DE2611023C2 - Anordnung einer Hubkolbenmaschine auf einem Chassis - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Hubkolbenmaschine mit einer in einem Kurbelgehäuse gelagerten Kurbelwelle auf einem Chassis, in welchem eine Antriebswelle drehbar gelagert ist die mit der Kurbelwelle über eine Kraftübertragungsvorrichtung verbunden ist

Hubkolbenmaschinen, insbesondere solche Maschinen, die nur einen einzigen Zylinder aufweisen, haben in der Technik weitestgehende Verbreitung als Brennkraftmaschinen, Kompressoren, Pumpen und dergleichen gefunden. Als Brennkraftmaschinen dienen sie dem Antrieb von Werkzeugen, wie z. B. Kettensägen, Rasenmähern, Bodenfräsen, Handpflügen, Mähwerken und vielen anderen Werkzeugen mehr, aber auch zum Antrieb von Kleintraktoren in gärtnerischen oder landwirtschaftlichen Betrieben, kleinen Schneeräummaschinen und vor allem Motorrädern. Einzylinder-Hubkolbenmaschinen dienen auch als Pumpen für Flüssigkeiten aller Art und als Kompressoren für die Erzeugung von Druckluft insbesondere in der Kühltechnik.

Die Einzylinder-Hubkolbenmaschine mit hin- und hergehendem Kolben hat eine sehr weite Anwendung in jeglicher Industrie und auch im Haushalt wegen ihrer niedrigen Kosten, ihres leichten Gewichtes, ihrer Zuverlässigkeit und ihrer Vielseitigkeit gefunden. Sie hat jedoch einen erheblichen Nachteil. Die weist nämlich Vibrationen auf, die sie auf das Maschinen- bzw. Fahrzeugchassis überträgt und die nicht nur zu erheblichen Lärmbelästigungen führen können, sondern auch für die Bedienungspersonen von mit Einzylinder-Maschinen ausgerüsteten Werkzeugen oder Fahrzeugen sehr unangenehm sind. Die Vibrationen einer Einzylinder-Hubkolbenmaschine beruhen vor allem auf fünf verschiedenen Quellen von Schwingungskräften und Schwingungsmomenten. Es sind dieses vor allem:

1. drehende Beharrungskräfte der Kurbel und der sich mit ihr drehenden Teile.

2. Hin- und hergehende Beharrungskräfte des Kolbens und derjenigen Teile, die sich mit ihm bewegen.

3. Das Beharrungsdrehmoment, welches von hin- und hergehenden Teilen ausgelöst wird

4. Das Beharrungsdrehmoment welches durch die Schwunggewichtsbewegung der Kolben und Kurbelwelle verbindende Pleuelstange erzeugt ist

5. Drehkraftveränderungen, die durch eine Veränderung des Gasdrucks oder Flüssigkeitsdrucks, der auf dem Kolben wirksam ist, erzeugt sind.

Eine zu niedrigen Kosten durchzuführende Lösung der Vibrationsprobleme würde die Einzylinder-Hubkolbenmaschine zu einem idealen Gegenstand machen. Versuche zur Lösung dieser Vibrationsprobleme müssen sich mit allen fünf Vibrationsquellen befassen. Bis heute haben sich aber die Versuche im wesentlichen auf die ersten drei genannten Kräfte konzentriert und dabei folgendes erreicht:

1. Die Dreh-Beharrungskräfte können komplett eli-

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miniert werden durch die Anwendung von drehenden Gegengewichten.

2. Die Elimination von hin- und hergehenden Beharrungskräften ist möglich durch die Anwendung einer Ausgleichsvorrichtung oder eines gleichwertigen Getriebesystems unter einem erheblichen Aufwand an Kosten und Maschinengewicht, wobei die Vorzüge an Einfachheit und auch Zuverlässigkeit zu einem erheblichen Teil aufgegeben werden massen.

3. Die Elimination der hin- und hergehenden Beharrungskräfte eliminiert das Beharrungsdrehmoment, welches durch die hin- und hergehenden Teile erzeugt ist

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Die Eiiminierung des Beharrungsdrehmomentes, welches durch die Pendelbewegung der Pleuelstange erzeugt ist, stellt ein nur schwer lösbares Problem dar. Da jedoch dieses Drehmoment, welches durch die Oszillation der Pleuelstange erzeugt ist, ge. ing ist, wird es allgemein vernachlässigt Sehr schwierig ist auch die Beseitigung derjenigen Vibrationen, die durch Gasdruckunterschiede bzw. Flüssigkeitsdruckunterschiede auf den Kolben der Maschine ausgelöst werden.

Eine bekannte Lösung dieses Problems ist die Anwendung einer Vielzylinderanordnung, welche die Gas- bzw. Flüssigkeits-Drehkraftschwankungen unter einer erheblichen Aufopferung der Einfachheit der Maschine und unter einem erheblichen Aufwand an Kosten reduzieren.

Da hier mit einfachen Mitteln eine Lösung der Vibrationsprobleme nicht möglich ist hat man als Alternativlösung aberall zugelassen, daß die Hubkolbenmaschine in gewissen Grenzen vibriert und hat dann versucht, die Übertragung der Vibrationskräfte auf das Chassis bzw. Gestell möglichst klein zu halten. Da aber unglücklicherweise die Hubkolbenmaschinen in allen drei Dimensionen schwingen, ergeben sich nicht nur Probleme bei einer Dämmung der Vibrationskräfte bei der Übertragung von der Hubkolbenmaschine auf das Chassis, sondern es ergeben sich auch erhebliche Probleme bei der Übertragung der Drehbewegung der Kurbelwelle auf eine im Chassis gelagerte Antriebswelle. Denn bei Schwingungen in allen drei Dimensionen verändert sich ja der Abstand der Achse der Kurbelwelle von der Achse der Antriebswelle, so daß bei der Kraftübertragungsvorrichtung zwischen Kurbelwelle und Antriebswelle vorzeitige Verschleißerscheinungen auftreten, aber auch zusätzlich Vibrationen ausgelöst werden. so

Bei Einzylinder-Hubkolbenmaschinen wird üblicherweise das Problem der Vibrationsübertragung mit Hilfe von Metall-Gummi-Elementen gelöst wie das z. B. die DE-AS 21 38 294 zeigt Die Hubkolbenmaschine ist mittels Metall-Gummi-Elemcnten in einem Gestell aufgehängt Da hierduch die aus der Hubkolbenmaschine übertragenen Vibrationen nur geringfügig zu dämpfen sind, werden besondere Metall-Gummi-Verbindungen zwischen den Handgriffen, mit denen das Maschinengestell getragen wird, und dem Gestell vorgesehen. Hierdurch wird die Übertragung der Vibrationen von der Hubkolbenmaschine auf die Bedienungsperson zwar vermindert, was aber Schädigungen an der Bedienungsperson bei längerem Arbeiten nicht ausschließt

Während manche Vorschläge zur Lösung dieses Problems gemacht wurden, wurde keiner gefunden, der eine praktische Lösung dieses Problems zu niedrigen

Kosten erbrachte.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit einfachen Mitteln unter Aufwand niedriger Kosten eine wirkungsvolle Reduzierung der Vibrationen zu erreichen, die durch eine Einzylinder-Hubkolbenrnaschine auf ihr Gestetl, ihr Chassis oder ihr Gehäuse übertragen werden, und gleichzeitig zu erreichen, daß zuverlässig ohne Vibrationsübertragung und ohne Entstehung neuer Vibrationen die von der Maschine erzeugte Antriebskraft zu einer im Chassis, Gestell oder Gehäuse gelagerten Welle übertragen wird

Die Erfindung geht dabei von folgenden Überlegungen aus: Wenn bestimmte Vibrationskräfte eliminiert sind, könnten übrigbleibende Vibrationskräfte durch eine besondere Montage der Hubkolbenmaschine an einem Übertritt auf das Gestell das Chassis oder Gehäuse gehindert werden. In einem System zur Verminderung der Vibrationen einer Einzylinder-Hubkolbenmaschine lassen sich die drehend umlaufenden Beharrangskräfte relativ leicht auswuchten. Da die hin- und hergehenden Beharrungskräfte schwerer auszuwuchten sind, läßt man sie unausgewuchtet und montiert die Hubkolbenmaschine auf einen Träger, der aus einem von Federkraft vorgespannten Hebelsystem besteht welches eine Bewegung der Hubkolbenmaschine in der Richtung axial zum Maschinenzylinder zuläßt Das tragende Hebelsystem ist dabei von Federkraft so vorgespannt daß es die Hubkolbenmaschine mit der Achse ihres Zylinders genähert senkrecht zu einer Ebene einstellt die durch die Achsen der Kurbelwelle und der angetriebenen Welle bestimmt ist Bei dieser Montage schwingt die Einzylinder-Hubkolbenmaschine unter dem Einfluß ihrer Vibrationen hin und her, jedoch so, daß ihre Vibrationen nicht auf das Gestell, Chassis oder Gehäuse übertragen werden. Erfolgt nun die Anordnung der Lenker des Hebelsystems, welches die Einzylinder-Hubkolbenmaschine trägt derart daß diese mit ihrem einen Drehpunkt an ihrem einen Ende in einer Ebene liegen, die durch die Antriebswelle im Chassis hindurchgeht und mit ihrem anderen Drehgelenk an ihrem anderen Ende in einer Ebene liegen, die durch die Achse der Kurbelwelle hindurchgeht dann bleibt in allen Schwingungszuständen der Einzylinder-Hubkolbenmaschine der Abstand zwischen den Achsen der Kurbelwelle und der Antriebswelle gleich, so daß eine schwingungsfreie Übertragung der Kräfte von der Einzylinder-Hubkolbenmaschine auf die Antriebswelle erfolgen kann.

Hierdurch gelingt es, unter Einsparung all derjenigen Arbeitsmittel, die für eine Auswuchtung hin- und hergehender Beharrungskräfte notwendig wären, eine einwandfreie Vibrationsisolierung der Maschine vom Chassis zu erzielen und gleichzeitig zu erreichen, daß bei der Kraftübertragung keine neuen Vibrationen auftreten und diese Kraftübertragung in einfacher Weise erfolgen kann.

Besonders" vorteilhaft ist es, wenn die Lenker Blattfedern sind. Dann sind keine besonderen Drehgelenke erforderlich, weil die Drehung in den Lenkern selbst zustandekommt Derartige Lenker sind dann lediglich an die Aufnahmevorrichtungen für das Kurbelgehäuse und an die Halterungen, die an das Gestell, Chassis oder an das Gehäuse zu montieren sind, anzuschrauben. Es sind dann auch keine gesonderten Federn neben den Lenkern mehr erforderlich. Dieses verbürgt einen sehr einfachen, dauerhaften, billigen und zuverlässigen Aufbau der Anordnung.

Nun ist es seit Jahrzehnten bekannt federnde

" Parallellenker-Anordnungen zu verwenden, um Räder an Fahrgestellen von Kraftfahrzeugen aufzuhängen. Beispiele sind in dem Buch von Hermann Bürger: Das Kraftwagen-Fahrgestell, Frank'sche Verlagsbuchhandlung Stuttgart (1950), Seite 80, gezeigt. In der Praxis werden allerdings nicht Parallellenker-Anordnungen, sondern Trapezlenker-Anordnungen verwendet, wie sie beispielsweise im Buch von H. Dubbel: Taschenbuch für den Maschinenbau, 7. Auflage, 2. Band, Verlag von Julius Springer, Berlin (1939), Seite 652, sowie in der DE-PS 8 98 850 gezeigt sind. Die Übertragung von Kräften aus einem Getriebe auf die Räder erfolgt hierbei mittels Wellen, die geteilt sind und eine Änderung ihrer Länge zulassen. Schwingungen werden hier durch besondere Schwingungsdämpfer gedämpft Es besteht auch die in der DE-AS 11 95 096 gezeigte Möglichkeit, Schwingungen einer an Parallei-Lenkern aufgehängten Last durch die Reibung einer Spiralfeder zu dämpfen. Diese bekannten Anordnungen haben aber keine Anregung gegeben, um eine Hubkolbenmaschine mittels Parallel-Lenkern zu lagern und durch ihre besondere Anordnung relativ zu den Lenkern die Schwingungsübertragung auf das Chassis zu vermeiden.

Dieser sehr einfache Aufbau läßt sich in seiner technischen Wirkung noch mit einfachen Mitteln weiter verbessern, und zwar dadurch, daß die Halterungen und/oder die Aufnahmevorrichtungen dreiteilig aufgebaut sind, und zwar aus einem Körper mit einer kreisförmigen Ausnehmung, aus einem in der Ausnehmung angeordneten Ring aus elastomerischem Material und einer vom Ring umschlossenen Kreis- bzw. Kreisringscheibe, daß die drei Teile fest miteinander verbunden sind und daß an dem Körper die Lenker angelenkt bzw. befestigt sind und daß die Kreisringscheibe am Kurbelgehäuse bzw. am Chassis befestigt ist Auf diese Weise werden evtl. entstehende Drehschwingungen wirkungsvoll so gedämpft und abgeleitet, daß sie von der Einzylinder-Hubkolbenmaschine nicht auf das Chassis, Gestell oder Gehäuse übertragen werden.

In weiterer Ausbildung dieses Erfindungsgedankens *o ist es zweckmäßig, wenn die Kreisringscheibe die Kurbel- oder die Antriebswelle umschließt Dann findet die Drehung bei der Drehschwingung um die Kurbelweüenachse oder die Antriebswellenachse statt

Insbesondere bei dieser Konstruktionsanordnung ist es zweckmäßig, wenn der Schwerpunkt der Hubkolbenmaschine angenähert in der Achse der Maschine liegt wenn sich der Kolben in der Mitte seines Hubes befindet Dann findet nämlich eine Drehschwingung exakt um die Kurbelwellenachse statt und kann so auf beste Weise in dieser als Metall-Gummi-Element ausgebildeter. Aufnahmevorrichtung für das Kurbelwellengehäuse aufgefangen werden.

Vorteilhaft ist es, wenn die Kraftübertragungsvorrichtung ein Riemen-oder Kettentrieb ist

Baulich ist es vorteilhaft, wenn die Kurbelwelle und die Antriebswelle mittig zwischen den Lenkern liegen. Eine weitere Schwingungsdämpfung kann dadurch erzielt werden, daß Dämpfungsmaterial zwischen Kurbelgehäuse und Aufnahmevorrichtungen sowie zwischen Chassis und Halterungen angeordnet wird.

Eine weitere Schwingungsdämpfung läßt sich dadurch erreichen, daß die Lenker über Drehschwingungsdämpfer an einem Tragbügel angelenkt sind, der mit Metall-Gummi-Elementen am Chassis befestigt ist

Dieses ist insbesondere dort von besonderer Bedeutung wo die Hubkolbenmaschine dem Antrieb eines Werkzeuges dient Denn dann benutzt man den Tragbügel als den Träger der angetriebenen Werkzeuges und isoliert somit gleichzeitig die von dem Werkzeug ausgehenden Vibrationen vom Maschinengestell bzw. Maschinenchassis.

Besondere Bedeutung hat diese Anordnung einer Hubkolbenmaschine für den besonderen Anwendungsfall von mit der Hand zu führenden Kettensägen. Diese zum Fällen und Zerschneiden von Baumstämmen benutzten Werkzeuge haben ein nicht geringes Gewicht, das von der Bedienungsperson während der Arbeit gehalten und geführt werden muß. Dabei ist diese Arbeit sehr schwer und erfordert eine hohe Aufmerksamkeit Denn die Bedienungsperson ist immer in der Gefahr, von einem in unerwünschter Richtung, in unerwünschter Weise oder zu unerwarteter Zeit umstürzenden Baum erschlagen zu werden. Die Arbeit der Führung einer Kettensäge ist ganz erheblich erleichtert wenn die Bedienungsperson eine Kettensäge hat, an deren Handgriffen keine Vibrationen mehr auftreten. Dadurch wird die Arbeit der Führung der Kettensäge erleichtert und es wird der Bedienungsperson die Möglichkeit gegeben, sich besser auf die Bewegung des Baumes während des Sägevorganges zu konzentrieren.

Aber nicht nur für Einzylinder Hubkolbenmaschinen hat die vorliegende Erfindung Bedeutung. Es ist auch denkbar, daß sie z. B. für solche Zweizylinder-Hubkolbenmaschinen Bedeutung hat, deren Zylinder in Boxeranordnung zu beiden Seiten der Kurbelwelle mit identischer Zylinderachse angeordnet sind, z. B. Maschinen, bei denen der eine Zylinder Teil einer Brennkraftmaschine ist während der andere Zylinder Teil einer Pumpe oder eines Kompressors ist

Die Wirkung der erfmdungsgemäßen Anordnung ist folgende:

Erfindungsgemäß sind die drehenden Beharrungskräfte durch die Anwendung von Gegengewichten eliminiert während die hin- und hergehenden Beharrungskräfte unausgeglichen gelassen sind. Diese hin- und hergehenden Beharrungskräfte neigen dazu, eine hin- und hergehende Vibration der Hubkolbenmaschine in der Richtung der Achse des Maschinenzylinders zu erzeugen. Gleichwohl ist die Maschine von ihrem Gestell dadurch isoliert, daß sie auf ein federbelastetes Hebelsystem montiert ist welches eine Bewegung der Hubkolbenmaschine relativ zum Traggestell in Richtung genähert der Achse des Maschinenzylinders zuläßt, während eine Bewegung in Querrichtung hierzu unterdrückt ist Die Kraftübertragung ist in einfacher Weise mittels eines Riemenantriebes mit einer Riemenscheibe, die auf die Kurbelwelle der Maschine, und einer

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der Antriebswelle — montiert ist, gelöst wobei diese zweite Welle drehbar von dem Gestell getragen ist Obgleich das Hebelsystem, durch welches die Hubkolbenmaschine auf das Gestell montiert ist eine Bewegung der Hubkolbenmaschine in Achsrichtung des Maschinenzylinders zuläßt, besteht keine Möglichkeit einer Änderung des Achsabstandes der Riemenscheiben. Daher ist der Riementrieb nicht durch eine Maschinenbewegung beeinflußt Die Amplitude einer solchen Maschinenbewegung ist durch die folgende Beziehung bestimmt:

Bewegung der Hubkolbenmaschine gleich Gewicht der hin- und hergehenden Teile mal Bewegung der hin- und hergehenden Teile geteilt durch das Gewicht der nicht hin- und hergehenden Teile der Hubkolbenmaschine.

Diese Amplitude ist demgemäß ganz klein. Zum Beispiel liegt für eine Kettensäge die Maschinenbewegung in Achsrichtung des Maschinenzylinders in der Größenordnung von 1 Millimeter. Durch die Auswahl von relativ langen Hebeln kann die bogenförmige Bewegung des beweglichen Endes der Hebel genähert in eine gradlinige Bewegung gebracht werden.

Zweckmäßigerweise liegt der Schwerpunkt der Hubkolbenmaschine (wenn der Kolben sich in der Mitte seines Hubweges befindet) genähert in der Achse der Kurbelwelle. Mit dieser Anordnung des Schwerpunktes werden Veränderungen des Drehmomentes verursacht: Und zwar schwingt die Hubkolbenmaschine um die Kurbelwellenlager, ohne zusätzliche Vibrationslasten dem Parallellenkersystem und damit auch dem Chassis aufzuzwingen. Die Anordnung des Schwerpunktes auf der Kuröeiwelienachse kann durch geeignete Anpassung der Maßverhältnisse der Hubkolbenmaschine und durch eine besondere Anordnung von einigen der Standardausrüstungsgegenstände erfolgen, z. B. der Zündvorrichtung oder durch die Hinzufügung von Ballast Die Aufnahmevorrichtungen am Kurbelgehäuse sind somit vorzugsweise vorgesehen, um eine Drehvibration der Hubkolbenmaschine von dem Gestell oder dem Gehäuse zu isolieren.

Das Hebel- bzw. Parallellenkersystem, durch das die Hubkolbenmaschine an das Gestell montiert ist, ist durch Federkraft in eine neutrale Stellung unter Last zurückgeführt, in welcher eine Ebene, die durch die Achse der Kurbelwelle und die Achse der Antriebswelle, die auf dem Gestell bzw. Chassis montiert ist, bestimmt ist, genähert senkrecht zu der Achse des Maschinenzylinders verläuft. Diese Zurückführung ist vorzugsweise durch eine besondere Konstruktion des Hebel- bzw. Parallellenkersystems bewirkt, bei dem die Lenker bzw. Hebel Blattfedern sind, die mit ihrem einen Ende mit der Hubkolbenmaschine und mit ihrem anderen Ende mit dem Chassis oder einem zwischengeschalteten Träger verbunden sind. Eine Vibrationsbewegung der Hubkolbenmaschine in Achsrichtung des Maschinenzylinders kann daher die Blattfeder-Lenker elastisch biegen. Daher sind keine zusätzlichen Federn notwendig, um das System in eine neutrale Position zurückzuführen. Vorzugsweise sind die Lenker so angeordnet, daß sie ein Parallelogramm-Lenker-System bilden, durch welches die Maschine getragen ist

Die Erfindungsgemäße Konstruktion schafft eine einfache, billige, praktische Kraftübertragung von oder zu der Kurbelwelle der Hubkolbenmaschine, wobei eine Isolierung des Maschinengestelles oder des Maschinen- so gehäuses von der Maschinenvibration wirkungsvoll erreicht ist Bei der Kraftübertragung von oder auf die Hubkolbenmaschine ist eitie Gcscnwindigkciisfcdüktion oder eine Geschwindigkeitsvergrößerung praktischerweise durch eine geeignete Auswahl der Größe der Riemenscheiben erreichbar.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung, weitere Merkmale und nähere Einzelheiten sind nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise Seitenansicht einer Kettensäge, die durch einen Einzylinderverbrennungsmotor angetrieben ist und eine Vorrichtung zur Herabsetzung der Vibration gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist,

Fig.2 eine Schnittansicht, die genähert entlang der Linie 2-2 in F i g. 1 verläuft,

Fig.3 eine Schnittansicht, die genähert längs der linie 3-3 in F i g. 1 verläuft,

Fig.4 eine teilweise Schnittansicht die genähert längs der Linie 4-4 in F i g. 3 verläuft,

F i g. 5 eine schematisch perspektivische Ansicht der Maschine und der sie tragenden Parallellenker,

F i g. 6 ein scheniatischer Achsialschnitt durch die Maschine, welcher die Auswuchtung der sich drehenden Teile zeigt

Ein System zur Reduzierung der Vibration gemäß der Erfindung ist als Ausführungsbeispiel in den Zeichnungen gezeigt und zwar am Beispiel einer Kettensäge, die einen Antriebskopf 1 aufweist, der eine schneidende Sägekette 2 antreibt, welche über einen Führungsträger 3 hinwegläuft, welcher an dem Antriebskopf befestigt ist Antriebskraft wird geliefert durch einen Einzylinder-Verbrennungsmotor 4, der in einem Gehäuse 5 montiert ist, welches einen Träger und eine Umkleidung für den Motor bildet Das Gehäuse 5 umfaßt einen Brennstofftank 6, einen öltank 7, einen abgeteilten Raum für ein Luftfilter 8 und einen Luftraum 9 für einen Vergaser, welcher ein Brennstoffluftgemisch für den Motor liefert Das Gehäuse ist mit einem bewickelten, rohrförmigen vorderen Handgriff 10 und einem hinteren Handgriff 11 für das Halten und Manipulieren der Kettensäge versehen. Die Handgriffe sind fest am Gehäuse angebracht Der hintere Handgriff U ist mit einem Bedienungshandhebel 12 versehen, der die Zufuhr von Brennstoff zum Motor und daher die Geschwindigkeit der Maschine steuert, sowie mit einem Feststellhebel 13 für den Bedienungshebel 12. Das Gehäuse weist weiter einen abgeschlossenen Raum 14 für einen Starter 15 auf, der mittels eines Handgriffes 16 zu betätigen ist

Ein Tragbügel 18 ist auf einer Seite des Gehäuses mit vier Schwingungsdämpfern 19 montiert Jeder von den Schwingungsdämpfern umfaßt einen Schraubbolzen 20, welcher sich durch ein Loch in dem Tragbügel 18 in einen Körper aus Gummi oder einem anderen geeigneten elastomerischen Material 21 erstreckt welches in einer becherförmigen Ausnehmung 22 fest verbunden eingebracht ist, die im Gehäuse 5 vorgesehen ist Die Tragführung 3 für die Kette ist an den Tragbügel 18 mittels zweier Schraubbolzen 23 montiert, welche auch eine Antriebsgehäuseabdeckung 24 an ihrem Platz halten. Die vibrationsisolierenden Aufhängevorrichtungen 19 bilden einen festen Träger für den Tragbügel 18 und den Führungsträger 3 für die umlaufende Sägekette 3, so daß die Manipulation des Führungsträgers 3 während des Gebrauches der Kettensäge voll durch die Bedienungsperson steuerbar ist, während jegliche Vibration, die in dem Führungsträger 3 erzeugt ist, von dem Gehäuse 5 und daher von den Handgriffen 10 und 11 isoliert ist, durch welche die Kettensäge von der Bedienungsperson gehalten ist

Der Möiöf 4 ist dargestellt als ein Einzyiinderzweitakt-Verbrennungsmotor mit einem Zylinder 25 und einem Kurbelgehäuse 26. Ein in dem Zylinder 25 hin- und herbeweglicher Kolben 27 ist durch eine Pleuelstange 28 mit einer Kurbelwelle 29 verbunden, die in geeigneten Lagern im Kurbelgehäuse 26 drehbeweglich gelagert ist Die Kurbelwelle erstreckt sich zwischen gegenüberliegenden Seiten des Kurbelgehäuses. Ein Rotor 30, welcher als Schwungrad 30 und auch als Ventilator für den Motor dient, ist auf das eine Ende der Kurbelwelle montiert, während das gegenüberliegende Ende mit dem Starter 15 versehen ist Der Rotor trägt auch einen Permanentmagneten ,31, welcher mit einer Zündvorrichtung 32 zusammenarbeitet, die durch einen isolierten Draht 33 mit einer Zündkerze 34 im Zylinderkopf verbunden ist, um die Zündung für den

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Motor zu bilden. Ein Schalldämpfer 35 ist mit dem Auslaßventil des Motors durch ein Auslaßrohr 36 verbunden.

Gegengewichte 37 auf der Kurbelwelle 29 wuchten die Kurbelwelle so aus, daß rotierende Beharrungskräfte von der Kurbelwelle und von Teilen, die sich mit ihr drehend bewegen, vollständig beseitigt sind. Jedoch sind nur die sich drehenden Kräfte ausgeglichen. Die sich hin- und herbewegenden Beharrungskräfte des Kolbens und derjenigen Teile, die sich mit ihm bewegen, sind völlig unausgeglichen gelassen und erzeugen daher eine hin- und hergehende Bewegung der Maschine in einer Richtung axial zum Zylinder 25 des Motors. Die Maschine ist so konstruktiv entworfen, daß der Schwerpunkt des Motors — wenn der Kolben in der is Mitte seines Hubes befindlich ist — genähert in der Achse der Kurbelwelle lokalisiert ist Dieses ist durch eine geeignete Bemessung der Maschinenteile und durch die Anordnung der Zubehörteile derart erreicht, daß die Zündvorrichtung 32 an dem Kurbelgehäuse 26 gegenüber dem Motorzylinder 25 angeordnet ist. Falls es notwendig ist, kann geeigneter Ballast zugefügt werden, um den gewünschten Ausgleich zu erreichen. Weil der Schwerpunkt der Maschine genähert auf der Achse der Kurbelwelle liegt, wird jede Veränderung der Drehkraft verursachen, daß der Motor sich um die Kurbelwellenlager dreht, ohne zusätzliche Vibrationslasten zu erzeugen.

Erfindungsgemäß ist der Motor 4 an dem Gehäuse 5 in solch einer Weise montiert, daß das als Chassis dienende Gehäuse von Drehschwingungsvibrationen der Maschine und auch von hin- und hergehenden Beharrungskräften isoliert ist, die durch das Hin- und Hergehen des Kolbens und der zugeordneten Teile, die sich mit ihm bewegen, erzeugt sind. Der Motor ist in solch einer Weise montiert, daß es ihm möglich ist, sich in einer Richtung genähert axial zum Motorzylinder federnd zu bewegen, während die Querbewegung gehemmt ist Wie im Ausführungsbeispiel in den Zeichnungen gezeigt ist umfaßt die Motoraufhängung *o Drehschwingungsdämpfer, die konzentrisch mit der Motorkurbelwelle angeordnet sind, ein Parallellenkersystem als tragendes Hebelsystem, das an einem Ende mit dem Motor und an dem anderen Ende mit dem Gehäuse verbunden ist sowie weitere Drehschwingungsdämpfer zwischen dem tragenden Hebelsystem und dem als Chassis dienenden Gehäuse. Darüber hinaus sind Mittel für eine Einstellung des Motors in eine neutrale Stellung vorgesehen, in welcher die Achse des Motorzylinders genähert senkrecht zum tragenden Hebelsystem angeordnet ist Diese Mittel zur Einstellung sind passend zu dem tragenden Hebelsystem durch die Benutzung von Blattfedern als Hebe! bzw. Lenker gewählt Diese Blattfedern vereinigen die Eigenschaften von Federn und Lenkern des Parallelogrammlenkersystems in einem Konstruktionselement

Das Hebel- bzw. Lenkersystem 40 trägt den Motor, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, in oberen, als Drehschwingungsdämpfer ausgebildeten Aufnahmevorrichtungen und unteren als Drehschwingungsdämpfer dienenden Halterungen 42 sowie verbindenden Lenkern 43, die als Schwingen wirken. Die Ausdrücke »oberer« und »unterer« sind nur als geeignete Mittel für die Identifizierung der Drehschwingungsdämpfer benutzt, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist, und es ist nicht beabsichtigt, die Orientierung der Maschine oder ihres Aufgehängesystems durch diese Formulierung zu begrenzen. Es können verschiedene Typen von Dreh-Aufhängevorrichtungen, z. B. Einbauvorrichtungen mit mechanischen Drehfedern benutzt werden. Wegen der hervorragenden inneren Dämpfung sind im gezeichneten Ausführungsbeispiel elastomerische Montagemittel benutzt. So bestehen die oberen Aufnahmevorrichtungen 41 aus inneren elastomerischen Ringen 44, welche zylindrische Tragteile 45 umgeben und an diesen befestigt sind, welche auf gegenüberliegenden Seiten des Kurbelgehäuses konzentrisch zu der Achse der Kurbelwelle aus der Umfangsfläche des Kurbelgehäuses hervorragen. Die Tragteile 45 können, wenn dieses gewünscht ist als innere Teile der Aufnahmevorrichtung dienen, so daß separate innere Ringe 44, die an das Kurbelgehäuse 26 anzuschrauben sind, nicht erforderlich sind. Die inneren Teile 44 der Aufnahmevorrichtungen 41 sind mit einem Ring 47 aus Gummi oder einem anderen elastomerischen Material und durch äußere Teile 46 umgeben. Der Elastomer-Ring 47 ist zwischen den inneren und äußeren Teilen zwischengelegt und an ihnen befestigt Die äußeren Teile 46 sind im Querschnitt rechteckig und haben zwei gerade Seiten und zwei konvex gekrümmte Seiten.

Die unteren als Drehschwingungsdämpfer dienenden Halterungen 42 umfassen, wie in der Zeichnung dargestellt innere Ringe 48, die an dem Gehäuse 5 auf gegenüberliegenden Seiten des Brennstofftankes 6 durch Schrauben 49 befestigt sind, und ein äußeres Teil 50, welches die inneren Teile 48 mit einem Ring aus Gummi oder einem anderen elastomerischem Material 51 umgibt welches zwischen den inneren und den äußeren Teilen eingelegt ist und mit ihnen verbunden ist Die äußeren Teile 50 sind von ähnlicher Größe und Gestalt wie die äußeren Teile 46 des oberen Drehschwingungsdämpfers. Die als Schwingen 43 wirkenden Lenker bestehen aus Blattfedern, welche den oberen und den unteren Drehschwingungsdämpfer 41, 42 verbinden. Sie sind auf gegenüberliegenden geraden Seiten der oberen und unteren äußeren Teile 46, 50 mittels Schrauben sicher befestigt Die zwei Schwingen, welche jedes Paar von Drehschwingungsdämpfern 41, 42 verbinden, sind parallel zueinander und mit gleichem Abstand von den Mitten der Drehschwingungsdämpfer 41,42 angeordnet Die oberen und unteren Drehschwingungsdämpfer bilden zusammen mit den sie verbindenden Lenkern 43 ein Parallelogramm-Hebel- bzw. Lenker-System, welches eine Bewegung des Motors in einer Richtung axial zum Motorzylinder ohne Winkelbewegung erlaubt

Der Kraftabtrieb von der Maschine erfolgt durch eine Riemenscheibe 55, die auf der Kurbelwelle 29 zwischen dem Kurbelgehäuse 26 und dem Starter 15 vorgesehen ist Ein Riemen 56, der auf die Riemenscheibe 55 aufgelegt ist, treibt eine zweite Riemenscheibe 27 an. die auf einer Antriebswelle 58 (Stummelwelle) befestigt ist welche drehbar auf dem Tragbügel 18 in Antifriktionslagern gelagert ist Der Riemen 56 ist im Ausführungsbeispiel als Zahnriemen dargestellt welcher den Vorteil eines einwandfreien, synchronisierten Laufes hat Gleichwohl kann jede andere geeignete Type eines flexiblen Riemens oder einer Gliederkette benutzt werden, wenn dieses gewünscht ist Alternativ ist es auch möglich, die Kurbelwelle 29 und die Antriebswelle 58 auf andere Weise miteinander zu verbinden, z. R durch Zahnräder. Die Antriebswelle 58 ist konzentrisch mit den unteren Drehschwingungsdämpfern 42 angeordnet Daher ist eine Bewegung des Motors durch das Schwingsystem zugelassen und die Drehschwingungsdämpfer verursachen nicht irgend eine Verände-

rung im Mittenabstand der Riemenscheiben.

Die Kette 2, die um die Tragführung 3 herumläuft, ist durch ein Zahnrad 60 angetrieben, welches drehbar auf der Antriebswelle 58 gelagert ist und welches mit der Welle durch eine Zentrifugalkupplung 61, die auf dem äußeren Ende der Antriebswelle 58 montiert ist, gekuppelt ist, wenn die Motorgeschwindigkeit einen bestimmten kritischen Wert übersteigt

Wegen der ihnen innen wohnenden Rückfederung dienen die Blattfedern 40 nicht nur als Lenker des Parallelogramm-Lenkersystems, welches den Motor ti dgt, sondern sie dienen auch als Federn, die den Motor in eine bestimmte neutrale Stellung zurückdrücken. Die Richtungseinstellung des Motors bezüglich des tragenden Parallelogrammlenkersystems, mit dem er an das Gehäuse 5 montiert ist, und die konstante Federkraft der Rückstellung sind so ausgewählt, daß, wenn der Motor unter normaler Last arbeitet, die Achse des Motorzylinders genähert senkrecht zu einer Ebene liegt, die durch die Achsen der Motorkurbelwelle 29 und der Antriebswelle 58 gegeben ist Bei dieser Beziehung sind axial vibrierende Kräfte, die durch die Hin- und Herbewegung des Motorkolbens und der sich mit ihm bewegenden Teile hervorgerufen sind, nicht auf das Gehäuse übertragen. Die Federkonstante der Blattfedern 43 ist so ausgewählt, daß der Motor relativ frei sich in axialer Richtung des Maschinenzylinders bewegen kann. Gleichwohl ist die Amplitude einer solchen Bewegung in der Praxis recht klein, z. B. in der Größenordnung von 1 Millimeter. Das Gehäuse 5 ist auch von Drehvibrationen durch die oberen Drehschwingungsdämpfer 41 isoliert, welche eine gesteuerte Winkelbewegung des Motors um die Achse der Kurbelwelle in Reaktion auf Drehkraftänderungen zuläßt Da der Schwerpunkt des Motors genähert mit der Achse der Kurbelwelle 29 zusammenfällt und daher mit der Achse des oberen Drehschwingungsdämpfers 41, bürdet eine solche Winkelbewegung des Motors nicht eine zusätzliche vibrierende Last auf das Gehäuse bzw. Chassis auf.

Mit dem Vibrations-Dämmsystem der vorliegenden Erfindung ist die Kraftübertragung nicht länger ein Problem. Da die Antriebswelle 48, auf welcher das die Sägekette 2 antreibende Zahnrad 60 drehbar montiert ist, von demselben Tragbügel 18 getragen ist, auf welchem die Tragführung 3 befestigt ist, ist die Achse des Zahnrades 60 gegenüber der Tragführung 3 fixiert Die Stellung der Antriebswelle 58 ist nicht durch irgend eine Vibrationsbewegung des Motors beeinflußt Darüber hinaus bleibt der Abstand zwischen den Mitten der Riemenscheibe 55 und 57 im wesentlichen konstant Der erfindungsgemäße Kraftantrieb hat den weiteren Vorteil, daß durch geeignete Auswahl der Riemenscheibe oder anderer Antriebsmittel, die die beiden Wellen miteinander verbinden, jede gewünschte Vergrößerung oder Verkleinerung des Geschwindigkeitsverhältnisses erlangt werden kann.

Es ist zu ersehen, daß die Erfindung wirksamerweise sich mit der Lösung von Problemen einer Isolierung der

ίο Motorvibrationen vom Träger und gleichzeitig mit einer vorteilhaften Kraftübertragung befaßt

Mit der Kettensägenkonstruktion, die in den Zeichnungen dargestellt ist, ist ein »stationäres« System, welches das Gehäuse mit dem Brennstoff- und öltank und einer Vergaserkammer, Handgriffen, der Antriebswelle und der Tragführung für die Sägekette von einem »vibrierenden« System isoliert welches die Maschine einschließlich des Rotors, des Starters und Zubehörteilen wie der Zündvorrichtung, die auf dem Motor montiert ist, umfaßt Darüber hinaus umfaßt eine Montageuntergruppe die Tragführung für die Sägekette, die Sägekette, das Antriebszahnrad und den Führungsträger, auf welchem die Tragführung montiert ist. Diese Bauuntergruppe ist isoliert vom Gehäuse und von den Handgriffen, so daß Vibrationen von der Sägekette und dem Zahnrad nicht auf die Bedienungsperson übertragen werden.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel einer Kettensäge erläutert Sie ist ebenso anwendbar nicht nur auf andere Motoreinbauten, sondern auch bei Pumpen und Kompressoren. Die Erfindung ist nicht auf Details der Konstruktion des dargestellten Ausführungsbeispieles in den Zeichnungen beschränkt Zum Beispiel kann die Zentrifugalkupplung auf der Kurbelwelle des Motors angeordnet sein anstelle auf der Antriebswelle. Auch andere Ausführungsformen sind möglich.

So ist es möglich, wie es im gezeichneten Ausführungsbeispiel dargestellt ist, die Drehschwingungsdämpfer 42 an dem als Chassis dienenden Gehäuse 5 zu befestigen und andererseits den Tragbügel 18, der die Antriebswelle 58 sowie den Führungsträger 3 für die Sägekette 2 trägt, mit Hilfe von Metall-Gummi-Elementen am Gehäuse 5 zu befestigen. Es besteht aber auch die andere Möglichkeit, die Drehschwingungsdämpfer 42 an einem anders gestalteten Tragbügel zu befestigen und dann diesen Tragbügel mit Hilfe von Metall-Gummi-Elementen 21 am Gehäuse oder an einem Chassis zu befestigen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Anordnung einer Hubkolbenmaschine mit einer in einem Kurbelgehäuse gelagerten Kurbelwelle auf einem Chassis, in welchem eine Antriebswelle drehbar gelagert ist, die mit der Kurbelwelle über eine KraftObertragungsvorrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine lediglich hinsichtlich drehender Unwuchten ausgewuchtet ist, daß mit einer federnden Rückstellkraft belastete, parallel angeordnete Lenker (43) mit ihrem einen Ende in am Chassis (5) befestigten Halterungen (42) und mit ihrem anderen Ende an Aufnahmsvorrichtungen (41) für das Kurbelgehäuse (26) angelenkt sind und mit den Halterungen (42) und is den Aufnahmevorrichtungen (41) ein Parallelogramm bilden und daß die Lenker (43) in ihrer neutralen Stellung unter Last angenähert partilel zu oder in einer Ebene liegen, die durch die Achse der Kurbelwelle (29) und die Achse der Antriebswelle (58) bestimmt ist und angenähert senkrecht zur Achse des Zylinders (25) der Hubkolbenmaschine (4) verlauft

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenker (43) Blattfedern sind. 2s

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (42) und/oder die Aufnahmevorrichtungen (41) dreiteilig aufgebaut sind, und zwar aus einem äußeren Körper (46,50) mit kreisförmiger Ausnehmung, aus einem in der Ausnehmung angeordneten Ring (47, 51) aus elastomerischem Material und einer vom Ring (47, 51) umschlossenen Kreis- bzw. Kreisringscheibe (44, 48), daß die drei Teile fest miteinander verbunden sind und daß an dem äußeren Körper (46, 50) die 3s Lenker (43) angelenkt und an der inneren Kreisbzw. Kreisringscheibe (44, 48) das Kurbelgehäuse (26) bzw. das Chassis (5) befestigt ist

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisringscheibe (44, 48) die Kurbelwelle (29) oder die Antriebswelle (58) umschließt

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt der Hubkolbenmaschine (4) angenähert in der Achse der Kurbelwelle (29) liegt, wenn sich der Kolben (27) in der Mitte seines Hubweges befindet

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungsvorrichtung ein Riemen- oder Kettentrieb ist

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (29) und die Antriebswelle (58) mittig zwischen den Lenkern (43) liegen.

8. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anordnung von Dämpfungsmaterial zwischen Kurbelgehäuse und Aufnahmevorrichtungen sowie zwischen Chassis und Halterungen.

9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Lenker (43) über Drehschwingungsdämpfer (42) an einem Tragbügel (18) angelenkt sind, der mit Metall-Gummi-Elementen (19) am Chassis (5) befestigt ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragbügel (18) Träger eines angetriebenen Werkzeugs ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Werkzeug eine Sägekette (2) ist