DE9016233U1

DE9016233U1 - Freischneidegerät mit einer zwischen dem Schneidkopf und dem Antriebsmotor in einem Schutzrohr gelagerten Abtriebswelle

Info

Publication number: DE9016233U1
Application number: DE9016233U
Authority: DE
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1991-03-14
Anticipated expiration: 2000-11-30
Also published as: US5175932A; JPH04267810A; FR2669850A1; JP2927586B2

Description

Patentanwalt
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Firma '^j;;'^; ' ^j' ^rit " "^J A 39 482/kru Andreas Stihl
Badstraße 115

7050 Waiblingen 2 8 NqV

Freischneidegerät mit einer zwischen dem Schneidkopf und dem Antriebsmotor in einem Schutzrohr gelagerten Abtriebswelle

Die Erfindung betrifft ein tragbares Arbeitsgerät, insbesondere ein Freischneidegerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Freischneidegeräte an sich sind bekannt. Das gerade oder gebogen ausgeführte Schutzrohr trägt an einem Ende den Schneidkopf und am anderen Ende den antreibenden Motor. Die den Motor mit dem Schneidkopf verbindende Abtriebswelle ist im Stützrohr durch zumindest einen Lagerhülsenabschnitt gehalten. Hierzu weist der Lagerhülsenabschnitt radiale Halterippen auf, die sich in Längsrichtung des Schutzrohres erstrecken .

Beim Einbau des Lagerhülsenabschnitts in das Schutzrohr dürfen keine wesentlichen Toleranzunterschiede auftreten. Hat der Lagerbülsenabschnitt Untermaß, liegen die Stützrippen nicht radial im Schutzrohr an, wodurch eine ausreichende Abstützung der Abtriebswelle im Schutzrohr kaum gegeben ist. Hat der Lagerhülsenabschnitt Übermaß, treten beim Einbau auf die Stützrippen radial, nach innen gerichtete Kräfte auf, die

den Lagerhülsenabschnitt verformen können und dessen Lagereigenschaften erheblich einschränken. Insbesondere bei gebogenen Schutzrohren tritt durch die Ovalisierung des Schutzrohres im Biegebereich eine verstärkte radiale Kraft auf den Lagerhülsenabschnitt auf, wodurch dieser nachteilig deformiert wird und sich seine Lagereigenschaft verschlechtert. Die im Lagerhülsenabschnitt mit Drehzahlen von 7000 U/min und mehr drehende Abtriebswelle erzeugt eine erhebliche Reibungswärme, wodurch schädigende Übertemperaturen am Lagerhülsenabschnitt - insbesondere in deformierten Bereichen auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Arbeitsgerät eine toleranzausgleichende, schwingungsdämpfende Halterung einer Abtriebswelle im Schutzrohr unter sicherer Vermeidung einer schädigenden Erwärmung des Lagerhülsenabschnittes zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Durch das Vorsehen eines großen Lagerspiels zwischen der Abtriebswelle und dem Lagerhülsenabschnitt wird ein Spalt geschaffen, der die übermäßige Erzeugung von Reibungswärme verhindert. Auch bei hohen Drehzahlen konnten in der Praxis Übertemperaturen des Lagerhülsenabschnittes nicht mehr festgestellt werden.

Die durch den großen Lagerspalt möglichen Schwingungen der Abtriebswelle werden über die federnd ausgebildeten Halterippen des Lagerhülsenabschnitts gedämpft, so daß das Schutzrohr und damit das Arbeitsgerät weitgehend frei von störenden Schwingungen bleibt.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, zur Begrenzung möglicher Schwingungsamplituden neben den Halterippen über den Umfang des Lagerhülsenabschnitts verteilt Anschlagrippen anzuordnen, die mit radialem Abstand zur Innenfläche des Schutzrohres liegen. Der radiale Abstand der Anschlagrippen zur Innenfläche des Schutzrohres entspricht der zulässigen maximalen Schwingungsamplitude und kann konstruktiv festgelegt werden.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, zur schwingungsmäßigen Abkopplung der Abtriebswelle vom Antriebsmotor ein elastisches Zwischenglied vorzusehen, welches die Abtriebswelle mit der Kupplungsglocke einer vom Antriebsmotor angetriebenen Kupplung verbindet. Vorteilhaft ist das Ende der Abtriebswelle als Steckabschnitt einer Formschlußkupplung ausgebildet, der mit radialem Spiel in einer Aufnahme der Kupplungsglocke liegt, wobei der Zwischenraum durch einen das Zwischenglied bildenden elastischen Einsatz ausgefüllt ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die durch die erfindungsgemäße Lagerung der Abtriebswelle im Lagerhülsenabschnitt möglichen Schwingungen nicht auf die Kupplung bzw. den Antriebsmotor übertragen werden und dort Störungen hervorrufen können.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im einzelnen beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 in Ansicht ein durch eine Bedienungsperson getragenes Freischneidegerät mit gebogenem Schutzrohr,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch das Schutzrohr mit Abtriebswelle gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 2,

Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine am motorseitigen Ende der Abtriebswelle angeordnete Kupplungsglocke,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 4,

Fig. 6 einen Schnitt gemäß Fig. 5 durch eine andere Ausführungsform .

Die in Fig. 1 dargestellte Bedienungsperson 11 trägt über einer Schulter einen Traggurt 12, an dem das Freischneidegerät 13 eingehängt ist. Das Freischneidegerät besteht im wesentlichen aus einem Schutzrohr 1, an dessen vorderem Ende 4 ein rotierender Schneidkopf 2 angeordnet ist. Der Schneidkopf 2 wird über eine im Schutzrohr 1 laufende Abtriebswelle 3 von einem Motor 6 angetrieben, der am anderen Ende 5 des Schutzrohres 1 befestigt ist. Der Traggurt 12 greift etwa im Schwerpunkt des Freischneidegerätes 13 an. Zwischen der Befestigung des Traggurtes 12 und dem Schneidkopf 2 ist am Schutzrohr 1 ein Handgriff 14 befestigt, mit dem das Freischneidegerät 13 geführt wird. Mit dem rechten Handgriff 14a wird - durch Drehung des Handgriffs - der Gaszug 15 zur Betätigung des als Verbrennungsmotor ausgebildeten Antriebsmotors 6 bedient.

In Fig. 2 ist das Schutzrohr 1 im Axialschnitt dargestellt. Am hinteren, motorseitigen Ende 5 ist die Abtriebswelle 3 über eine Formschlußkupplung 30 drehfest mit einer Kupplungsglocke 31 einer vom Antriebsmotor 6 angetriebenen Kupplung verbunden. Am vorderen Ende 4 ist eine nicht näher dargestellte Anschlußvorrichtung für den Schneidkopf 2 vorgesehen. Im gebogenen Schutzrohr 1 ist die vorzugsweise flexible Abtriebswelle 3 angeordnet, die in ihrer im wesentlichen zentralen Lage im Schutzrohr 1 durch einen Lagerhülsenabschnitt 7 gehalten ist, der sich im gezeigten Ausführungsbeispiel über die ganze Länge des Schutzrohres 1 erstreckt. Der Lagerhülsenabschnitt 7 ist über die Länge des Schutzrohres 1 einteilig ausgeführt. Es kann jedoch vorteilhaft sein, über die Länge der Abtriebswelle 3 mehrere kurze Lagerabschnitte anzuordnen, die mit Abstand zueinander liegen.

Der in Fig. 3 im Schnitt dargestellte Lagerhülsenabschnitt 7 weist in Längsrichtung des Schutzrohres 1 verlaufende, sternfömrig etwa radial nach außen sich erstreckende Halterippen 9 auf, die mit ihren als Kopfteile ausgebildeten abgerundeten freien Enden 20 an der Innenfläche 21 des Schutzrohres 1 anliegen. Zur Zentrierung des Lagerhülsenabschnitts 7 sind mindestens drei Halterippen 9 notwendig, die in Umfangsrichtung des Lagerhülsenabschnitts 7 gleichmäßig verteilt mit einem gegenseitigen Umfangsabstand 22 von 120° angeordnet liegen. Jede dieser Halterippen 9 ist radial federnd ausgebildet und besteht aus einem an den Lagerhülsenabschnitt 7 genau radial anschließenden ersten Teilabschnitt 9a, an den ein zweiter etwa tangential liegender Teilabschnitt 9b mit dem an der Innenfläche 21 des Schutzrohres 1 anliegenden gerundeten Kopfteil 20 anschließt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel schließt der erste Teilabschnitt 9a mit

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dem zweiten Teilabschnitt 9b einen Winkel 25 von etwa 130° ein. Der zweite Teilabschnitt 9b liegt ferner in einem Winkel 23 von etwa 30° zur Radialen 24.

Neben den radial elastisch federnden Halterippen 9 weist der Lagerhülsenabschnitt 7 Anschlagrippen 8 auf, die sich genau radial vom Lagerhülsenabschnitt 7 zur Innenfläche 21 des Schutzrohres 1 erstrecken. Die Anschlagrippen 8 sind radial steif ausgebildet und weisen eine größere Dicke auf als die Halterippen 9. Die freien Enden 26 der Anschlagrippen 8 liegen mit radialem Abstand s zur Innenfläche 21 des Schutzrohres 1.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die gleiche Anzahl von Anschlagrippen 8 und Halterippen 9 angeordnet, wobei zwischen je zwei Halterippen 9 eine Anschlagrippe 8 vorgesehen ist. Die vorzugsweise gerundeten Enden 26 der Anschlagrippen 8 liegen in Ruhelage des Lagerhülsenabschnitts 7 auf einem gemeinsamen Kreis 27, der mit radialem Abstand s zur Innenfläche 21 des Schutzrohres 1 liegt. Die Anordnung der Anschlagrippen 8 sowie der Halterippen 9 über den Umfang des Lagerhülsenabschnitts 7 ist dabei so getroffen, daß das freie Ende 26 der Anschlagrippen 8 vom freien Ende 20 der Halterippen 9 einen Abstand aufweist, der einem Umfangswinkel 28 von 60° entspricht. Die Fußpunkte der Rippen 8 und 9 liegen aufgrund der tangentialen Anordnung des Teilabschnitts 9b der Halterippen 9 mit geringem Abstand nebeneinander. Die Rippen 8 und 9 erstrecken sich dabei im wesentlichen geradlinig und sind vorzugsweise einteilig mit dem Lagerhülsenabschnitt 7 ausgebildet. Der Lagerhülsenabschnitt besteht aus einem wärmebeständigen Kunststoff.

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Wie insbesondere aus Fig. 3 zu ersehen, liegt die Abtriebswelle 3 mit großem Lagerspiel LS im Lagerhülsenabschnitt 7. Dies hat den Vorteil, daß die mit hoher Drehzahl von etwa 7000 U/min umlaufende Abtriebswelle in nur geringem Umfang Reibungswärme im Lagerhülsenabschnitt 7 erzeugen kann, so daß Temperaturprobleme nicht auftreten. Die durch das große Spiel LS mögliche Schwingungsanregung der Abtriebswelle 3 und des Lagerhülsenabschnitts 7 wird durch die radial federnden Halterippen 9 gedämpft, so daß störende Vibrationen auf das Schutzrohr 1 nicht übertragen werden. Um die mögliche Schwingungsamplitude zu begrenzen, sind die Anschlagrippen 8 vorgesehen, die nach Überwindung des radialen Abstands s den Lagerhülsenabschnitt 7 an der Innenfläche 21 des Schutzrohres 1 abstützen, wodurch größere, eventuell gefährlich werdende Schwingungsamplituden sicher vermieden sind.

Darüberhinaus ist durch die radial federnden Halterippen 9 ein Toleranzausgleich bei der Montage des Lagerhülsenabschnittes 7 im Schutzrohr 1 möglich. Dieser Toleranzausgleich über die federnden Halterippen 9 gewährleistet, daß der die Abtriebswelle 3 umgebende Lagerhülsenabschnitt im wesentlichen frei von radialen Druckkräften ist, so daß er seine Form - insbesondere auch in gebogenen Bereichen des Schutzrohres - nicht ändert. Die radial federnden Halterippen 9 ermöglichen somit eine leichtere und toleranzunabhängige Montage des Lagerhülsenabschnitts 7 in das Schutzrohr 1.

Durch das große Lagerspiel LS der Abtriebswelle 3 innerhalb des Lagerhülsenabschnitts 7 wird einerseits die Erzeugung großer Reibwärme vermieden, andererseits werden aber Schwingungen der Abtriebswelle 3 zugelassen. Um die aufgrund des

großen Lagerspiels LS bei den hohen Drehzahlen um 7000 U/min auftretenden Schwingungen vom Antriebsmotor fernzuhalten, ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, die Abtriebswelle 3 über ein elastisches Zwischenglied 32 mit der Kupplungsglocke 31 einer vom Antriebsmotor angetriebenen Kupplung zu verbinden. In Fig. 4 ist diese nach Art einer Formschlußkupplung 30 ausgebildete Verbindung dargestellt. Die Abtriebswelle 3 ist an ihrem der Kupplungsglocke 31 zugewandten Ende als Steckabschnitt 10 ausgebildet, der einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt aufweist, wie die Fig. 5 und 6 zeigen. Vorteilhaft ist der Steckabschnitt als Vierkant vorgesehen, wobei der Querschnitt eine derartige Abmessung hat, daß die Querschnittsdiagonale etwa dem Durchmesser der Abtriebswelle 3 entspricht. Die Welle 3 bildet dabei an ihrem Übergang zum Steckabschnitt 10 eine Stirnseite 16 aus.

Dem Steckabschnitt 10 ist eine Aufnahme 33 zugeordnet, die axial in einem mit der Kupplungsglocke 31 verbundenen Wellenstummel 34 angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die Drehachse 18 der Kupplungsglocke 31 und die Längsachse 19 des Steckabschnitts 10 gleichachsig zueinander; konstruktionsbedingt kann aber auch ein geringfügiger Achsversatz zwischen den Achsen 18 und 19 bestehen.

Die Aufnahme 33 hat einen dem Steckabschnitt 10 vorzugsweise angepaßten Querschnitt, wobei der Querschnitt des Steckabschnitts 10 kleinere Abmessungen aufweist als der der Aufnahme 33. Hierdurch ist zwischen dem Steckabschnitt 10 und der Wandung der Aufnahme 33 ein Zwischenraum 35 gebildet (Fig. 4), der durch einen das Zwischenglied bildenden elastischen Einsatz 32 ausgefüllt ist. Der Einsatz 32 besteht

vorzugsweise aus Kunststoff, insbesondere aus Polyurethan und weist eine Wanddicke D auf, die der Breite B des Zwischenraums 5 etwa entspricht (Fig. 4). Es kann vorteilhaft sein, die Wanddicke D geringfügig größer als die Breite B vorzusehen.

Der Einsatz 32 hat im gezeigten Ausführungsbeispiel einen der Aufnahme 33 bzw. dem Steckabschnitt 10 entsprechenden Querschnitt, wie insbesondere Fig. 5 zeigt. Das der Abtriebswelle 3 zugewandte Ende des Kunststoffeinsatzes 32 weist einen radial nach außen ragenden Flansch 36 auf, der als Ringflansch ausgebildet ist.

Zur Montage der Formschlußkupplung 30 wird der Kunststoffeinsatz 32 auf den Steckabschnitt 10 aufgeschoben oder in die Aufnahme 33 eingeschoben. Dann wird der Steckabschnitt axial in die Aufnahme 33 eingesteckt, bis der Ringflansch zwischen der Stirnseite 16 der Abtriebswelle 3 und der der Welle 3 zugewandten Stirnseite 37 des Wellenstummels 34 eingeklemmt liegt. In dieser in Fig. 4 gezeigten Lage ist sichergestellt, daß die Achse 19 der Welle 3 achsgleich mit der Achse 18 der Kupplungsglocke 31 liegt. Ein eventuell bestehender Achsversatz ist durch die Anordnung des Kunststoff einsatzes 32 ausgeglichen.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist gemäß Fig. vorgesehen, die Aufnahme 33 und den Steckabschnitt 10 zwar mit gleichem Querschnitt auszubilden, die Querschnittsabmessungen des Steckabschnitts 10 jedoch so vorzusehen, daß der Querschnitt innerhalb eines Kreises 17 liegt. Der Kreis hat dabei einen Durchmesser, der gleich oder kleiner dem Durchmesser der Aufnahme 33 ist. Der gedachte Kreis 17 liegt

vorzugsweise mit geringem Abstand a zu den Wandungen der Aufnahme 33, wobei die Achse der Aufnahme 33 lotrecht auf der durch den Kreis 17 bestimmten Ebene steht. Die Eckpunkte des quadratischen Querschnittes des Steckabschnitts 10 liegen dabei auf dem Kreis 17.

Durch die Wahl der Querschnittsabmessungen gemäß Fig. 6 kann der Steckabschnitt 10 frei innerhalb der Aufnahme 33 drehen, solange kein elastischer Einsatz 32 angeordnet ist. Ist der Zwischenraum 35 durch den elastischen Einsatz ausgefüllt, ist entsprechend der Ausführung nach den Fig. 4 und 5 eine drehfeste Verbindung zwischen dem Wellenstummel 34 bzw. der Kupplungsglocke 31 und dem Steckabschnitt 10 hergestellt. Der elastische Einsatz 32 gewährleistet dabei eine gute Dämpfung zwischen der Abtriebswelle 3 und der Kupplungsglocke 31. Tritt eine Überlast auf, wird der elastische Einsatz bis zur Zerstörung verformt und der Steckabschnitt 10 dreht frei innerhalb der Aufnahme 33.

Claims

Ansprüche

1. Tragbares Arbeitsgerät, insbesondere Freischneidegerät, mit einem an dem einen Ende (4) eines Schutzrohres (1) angeordneten Arbeitskopf (2), der über eine im Schutzrohr (1) geführte Abtriebswelle (3) mit einem am anderen Ende (5) des Schutzrohres (1) angeordneten Motor (6) verbunden ist, wobei die Abtriebswelle (3) im Schutzrohr (1) durch zumindest einen Lagerhülsenabschnitt (7) gelagert ist und der Lagerhülsenabschnitt (7) über sternförmig nach außen sich erstreckende, im Schutzrohr (1) anliegende Rippen (8, 9) im Schutzrohr (1) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (3) mit großem Lagerspiel (LS) im Lagerhülsenabschnitt (7) gehalten ist und die Halterippen (9) radial federnd ausgebildet sind.

2. Arbeitsgerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß neben den Halterippen (9) über den Umfang des Lagerhülsenabschnitts (7) verteilt Anschlagrippen (8) angeordnet sind, die mit radialem Abstand (s) zur Innenfläche (21) des Schutzrohrs (1) liegen .

3. Arbeitsgerät nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rippen (8, 9) im wesentlichen geradlinig erstrecken.

4. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die federnde Halterippe (9) etwa tangential zum Lagerhülsenabschnitt (7) liegt.

5. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterippe (9) aus zwei Teilabschnitten (9a, 9b) besteht, wobei ein erster unmittelbar an den Lagerhülsenabschnitt (7) anschließender Teilabschnitt (9a) etwa radial ausgerichtet ist und der daran anschließende zweite Teilabschnitt (9b) etwa tangential zum Lagerhülsenabschnitt (7) liegt.

6. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Halterippen (9) und/oder die Anschlagrippen (8) gleichmäßig über die Innenfläche (21) des Schutzrohres (1) verteilt liegen.

7. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anschlagrippen (8) etwa radial erstrecken.

8. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden (20, 26) der Halterippen (8) und der Anschlagrippen (9) in Umfangsrichtung mit gleichem Winkelabstand zueinander liegen .

9. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge der insbesondere flexiblen Abtriebswelle (3) mehrere mit Abstand zueinander liegende Lagerhülsenabschnitte (7) vorgesehen sind.

10. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Lagerhülsenabschnitt (7) vorzugsweise einteilig über die ganze Länge des Schutzrohres (1) erstreckt.

11. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerhülsenabschnitt (7) aus einem wärmefesten Kunststoff besteht.

12. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstriebswelle (3) über ein elastisches Zwischenglied (32) mit der Kupplungsglocke (31) einer vom Antriebsmotor (6) angetriebenen Kupplung verbunden ist.

13. Arbeitsgerät nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Abtriebswelle (3) als Steckabschnitt (10) einer Formschlußkupplung (30) ausgebildet, der mit radialem Spiel in einer Aufnahme der Kupplungsglocke (31) liegt und der Zwischenraum (35) durch einen das Zwischenglied bildenden elastischen Einsatz (32) ausgefüllt ist.

14. Arbeitsgerät nach Anspruch 12 oder 13,

dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Steckabschnitts (10) innerhalb eines gedachten, in der Aufnahme (33) liegenden Kreises (17) liegt.

15. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (32) aus Kunststoff, insbesondere Polyurethan besteht.