DK148145B - Vibrationsdaempende fastgoerelsesindretning - Google Patents

Description

14SU5

Opfindelsen angår en vibrationsdæmpende fastgørelsesindretning som nærmere angivet i krav l’s indledning, og som hovedsagelig anvendes til fastgørelse af sæder til soklen i et køretøj eller en vibrerende platform.

Sæder, hvis lejringer - ved lejring skal forstås den del af sædet, som er i direkte kontakt med personens krop - er fastgjort ved hjælp af stive midler til soklen i et køretøj eller en vibrerende platform, overfører til personen i sædet alle de vibrationer eller de voldsomme energivariationer, som køretøjet eller platformen udsættes for. Dette medfører meget betydelige ulemper for den person, som er anbragt på et sådant sæde. Det forholder sig på den måde, at de personer, som sidder i et sæde, som er underkastet kraftige variationer, enten i frekvens som helikopterpiloter eller i amplitude som bilister , efter nogle års forløb frembyder irreversible deformationer af rygsøjlen. Det er desuden kendt, at førerne eller passagererne i traditionelle automobiler meget kraftigt mærker køretøjets bratte accelerationer og decelerationer.

2 148145

Man har forsøgt at afhjælpe disse ulemper ved anvisning ^.’vihrationsdæmpende fastgørelsesindretninger for sæder og af den indledningsvis nævnte art, hvor disse ikke er stive, men hiøde.

En sådan fastgørelsesindretning, som er beskrevet i f.eks. USA patentskrift nr. 1.8.98.444, udgøres af en dobbelt vægtstang og en pneumatisk zone, på hvilken hviler sædets skal.

Den i dette patentskrift beskrevne fastgørelsesindretning omfatter således en vægtstang, som er ledforbundet med soklen ved sin ene ende, medens den anden ende bærer rotationscentret for en anden vægtstang, som er overlejret i forhold dertil, og som danner en spids vinkel med den første vægtstang, idet denne anden vægtstang hviler på et dæmpnings element, som udgøres af en understøtningssøjle, der hviler på en hul støpsel. I sådanne fastgørelsesindretninger hviler dog kun én vægtstang på en pneumatisk zone, og denne zone udgøres af et fleksibelt materiale, og zonen spiller altså samme rolle som en fjeder. Det er desudsi nødvendigt at tilpasse den pneumatiske zone efter passagerens vægt ved oppumpning i brugsøjeblikket. Endvidere kræver denne konstruktion betydelig plads.

Det skal ligeledes bemærkes, at den kendte fastgørelsesindretning kun virker på vibrationer, men ikke har nogen virkning over for accelerationer eller decelerationer.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at anvise en indretning til fiksering af lej'ringen for sæder til en sokkel, som har et meget lille pladsbehov, så at den kan anvendes i en vilkårlig automobil eller platform, og som navnlig dæmper vibrationerne og i det mindste decelerationerne. Ved udtrykket "navnlig dæmper" skal forstås den omstændighed, at indretningen ifølge opfindelsen til den i sædets lejring siddende person overfører mindre end halvdelen af den energi, som overføres af køretøjet eller platformen i tilfælde af bratte vibrationer eller hastighedsforandringer.

Formålet nås ved hjælp af en vibrationsdæmpende fastgørelsesindretning med den i krav l’s kendetegnende del angivne konstruktion.

Indretningen, hvor den nævnte anden arm typisk kan bære et sædes lejring, dæmper ved hjælp af den regulerbare bløde forbindelse i meget bredt frekvensområde de lodrette resonansvibrationer vinkelret på soklen, som kan være fastgjort til eller 3 148145 udgøre et gulv, og absorberer delvis ved deformation af støpselerne, hvis optimale egenskaber er fastlagt ved forsøg, de frontale fremad- og bagudrettede impulser, som en passager mærker under kraftige decelerationer og accelerationer.

Indretningen kræver kun beskeden plads.

Det har ved forsøg vist sig, at det i krav 2 angivne materiale er særlig fordelagtigt i forbindelse med anvisningen ifølge krav 1.

Det har endvidere ved forsøg vist, at den i krav 3 angivne anbringelse af den anden vægtstangs støpsel er særlig fordelagtig. Det er imidlertid ifølge forsøg også fordelagtigt at benytte en konstruktion som angivet i krav 4.

Det har ved forsøg vist sig fordelagtigt, at man i forbindelse med det i ovenstående krav anviste indretter hver støpsel som angivet i krav 5 og 6, men det i krav 7 anviste er ligeledes fordelagtigt i forbindelse med anvisningen i de nævnte første fire krav. Formen af støpselerne kan erfaringsmæssigt med fordel vælges som i krav 8, hvilket tillader ubesværet anbringelse af en rondel, som bærer et fikseringsmiddel beregnet til forbindelse af støpselen med vægtstangen.

Den ifølge krav 9 anviste støpseludformning gør det muligt at opnå et ikke-lineærtdæmpningssystem, som kan fungere i et meget stort frekvens- og amplitude-område, og som navnlig kan reagere godt ved lave frekvenser.

Ved sokkel kan man foruden gulvet i en automobil forstå en platform eller en plan, stiv overflade fastgjort til dette gulv ved hjælp af for fagfolk kendte midler som f.eks. glideskinner. Sædets lejring kan som nævnt hvile på vægtstangens arm.

Opfindelsen skal forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser en foretrukket udførelsesform, fig. 2 i snit en halv støpsel, fig. 3 et principskema, fig. 4a en første udførelsesform for den foretrukne version af opfindelsen, fig. 4b en .anden tilsvarende udførelsesform,, fig. 5a et billede oppefra af den benyttede indretning, fig. 5b et tilsvarende sidebillede fig. 6 en enkelthed, - 4 148145 fig. 7 et diagram, og fig. 8 udførelsesformen ifølge fig. 4 og 5 i perspektivisk afbildning.

Ifølge en foretrukket udførelsesform , som er vist i fig. 1, er vægtstangen ledbar omkring et rotationscenter, som udføres af en cylindrisk aksel 11, og som bærer en arm,som udgøres af to stive stænger 12 med fri rotationsmulighed omkring akselen 11 ved hjælp af en stang 14. Inderne 15 af akselen 11 er med fordel hule og forsynet med gevind, så at de:kan gøres fast til soklen ved hjælp af skruer. Vægtstangen er afc et fast og ikke itubrydeligt materiale som f.eks. blødt stål.

Den dæmpede hule støpsel har med fordel form som en klokke- og udgøres af et viskoelastisk materiale, hvis Young’s g Q 2 modul ved brugstemperaturen er 10 -10 ]S^/m , og hvis tabsfaktor tg er større end eller lig med enheden ved brugstemperaturen.

, Ifølge opfindelsen benytter man med fordel dæmpende materialer på basis af polyisopren, som er beskrevet i fransk patentansøgning nr.2;255.313.

Den hule støpsel, som er plant fikseret på en massiv overflade, er indvendigt fyldt med en gas eller delvis fyldt med en ukomprimerbar væske såsom vand og delvis med en gas. Uår man fylder støpselen udelukkende med en gas, ligger fyldningstrykket mellem 5000 N/iri2 og „ 10 N/m^. Støpselen er støbt under tilvejebringelse af et fikserings-system ved dens top, som bringer den i fast forbindelse med vægtstangen. Man kan f.eks. benytte en cirkulær rondel, som bærer en gevindforsynet stift, som skal være fastgjort ved overstøbning til støpsLens top. Ved at man ved svejsning eller på enhver anden måde udstyrer delene 12 af vægtstangen med en tværplade 15', som er parallel med stangen 14 og udrustet med et hul 16, kan man ved hjælp af en møtrik fastgøre vægtstangen til støpselen. I visse tilfælde kan stangen 14 og tværpladen 15' være i ét stykke.

Uig. 2 viser i snit en halv støbt støpsel uden fastgørelsessystem for vægtstangen. Denne figur fremviser en vigtig egenskab ifølge opfindelsen. I de fleste tilfælde er det interessant, selv om det ikke drejer sig om et nødvendigt træk, at tykkelsen af tværsnittet af støpselen ikke er konstant, men varierer efter en lovmæssighed, som giver den de bedst mulige egenskaber alt efter • den opgave, som skal løses. Man får således et ikke-lineært dæmpningssystem, som er i stand til at fungere i et meget stort frekvens- og amplitude område og navnlig til at reagere godt ved-lave frekvenser.

5 148145

Halvkuglen 22 er nyttig til overstøbning i støps'lens top af den rondel, som bærer et fikseringsmiddel beregnet til at gøre støpselen fast forbundet med vægtstangen. Støpselen er fastgjort til soklen ved gængse midler såsom f.eks. en rondel, som støtter sig mod den rundtgående rille 23 ved foden af støpselen, og skruet i soklen.

Fig. 3 er et principskema, som viser indretningen ifølge opfindelsen monteret på en sokkel og understøttende et sædes lejring.

I denne figur ser man soklen 32 fastgjort ved hjælp af midler 33, som f.eks. kan være glideskinner, nemlig fastgjort til gulvet 31 i automobilen eller platformen. Man vil se aksen 311 for vægtstangen, for hvilken man ikke har vist fastgørelsen til soklen, vægtstangens arm 312 og støpselen 321, som ved hjælp af et middel 324 er i fast forbindelse med armen 312. lejringen 33 hviler under indskydning af en kile 33 på armen 312. Et sådant system dæmper de vertikale vibrationer V vinkelret på gulvet 31 og absorberer . delvis, ved deformation af støpselen 321, de frontale "fremadn-på-virkninger F, som passageren i sædet mærker under kraftige decele- rationer i fravær af en sådan indretning.

Ifølge en foretrukket udførelse:sform for opfindelsen har man af sikkerhedsgrunde en blød regulerbar forbindelse 36 mellem enden af armen 312 modsat drejningscentret og soklen 32. En sådan forbindelse udføres med fordel ved hjælp af et sikkerhedsbælte af den type, som benyttes til fastholdelse af passagerer i automobiler.

I det følgende skal beskrives en foretrukken udførelsesform for opfindelsen. Ifølge denne udførelsesform består indretningen til fastgørelse af sædelejringen til en sokkel af en vægtstang, som udgøres af en arm, hvis rotationscenter befinder sig ved en ende af armen, idet vægtstangen er ledforbundet med soklen ved sit rotationscenter, samt af i det mindste en hul dæmpende støpsel fastgjort til soklen, og på hvilken armen hviler, idet der ved enden modsat rotationscentret for armen er fastgjort rotationscentret for en anden vægtstang analog med den første, idet den anden vægtstang praktisk taget er overlejret på den første vægtstang, så at den med armen i den første vægtstang danner en spids vinkel og hviler på i det mindste en hul dæmpende støpsel forskellig fra den støpsel, hvorpå den første vægtstangs arm hviler. De to arme er 6 148145 konstrueret , så at de kan komme i indgreb i hinanden i tilfælde af en betydelig deformation af indretningen. I denne udførelses-form hviler sædets lejring på den anden vægtstangs arm. Pen dæmpende støpsel, hvorpå den anden vægtstangs arm hviler, kan være fastgjort enten direkte til soklen eller til armen i den første vægtstang.

I denne foretrukne udførelsesform for opfindelsen er vægt-stængerne og de dæmpende støpsler analoge med de ovenfor beskrevne, idet det vil erindres, at dimensionerne af vægtstængernes to arme er sådanne, at de kan komme i indgreb inden i hinanden. I visse tilfælde udgør den anden vægtstangs akse tillige stangen 14 i den første vægtstang.

Pig. 4a viser en første udførelsesform for den foretrukne version af opfindelsen, hvor den støpsel, hvorpå den anden vægtstangs arm hviler, er fastgjort direkte til soklen.

I denne figur ser man atter gulvet 41, soklen 42 forbundet med gulvet ved hjælp af fastgørelsesmidler 43. Aksen 441 for den første vægtstang er fastgjort til soklen 42 ved hjælp af i figuren ikke viste midler, og armen 442 af denne første vægtstang er i fast forbindelse, ved hjælp af midler 464, med støpselen 461, som er fastgjort til soklen 42. Ved enden af armen 442 er aksen 451 af den anden vægtstang fastgjort, og den anden vægtstangs arm 452 er i fast forbindelse ved hjælp af midler 474, med støpselen 471, som er fastgjort til soklen 42, Armen 452 i den anden vægtstang understøtter sædets 48 lejring. Et sådant system dæmper de lodrette vibrationer V vinkelret på gulvet 41 og absorberer delvis ved deformation af støpslerne 461 og 471 de frontale "fremad"- eller "bagud "-impulser F, som passageren i fravær af en sådan indretning mærker under kraftige decelerationer eller accelerationer.

Ifølge en foretrukken variant benytter man af sikkerhedsgrunde bløde regulerbare forbindelser 49 ved enderne modsat rotationscentrene for araene 442 og/eller 452, som forbinder disse ender med soklen 42, Sådanne forbindelser udføres med fordel ved hjælp af sikkerhedsbælter af den type, som benyttes af passagerer i automobiler.

Pig. 4b viser en anden udførelsesform for den foretrukne version af opfindelsen, hvor den støpsel, hvorpå den anden vægt-stangs ara hviler, er fastgjort til den første vægtstangs ara.

7 148145 I denne figur har man benyttet samme betegnelser og henvisningstal som i fig. 4a. Man ser, at støpselen 471» som ikke nødvendigvis er identisk med støpselen 461, hviler på den første vægtstangs arm 442, på hvilken arm man har indrettet et system 475» som gør det muligt at anbringe støpselen 471 plant.

Denne anden udførelsesform udviser praktisk taget de samme egenskaber og fordele som den første udførelsesform for den foretrukne- version.

I beskrivelsen ovenfor af de forskellige udførelsesformer har man beskrevet vægtstænger hver hvilende på en eneste dæmpende støpsel, men hver vægtstangsarm kan hvile på flere dæmpende støpsler anbragt enten i fortsættelse af hinanden i længderetningen for vægtstangens arm eller ved siden af hinanden i bredderetningen alt efter de særlige problemer, som skal løses i hvert enkelt tilfælde. Sådanne løsninger falder inden for opfindelsens rammer.

Det er ligeledes anført, at indretningen ifølge opfindelsen understøtter en sædelejring. Dette er den hyppigste anvendelse, men denne indretning kan understøtte en vilkårlig genstand,som hviler på et gulv, der er underkastet vibrationer eller forskydninger, og hvor det er ønskeligt for en stor del at eliminere vibrationerne eller de virkninger af hastighedsændringer, som overføres af dette gulv. Det er således muligt i ambulancer eller førstehjælpvogne at lade bårer hvile på indretninger ifølge opfindelsen til eliminering af for den sårede skadelige virkninger af vibrationer i køretøjet eller pludselige opbremsninger. Vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen kan ligeledes tjene til transport af skørt elektronisk materiale eller til ophængning af vognkasser, som ruller på skinner.

Efter karakteren af det dæmpende materiale, som udgør støpslerne, og ifølge egenskaberne af vægtstængerne og oppumpningen af støpslerne dækker man et frekvensområde begyndende ved ca.

3 Hz, hvilket muliggør anvendelsen af dæmpere ifølge opfindelsen såvel til elevatorstole eller landbrugstraktorer som til automobiler, flyvemaskiner, helikoptere eller værktøjsmaskinplatforme.

Denne meget varierede anvendelse af vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen gøres så meget lettere, som dæmperen har et meget lille pladsbehov, således som det vil fremgå af eksemplet nedenfor.

148145 8

Eksempel.

I dette eksempel benytter man den i fig. 4a viste udførelsesform.

lejringen 48 er en bilsædelejring. Gulvet er en vibrerende platform hvilende på en elektromekanisk simulator, som gør det muligt at meddele gulvet forskellige typer af vibrationer i henseende til form, frekvens og amplitude begyndende ved 0,1 Hz, og som gør det muligt både at simulere en landbrugstraktors eller en elevatorstols vibrationer og en helikopters vibrationer.

Pig. 5a viser et billede oppefra af den benyttede indretning. Man ser atter soklen 51, de stænger 53, som udgør den første vægtstangs arme, og som ved deres ender bærer aksen 54 for den anden vægtstang, som ved hjælp af møtrikker 541 er fastgjort til enderne af stængerne 53 og stængerne 55, som udgør stængerne i den anden vægtstang. Til stængerne 53 er der svejset en plade 56, som i sin midte har et hul med 11 mm diameter og er i fast forbindelse med støpselen 57 ved hjælp af en møtrik 561. Til stængerne 55 er der svejset en plade 58, som i sin midte bærer et 10 mm hul og er i fast forbindelse med støpselen 59 ved hjælp af en møtrik 581.

Pig. 5b viser et sidebillede af vibrationsdæmperen.

De totale dimensioner er givet ved dimensionerne af følgende enkeltdele: akse 52 : længde 280 mm - diameter 25 mm stænger 55 : længde 400 mm akse 54 : længde 290 mm diameter 35 mm stænger 55 : længde 385 mm plade 56 : længde 230 mm bredde 40 mm plade 58 : længde 180 mm bredde 40 mm

De to vægtstænger er af blødt stål. Enderne af vægtstang-armene er forbundet med soklen 51 ved hjælp af stramme sikkerhedsbælter 50 uden belastning.

I dette eksempel er støpslerne 57 og 59 indbyrdes identiske.

En af disse støpsler er vist i fig. 6.

I denne figur ser man, at støpselens vægge 61 er tykkere ved deres basis end ved deres top.

9 148145

Toppen 62 af støpselen bærer en halvflade, som muliggør lejring, ved overstøbning, af en rondel 63, på hvilken der er svejset en stift 64 med lOmm diameter. Et dæmpende progressivt anslag 65 er indbefattet i støbningen af støpselen til supplering af støpselen i tilfælde af tryksvigt eller bevægelse med meget stor amplitude. En rundtgående rille 66 gør det muligt at fastgøre støpselen til soklen ved hjælp af en fikseringsring.Stiften 64 gør det muligt ved indføring i midterhullet i pladerne 56 og 58 og ved til-stramning af en møtrik at sikre den faste forbindelse mellem vægtstængerne og støpselerne.

Støpselerne har følgende dimensioner: væg 6l: tykkelse ved basen : 7mm minimal tykkelse : 3mm diam. af indre base:110mm Maks. indv. højde : 60mm rondel: diameter : 75mm tykkelse : 2mm

Rondellen er af blikplade, og stiften af blødt stål.

Den dæmpende støpsel er af polyisopren såsom ifølge fransk patentansøgning 73-45.839 og har følgende fysiske konstanter:

Young's modul : 2x 10^ N/m^ tg max : 1,7 mellem 0°C og 20°C for frekvenser mellem 30 og 500 Hz.

2

Støpselerne er oppumpet ved hjælp af luft'-véd et tryk på 45000 N/m. .

Bilsæderne er fastgjort på armen af den anden vægtstang, monteret på den beskrevne måde, idet fastgørelsesindretningen er monteret på en sokkel, som er forbundet med platformens gulv ved hjælp af glideskinner. Idet man foretager simulationer af vibrationer med forskellige frekvenser, og idet man registrerer den til sædet overførte energi, konstaterer man, at fastgøreisesindretningen absorberer mere end halvdelen af den af soklen overførte energi over 3,8 Hz ved denne montage. Fig.7 viser i afhængighed af frekvensen forholdet r mellem den af sædelejringen overførte energi og den af soklen overførte udgangsenergi. Til måling af disse energier benytter man et accelerometer anbragt på soklen, et accelerometer anbragt på sædelejringen og et registreringsapparat forblindet med de to acce-lerometre. I figuren ser man: -Dels at fra en frekvens i nærheden af 4 Hz at regne begynder vibrationsdæmperen ifølge opfindelsen at absorbere vibrationsenergien for hurtigt kun at retransmittere halvdelen deraf, 10 148145 -dels at værdien r ved resonans er i nærheden af 1,3; denne særlig lave værdi står i forbindelse med gjorde 50, som begrænser resonansvibrationernes amplitude.

Claims (5)

1. Vibrationsdæmpende fastgørelsesindretning for genstande til en sokkel (51) og omfattende en første vægtstang, som udgøres af en arm (53), der er ledforbundet til soklen (51) ved sin ene ende (52), og som hviler på denne sokkel (51) ved hjælp af en hul støpsel (57) og en anden vægtstang (55), hvis rotationscenter er anbragt ved den anden ende (54) modsat ledforbindelsen (52) for den første vægtstangs arm (53), idet denne anden vægtstangs arm (55) praktisk taget er overlejret på den første vægtstang, som er ledforbundet med soklen (51) på en sådan måde, at den (55) med den første vægtstangs arm (55) danner en spids vinkel, kendetegnet ved, at denne anden vægtstangs arm (55) hviler på i det mindste en anden hul støpsel (59), at hver støpsel (57,59) udgøres af et viskoelastisk materiale, hvis Young's modul ved brugstemperaturen er 10^-10^ N/m^, og hvis tabsfaktor tg£ er større end eller lig med 1 ved brugstemperaturen, og at mindst én af enderne af vægtstangsarmene (55,55) er forbundet med soklen (51) ved hjælp af en regulerbar blød forbindelse (50).

2. Vibrationsdæmpende fastgørelsesindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det viskoelastiske matei riale er på basis af polyisopren.

5. Vibrationsdæmpende fastgørelsesindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den støpsel (59), hvorpå den anden vægtstangs arm (55) hviler, er fastgjort til soklen. 4-. Vibrationsdæmpende fastgørelsesindretning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den støpsel (59), hvorpå den anden vægtstangs arm (55) hviler, er fastgjort til den første vægtstangs arm (53).

5. Vibrationsdæmpende fastgørelsesindretning ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at hver støpsel (57,59) i sit indre er fyldt med en gas.

6. Vibrationsdæmpende fastgørelsesindretning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at trykket af gassen i det indre af støpslen ligger mellem 5000 N/nr og 10*7 N/m .