DE10361294A1

DE10361294A1 - Antivibrationselement

Info

Publication number: DE10361294A1
Application number: DE10361294A
Authority: DE
Inventors: Johannes Menzel; Helmut Lux; Markus Keller; Christoph Von Hiller; Günter Wolf; Andreas Guip
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2023-12-25
Also published as: CN1644957A; DE10361294B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antivibrationselement zwischen einer Motoreinheit (1) mit einem Verbrennungsmotor (2) und einer schwingungsisolierten Einheit (3) eines handgeführten Arbeitsgerätes (4), insbesondere einer Motorkettensäge, einem Trennschleifer, einem Saug-/Blasgerät oder dergleichen. Das Antivibrationselement (5) umfaßt einen Schwingungsdämpfer (6) aus einem aufgeschäumten elastischen Material (7) sowie eine Metallfeder (33) insbesondere aus Stahl.

Description

Die Erfindung betrifft Antivibrationselement mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Der Verbrennungsmotor eines handgeführten Arbeitsgerätes wie eine Motorkettensäge, ein Trennschleifer, ein Saug-/Blasgerät oder dgl. erzeugt in seinem Betriebsdrehzahlbereich Schwingungen, die sich beispielsweise als Vibrationen in einem Handgriff zur Führung des Arbeitsgerätes bemerkbar machen. Ein weiterer Anteil der Schwingungserregung wird regelmäßig durch das über dem Verbrennungsmotor angetriebene Werkzeug, beispielsweise eine Schneidkette, eine Trennscheibe, ein Schneidmesser oder dgl. erregt. Die dadurch erzeugten Schwingungen im Handgriff können zu einer vorschnellen Ermüdung der Bedienperson führen.
Die Motoreinheit eines handgeführten Arbeitsgerätes und eine dazu schwingungsisolierte Einheit beispielsweise mit einem Handgriff weisen vergleichsweise geringe Massen auf, um eine gute Tragbarkeit und eine leichte Führung mit der Hand während des Betriebes zu ermöglichen. Der kleine, leichte Antriebsmotor wird zur Erzeugung einer hinreichenden Antriebsleistung bei hohen Drehzahlen betrieben. Bedingt durch die geringen Drehträgheitskräfte des kleinen Antriebsmotors ist auch dessen Leerlaufdrehzahl vergleichs weise hoch. Insgesamt ergibt sich ein hoch liegendes Erregerfrequenzspektrum. Die Erreger-Kraftamplituden sind durch den unrunden Motorlauf des meist einzylindrischen Antriebsmotors bezogen auf die Gewichtskräfte der zu isolierenden Bauteile ebenfalls hoch.

Es sind vielfältige Ausführungsformen von Arbeitsgeräten bekannt, bei denen beispielsweise ein Handgriff über ein Antivibrationselement an der Motoreinheit des Arbeitsgerätes festgelegt ist. Durch das Antivibrationselement soll eine Schwingungsisolation des Handgriffes von der Motoreinheit erreicht werden. Ein solches Antivibrationselement weist einen Gummischwingungsdämpfer mit kombiniert elastischen und dämpfenden Eigenschaften auf. Über eine gezielte Auslegung der elastischen Eigenschaften läßt sich eine Schwingungsentkopplung einstellen. Ein Teil der dennoch auf das Griffelement übertragenen Schwingungsamplituden kann durch die Materialeigenschaften des Gummis abgedämpft werden.

Nachteilig können dabei die im wesentlichen nichtlinearen Materialeigenschaften des Gummis sein. Beispielsweise steigt die Steifigkeit eines Gummielementes im wesentlichen bedingt durch seine beträchtliche Querdehnung bei größeren Auslenkungen an. In der Folge ändert sich die Resonanzfrequenz des schwingenden Systems aus der Motoreinheit, dem Handgriff und dem zwischengeschalteten Antivibrationselement abhängig von der Vorlast und der Schwingungsamplitude. Eine Anpassung der Resonanzfrequenz an den Betriebsfrequenzbereich des Arbeitsgerätes ist deshalb schwierig. Ein Betrieb derartiger Antivibrationselemente in einem quasi linearen Bereich ist nur bei einer entsprechend großen Ausbildung der Antivibrationselemente möglich, wofür nicht immer hinreichend Bauraum zur Verfügung steht. Hohe Betriebslasten oder beengte räumliche Verhältnisse erfordern die Anordnung eines Schwingungsdämpfers beispielsweise in einer Hülse, die die Querausdehnung des Dämpfermaterials behindert. Die Behinderung der Querausdehnung führt bei Gummi zu einer erheblichen Versteifung, die einer Anpassung an die zu dämpfenden Erregerfrequenzen erschwert.

Ein weiterer Nachteil von Gummi als Werkstoff für ein Dämpferelement liegt in seiner frequenzabhängigen Steifigkeit. Bei hohen Frequenzen nimmt der Elastizitätsmodul des Gummiwerkstoffes zu. Es kann sich eine erhöhte Eigenfrequenz einstellen, die zu Resonanzen bei den vergleichsweise hohen Erregerfrequenzen führt. Unter ungünstigen Bedingungen kann die Resonanzfrequenz sogar mit der Erregerfrequenz "mitwandern". Es können sich unerwünschte Resonanzen über einen breiten Erregerfrequenzbereich einstellen. Für eine hinreichende Schwingungsentkopplung bei hohen Erregerfrequenzen ist deshalb eine sehr weiche Auslegung des Antivibrationselementes erforderlich, die unter umständen zu einer übermäßig weichen Anbindung eines Griffelementes an der Motoreinheit führen kann. Eine saubere Führung des Arbeitsgerätes ist dadurch behindert.

Weitere Nachteile können durch die Versteifung des Gummimaterials bei niedrigen Temperaturen oder durch Alterung auftreten. Eine konstruktiv vorgegebene Schwingungsentkopplung kann dadurch unter Umständen in der Praxis nicht mehr erreicht werden.

In alternativen Ausbildungen sind Antivibrationselemente mit Stahlfedern bekannt, deren Federeigenschaften im wesentlichen konstant bzw. linear sind. Nachteilig ist dabei jedoch die geringe Materialdämpfung des Stahles, die zu unerwünschten Resonanzen führen kann. Ein Antivibrationselement mit einem Schwingungsdämpfer aus Stahl ist darüber hinaus empfindlich bezüglich Materialermüdung.

Die DE 101 21 029 A1 offenbart ein Antivibrationselement eines handgeführten Arbeitsgerätes, welches einen Schwingungsdämpfer aus einem aufgeschäumten Material aufweist. Die Steifigkeit des aufgeschäumten Dämpfers ist im Vergleich zu Gummi weniger last- und frequenzabhängig. Das entsprechend schwingungsentkoppelte System kann bei verbesserter Schwingungsentkopplung steifer und führungsgenauer ausgelegt sein. Das Schaummaterial weist eine nur eingeschränkte Tragfähigkeit auf. Für die Aufnahme großer Handund Betriebskräfte ist eine großvolumige Auslegung erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antivibrationselement eines handgeführten Arbeitsgerätes mit verbesserter Wirkung bereit zu stellen.

Die Aufgabe wird durch ein Antivibrationselement mit den Merkmalen nach dem Anspruch 1 gelöst.

Es wird ein Antivibrationselement eines handgeführten Arbeitsgerätes vorgeschlagen, das einen Schwingungsdämpfer aus einem aufgeschäumten elastischen Material sowie eine Metallfeder insbesondere aus Stahl umfaßt.

Die Ausbildung des Antivibrationselementes mit einem aufgeschäumten Schwingungsdämpfer und mit einer Metallfeder führt zu einer unerwarteten Ergänzung der positiven Eigenschaften beider Bauteile.

Die Metallfeder weist bei geringem Bauvolumen eine hohe Belastbarkeit auf. Es können große Kräfte ohne Überlastung des Antivibrationselementes übertragen werden. Das unabhängig von der aufgebrachten Last und der Erregerfrequenz lineare Federverhalten erlaubt eine einfache, reproduzierbare Abstimmung des Schwingungssystems, die auch nach vielen Betriebsstunden und bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen erhalten bleibt. Das Fehlen einer statischen bzw. auslenkungsbedingten Versteifung und einer dynamischen Versteifung bei einer Metallfeder erlaubt eine vergleichsweise steife Auslegung des Antivibrationselementes, bei der die Eigenfrequenz des Schwingungssystems nur knapp unterhalb der vergleichsweise hoch liegenden Erregerfrequenz beim Leerlaufbetrieb des Antriebsmotors liegt. Die steife Auslegung führt zu einer präzisen, unnachgiebigen Führbarkeit des Arbeitsgerätes. Das Aufbringen von Handkräften oder betriebsbedingten Schwingungen führt nicht zu einer Versteifung des Antivibrationselementes. Die Abstimmung bleibt in ihrer Eigenfrequenz unterhalb der Erregerfrequenz. Resonanzen sind vermieden. Es ist eine gute Schwingungsentkopplung gegeben.

Die guten Federeigenschaften in Verbindung mit der geringen Materialdämpfung der Metallfeder werden durch die gute Dämpfung des aufgeschäumten Dämpfungselementes ergänzt.

Die hohe Tragfähigkeit der Metallfeder führt dazu, daß das aufgeschäumte Dämpfungselement einer nur geringen Belastung ausgesetzt ist. Das Dämpfungselement kann vergleichsweise klein ausgebildet sein.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß bei der entstehenden geringen Belastung des Schaummateriales dieses sich in einem Kennlinien-Bereich befindet, bei dem zusätzliche statische Kräfte zu einer Verringerung der statischen Steifigkeit führen.

Von einer Situation ausgehend, bei der das Arbeitsgerät im Leerlauf getragen bzw. geführt wird, kann das handgeführte Arbeitsgerät einer äußeren Betriebslast ausgesetzt werden. Am Beispiel einer Motorkettensäge wird zunächst die Drehzahl ggf. bis zur Maximaldrehzahl erhöht und dann die Führungsschiene mit der Schneidkette an das Schneidgut angelegt. Zum Ausführen des Schnittes wird eine zusätzliche Handkraft aufgebracht, wobei sich die statische Belastung des Antivibrationselementes erhöht.

Die gestiegene Drehzahl des Antriebsmotors und auch der Schneidvorgang der mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Sägekette erzeugen eine im Vergleich zum Leerlauf deutlich erhöhte Erregerfrequenz. Diese hochfrequente Erregung führt unerwartet nicht zu einer unerwünschten Versteifung des aufgeschäumten Dämpferelementes. Vielmehr wird der erwar tete dynamische Anstieg der Schaum-Steifigkeit dadurch kompensiert, daß die statische Steifigkeit in Folge der erhöhten Handkraft nachläßt. Beide Effekte heben sich zumindest in etwa gegenseitig auf. Auch die Steifigkeit der Metallfeder verändert sich nicht. Die Eigenfrequenz des gesamten Schwingungssystems bleibt in etwa konstant.

Ausgehend von der im Leerlauf bereits guten Schwingungsentkopplung wird der Abstand der Erregerfrequenz zur konstruktiv vorgegebenen und konstant bleibenden Eigenfrequenz unter Betriebslast größer. Der erhöhte Abstand führt zu einer verbesserten Schwingungsentkopplung im Betrieb.

Die Kombination beider Elemente erzeugt eine "fail safe" Funktion. Beim Bruch eines der beiden Elemente stellt das jeweils verbleibende Element eine sichere Verbindung der beiden zu isolierenden Bauteile her.

Insbesondere sind die Metallfeder und der Schwingungsdämpfer parallel zueinander geschaltet. Beide Elemente erfahren in etwa die gleiche Auslenkung. Durch Anpassung und Auswahl unterschiedlicher Steifigkeiten für beide Bauteile können die Gesamtfedersteifigkeit, sowie die Belastung und die Dämpfungswirkung in beiden Bauteilen angepaßt werden.

Der Schwingungsdämpfer aus dem aufgeschäumten Material kann vorteilhaft vorgespannt eingebaut sein. Durch Wahl der entsprechenden Vorspannung kann die spannungsabhängige Steifigkeit des Dämpfermaterials beeinflußt werden. Das Schwingungs- und Dämpfungsverhalten kann mit einfachen Mitteln angepaßt werden. Zum Aufbringen der Vorspannkraft eignet sich insbesondere eine Vorspannkraft der Metallfeder oder ein engerer Durchmesser beispielsweise einer Einspannhülse. Beide Elemente können dabei gegeneinander unter Druck vorgespannt sein. Eine schwingende Belastung führt zu einer schwingenden Veränderung der Vorspann-Druckkraft, ohne daß ein unter Umständen nachteiliger Wechsel zwischen Druck- und Zugkraft eintritt.

In einer zweckmäßigen Ausbildung der vorgenannten Variante ist die Metallfeder als Schraubenfeder mit einer Längsachse ausgebildet, wobei der Schwingungsdämpfer zumindest in etwa koaxial zur Längsachse der Schraubenfeder angeordnet ist. Es ergibt sich eine kompakte, platzsparende Bauweise. Die koaxiale Bauweise vermeidet Asymmetrien bei der Krafteinleitung. Die Schraubenfeder und der Schwingungsdämpfer sind im wesentlichen verkantungsfrei belastet. Es ergibt sich ein geringes Spannungsniveau, in dessen Folge ein insgesamt kleines und dabei wirkungsvolles Antivibrationselement aufgebaut werden kann. Die Schraubenfeder kann beispielsweise mit ihrer Längsachse quer zur Richtung der hauptsächlich auftretenden statischen Führungskräfte angeordnet werden und eine hohe Tragfähigkeit des Antivibrationselementes in dieser Richtung herbeiführen. Längs zur Achsrichtung weist die Schraubenfeder eine vergleichsweise geringe Federsteifigkeit auf, die in vorteilhafter Weise durch den elastischen Schwingungsdämpfer mit entsprechend angepaßter Steifigkeit kompensiert werden kann. Die in Längsrichtung verlaufende Schwingungsenergie wird wirkungsvoll abgedämpft.

Das elastische Material ist vorteilhaft ein feinporiger Polyurethanschaum, dessen Poren ein Volumenanteil im Bereich zwischen etwa 50 und 65% des Gesamtvolumens aufweist, und dessen Porengröße kleiner als 0,2 mm und insbesondere kleiner als 0,1 mm ist. Das spezifische Gewicht des aufgeschäumten Materials liegt insbesondere im Bereich zwischen 350 kg/m³ und 650 kg/m³. Mit einem derartigen Schaummaterial sind gute Schwingungs- und Dämpfungseigenschaften insbesondere im Hinblick auf die bei einem handgeführten Arbeitsgerät vorrangig auftretenden Erregerfrequenzen gegeben.

Das genannte Material weist geringe Ermüdungserscheinungen auf. Die Querdehnung des Materials bei einer Längsbelastung ist insbesondere durch die Kompressibilität der Poren klein. Die Steifigkeit des Antivibrationselementes kann für eine sichere Führung des Arbeitsgerätes hinreichend hoch bemessen sein. Die geringe Querausdehnung des Materials erlaubt auch den Einsatz entsprechender Antivibrationselemente in räumlich beengten Einbauumgebungen. Allgemein ist ein geringes Blockmaß des Schwingungsdämpfers erzielbar. Insbesondere bei Verwendung von Polyuhrethanschaum ist auch der Temperatureinfluß auf die Materialeigenschaften gering, so daß auch eine gute Dämpfungswirkung in einem erhöhten Temperaturbereich beispielsweise von –40 C° bis etwa 110 C° erzielt werden kann.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Schwingungsdämpfer von einer Hülse außenseitig umschlossen. Bei einer entsprechenden Gestaltung der Hülse oder eines entsprechenden Formteiles ist eine hohe mechanische Belastbarkeit des Antivibrationselementes erzielbar. Bei entsprechender Ausgestaltung der Hülse kann bedarfsweise eine ggf. uner wünschte Schubverformung vermieden werden. Durch die geringe Querdehnung insbesondere des elastischen Polyurethanschaums bleiben die erwünschten Federeigenschaften auch im geschlossenen Bauraum erhalten.

In einer vorteilhaften Weiterbildung sind umfangsseitig des Schwingungsdämpfers radial hervorstehende Rippen aus dem aufgeschäumten elastischen Material angeformt, wobei der Schwingungsdämpfer im montierten Zustand umfangsseitig der Rippen von der Hülse gehalten ist und dabei Zwischenräume zwischen den Rippen und der Hülse verbleiben. Der Schwingungsdämpfer kann unter radialer Vorspannung der Rippen klemmend gehalten sein. Es ergibt sich eine kompakte Bauform, bei der die Rippen sich unter Last ungehindert verformen können. Eine Querausdehnung des Schaummaterials ist nicht behindert. Bei radialer Belastung werden ein Teil der Rippen komprimiert, währen die gegenüberliegenden Rippen aus einer Vorspannung heraus sich entspannen. Bei axialer Belastung erfahren die Rippen eine ungehinderte Schubverformung. Ein erwünschtes lineares Feder-/Dämpferverhalten des Schwingungsdämpfers ist begünstigt.

Eine leichte Montierbarkeit ergibt sich bei einer zweckmäßigen Ausbildung, bei der eine der beiden zu isolierenden Einheiten einen Zapfen aufweist, der durch eine Halteöffnung des Schwingungsdämpfers hindurchgeführt ist, und der eine Rastnase zur axialen Sicherung des Schwingungsdämpfers aufweist. Die Rastnase kann, muß aber nicht federnd ausgebildet sein. Der elastische Schwingungsdämpfer kann ohne Aufwand einfach auf den Zapfen aufgeschoben werden, wobei die Elastizität auch die Hindurchführung der Rastnase erlaubt.

In einer vorteilhaften Ausführung ist die Metallfeder mittels eines Schwenkgelenkes an der Motoreinheit und/oder an der schwingungsisolierten Einheit befestigt. Das Schwenkgelenk vermeidet die Einleitung eines Momentes in die Motoreinheit und/oder in die schwingungsisolierte Einheit. Übermäßige Kraftspitzen sind vermieden. Auch die Schraubenfeder selbst ist nur in axialer Richtung und frei von Querkräften bzw. Momenten belastet. Es ergibt sich in erwünschter Weise ein linearer Federkennweg mit entsprechend günstigen Schwingungs- und Dämpfungseigenschaften unter Vermeidung von unerwünschten Belastungsspitzen. Auf tretende Querkräfte werden durch den aufgeschäumten Schwingungsdämpfer aufgenommen, wobei dessen oben beschriebene vorteilhafte Eigenschaften ohne Beeinträchtigung durch die Schraubenfeder zum Tragen kommen. Es können in einfacher Weise angepaßt unterschiedliche Schwingungs- und Dämpfungseigenschaften für unterschiedliche Belastungsrichtungen konstruktiv eingestellt werden. Bauraumbedingte Schrägstellungen der Metallfeder können ohne zusätzlichen Platzbedarf realisiert werden.

Die Schraubenfeder ist zweckmäßig an zumindest einem ihrer beiden Enden auf einem die Federwicklung aufnehmenden Gewindezapfen gehalten. Es ergibt sich eine zuverlässige Krafteinleitung in allen räumlichen Achsrichtungen. Neben Druckkräften können auch Zugkräfte eingeleitet werden. Die Montage kann in einfacher Weise durch einfaches Aufschrauben der Schraubenfeder auf den Gewindezapfen erfolgen.

In einer vorteilhaften Ausbildung ist die schwingungsisolierte Einheit eine über das Antivibrationselement mit der Motoreinheit verbundene Griffeinheit. Die Griffeinheit ist dabei mit nur einem geringen Vibrationsniveau beaufschlagt. Die Motoreinheit selbst kann dabei jedoch starr beispielsweise bezüglich des anzutreibenden Werkzeuges ausgerichtet sein, in dessen Folge Fluchtungsfehler vermieden sind.

In zweckmäßiger Weiterbildung ist auf einer Seite der Griffeinheit die Metallfeder und auf der gegenüberliegenden Seite der Griffeinheit der Schwingungsdämpfer angeordnet. Es ergibt sich eine elastische Parallelschaltung beider Bauteile mit insgesamt geringem Platzbedarf. Die gegenüberliegende Anordnung der beiden Bauteile führt dazu, daß das Motorgehäuse die Griffeinheit in dem entsprechenden Bereich seitlich übergreift und so zu einer schützenden Abdeckung führt. In Verbindung mit der koaxialen Bauweise bilden die Schraubenfeder und das Dämpfungselement eine durchgehende Einheit mit einer beidseitigen, verkantungsfreien Krafteinleitung in die Griffeinheit.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 in einer schematischen Seitenansicht eine Motorkettensäge mit einer Motoreinheit und einer mittels eines Schwingspaltes von der Motoreinheit getrennten Griffeinheit,
2 in einer unteren, vergrößerten Detailansicht den unteren Festlegungsbereich des Griffrohres mit einem Antivibrationselement der Anordnung nach 1,
3 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung Einzelheiten des Antivibrationselementes nach 2
4 die Anordnung nach 3 im montierten Zustand,
5 eine Schnittdarstellung der Anordnung nach 2 im Bereich des Antivibrationselementes,
6 in einer perspektivischen Ansicht eine Variante der Federanordnung nach 4 mit einem Schwenkgelenk,
7 in einer unteren Ansicht das Arbeitsgerät nach 1 mit einem gelenkig schräggestellten Federelement nach 6.
1 zeigt in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung ein handgeführtes Arbeitsgerät 4 am Beispiel einer Motorkettensäge. Das Arbeitsgerät 4 kann auch ein Trennschleifer, ein Saug-/Blasgerät, ein Freischneider oder dgl. sein. Das Arbeitsgerät 4 umfaßt eine Motoreinheit 1 mit einem nicht näher dargestellten Verbrennungsmotor 2. Von der Motoreinheit 1 ist eine Griffeinheit 10 als schwingungsisolierte Einheit 3 mittels eines Schwingspaltes 29 getrennt.
An der Motoreinheit 1 ist in der durch einen Pfeil 30 angedeuteten Frontrichtung eine Führungsschiene 23 mit einer umlaufenden Schneidkette 24 angeordnet.
Die Griffeinheit 10 weist an ihrem rückwärtigen Ende einen Handgriff 12 auf. Zwischen dem Handgriff 12 und der Führungsschiene 23 ist ein Griffrohr 11 an seinen beiden Enden 25, 26 mittels Befestigungsschrauben 27 an der Griffeinheit 10 festgelegt. Das Griffrohr 11 verläuft dabei oberhalb und seitlich der Griffeinheit 10 bis zu deren Unterseite. Dort weist die Griffeinheit 10 ein sich in Frontrichtung 30 erstreckenden, längsverlaufenden Längsträger 28 auf, der seitlich und nach oben von einem Gehäuse 17 der Motoreinheit 1 umschlossen ist. Das untere Ende 26 des Griffrohres 11 ist am Längsträger 28 befestigt.
Auch zwischen dem Längsträger 28 und der Motoreinheit 1 bzw. deren Motorgehäuse 17 verläuft ein Schwingspalt 29. Die Motoreinheit 1 und die Griffeinheit 10 sind mittels im Zusammenhang mit den 2 bis 7 beschriebenen Antivibrationselementen 5 miteinander verbunden, wobei der Schwingspalt 29 eine freie Relativverschiebung der beiden Bauteile gegeneinander ermöglicht.
Das Griffrohr 11 bildet dadurch zusammen mit der Griffeinheit 10 eine Schwingungsisolierte Einheit 3. Es kann auch eine gemeinsame Ausbildung des Griffrohres 11 und des Handgriffes 12 als schwingungsisolierte Griffeinheit 10 zweckmäßig sein. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Festlegung des Verbrennungsmotors 2 über Antivibrationselemente 5 im Gerätegehäuse, wodurch das Gerätegehäuse zusammen mit der Griffeinheit 10 zur schwingungsisolierten Einheit 3 wird. Die Motoreinheit 1 kann auch beispielsweise die Einheit aus einem Verbrennungsmotor und einem Führungsrohr eines Freischneiders sein, bei dem ein Griffbügel oder ein Lenkergriff über ein erfindungsgemäßes Antivibrationselement 5 (2 bis 5) am Führungsrohr festgelegt ist.
2 zeigt in einer unteren, vergrößerten Detailansicht die Anordnung nach 1, wobei durch den Pfeil 30 die Frontrichtung angegeben ist. Das untere Ende 26 des Griffrohres 11 ist durch angedeutete Schraublöcher mit dem Längsträger 28 der Griffeinheit 10 verschraubt.
Der Längsträger 28 weist an seinem vorderen Ende einen Befestigungsfortsatz 31 auf, auf dessen einer Seite ein im Motorgehäuse 17 gelagerter Schwingungsdämpfer 6 aus einem elastischen, aufgeschäumten Material 7 gelagert ist. Auf der gegenüberliegenden Seite des Befestigungsfortsatzes 31 ist eine Metallfeder 33 vorgesehen, mittels derer der Längsträger 28 mit dem Gehäuse 17 verbunden ist. Der Schwingungsdämpfer 6 und die Metallfeder 33 sind zusammen Teil eines Antivibrationselementes 5.
Die Metallfeder 33 kann als Drehfeder, Tellerfeder oder anderes geeignetes Federelement ausgebildet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Ausbildung als Schraubenfeder 32 gewählt. Als geeignetes Material hat sich Federstahl bewährt.
Der Schwindungsdämpfer 6 ist aus einem aufgeschäumten elastischen Material 7 hergestellt, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel ein elastischer Polyurethanschaum ist. Der Polyurethanschaum weist Poren auf, deren Volumenanteil vom Gesamtvolumen des elastischen Materials 7 vorzugsweise zwischen 50 und 65% und im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa bei 60% liegt. Das elastische Material 7 ist feinporig mit einer Porengröße aufgeschäumt, die kleiner als 0,2 mm und insbesondere kleiner als 0,1 mm ist. Das spezifische Gewicht des aufgeschäumten Materials 7 liegt dabei im Bereich zwischen 350 kg/m³ und 650 kg/m³.
3 zeigt in einer perspektivischen Explosionsdarstellung Einzelheiten des Antivibrationselementes 5 nach 2. Stirnseitig des Längsträgers 28 der Griffeinheit 10 ist der Befestigungsfortsatz 31 einteilig angeformt. Seitlich weist der Befestigungsfortsatz 31 einen ebenfalls einteilig angeformten Gewindezapfen 41 auf. Am angrenzenden Gehäusebauteil 17 ist ein gleichartig geformter Gewindezapfen 41 festgelegt. Im montierten Zustand greift ein außenseitiges Gewinde der Gewindezapfen 41 innenseitig in die beiden Enden 39, 40 der Schraubenfeder 32, wobei durch das Gewinde die Federwicklung formschlüssig aufgenommen ist.
Auf der gegenüberliegenden Seite des Befestigungsfortsatzes 31 ist ein Zapfen 35 mit einer umlaufenden, kegelförmigen Rastnase 37 angeformt. Dem Zapfen 35 zugeordnet, weist der Schwingungsdämpfer 6 aus dem oben beschriebenen elastischen Material 7 eine mittige Halteöffnung 36 auf. Umfangseitig des Schwingungsdämpfers 6 sind radial hervorstehende Rippen 34 aus dem aufgeschäumten elastischen Material 7 angeformt.
4 zeigt die Anordnung nach 3 im montierten Zustand. Die Schraubenfeder 32, der Befestigungsfortsatz 31 und der Schwingungsdämpfer 6 sind koaxial zu einer gemeinsamen Längsachse 38 angeordnet.
5 zeigt in einer Schnittdarstellung die Anordnung nach den 2 bis 4 im eingebauten Zustand. Das Gehäuse 17 der Motoreinheit 1 ist zweiteilig ausgebildet und übergreift seitlich den Befestigungsfortsatz 31 der Griffeinheit 10. Der Befestigungsfortsatz 31 ist beidseitig zwischen den Gehäuseteilen 17 durch die Schraubenfeder 32 und den Schwingungsdämpfer 6 gehalten. Dabei ist auf einer Seite 42 der Griffeinheit 10 die Metallfeder 33 und auf der gegenüberliegenden Seite 43 der Griffeinheit 10 der Schwingungsdämpfer 6 angeordnet.
Die Schraubenfeder 32 kann unter axialer Vorspannung eingebaut sein. Die entstehende Vorspann-Druckkraft überträgt sich mittels des Befestigungsfortsatzes 31 auf den Schwingungsdämpfer 6. Dementsprechend ist auch der Schwingungsdämpfer 6 im hier gezeigten eingebauten Zustand einer axialen Druckvorspannung ausgesetzt.
Die beiden Gewindezapfen 41 greifen mit ihrem umlaufenden Gewinde in die Wicklungen der Schraubenfeder 32. Der Gewindezapfen 41 auf der Seite des Befestigungsfortsatzes 31 ist einteilig an diesem angeformt. Der gegenüberliegende Gewindezapfen 41 ist als separates Bauteil ausgebildet.
Der rastend auf den Zapfen 35 (3) aufgeschobene Schwingungsdämpfer 6 ist klemmend unter radialer Vorspannung in einer Hülse 45 des Motorgehäuses 17 gehalten. Dabei liegen die radial hervorstehenden Rippen 34 unter Vorspannung außenseitig an der Innenseite der Hülse 45 an. Zwischen den Rippen 34 und der außenseitigen Hülse 45 verbleiben Zwischenräume 44. Der Schwingungsdämpfer 6 kann auch zylinderförmig ausgbildet sein, wobei dessen Querausdehnung unter Druckbeanspruchung durch die außenseitig umschließende Hülse verhindert ist. Durch beispielsweise eine stirnseitige Abschlußwand der Hülse 45 kann auch eine axiale Schubverformung des Schwingungsdämpfers vermieden oder zumindest eingeschränkt werden.
Aus der beidseitigen Anordnung von Schraubenfeder 32 und Schwingungsdämpfer 6 und deren außenseitige Festlegung am Motorgehäuse 17 ergibt sich eine Parallelschaltung der Schraubender 32 und des Schwingungsdämpfers 6.
6 zeigt in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung eine Variante der Schraubenfederanordnung nach den 2 bis 5. Der dem Befestigungsfortsatz 31 zugewandte Gewindezapfen 41 ist mit einem quer zur Längsachse der Schraubenfeder 32 angeordneten Zapfen 48 versehen, der schwenkbar in den Befestigungsfortsatz 31 (5) eingehängt werden kann. Es ist dadurch ein Schwenkgelenk 46 gebildet, wodurch die Schraubenfeder 32 in unterschiedlichen Winkeln relativ zum Befestigungsfortsatz 31 bzw. Zur Griffeinheit 10 angeordnet werden kann. Beide Gewindezapfen 41 weisen jeweils eine Keilplatte 47 auf, mittels derer ein Winkelausgleich bei der Montage herbeigeführt werden kann.
7 zeigt eine untere Ansicht des Arbeitsgerätes nach 1, bei der die Schraubenfeder 32 bezogen auf die Senkrechte zur Frontrichtung 30 um einen Winkel von etwa 7° schräggestellt eingebaut ist. Die Schrägstellung der Schraubenfeder 32 ist durch das Schwenkgelenk 46 derart kompensiert, daß im Schwenkgelenk 46 momentenfrei Längskräfte in die Schraubenfeder 32 eingeleitet werden. Es kann auch anstelle des gezeigten Schwenkgelenkes 46 oder in Kombination damit ein Schwenkgelenk 46 an der Verbindungsstelle zwischen der Schraubenfeder 32 und der Motoreinheit 1 vorgesehen sein. In den übrigen Merkmalen und Bezugszeichen stimmt das Ausführungsbeispiel nach den 6 und 7 mit dem Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 5 überein.

Claims

Antivibrationselement zwischen einer Motoreinheit (1) mit einem Verbrennungsmotor (2) und einer schwingungsisolierten Einheit (3) eines handgeführten Arbeitsgerätes (4), insbesondere einer Motorkettensäge, einem Trennschleifer, einem Saug-/Blasgerät oder dgl., dadurch gekennzeichnet, daß das Antivibrationselement (5) einen Schwingungsdämpfer (6) aus einem aufgeschäumten elastischen Material (7) sowie eine Metallfeder (33) insbesondere aus Stahl umfaßt.
Antivibrationselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfeder (33) und der Schwingungsdämpfer (6) parallel geschaltet sind.
Antivibrationselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer (6) aus dem aufgeschäumten Material (7) vorgespannt eingebaut ist.
Antivibrationselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer durch eine Vorspannkraft der Metallfeder (33) vorgespannt ist.
Antivibrationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfeder (33) als Schraubenfeder (32) mit einer Längsachse (38) ausgebildet ist, wobei der Schwingungsdämpfer (6) zumindest in etwa koaxial zur Längsachse (38) der Schraubenfeder (32) angeordnet ist.
Antivibrationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material (7) ein Polyurethanschaum ist.
Antivibrationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material (7) feinporig mit einer Porengröße aufgeschäumt ist, die kleiner als 0,2 mm und insbesondere kleiner als 0,1 mm ist.
Antivibrationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material (7) Poren (8) mit einem Volumenanteil im Bereich zwischen etwa 50% und 65% des Gesamtvolumens aufweist.
Antivibrationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht des aufgeschäumten Materials (7) im Bereich zwischen 350 kg/m³ und 650 kg/m³ liegt.
Antivibrationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer (6) von einer Hülse (45) außenseitig umschlossen ist.
Antivibrationselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß umfangsseitig des Schwingungsdämpfers (6) radial hervorstehende Rippen (34) aus dem aufgeschäumten elastischen Material (7) angeformt sind, wobei der Schwingungsdämpfer (6) im montierten Zustand umfangsseitig der Rippen (34) von der Hülse (45) gehalten ist und dabei Zwischenräume (44) zwischen den Rippen (34) und der Hülse (45) verbleiben.
Antivibrationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Einheiten (1,3) einen Zapfen (35) aufweist, der durch eine Halteöffnung (36) des Schwingungsdämpfers (6) hindurchgeführt ist, und der eine Rastnase (37) zur axialen Sicherung des Schwingungsdämpfers (6) aufweist.
Antivibrationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfeder (33) mittels eines Schwenkgelenkes (46) an der Motoreinheit (1) und/oder an der schwingungsisolierten Einheit (3) befestigt ist.
Antivibrationselement nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfeder (32) an zumindest einem ihrer Enden (39, 40) auf einem die Federwicklung aufnehmenden Gewindezapfen (41) gehalten ist.
Antivibrationselement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingungsisolierte Einheit (3) eine über das Antivibrationselement (5) mit der Motoreinheit (1) verbundene Griffeinheit (10) ist.
Antivibrationselement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite (42) der Griffeinheit (10) die Metallfeder (33) und auf der gegenüberliegenden Seite (43) der Griffeinheit (10) der Schwingungsdämpfer (6) angeordnet ist.