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Die
Erfindung betrifft ein handgeführtes
Arbeitsgerät
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Aus
der
DE 196 18 024
A1 ist ein Arbeitsgerät,
nämlich
ein Hochentaster bekannt, dessen Antriebsmotor über eine mehrteilig ausgebildete
Antriebswelle ein Werkzeug, nämlich
eine Sägekette umlaufend
antreibt.
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Werkzeug
und Antriebswelle eines handgeführten
Arbeitsgeräts
können
ein schwingfähiges System
bilden. Ist das Werkzeug beispielsweise eine Sägekette oder ein rotierendes
Schneidmesser, so verursachen die auftretenden Schnittkräfte, beispielsweise
an den einzelnen Schneidgliedern der Sägekette oder den Klingen des
Messers, aufgrund der schwankenden Belastungen Schwingungen des Werkzeugs.
Diese Schwingungsanregung des Werkzeugs wird auf die Antriebswelle übertragen.
Das schwingfähige
System aus Werkzeug und Antriebswelle kann zu Eigenschwingungen
angeregt werden. Dies führt
zu erhöhten
Vibrationen, erhöhter
Geräuschentwicklung
und einer erhöhten
Belastung des Bedieners im Betrieb.
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Aus
der
DE 100 01 511
A1 ist es bekannt, an der Fliehkraftkupplung einer Motorsäge ein Dämpfungsglied
anzuordnen, das die Schwingungsübertragung
zwischen dem Antriebsmotor und dem Werkzeug reduziert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein handgeführtes Arbeitsgerät der gattungsgemäßen Art
zu schaffen, bei dem eine Schwingungsanregung der Antriebswelle
durch das Werkzeug vermieden bzw. reduziert ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein handgeführtes Arbeitsgerät mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch
das in der Wirkverbindung zwischen Antriebswelle und Werkzeug angeordnete
Koppelmittel wird die Übertragung
der im Betrieb am Werkzeug entstehenden Schwingungen auf die Antriebswelle
behindert. Dadurch kann sich keine Eigenschwingung des schwingfähigen Systems
aus Antriebswelle und Werkzeug ausbilden. Die Vibrationen und das
Laufgeräusch
werden verringert. Das Koppelmittel läßt dabei nur eine begrenzte
Bewegung des Werkzeugs gegenüber
der Antriebswelle zu.
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Die
Antriebswelle ist insbesondere über
mindestens einen Teil ihrer Länge
in einem Führungsrohr geführt, das
mit einem ersten Ende am Motorgehäuse und mit einem gegenüberliegenden,
zweiten Ende an einem Bauteil, an dem das Werkzeug angeordnet ist,
festgelegt ist. Insbesondere bei in einem Führungsrohr geführten, langen
Antriebswellen kann sich das Schwingsystem aus Werkzeug und Antriebswelle
im Betrieb aufschwingen. Das Bauteil, an dem das Werkzeug angeordnet
ist, ist insbesondere ein Getriebegehäuse. Die Antriebswelle ist
vorteilhaft über
ein in dem Getriebegehäuse
angeordnetes Getriebe mit dem Werk zeug wirkverbunden. Auch das Getriebe
ist Teil des schwingfähigen
Systems von Werkzeug und Antriebswelle und kann durch die im Betrieb
auftretenden Belastungen des Werkzeugs zu Schwingungen angeregt
werden.
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Vorteilhaft
ist das Koppelmittel zwischen der Antriebswelle und dem Getriebe
angeordnet. Das Werkzeug und das Getriebe sind räumlich eng beieinander angeordnet.
In diesem System können
sich keine nennenswerten Schwingungen im Betrieb ausbilden. Es kann
jedoch auch vorgesehen sein, daß das
Koppelmittel zwischen dem Getriebe und dem Werkzeug angeordnet ist.
In diesem Fall ist nicht nur die Antriebswelle, sondern auch das
Getriebe von dem Werkzeug schwingungsentkoppelt. Die erfindungsgemäße Lösung ist
insbesondere bei Arbeitsgeräten
vorgesehen, bei denen die Länge
des Führungsrohrs
mehr als einen halben Meter beträgt.
Bei kurzen Führungsrohren
bzw. kurzen Antriebswellen sind die sich ausbildenden Schwingungen
im Betrieb vergleichsweise gering.
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Es
ist vorgesehen, daß zwischen
dem Antriebsmotor und der Antriebswelle eine Fliehkraftkupplung
angeordnet ist. Dadurch wird der Antriebsmotor erst dann mit der
Antriebswelle gekoppelt, wenn eine vorgegebene Drehzahl erreicht
ist. Dies erleichtert das Starten des Verbrennungsmotors. Es kann
vorgesehen sein, auch an der Fliehkraftkupplung schwingungsdämpfende
Elemente in der Wirkverbindung zwischen Antriebsmotor und Antriebswelle
vorzusehen, um die Übertragung
der Schwingungen des Antriebsmotors auf die Antriebswelle zu verringern.
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Zweckmäßig besitzt
das Koppelmittel ein motorseitiges Antriebselement und ein werkzeugseitiges
Abtriebselement. Eine einfache Ausgestaltung des Koppelmittels ergibt
sich, wenn Antriebselement und Abtriebselement jeweils mindestens
eine Klaue besitzen, die die Wirkverbindung zwischen dem Antriebselement
und dem Abtriebselement herstellen. Vorteilhaft ist in der Wirkverbindung
zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement mindestens
ein Koppelelement angeordnet. Über
das Koppelelement können
die Eigenschaften der Übertragung
von Kräften
vom Antriebselement zum Abtriebselement und vom Abtriebselement
zum Antriebselement beeinflußt
werden. Es ist vorgesehen, daß das Koppelelement
gegenüber
einem der Elemente von Antriebselement und Abtriebselement um einen
Winkel beweglich ist. Die Größe des Winkels
bestimmt die Beweglichkeit zwischen Antriebselement und Abtriebselement.
Das andere der Elemente ist vorteilhaft so mit dem Koppelelement
verbunden, daß keine Relativbewegung
zwischen dem anderen Element und dem Koppelelement möglich ist.
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Um
die Ausbildung von Eigenschwingungen zu beeinflussen, ist vorgesehen,
daß das
Koppelelement dämpfende
und/oder federnde Eigenschaften besitzt. Es kann vorgesehen sein,
mehrere unterschiedliche Koppelelemente mit unterschiedlichen Eigenschaften
vorzusehen. Insbesondere besitzt das Koppelmittel in Wirkrichtung
vom Antriebsmotor zum Werkzeug andere federnde und/oder dämpfende
Eigenschaften als in Wirkrichtung vom Werkzeug zum Antriebsmotor.
Dies kann vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß in einer
Wirkrichtung die Kopplung über ein
erstes Koppelelement erfolgt und in Gegenrichtung über ein
zweites Koppelelement, das andere federnde und/oder dämpfende
Eigenschaften besitzt. Zweckmäßig ist
das Koppelmittel ein Freilauf. Bei einem Freilauf ist mindestens
in einem Bereich der Relativbewegung eine unabhängige Bewegung von Werkzeug
und Antriebsmotor möglich.
Antriebsmotor und Werkzeug sind in diesem Bereich der relativen Beweglichkeit
völlig
voneinander entkoppelt. Vorteilhaft ist das Werkzeug eine Sägekette
und das Arbeitsgerät
ein Hochentaster. Der Antriebsmotor ist insbesondere ein Verbrennungsmotor.
Es kann jedoch auch ein Elektromotor als Antriebsmotor vorgesehen
sein.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische, perspektivische Darstellung eines Hochentasters,
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2 eine
Explosionsdarstellung eines Getriebegehäuses eines Hochentasters,
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3 einen
Schnitt durch das Getriebegehäuse
aus 2 auf der Höhe
des Freilaufs,
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4 einen
Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel
eines Getriebegehäuses
auf der Höhe
des Freilaufs,
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5 das
Getriebegehäuse
aus 4 in Explosionsdarstellung,
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6 ein Ausführungsbeispiel eines Koppelmittels.
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Der
in 1 gezeigte Hochentaster 1 besitzt ein
Motorgehäuse 2,
in dem ein Antriebsmotor 18 angeordnet ist. Der Antriebsmotor 18 ist
ein Verbrennungsmotor, insbesondere ein Einzylinder-Zweitaktmotor.
Die nicht gezeigte Kurbelwelle des Antriebsmotors 18 ist über eine
Fliehkraftkupplung 29 mit einer Antriebswelle 8 verbunden.
Die Antriebswelle 8 erstreckt sich von der Fliehkraftkupplung 29 bis
zu einem Getriebegehäuse 9.
An dem Getriebegehäuse 9 ist
ein Führungsschwert 10 angeordnet,
an dem eine Sägekette 11 angeordnet
und in Antriebsrichtung 37 umlaufend angetrieben ist. Die
Antriebswelle 8 treibt die Sägekette 11 über ein
in 1 nicht gezeigtes Getriebe an.
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Das
Motorgehäuse 2 ist über ein
Führungsrohr 3 mit
dem Getriebegehäuse 9 verbunden.
Ein erstes Ende 38 des Führungsrohrs 3 ist
am Motorgehäuse 2 festgelegt
und ein gegenüberliegendes, zweites
Ende 39 am Getriebegehäuse 9.
Das Führungsrohr 3 besitzt
einen Teleskopabschnitt 4. Das Führungsrohr 3 ist demnach
mehrteilig ausgebildet. Auch die Antriebswelle 8 ist mehrteilig,
so daß sich die
Länge 1 des
Führungsrohrs 3 und
damit der Abstand zwischen dem Motorgehäuse 2 und dem Getriebegehäuse 9 verändern läßt. Der
Abstand zwischen dem Motorgehäuse 2 und
dem Getriebegehäuse 9 und
damit die Länge 1 des
Führungsrohrs 3 ist
auch bei zusammengeschobenem Teleskopabschnitt 4 erheblich
größer als
einen halben Meter und kann beispielsweise zwischen zwei Meter und
vier Meter betragen.
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Benachbart
zum ersten Ende 38 des Führungsrohrs 3 ist
am Führungsrohr 3 ein
Handgriff 5 zum Führen
des Hochentasters 1 an geordnet, an dem ein Gashebel 6 und
eine Gashebelsperre 7 zur Bedienung des Antriebsmotors 18 angeordnet
sind.
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2 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
Getriebegehäuses 9,
in dem der Antriebsmotor 18 und die Sägekette 11 über ein
Koppelmittel 65 wirkverbunden sind. Das Koppelmittel 65 ist
als Freilauf 20 ausgebildet. Das Getriebegehäuse 9 besitzt eine
Aufnahme 15 für
das Führungsrohr 3.
Mit der Aufnahme 15 kann das Getriebegehäuse 9 auf
dem Führungsrohr 3 festgeklemmt
werden. Am Getriebegehäuse 9 ist
eine Anlagefläche 50 ausgebildet,
an der das Führungsschwert 10 anzuordnen
ist. Das Führungsschwert 10 wird
zwischen der Anlagefläche 50 und
einem Kettenraddeckel 12 eingeklemmt. Hierzu ist an der
Außenseite
des Kettenraddeckels 12 eine Mutter 51 vorgesehen,
die auf einen nicht gezeigten Schraubbolzen des Getriebegehäuses 9 aufgeschraubt
werden kann. Der Kettenraddeckel 12 besitzt außerdem eine
Aufnahme 19 für
den Freilauf 20 und ein Antriebsritzel 13. Im
Bereich der Aufnahme 19 ist der Kettenraddeckel 12 nach
außen
gewölbt.
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Das
Antriebsritzel 13 treibt die Sägekette 11 in der
in 1 gezeigten Antriebsrichtung 37 an. Hierzu
wird das Antriebsritzel 13 in Drehrichtung 30 angetrieben.
Der Antrieb des Antriebsritzels 13 erfolgt über die
Antriebswelle 8 und das in 2 nicht gezeigte
Getriebe. Das Getriebe treibt eine Zwischenwelle 17 an,
die das Antriebsritzel 13 durchragt. Die Zwischenwelle 17 besitzt
Abflachungen 52. Der Freilauf 20 besitzt ein Antriebselement 21,
das in Wirkverbindung mit der Antriebswelle 8 steht, und
ein Abtriebselement 23, das drehfest mit dem Antriebsritzel 13 verbunden
ist. Das Antriebsele ment 21 besitzt eine Öffnung 54 mit
Verengungen 53, die mit den Abflachungen 52 an
der Zwischenwelle 17 zusammenwirken. Die Zwischenwelle 17 ist
drehfest mit dem Antriebselement 21 verbunden und treibt
das Antriebselement 21 um die Drehachse 55 rotierend
an. Das Antriebselement 21 besitzt Klauen 24,
die in Richtung auf das Antriebsritzel 13 ragen. Am Antriebselement 21 sind
drei Klauen 24 in gleichmäßigem Abstand und in radialem
Abstand zur Drehachse 55 der Zwischenwelle 17 angeordnet.
Das Antriebselement 21 besitzt eine ebene Grundplatte 56,
an der die Klauen 24 angeformt sind.
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Das
Abtriebselement 23 besitzt Klauen 25, die vom
Antriebsritzel 13 weg und zum Antriebselement 21 ragen.
Es sind drei Klauen 25 in radialem Abstand zur Drehachse 55 vorgesehen.
Die Klauen 25 besitzen in Umfangsrichtung den gleichen
Abstand zueinander. Das Abtriebselement 23 besitzt eine
ebene Grundplatte 57, an der die Klauen 25 angeformt
sind.
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Die
Klauen 24 und 25 liegen zwischen den Grundplatten 56 und 57 in
einer Ebene. Zwischen den Grundplatten 56 und 57 und
in Wirkverbindung zwischen dem Antriebselement 21 und dem
Abtriebselement 23 ist ein Koppelelement 22 angeordnet. Das
Koppelelement 22 besitzt eine mittige Bohrung 28,
durch die die Zwischenwelle 17 ragt. Das Koppelelement 22 besitzt
radial verlaufende Schlitze 26 für die Klauen 24 und
radial verlaufende Schlitze 27 für die Klauen 25. Die
Schlitze 26 und 27 erstrecken sich vom Umfang
des Koppelelements 22 radial nach innen. Die Schlitze können jedoch
auch zum Umfang geschlossen ausgebildet sein.
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Wie 2 zeigt,
besitzt das Getriebegehäuse 9 einen
Schmieröltank 14 zur
Schmierung der Sägekette 11.
Wie 3 zeigt, besitzt der Schmieröltank 14 einen Einfüllstutzen 16.
Der Schnitt in 3 zeigt die Anordnung der Klauen 24 und 25 im
Koppelelement 22. Die Breite der Schlitze 27 entspricht
der Breite b der Klauen 25. Die Breite b ist dabei in Umfangsrichtung
zum Koppelelement 22 und zur Drehachse 55 (2)
gemessen. Die Klauen 24 besitzen eine in Umfangsrichtung
gemessene Breite a, die der Breite b der Klauen 25 entspricht.
Die Breite c der Schlitze 26 ist größer als die Breite a der Klauen 24.
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Bewegt
sich das Antriebselement 21 mit den Klauen 24 in
Drehrichtung 30, so müssen
die Klauen 24 zunächst
den Winkel α zwischen
den Klauen 24 und jeweils einem Anschlag 58, der
durch die Seitenwand der Schlitze 26 gebildet ist, überwinden,
bevor ein Drehmoment auf das Abtriebselement 23 übertragen
wird. Der Abstand zwischen den Klauen 24 und den zugehörigen Anschlägen 58 mit
dem Winkel α ermöglicht damit
eine begrenzte Beweglichkeit der Sägekette 11 gegenüber der
Antriebswelle 8. Ist die Sägekette 11 in Eingriff
mit einem Werkstück,
wird die Sägekette 11 abgebremst.
Der Freilauf 20 läßt ein Abbremsen
der Sägekette 11 gegenüber der
Antriebswelle 8 zu, bis die Klauen 24 an den Anschlägen 58 anliegen.
Dann wird die Sägekette 11 beschleunigt.
Ist das Abtriebselement 23 schneller als das Antriebselement 21,
beispielsweise, weil ein Zahn der Sägekette außer Eingriff kommt, so wird
die Antriebswelle 8 von der Sägekette 11 zunächst nicht gebremst,
sondern das Koppelelement 22 wird gegenüber den Klauen 24 bewegt,
bis die Klauen 24 in der in 3 gezeigten
Stellung an der dem An schlag 58 gegenüberliegenden Seitenwand der
Schlitze 26 anliegen. Dadurch wird die Bewegung der Sägekette 11 nicht
direkt auf die Antriebswelle 8 übertragen. Die begrenzte Entkopplung
der Bewegung führt
dazu, daß eine
Ausbildung von Eigenschwingungen in dem schwingfähigen System aus Antriebswelle 8,
Getriebe und Sägekette 11 vermieden
ist. Der Winkel α kann
zwischen 5° und
60° betragen.
Vorteilhaft beträgt
der Winkel α 10° bis 30°.
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Beim
Ausführungsbeispiel
nach den 4 und 5 ist ein
Koppelmittel 66, das als Freilauf 40 ausgebildet
ist, zwischen der Antriebswelle 8 und dem in 5 schematisch
gezeigten Getriebe 49 angeordnet. Wie 5 zeigt,
besitzt das Getriebegehäuse 9 zwei
Halbschalen 31 und 32, die in Richtung der Drehachse
der Antriebswelle 8 geteilt sind. Die beiden Gehäusehalbschalen 31 und 32 bilden
die Aufnahme 15. Die Gehäusehalbschalen 31 und 32 besitzen
eine Vielzahl von Bohrungen 36 für Schrauben, mit denen die
beiden Gehäusehalbschalen 31 und 32 miteinander
verbunden werden können.
Im Bereich der Aufnahme 15 besitzen die Gehäusehalbschalen 31 und 32 in
miteinander verbundenem Zustand einen geringen Abstand zueinander,
so daß das
Führungsrohr 3 an
der Aufnahme 15 zwischen die beiden Gehäusehalbschalen 31 und 32 geklemmt werden
kann.
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Das
Getriebegehäuse 9 besitzt
eine Aufnahme 35 für
ein Lager 33 sowie eine Aufnahme 34 für den Freilauf 40.
Der Freilauf 40 besitzt ein Antriebselement 41,
ein Koppelelement 42 sowie ein Abtriebselement 43.
Das Antriebselement 41 besitzt einen Zapfen 61,
der durch das Lager 33 ragt und an dem eine Aufnahme 44 für die Antriebswelle 8 ausgebildet ist.
Die Aufnahme 44 besitzt in ihrem Inneren ein Vierkantprofil 45,
in das ein Vierkantprofil der Antriebswelle 8 eingesteckt
werden kann. Der Zapfen 61 erstreckt sich von einer ebenen,
kreisförmigen Grundplatte 59 des
Antriebselements 41. Auf der dem Zapfen 61 gegenüberliegenden
Seite des Antriebselements 41 ist ein Lagerstutzen 46 angeformt, der
in eine mittige Bohrung 28 des Koppelelements 42 ragt.
An der Grundplatte 59 sind Klauen 24 angeformt,
die in Richtung auf das Abtriebselement 43 ragen. Das Abtriebselement 43 besitzt
eine Grundplatte 60, an der drei Klauen 25 angeformt
sind, die in Richtung auf das Antriebselement 41 ragen.
Das Koppelelement 42 ist identisch zu dem Koppelelement 22 des
Freilaufs 20 ausgebildet. Auch die Klauen 24 und 25 des
Freilaufs 40 entsprechen den Klauen 24 und 25 des
Freilaufs 20.
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An
der dem Antriebselement 41 abgewandten Seite der Grundplatte 60 des
Antriebselements 43 ist ein Vierkantstutzen 47 angeformt,
der in eine Vierkantaufnahme 48 einer Welle 62 ragt.
Die Welle 62 ist die Eingangswelle des Getriebes 49.
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In 4 ist
ein Schnitt durch den Freilauf 40 gezeigt. Das Koppelelement 42 besitzt
Schlitze 27 für die
Klauen 25. Die in Umfangsrichtung gemessene Breite b der
Klauen 25 entspricht der Breite b der Schlitze 27.
Für die
Klauen 24, die eine in Umfangsrichtung gemessene Breite
a besitzen, besitzt das Koppelelement 42 Schlitze 26,
deren in Umfangsrichtung gemessene Breite c größer als die Breite a der Klauen 24 ist.
Zwischen den Klauen 24 und einem am Koppelelement 42 gebildeten
Anschlag 58 ist ein Abstand um einen Winkel α gebildet,
um den das Antriebselement 41 und das Koppelelement 42 gegenüber dem Antriebselement 43 um
die Drehachse der Antriebswelle 8 gedreht werden können. Der
Freilauf 40 bewirkt eine Entkopplung der Bewegung des Werkzeugs
von der Antriebswelle 8. Dadurch werden Schwingungen des
Werkzeugs, also der Sägekette 11,
die auf das Getriebe 49 übertragen werden, nicht zur
Antriebswelle 8 weitergeleitet.
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Die
Koppelelemente 22 und 42 können aus einem festen Material
bestehen, vorteilhaft sind die Koppelelemente 22, 42 jedoch
aus einem Material, das dämpfende
und/oder federnde Eigenschaften besitzt. Vorteilhaft sind die Koppelelemente 22 und 42 aus
Kunststoff. Es können
jedoch auch andere Koppelelemente, beispielsweise Federn oder dgl. zum
Einsatz kommen. Beim Einsatz eines oder mehrerer elastischer Koppelelemente
kann vorgesehen sein, daß das
bzw. die Koppelelemente am Antriebselement ohne Abstand in Drehrichtung
bzw. Gegendrehrichtung anliegen. Die Relativbewegung des Abtriebselements
gegenüber
dem Antriebselement wird in diesem Fall durch die Elastizität des Koppelelements
und nicht durch Überwindung
eines Leerwegs erreicht. Für
die Relativbewegung wird die Kraft benötigt, die zur Deformation des
bzw. der Koppelelemente benötigt
wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel
eines Koppelmittels 67, bei dem kein Leerweg zwischen Antriebselement 21 und
Abtriebselement 23 vorgesehen ist, ist in 6 gezeigt.
Der Aufbau des Koppelmittels 67 entspricht im wesentlichen
dem des Koppelmittels 65. Das Koppelmittel 67 besitzt
ein Antriebselement mit Klauen 24, ein Abtriebselement
mit Klauen 25 und ein Koppelelement 22. In jedem
Schlitz 26 des Koppelelements 22 ist an einer Seite
der Klauen 24 ein Federelement 68 und an der gegenüberliegenden Seite
ein Dämpferelement 69 angeordnet.
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Wird
ein Drehmoment vom Antriebselement mit den Klauen 24 auf
das Antriebselement mit den Klauen 25 übertragen, so bewegen sich
die klauen 24 entgegen der Kraft der Federn 68,
bis die Federn auf Block gedrückt
sind oder die übertragene
Kraft zum Antrieb der Sägekette 11 ausreicht.
Bei einer Übertragung
einer Drehbewegung in Gegenrichtung von den Klauen 25 auf
die Klauen 24 bewegen sich die Klauen 25 und das
Koppelelement 22 in Drehrichtung 30 gegenüber den
Klauen 24, bis die Dämpfungselemente 69 am
Koppelelement 22 an den Klauen 24 anliegen. Diese
Relativbewegung wird unterstützt
von den Federelementen 68. Die Kraftübertragung erfolgt über die
Dämpferelemente 69.
Aufgrund der unterschiedlichen Dämpfungs-
und Federungseigenschaften in den beiden Wirkrichtungen kann die
Ausbildung von Eigenschwingungen vermieden werden.