SE470268B - Handhållet förbränningsmotordrivet arbetsredskap - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 1š7Û 268 eliminera dem.

För att öka vibrationsisoleringen mellan det vibra- tionsisolerande systemet (drivenheten) och handtagen har, man ersatt de av gummi eller stålfjädrar bestående dämp- elementen med mjukare sådana. Härigenom har man visser- ligen kunnat betydligt öka isolationsgraden, men sam- tidigt har man fått den nackdelen att den nödvändiga styrningen av redskapet har försvårats. Dämpelementen har av den anledningen åter avstämts till större hård- het, varvid avstämningen har utgjort en kompromiss mellan kravet på exakt styrning och långtgående vibrations- dämpning. Hårda dämpare möjliggör visserligen en god, direkt redskapsföring, men de överför även en betydande del av de från drivenheten utgående vibrationerna, medan vid mjuka dämpare förhållandet är det rakt motsatta.

De till handtagen överförda vibrationerna har en- ligt den hittills rådande uppfattningen väsentligen va- rit avhängig av hur väl drivenheten har varit balanserad.

Man har hittills strävat efter att hålla obalanserna hos motorns roterande komponenter så små som möjligt (se härom även VDI-Richtlinie 2060), varför man exempel- vis har försett vevaxeln med tvâ utpräglade vevskivor, mellan vilka vevstaken har anslutits. Balanserings- vikterna i vevskivorna tjänar till att uppväga kolvens masskrafter i den övre dödpunkten, och de är därför så anordnade, att de motverkar dessa krafter. Även vev- axeln själv med de på densamma delarna, såsom exempel- vis fläkthjul och koppling, har man i möjligaste mån utbalanserat statiskt och dynamiskt.

Till grund för uppfinningen ligger uppgiften att med utgångspunkt i det ovanstående utforma ett arbets- redskap av det angivna slaget på sådant sätt med kon- struktivt enkla och med avseende på tillverkningen billiga medel, att en tydlig minskning av de ännu före- kommande vibrationerna i handtaget eller handtagen och därmed en förbättrad hantering av arbetsredskapet för redskapsföraren uppnås.

Denna uppgift löses i enlighet med uppfinningen genom att redskapet ges de kännetecken som är angivna 10 15 20 25 30 35 470 268 3 i det självständiga patentkravet.

Genom den med avseende på läge och belopp definierade obalansen hos vevaxeln åstadkoms en avsevärd vibrations-I reducering i handtaget eller handtagen. Den uppfinnings- enliga utformningen är billig och enkel i tillverkning, emedan allt som behövs är att på en del av vevaxeln an- ordna en obalansvikt eller en passande urtagning såsom obalans, utan att för den skull konstruktiva ändringar av drivenheten eller andra delar av redskapet behöver företas.

Fördelaktiga utföringsformer av det uppfinnings- enliga redskapet är utförda i enlighet med de osjälv- ständiga patentkraven.

Den framkallade obalansen hos vevaxeln och de med denna fast förbundna delarna kan vara statisk, exempel- vis åstadkommen genom ensidigt tillfogande eller bort- tagande av massa vid en på vevaxeln sittande del, men även en rent dynamisk obalans är tillräcklig för att åstadkomma den önskade vibrationsreduceringen i hand- tagsdelarna. Obalansvikten eller obalansvikterna kan vara anordnade på fläkthjulet, på vevaxeln, på den ena av eller båda vevskivorna eller på den roterande delen av kopplingen, ensamt eller i kombination. Företrädes- vis är obalansvikterna vid kolvläge i den övre dödpunkten anordnade i en vinkel på 45-1350, företrädesvis ungefär vinkelrätt mot cylinderaxellinjen. Även andra anord- ningar är emellertid möjliga, och väsentligt är endast att det genom obalansen alstras ett till storlek och riktning definierat vridmoment kring motortyngdpunkten, vilket vridmoment är verksamt kring cylinderns längd- axellinje när kolven befinner sig i den övre dödpunkten.

Konstruktivt och tillverkningsmässigt är det för- månligt att anordna en enda obalansvikt på fläkthjulet, enär vid denna utformning vevaxeln och de med denna för- bundna delarna kan tillverkas och balanseras på van- ligt sätt, varvid det är tillräckligt att på fläkt- hjulet anbringa en till läge och massa bestämd obalans- vikt, som orsakar den önskade obalansen.

Vid en uppfinningsenlig utformning av ett redskap 10 15 20 25 30 35 470 268 4 där vevaxeln har endast en vevskiva och den sålunda fe- lande andra vevskivan är ersatt genom lämplig vikts- mässig utformning av fläkthjulet kan det vara av till- verkningsmässig fördel att anbringa obalansvikten så, att den med kolven i den övre dödpunkten är anordnad ungefär 1800 efter den övre dödpunkten med avseende på vevaxelns rotationsaxellinje och rotationsriktning.

Härvid minskas eller ökas massan hos det den andra vev- skivan ersättande fläkthjulet i motsvarighet därtill.

Ytterligare kännetecken på uppfinningen framgår av patentkraven, den härefter följande beskrivningen och ritningarna, vilka visar exempel på utföringsformer av uppfinningen och förklaras närmare nedan.

Fig. 1 visar schematiskt i sidvy, delvis i snitt, ett förbränningsmotordrivet arbetsredskap i form av en motorkedjesåg, varvid dess skärande verktyg är ute- lämnat; Fig. 2 visar motorkedjesågen i fig. 1 sedd uppifrån, delvis i snitt; Fig. 3 visar i större skala och starkt förenklad framställning vevaxeln i den i fig. 1 och 2 visade motorkedjesågen och åskådliggör anordningen av obalans- massan; Fig. 4 är en schematisk bild av vevaxeln sedd i riktningen av dennas rotationsaxellinje; Fig. 5 är en framställning pâminnande om fig. 3 men med en annan anordning av obalansmassan; Fig. 6 visar utförandet enligt fig. 5 i en fram- ställning svarande mot fig. 4; Fig. 7 visar ytterligare ett exempel på anordning av obalansmassor i en framställning svarande mot fig. 3; Fig. 8 visar utförandet enligt fig. 7 i en fram- ställning svarande mot fig. 4; Fig. 9 visar ett utförande där obalansmassorna är anordnade i vevskivorna; Fig. 10 visar utförandet enligt fig. 9 i en fram- ställning svarande mot fig. 4; Fig. 11 visar ett utförande där fyra obalansmassor är anordnade på vevaxeln; 10 15 20 25 30 35 470 268 s 12 visar utförandet enligt fig. 11 i en fram- Fig. ställning svarande mot fig. 4; Fig. 13 visar ett konstruktivt utföringsexempel på en vevskiva med en obalansvikt eller en urtagning; Fig. 14 är en sidvy av ett fläkthjul med obalans- massa; Fig. 15 visar ett snitt längs linjen XV-XV i fig. 4.

Det i fig. 1 och 2 schematiskt visade arbetsred- skapet är en motorkedjesåg, vars sågsvärd med runt det- ta löpande sågkedja är utelämnat. Motorkedjesågen har en drivenhet 1, som i det visade utförandet är förbunden med motorsågens hus 3 under förmedling av fyra vibra- tionsisolerande element 2 (dämpelement). Pâ huset 3 sitter två handtag 4 och 5, med vilka sâgföraren håller och för sågen. Drivenheten 1 är svängningsdämpad i för- hållande till huset 3 och därmed även i förhållande till handtagen 4 och 5 under förmedling av de vibrations- isolerande elementen 2.

Drivenheten 1 består av en förbränningsmotor med en cylinder 6 och en däri styrd kolv 7, som är förbunden med en vevaxel 9 under förmedling av en vevstake 8. Vev- axeln 9 är lagrad för rotation kring sin axellinje 10, som är anordnad i rät vinkel mot cylinderns axellinje 11.

Vevaxeln 9 i den visade motorkedjesågen har två utpräg- lade vevskivor 12, mellan vilka vevstaken 8 är lagrad.

Vevskivorna 12 är utformade som "motvikt" och ombe- sörjer massutjämning av kolven 7, som rör sig upp och ned när motorn går. Vevskivorna 12 är på i och för sig känt sätt så anordnade, att vid kolvens 7 rörelse i riktning mot den övre dödpunkten uppkommer en passande motverkande kraft på vevaxeln 9. I framställningen en- ligt fig. 1 visas kolven vid den undre dödpunkten.

Vid den i fig. 1 och 2 visade motorkedjesågen sitter på den ena änden av vevaxeln 9 en koppling 13, genom vilken driveffekten överförs till det ej visade kedje- drev som driver sågkedjan. På den andra änden av vev- axeln 9 sitter ett fläkthjul 14, som är fast förbundet med vevaxeln och under drift alstrar den för kylning av motorcylindern 6 erforderliga kylluftströmmen. Utform- 10 15 20 25 30 35 6 ningen av vevaxeln 9 med de utpräglade vevskivorna 12, med den på vevaxeln sittande kopplingen 13 och det med vevaxeln fast förbundna fläkthjulet 14 visas schematiskt_ i fig. 3-12. Framställningarna är sålunda starkt för- enklade och visar endast utföringsexempel för anord- ningen av en eller flera obalansvikter 15. I det följande beskrivs endast anordningen av obalansvikter; som bekant kan en sådan obalansvikt 15 även ersättas av en motsva- rande urtagning, som är förskjuten 1800 kring vevaxelns 9 rotationsaxellinje och har likvärdig massa, och av den anledningen beskrivs i det följande endast anbringande av obalansvikter.

I det i fig. 3 och 4 visade utförandet har fläkt- hjulet 14 en obalansvikt 15, som med avseende på vev- axelns 9 avsedda rotationsriktning, markerad med en pil 16, är anordnad i ett läge 2700 efter ÖD (det vevaxel- läge som motsvarar kolvens 7 övre dödpunktsläge). I detta fall ligger obalansvikten 15 sålunda på avstånd från och på en linje liggande i rät vinkel mot motor- cylinderns axellinje 11 när kolven 7 befinner sig vid den undre dödpunkten (UD) eller den övre dödpunkten (ÖD).

Den på avstånd från vevaxelns 9 rotationsaxellinje 10 anbringade obalansvikten 15 åstadkommer en statisk o- balans, således en parallellförskjutning av vevaxelns tyngdpunktsaxellinje. Det här visade utförandet är sär- skilt förmånligt och enkelt ifråga om tillverkningen, emedan vevaxeln 9 med de på densamma fastsatta delarna 12, 13 och 14 kan framställas och balanseras på känt sätt, varefter en förutbestämd obalansvikt 15 anbringas i fläkt- hjulet 14 i det angivna vinkelläget och på det förut- bestämda avståndet mot vevaxelns rotationsaxellinje 10.

I synnerhet vid snabbroterande vevaxlar är det viktigt att hålla ett exakt avstånd mellan obalansvikten 15 och rotationsaxellinjen 10; vinkelläget med avseende på rota- tionsaxellinjen 10 har betydligt större toleransomrâde.

Fig. 5 och 6 visar ett utförande där en obalansvikt 15 är anbringad på den tillsammans med vevaxeln 9 rote- rande kopplingen 13. Obalansvikten 15 måste vara an- bringad på en del av kopplingen 13 som under drift rote- 10 15 20 25 30 35 470 268 7 rar tillsammans med vevaxeln 9. I detta utförande är obalansvikten anbringad i ett vinkelläge 900 efter ÖD med avseende på den avsedda rotationsriktningen 16 för vevaxeln 9 och på avstånd från dennas rotationsaxel- linje 10. Även i detta fall föreligger en statisk obalans, som under drift leder till en minskning av de till handtagen 4 och 5 överförda vibrationerna.

Vid det i fig. 7 och 8 visade utförandet har fläkt- hjulet 14 en obalansvikt 15 liksom vid utförandet enligt fig. 3 och 4, och dessutom är kopplingen 13 för- sedd med en obalansvikt 15 liksom vid det närmast före- gående utförandet (fig. 5 och 6). Obalansvikterna 15 är anbringade på det ovan beskrivna sättet på vevaxeln 9, dvs. obalansvikten 15 på fläkthjulet 14 ligger i ett vinkelläge 2700 efter ÖD, medan obalansvikten 15 pâ kopplingen 13 ligger i ett vinkelläge 900 efter ÖD.

Obalansvikterna 15 har samma massa och är anbringade på samma avstånd från rotationsaxellinjen 10. Dock kan även en mindre massa vara anordnad på större avstånd från rotationsaxellinjen eller en större massa vara anordnad på mindre avstånd från rotationsaxellinjen.

I detta utförande är vevaxeln 9 med de på densamma 14 statiskt utbalanserad till en tillverkningsbetingad tolerans, bortsett från balans- sittande delarna 12, massorna i vevskivorna. Genom de båda obalansvikterna uppkommer en rent dynamisk obalans, dvs. vevaxelns tyngdpunktsaxellinje är vriden kring tyngdpunkten 17, så att det vid vevaxelns 9 rotation uppkommer ett ro- terande vridmoment kring tyngdpunkten 17 och även kring cylinderaxellinjen 11. Till följd av denna till stor- lek och läge definierade dynamiska obalans uppnås vid motorkedjesågens drift en avsevärd vibrationsreduce- ring i handtagen 4 och 5.

Fig. 9 och 10 visar ett utförande där en rent dyna- misk, till belopp och läge definierad obalans orsakas av två obalansvikter 15, som är förskjutna 1800 kring rotationsaxellinjen 10. Obalansvikterna 15 är i detta fall anbringade på var sin vevskiva 12. Även i detta fall uppkommer vid vevaxelns 9 rotation ett roterande ...Em \Il 10 15 20 25 30 35 ha Ch OD 8 vridmoment kring tyngdpunkten 17 och cylinderaxellinjen 11, varigenom vibrationerna i handtagen 4 och 5 reduce- ras.

Utföringsexemplet enligt fig. 11 och 12 utgör en kombination av utförandet enligt fig. 7 och 8 och ut- förandet enligt fig. 9 och 10, varvid även i detta fall en rent dynamisk obalans orsakas av fyra obalansvikter 15.

Dessa obalansvikter 15 är anbringade på följande sätt: Obalansvikten 15 på fläkthjulet 14 ligger 2700 efter ÖD, obalansvikten 15 på den närmast fläkthjulet 14 liggande vevskivan ligger 2700 efter ÖD, obalansvikten 15 på den närmast kopplingen liggande vevskivan 12 ligger 900 efter ÖD, och obalansvikten 15 på kopplingen 13 ligger 900 efter ÖD. Även i detta utförande uppkommer under drift ett roterande vridmoment kring tyngdpunkten 17 för ro- tationskroppen och även kring cyl inderaxell injen 1 1 , så att de av drivenheten 1 och genom de vibrations- isolerande elementen 2 till huset 3 resp. handtagen 4 och 5 överförda vibrationerna reduceras.

Fig. 13 visar en konstruktiv lösning av uppgiften att anbringa exempelvis en obalansvikt 15a på en vev- skiva 12. Den i denna figur visade vevskivan kan in- sättas exempelvis för den närmast kopplingen 13 lig- gande vevskivan 12 i det närmast föregående utförings- exemplet (fig. 11 och 12). Obalansvikten 15 ligger i ÖD-läget ungefär i höjd med rotationsaxellinjen 10 på översidan av den ena vevskivehalvan och gjuts lämpli- gen direkt tillsammans med vevskivan vid tillverkningen.

Genom lämplig utfräsning eller bortfräsning kan obalans- viktens massa avstämmas noggrant. I fig. 13 är obalans- vikten 15 anordnad på den högra vevskivsidan, och genom utformning av en likadan obalansvikt 15a på den vänstra sidan av en annan vevskiva 12 kan en rent dynamisk obalans åstadkommas.

Fig. 14 och 15 visar den konstruktiva utformningen av ett fläkthjul med obalansvikt såsom har beskrivits i an- slutning till fig. 3 och 4. Det här visade fläkthjulet 14 har på sin ytteromkrets en ej visad magnet, som under drift passerar förbi en i motorkedjesågens hus stationärt 10 15 20 25 30 35 470 268 9 anordnad spole och därigenom inducerar den för den elektriska tändningen behövliga strömmen. Magneten bil- das i detta utförande av ett magnetpaket, som i fram- ställningen enligt fig. 14 är anordnat på översidan av fläkthjulet. Magnetpaketet sitter i en påbyggnad 18, som är fastsatt på en plansida av fläkthjulet 14. På- byggnaden 18 uppbär en balansvikt 19, som är förskju- ten 1800 i förhållande till magneten kring fläkthjulets (och vevaxelns) rotationsaxellinje 10. Det på detta sätt balanserade fläkthjulet är försett med ytterligare en obalansvikt 15b, som är anordnad i en borrning 20 i påbyggnaden 18. Denna borrning kan vara fylld med in- gjutet bly eller ett annat material, så att den önskade obalansvikten erhålls. Den här visade obalansvikten 15 ligger i inbyggt tillstånd i ett vinkelläte 27o° efter ÖD. Med den här visade utformningen kan på enklast och billigast tänkbara sätt en obalansvikt 15 anbringas, varvid varken fläkthjulet 14 eller den på detta fast- satta påbyggnaden 18 behöver förändras konstruktivt; allt som behövs är att utforma en borrning 20 i på- byggnaden, vilket kan ske enkelt och billigt.

De ovan beskrivna utförandena representerar endast några av de talrika användningsmöjligheterna för en eller flera obalansvikter. En obalansvikt 15 för åstadkommande av statisk obalans, såsom har beskrivits exempelvis i anslutning till fig. 3 och 4, 5 och 6 och 14 och 15, har vid den här beskrivna encylindriska motorn en massa på exempelvis 10 g vid ett avstånd från vevaxelns rota- tionsaxellinje på 20 mm, så att en statisk obalans på 200 g-mm uppnås. Den därigenom uppkommande dynamiska obalansen (moment kring tyngdpunkten) uppgår till ca 14.000 g-mmz. Den på detta sätt utformade vevaxeln är konstruerad för ett maximalt varvtal på 12.000 varv/minut och ett arbetsvarvtal på 9.000 varv/minut. I synnerhet vid höga motorvarvtal inverkar den anordnade definierade obalansen på ett fördelaktigt sätt, ty i detta fall är minskningen av vibrationerna i handtagen 4 och 5 störst jämfört med en utbalanserad motor. De här nämnda siffer- värdena avseende obalansens storlek utgör endast exempel, 10 15 20 4170 268 10 och i praktiken bör de avstämmas närmare i beroende av motorstorlek, effekt, varvtal osv.

Vid redskap vilka har endast en utpräglad vevskiva inuti vevhuset och vid vilka den andra vevskivan sitter på axeln utanför vevhuset kan den utanförliggande vev- skivan integreras i fläkthjulet. Vid en sådan utform- ning kan det vara lämpligt att göra den i fläkthjulet integrerade vevskivan något tyngre för att erhålla den definierade obalansen. Denna obalans kan då liksom den i fläkthjulet integrerade vevskivan vara anordnad ca 1800 efter ÖD. Detta utförande har bestått provet i synnerhet vid små motorer.

Genom den till storlek och läge definierade obalan- sen hos vevaxeln eller tillsammans med denna roterande delar uppnås vid redskap av det angivna slaget, där drivenheten är direkt eller indirekt förbunden med handtaget eller handtagen under förmedling av dämp- element, uppnås en avsevärd reducering av vibrationerna i handtagsdelen. De för detta erforderliga konstruktiva åtgärderna är de enklast tänkbara och medför knappast några ytterligare kostnader alls.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 4170 268 11 Patentkrav

1. Handhállet förbrânningsmotordrivet arbetsredskap, i synnerhet kedjesåg, kapslipmaskin, röjsåg eller dylikt, med en drivenhet, som är förbunden med minst ett bärhandtag på red- skapet under förmedling av minst ett dämpelement, varvid driv- enheten uppvisar en encylindrig kolvmotor med vevaxel och på denna fastsittande delar och vevaxeln är försedd med massut- jämníng för kolven, varjämte förutom massutjâmningen en till läge och belopp definierad obalans är anordnad pá den av vev- axeln (9) och de på denna fastsatta delarna (12,13,l4) bildade enheten, kännetecknat av att obalansen bildas av minst en oba- lansvikt (15) eller en motsvarande urtagning, vilken i det övre dödpunktsläget hos kolven ligger i en vinkel pà 45° till 135°, företrädesvis ca 90°, mot cylinderaxellinjen (11).

2. Redskap enligt krav 1, kännetecknat av att obalansen är statisk. _

3. Redskap enligt krav 1, kännetecknat av att obalansen är uteslutande dynamisk.

4. Redskap enligt något av krav 1-3, vid vilket ett roterande fläkthjul sitter på motorns vevaxel, kännetecknat av av att obalansen är anordnad pà flâkthjulet (14).

5. Redskap enligt något av krav 1-3, vid vilket en till- sammans med vevaxeln roterande del av en koppling sitter pá vevaxeln, kännetecknat av att obalansen är anordnad på den tillsammans med vevaxeln (9) roterande delen av kopplingen (13).

6. Redskap enligt något av krav 1-3 med tvâ på vevaxeln sittande vevskivor, kännetecknat av att obalansen är anordnad på en vevskiva (12).

7. Redskap enligt krav 6, kännetecknat av att på varje vevskiva (12) är en obalansvikt (15) eller en motsvarande urtagning anordnad såsom obalans och att de båda obalanserna är förskjutna i förhållande till varandra 180° kring vevaxelns (9) rotationsaxellinje (10).

8. Redskap enligt något av krav 1-7 med tvâ pá vevaxeln sittande vevskivor, med ett på vevaxeln sittande fläkthjul och med en tillsammans med vevaxeln roterande del av en koppling, kännetecknat av att en obalans är anordnad pá dels varje vevskiva (12), dels pà fläkthjulet (14) och dels på den med :x \.l CI) |\D O\ OO 12 vevaxeln (9) roterande delen av kopplingen (13), varvid oba- lanserna på vevskivorna (12) är förskjutna 180° i förhållande till varandra kring vevaxelns (9) rotationsaxellinje (10) och obalanserna på fläkthjulet (14) och kopplingen (13) likaledes är förskjutna 180° i förhållande till varandra kring vevaxelns (9) rotationsaxellinje (10).