FR2837890A1

FR2837890A1 - Moteur thermique d'un appareil de travail guide manuellement

Info

Publication number: FR2837890A1
Application number: FR0303701A
Authority: FR
Inventors: Johannes Menzel; Gunter Wolf
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2002-03-30
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2003-10-03
Also published as: US20030183187A1; DE10214384A1; JP2003293701A

Abstract

L'invention concerne un moteur thermique (1) d'appareil de travail guidé manuellement, doté d'un cylindre (2), d'un piston (3) allant de haut en bas par un déplacement longitudinal dans le cylindre (2), d'un vilebrequin (4) rotatif et d'une bielle (5) raccordant le piston (3) au vilebrequin (4). Par l'intermédiaire d'un embrayage (6), un outil (7) à entraîner peut être relié au moteur thermique (1). Pour perfectionner le fonctionnement du moteur tout en gardant un poids total réduit, un amortisseur de vibrations de torsion (8) est prévu, dans le sens du flux de force allant du moteur thermique (1) vers l'outil (7), du côté moteur de l'embrayage (6).

Description

électrique hybride.

1 2837890

L'invention concerne un moteur thermique d'un appareil de travail guidé maouellement, doté d'un cylindre, d'un piston allant de haut en bas par un déplacement longitudinal dans le cylindre, d'un vilebrequin rotatif et d'une bielle raccordant le piston au vilebrequin, ainsi que d'un embrayage pour raccorder le vilebrequin à un outil à entrâîner. Le mouvement rotatif d'un vilebrequin d'un moteur thermique présente par principe, du fait de la combustion discontinue et du mouvement irrégulier du piston, de la bielle et des autres pièces, qui en résulte, un mouvement rotatif irrégulier. Les pièces en mouvement forment, avec un outil entraîné, un système capable de vibrer, lequel tend à la résonance. Cet effet est particulièrement marqué dans des moteurs thermiques conçus petits et légers d'un appareil de travail doté d'un seul cylindre. Quand il n'y a qu'un cylindre, l'irrégularité du mouvement rotatif est particulièrement marquée. Comme un appareil de travail guidé manuellement, comme une scie à chaîne, une débroussailleuse ou autre de méme genre est conçu, pour une légèreté de manipulation, le plus léger possible, les forces en présence dues à la masse des pièces en mouvement régulier, sont relativement faibles comparées au moment d'enkaînement irrégulier. Les forces inertielles des pièces en mouvement régulier ne peuvent de ce fait que peu

contribuer à l'amortissement des oscillations du moment de rotation.

On connâît des amortisseurs de vibrations de torsion dans un embrayage entre un moteur d'entraînement et un outil entraîné qui servent à amortir les vibrations qui surviennent en particulier pendant le processus d'embrayage. Pour lisser les pics du moment de rotation du système tournant constitué d'un moteur thermique et d'un outil entrainé, on connaît l'agencement de volants. Ces mesures 2 5 mentionnées engendrent une augmentation non souhaitée du poids de l'appareil de

travail, ce qui fait que la manipulation de l'appareil de travail en est génée.

Le but de l'invention est de procurer un moteur thermique d'appareil de travail guidé manuellement qui soit doté de propriétés perfectionnées d'entrâînement. Le but est atteint par un moteur thermique caractérisé en ce qu'un amortisseur de vibrations de torsion est prévu, dans le sens du flux de force allant

du moteur thermique vers l'outil, du côté moteur de l'embrayage.

On propose à cet effet de prévoir sur le moteur thermique, dans le sens du flux de force allant du moteur thermique vers l'outil, côté moteur de l'embrayage, un amortisseur de vibrations de torsion. La particularité d'un amortisseur de

2 2837890

vibrations de torsion est qu'on obtient, en plus du systéme de vibrations de torsion, à améliorer un autre système de vibrations de torsion qui travaille à contre-sens par un réglage approprié. Les forces inertielles qui en résultent s'élèvent au moins approximativement, ce qui fait que l'amplitude résultante des vibrations de torsion est amortie au moins approximativement. Par comparaison à un système d'amortissement, aucune énergie n'est consommée, ce qui fait qu'aucun problème calorifque ni problème particulier d'usure n'appara^t. Par comparaison à un volant d'inertie, on peut même facilement réaliser un amortisseur de vibrations de torsion. Les amortisseurs de vibration sont connus en soi et sont utilisés en particulier dans les moteurs de véhicules automobiles, dans la ligne de transmission, près de l'embrayage. Des agencements de ce type sont cependant inappropriés pour un appareil de travail guidé manuellement, car ils augmentent le

poids du système puisqu'ils en constituent des pièces supplémentaires.

Par un agencement selon l'invention, l'amortisseur de vibrations de torsion est agencé côté moteur de l'embrayage. A cet endroit, l'action d'amortissement est également donnée dans le cas o l'outil de travail est débrayé. De tels embrayages sont avantageusement confgurés comme des embrayages centrifuges. Dans le domaine inférieur de régime de rotation du moteur thermique, l'outil s'arrête et ne sert pas de masse d'amortissement du moteur thermique. Simultanément, surtout dans le cas d'un moteur monocylindre avec un régime de rotation réduit de manière correspondante, l'excitation en vibrations de torsion est cependant particulièrement marquée. I1 est possible de compenser ceci, à tout le moins en partie, d'une manière selon l'invention avec un amortisseur de vibrations de torsion relativement léger. Même à l'état embrayé, l'amortisseur de vibrations de torsion

contribue à la réduction du niveau de vibrations de torsion.

Dans un développement avantageux, l'amortisseur de vibrations de torsion

est prévu dans la zone d'une masse d'équilibrage pour compenser des balourds.

Par exemple, une masse d'équilibrage de ce type est prévue sur le bras de 3 0 manivelle du vilebrequin pour compenser le balourd du tourillon de manivelle et de la bielle. Un autre balourd provient de l'agencement d'un aimant de commande pour un allumage en particulier sur un rotor d'une soufflerie d'air de refroidissement. L'agencement de l'amortisseur de vibrations de torsion de la masse d'équilibrage respective permet à la masse de l'amortisseur de vibrations de

3 5 torsion en double fonction de former également la masse d'équilibrage elle-méme.

3 2837890

La masse d'équilibrage présente de façon nocessitée par le système peut être réduite d'une mesure correspondante quant à sa masse. L' augmentation de la masse de l'ensemble du système par l'agencement de l'amortisseur de vibrations de torsion est peu élevée. Ce fait offre la possibilité de configurer le moteur thermique léger et simultanément avec un niveau peu élevé de vibrations de torsion. L'amortisseur de vibrations de torsion est avantageusement configuré comme un amortisseur s'adaptant au régime de rotation doté d'une masse d'amortissement et d'un centrage de la masse d'amortissement commandé par les forces inertielles. Un réglage approprié de la masse d'amortissement et du centrage commandé par les forces inertielles permet de réaliser une adaptation automatique de l'amortisseur au régime de rotation. L'action d'amortissement s'étend dans ce cas sur une large gamme de fréquences d'excitation. On réalise de ce fait une efficacité élevée autant en marche à vide détrayée que dans le cas de régimes de

rotation élevés avec embrayage et outil mis en prise.

La masse d'amortissement est avantageusement configurée comme un pendule qui est monté oscillant autour d'un point de rotation. Le pendule forme à cette occasion un oscillateur rotatif; en cas d'un agencement excentrique du point de rotation par rapport à l'axe de rotation du vilebrequin, il résulte, des forces 2 0 centrifuges en présence, un centrage effectué par les forces inertielles. La configuration en pendule avec un montage autour d'un point de rotation peut êke faite de manière constructivement simple, les forces de friction sur l'axe de rotation correspondant étant relativement faibles. Une orientation précise de la masse d'amortissement est de ce fait garantie. Dans un développement, la masse d'amortissement est guidée sur une voie de déplacement courbée, la masse d'amortissement étant configurée en particulier sous forme d'un rouleau et pouvant rouler sur la voie de déplacement. Dans cette variante, le rayon de courbure de la voie de déplacement peut présenter un contour approprié choisi librement, la caractéristique de vibration de la masse d'amortissement pouvant étre réglée de manière linéaire ou non linéaire. Dans le cas d'une réalisation à roulement, les forces de friction sont, par rapport à un appui glissant, réduites. La caractéristique de vibration de la masse d'amortissement peut être réglée de telle sorte que, dans la plage des amplitudes de fonctionnement, la masse d'amortissement puisse osciller librement. Pour des amplitudes élevées à un point inattendu dans des

4 2837890

conditions de fonctionnement extraordinaires, l'agencement d'un amortisseur de

butée pour la masse d'amortissement est avantageux.

Grâce à l'agencement de chaque fois au moins un amortisseur de vibrations de torsion sur le vilebrequin des deux côtés de la bielle, on peut en outre éviter ou, selon le cas, compenser l'apparition de déséquilibres dynamiques. Des exemples de réalisation de l'invention sont décrits plus en détail à l'aide des dessins, dans lesquels: la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un appareil de travail guidé manuellement avec un moteur thermique et d'une scie à 1 0 chaîne; la figure 2 est une représentation éclatée en perspective d'un vilebrequin avec un amortisseur suspendu de façon oscillante; la figure 3 est une variante de l'agencement selon la figure 2 avec un amortisseur oscillant inclus dans le bras de manivelle; la figure 4 est une représentation éclatée d'une transmission à manivelle avec une masse d'amortissement en forme de rouleau, qui évolue le long d'une voie de déplacement courbée dans le bras de manivelle du viiebrequin; la figure S est une variante de l'agencement selon la figure 4 avec au total deux masses d'amortissement; 2 0 la figure 6 est une représentation éclatée d'un vilebrequin avec une voie de déplacement à la fois oscillante et courbée d'une masse d'amortissement qui y prend appui, et lafigure7 est une autre variante d'un amortisseur de vibrations de torsion avec un organe d'amortissement en forme de rouleau sur un rotor de

2 5 ventilateur du moteur thermique.

La figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un appareil de travail guidé manuellement selon l'exemple d'une scie à chaîne 16 dotée d'un moteur thermique 1 conçu comme un moteur deux temps pour l'entraînement d'une chaîne de scie 29. On peut également prévoir d'autres appareils de travail à 3 0 guidés manuellement, librement choisis, comme des débroussailleuses ou autres de même genre. Le moteur thermique 1 peut être autant un moteur deux temps qu'un moteur quatre temps et présente, dans l'exemple de réalisation représenté, un cylindre unique2, dans lequel un piston3 est guidé de façon oscillante en déplacement longitudinal. Le piston 3 est raccordé par l'intermédiaire d'une bielle S à un vilebrequin 4 esquissé pour la production d'un mouvement rotatif

2837890

autour d'un axe de viletrequin 46. En tant que partie d'un allumage 13, une bougie d'allumage 30 est agencce dans le cylindre 2. D'un côté du vilebrequin 4 est fixé un embrayage 6 par l'intermédiaire duquel, à partir d'un régime de rotation donné du vilebrequin 4, l'outil 7, en forme de chaine de scie 29, est entrâîné. Sur le côté du moteur thermique 1 opposé à l'embrayage 6 est agencé un rotor de ventilateur 14 esquissé pour le refroidissement du moteur thermique, en particulier

dans la zone du cylindre 2, rotor qui est entraîné par le vilebrequin 4.

Le moteur thermique 1 avec son embrayage 6 et son rotor de ventilateur 14 est agencé dans un carter d'appareil 22, l'embrayage 6 étant recouvert d'un 1 0 couvercle d'embrayage 23. Pour guider la scie à châîne 16, le carter d'appareil 22

présente une poignce avant et une poignée arrière 24, 25.

La châîne de scie 29 est guidée en circuit fermé le long des bords d'un rail de guidage 26, pour la déviation de la châîne de scie 29 sur l'extrémité du rail de guidage 26, opposée à l'embrayage 6, étant prévue une roue de guidage 28 tournant autour d'un axe27. Dans la zone de l'extrémité du rail de guidage26

proche du moteur, la châîne de scie 29 entoure l'embrayage 6.

La figure 2 est une représentation en perspective éclatée de détails du vilebrequin 4 du moteur thermique 1 selon la figure 1. Le vilebrequin 4 est coupé en deux et présente, des deux côtés de la bielle5, chaque fois un bras de 2 0 manivelle 11. Dans la zone des bras de manivelle 11, les deux parties du vilebrequin 4 sont raccordées au moyen d'un tourillon de manivelle 33, la bielle 5 étant montée par un palier inférieur 34 sur le tourillon de manivelle 33. A une extrémité 31 du vilebrequin 4, l'embrayage 6, et, à l'extrémité opposée 32, le rotor

de ventilateur 14 (figure 1) sont raccordés de façon solidaire en rotation.

2 5 Les bras de manivelle 11 présentent respectivement une masse d'équilibrage 9 pour les masses du tourillon de manivelle 33 et de la bielle 5. Dans l'exemple de réalisation représenté, la masse d'équilibrage 9 est configurée en amortisseur de vibrations de torsion 8 intégré au bras de manivelle avec masses d'amortissement 18. Chaque fois deux masses d'amortissement 18 sont fxées des 3 0 deux côtés d'une tôle porteuse 47 et sont suspendues au moyen d'un tourillon 36 de façon oscillante au bras de manivelle 11. Le point de rotation 19 formé par le tourillon 36 présente, par rapport à l'axe du vilebrequin 46, une distance radiale h. Les forces centrifuges agissant lors d'un mouvement de rotation du vilebrequin 4 amènent de ce fait un centrage commandé par les forces inertielles des masses d'amortissementl8 suspendues de façon oscillante. Dans cette configuration,

6 2837890

l'amortisseur de vibrations de torsion 8 fonctionne en amortisseur 17 s'adaptant au régime de rotation. I1 peut également être avantageux, pour le centrage des masses d'amortissement 18 de prévoir des éléments élastiques à ressort ou autre de même genre. La figure 3 représente une variante de l'agencement selon la figure 2 avec un amortisseur 17 s'adaptant au régime de rotation, dans lequel les bras de manivelle 11 du vilebrequin 4 sont conçus creux. Un organe de support 38 en forme approximative de segment circulaire présente des forures pour la prise de corps de masse 39, ce qui fait qu'ensemble, une masse d'amortissement 18 est formée. La masse d'amortissement 18 est montée de manière à osciller par le

tourillon 36 dans une ouverture formant palier 41 sur le bras de manivelle 11.

L'espace creux pour la prise de la masse d'amortissement 18 dans le bras de manivelle 11 est couvert par une tôle de couverture, ce qui fait que, dans la zone de la tôle de couverture 40 et de l'ouverture formant palier 41, par l'intermédiaire 1 5 d'inétanchéités prévues, de l'huile de moteur pour le graissage de l'amortisseur 17 peut être introduite. Dans le bras de manivelle 11 sont prévus des logements 37 côté intérieur pour des amortisseurs de butée 21 sur lesquels l'organe de support 38 peut venir buter et être amorti dans le cas d'amplitudes d'oscillations élevées. Dans les autres particularités et signes de référence, l'exemple de

2 0 réalisation représenté comcide avec l'agencement de la figure 2.

La figure4 représente une variante d'un amortisseurl7 s'adaptant au régime de rotation dans les bras de manivelle 11 d'un viletrequin 4, les bras de manivelle 11 présentant des creusements42 en arc. Sur la délimitation radialement extérieure du creusement 42 est prévue une voie de déplacement en 2 5 arc 20 pour une masse d'amortissement 18 en rouleau, voie sur laquelle la masse d'amortissement en rouleau 18 peut rouler. Pour la formation d'un centrage de la masse d'amortissement 18 commandé par les forces inertielles, la voie de déplacement 20 présente un rayon de courbure r qui est plus petit que sa distance radiale R par rapport à l'axe du vilebrequin 46. La rayon de courbure r de la voie de déplacement 20 est constant, dans l'exemple de réalisation représenté, mais peut présenter, pour former une caractéristique de déviation librement choisie de la masse d'amortissement 18, un parcours approprié, librement choisi, en fonction de l'angle. La masse d'amortissement 18 est déposée de manière amovible dans le creusement42 et est assurée, des deux côtés de la tôle de couverture40 à

l'encontre d'un échappement.

7 2837890

Dans la variante de l'agencement selon la figure 4 représentée à la figure 5, chaque bras de vilebrequin 11 présente deux creusements 42 pour une masse d'amortissement effective 18. Dans les autres particularités et signes de référence

l'agencement représenté comcide avec celui de la figure 4.

La figure 6 représente une autre variante d'un agencement du vilebrequin avec un amortisseur 17 s'adaptant au régime de rotation, dans laquelle la masse d'amortissement 18 est en forme demi-disque ???? doté de deux évidements 43 également approximativement en demi-cercle. Le bras de manivelle 11 est configuré en fourche pour le logement de la masse d'amortissement 18 et présente également des évidements 44 également en forme approximative de demi-disque en circulaire. Les évidements 43 et 44 forment chaque fois des voies de déplacement 20 courbées qui peuvent se déplacer l'une par rapport à l'autre par l'intermédiaire d'organes de roulement 45 intercalés en forme de rivet. On obtient ainsi une combinaison d'un mouvement pendulaire de la masse d'amortissement 18 qui correspond aux exemples de réalisation selon les figures 2 et 3 avec un mouvement de roulement qui correspond aux exemples de réalisation

des figures 4 et 5.

Dans les exemples de réalisation selon les figures 2 à 6, un amortisseur de vibrations de torsion 8 est chaque fois agencé sous forme de l'amortisseur 17 2 0 s'adaptant au régime de rotation représenté des deux côtés de la bielle 5. De ce fait, les masses d'amortissement 18 forrnent simultanément également les masses d'équilibrage 9 pour des balourds qui résultent par exemple des forces inertielles du tourillon de manivelle 33 et de la bielle 5. Cette double fonction avec les masses d'amortissement 18 permet qu'aucune masse supplémentaire ne soit

2 5 ajoutée au moteur thermique 1 dans son ensemble.

La figure 7 représente encore un exemple de réalisation d'un amortisseur 17 s'adaptant au régime de rotation qui est agencé dans le rotor de ventilateur 14 (figure 1). Sur la périphérie du rotor de ventilateur 14 se trouve un aimant de commande 12 qui commande le point du moment d'allumage de 3 0 l'allumage 1 ou, respectivement, de la bougie d'allumage 30 (figure 1). A l'opposé en référence à l'axe du vilebrequin 46, une autre masse d'équilibrage 10 est prévue pour l'aimant de commande 12. A l'intérieur de la masse d'équilibrage 10 est agencé un organe de logement 48 qui présente un creusement 42 pour le logement d'une masse d'amortissement 18 en rouleau qui correspond aux exemples de

8 2837890

réalisation selon la figure 4. Pour retenir la masse d'amortissement 18, une tole de

couverture 40 est prévue.

Dans les exemples de réalisation représentés, les amortisseurs de vibrations de torsion 8 sont situés dans la zone du vilebrequin 4 ou, selon le cas, du rotor de ventilateur 14 et ainsi, selon la figure 1, par rapport au sens du flux de force, côté moteur de l'embrayage 6. En outre, l'agencement d'un amortisseur de vibrations de torsion peut étre avantageux également sur un autre endroit approprié du moteur

thermique l, en particulier sur la partie de l'embrayage 6 fixe du côté du moteur.

9 2837890

Claims

REVENDICATIONS

1. Moteur thermique d'un appareil de travail guidé manuellement, doté d'un cylindre (2), d'un piston (3) allant de haut en bas par un déplacement longitudinal dans le cylindre (2), d'un vilebrequin (4) rotatif et d'une bielle (5) raccordant le piston (3) au vilebrequin (4), ainsi que d'un embrayage (6) pour raccorder le vilebrequin (4) à un outil à entraîner (7), caractérisé en ce qu'un amortisseur de vibrations de torsion (8) est prévu, dans le sens du flux de force allant du moteur thermique (1) vers l'outil (7),

du côté moteur de l'embrayage (6).

2. Moteur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une masse d'équilibrage (9, 10) est prévue pour la compensation de déséquilibres et que l'amortisseur de vibrations de torsion (8) est agencé dans la zone de la masse

d'équilibrage(9, 10).

3. Moteur thermique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le vilebrequin (4) présente un bras de manivelle (11) avec la masse d'équilibrage (9), l'amortisseur de vibrations de torsion (8) étant agencé dans la zone du bras de

manivelle (11), de prétérence intégré au bras de manivelle (11).

4. Moteur thermique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un aimant de commande(l2) pour un allumage(l3) du moteur thermique et une autre masse d'équilibrage (lO) pour l'aimant de commande (11) sont raccordés au vilebrequin (4), l'amortisseur de vibrations de torsion (8) étant prévu dans la zone

de l'autre masse d'équilibrage (10).

5. Moteur thermique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé

2 5 en ce que l'amortisseur de vibrations de torsion (8) est agencé sur le rotor (14) d'une souffierie d'air de refroidissement (15) pour le moteur thermique (1), de

préférence est intogré au rotor (14).

6. Moteur thermique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé

en ce que l'amortisseur de vibrations de torsion (8) est un amortisseur s'adaptant au régime de rotation (17) avec une masse d'amortissement (18) et un centrage de

la masse d'amortissement (18) commandé par la force inertielle.

7. Moteur thermique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la masse d'amortissement (18) est montée oscillante autour d'un point de

rotation (19).

2837890

8. Moteur thermique selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la masse d'amortissement (18) est guidée sur une voie de déplacement (20) courbée.

9. Moteur thermique selon la revendication 8, caractérisé en ce que la masse d'amortissement (18) est guidée de façon à rouler sur la voie de

déplacement (20) et est configurce en particulier en rouleau.

10. Moteur thermique selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé

en ce qu'un amortisseur de butée (21) est prévu pour la masse

d'amortissement (18).

11. Moteur thermique selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé

en ce qu'un amortisseur de vibrations de torsion (8) est prévu des deux côtés de la