NO330721B1 - Dempeanordning - Google Patents

Abstract

Anordning for demping av translatorisk vibrasjon og sjokk i alle retninger, hvilken anordning omfatter et hus (1) og wireholdere (3) som utsettes for vibrasjoner og sjokk, en senterstav (2, 5) som kun skal utsettes for translatoriske dempede vibrasjoner og sjokk i alle retninger og et antall wireløkker (4). Senterstaven (2) og wireholderne (3) er stivt sammenbundet med tre eller flere selvstendige løkkeserier (7) som hver er dannet av to eller flere wireløkker (4), hvor en løkkeserie (7) er basert på hovedsakelig like mange wireløkker (4), og hvor hver wireløkke (4) er utformet med motsatte geometriske helningsvinkler (A1, A2). Løkkeseriene (7) danner en symmetri om senteraksen (8) i forhold til den radielle nøytralposisjonen for en u belastet isolator.

Description

Oppfinnelsen angår en anordning for dempning av translatorisk vibrasjon og sjokk (en type sjokk- og vibrasjonsisolator) som har tilnærmet like stivhets- og dempningsegenskaper i vilkårlige translatoriske retninger. Med vilkårlige translatoriske retninger menes at anordningens konstruksjon fungerer som et opphengspunkt tilsvarende en kule som kan roteres og oppta krefter som gjennomløper senter av kulen uansett hvordan kulen er rotert (kulen er symmetrisk om alle tre akseplan). Anordningen ifølge oppfinnelsen kan ikke roteres som en kule, men innehar de samme egenskaper for belastninger i en vilkårlig translatorisk retning.

Denne type anordning har betegnelsen "alle retningersisolator".

Hovedfunksjonen til en isolator er å være det fleksible leddet i en konstruksjon som kan stoppe og/eller dempe vibrasjon og sjokkbelastninger fra mekaniske svingninger eller sjokk indusert fra omgivelsen(e). Objektet som skal dempes er normalt festet med en eller flere isolatorer, slik at den totale konfigurasjonen innehar de egenskaper som er ønskelig for å isolere vibrasjon og sjokk i de ønskede retninger.

Bakgrunnen for oppfinnelsen er et behov for en anordning som har egenskaper som lav egenvekt, høy dempning, like translatoriske dempningsegenskaper i alle akseretninger, liten størrelse, og lang levetid ved lave og høye temperaturer (-60 til + 100 °C).

Innenfor eksempelvis flyindustrien stilles det store krav til isolatorer som skal dempe sjokk og vibrasjon på kritiske komponenter som inngår i basisfunksjonene til flyet, der disse eksempelvis kan være manøvrering, navigasjon og motorfunksjoner. Det er spesielt krav til at isolatorer skal ha en egenvekt som er minst mulig og at isolatorer skal funksjonere ned til en temperatur på minst -56 °C uten at deres ka-rakteristikk blir vesentlig endret. Tilsvarende på den varme siden er det viktig at isolatoren skal kunne funksjonere opp til minst 100 °C (sol på varme dager). Dette er faktiske krav som må være ivaretatt for at sikkerhetskrav skal være oppfylt.

Oppfinnelsen er særlig egnet til innfesting og anbringelse av utstyr som skal sikres for sjokk og vibrasjon i fly, båter og kjøretøyer, men den kan også ha andre anven-delsesområder.

Allerede eksisterende isolatorer har gode egenskaper om en akse, for eksempel som vist i US 4.783.038 eller om et plan, som beskrevet i US 5.791.636, men isolatorer ifølge de kjente løsninger innehar ikke de egenskaper som er nødvendig dersom isolatoren skal kunne ta belastninger utenom de spesifiserte akser/plan.

Gjennom US 4.783.038 er den første isolatortypen som kom på markedet beskrevet. På denne isolatoren er en wire sydd i en wireserie, der wireserien er delt i to halvserier, hvor hver av disse halvseriene har motsatte hellinger, slik at en komplett serie kompenserer for sidekrefter i et plan. En vertikal belastning får da stabile egenskaper i kun en retning (kompresjon) fra nøytralposisjon. Denne isolatoren har ingen ekstra wireløkker som er sydd med forkjellige helninger i andre retninger enn disse to seriene og har derfor helt forskjellige egenskaper i alle andre retninger enn vertikalt ned.

I US 5.791.636 er symmetrien i planet konstruert ved at det benyttes to løkkeserier etter US 4.783.038, og som er plassert diametralt 180 grader ovenfor hverandre. Denne utformingen vil gjøre at det kun oppnås like egenskaper i det planet som er parallelt med de to løkkeserier. For belastninger som virker i retninger ut fra dette planet, vil egenskapene være høyst forskjellige.

Publikasjonen beskriver også at hver løkkeserie består av to selvstendige halvserier med motsatte helningsvinkler "a", men at disse er plassert separat på hver sin side.

Publikasjonen beskriver dessuten en isolator som er opplagret i hver ende av et sen-terstykke (senterstav). Denne konstruksjonen innehar kun like symmetriske egenskaper i akseretningen til senterstav ut fra nøytralposisjonen, altså ved lineære be-vegelser langs senterstav en.

Til forskjell fra US 5.791.636 løser oppfinnelsen langs aksesymmetrien med en sammenhengende løkkeserie, hvor hver side av løkkeserien har forskjellige helningsvinkler i forhold til isolatorens senterakse.

En annen isolator er beskrevet i FR 1.560.072, der isolatoren er anordnet mellom et fundament og en gjenstand. Gjenstanden understøttes av en senterstav i isolatoren. Tre horisontalt anordnede wire er videre forbundet til isolatorens hus og senterstaven. I tillegg er tre vertikalt anordnede wirere forbundet mellom huset og funda-mentet.

Det er derved i overensstemmelse med oppfinnelsen frembrakt en foretrukket utfø-relsesform av en anordning for demping av translatorisk vibrasjon og sjokk i alle retninger, der anordningen anbringes mellom et referanseobjekt som utsettes for vibrasjoner og sjokk, og en innretning som kun skal utsettes for translatoriske dempede vibrasjoner og sjokk i alle retninger, hvor en senterstav og wireholdere er utformet for innfesting til ethvert av referanseobjektene.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved at en senterstav og wireholderne er stivt sammenbundet med tre eller flere selvstendige wireserier, som hver er dannet av to eller flere wireløkker. Utformingen av en wireserie er basert på hovedsakelig like mange wireløkker med motsatte geometriske helningsvinkler langs lengderetningen av senterstaven, hvor hver wireserie derved danner en symmetri langs en senterakse i forhold til en for anordningen ubelastet nøytralposisjon og hvor de tre eller flere wireserier videre er symmetrisk anbrakt om senteraksen i et symmetrisk "akse prinsipp", i forhold til den radielle nøytralposisjonen for en ubelastet anordning, slik at de to symmetriprinsippene til sammen gir tilnærmede like translatoriske egenskaper i alle retninger for demping av sjokk og vibrasjon mellom referanseobjektene.

Et referanseobjekt A refererer da til huset og wireholdere, som er låst eller skrudd fast til konstruksjonen som genererer vibrasjoner og sjokk, mens et referanseobjekt B refererer til senterstaven som er låst eller skrudd fast til objektet som skal beskyt-tes. Disse to referanseobjektene er da forent med wireløkker som er utformet for å inneha de ønskede dempende egenskaper for å kunne utøve oppfinnelsens gjenstand.

I ulike utførelsesformer kan anordningen være kjennetegnet ved at alle wireseriene er stivt forbundet mellom referanseobjektene, der referanseobjektene er utformet slik at de individuelle wireløkkene er stivt innfestet i referanseobjektene.

I en ytterligere utførelsesform kan alle wireseriene være stivt forbundet mellom senterstaven og wireholderne, hvilke wireholdere er perifert festet til et hus.

I enda en utførelsesform kan hver av wireseriene være stivt forbundet mellom en senterwireholder og en perifer wireholder, der senterwireholderen er utformet for å festes til referanseobjektet A og de perifere wireholdere er utformet for å festes til referanseobj ektet B.

For å oppnå den ønskede virkningen med tilnærmet like egenskaper i alle retninger, må huset og senterstaven være tilnærmet stivt innfestet i hver av sine separate referanseobj ekter, slik at innbyrdes bevegelse mellom de to referanseobjektene i hovedsak er basert på translasjoner og ikke rotasjoner. Oppfinnelsen innehar en utforming som til en viss grad gjør den egnet til å fange opp mindre relative rotasjoner, men prinsippet er i hovedsak basert på translatoriske egenskaper. Dette er identiske forhold som også kreves av tilsvarende "alle retningers isolatorer", som er basert på gummi som dempende materiale.

Hovedfunksjonen til en anordning for dempning av translatoriske vibrasjoner og sjokk er å være det fleksible leddet i en konstruksjon som kan stoppe eller dempe vibrasjon- og sjokkbelastninger fra mekaniske svingninger eller sjokk indusert fra omgivelsen(e).

Objektet som skal dempes er normalt festet med en eller flere anordninger, slik at den totale konfigurasjonen innehar de egenskaper som er ønskelige for å isolere vibrasjon og sjokk i de ønskede retninger. Forskjellen mellom en "alle retningers isolator" basert på wire, kontra allerede eksisterende wireisolatorer som høyst gir like egenskaper i ett plan, er at objektet som skal isoleres trenger færre anordninger for at den ønskede isoleringsgraden skal være like god. Dette gjør at de totale investe-rings- og vedlikeholdskostnader er vesentlig lavere med "alle retningers isolator" og at utformingen av oppfinnelsen som er basert på et "symmetri om en akse"- og et "symmetri langs akse"-prinsipp, er utformet på en måte som gjør at de totale egenskaper fra begge symmetriprinsipper gjør at alle akseretninger får like defleksjons-og dempningsegenskaper.

Foreliggende oppfinnelse er videre vist i de vedlagte figurene hvor:

Fig 1 viser i perspektiv en utførelsesform av en komplett anordning for dempning av translatorisk vibrasjon og sjokk i alle retninger ifølge den foreliggende oppfinnelsen, Fig 2 viser i et sideperspektiv anordningen på fig 1, der anordningen er tatt ut av et hus,

Fig 3 viser en senterstav ifølge fig 1 og 2 fra siden,

Fig 4 viser senterstaven ifølge fig 1 og 2 ovenfra,

Fig 5 viser ytterligere en utførelsesform av anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelsen, der utformingen av anordningens hus er muliggjort ved ekstrudering, Fig 6 viser ytterligere en utførelsesform av anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelsen, der utformingen av anordningen ifølge oppfinnelsen muliggjør monte-ring av perifere wirefester direkte mot et referanseobjekt, og Fig 7 viser ytterligere en utførelsesform av anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelsen uten hus, der senterstaven er oppdelt slik at hver wireserie kan forenes direkte mellom referanseobjekt A og B uten en fast senterstav.

Som særlig vist på figur 1, er hovedprinsippet for en anordning for dempning av translatorisk vibrasjon og sjokk i alle retninger sin virkemåte basert på wireløkker 4 som er stivt forbundet mellom en stasjonær og eksempelvis hovedsakelig sirkulær del kalt "hus" 1 og en sentral del kalt "senterstav" 2. Wireløkker 4 er sydd mellom hus 1 og senterstav 2 i tre eller flere rekker. Orienteringen og helningen til de individuelle wireløkkene (halvløkkene) 4 i hver løkkeserie 7 er viktig, for å oppnå den ønskede stivhet og dempningsegenskap unisont tilnærmet like for alle retninger.

På figurene 1-7 er det vist utførelsesform er av oppfinnelsen hvor prinsippet om "symmetri om en akse" som beskrevet ovenfor gjenspeiles i oppfinnelsen ved at det om en senterakse 8 er symmetrisk plassert tre eller flere løkkeserier 7 som øver en kraft mot senteraksen 8, hvor senteraksen 8 også kan defineres som en vektor. Siden oppfinnelsen består av tre eller flere løkkeserier 7, vil vi alltid få like kraft-/forskyvningsegenskaper dersom det utøves en kraft radielt imot senteraksen 8 i en vilkårlig radiell retning normalt mot senteraksen 8.

Symmetri langs "akse prinsippet" som beskrevet ovenfor gjenspeiles gjennom den

foreliggende oppfinnelsen ved at hver løkkeserie 7 er sydd med helningsvinkler som vist på figur 3 med vinklene Al og A2. Utformingen av løkkeseriene 7 er basert på at det er tilnærmet like mange halvløkker 4 med helningsvinkel Al som det er halv-løkker 4 med helningsvinkel A2. Hver av disse løkkeseriene 7 er kjennetegnet ved at rotasjonsretningen på wiren for hver løkkeserie 7 er identisk med hensyn på strekk og trykk. På figur 3 er videre vendepunktet 6 for wiren indikert der wiren skifter retning. Dette er en nødvendighet for at egenskapene langs aksen skal være symmetriske. Vinklene Al og A2 er ikke nødvendigvis identisk like for alle halv-

løkkene 7 på hver side. Disse helningsvinklene varier fra en største vinkel kalt Al for den ene siden og A2 for den andre siden, til en vinkel som kan være 0 grader.

Vinklene er nøye avpasset med stivhet og dempning for symmetri langs akse og symmetri om senteraksen 8, og vil måtte varieres i forhold til wirediameter Dl og senterdistanse LI for wireløkkene 4 som vist på figur 3.

Utformingen av løkkeserien 7 er basert på at det er tilnærmet like mange wireløkker (halvløkker) 4 med helningsvinkel Al som det er wireløkker 4 med helningsvinkel A2. Dersom ikke rotasjonsretningen på wirekordelene er omvendte for hver av wire-løkkene 4 med motsatte vinkler som beskrevet tidligere, må vinklene Al eller A2 kompensere for dette avviket ved at helningsvinklene for de individuelle wireløkke-ne 4 er avpasset slik at stivhet og dempning langs senteraksen 8 er tilnærmet lik i positiv og negativ retning

Som det fremgår av figur 1-7 er det tilnærmet like mange wireløkker 4 som er sydd inn med respektive vinkler. For små kompakte anordninger må rotasjonsretningen på kordelene i hver av de individuelle wireløkkene 4 ha motsatte rotasjoner, slik at symmetriegenskapene oppnås innenfor et begrenset geometrisk område, der rotasjonsretningen på kordelene i wireløkken 4 er viktig. Dette fordi hver wireløkke 4 som er stivt forbundet mellom senterstav 2 og hus 1 har forskjellige egenskaper for forskyvninger i positiv eller negativ retning i forhold til nøytralposisjonen for symmetri langs senteraksen 8.1 den ene retningen vil wireløkken 4 stramme seg opp og stivheten øker, mens i den motsatte retningen vil wireløkken 4 løse seg opp og stivheten vil bli relativt mindre. Ved å kombinere tilnærmet like mange wireløkker 4 med motsatte kordelrotasjoner og helninger i hver av akseretningene oppnås de ønskede symmetriske egenskaper. Utformingen av anordningen ifølge oppfinnelsen er ikke basert på at innbyrdes stivhet for rotasjon mellom senterstav 2 og hus 1 skal være forhindret ut ifra selve utformingen av wireløkkene mellom de to referanseobjektene A og B. De translatoriske egenskaper til anordningen ifølge oppfinnelsen er basert på at rotasjoner mellom referanseobjektene A og B er forhindret ut ifra konfigurasjonen av to eller flere "alle retningers isolatorer" mellom de to referanseobjektene A og B.

Mange alternative utforminger er mulig, der formen på senterstav 2 og wirefeste i senterstav 2 og hus 1 kan utformes på forskjellige måter. For de viste figurer 1-7 er selve låsingen av wireløkkene 4 til senterstav 2 og wireholder 3 utført ved at senterstav 2 og wireholder 3 er deformert ved pressing i området der wireløkken 4 gjen-nomløper respektive deler. Denne måten å feste wireløkke 4 på er en alminnelig be-nyttet metode for wireisolatorer der wirediameter er mindre enn ca 6 mm. For isolatorer der wirediameter er større enn ca 6mm er det vanlig å klemme fast wireløkken 4 med en overliggende rektangulær stav som har forformede halvhull som wireløk-ken 4 blir klemt inn mot sammen med hus 1 eller senterstav 2 som også har forformede halvhull. Dette er en alminnelig kjent låsemetode.

Utformingen av huset 1 og senterstaven 2 er ikke begrenset til at det alltid skal være en sammenhengende kompakt enhet som kan beskrives som ett isolert produkt. Siden utformingen av senterstaven 2 og huset 1 er mer eller mindre vilkårlig, kan disse enhetene 1, 2 også inkorporeres/bygges inn i objektet (ikke vist) som skal isoleres, slik at anordningen kan betraktes som en kontinuerlig del av objektet som skal dempes, men som innehar prinsippet med "symmetri om en akse" og "symmetri langs en akse" basert på oppfinnelsen.

En alternativ utforming av oppfinnelsen er vist på figur 6, der de utvendige wireholdere 3 festes direkte på objektet som isoleres. Anordningens isoleringsprinsipp er her identisk som etter oppfinnelsen, men de perifere wireholderne 3 er låst fast av ett vilkårlig objekt og ikke av selve anordningen.

Figur 7 viser nok en alternativ utforming der wireløkkene 4 er innbyrdes rotert likt om en senterakse 2, der hver av wireløkkene 4 er fast forbundet mellom et referanseobjekt A og et referanseobjekt B, der senterstav 2 kan betraktes som delt opp i like mange deler 5 som antall løkkeserier 7, men som er stivt forent via referanseobjekt A eller referanseobjekt B. Tilsvarende er de perifere wireholdere 3 forent via referanseobjekt A eller referanseobjekt B, slik at wireløkkene 4 til sammen danner en anordning der det oppnås tilnærmede like translatoriske egenskaper for stivhet og dempning i alle retninger.

Claims (4)

1. Anordning for demping av translatorisk vibrasjon og sjokk i alle retninger, hvilken anordning omfatter et hus (1) og wireholdere (3) som utsettes for vibrasjoner og sjokk, en senterstav (2, 5) og et antall wireløkker (4), karakterisert vedat senterstaven (2) og wireholderne (3) er stivt sammenbundet med tre eller flere selvstendige løkkeserier (7) som hver er dannet av to eller flere wireløkker (4), hvor en løkkeserie (7) er basert på hovedsakelig like mange wireløkker (4), og hvor hver wireløkke (4) er utformet med motsatte geometriske helningsvinkler (Al, A2), hvor hver løkkeserie (7) danner en symmetri langs en senterakse (8) i forhold til en for anordningen ubelastet nøytralposisjon og hvor løkkeseriene (7) videre danner en symmetri om senteraksen (8) i forhold til den radielle nøytralposisjonen for en ubelastet anordning, slik at symmetrien langs og om senteraksen (8) til sammen gir tilnærmede like translatoriske egenskaper i alle retninger for demping av sjokk og vibrasjon mellom hus (1), wireholdere (3) og senterstav (2, 5).

2. Anordning i følge krav 1, karakterisert vedat løkkeseriene (7) er stivt forbundet mellom huset (1) og senterstaven (2), der huset (1) og senterstaven (2, 5) er utformet slik at de individuelle wireløkkene (4) gjennom wireholdere (3) er stivt innfestet til huset (1) og senterstaven (2, 5).

3. Anordning i følge krav 1, karakterisert vedat løkkeseriene (7) er stivt forbundet mellom senterstaven (2, 5) og wireholderne (3), hvilke wireholdere (3) er perifert festet til huset (1).

4. Anordning i følge krav 1, karakterisert vedat hver løkkeserie (7) er stivt forbundet mellom en senterwireholder (5) og en perifer wireholder (3), der senterwireholderen (5) er utformet for å festes til senterstav (2) og den perifere wireholderen (3) er utformet for å festes til huset (1).