CN1712194B - 手持工作器械的手柄 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种手持工作器械(11)如一个电动链锯或类似器械的手柄(10)以及具有一个相应手柄(10)的工作器械(11)。所述手柄(10)包括一个抓握管(1)，它在高动力的、由振动引起的变形能的位置(3)上通过至少一个局部安置在抓握管(1)上的加固部件(4)提高刚性。

Description

手持工作器械的手柄
技术领域
本发明涉及一个手持工作器械的手柄以及一个具有一个相应手柄的工作器械。
背景技术
在一个手持工作器械如电动链锯、手持割刀或类似器械运行时产生机械振动，它们可能由于一个驱动电机或一个被驱动的切割刀具的旋转所引起。所述工作器械固定在一个手柄上并在运行期间握住手柄。该工作器械的质量与可弹性变形的手柄一起形成一个振动系统，它可以通过电机或切割刀具的激振而激发。这种振动可以通过一个操作人员的握住手柄的抓握手上作为振动感觉到。过度的振动可能导致操作人员提前疲劳或者也可能导致不令人满意的工作结果。
已知大量的减振措施实施例，通过它们将手柄减振地安置在工作器械的外壳上。由此能够衰减并减小在手柄上可感觉到的振动。由JP09037635 A已知一个手持茶叶收获机的手柄，其中该手柄具有一个U形形状。该U形的两个自由的侧腿由碳素纤维制成，它们通过一个弯曲的铝管相互连接。为了衰减所产生的振动该弯曲的铝管通过一个减振软管覆盖。
发明内容
本发明的目的是，设计一个手持工作器械的手柄，使得在工作器械运行中在手柄上产生更微小的振动。
这个目的通过一种通过驱动电机驱动的手持工作器械的手柄得以实现，其具有一个抓握管，所述抓握管在高动力的、由振动引起的变形能的位置上通过至少一个局部安置在抓握管上的加固部件提高刚性。
本发明的目的还在于，提供一种在手柄上具有更微小运行振动的工作器械。
这个目的通过一种通过驱动电机驱动的具有一个本发明的手柄的工作器械得以实现。
在此建议一个手持工作器械的一个手柄，其中所述抓握管在具有较高潜在的、由振动引起的变形能的位置上通过至少一个局部安置在抓握管上的加固部件提高刚性。在一个振动激励时在抓握管上出现一个动力变形线，它具有振幅和振动节点。在这个部位由于弯曲变形、横向力变形和扭转变形形成一个高的变形能。一个和多个加固部件在这些部位上的布置正好使这些部位有针对性的提高刚性，而在具有更微小变形能的部位则可以放弃加固部件的附加质量。有针对性的提高刚性使固有频率提高，其中在具有更微小变形能的部位放弃具有相应质量的加固部件则进一步提高振动系统在固有频率方面的效应。由工作器械与其手柄组成的振动系统总体上具有一个具有较高刚度的轻微质量并因此具有一个高的固有频率。该固有频率可以有针对性地这样调节，使得它位于离开工作器械运行中的主激振频率。这样实现该系统的有针对性的失谐，使得由于驱动电机和/或由于切割刀具产生的振动激励在手柄上不导致或者只导致微小的动力的增加。该手柄具有一个微小的振动水平。
所述抓握管的提高刚性有利地这样实现，使得由工作器械与手柄组成的振动系统的固有频率在运行条件下位于工作器械激振频率范围以外并且尤其位于工作器械的一个驱动电机的运行转数以上。可靠地避免工作器械例如在满负荷下运行期间在手柄上产生谐振。
在优选的改进方案中所述抓握管和/或加固部件由一种塑料材料制成。为此一种具有强化纤维塑料的层合塑料材料或者一种热塑性塑料是适宜的。通过层合、挤出、压铸或其组合可以实现几乎任意适配的形状，通过它们以微小的重量实现具有较高局部形状刚度和材料刚度的局部提高刚性。通过一个适当的层合结构可以实现材料的一个高的特殊刚性。基于抓握管的重量可以实现一个弯曲刚度和抗剪刚度，其结果是能够实现在运行状态以上的振动系统失谐。必要时可以将振动系统调节到一个高的超临界的固有频率。在有利的改进方案中所述层合材料包括碳素纤维并且尤其由一种仅具有碳素纤维的塑料制成。因此对于具有一个相应高的固有频率的质量得到一个最有利的刚度特性。
在一个优选的实施例中，所述加固部件是一个在抓握管管轴线方向上延伸的纵梁。在一个或多个纵梁的相应结构中所述抓握管的纵向刚度和弯曲刚度可以有效地适配。尤其是多个纵梁这样分布地设置在抓握管的圆周上，使得该抓握管在一个高动力弯曲负荷的方向上比在与其垂直的方向上更刚性。由此能够只以微小的质量增加在弯曲方向上实现一个有针对性地提高刚性。
在一个有利的变型中，所述加固部件是一个垂直于抓握管管轴线延伸的骨架。通过一个或多个骨架的结构可以使抓握管的横截面有效地提高刚性并且避免在运行负荷下横截面展平。尤其是在一个由纵梁和骨架组成的系统中所述骨架支持纵梁的有效性。例如在弯曲的抓握管处纵向作用力在纵梁中导致一个垂直或径向延伸的管横截面负荷。通过骨架的提高刚性防止一个横截面展平。所述纵梁不会径向上削弱并且保持其规定的刚度。
在一个优选的实施例中，高变形能的位置配有一个在抓握管圆周上均匀分布的加固部件。因此没有局部应力峰值地得到一个平面的支持效果。该加固部件只需一个微小的壁厚，它避免抓握管过度地横截面变化。
所述加固部件最好外侧设置在抓握管上，由此在只微小的增加质量的情况下实现一个明显提高的表面惯性矩。由此得到一个具有较高振动系统固有频率的相应突出的提高刚性效果。安置在外侧的加固部件也可以通过其形状有助于增加把握性。
也可以适宜地选择使结构部件安置在抓握管内侧。尤其是在管轴线明显弯曲的部位例如在一个热塑管弯曲时得到一个有效的横截面支撑。该抓握管的外轮廓受到加固部件的干扰。
所述加固部件与抓握管的一个有利的平面粘贴导致一个内部连接，它除了提高刚性以外也提高强度。
使所述加固部件集成到抓握管里面也是适宜的。这一点例如可以通过一个适当的层合结构实现，其中所述加固部件从层合塑料层两侧镶嵌。在压铸时也可以压铸一个独立的加固部件或者作为集成的加固部件在外侧或内侧成形在管壁上。
在有利的实施例中所述抓握管具有明显弯曲的区段以及固定段，它们分别通过相应的加固部件提高刚性。已经证实，上述部位处于高动力弯曲负荷、横向力负荷和扭转负荷下，由于其有针对性的提高刚性可以有针对性地提高振动系统的固有频率。所述抓握管的其它部位可以不提高刚性。与放弃横截面加粗一样可以放弃在这个部位的附加质量。该抓握管在这个保留的部位可以保持其有利于人因工程的圆截面。尤其是固定段的提高刚性超过这个区段导引到抓握管的继续延伸方向上。这种优选的结构考虑到这种状况，即，所述固定段的附近部位由于螺栓作用力或类似作用力和相邻的部位由于弯曲负荷、横向力负荷和扭转负荷使负荷增加。因此有针对性地对增加负荷的部位提高刚性。
附图说明
下面借助于附图详细描述本发明的一个实施例。
图1以一个具有抓握管的电动链锯为示例示出一个手持工作器械的立体图；
图2以侧视图示出在动态负荷下的图1中的抓握管；
图3以正视图示出图2中的抓握管，它具有局部设置的骨架和纵梁；
图4以一个简化视图示出按照图2和3的抓握管在骨架和纵梁处的横截面；
图5示出抓握管的一个示意横截面图，它具有一个组合到抓握管里面的加固部件；
图6为具有一个内侧的加固部件的变化；
图7为具有一个外侧的加固部件的变化；
图8为一个加粗的手柄部位的局部示意图，它具有一个外侧的提高刚性织物；
图9为按照图8结构的一个变化，它具有一个外侧的成形无纺织物作为加固部件；
图10示出另一实施例，它具有一个外侧的有孔的成形部件；
图11示出一个具有一个外侧的提高刚性格栅的变化；
图12示出另一按照本发明的实施例，它具有单独的、内侧设置的加固部件。
具体实施方式
图1以立体图示出一个以电动链锯为示例的手持工作器械11。该工作器械11具有一个电机外壳14，在其中设置一个未详细示出的驱动电机12。从电机外壳14中突出一个导轨16，用于环绕地导引一个由驱动电机12驱动的切割链17。在导轨16对面在电机外壳14的后端处设置一个后手柄15。一个前手柄10包括一个抓握管1，它在重心附近围卡电机外壳14。所述抓握管1在电机外壳14的一个侧面上和在工作器械11底面处具有两个固定段9，在这些部位所述抓握管1通过螺栓13固定在电机外壳14上。
图2以侧视图示出按照图1的抓握管1的细节。该抓握管1在一个抓握部位通过一个抓握软管18覆盖。在工作器械11重心附近的抓握软管18处(见图1)所述抓握管1在运行期间被固定，其中由于驱动电机12和/或由于切割链17(见图1)的振动激励出现一个动力振动的抓握管1变形。该抓握管1的振动变形的第一局部形状通过虚线23表示，其中该抓握管1具有高动力的、由于振动引起的不同的变形能的位置3。这些位置3在抓握管1的明显弯曲的部位和在具有螺栓13的固定段9处构成。
图3以正视图示出按照图2的抓握管1，因此该抓握管1在高动力的、由于振动引起的变形能的位置3上分别通过局部设置在抓握管1上的加固部件4提高刚性。这些位置3由两个固定段9以及由两个明显弯曲的区段8构成。这些固定段9在一个具有定位面19的部位上延伸，这些定位面在装配状态顶靠在电机外壳14上(见图1)。
所述加固部件由一个由纵梁5和骨架6构成的系统提高刚性，其中所述纵梁5和骨架6外侧设置在抓握管1上并且与抓握管1平面地粘接。通过骨架6和纵梁5的提高刚性超出固定段9导引到抓握管1的继续延伸方向上，其中下固定段9的纵梁5穿过邻近的弯曲部位8。这些纵梁5在抓握管1的一个管轴线7的方向上延伸，而骨架6垂直于抓握管1的管轴线7设置。
所述抓握管1在高动力的、由于振动引起的变形能的位置3上通过加固部件4局部地提高刚性，而保留的抓握管1部位通过未提高刚性的抓握管1构成。
图4以示意图示出按照图3的抓握管1的一个横截面，在此所述骨架6由设置在抓握管1外侧的骨架环构成。总共具有四个沿着管轴线7延伸的纵梁5，5’，其中一对纵梁5，5’分别相互靠近地设置。通过成对地布置纵梁5或5’在通过围绕一个横截面轴X的弯矩M引起的负荷下提高抓握管1的抗弯强度，这个弯矩大于与其垂直的弯矩。所述抓握管1以及外侧设置的纵梁5和骨架6由一种塑料材料制成。在所示实施例中对于抓握管1、纵梁5和骨架6具有一个由强化纤维塑料制成的层合塑料2，其中强化纤维塑料在所示实施例中仅包括碳素纤维。也可以使用具有其它纤维材料如玻璃纤维和/或芳香尼龙纤维的混合层合塑料或单一层合塑料。适宜的是，对于纵梁5和骨架6的层合塑料2优选使用各向异性的纤维层。所述抓握管1也可以是一个铝管和类似部件。所述抓握管1和/或在这里例如由纵梁5和骨架6构成的加固部件4(见图3)由一种具有或没有纤维组分的热塑性塑料制成，也是适宜的。
提高按照图1至4的抓握管1的刚性这样实施，使由工作器械11与手柄10组成的振动系统(见图1)具有例如约230Hz的固有频率。按照图1的驱动电机12的运行转数在满负荷下并且在切割链17浸入切割物体时对应于一个约200Hz的激振频率，其中约230Hz的振动系统的固有频率位于驱动电机12的运行转数或者固有频率以上。
图5至7示出所述抓握管1在其提高刚性部位的横截面图。在按照图5的实施例中所述加固部件4这样集成到抓握管1里面，使得它在内侧和外侧被抓握管1的塑料材料包围。在此例如选择一个由层合塑料2构成的结构，其中所述加固部件4由附加的分布在整个圆周上的中间层合塑料层构成。所述加固部件4作为附加的层合层相对于圆周与一个纵梁5相比较只区段式地设置。在另一有利的变化中所述抓握管由压铸成形部件构成，其中集成的加固部件4被抓握管1的热塑性塑料材料所围铸。
在按照图6的实施例中所述加固部件4安置在抓握管1的内侧，而在按照图7的实施例中所述加固部件4外侧设置在抓握管1上。代替所示的围绕圆周方向设置的加固部件4的实施例也可以使用非连续的结构。同样可以相互间任意组合地使用集成的、外侧的和内侧的加固部件4结构。
图8至12以局部示意图示出不同的按照本发明的抓握管1在明显弯曲区段8处的实施例，它们具有设置在那里的加固部件4。在这些特征和标记符号方面按照图8至12的实施例相互间都是一致的。相应的实施例对于固定段9(见图3)或者其它适合的在高动力的、由振动引起的变形能的位置3(图2和3)上的提高刚性位置也是适宜的。
在按照图8的实施例中所述加固部件4与按照图7的横截面图一致通过一个均匀分布在抓握管1圆周上的提高刚性织物构成，它形成硬化树脂层合塑料层或者由一种热塑性塑料层围铸。代替所示的织物也可以使用由纤维构成的编织软管或者针织物。对应于按照图9的实施例所述加固部件4通过一个缠绕抓握管1的成形无纺布构成用于形成一个层合塑料层也是有利的。
在按照图10的实施例中所述加固部件4由压铸的、外侧的具有小孔的成形部件构成。该成形部件可以事后粘贴到抓握管1上或者在压铸工艺中压铸。对于按照图11的一个敞开格栅形式的加固部件也是适用的，它除了具有与按照图10的成形部件一样的提高刚性作用以外还由于其突出的表面结构有助于提高把握性。
在图8至10中所示的加固部件4对应于按照图7的横截面图外侧设置在抓握管1上并且在圆周上均匀分布地环绕抓握管1。也可以使用对应于按照图5的横截面图的集成的实施例或者对应于按照图6的横截面图的内侧的结构。
在按照图12的实施例中单独的加固部件4以纵梁5的形式安置在抓握管1内侧上。一个内侧的管形的加固部件4结构也是有利的。也可以使所示的加固部件4的不同实施例任意地相互组合。
所述抓握管1可以是一个钢管或铝管并且优选由塑料材料制成。除了对应于图4的附图由层合塑料2构成的结构以外也可以使用由热塑性塑料制成的结构，热塑性塑料可以挤出、拉伸、吹制或者压铸。这些对于不同的加固部件4实施例也是适用的。尤其在按照图10和11的实施例中可以使抓握管1与附属的加固部件4材料一致地由相同的热塑性塑料制成，其中为了满足视觉上的要求也可以在一个唯一的加工过程中例如通过压铸实现一致的颜色。在所有所示的实施例中，其中所述加固部件4内侧地或外侧地安置在抓握管1上，这些加固部件直接位于那些管表面上。为了提高抗需截面系数并由此提高抗弯强度也可以在抓握管1表面与那个加固部件4之间存在一个间隔垫。

Claims (21)

1.一种通过驱动电机(12)驱动的工作器械(11)，所述工作器械具有一个手柄(10)，所述手柄具有一个抓握管(1)，并且所述工作器械具有切割刀具，其特征在于，所述抓握管(1)在高动力的、由振动引起的变形能的位置(3)上通过至少一个局部安置在抓握管(1)上的加固部件(4)提高刚性，所述抓握管(1)的提高刚性这样实施，使由工作器械(11)与手柄(10)组成的振动系统的固有频率在工作器械(11)的运行条件下在工作器械(11)的激振频率范围以外失谐。
2.如权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述抓握管(1)由塑料材料制成。
3.如权利要求1或2所述的工作器械，其特征在于，所述加固部件(4)由塑料材料制成。
4.如权利要求2所述的工作器械，其特征在于，所述抓握管(1)和/或加固部件(4)由一种具有强化纤维塑料的层合塑料(2)制成。
5.如权利要求4所述的工作器械，其特征在于，所述层合塑料(2)含有碳素纤维。
6.如权利要求5所述的工作器械，其特征在于，所述层合塑料(2)仅通过碳素纤维构成。
7.如权利要求2所述的工作器械，其特征在于，所述抓握管(1)和/或加固部件(4)由热塑性塑料制成。
8.如权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述加固部件(4)是一个在抓握管(1)的管轴线(7)方向上延伸的纵梁(5)。
9.如权利要求8所述的工作器械，其特征在于，多个所述纵梁(5)分布在抓握管(1)的圆周上，使得所述抓握管(1)在一个高动力弯曲负荷的方向上比在与所述高动力弯曲负荷的方向垂直的方向上更刚性。
10.如权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述加固部件(4)是一个垂直于抓握管(1)的管轴线(7)延伸的骨架(6)。
11.如权利要求7所述的工作器械，其特征在于，所述高变形能的位置(3)通过一个由纵梁(5)和骨架(6)组成的系统提高刚性。
12.如权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述高变形能的位置(3)设有一个均匀地分布在抓握管(1)圆周上的加固部件(4)。
13.如权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述加固部件(4)从外侧设置在抓握管(1)上。
14.如权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述加固部件(4)从内侧设置在抓握管(1)里面。
15.如权利要求12或13所述的工作器械，其特征在于，所述加固部件(4)与抓握管(1)平面地粘接。
16.如权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述加固部件(4)集成到抓握管(1)里面。
17.如权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述抓握管(1)具有明显弯曲的区段(8)，其中至少一个弯曲的区段(8)通过加固部件(4)提高刚性。
18.如权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述抓握管(1)具有一个固定段(9)，它通过加固部件(4)提高刚性。
19.如权利要求18所述的工作器械，其特征在于，所述提高刚性超过固定段(9)地在抓握管(1)上的继续延伸实施。
20.如权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述抓握管(1)的提高刚性这样实施，使由工作器械(11)与手柄(10)组成的振动系统的固有频率位于工作器械(11)的所述驱动电机(12)的运行转数所对应的激振频率范围以上。
21.如权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述工作器械(11)是一个电动链锯。
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