AT408502B - Einrichtung zum schutz von gegenständen oder körperteilen vor vibrationen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz von Gegenständen oder Körperteilen vor Vibrationen, insbesondere einen vibrationsdämpfenden Handschuh bzw. Antivibrationshandschuh, mit zumindest einer vibrationsdämpfenden Schicht. 



   Zur Milderung der Krafteinwirkung auf den menschlichen Körper bei Unfällen mit einem Aufprall eines Motorradfahrers sind beispielsweise gemäss der DE 196 47 724 A1 Protektoren für Motorradschutzbekleidungen bekannt, welche aus Elastomeren bestehen und für eine bessere Anpassungsfähigkeit eine Basis mit Erhebungen in Richtung des Körpers des Motorradfahrers aufweisen. 



  Derartige Protektoren dienen zum Schutz vor Schlägen oder Stössen. 



   Das Gebiet der vorliegenden Erfindung betrifft sowohl den Vibrationsschutz von Gegenständen als auch den Schutz von zumindest Teilen des menschlichen oder tierischen Körpers. Die Ursache der Vibrationen ist dabei beliebig, meist handelt es sich um bewegte Systeme, weiche als Nebenerscheinung unerwünschte Vibrationen hervorrufen. Man ist bestrebt, durch entsprechende Konstruktionen der bewegten Systeme diese Vibrationen gering zu halten bzw. die Frequenz der Vibrationen in Bereiche zu verschieben, wo sie weniger Nachteile mit sich bringen. Ganz auszuschliessen sind die Vibrationen allerdings nicht. Daher wird mit verschiedenen Mitteln versucht, eine Weiterleitung der Schwingungen an andere Gegenstände bzw. an den Menschen zu unterbinden bzw. nur zu einem reduzierten Anteil zuzulassen. 



   Insbesondere bei der Bedienung vibrierender Werkzeuge, wie z. B. Schleifmaschinen od. dgl., kommt es häufig zu vorübergehenden oder chronischen Schädigungen der Personen, welche diese Maschinen bedienen. Durch die langfristigen Bewegungen des Muskels gegen den Knochen werden Störungen hervorgerufen, die als Handarmvibrationssyndrom bekannt sind. Die Folge solcher Schädigungen sind häufige Krankenstände und Schadensersatzforderungen, welche einen grossen wirtschaftlichen Verlust bedeuten. 



   Das Gebiet ist allerdings nicht nur auf vibrierende Maschinen beschränkt. Beispielsweise können die Einrichtungen auch zum Schutz vor Vibrationen bei Fahrzeugen od. dgl. dienen. 



   Die Vibrationen können hinsichtlich ihrer Frequenz unterteilt werden in solche, welche im mittleren Frequenzbereich von etwa 31,5 bis 200 Hz auftreten und solche, welche im hohen Frequenzbereich über 200 Hz auftreten. Derzeit erhältliche Schutzeinrichtungen, wie z. B. Antivibrationshandschuhe, sind so ausgelegt, dass die Vibrationen im mittleren Frequenzbereich nicht verstärkt werden und jene im hohen Frequenzbereich zu einem gewissen Prozentsatz abgesenkt werden. Es sind eine Reihe von Antivibrationshandschuhen bekannt, welche mittels verschiedener Materialien in verschiedenen Materialstärken eine Dämpfung der Vibration bewirken. Beispielsweise werden Formteile aus Polyurethan, Elastomeren, Silikongel oder Polyolefin in den Handschuh eingelegt.

   Um eine ausreichende Vibrationsdämpfung zu erreichen, sind diese Formteile meist sehr dick, wodurch die Beweglichkeit extrem eingeschränkt wird. Dies ist bei der Anwendung als Handschuh nicht tolerierbar. Werden hingegen die Formteile so dünn gefertigt, dass eine wesentliche Einschränkung der Bewegungsfreiheit nicht gegeben ist, ist die Vibrationsdämpfung nicht ausreichend. Es sind auch Fälle bekannt, bei denen die Einrichtung zum Schutz vor Vibrationen diese in bestimmten Frequenzbereichen sogar erhöht. 



   Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zum Schutz vor Vibrationen zu schaffen, mit weicher auch im niedrigen Frequenzbereich der Vibrationen eine deutliche Dämpfung der Vibrationen erzielt werden kann. Darüber hinaus soll die Einrichtung zum Schutz vor Vibrationen derart gestaltet sein, dass eine weitestgehende Bewegungsfreiheit bei der Anwendung am menschlichen Körper gegeben ist, aber auch bei Anwendung direkt an Maschinen od. dgl. keine mechanische Blockierung stattfindet. 



   Gelöst wird die erfindungsgemässe Aufgabe dadurch, dass zumindest eine vibrationsdämpfende Schicht zumindest an der, dem zu schützenden Gegenstand oder Körperteil abgewiesenen Oberfläche Einschnitte zur Entkoppelung von Bewegungen in zumindest einer Richtung in der Ebene der genannten Oberfläche aufweist. Durch die Verwendung einer vibrationsdämpfenden Schicht mit den erfindungsgemässen Einschnitten wird erreicht, dass Vibrationen auch im niedrigen Frequenzbereich, d. h. von etwa 31,5 bis 200 Hz ausreichend gedämpft werden und darüber hinaus eine weitestgehende Bewegungsfreiheit gegeben ist. Die, durch die Einschnitte unterbrochene Oberfläche der vibrationsdämpfenden Schicht steht in direktem oder indirektem Kontakt mit der Vibrationsquelle, sodass die Vibrationen wirkungsvoll gedämpft werden können.

   Bei der Anwendung der erfindungsgemässen Einrichtung zum Schutz vor Vibrationen als vibrations- 

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 dämpfender Handschuh können somit vibrationsbedingte Verletzungen vermieden werden und die Arbeiten in längeren Intervallen ohne oftmalige Pausen durchgerührt werden, ohne dass der Arbeiter einer Gefahr ausgesetzt wird. Vorteilhafterweise sind die Einschnitte entsprechend der Geometrie und gewünschten Beweglichkeit des zu schützenden Gegenstandes oder Körperteils angeordnet. 



   Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung beträgt die Tiefe der Einschnitte mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 95% der Dicke der vibrationsdämpfenden Schicht. Dadurch wird eine bessere Entkoppelung der Bewegungen an der Oberfläche der vibrationsdämpfenden Schicht und somit eine bessere Vibrationsdämpfung sowie eine höhere Bewegungsfreiheit erzielt. 



   Die Breite der Einschnitte ist dabei mindestens so gross, dass bei maximal möglicher Verformung der vibrationsdämpfenden Schicht die zwischen den Einschnitten liegenden Ausformungen der Schicht zumindest zum Teil voneinander entkoppelt sind. Dadurch wird selbst bei einer Verformung der Schicht eine optimale vibrationsdämpfende Wirkung erzielt. 



   Wenn die Breite der Einschnitte in Richtung der Oberfläche der vibrationsdämpfenden Schicht zunimmt, kann eine Entkoppelung der Ausformungen auch bei Verformung der Schicht erreicht werden. 



   Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht zumindest eine vibrationsdämpfende Schicht aus einer dreidimensionalen Elastomermatrix, vorzugsweise auf Basis von Polynorbonen, mit eingelagerten vibrationsdämpfenden Weichmachern. Im Gegensatz zu   gelförmigen   Materialgruppen, welche ein beschränktes Rückstellverhalten haben, wird durch eine vernetzte Elastomermatrix eine bessere Formstabilität erzielt. Durch die Anwendung einer derartigen vernetzten Struktur ist es möglich, eine optimale Schwingungsdämpfung auch in den unteren Frequenzbereichen zu erzielen. Dies wird dadurch erreicht, dass das schwingungsdämpfende Medium, in diesem Fall der vibrationsdämpfende Weichmacher, in der dreidimensionalen, vernetzten Elastomermatrix eingelagert wird. 



   Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn zumindest eine vibrationsdämpfende Schicht eine Härte von höchstens 18 Shore A, vorzugsweise 5 Shore A und eine Rückprallelastizität von maximal 10 %, vorzugsweise 3 % aufweist. 



   Anhand der beiliegenden Abbildungen wird die Erfindung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen vibrationsdämpfenden Schicht für die
Anwendung in einem vibrationsdämpfenden Handschuh in der Draufsicht,
Fig. 2 ein Schnittbild der Schicht entlang der Schnittlinie   11-11   aus Fig. 1,
Fig. 3 das Detail A aus Fig. 2 in vergrösserter Darstellung, und
Fig. 4 eine Darstellung eines Teils einer erfindungsgemässen vibrationsdämpfenden Schicht zur Veranschaulichung der gewünschten Beweglichkeit. 



   Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen vibrationsdämpfenden Schicht 1 für die Anwendung in einem vibrationsdämpfenden Handschuh in der Draufsicht. Die vibrationsdämpfende Schicht 1 hat im wesentlichen die Form einer menschlichen Hand und weist erfindungsgemäss an einer Oberfläche Einschnitte 2 auf, welche entsprechend der gewünschten Bewegung bzw. der Geometrie des zu schützenden Objektes, in diesem Fall der menschlichen Hand, angeordnet sind. Durch die Anordnung einer Vielzahl von Einschnitten 2 resultiert eine Vielzahl von zwischenliegenden Ausformungen 3. Die vibrationsdämpfende Schicht 1 ist dabei so gestaltet, dass die Oberfläche 4 der Ausformungen 3 im wesentlichen parallel zur Grundfläche 5 der Schicht 1 liegt.

   Die resultierende Oberfläche 4 der Ausformungen 3 soll dabei möglichst gross sein, sodass eine möglichst grosse Berührungsfläche zum vibrierenden Gegenstand resultiert. Die Schnittbilddarstellung gemäss Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Querschnittsform der Einschnitte 2. Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung der vibrationsdämpfenden Schicht 1 wird erreicht, dass die in Richtung des Inneren der Schicht 1 orientierten Schwingungen durch das geeignete Material absorbiert werden und zusätzlich eine Fortpflanzung der in Richtung der Ebene der Oberfläche 4 der Schicht 1 orientierten Schwingungen wirkungsvoll unterbunden wird. Die Bewegungen an der Oberfläche 4 werden an den Einschnitten 2 teilweise ins Innere der vibrationsdämpfenden Schicht 1 gezwungen, wo zum Beispiel eine Umwandlung der Vibrationsenergie in Wärme stattfindet.

   Untersuchungen haben gezeigt, dass durch die erfindungsgemässe Einrichtung Vibrationen sowohl im mittleren als auch im hohen Frequenzbereich deutlich reduziert werden und dass trotzdem die Bewegungsfreiheit insbesondere bei der Anwendung in einem Handschuh gegeben bleibt. 

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   In Fig. 3, welche das Detail A aus Fig. 2 in vergrössertem Massstab zeigt, sind bevorzugte Dimensionsverhältnisse näher erläutert. Dabei nimmt die Tiefe T der Einschnitte 2 einen Grossteil der Dicke D der vibrationsdämpfenden Schicht 1 ein. Vorteilhafterweise beträgt die Tiefe T zumindest 80%, vorzugsweise 95% der Dicke D der Schicht 1. Die Breite B der Einschnitte ist dabei möglichst gering, sodass eine möglichst grosse Oberfläche 4 resultiert, über welche die Vibrationen aufgenommen werden können aber gleichzeitig auch mindestens so gross, dass eine Übertragung von Bewegungen in Richtung der Ebene der Oberfläche 4 nicht von einer Ausformung 3 zur danebenliegenden Ausformung 3 stattfindet.

   Wenn die vibrationsdämpfende Schicht 1 einer Bewegung ausgesetzt sein kann, wie dies bei einem vibrationsdämpfenden Handschuh natürlich der Fall ist, müssen für eine ausreichende Entkopplung derartiger Bewegungen in Richtung der Ebene der Oberfläche 4 der Schicht 1 die Einschnitte 2 mindestens so breit gewählt werden, dass auch bei maximal möglicher Verformung der Schicht 1 keine Berührung der Ausformungen 3 stattfindet. 



  Natürlich ist eine stellenweise Berührung tolerierbar, für eine optimale Vibrationsdämpfung sollte allerdings der Grossteil der Ausformungen 3 voneinander entkoppelt sein. Für optimale Beweglichkeit der Schicht 1 sind die Einschnitte 2 vorzugsweise so gestaltet, dass deren Breite B in Richtung der Oberfläche 4 der Schicht 1 zunimmt. Dies kann z. B. durch trapezförmige Gestaltung erreicht werden, wobei die Einschnitte 2 an der Oberfläche 4 eine Breite B1 aufweisen, weiche grösser ist als die Breite B2 in der Tiefe des Einschnittes 2. Anstelle eines trapezförmigen Verlaufes kann auch ein gekrümmter oder anders geformter Verlauf des Querschnittes der Einschnitte 2 gewählt werden. 



   Fig. 4 zeigt einen Grenzfall, bei dem eine maximale Verformung der Schicht 1 dargestellt ist. 



  Bei der Anwendung in einem Handschuh ist diese maximale Verformung zum Beispiel durch die maximal mögliche Krümmung der Finger bedingt. Die Gestalt der Einschnitte 2 ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass auch bei einer derartigen maximalen Verformung eine gewisse Mindestbreite Bmin der Einschnitte 2 resultiert, sodass auch in diesem Zustand der Schicht 1 eine gegenseitige Entkoppelung der Ausformungen 3 stattfindet. 



   Natürlich können im Rahmen der Erfindung verschiedene Abänderungen vorgenommen werden. Beispielsweise können mehrere Schichten 1 übereinander angeordnet werden, wobei unterschiedliche Materialien oder Materialkombinationen zum Einsatz kommen können. Die erfindungsgemässen Einschnitte 2 können auch an beiden Oberflächen 4,5 der vibrationsdämpfenden Schicht 1 angeordnet sein. Die Anwendungen der Erfindung sind auch nicht auf Handschuhe beschränkt. Vielmehr sind derartige Einrichtungen zum Schutz vor Vibrationen vielseitig anwendbar, wie z. B. bei Handgriffen von Motorrädern, Sitzen von Fahrzeugen oder vieles mehr. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Einrichtung zum Schutz von Gegenständen oder Körperteilen vor Vibrationen, insbesonde- re vibrationsdämpfender Handschuh bzw. Antivibrationshandschuh, mit zumindest einer vibrationsdämpfenden Schicht (1), dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine vibrati- onsdämpfende Schicht (1) zumindest an der, dem zu schützenden Gegenstand oder Kör- perteil abgewiesenen Oberfläche (4) Einschnitte (2) zur Entkoppelung von Bewegungen in zumindest einer Richtung in der Ebene der genannten Oberfläche (4) aufweist.

Claims (1)

1. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (T) der Einschnitte (2) mindestens 80%, vorzugsweise mindestens 95% der Dicke (D) der vibrationsdämpfen- den Schicht (1) beträgt.

   3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) der Ein- schnitte (2) mindestens so gross ist, dass bei maximal möglicher Verformung der vibrations- dämpfenden Schicht (1) die zwischen den Einschnitten (2) liegenden Ausformungen (3) der vibrationsdämpfenden Schicht (1) zumindest zum Teil voneinander entkoppelt sind.

   4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (B) der Einschnitte (2) in Richtung der Oberfläche (4) der vibrationsdämpfenden Schicht (1) zunimmt.

   5. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine vibrationsdämpfende Schicht (1) aus einer dreidimensionalen Elastomer- matrix, vorzugsweise auf Basis von Polynorbonen, mit eingelagerten vibrationsdämpfen- <Desc/Clms Page number 4> den Weichmachern besteht.

   6. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine vibrationsdämpfende Schicht (1) eine Härte von höchstens 18 Shore A, vorzugsweise 5 Shore A und eine Rückprallelastizität von maximal 10 %, vorzugsweise 3 % aufweist.