DE8606706U1 - Device to protect shock-sensitive devices from impermissibly high shock and vibration loads - Google Patents
Device to protect shock-sensitive devices from impermissibly high shock and vibration loadsInfo
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Description
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IBAK Kiel, den 25.02.1986IBAK Kiel, February 25th, 1986
Helmut Hunger GmbH & Co KGHelmut Hunger GmbH & Co KG
Vorrichtung zum Schutz stoßempfindlicher Geräte vor unzulässig hohen Schock- und RüttelbeanspruchungenDevice to protect shock-sensitive devices from impermissibly high Shock and vibration loads
Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz stoßempfindlicher Geräte vor unzulässig hohen Schock- und Rüttelbeanspruchungen. In Betracht kommen hierbei Schockbeanspruchungen, wie sie beispielsweise bei Fahrzeugkollisionen oder bei in der Nähe erfolgenden Detonationen auftreten, und Rüttelbeanspruchungen, wie sie bei Fahrzeugen auf extrem schlechten Straßen zu erwarten sind.The innovation relates to a device for protecting shock-sensitive Devices against inadmissibly high shock and vibration loads. Shock loads such as those for example come into consideration here occur in vehicle collisions or in the case of detonations occurring in the vicinity, and vibration stresses, as they occur in vehicles are to be expected on extremely bad roads.
Es ist an sich bekannt und naheliegend, solche empfindlichen Geräte in einfacher Weise federnd zu lagern. Nachteilig ;st hierbei jedoch* daß die Geräte schon bei kleineren, noch völlig unschädlichen Stoßen oder Rüttelamplituden Schwingbewegungen ausführen würden, denn es ist bei bestimmten Geräten, wie z. B. Scheinwerfern sowie Peil- oder Ortungsgeräten, erforderlich, daß sie keine unnötigen Schaukelbewegungen ausführen, sondern möglichst ruhig stehen, damit der Licht- bzw. der Peilstrahl seine Richtung beibehält.Such sensitive devices are known and obvious in a simple way to be resilient. Disadvantageous; however * that the devices can be used for smaller, still completely harmless impacts or vibration amplitudes would perform vibratory movements, because it is in certain devices, such as z. B. headlights as well as bearing or Locating devices, it is necessary that they do not make any unnecessary rocking movements, but stand as quietly as possible so that the light or the bearing beam maintains its direction.
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 g angegeben. Aus den vorerwähnten Gründen ist daher anzustreben, daß der Schutz dieser Geräte immer erst dann wirksam wird, wenn die zulässige Beschleunigung überschritten wird.It is well known that devices are used for shock and vibration loads are to be expected, built in such a way that a certain maximum acceleration is permissible. This acceleration value is a multiple of Acceleration due to gravity g. For the reasons mentioned above, the aim is to ensure that the protection of these devices only then becomes effective when the permissible acceleration is exceeded.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der vorausgesetzten Art zu schaffen, welche die vorgenannte Bedingung erfüllt. Diese Aufgabe wird neuerungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.The innovation is based on the task of a device of the prerequisites To create a species that meets the aforementioned condition. According to the innovation, this task is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.
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Der Vorteil der neuerungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung besteht darin, daß sie, solange die zulässige Beschleunigung nicht überschritten wird, so "steif" bleibts als sei das zu schützende Gerät starr montiert·The advantage of the device designed according renewal is that as long as the allowed acceleration is not exceeded, "stiff" s is as if the device to be protected rigidly mounted ·
Zu dem Merkmal "f" des Anspruches 1 (Bemessung der Federkonstanten) sei folgendes erläutert:To the feature "f" of claim 1 (dimensioning of the spring constant) the following is explained:
Die erforderliche Federkonstante ist abhängig von der Masse des jeweiligen Gerätes, der erforderlichen Federvorspannung bzw. dem zu ihrer Einstellung verfügbaren Federweg, der maximal zulässigen Beschleunigung und der höchsten zu erwartenden Schockauslenkung.The required spring constant depends on the mass of the respective Device, the required spring preload or the spring deflection available for setting it, the maximum permissible acceleration and the highest shock deflection to be expected.
Die Federkonstante muß daher für den jeweiligen Fall unter Berücksichtigung der genannten Größen ermittelt werden. Dies kann in an sich bekannter Weise rechnerisch geschehen oder experimentell, indem man an dem Gerät (oder einer entsprechenden Ersatzmasse) einen Beschleunigungsaufnehmer anbringt, mit dem man feststellt, ob noch unzulässig hohe Beschleunigungen an das Gerät gelangen oder nicht. Allgemeingültig läßt sich nur sagen, daß die Feder hinreichend weich sein muß.The spring constant must therefore be taken into account for the respective case of the sizes mentioned can be determined. This can be done arithmetically in a manner known per se or experimentally by an accelerometer is attached to the device (or a corresponding equivalent mass), with which one can determine whether inadmissibly high accelerations are still reaching the device or not. In general it can only be said that the pen is sufficient must be soft.
Die Ansprüche 2 und 3 offenbaren eine zweckmäßige Variante des Neuerungsgegenstandes, welche die Möglichkeit bietet, für verschiedene Richtungen des Schocks (nach oben oder nach unten) unterschiedliche Federkonstanten vorzusehen und somit zwei abwechselnd wirksam werdende Feder-Masse-Systeme zu schaffen.Claims 2 and 3 disclose an expedient variant of the subject of the innovation, which offers the possibility for different Directions of shock (up or down) provide different spring constants and thus two alternating to create effective spring-mass systems.
Die Zeichnungen veranschaulichen zwei Ausführungsbeispiele der Neuerung, die im folgenden näher beschrieben werden.The drawings illustrate two exemplary embodiments of the innovation, which are described in more detail below.
In der Fig= 1 ist mit 1 das zu schützende Gerät angedeutet. i ist eine Plattform, auf der die das Gerät 1 tragende Schutz-Vorrichtung befestigt ist.In FIG. 1, 1 indicates the device to be protected. i is a platform on which the protective device carrying the device 1 is attached.
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 eingesetzt zu denken, so daß sie die GehäuseteileThe protective device consists of two pot-like housing parts 3 and 4, which interlock and together make up the barrel form for the compression spring 5. The compression spring 5 is to be thought of as being inserted under bias, so that it forms the housing parts
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Es zeigenShow it
die Fig. 1 eine Ausführungsform gemäß Anspruch 1 undFig. 1 shows an embodiment according to claim 1 and
die Fig. 2 eine Variante gemäß Anspruch 2.FIG. 2 shows a variant according to claim 2.
fteide Fig. sind Schnittzeichnungen. Gleiche bzw. gleichartige bauteile sind mit übereinstimmenden Bezugszahlen versehen.The two figures are sectional drawings. Same or similar components are provided with matching reference numbers.
5 und Ί- auseinanderzudrücken trachtet; dies ist jedoch durch feinen Anschlag begrenzt, der durch die Flansche 6 und 7 gebildet wird. Der Flansch 7 ist aus zwei Halbringen bestehend zu5 and seeks to push apart; however, this is limited by a fine stop which is formed by the flanges 6 and 7. The flange 7 is composed of two half-rings
denken, die erst nach dem Zusammensetzen der Gehäuseteilethink that only after assembling the housing parts
3 und k angebracht werden.3 and k are attached.
8 und 9 sind zwei von insgesamt vier Versteifungsrippen, die Außerdem ein seitliches Ausweichen der Druckfeder 5 verhindern sollen.8 and 9 are two of a total of four stiffening ribs, which also prevent the compression spring 5 from yielding to the side should.
(Das obere Gehäuseteil 4 weist eine Hülse 10 auf, in welcher feine (im vorliegenden Fall topfartig geformte) Halterung 11 axial verschiebbar gelagert ist. An der Halterung 11 ist das Gerät 1 mit seinem Fuß 12 befestigt.(The upper housing part 4 has a sleeve 10 in which fine (in the present case pot-shaped) holder 11 is axially displaceable. This is on the bracket 11 Device 1 attached with its foot 12.
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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 Teller 13 ab. Dieser Teller 13 und die in der Mittelachse der Feder 5 stehende Spindel 14 bilden Zusammen den sogenannten Zuganker. Die Spindel 14, die durch hinreichend weite Bohrungen der Hülse 10 und der Halterung 11 hindurch in die Halterung 11 hineinragt, ist am oberen Ende mitAs can be seen from the drawing, the compression spring 5 is supported with its upper end on the underside of the sleeve 10 and with their lower end on a plate 13. This plate 13 and the spindle 14 standing in the center axis of the spring 5 form Together the so-called tie rods. The spindle 14, through sufficiently wide bores in the sleeve 10 and the holder 11 protrudes through into the holder 11 is at the upper end with
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Diese bewirkt, daß die Spindel 14 an der Halterung 11 derart angreift, daß sie nur Zugkräfte aufnehmen kann.This causes the spindle 14 to engage the holder 11 in such a way that that it can only absorb tensile forces.
Unter dem Teller 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.Under the plate 13 is a spacer 16, the The height is also decisive for the spring preload. You can thus change the spring preload if necessary by adjusting the spacer 16 exchanged for one with a different height.
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 kurzer ist als sie es in der fertig zusammengebauten Vorrichtung sein wird.The tie rod 13, 14, with nut 15, can be assembled use the device to preload the compression spring 5 so that they are inserted into the barrel 3, 4 under preload can. For this purpose, the nut 15 is tightened until the compression spring 5 is compressed so far that it at least is a few millimeters shorter than it is in the fully assembled Device will be.
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 Il anliegt. In dieser Stellung wird die Mutter 15 dann in an sich bekannter Weise gegen Verdrehen gesichert. After the half rings of the flange 7 have been attached, the nut 15 is turned back until it (or its washer) is only rests loosely on the bottom of the holder II. In this position the Nut 15 then secured against rotation in a manner known per se.
Zum besseren Verständnis sei bemerkt, daß die Federvorspannung in der Größenordnung von 1000 N Hegen kann.For a better understanding it should be noted that the spring preload can be in the order of 1000N.
Wirkungsweise der Vorrichtung:How the device works:
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. |It is assumed here that the mass of the device 1 is so great that the mass and spring form a system that is sufficiently slow can oscillate, and that the spring preload is at least as great as the static load of the device. |
Solange keine oder nur geringe Stöße auftreten, bleibt die Vorrichtung so starr, wie wenn die Flansche 6 und 7 miteinander verschweißt wären.As long as no or only minor impacts occur, the device remains as rigid as if the flanges 6 and 7 were welded together.
Tritt nun ein starker Schock nach oben auf, der die Plattform 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.If there is now a strong upward shock that suddenly lifts the platform, only the housing part 3 will initially move move upwards while the housing part 4, and thus also the device 1, because of the inertia still remains at rest, because the compression spring 5 gives way, and the - this entrained spindle 14 can not point upwards on the bracket 11 Exercise force.
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 Anschlagen wird bei der praktischen Ausführung durch Gummipuffer gedämpft.).The device now "responds" to this shock in that the compression spring 5 expands again and the housing part 4 in the process pushes upwards until the flange 7 strikes the flange 6 (this striking is carried out in the practical execution by Rubber buffers dampened.).
Die Aufwärtsbewegung, die das Gerät I 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.The upward movement that the device I experiences here takes place according to the properties of the spring-mass system, so much slower and softer that the acceleration in the for the Device 1 permissible limits remains.
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Diese Bewegung, in der das Gerät 1 nun beharren will, wird durchThis movement, in which the device 1 now wants to persist, is through
das erwähnte Anschlagen nicht schlagartig beendet, sondern wiederum |the mentioned striking does not end suddenly, but again |
weich abgefangen. Dies geschieht dadurch, daß das Gerät 1 vermöge §softly intercepted. This happens because the device 1 is able to §
seiner Bewegungsenergie die Druckfeder 5 über den Zuganker 13, 1 ^ zusammendrückt, wobei der Teller 13 von dem Abstandsstück 16 ab-its kinetic energy the compression spring 5 via the tie rod 13, 1 ^ compresses, the plate 13 being separated from the spacer 16
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.This rebound can occur, depending on the dimensions of the device and strength of shock, repeat one or more times. However, since it is interrupted again and again by hitting it, calm down very soon. In the event of a shock that moves the platform 2 downward, the suspension processes described run in kinematic inversion.
Bei einem seitlichen Schock geschieht folgendes:In the event of a side shock, the following happens:
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 Drehung um eine zur Zeichenebene senkrecht stehende Achse. Diese Drehung fällt umso geringer aus, je länger die das Gerät 1 mit dem Fuß 12 verbindende Säule 17 ist.The platform 2 moves horizontally (e.g. to the left). Since the device 1 wants to remain in its position, the housing part 4 performs a tilting movement (to the right), the compression spring 5 being compressed on one side. The device 1 experiences only a certain amount of this Rotation around an axis perpendicular to the plane of the drawing. The longer the device 1 with the foot 12 connecting column 17 is.
Nach dem Schock kippt das Gehäuseteil k in seine Mittelstellung (eine Art Raststellung) zurück. Je nach Stärke des Schocks und Einstellung der Federvorspannung kann er. auch hierbei zu einem Nachfedern kommen, indem das Gehäuseteil U mit dem Gerät 1 über die Mittelstellung hinaus- und ggfs. nn- oder mehrmals um die Mittelstellung hin- und herpendelt. Hierbei wechselt jedesmalAfter the shock, the housing part k tilts back into its central position (a kind of latching position). Depending on the strength of the shock and the setting of the spring preload, he can. This also results in rebounding in that the housing part U with the device 1 oscillates back and forth beyond the central position and, if necessary, nn or several times around the central position. This changes every time
die Kante, um die das Gehäuseteil h kippt. Dieses ständige Wechseln \ the edge around which the housing part h tilts. This constant change \
der Kippkante wirkt als störende Unterbrechung der Pendelung und |the tilting edge acts as a disturbing interruption of the oscillation and |
trägt zu ihrer bäldigen Beruhigung bei.contributes to their quick reassurance.
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• I ·• I ·
• · aft · -ft · ·• aft -ft
Die in der Fig. 2 dargestellte Variante ist in ihrer Wirkung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung äquivalent.The variant shown in Fig. 2 is in its effect that in Fig. 1 shown device equivalent.
Der bauliche Unterschied besteht im wesentlichen darin, daß hier (unter Weglassung der Spindel I* gemäß Fig. I) außer der Druckfeder 5 eine Druckfeder 18 in der Hülse 10 vorgesehen ist.The structural difference is essentially that here (omitting the spindle I * according to FIG. I) apart from the compression spring 5 a compression spring 18 is provided in the sleeve 10.
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 beaufschlagt wird.The difference in terms of the effect is that the compression spring 5 is only in the case of a shock in the upward direction and when a movement of the device 1 in the downward direction becomes effective, while in the case of a shock in the downward direction and in a movement of the device 1 in the upward direction only the compression spring is applied.
Bei d:i'!»er Ausführung besteht die Möglichkeit, unterschiedliche FedervorspaniHjnge.i und Federn mit unterschiedlichen Federkonstanten 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 harmonische Schwingungen wird.With the d : i '! »Version it is possible to choose different spring preload hangers and springs with different spring constants. w is ählt the spring constants in the appropriate dimensions are different, one can achieve that two alternately active spring-mass systems are created with different natural frequencies, thus making the device less sensitive to harmonic vibrations.
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Claims (3)
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