DE20106173U1

DE20106173U1 - Modul zur Dämpfung von Massestössen

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Publication number: DE20106173U1
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Priority date: 2001-04-07
Filing date: 2001-04-07
Publication date: 2001-08-02
Anticipated expiration: 2011-04-08

Description

Dipl.-Ing. OTTOKARL JOST *\.^: &iacgr; ' ·*..·' ";* ' '·/. J

Patentanwalt

European Patent Attorney

06.04.2001

Modul zur Dämpfung von Massestössen.

Die Erfindung betrifft ein Modul zur Dämpfung von Massestössen oder Schwingungen, das zwischen einer trägen Masse und der zu dämpfenden Masse angeordnet ist.

Massedämpfungsvorrichtungen sind an sich bekannt. Sie dienen in Maschinen und.Fahrzeugen zur Stoss- und Schwingungsdämpfung oder in Sitzmöbeln zur stossfreien Aufnahme des Körpergewichts, um die menschliche Wirbelsäule zu entlasten..

Für letzteres ist beispielsweise aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 94 09 797.6 eine Aufhängevorrichtung für ein Sitz- oder Liegemöbel bekannt, die eine Dämpfungsvorrichtung zwischen dem Untergestell F eines Sitzmöbels und der Sitzfläche S aufweist und aus einem Modul MOD, in Fig.1 dargestellt, mit Pendelvorrichtung besteht, das mittels einer U-förmigen Blattfeder BF an dem Untergestell F befestigt ist.

Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, dass sie nicht hinsichtlich der Federkräfte zur Anpassung der Dämpfung bei Dreh-, Kipp- und Horizontalbewegungen an die Masse des Benutzers anpassbar ist und im wesentlichen nur einen Anlenkpunkt zwischen Untergestell und Modul aufweist.

Eine wesentliche Verbesserung der Dämpfung bei einem Sitzmöbel ist in dem deutschen Gebrauchsmuster 299 05 547.7 beschrieben, dessen Dämpfungsmodul hinsichtlich seiner Federspannung einstellbar ist und eine fast unendliche Anzahl von Anlenkpunkten aufweist.. Das in Fig.2 dargestellte verbesserte Modul MOD, das sich zwischen Sitz S und Fuß F eines Sitzmöbels befindet, enthält eine Einebenen-Pendelanordnung

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AH₁P₁PB, die eine geringere Bauhöhe ermöglicht, aber auch nur eine geringere seitliche Auslenkung erlaubt. Die elastische Verbindung besteht, wie Figur 2 zeigt, aus zwei elastischen Ringen KR1 und KR2, beispielsweise aus Kunststoff, vorzugsweise Polyurethan. Sie können aber auch als eine auf Druck beanspruchbare Schraubenfeder oder als Tellerfeder aus Federstahl ausgebildet sein. Es kommt bei dieser Verbindung mittels der elastischen Ringe wesentlich darauf an, daß möglichst viele Anlenkungspunkte zwischen Trägerscheibe TS und Trägerelement TE gebildet werden.

Diese elastischen Ringe befinden sich unterhalb und oberhalb der Trägerscheibe TS, die sie zwischen sich einklemmen. Die Trägerscheibe ist mit einer Mittelbohrung versehen, durch welche ein Gewindebolzen GB nach unten bis in ein metallenes Trägerelement TE ragt, mit dem es fest verbunden ist, beispielsweise durch Verschweißung oder Verkleben mit einem geeigneten Kleber. Auf diesem Trägerelement liegt der untere elastischer Ring KR1 konzentrisch um den Gewindebolzen auf. Darüber sind konzentrisch um den Gewindebolzen die Trägerscheibe TS, über dieser der zweite elastischer Ring KR2 und darüber dann eine Unterlagscheibe US gestapelt. Mit einer Mutter MUT wird der gesamte Stapel dann gehalten und durch Anziehen der Mutter zusammengepreßt.

Wegen der Elastizität der elastischer Ringe läßt sich durch ein definiertes Anziehen der Mutter MUT eine bestimmte Vorspannung erzielen, die eine Anpassung des Gewichts des Benutzers durch Änderung der "Federkraft" dieser elastischen Verbindung ermöglicht. Dadurch können die Dämpfungsund Ausgleichsbewegungen des Sitzes in vertikaler Richtung an den Benutzer optimal angepasst werden.

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Der in Figur 2 dargestellten elastischen Verbindung sehr ähnlich ist die in
Figur 3 dargestellte Anordnung, die eine Verbesserung hinsichtlich der Einstellbarkeit der Vorspannung der elastischen Verbindung mit sich bringt. Dadurch, daß die Trägerscheibe TS rings um die zentrale Bohrung parallel zu dieser so abgekröpft ist, daß sie im unteren Teil einen Zylinder bildet, läßt sich der elastische Ring KR1 mit größerem Innendurchmesser gestalten und auch besser führen, da er sich an den zylinderförmigen Teil der Trägerscheibe anschmiegen kann.

Gegenüber der einteiligen Ausführungsform des Trägerelementes TE nach Figur 2 besteht dieses bei der Ausführung nach Figur 3 aus den Teilelementen TE und TE'. TE' dient, wie oben schon erwähnt, der Aufnahme des unteren elastischer Ringes KRt, während TE das Verbindungsstück mit dem Fuß des Sitzmöbels ist. TE ist mit TE' über eine Schraubenbefestigung SBF verbunden, wobei ein gewisses Spiel zwischen TE und TE' einstellbar ist, das die Kippeigenschaften des Sitzes gegenüber seinem Fuß gezielt verändert. Ein größeres Spiel begünstigt die Kippneigung und ein kleineres Spiel schränkt die Kippneigung ein. Beispielsweise kann diese Verbindung des Sitzes mit seinem Fuß auch für therapeutische Anwendungen zur Verbesserung und zum Training des Gleichgewichtsgefühls von Patienten mit gestörtem

Gleichgewichtsempfinden eingesetzt werden.

In Figur 4 ist als Schnittzeichnung ein Modul MOD dargestellt, das eine Zweiebenen-Pendelaufhängung PE1,PE2,PB enthält. Die elastische Verbindung besteht hier, ebenfalls wie bei der Anordnung nach den Figuren 2 oder 3 aus einem elastischer Ring KR1, der auf dem Trägerelement TE aufliegt, in das der zentral angeordnete Gewindebolzen GB teilweise hineinragt und mit dem er fest verbunden ist. Auf diesem Trägerelement

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liegt wieder der bereits beschriebene Stapel aus elastischem Ring KR1, Trägerscheibe TS, elastischem Ring KR2 und Unterlagscheibe US auf, der mittels der angezogenen Mutter MUT bis zur gewünschten Vorspannung zusammengepreßt wird.

Den bekannten Modulen nach den Figuren 2, 3 und 4 haftet allerdings der Nachteil an, dass der Gewindebolzen starr mit dem unteren Trägerelement verbunden ist, wodurch seitliche oder zirkuläre relative Bewegungen zwischen der oberen und der unteren Trägerplatte nicht möglich sind. Daher ergeben sich bei Verwendung in Sitzmöbeln Nachteile hinsichtlich der Wirbelsäulenbelastung, wie die Figuren 5 und 6 zeigen, auf die später noch etwas ausführlicher eingegangen wird.

Aber auch bei anderen Anwendungen des Dämpfungsmoduls, beispielsweise bei der Kompensation von Schwingungen an Maschinen relativ zu einem festen Bezugspunkt, wie etwa dem Fundament, auf dem sie senkrecht oder geneigt stehen, ergeben sich Nachteile für die Schwingungs- oder Stosskompensation.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung diesen Nachteil zu vermeiden und insbesondere eine verbesserte Dämpfungslösung anzugeben, die solche seitlichen und zirkulären Bewegungen des unteren Trägerelementes relativ zu dem oberen so gestaltet, sodass sich auch ein weites Anwendungsfeld in Maschinenbau oder Bauwesen für derartige Dämpfungsmodule ergibt.

Gelöst wird diese Aufgabe der vorliegenden Erfindung für ein Modul zur Dämpfung oder Kompensation von Massestössen und/oder Schwingungen, das zwischen einer trägen Masse und der stossenden, bzw. schwingenden Masse angeordnet ist und zwei Trägerscheiben aufweist,

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welche eine Verbindung zu den genannten Massen herstellen, wobei zwischen den beiden Trägerscheiben ein erster Dämpfungsring und über der oberen Trägerscheibe ein zweiter Dämpfungsring mittels einer Spannvorrichtung mit einer entsprechenden Vorspannung eingespannt sind, darin, dass ferner ein dritter Dämpfungsring unter der unteren Trägerscheibe zwischen Bolzenkopf und unterer Unterlagscheibe der genannten Spannvorrichtung eingespannt ist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerscheiben eine zentrale Bohrung aufweisen, durch welche sich der Gewindebolzen der Spannvorrichtung erstreckt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht auch darin, dass die Trägerscheiben in der Mitte um die zentrale Bohrung nach unten, bzw. oben abgekröft sind, um eine geeignete zentrale Führung für den ersten Dämpfungsring zu bilden.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des ersten Dämpfungsringes so gewählt ist, dass selbst bei maximaler Vorspannung ein Freiraum zwischen den Trägerscheiben bleibt, der horizontale, vertikale und zirkuläre Auslenkungen des Moduls erlaubt.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das Dämpfungsmodul bei Sitzmöbeln in ein Ein-oder

Zweiebenenpendelmodul integriert ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die für eine Dämpfung, bzw. Kompensation der Massestösse und/oder -Schwingungen erforderliche Vorspannung in der Spannvorrichtung

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automatisch erzeugt wird.

Ferner ist es vorteilhaft, dass zur Einstellung der erforderlichen Vorspannung in der Spannvorrichtung die Mutter durch ein motorisches Stellglied ersetzt ist.

Das motorische Stellglied des Moduls kann vorteilhafterweise, je nach Anwendung, auch durch ein hydraulisches oder pneumatisches Stellglied ersetzt sein..

Schließlich ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Stellgliedes im Dämpfungsmodul ein Steuergerät vorgesehen ist, das über einen an der stossenden, bzw. schwingenden Masse angebrachten Sensor die Amplitude und Frequenz der Massestösse, bzw. -schwingungen ermittelt, und daraus Stellsignale erzeugt, welche die Stellglieder entsprechend der auftretenden Belastung einstellt und dadurch eine Vorspannung erzeugt, welche die Massestösse, bzw. -Schwingungen dämpft oder vollständig kompensiert.

Es wird durch die Erfindung somit der Vorteil erzielt, dass eine optimale richtungsunabhänge Dämpfung erreicht wird, wobei ein gewisser Winkelbereich zwischen träger Masse und schwingungsgedämpfter Masse zugelassen ist.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von durch Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispielen näher beschrieben wird. Es zeigen:

Fign. 1 bis 4 bekannte Sitzmöbeldämpfungsmodule. die vorstehend diskutiert wurden,

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Fign. 5 bis 9 schematische Darstellungen, die den Einfluss der

Dämpfungsmodule bei einem Sitzmöbel auf die

menschliche Wirbelsäule zeigen, Fig. 10 eine Schnittzeichnung durch ein Dämpfungsmodul nach

der Erfindung,
Fig.11 eine Schnittzeichnung durch das Modul nach Fig. 10 bei

einer geneigten Auslenkung, Fig. 12 eine perspektivische Darstellung des Modul nach der

Erfindung,
Fig. 13 eine schematische Darstellung einer automatischen

Maschinendämpfung am Beispiel einer Brettersäge und Fig. 14 eine Schnittzeichnung durch ein pneumatisch oder

hydraulich betätigtes Dämpfungsmodul.

Das erfindungsgemässe Dämpfungsmodul DMO besteht, wie Fig. 10 zeigt, aus zwei Trägerscheiben OTS und UTS, zwischen denen ein elastischer Dämpfungsring DR1 eingespannt ist. Der wesentliche Unterschied dieses Moduls gegenüber den vorstehend diskutierten bekannten Modulen besteht darin, dass der zentrale Gewindebolzen GB mit seinem Bolzenkopf BK nicht starr mit der unteren Trägerscheibe UTS, sondern elastisch mit dieser verbunden ist. Für diese elastische Beweglichkeit sorgt ein weiterer

elastischer Dämpfungsring DR2, der zentral um den Gewindebolzen GB zwischen einer unteren Unterlagscheibe USU, Bolzenkopf BK und unterer Trägerscheibe UTS angeordnet ist. Ein weiterer Dämpfungsring DR1 befindet sich zentral um den Gewindebolzen GB, zwischen einer oberen Unterlagscheibe USO und der oberen Trägerscheibe OTS. Für die Einstellung einer gewünschten Vorspannung, die für eine Dämpfungsanpassung erforderlich ist, befindet sich eine Mutter MUT am oberen Teil des Gewindebolzens über der Unterlagscheibe US, die

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entsprechend der gewünschten Vorspannung angezogen wird. Für eine
entsprechende Befestigung des Dämpfungsmoduls DMOD zwischen einer Trägen Masse (in Fig. 10 beispielsweise der Fuss F eines Sitzmöbels) und der zu Dämpfenden Masse (hier Sitz und Lehne eines Sitzmöbels mit darauf sitzender Person), dienen eine bestimmte Anzahl von

Befestigungsschrauben BS.

Fig. 11 zeigt schematisch, die Auslenkung des Dämpfungsmoduls DMOD nach Fig. 10 in seitlicher, wie auch kreisförmiger Richtung. Beim Einbau eines derartigen Dämpfüngsmoduls in~ Sitzmodule mit Pendelvorrichtung sind Auslenkungen in praktisch allen Freiheitsgraden möglich: horizontal, vertikal, zirkulär. Das bedeutet aber auch, dass ein derartiger Dämpfungsmodul auch Schwingkräfte aufnehmen und konmpensieren kann, die nicht in senkrechter Richtung auf ihn auftreffen, wie es auch bei vielen technischen Anwendungen im Bereich des Maschinen- und Fahrzeugbaus der Fall ist.

Vor diesem Hintergrund sind die Fign. 5 bis 9 zu verstehen, welche die Auswirkungen von bestimmten Bewegungen einer Person auf einem Sitzmöbel auf ihre Wirbelsäule verdeutlichen. Zunächst zeigen die Fign.5 und 6, wie bei einem nur in vertikaler Richtung wirkenden Dämpfungsmodul, auch einem solchen in Kombination mit einer Pendelvorrichtung, die Wirbelsäule bei seitlichen Bewegungen auf der Sitzfläche nicht schonen, da die Wirbelsäule gegenüber der Beckenposition doch beträchtlich gekrümmt wird.

Anders dagegen zeigen die Fign.7 bis 9, dass bei einem erfindungsgemässen Dämpfungsmodul DMOD die Wirbelsäule relativ zum Becken bei seitlichen Krümmungsbewegungen der Person auf dem Sitzmöbel, kaum gekrümmt und sie dadurch geschont wird.

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Fig. 11 zeigt auch, wie das Dämpfungsmodul MOD bei Massekräften, die unter einem bestimmten Winkel auf das Dämpfungsmodul auftreffen, mit einer seitlichen Neigung reagiert und dadurch in die Lage versetzt wird auch Mässekräfte zu kompensieren, die nicht senkrecht auftreffen.

Eine perspektivische Darstellung des Dämpfungsmoduls ist in Fig. 12 dargestellt. Sie zeigt eine runde Form, die elastische Körper in runder Form erfordert, wie beispielsweise die elastischen Ringe DR1 bis DR3, die in Fig. 10 dargestellt sind. Sie eignet sich besonders für den Einbau in Sitzmöbel. Bei einer rechteckigen oder quadratischen Form, die sich für Anwendungen im Maschinen-und Fahrzeugbau besonders eignet, haben die elastischen Körper, die den Ringen DR1 bis DR3 entsprechen, einen entsprechenden rechteckigen oder quadratischen Zuschnitt. Das gilt auch für die Unterlagscheiben USO und USU.

Die Einstellung der Vorspannung, die auf die" elastischen Ringe DRI bis DR3 in Fig. 10 einwirkt, ist für die Dämpfung von Einzel-oder Mehrfachstössen, bzw. Schwingungen von wesentlicher Bedeutung. Bei technischen Anwendungen ist es vorteilhaft, die Vorspannung des Dämpfungsmodüls DMOD automatisch an die auftretenden Stoss-bzw. Schwindungskräfte zu deren Kompensation anzupassen.

Zu diesem Zweck ist, wie Figur 13 am Beispiel einer Brettersägemaschine BS zeigt, an der die stossende, bzw. schwingende Masse des Sägegatters SG einschliesslich des Baumstammes am Sägetisch St auftritt, an diesem ein Stoss-,bzw Schwingungssensor angebracht, der in ein Steuergerät SG integriert ist. Dieser Sensor misst die Amplitude(n) und Frequenz(en) der Stösse, bzw. Schwingungen am Sägetisch ST und ermittelt mittels des Steuergerätes die für eine Stoss-, bzw. Schwingungskompensation erforderliche Vorspannung im Dämpfungsmodul. Hierzu ist ein motorisches

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Stellglied vorgesehen, das die Mutter MUT auf dem Gewindebolzen GB
anzieht. Aber auch pneumatisch oder hydraulisch" betätigte Druckkolben sind geeignet, um eine Vorspannung auf die elastischen Ringe DR1 bis DR3 auszuüben.

Um entsprechende Stellsignale zu erzeugen, welche die motorischen oder pneumatischen oder hydraulichen Stellglieder entsprechend der Stoss-oder Schwingungsbelastung- einstellen, sind" Sensoren vorgesehen, welche an der stossenden, bzw. schwingenden Masse angebracht sind, ähnlich wie in Figur 13 dargestellt, und die dort auftretendenStösse, bzw. Schwingungen hinsichtlich ihrer Amplitude und Frequenz messen und analysieren.

Fig. 14 zeigt eine Variante, an Stelle der Mutter MUT, welche die erforderliche Vorspannung auf die elastischen Ringe ausübt. Die Mutter IvTUT ist hierdurch ein hydraulisch oder pneumatisch arbeitendes Stellglied ersetzt, das aus einem Druckzylinder DZ mit Druckkolben DK besteht. Es ist mittels der Befestigungsmutter BFM an dem Gewindebolzen GB befestigt und über einen Druckschlauch DS mit dem Steuergerät verbunden, das in Abhängigkeit von den gemessenen Werten des Sensors die für die Schwingungskompensation erforderliche pneumatische oder hydrauliche Druckkraft errechnet, diese erzeugt und dem Stellglied zuführt.

Die Befestigungsmittel, mit denen das Dämpfungsmodul zwischen einem Fundament FU und beispielsweise einem Sägetisch" angebracht ist; sind in Figur 14 der Einfachheit wegen nicht dargestellt.

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Claims

1. Modul zur Dämpfung oder Kompensation von Massestössen und/oder -schwingungen, das zwischen einer trägen Masse und der stossenden, bzw. schwingenden Masse angeordnet ist und zwei Trägerscheiben (OTS und UTS; Fig. 10) aufweist, welche eine Verbindung zu den genannten Massen herstellen, wobei zwischen den beiden Trägerscheiben ein erster Dämpfungsring (DR1) und über der oberen Trägerscheibe (OTS) ein zweiter Dämpfungsring (DR2) mittels einer Spannvorrichtung (GB, USU, USO, MUT) mit einer entsprechenden Vorspannung eingespannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein dritter Dämpfungsring (DR3) unter der unteren Trägerscheibe (UTS) zwischen Bolzenkopf (BK) und unterer Unterlagscheibe (USU) der genannten Spannvorrichtung eingespannt ist.

2. Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerscheiben (OTS, UTS; Fig. 10) eine zentrale Bohrung aufweisen, durch welche sich der Gewindebolzen (GIB) der Spannvorrichtung (BK/BG, USU, USO, MUT) erstreckt.

3. Modul nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerscheiben (OTS, UTS; Dig. 10) in der Mitte um die zentrale Bohrung nach unten, bzw. oben abgekröft sind, um eine geeignete zentrale Führung für den ersten Dämpfungsring (DR1; Fig. 10) zu bilden.

4. Modul nach Anspruch einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des ersten Dämpfungsringes (DR!; Fig. 10) so gewählt ist, dass selbst bei maximaler Vorspannung ein Freiraum zwischen den Trägerscheiben (OTS, UTS; Fig. 10) bleibt, der horizontale, vertikale und zirkulare Auslenkungen des Moduls erlaubt.

5. Modul nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsmodul bei Sitzmöbeln in ein Ein- oder Zweiebenenpendelmodul (MOD; Fig. 1 bis 4) integriert ist.

6. Modul nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für eine Dämpfung, bzw. Kondensation der Massestösse und/oder -schwingungen erforderliche Vorspannung in der Spannvorrichtung (BK/GB, USU, USO, MUT; Fig. 10) automatisch erzeugt wird.

7. Modul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der erforderlichen Vorspannung in der Spannvorrichtung die Mutter (MUT; Fig. 10) durch ein motorisches Stellglied ersetzt ist.

8. Modul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das motorische Stellglied durch ein hydraulisches Stellglied ersetzt ist.

9. Modul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das motorische Stellglied durch ein pneumatisches Stellglied ersetzt ist.

10. Modul nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, dadurch Gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Stellgliedes im Dämpfungsmodul (DMOD; Fig. 13) ein Steuergerät (STG) vorgesehen ist, das über einen an der stossenden, bzw. schwingenden Masse (ST) angebrachten Sensor die Amplitude und Frequenz der Massestösse, bzw. -schwingungen ermittelt, und daraus Stellsignale erzeugt, welche die Stellglieder entsprechend der auftretenden Belastung einstellt und dadurch eine Vorspannung erzeugt, welche die Massestösse, bzw. -schwingungen dämpft oder vollständig kompensiert.