DE2156095C3 - Beschleunigungsmesser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Beschleunigungsmesser der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung. Derartige Beschleunigungsmesser sind bekannt (US-PS 3438266).

Bei diesen Beschleunigungsmessern ist das Ausgangssignal meist nicht linear, und zwar infolge der veränderlichen mechanischen und magnetischen Eigenschaften der Magnete und der zugehörigen Polschuhe sowie elektrischen Wicklungen. Es sind keine Maßnahmen getroffen, um die Empfindlichkeit bzw. den Skalenfaktor des Beschleunigungsmessers genau einstellen zu können und die Empfindlichkeit bzw. den Skalenfaktor beeinflussende Wechsel der Umgebungsbedingungen, insbesondere der Temperatur, zu kompensieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Beschleunigungsmesser der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattung zu schaffen, welcher temperaturunempfindlich ist und ohne Schwierigkeiten auf ein optimales Betriebsverhalten eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Beschleunigungsmessers sind in den restlichen Patentansprüchen gekennzeichnet.

Beim erfindungsgemäßen Beschleunigungsmesser ist eine selbsttätige Berücksichtigung von Temperaturschwankungen gegeben, gewährleistet durch die vorzugsweise als Hülsen ausgebildeten, temperaturempfindlichen Organe. Darüber hinaus kann die Empfindlichkeit bzw. der Skalenfaktor der Drehmomenterzeuger von Hand eingestellt werden, und zwar mittels der vorzugsweise als Nebenschlußschrauben ausgebildeten Organe.

Vorteilhaft ist auch, daß die erwähnten Organe koaxial zur Bezugsachse des Beschleunigungsmessers angeordnet werden können und vorzugsweise auch angeordnet sind, ebenso wie die übrigen Gerätekomponenten, was Herstellung und Funktionsweise nicht unbeträchtlich vereinfacht bzw. verbessert. Die als Pendelmasse dienende dünne, runde Platte wird dann symmetrisch mit Kräften beaufschlagt, und zwar auch von Dämpfungskräften, welche sich ergeben, wenn die Platte mit den Kondensatorplatten sowie den Drehmomenterzeugern in einer mit einem Strömungsmittel, vorzugsweise einem Gas, gefüllten Kammer angeordnet wird.

Eine solche Dämpfung läßt sich deswegen auf einfach Weise und ohne zusätzliche Maßnahmen gewährleisten, weil die ohne Durchbrechungen ausge-

i' staltete, beidseitig mit den Kondensatorplatten beschichtete, als Pendelmasse dienende dünne, runde Platte sich mit den äußeren, zueinander parallelen Oberflächen eng vor zwei zueinander parallelen Wan-

düngen des Gehäuses erstrecken kann, nämlich den Innenflächen der Magnete bzw. der Polschuhe derselben, womit die Drehmomenterzeuger 2usammenwirken, so daß beiderseits der Platte jeweils nur ein verhältnismäßig enger Spalt gebildet ist.

Ein Ausführungsbeispiel des Beschleunigungsmessers nach der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Draufsicht,

Fig. 2 den Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, und

Fig. 3 den Querschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1.

Der Beschleunigungsmesser weist ein Gehäuse auf, welches aus einem oberen Gehäuseteil 10 und einem unteren Gehäuseteil 12 besteht, das mit durchlöcherten Flanschen versehen ist, um mit einer Plattform, einem Fahrzeug od. dgl. verbunden zu werden. Gemäß Fig. 2 erstreckt sich das untere Gehäuseteil 12 teleskopartig über das obere Gehäuseteil 10, unter Einschluß eines O-Ringes 14 zur Dichtung.

Es ist eine Pendelmasse vorgesehen, welche von einer flachen runden Platte 16 mit relativ geringer Dicke gebildet ist. Die Platte 16 ist mit einem äußeren Ringflansch 18 versehen und im Gehäuse 10, 12 mittels eines einstückigen Biegegelenks befestigt. Das Biegegelenk weist ein zylindrisches Auge 20 auf, welches über eine Einschnürung 22 in ein Verbindungsglied 24 am Ringflansch 18 übergeht. Eine Befestigungsschraube 26 ist in das obere Gehäuseteil 10 eingeschraubt, um das Auge 20 des Biegegelenks festzuklemmen.

Zur Ausbildung zweier elektromagnetischer Drehmomenterzeuger ist ein Paar elektrischer Wicklungen 28a und 286 um den äußeren Umfang des Ringflansches 18 gewickelt. Ferner ist ein Paar scheibenförmiger Polschuhe 30 und 32 im Gehäuse 10,12 unmittelbar neben der Platte 16 angeordnet. Die Polschuhe 30 und 32 werden magnetisch an ein Paar von magnetischen Ringen 34 und 36 angezogen und liegen an diesen an. Die Ringe 34 und 36 befinden sich zwischen den Polschuhen 30 und 32 und einem Paar von Deckplatten 38 und 40.

Zwischen Flanschteilen der Polschuhe 30 und 32 und den entsprechenden inneren Oberflächen der Deckplatten 38 und 40 ist jeweils ein magnetischer Spalt gebildet, der teilweise durch einen nicht magnetischen Abstandsring 42 bzw. 44 ausgefüllt ist.

Auf beiden Oberflächen der Platte 16 ist jeweils eine leitfähige Beschichtung vorgesehen, um zwei Kondensatorplatten 50 und 52 zu bilden. Jede Kondensatorplatte 50 bzw. 52 wirkt mit dem benachbarten Polschuh 30 bzw. 32 zusammen, um einen Kondensator zu bilden.

In Gewindebohrungen der Deckplatten 38 und 40 sind ein Paar Nebenschlußschrauben 54 und 56 vorgesehen, die durch Verschrauben axial verstellt werden können, um den Flußweg vom magnetischen Ring 34 bzw. 36 über den Polschuh 30 bzw. 32 einerseits und die Deckplatte 38 bzv,. 40 andererseits zu verändern.

An der inneren Wandung jedes magnetischen Ringes 34 bzw. 36 ist eine Hülse 58 bzw. 60 vorgesehen, die Temperatureinflüsse kompensiert, indem sie einen Teil des magnetischen Flusses vom magnetischen Ring 34 bzw. 36 nebenschlußartig ableitet.

Gemäß Fig.3 weist der Ringflansch 18 der Platte 16 einen fingerförmigen Vorsprung 18a auf, der einei· Permanentmagneten 62 trägt. Eine magnetische Eichschraube 64 ist in das obere Gehäuseteil 10 eingeschraubt und trägt ein Paar von Permanentmagneten 66 und 68, die sich senkrecht zum Permanentmagneten 62 erstrecken. Die Eichschraube 64 ist in bezug auf das obere Gehäuseteil 10 drehbar, womit unterschiedliche Wirkungsstärken des magnetischen Flusses zwischen den Permanentmagneten 66 und 68 und dem Permanentmagneten 62 erreicht werden können, um die magnetische Anziehungskraft zwischen der Eichschraube 64 und der Platte 16 zu regeln und die Rückstellkraft auf die Platte 16 ausschließlich durch mechanische Mittel genau zu kompensieren.

Im Betrieb verschwenkt die Platte 16 um die Einschnürung 22 entsprechend Beschleunigungen in jeder der beiden Richtungen entlang einer in F i g. 2 vertikalen Bezugsachse. Diese Bewegung verändert die Kapazität jedes der beiden Kondensatoren, die durch die Kondensatorplatten 50 und 52 und die Polschuhe 30 und 32 gebildet werden. Es ergibt sich ein Signal, welches der jeweiligen Beschleunigung proportional ist und direkt abgenommen werden kann. Die Drehmomenterzeuger-Wicklungen 28a und 28b sind ebenfalls in einem Schaltkreis mit den Kondensatoren verbunden, so daß die besagte Bewegung der Platte 16 die Stromstärke in den Wicklungen 28a und 28b und daher auch die Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Fluß der Wicklungen 28a und 286 und der magnetischen Ringe 34 und 36 in den Spalten zwischen den Flanschteilen der Polschuhe 30 und 32 und den Deckplatten 38 und 40 ändert. Die Wirkung ist eine solche, daß die Platte 16 in die Ruhelage, also die mittlere Position zwischen den Polschuhen 30 und 32, rückgestellt wird. Diese Wechselwirkung kann mittels der Nebenschlußschrauben 54 und 56 genau gesteuert werden. Ebenso kann die Rückstellkraft der

<·<> Platte 16 für Eichzwecke durch Verdrehen der magnetischen Eichschraube 64 genauestens einjustiert werden, wodurch die magnetische Wechselwirkung zwichen den Permanentmagneten 66 und 68 und dem Permanentmagneten 62 verändert wird.

Falls der magnetische Fluß der magnetischen Ringe 34 und 36 durch Temperaturwechsel geändert wird, womit an sich eine Verstimmung der Instrumenteneichung verbunden wäre, dann kommen die temperaturempfindlichen Hülsen 58 und 60 ins Spiel, um die

Änderung des magnetischen Flusses zu kompensieren. Die Hülsen 58 und 60 sind so angebracht, daß normalerweise ein Teil des magnetischen Flusses der magnetischen Ringe 34 und 36 nebengeschlossen wird. Das Material der Hülsen 58 und 60 ist so gewählt, daß der nebengeschlossene Anteil des magnetischen Flusses von der Temperatur abhängt. Wenn zum Beispiel der magnetische Fluß der magnetischen Ringe 34 und 36 bei steigenden Temperaturen abnimmt, dann wird das Material der Hülsen 58 und 60 so ausgewählt, daß der Anteil des magnetischen Flusses, der durch die Hülsen 58 und 60 abgeleitet wird, bei ansteigenden Außentemperaturen absinkt, was eine stabile Flußdichte innerhalb der magnetischen Spalte zwischen den Flanschteilen der Polschuhe 30 und 32 und den Deckplatten 38 und 40 gewährleistet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Beschleunigungsmesser zur Feststellung von Beschleunigungen entlang einer Bezugsachse und Abgabe eines elektrischen Signals, mit:

a) einem zylindrischen Gehäuse;

b) einer Pendelmasse, welche im Gehäuse um eine zur Bezugsachse senkrechte Achse schwenkbar gelagert sowie als dünne, runde Platte mit einem äußeren Ringflansch ausgebildet ist, die symmetrisch zur Bezugsachse sowie koaxial zum Gehäuse angeordnet ist und sich mit den äußeren, zueinander parallelen Oberflächen jeweils unter Bildung eines engen Spaltes vor zwei zueinander parallelen Wandungen des Gehäuses erstreckt;

c) einem kapazitiven Positionsgeber für die PendeJmasse mit zwei zur runden Platte koaxialen Kondensatorplatten beiderseits der Pendelmasse;

d) zwei elektromagnetischen Drehmomenterzeugern zur Rückstellung der Pendelmasse in die Ruhelage, weiche am Ringflansch der runden Platte koaxial zu derselben vorgesehen und mit vom Positionsgeber abgeleiteten, elektrischen Signalen beaufschlagbar sind und mit zwei beiderseits der Pendelmasse koaxial dazu im Gehäuse angeordneten Magneten zusammenwirken; und

e) einer magnetisch wirkenden Vorbelastungseinrichtung zur manuellen Einstellung der Ausrichtung und der Ruhelage der Pendelmasse;

dadurch gekennzeichnet, daß

f) die beiden Kondensatorplatten (50 und 52) an der dünnen, runden Platte (16) angeordnet sind;

g) zwei Organe (54 und 56) zur manuellen Einstellung der Empfindlichkeit bzw. des Skalenfaktors der Drehmomenterzeuger (28a und 28fr) vorgesehen sind; und

h) zwei temperaturempfindliche Organe (58 und 60) zur automatischen Einstellung der Empfindlichkeit bzw. des Skalenfaktors der Drehmomenterzeuger (28a und 28b) vorhanden sind.

2. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Organe zur manuellen Einstellung der Empfindlichkeit bzw. des Skalenfaktors der Drehmomenterzeuger (28a und 286) jeweils von einer Nebenschlußschraube (54 bzw. 56) gebildet sind, wobei die beiden Nebenschlußschrauben (54 und 56) beiderseits der Platte (16) und koaxial dazu angeordnet sind.

3. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden temperaturempfindlichen Organe zur automatischen Einstellung der Empfindlichkeit bzw. des Skalenfaktors der Drehmomenterzeuger (28a und 28b) jeweils von einer Hülse (58 bzw. 60) gebildet sind, wobei die beiden Hülsen (58 und 60) beiderseits der Platte (16) und koaxial dazu angeordnet sind.

4. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nebenschlußschraube (54 bzw. 56) von der Hülse (58

bzw. 60) auf derselben Seite der Platte (16) umschlossen ist.

5. Beschleunigungsmesser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorbelastungseinrichtung einen an der Pendelmasse bzw. Platte (16) angeordneten Magneten (62) und am Gehäuse (10,12) vorgesehene Magnete (66; 68) aufweist, weiche zusammenwirken und gegenseitig verstellbar sind.