, die einen Windungsabstand entlang des Umfangs des Innendurchmessers der Feder bewirkt, wenn sie belastet ist, der entlang des Innendurchmessers 98 kleiner ist, und der progressiv an der Dichtungsbelastung 92 jeder Windung 32 anwächst und in Richtung auf den Außendurchmesser der Feder weiter anwächst.
Der Windungsabstand entlang diesen Dichtungsbelastungsabschnitten 92 ist so ausgewählt, daß der Durchtritt von elektromagnetischer Energie mit einer Wellenlänge größer als ein gewählter Wert begrenzt wird.
Um die Beziehung des Dichtungsbelastungsabschnitts 92 klarer zu zeigen, ist eine schematische, perspektivische Ansicht entlang eines Belastungskreises 96 in Fig. 8 gezeigt. Die Belastungslinie/-kreis 96 wird kollektiv definiert durch die Dichtungsbelastungsabschnitte 92 der Windungen 32.
Fig. 8 zeigt die Dichtung 30 in einer belasteten Position mit einem Abstand zwischen den Windungen.
Wie in Fig. 7 gezeigt ist, fallen die Belastungsdichtungspunkte 100 mit dem Belastungskreis 96 zusammen, wenn die Dichtung 30 in der Nut unter einem Belastungsdrehwinkel γ angeordnet ist, welcher etwa 1º bis 90º betragen kann und vorzugsweise 45º, beträgt. Die Dichtung 30 ist in einer "Kegel"-Konfiguration gezeigt, und als solche entwickelt sie einen kleinen Belastungskreis, welcher unmittelbar an dem Dichtungsinnendurchmesser 36 sich befindet (siehe Fig. 2). Nach dem Einbau der Dichtung 30 in die Nut 90 wird sie von einem Flansch 110 allgemein belastet.
Die beste Abschirmeffektivität wird bei der in den Fign. 7 und 8 beschriebenen Feder erreicht, wenn die Öffnung minimal ist.
Dies ist dann der Fall, wenn der Drahtdurchmesser maximal ist, das D/d-Verhältnis minimal ist und der Abstand zwischen den Windungen maximal ist.
Die Nutbreite 112 kann entweder kleiner, gleich oder größer als die Windungshöhe 114 sein. Jedoch ist es bevorzugt, daß die Nutbreite größer als die Windungshöhe ist, da eine geringere Möglichkeit eines Federschadens beim Belasten der Feder vorhanden ist.
In der in Fig. 7 gezeigten Konfiguration hat die Dichtung 30 eine Kraft-Auslenkung-Charakteristik, die allgemein eine Kraft versus Auslenkung ergibt, wo die Kraft ungefähr konstant innerhalb der Arbeitsauslenkung bleibt. Wenn jedoch der Einbaudrehwinkel (siehe Fig. 35) größer als 70º ist, gibt es eine Tendenz zum Schnappen der Feder, was auftreten kann, wenn die Nutbreite gleich oder kleiner als die Windungshöhe ist, besonders wenn der Federrückwinkel an dem Außendurchmesser sich befindet, was bewirkt, daß die Kraft-Auslenkung-Kurve rapide über die konstante Kraft anwächst, und dies ist ein Anzeichen dafür, daß ein Ermüden der Dichtung auftreten kann.
Fig. 8a zeigt einen Querschnitt der Dichtung 30, welche mit anstoßenden Windungen 32 belastet ist, welche einen minimalen Bereich 102 zeigen, welcher der Oberfläche der angrenzenden und anstoßenden Windungen und einer Belastungsfläche 106 gegenüberliegt. Ein leitender Draht 108 kann zwischen den anstoßenden Windungen 32 in dem Bereich 102 angeordnet sein, um einen Einsatz zu bilden, der den Durchtritt von elektromagnetischen Wellen hindurch oder zwischen den anstoßenden Windungen 32 weiter beschränkt. Der leitende Einsatzdraht 108 kann einen kreisförmigen oder einen V-förmigen Querschnitt aufweisen, um den Bereich 102 vollständiger auszufüllen.
In Fig. 9 ist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei der eine axial elastische Dichtung 102 in einer Belastungsposition mit einem Belastungsdrehwinkel gezeigt ist, der zwischen 1º und 90º betragen kann, wobei ein bevorzugter Belastungsdrehwinkel von 45º gezeigt ist. Die Dichtung nimmt eine invertierte Kegelform an, und die Position der Dichtung ist gleich zu der axialen Kegeldichtung, außer daß sie sich beim Zusammenbauen der Dichtung in den Hohlraum in einer invertierten Position befindet, die sich um 180º von der Kegelposition unterscheidet.
Der Belastungskreis 122 ist wesentlich größer als bei der axialen kegelartigen Feder 30, und dies macht es möglich, daß ein größerer offener Abstand zwischen den Windungen bei dem Belastungskreis 122 auftritt. Die Kraft-Auslenkung-Charakteristik dieser Federart ist in Fig. 1 mit einer höheren Anfangsspitze über der konstanten Kraft gezeigt, wenn der Einbaudrehwinkel γ (siehe Fig. 35) größer als 70º ist und der Federrückwinkel an dem Außendurchmesser anstatt an dem Innendurchmesser verläuft.
Gezeigt in Fig. 10 ist eine axial elastische Dichtung 140, die, wie gezeigt, entlang ihrer kleineren Achse 42 belastet ist. In diesem Fall ist die Nutbreite GW größer als die Windungsbreite CW.
Ein anderes Anordnen einer axial elastischen Kegeldichtung 150 ist in Fig. 11 gezeigt, bei der der axiale Drehwinkel zwischen 0º und etwa 30º liegt und die Belastung entlang des Belastungskreises 152 entlang einer kleineren Achse 154 der Dichtung 150 verläuft. Eine detailliertere Beschreibung einer Windungsvorbelastung und -belastung innerhalb der Nut wird im folgenden diskutiert.
Gezeigt in den Fign. 12 und 13 sind radiale elastische Dichtungen 160, 162, die jeweils in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung innerhalb von Nuten 164 und 166 gezeigt sind, die in einem Gehäuse 168 bzw. in einer Welle 170 gebildet sind.
Die im folgenden beschriebenen Parameter bezüglich des Positionierens der Federn 160 und 162 innerhalb der Nuten 164 bzw. 166 sind ähnlich zu der Nutfederbeziehung, wie im folgenden in Zusammenhang mit den axial oder radial elastischen Dichtungen 30, 120, 140 und 150 beschrieben ist.
Fig. 12a zeigt die Feder 160 in einem Gehäuse 168 angeordnet, welches zwei Abschnitte 168b, 168c mit einem Keil 168d aufweist, um einen Hohlraum 169 zwischen dem Gehäuse 168 und der Welle 170 zu bilden. Wenn zusammengebaut, belastet der Keil 168d den Hohlraum 160 auf eine Weise, die bewirkt, daß die Feder 160 progressiv von dem Innendurchmesser bis zu ihrem Außendurchmesser sich abstützt.
Fig. 13a zeigt die Feder 162 in einem Kolben 170a angeordnet, der einen einen Hohlraum 171 definierenden Keilabschnitt 170b aufweist. Der Hohlraum belastet die Feder auf eine in Fig. 31 gezeigte Weise, die bewirkt, daß die Feder 162 ausgelenkt wird und progressiv von dem Innendurchmesser in Richtung auf den Außendurchmesser anstößt.
Fig. 14 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer axial elastischen elektromagnetischen Abschirmdichtung 172, die innerhalb einer Nut oder einem Hohlraum 174 angeordnet ist und weiter einen Keil 176 aufweist, welcher in der Nut 174 gehalten werden kann und durch eine Mehrzahl von Windungen 178 gegen eine gegenüberliegende Belastungsfläche 180 vorgespannt ist, um einen Windungsabstand entlang dem Umfang angrenzender Windungen zu bewirken, damit der Abstand entlang des Innendurchmessers der Federdichtung bei 206, wenn sie sich in einer belasteten Position befindet, kleiner wird als entlang den anderen gekippten Abschnitten 184, 184 entlang deren Umfang. An einem Belastungskreis 190 ist der Abstand zwischen Windungen, wenn sie belastet sind, etwas größer als am Umfang 206, und ein solcher Abstand zwischen den Windungen wächst progressiv von dem Innendurchmesser des Federumfangs zu dem Außendurchmesser, wenn sie belastet werden.
Ein wichtiges Merkmal des Keils 171 ist die Fähigkeit der Windungen 178 anzustoßen, ohne eine Ermüdung oder ein permamentes Verhärten zu bewirken, was die Drehung der Windungen 178 innerhalb der Nut 174 ändert und dadurch die Abschirmeffektivität der Dichtung 172 bei einem wiederholten Auseinander- und Zusammenbau des Flansches 110 und des Gehäuses 110a (siehe Fig. 7) verringert. Der Keil verhindert eine Ermüdung durch Drehung der Windungen 178 auf eine Weise, die ihren Drehwinkel vergrößert, wie hier beschrieben ist.
Mit einer geeigneten Auswahl der Schraubenfedernut- und Keilabmessungen kann die Schraubenfeder so ausgeführt werden, daß sie entlang des Belastungskreises anliegt, daß sie sich noch in einer beabstandeten getrennten Beziehung entlang anderen Abschnitten 184 des Umfangs befindet. Der Keil 176 ist als ein getrenntes Teil gezeigt, jedoch kann er auch als ein integrales Teil der Belastungsfläche 180 ausgebildet sein.
Der separate Keil hat den deutlichen Vorteil, daß er sich selbst an den Hohlraum 174 anpassen kann, und er kann eine wesentlich bessere Abschirmeffektivität als ein eingebauter Keil, der in den Fign. 12a und 13a gezeigt ist, in Fällen ergeben, wo der Keil 176 ausreichend flexibel ist, um von der Federdichtung 172 ausgelenkt werden zu können.
Andererseits hat der eingebaute Keil den deutlichen Vorteil, daß der Keil und das Belastungsmittel eine Einheit sind, was das Herstellen, Zusammenbauen und Belasten einfacher macht.
Wie in Fig. 14 gezeigt ist, kann die Nutbreite GW gleich der Nuttiefe GD sein, und diese Abmessungen können beispielsweise in der Größenordnung von 0,15 inch (3,8 mm) liegen. Die Dichtung 172 kann eine Windungshöhe 194 bei einem Drehwinkel 196 von etwa 45º und eine Windungsbreite 198 von etwa 0,168 inch (4,27 mm) aufweisen und von einem Draht mit einem Durchmesser von etwa 0,16 inch (4 mm) gebildet sein.
Während die Dichtung 172 innerhalb der Nut durch den Keil 176 belastet wird, dreht sich die Feder von dem 45º-Belastungswinkel 196 zu einem Enddrehwinkel 202, wobei der Belastungskreis 190 an dem Endpunkt gezeigt ist. Man kann erkennen, daß die Windungshöhe 194 abnimmt, wenn sich die Feder dreht, wodurch der Belastungskreis abnimmt und dadurch die offenen Räume beträchtlich verringert werden. Während die Feder 172 ausgelenkt wird, beginnen die Windungen 178, sich an den minimalen Innendurchmesser 206 anzustoßen. Wenn dann eine Belastung entlang des Belastungskreises auftritt, stoßen die Windungen progressiv in Richtung auf den Außendurchmesser 208 an.
Wie in Fig. 8a dargestellt ist, die die anstoßenden Windungen zeigt, ergibt sich ein minimaler Abstand zwischen den Windungen, wenn sie anstoßen. In diesem Fall ist die maximale Abmessung des exponierten Raumes 102 gleich dem Drahtdurchmesser.
Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 15 gezeigt, bei der eine Dichtung 220 in einer Nut 222 angeordnet und durch einen Keil 224 vorgespannt ist, dessen Breite größer als seine Höhe ist. Der Keil 224 kann ebenfalls als ein integrales Teil der Belastungsfläche, wie oben beschrieben ist, ausgebildet sein. Indem Keile 224 unterschiedlicher Konfiguration verwendet werden, beispielsweise der in Fig. 15 gezeigte, kann die Anstoßrate der Windung 220 von dem Innendurchmesser zu dem Außendurchmesser, wie oben in Zusammenhang mit der Dichtung 172 beschrieben ist, variiert werden. Dies macht es möglich, daß eine Belastung-Auslenkung- Charakteristik mit verschiedenen Nutbreiten GW und Nuttiefen GD erreicht wird.
Es ist wichtig, daß entlang des Belastungskreises die Windungen entweder sich einer anliegenden Beziehung annähern oder in einer anliegenden Beziehung innerhalb der spezifischen Toleranzen der Dichtung und der Nutabmessungen bleiben. Die Tatsache, daß die Windungen von dem Innendurchmesser in Richtung auf den Außendurchmesser anstoßen, erlaubt eine Variation und Toleranzen der Nut und der Dichtung, so daß ein vollständiges Anstoßen der Windungen verhindert wird, welches die Feder beschädigen würde.
Die Fign. 16, 17 und 18 zeigen eine axial elastische Dichtung 240 in Kombination mit Nuten 242, 244 und 246 bzw. mit Keilen 248, 250, 252. Wie oben beschrieben ist, können die Keile 248, 250, 252 ein integrales Teil der Belastungsfläche sein. Diese alternativen Ausführungsformen zeigen den Keil 248, der einen Beinabschnitt 254 aufweist, welcher zur Modifikation der Nutbreite verwendet werden kann.
Wie in Fig. 17 gezeigt ist, kann die Nut 244 alternativ einen abgeschrägten Abschnitt 256 aufweisen, um die Feder 240 entlang ihrer kleineren Achse 258 zusätzlich zusammenzudrücken. Eine noch andere Ausführungsform ist in Fig. 18 gezeigt, bei der der Keil 250 eine V-Form aufweist und mit dem Keil 252 zusammenwirkt, um die Feder 240 vorzuspannen.
Die Fign. 19, 20 und 21 zeigen eine radial elastische Dichtung 270, die jeweils in Nuten 272, 274, 276 zusammen mit einer Belastung durch Keile 278, 280, 282 angeordnet werden kann. Die Dichtung 270 kann an einem Gehäuse 290 befestigt oder an einem Kolben 292 befestigt sein. Weiter kann die Nut 272, 274, 276 in einem einzigen Gehäuse oder Kolben (nicht gezeigt) angeordnet sein, oder alternativ kann sie in Verbindung mit einem zusammenpassenden Teil 300, 302, 304 jeweils ausgebildet sein. Ähnlich dem Befestigen der axial elastischen Dichtung 240 kann eine keilförmige Dichtung 282 verwendet werden, wenn eine abgeschrägte Kante 306 in dem zusammenpassenden Teil 304 enthalten ist.
Alle die in den Fign. 16 bis 21 sowie die in den Fign. 22 und 23 gezeigten Ausführungsformen sind nur schematisch gezeigt und kurz beschrieben, da die Prinzipien der Arbeitsweise genauer in Verbindung mit den Dichtungen 30 und 170 diskutiert worden sind.
Zum Beispiel zeigt die Fig. 22 eine Dichtung 310 angeordnet in einer Nut 212, die durch zusammenpassende Abschnitte 314, 316 gebildet wird, welche in ihrer Position gehalten werden, um durch die Dichtung 110 und durch ein Klammerelement 318 vorgespannt zu werden. Die Fig. 23 zeigt einen eingebauten Keil 330 zum Vorspannen der Dichtung 332 innerhalb einer Nut 334, die von einem rechten und einem linken Element 336, 338 gebildet ist, wobei die Dichtung 332 durch einen Flansch 340 belastet wird.
Die Fig. 24 zeigt eine spezielle Belastung-Auslenkung-Kurve für eine in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgebildete Dichtung, die die in der Beschreibung der Fig. 14 ausgeführten Abmessungen aufweist. In diesem Fall besteht die Feder aus einem Draht mit einem kreisförmigen Querschnitt und einem Durchmesser von 0,022 inch (0,56 mm), einer Windungshöhe von etwa 0,16 inch (4 mm), einem Rückwinkel zwischen etwa 13º und etwa 15º, einem Vorderwinkel zwischen 29 und 31º und einem Windungsabstand zwischen etwa 0,19 inch (4,8 mm) und 0,17 inch (4,3 mm).
Die Fign. 25 und 26 zeigen in schematischer Form eine Mehrzahl von Windungen 350 in einem unbelasteten Zustand und belastet zwischen Oberflächen 352, 354 zusammen mit einem Belastungskreis 356. Ein finaler Vorderwinkel 358 zusammen mit der maximalen linearen Abmessung oder Öffnung L ist für eine elektromagnetische Wellenausbreitung verfügbar. Die Fig. 27 ist ein vergrößerte Ansicht einer Windung, die die Öffnung L zeigt, welche sich von einem Punkt 360 des Kontakts an der Belastungsfläche 352 an dem Außendurchmesser der Windung 350 bis zu der Spitze 362 der Windung 350 erstreckt, die an der Belastungsfläche 354 liegt.
Es kann festgestellt werden, daß die Öffnung L kleiner gemacht werden kann und dadurch die Abschirmeffektivität für eine gegebene Frequenz erhöht werden kann, indem der Windungsdrahtdurchmesser d vergrößert wird. Dies ist in Fig. 28 gezeigt. Der Windungsdurchmesser D beeinflußt auch die ungefähre Größe. Es sollte klar sein, daß für einen festen Drahtdurchmesser d ein Anwachsen des Windungsdurchmessers D die Abschirmeffektivität für eine gegebene Frequenz verringert. Dies ist in Fig. 29 gezeigt. Folglich ist für Dichtungen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, bei denen die einzelnen Windungen nicht anliegen, die Abschirmeffektivität umso größer, je größer der Drahtdurchmesser d und je kleiner der Durchmesser D der Windung 350 ist.
Die alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der Windungen 370 anliegen, ist in Fig. 30 in einem freien Zustand und in Fig. 31 in einem belasteten Zustand gezeigt, in welchem benachbarte Windungen 370 zwischen den Oberflächen 372, 374 aneinander anliegen. Der Belastungskreis 376 ist ebenfalls zusammen mit dem finalen Vorderwinkel 378 gezeigt. Die Fig. 32 ist eine vergrößerte Ansicht der maximalen linearen Abmessung, oder Öffnung, L, die für eine elektromagnetische Ausbreitung verfügbar ist.
Es kann leicht eingesehen werden, daß die Öffnung L zum Anstoßen der Wicklungen 370 deutlich kleiner als die Öffnung L in dem Fall von beabstandeten getrennten Windungen 350 ist, die in den Fign. 26 und 27 gezeigt sind. Als ein Beispiel hat für denselben Drahtdurchmesser d und dieselbe Windungshöhe D eine Dichtung mit aneinanderliegenden Windungen 370 eine vierfach höhere Abschirmeffektivität als nicht aneinanderliegende Windungen 350.
Es ist auch wichtig, bei dem Design der anliegenden Windungen 370 der Dichtung zu betonen, daß, weil sich die Öffnung L zwischen den Zentren 380, 382 der einzelnen Windungsdrähte 384, 386 erstreckt, die Abschirmeffektivität für eine gegebene Frequenz umso geringer ist, je größer der Drahtdurchmesser ist (siehe Fig. 33).
Das Umgekehrte ist ebenfalls richtig für die in Fig. 34 gezeigten Verhältnisse D/d des Windungsdurchmessers zu dem Drahtdurchmesser.
Wie hier beschrieben, wird die Abschirmeffektivität durch die Öffnungslänge L beeinflußt, welche teilweise dadurch bestimmt ist, ob die Windungen 32 (Fig. 8) bei Belastung getrennt beabstandet sind oder ob sie anliegen, wie es die Windungen 350 tun (Fig. 26).
Ein errechneter Vergleich der Abschirmeffektivität einer Feder 400 mit der in Tabelle 1 gegebenen Spezifikation, wobei die Windungen nicht anliegen (siehe Fign. 35 und 36) und wobei die Windungen anliegen (siehe Fign. 37 und 38), ist in Fig. 39 gezeigt. Tabelle 1 Federparameter Drahtdurchmesser Windungshöhe Windungsbreite Rückwinkel Abstand zwischen Windungen Federinnendurchmesser Ungefähre Anzahl von Windungen inch
In Fig. 35 ist die Feder 400 in einer Nut 402 gezeigt, welche eine Breite CW und eine Höhe GH aufweist, wobei die Windungen 404 einen Einbaudrehwinkel αAP von etwa 70º und einen Belastungsdrehwinkel αLP von etwa 45º aufweisen und LC den Belastungskreis bezeichnet, wenn die Feder 400 axial belastet ist. Der Abstand 410 zwischen Windungen ist deutlicher in Fig. 36 zusammen mit dem Nutinnendurchmesser 412, dem Außendurchmesser 414 und dem Belastungskreis LC gezeigt.
Fig. 37 zeigt die Feder 400 mit den Windungen 404, die durch einen Keil 420 in eine Anlageposition belastet sind. In diesem Fall hat die Nut 422 eine Außenhöhe GWO, die größer ist als eine Innenhöhe GWI. Die Windungen 404 haben einen Einbaudrehwinkel αAP von etwa 70º und einen Belastungsdrehwinkel von αLP von etwa 55º. Wie in Fig. 38 gezeigt ist, liegen die Windungen von dem Nutinnendurchmesser 412 bis zu dem Belastungskreis LC an, wie auch durch einen Pfeil 430 gezeigt ist.
Die Durchschnittsöffnung für anliegende und offene Windungen 404 ist für verschiedene Nutinnendurchmesser 412 in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Windungen Anliegend Offen Nutinnendurchmesser durchschnitt- Durchschnittsöffnung durchschnittliche Windungszahl (inches)
Die Abschirmeffektivität versus Frequenz für eine ebene Welle und ein magnetisches Feld für die anliegenden Windungen 404 und nicht-anliegenden Windungen ist in Fig. 39 gezeigt.
Wie in Fig. 39 gezeigt ist, wird bei einer Frequenz von 10 GHz mit den bei Belastung (Fign. 35, 36) offenen Windungen eine Abschirmeffektivität von 80,2 dB für eine ebene Welle erreicht, und für die anliegenden Windungen (Fign. 37, 38) beträgt die Abschirmeffektivität 93,5 dB, wobei die Differenz zwischen den beiden Federn 13,3 dB beträgt. Diese Änderung von 13,3 dB entspricht einem 6,6-fachen Anstieg der Abschirmeffektivität, wenn die Windungen 404 bei Belastung anliegen.
Für ein Magnetfeld beträgt der Unterschied in der Abschirmeffektivität ebenfalls 13,3 und deshalb auch der Anstieg der Abschirmeffektivität, und daher ist der Anstieg der Abschirmeffektivität, wenn die Windungen anliegen,im Gegensatz, wenn die Windungen offen sind, wiederum das 6,6-fache.
Obwohl oben eine spezielle elektromagnetische Abschirmdichtung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, um die Weise darzustellen, in der die Erfindung vorteilhafterweise verwendet werden kann, soll betont werden, daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Folglich sollten jede und alle Modifikationen, Variationen oder äquivalente Ausführungsformen, die den Fachleuten entgegentreten können, als innerhalb der Lehre der Erfindung liegend betrachtet werden, wie sie in den beigefügten ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Elektromagnetische Abschirmdichtungsanordnung (172) mit einer Mehrzahl von Windungen (178), die entlang einer Mittellinie gekippt sind, um elektromagnetische Wellen zu blockieren, und einer Nut (174) zum Stützen der Mehrzahl von Windungen (178) in einer räumlichen Lage, um die elektromagnetische Abschirmeffektivität der Windungen (178) zu steuern, gekennzeichnet durch einen Keil (176), der bewirkt, daß die Windungen (178) ohne Materialermüdung aneinander anliegen und somit ein wiederholter Aufbau und Abbau der Teile, zwischen welchen die elektromagnetische Abschirmdichtungsanordnung (172) angeordnet ist, möglich ist, ohne daß aufgrund eines solchen Aufbaus oder Abbaus (die) elektromagnetische Abschirmeffektivität verlorengeht.

2. Elektromagnetische Abschirmdichtungsanordnung (172) nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (176) in der Nut (174) angeordnet ist und nicht an dieser befestigt ist.

3. Elektromagnetische Abschirmdichtungsanordnung (172) nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (176) ein integrales Teil der Nut (174) ist.

4. Elektromagnetische Abschirmdichtungsanordnung (172) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (176) in der Nut (174) in einer Position zum Belasten der Windungen (178) entlang einer Nebenachse von ihr angeordnet ist.

5. Elektromagnetische Abschirmdichtungsanordnung (172) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (178) so miteinander verbunden sind, daß sie eine zusammenhängende kreisförmige Schraubenfeder bilden.

6. Elektromagnetische Abschirmdichtungsanordnung (172) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (178) aus Draht mit einem Durchmesser d gefertigt sind, der so gewählt ist, daß eine gewünschte Abschirmeffektivität erzielt wird, wobei die Abschirmeffektivität mit zunehmendem Drahtdurchmesser steigt.

7. Elektromagnetische Abschirmdichtungsanordnung (172) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen (178) mit einem Windungsdurchmesser D gebildet sind, der so gewählt ist, daß eine gewünschte Abschirmeffektivität erzielt wird, wobei die Abschirmeffektivität mit zunehmendem D/d-Verhältnis abnimmt.

8. Elektromagnetische Abschirmdichtungsanordnung (172) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Windungen (178) so miteinander verbunden sind, daß sie eine zusammenhängende kreisförmige Schraubenf eder mit einem Windungswinkel (202) von mehr als 0 Grad bilden und daß die Nut (174) zum Stützen der Mehrzahl der Windungen (178) geeignet ist, um den Windungswinkel (202) der zusammenhängenden kreisförmigen Schraubenfeder zu vergrößern, um eine Öffnung der kreisförmigen Schraubenfeder zu steuern, durch welche sich elektromagnetische Wellen ausbreiten können, wodurch die elektromagnetische Abschirmeffektivität der Dichtungsanordnung (172) gesteuert wird.

9. Elektromagnetische Abschirmdichtungsanordnung (172) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (176) in der Nut (174) angeordnet ist und Mittel, die eine äußere Form definieren, aufweist zum Bewirken, daß die Windungen (178) entlang einem Innendurchmesser der zusammenhängenden Schraubenfeder aneinander anliegen.