[0001] Die Erfindung bezeichnet eine Handwerkzeugmaschine mit einer längs einer Vibrationsachse
vibrierenden Baugruppe und einer Handgriffbaugruppe, die über ein Antivibrationselement
schwingungsentkoppelt ist, insbesondere einen Bohr- oder Meisselhammer.
[0002] Üblicherweise wird bei vibrierenden Handwerkzeugmaschinen der Handgriff bezüglich
der Übertragung von Vibrationen weitgehend entkoppelt, indem dieser über ein Antivibrationselement
mit der vibrierenden Baugruppe verbunden ist. Dabei kann das Antivibrationselement
sowohl Feder- als auch Dämpfereigenschaften aufweisen.
[0003] Bei infinitesimalen Dehnungen ist jede Federkennlinie linear, was für gering belastete
Schraubenfedern typisch ist. Bei grösseren Dehnungen wird die Federkennlinie auf Grund
der Materialeigenschaften zunehmend nichtlinear, insbesondere bei Verwendung von Elastomeren.
Zudem kann durch geeignete Federgeometrien wie Blattfedern oder weitere konstruktive
Merkmale wie einseitige Kontaktzwänge eine Feder mit nichtlinearer Federkennlinie
realisiert werden.
[0004] Nach der
W09416864 wird bei einer axial schlagenden Handwerkzeugmaschine zur Entkopplung des Handgriffs
von der axial vibrierenden Baugruppe ein Antivibrationselement mit einer nichtlinearen
Federkennlinie eingesetzt, die beidseitig eines linear flachen mittleren Belastungsbereiches
glatt in einen progressiven Verlauf übergeht. Dazu ist das Antivibrationselement entweder
komplett als ein Elastomerhohlzylinder oder alternativ als ein Blattfederhohlzylinder
realisiert. Nachteilig bei einem Elastomerhohlzylinder zur Verwendung bei der Vibrationsdämpfung
von Handwerkzeugmaschinen ist dessen ausgeprägte Temperatur- und Feuchtigkeitsabhängigkeit
sowie die Alterungsproblematik. Der metallische Blattfederhohlzylinder hingegen ist
ein aufwendig herzustellendes, komplexes Bauteil.
[0005] Nach der
DE102004031866 ist zur Vibrationsdämpfung des Handgriffs einer vibrierenden Handwerkzeugmaschine
ein Antivibrationselement mit einer axial nichtlinearen Federkennlinie vorbekannt,
das aus einer Federdrahtwendel besteht, deren beide Wendelenden jeweils auf einen
Gewindedom gewickelt sind, wobei die Windungen sich teilweise ausschliesslich an einer
Seite am Aussengewinde anlegen, dessen Zwischengangweite grösser als der Federdrahtdurchmesser
ist. Die sich daraus ergebende axiale nichtlineare Federkennlinie geht nach einem
linear flachen Belastungsbereich glatt in einen progressiv wachsenden Verlauf und
danach glatt in einen steileren linearen Verlauf über. Der Kern des Gewindedoms ist
ausgehend vom Wendelinnendurchmesser axial federseitig konkav verjüngt.
[0006] Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Realisierung einer Handwerkzeugmaschine
mit einem Antivibrationselement mit einer axial nichtlinearen Federkennlinie, die
beidseitig eines linear flachen mittleren Belastungsbereiches einen steileren Verlauf
aufweist. Ein weiterer Aspekt besteht in der Realisierung einer ebenfalls nichtlinearen
Federkennlinie bei Querbelastung.
[0007] Die Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0008] So weist eine Handwerkzeugmaschine eine längs einer Vibrationsachse vibrierende Baugruppe
und eine Handgriffbaugruppe auf, die über ein Antivibrationselement schwingungsentkoppelt
ist, welches eine längs der Vibrationsachse orientierte Federdrahtwendel mit mehreren
Windungen aufweist, die am unbelasteten Antivibrationselement teilweise auf einen
Gewindedom mit einem sich über einen Vorspannbereich längs ersteckenden Aussengewinde,
dessen Zwischengangweite grösser als der Federdrahtdurchmesser der Federdrahtwendel
ist, axial druckvorgespannt aufgeschraubt sind.
[0009] Durch die Druckvorspannung eines Teils der Federdrahtwendel sowie dem Aussengewinde
ergibt sich in der Federkennlinie beidseitig eines linear flachen Mittenbereiches,
bei welchem alle Windungen frei liegen, jeweils ein Randbereich mit steilerer Kennlinie,
bei welchem ein Teil der Windungen am Aussengewinde anliegen und somit nicht mehr
federwirksam sind. Im niedrigen Belastungsbereich, bei dem ein Teil der Windungen
über den Vorspannbereich druckvorgespannt sind, ist die Federkennlinie linear steil,
da nur noch die freiliegenden Windungen federnd wirken. Im hohen Belastungsbereich,
bei dem ein zunehmender Teil der Windungen innerhalb des Vorspannbereiches federseitig
an Teilen des Aussengewindes anliegen, ist die Federkennlinie progressiv ansteigend,
da zunehmend weniger Windungen federnd wirken. Im höchsten Belastungsbereich, bei
dem die Windungen innerhalb des Vorspannbereiches federseitig vollständig am Aussengewinde
anliegen, ist die Federkennlinie linear steil, da nur noch die freiliegenden Windungen
federnd wirken.
[0010] Zur Erzielung der Druckvorspannung muss der an den Gewindeenden des Aussengewindes
innenseitig begrenzte Vorspannbereich axial kürzer als der windungsgleiche aussenseitig
begrenzte Teil der unbelasteten Federdrahtwendel sein. Letztere liegt somit aussenseitig
an den innenseitigen Kontaktflächen der Gewindeenden an und spannt so die Federdrahtwendel
druckseitig vor, bis ab dem mittleren Belastungsbereich diese sich selbst hinreichend
verkürzt hat und somit von einer Kontaktfläche löst.
[0011] Vorteilhaft ist die Federdrahtwendel zylinderförmig sowie mit gleichmässiger Steigung
der Windungen ausgebildet, wodurch Standardfedern verwendbar sind.
[0012] Vorteilhaft weist die federseitige Kontaktfläche des Aussengewindes eine nichtlineare
Steigung auf, wodurch die Federkennlinie im hohen Belastungsbereich bezüglich des
progressiven Verlaufs variierbar ist.
[0013] Vorteilhaft ist das Aussengewinde ein Rechteckgewinde, wodurch die Kontaktflächen
(im Längsschnitt) axial orientiert sind.
[0014] Vorteilhaft ist die radiale Höhe des Aussengewindes zumindest so gross wie der Federdrahtdurchmesser,
wodurch das Aussengewinde auch bei kombinierter Querbelastung axiale Kontaktflächen
bildet.
[0015] Vorteilhaft ist der Kern des Gewindedoms ausgehend vom Wendelinnendurchmesser axial
federseitig konvex verjüngt, wodurch bei einer Querbelastung sich einige Windungen
radial an den Kern des Gewindedoms anlegen und somit zu einer Querprogression führen.
[0016] Die Erfindung wird bezüglich eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert
mit:
- Fig. 1
- einem Detail einer Handwerkzeugmaschine zur Vibrationsentkopplung
- Fig. 2
- einem unbelasteten Antivibrationselement im Längsschnitt gemäss Ebene II-II
- Fig. 3
- einer Federkennlinie bei Axialbelastung
- Fig. 4
- einer Federkennlinie bei Querbelastung
[0017] Nach Fig. 1 weist eine nur ausschnittsweise dargestellte Handwerkzeugmaschine 12
in Form eines Meisselhammers ein Antivibrationselement 1 auf, welches zwischen einer
längs einer Vibrationsachse A vibrierenden Baugruppe 5 und einer vibrationsentkoppelten
Handgriffbaugruppe 6 angeordnet ist. Das Antivibrationselement 1 weist eine längs
der Vibrationsachse A orientierte Federdrahtwendel 7 mit mehreren Windungen 2 auf,
welche an einem Wendelende auf einen Gewindedom 3 mit einem Aussengewinde 4 aufgewickelt
sind. Die Antivibrationselement 1 ist zylinderförmig sowie mit gleichmässiger Steigung
der Windungen 2 ausgebildet.
[0018] Nach Fig. 2 liegen im dargestellten Belastungsfall des Antivibrationselements 1 ohne
axiale Druckbelastung verschiedene Windungen 2 axial sowohl federseitig als auch domseitig
in einem Vorspannbereich V am Aussengewinde 4 mit axial beidseitigen Kontaktflächen
14 an, dessen Zwischengangweite Z grösser als der Federdrahtdurchmesser D der Federdrahtwendel
7 ist. Dabei liegt die Federdrahtwendel 7 mit verschiedenen Windungen 7 an beiden
Kontaktflächen 14 des Aussengewindes 4 an. Das als Rechteckgewinde ausgebildete Aussengewinde
4 weist bezüglich seiner federseitigen Kontaktfläche 14 eine gleichmässige Steigung
auf (analog ist auch eine nichtlineare Steigung möglich, was nicht explizit dargestellt
ist). Die radiale Höhe H des Aussengewindes 4 ist grösser als der Federdrahtdurchmesser
D. Der koaxial innenliegende Kern des Gewindedoms 3 ist ausgehend vom Wendelinnendurchmesser
S axial federseitig konvex verjüngt.
[0019] Nach Fig. 3 weist die Federkennlinie 13 (Axialdehnung X, Axialkraft Fa) beidseitig
eines linear flacheren Mittenbereiches 9, bei welchem alle Windungen 2 (Fig. 2) frei
liegen, jeweils einen Randbereich 8, 10 mit steilerer Kennlinie auf, bei welchem die
Windungen 2 (Fig. 2) nur teilweise am Aussengewinde 4 (Fig. 2) axial anliegen. Im
unbelasteten Randbereich 8 ist der im Vorspannbereich V (Fig. 2) vorgespannte Teil
der Windungen 2 (Fig. 2) unwirksam, so dass sich bis zur Überwindung der Vorspannung
eine lineare, steilere Kennlinie ergibt. Der Übergang zum Mittenbereich 9 bildet einen
Knick in der Kennlinie aus. Im hochbelasteten Randbereich 10 lagert sich stetig ein
Teil der Windungen 2 (Fig. 2) axial an das Aussengewinde 4 (Fig. 2) an, so dass sich
eine progressiv ansteigende Federkennlinie ergibt. Im höchsten Belastungsbereich 11,
bei dem die Windungen 2 (Fig. 2) im Vorspannbereich V (Fig. 2) vollständig an der
federseitigen Kontaktfläche 14 des Aussengewindes 4 (Fig. 2) anliegen, ist die Federkennlinie
linear steil, da nur noch der freiliegende Teil der Windungen 2 (Fig. 2) federnd wirkt.
[0020] Nach Fig. 4 weist die Federkennlinie 13' (Querdehnung Y, Querkraft Fq) mit wachsender
Querbelastung eine Querprogression auf, indem sich einige Windungen 2 (Fig. 2) unten
radial an den konvexen Kern des Gewindedoms 3 (Fig. 2) anlegen (nicht dargestellt).
1. Handwerkzeugmaschine mit einer längs einer Vibrationsachse (A) vibrierenden Baugruppe
(5) und einer Handgriffbaugruppe (6), die über ein Antivibrationselement (1) schwingungsentkoppelt
ist, welches eine längs der Vibrationsachse (A) orientierte Federdrahtwendel (7) mit
mehreren Windungen (2) aufweist, die teilweise auf einen Gewindedom (3) mit einem
sich längs ersteckenden Aussengewinde (4) aufgeschraubt ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Antivibrationselement (1) die sich über einen Vorspannbereich (V) längs ersteckenden
Windungen (2) axial druckvorgespannt auf das Aussengewinde (4) aufgeschraubt sind,
wobei das Aussengewinde (4) eine Zwischengangweite (Z) aufweist, die grösser als der
Federdrahtdurchmesser (D) der Federdrahtwendel (7) ist.
2. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federdrahtwendel (7) zylinderförmig sowie mit gleichmässiger Steigung der Windungen
(2) ausgebildet ist.
3. Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die federseitige Kontaktfläche (14) des Aussengewindes (4) eine nichtlineare Steigung
aufweist.
4. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussengewinde (4) ein Rechteckgewinde ist.
5. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Höhe (H) des Aussengewindes (4) zumindest so gross wie der Federdrahtdurchmesser
(D) ist.
6. Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern des Gewindedoms (3) ausgehend von einem Wendelinnendurchmesser (S) axial
federseitig konvex verjüngt ist.