DE722227C - Beschleunigungsmessgeraet - Google Patents

Beschleunigungsmessgeraet

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DE722227C
DE722227C DES124010D DES0124010D DE722227C DE 722227 C DE722227 C DE 722227C DE S124010 D DES124010 D DE S124010D DE S0124010 D DES0124010 D DE S0124010D DE 722227 C DE722227 C DE 722227C
Authority
DE
Germany
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masses
pendulum
mass
support frame
axis
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Expired
Application number
DES124010D
Other languages
English (en)
Inventor
Erich Schmettow
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens APP und Maschinen GmbH
Original Assignee
Siemens APP und Maschinen GmbH
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Publication date
Application filed by Siemens APP und Maschinen GmbH filed Critical Siemens APP und Maschinen GmbH
Priority to DES124010D priority Critical patent/DE722227C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE722227C publication Critical patent/DE722227C/de
Expired legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/03Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses by using non-electrical means
    • G01P15/032Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses by using non-electrical means by measuring the displacement of a movable inertial mass

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

  • Beschleunigungsmeßgerät Die Erfindung bezieht sich auf ein Beschleunigungsmeßgerät, bei welchem wenigstens zwei auf verschieden gerichtete Beschleunigungen ansprechende Meßmassen vorgesehen sind.
  • Bei dem neuen Gerät sind gemäß der Erfindung die beiden Meßmassen in der Weise gelagert, daß der Winkel zwischen den Richtungen der maximalen Beschleunigungsempfindlichkeiten der beiden Massen entsprechend einer gewünschten Empfindlichlseitscharakteristik einstellbar ist. In-Verbindung hiermit sind Mittel vorgesehen zur selbsttätigen Umschaltung eines Abnahmeorgans für die Verstellbewegungen von der einen Masse auf die andere Masse oder auf beide Massen in Abhängigkeit von den den Massen bzw. Massen summen zugeordneten Bereichen der Empfindlichkeitscharakteristik.
  • Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, für deren Gegenstände nur im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch Schutz begehrt wird. An Hand der Zeichnungen sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt Fig. I einen Längsschnitt durch das Gerät, Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch das Gerät nach Linie II-II, Fig. 3 eine Ansicht von oben, Fig. 4 ein Werkbibd in schematischer Darstellung, Fig. 5 eine Empfindlichkeitscharakteristik der Anordnung bei einem bestimmten Winkel zwischen den Pendelarmen.
  • Mit I und 2 sind die beiden beschleunigungsempfindlichen Massen bezeichnet. Die beiden Massen sind an einer gemeinsamen Achse 3 drehbar aufgehängt. Die Aufhängevorrichtung für die Meßmassen wird gebildet durch je zwei winkelig gebogene, auf der Achse 3 drehbar angeordnete Pendelarme.
  • Zwischen je zwei Pendelarmen sind die Pendelmassen I und 2 befestigt. Die Pendelarme sind mit 4 und 5 für die Pendelmasse I bzw. mit 6 und 7 für die Pendelmasse 2 bezeichnet.
  • Die Aufhängeachse 3 ist in einem Rahmen 8 fest angeordnet.
  • Jeder der beiden Pendelmassen ist ein Federgehänge zugeordnet, das je eine Blattfeder mit einer Zugstange umfaßt. Die Blattfeder g für die Masse I ist mit ihrem einen Ende an einem am Rahmen 8 -befindlichen Lappen 10 eingespannt, während das andere Federende sich gegen einen am Rahmen 8 befindlichen Anschlag 1I abstützt. Eine in diesem Anschlag angeordnete Einstellschraube 12 dient zur Verstellung des freien Federendes und damit zugleich zur Änderung der Fedenorspannung. Die Verbindung zwischen der Blattfeder 9 und der Masse I ist durch eine Zugstange 13 hergestellt, die auf einer mit den Pendelarmen 4, 5 verbundenen Achse I4 drehbar gelagert ist. Den oberen Teil der Zugstange bildet ein in dem unteren Teil drehbarer Schraubenbolzen I5, der mit seinem freien, mit einem Schraubenkopf I6 versehenen Ende in einer Aussparung der Blattfeder 9 angeordnet ist. In ganz analoger Weise ist der Masse 2 ein Federgehänge mit einer Blattfeder 17, die an einem Lappen I8 des Rahmens 8 gehaltert ist und mit ihrem freien Ende an einem mit einer Einstellschraube 20 versehenen Anschlag 19 des Rahmens 8 rastet, und einer zur Verbindung zwischen Blattfeder und Pendelmasse,dienenden Zugstange 2I mit Schraubenbolzen 22 und Schraubenkopf 23 zugeordnet. Die Zugstange 21 ist mit der Achse 24 an den Pendelarmen 6, 7 der Masse 2 drehbar gelagert.
  • Die beiden Pendelmassen sind mittels einer Gestängevorrichtung mit dem Abnahmeorgan für die Verstellbewegung umschaltbar gekuppelt. Das Abnahmeorgan 25 ist mit einem gabelförmigen Teil an einem Schwinghebel 26 mittels eines Zapfens 27 gelenkig gelagert, der Schwinghebel 26 ist seinerseits an dem Flansch 19 des Rahmens mittels eines Zapfens 28 drehbar gelagert. An dem Schwinghebel 26 befinden sich zwei Zapfen 29 und 30, in welche die gabelförmigen Enden zweier je mit einer Pendelmasse gelenkig verbundener Kupplungselemente mit einseitiger Kupplung eingreifen. Mit der Masse I ist das stangenförmige Kupplungselement 3I in der Weise verbunden, daß das eine Ende der Stange 3.1, wie besonders aus Fig. 2 ersichtlich ist, mittels eines Zapfens 32 an dem Pendelarm 5 angelenkt ist, während das andere gabelförmige Ende 33 der Stange 31 den Zapfen 29 faßt. In ähnlicher Weise ist an dem Pendelarm 7 der Masse 2 mittels des Zapfens 34 die Stange 35 angelenkt, deren gabelförmiges Ende 36 mit dem Zapfen 30 in Eingriff steht.
  • An dem Rahmen 8 sind Lappen 37, 38 angeordnet, die als Anschläge zur Begrenzung des Ausschlages beim Ausschwingen der Pendelmassen dienen.
  • Der Pendelarm 5 der Masse I und der Pendelarm 6 der Masse 2 sind über die Auflängeachse 3 hinaus verlängert und weisen an den freien Enden je einen winkelig gebogenen Flansch 39 bzw. 40 auf. Der Flansch 39 enthält eine Schraube 41, deren Bolzen 42 sich gegen den Flansch 40 abstützt.
  • Bei dem in Fig. 4 schematisch dargestellten Wirkbild sind G1 und G2 die diebe den Pendelmassen, F1 und F' die diesen Massen zugeordneten Federn. Die Richtung der maximalen Beschleunigungsempfindlichkeit der beiden Massen ist gegeben durch die Senkrechte auf die Richtung der Pendelarme und fällt zusammen mit der Richtung der Bewegungsfreiheit der beiden Massen. Diese beiden Richtungen schließen miteinander einen Winkel ein.
  • Der von den beiden Pendelarmen eingeschlossene Winkel a sei als Aufhängewinlel bezeichnet. Konstruiert man mit dem halben Aufhängewinkel bzw. dessen Ergänzungswinkel die Empfindlichkeitscharakteristik für die Anordnung, dann ergibt sich das Bild der Empfindlichkeitscharakteristik für die durch die Bahnkurve bzw. Bahnkurven der WIassen gegebene Ebene bzw. Ebenen nach Fig. 5, bei welchem angenommen ist, daß der Aufhängewinkel 120 bzw. der halbe Aufhängewinkel 600 und der Ergänzungswinkel je 300 beträgt. Es sei in Fig. 4 OG' die Richtung des Pendelarms für die Gießmasse 1, OG die Richtung des Pendelarms für die Meßmasse 2.
  • Es ist dann in Fig. 5 E' die Empfindlichkeit, gegeben durch G1 und F1, E2 die Empfindlichkeit, gegeben durch G und F², E1, E2 die Empfindlichkeit, gegeben durch G1, G2 und F1, E2, E' die Empfindlichkeit, gegeben durch G2, G1 und E'".
  • Es ist ohne weiteres möglich, den die Empfindlichkeitscharakteristik bestimmenden Win kel a zu ändern. Zu diesem Zweck ist zwischen den beiden Massen in Fig. 4 bei zeine Einstellverbindung vorgesehen, die in Fig. 1 und 2 aus den beiden flanschartigen Verlängerungen 39, o der Pendelarme 5, 6 und der zwischen diesen Verlängerungen angeordneten Einstellschraube 41, 42 besteht. Die die absolute Empfindlichkeit bestimmende Vorspannung der beiden den Massen zugeordneten Federn wird dabei durch die einstellbaren Anschläge II, 12 bzw. In, wo eingestellt.
  • Durch die Änderung des Aufhängewinkels ändert sich dann entsprechend auch die Empfindlichkeitscharakteristik. Diese Änderung der Empfindlichkeitscharakteristik kann z. B. in der Weise vorgenommen werden, daß die maximale Empfindlichkeit in zwei zueinander senkrechten Richtungen in einem bestimmten Verhältnis zueinander bestimmt wird. Die auf die Federn bei Bewegung der Massen ausgeübten Drehmomente nehmen mit der Bewegung der Massen rasch ab, da der Hebelarm der durch die Zugstange auf die Federn ausgeübten Kraft infolge der Drehung um die Drehachse 3 rasch abnimmt und zu Null wird.
  • Das in Fig. 5 dargestellte Beispiel einer Empfindlichkeitscharakteristik gilt für Beschleunigungen, deren Richtungen in der Bewegungsebene bzw. in den Bewegungsebenen der Massen bzw. parallel dazu liegen. Dabei ist zu unterscheiden, ob die Beschleunigungsrichtungen relativ zu den Richtungen der Pendelarme in den Winkel zwischen den Pendelarmen oder in den Winkelbereich zwischen den Pendelarmen und dem gestreckten Winkel fallen. Im ersteren Falle wirkt jede der beiden Massen für sich auf das Abnahmeorgan. Bei Bewegungen der jeder Feder zugeordneten Masse aus der Ruhelage in Richtung der Federkraft wird die Feder durch den ihr zugeordneten Anschlag abgefangen und dadurch wirkungslos gemacht. Die von einer Feder abgehängte Masse wirkt dann auf die andere Masse ein. Diese Einwirkung erfolgt über eine Kupplungsvorrichtung zwischen den beiden Massen, die in dem Schema des Wirkbildes mit K bezeichnet ist. Die Kupplungsvorrichtung besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus der im vorstehenden beschriebenen Einstellvorrichtung mit den Teilen 39, 40 bzw. 41, 42, wobei die Schraube als eigentliches Kupplungsglied dient.
  • Gemäß weiterer Erfindung sind die Pendelmassen an einem gemeinsamen Träger angeordnet, der als um eine Achse drehbarer Rahmen ausgebildet ist. Der Tragrahmen bildet dabei seinerseits ein Pendel, dessen Aufhängeachse in einer der durch die Bewegungsbahnen der beiden Massen gegebenen oder einer dazu parallelen Ebene verläuft und in der Ruhelage des Geräts mit den Richtungen der Pendelarme den gleichen Winkel einschließt. Der Rahmen ist mittels besonderer Lager 43, 44 mit geringer Lagerreibung in festen Lagerböcken gelagert. Die beilden Lager oder eines von beiden ist als Hohllager ausgebildet, so daß das Abnahmeorgan für die Verstellbewegung bei Drehung des Pendelrahmens ohne weiteres aus dem Rahmen herausgeführt werden kann. Diese drehbareAusführung des Pendeirahmens ermöglicht die Einstellung des Pendel rahmens entsprechend der Beschleunigungsrichtung. Die Empfindlichkeitslinie nach Bild 5 wird hierbei in ihrem unterhalb der Achse AA verlaufenden Teil durch Rotation um diese Achse entsprechend der Drehung des Pendel rahmens um seine Aufhängeachse zur Erzeugenden für die Empfindlichkeitsfiäche. An sich ließe sich durch Verwendung mehrerer Geräte mit festem Tragrahmen und entsprechender Kupplung der Organe dieser Geräte eine Empfindlichkeit für alle Richtungen der Beschleunigungen im Raum erreichen. Durch die pendelnde Ausführung des Tragrahmens wird diese Wirkung durch das neue Gerät allein erreicht.
  • Das Abnahmeorgan für die Verstellbewegung steht mit dem Schaltorgan eines mit dem Gerät fest verbundenen Schaltwerks o. dgl. in Einstellverbindung, was jedoch nicht den Gegenstand der Erfindung bildet.
  • Dieses Schaltwerk kann beispielsweise eine Klinkvorrichtung oder ein elektrisches Schaltwerk sein. Diese Ausbildung des Geräts läßt sich mit besonderem Vorteil in Luftfahrzeugen, insbesondere im Sturzflug und bei Schnellflugzeugen, verwenden. Ein besonderer Vorteil gerade bei dieser Verwendung liegt in der raum- und gewichtsparenden Ausbildung des Geräts. Die Empfindlichkeitscharakteristik wird hier zweckmäßig so gewählt, daß bei Aufstellung des Geräts im Flugzeug entsprechend den Flugzeugachsen, wobei die Aufhängeachse des Pendeirahmens mit der Richtung der Flugzeuglängsachse und die Drehachse der Pendelmassen mit der Richtung der Flugzeugquerachse zusammenfällt, die Empfindlichkeit in Richtung der Horizontalen, also in Richtung der Flugzeuglängsachse, ein Mehrfaches der Empfindlichkeit in der Vertikalen, d. h. in der Richtung der Flugzeughochachse, beträgt. Diese Verschiedenheit in der Empfindlichkeit nach den genannten beiden Richtungen ist wesentlich bedingt durch die bei Flugzeugen im Sturzflug auftretenden großen Beschleunigungen in der Richtung der Hochachse des Flugzeugs. Diese großen Beschleunigungen treten namentlich dann auf, wenn das Flugzeug aus dem Sturzflug abgefangen wird. Mit dem Gerät kann nun beispielsweise ein elektrisches Schaltwerk verbunden sein, durch welches beim Auftreten von das Flugzeug gefährdenden Beschleunigungen das gesamte Bordnetz des Flugzeugs abgeschaltet werden kann.
  • Im Rahmen der Erfindung sind selbstverständlich eine Reihe von Abweichungen möglich. So ist beispielsweise die Form der Pendelmassen an sich belanglos. Des weiteren können statt der pendelnd aufgehängten Massen auch irgendwelchie andere in entsprechender Weise geführte feste oder flüssige Massen verwendet werden. Die Führung dieser Massen kann durch besondere Bahnen mit bestimmter Bewegungsrichtung der geführten Massen geschehen, beispielsweise durch besondere Führungszylinder, durch gleitende oder rollende Lagerung der Massen in beliebigen anderen Führungsbahnen u. dgl. Die Aufhängung der Pendelmassen mit dem Kupplungsgestänge kann statt an dem Tragrahmen auch an einer zentralen, drehbar gelagerten Tragachse geschehen. Auch in der Form und Anordnung des Federgehänges sind selbstverständlich andere Ausführungen möglich.
  • Das Abnahmeorgan für die Verstellbewegung kann zur Betätigung des Auslöseorgans für ein Schaltwerk dienen, es kann aber auch direkt als Schaltorgan, z. B. als Kontaktelement für ein elektrisches Schaltwerk, benutzt werden. Die dargestellte Ausführungsform stellt infolge ihres geringen Aufwands die bevorzugte Ausführungsform dar.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Beschleunigungsmeßgerät mit wenigstens zwei auf verschieden gerichtete Beschleunigungen ansprechenden Meßmassen, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den Richtungen der maximalen Beschleunigungsempfindl ichkeiten der beiden Massen (I,2) entsprechend einer gewünschten Empfindlichkeitscharakteri stik einstellbar ist in Verbindung mit Mitteln (26, 3I,35,39, 40) zur selbsttätigen Umschaltung eines Abnahmeorgans (25) für die Versteilbewegungen von der einen Masse auf die andere Masse oder auf beide Massen in Abhängigkeit von den den Massen bzw. Massensummen zugeordneten Bereichen der Empfindlichkeitscharakteristik.
  2. 2. Gerät nach Anspruch I mit zwei unter vorzugsweise einstellbarer Federwirkung stehenden Pendeln als beschleunigungsempfindl ichen Massen, dadurch gekennzeichnet, daß die Pendelmassen mittels vorzugsweise einstellbarer Kupplungsglieder (I3, 2I) mit den zugehörigen Federn (9, I7) in einseitig wirkender Kupplung gekuppelt sind.
  3. 3. Gerät nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für die Umschaltung des Abnahmeorgans auf die Massensumme als Einstellvorrichtung (39, 40, 41, 42) für den die Empfindlichkeitscharakteristik bestimmenden Winkel ausgebildet ist.
  4. 4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit an einer gemeinsamen Pendelachse in einem Tragrahmen aufgehängten Pendeln, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (8) um eine zur Pendelachse (3) senkrechte Achse schwenkbar angeordnet ist derart, daß die Richtungen der Pendelarme gleiche Winkel mit der Schwenkachse des Tragrahmens einschließen bei einer solchen Lagerung der Pendelmassen (1, 2), daß der Tragrahmen selbst ein Pendel bildet.
  5. 5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abnahmeorgan (25) für die Verstellbewegungen mit Hilfe von Kupplungsgliedern (33, 36) in einseitiger Kupplung mit den beiden Pendeln gekuppelt ist.
  6. 6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Lager des Tragrahmens als Hohilager (44) zur Durchführung des Abnahmeorgans (25) für dieVerstellbewegungen ausgebildet ist.
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