DE102010041928A1 - Multidimensional vibration absorber - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungstilger, der eine Ausgleichmasse umfasst, die zur Ausübung einer Gegenschwingung vorgesehen ist, die einer Schwingung eines Gehäuses eines Elektrowerkzeugs entgegenwirkt, wobei die Ausgleichsmasse aus einem offenen Rohrprofil gebildet ist, oder wobei die Ausgleichsmasse aus einem offenen oder geschlossenen Rohrprofil gebildet ist, das in mehr als eine Raumrichtung schwingt. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Elektrowerkzeug mit einem erfindungsgemäßen Schwingungstilger.The present invention relates to a vibration damper comprising a balancing mass which is provided for exerting a counter-oscillation which counteracts vibration of a housing of a power tool, the balancing mass being formed from an open tubular profile, or the balancing mass being formed from an open or closed tubular profile is that oscillates in more than one spatial direction. The present invention further relates to a power tool with a vibration damper according to the invention.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungstilger, der eine Ausgleichmasse umfasst, die zur Ausübung einer Gegenschwingung vorgesehen ist, welche einer Gehäuseschwingung eines Elektrowerkzeugs entgegenwirkt, sowie ein Elektrowerkzeug mit einem erfindungsgemäßen Schwingungstilger.The present invention relates to a vibration damper comprising a balance mass, which is provided for performing a counter-vibration, which counteracts a housing vibration of a power tool, and a power tool with a vibration damper according to the invention.
Durch Inkrafttreten der gesetzlichen Forderung, bei Verwendung von Elektrowerkzeugen das täglich zulässige Arbeitspensum an die auf den Bediener einwirkende, körperliche Belastung zu koppeln, findet bei Elektrowerkzeugen, vor allem bei Bohr- und Schlaghämmern, das Thema Vibrationen eine immer größer werdende Bedeutung.With the entry into force of the legal requirement to couple the daily allowable workload with the use of power tools to the physical stress acting on the operator, the subject of vibration is becoming more and more important for power tools, especially for drills and impact hammers.
Beim Schlagbohren und Meißeln eines Hammers geht eine sehr große körperliche Belastung für den Bediener von der durch das Schlagwerk erzeugten Gehäuseschwingung aus. Gerade bei großen Bohr- und Schlaghämmern sind aufgrund der hohen Schlagenergie die Vibrationen sehr ausgeprägt. Für Bediener solcher Maschinen reduziert sich die erlaubte Arbeitszeit deshalb ohne weitere Maßnahmen zum Teil erheblich. Aber auch bei kleineren Elektrowerkzeugen, die beispielsweise für eine private Nutzung vorgesehen sind, kann der Bedienkomfort erheblich verbessert werden, indem die Gehäuseschwingung verringert wird.When hammering and chiselling a hammer, a very large physical load for the operator comes from the housing vibration generated by the impact mechanism. Especially with large drills and impact hammers, the vibrations are very pronounced due to the high impact energy. For operators of such machines, the permitted working time is reduced considerably without further measures. But even with smaller power tools, which are intended for example for a private use, the ease of use can be significantly improved by the housing vibration is reduced.
Eine vibrationsgenerierende Gehäuseschwingung weist eine Vielzahl von Frequenzanteilen auf, die durch verschiedene Vibrationsquellen verursacht sind. Als Ursache kommen unter anderem das Spiel zwischen den einzelnen Bauteilen, nichtlineare Elastizitätsverläufe, nichtlineare Stoßvorgänge, nur angenähert harmonische Reaktionskräfte aus einem Schlagwerk, Stoß- und Rückstoßvorgänge einer Schlagkette oder unausgeglichene Massekräfte des Antriebs in Frage. Jedoch ist die Hauptfrequenz häufig durch eine einzige Vibrationsquelle maßgeblich verursacht. So ist beispielsweise bei Elektrowerkzeugen mit Schlagwerk die Hauptfrequenz im Wesentlichen aus der periodischen Beschleunigung des Schlägers abgeleitet. Bei solchen Elektrowerkzeugen wird bereits eine sehr gute Reduzierung der Gehäuseschwingung dadurch erreicht, dass ein Schwingungsreduktionssystem der maßgeblichen Vibrationsquelle möglichst exakt entgegenwirkt.A vibration generating case vibration has a plurality of frequency components caused by different vibration sources. Among other things, the play between the individual components, non-linear elasticity courses, non-linear impact processes, only approximately harmonic reaction forces from a percussion mechanism, shock and recoil processes of a percussion chain or unbalanced mass forces of the drive come into question. However, the main frequency is often significantly caused by a single source of vibration. For example, in power tools with percussion, the main frequency is essentially derived from the periodic acceleration of the club. In such power tools, a very good reduction of the housing oscillation is already achieved in that a vibration reduction system counteracts the relevant vibration source as accurately as possible.
In der Praxis erfolgt die Erzeugung von Gegenkräften, die den Gehäusevibrationen entgegenwirken, beispielsweise mit Hilfe von Tilgern. Ein Tilger ist ein Feder-Masse-System mit festgelegter Resonanzfrequenz, durch den eine signifikante Schwingungsreduktion in einem Bereich nahe der Resonanzfrequenz erreicht werden kann.In practice, the generation of counter-forces, which counteract the housing vibrations, for example by means of absorbers occurs. A damper is a spring-mass system with a fixed resonant frequency that can achieve significant vibration reduction in a region near the resonant frequency.
Tilger werden herkömmlich zumeist an einer Gehäusefläche angebracht und wirken gegen die Raumrichtung, in die die maßgebliche Vibrationsquelle wirkt. Solche Tilger zeigen beispielsweise die Druckschriften
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schwingungsreduktionssystem für ein Elektrowerkzeug zu schaffen, das sehr kompakt in das Elektrowerkzeug integrierbar ist, so dass es sehr wenig Raum einnimmt und den umbauten Bauraum des Elektrowerkzeugs möglichst wenig vergrößert, und das gleichzeitig eine verbesserte Reduktion der Gehäuseschwingung des Elektrowerkzeugs ermöglicht.The object of the invention is to provide a vibration reduction system for a power tool, which is very compact integrated into the power tool, so that it takes up very little space and the converted space of the power tool as little as possible, and at the same time an improved reduction of the housing oscillation of the power tool allows.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Schwingungstilger der eine Ausgleichmasse umfasst, die zur Ausübung einer Gegenschwingung vorgesehen ist, welche einer Gehäuseschwingung eines Gehäuses eines Elektrowerkzeugs entgegenwirkt, wobei die Ausgleichsmasse aus einem offenen Rohrprofil gebildet ist, oder wobei die Ausgleichsmasse aus einem offenen oder geschlossenen Rohrprofil gebildet ist, das in mehr als eine Raumrichtung schwingt.The object is achieved with a vibration damper comprising a compensating mass, which is provided for exerting a counter-vibration, which counteracts a housing vibration of a housing of a power tool, wherein the balancing mass is formed from an open tube profile, or wherein the balancing mass formed from an open or closed tube profile is that vibrates in more than one spatial direction.
Ein Rohrprofil im Sinne der Erfindung ist ein sich entlang einer Längsrichtung erstreckender Hohlkörper mit prinzipiell beliebigem, bevorzugt aber flächensymmetrischem Querschnitt. Bevorzugt ist ein Rohrprofil rechteckförmig oder kreisförmig ausgebildet. Ein solches Rohrprofil wird im Folgenden geschlossenes Rohrprofil genannt.A pipe profile in the sense of the invention is a hollow body extending along a longitudinal direction and having in principle any but preferably area-symmetrical cross-section. Preferably, a tubular profile is rectangular or circular. Such a tube profile is referred to below as closed tube profile.
Ein offenes Rohrprofil im Sinne der Erfindung ist ein Rohrprofil, welches an einer Seite offen ist. Bevorzugt ist ein offenes Rohrprofil u-förmig oder teilkreisförmig ausgebildet.An open tube profile according to the invention is a tube profile which is open on one side. Preferably, an open tube profile is U-shaped or partially circular.
Ein solches offenes oder geschlossenes Rohrprofil hat den Vorteil, dass es aus einer Normprofilstange kostengünstig fertigbar ist. Weiterhin ist es besser an oder in das Gehäuse des Elektrowerkzeugs integrierbar. Denn in einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich das offene oder geschlossene Rohrprofil entlang von Gerätehauptflächen. Eine Gerätehauptfläche ist beispielsweise eine einen Innenraum des Elektrowerkzeugs begrenzende Gehäusefläche oder eine eine Gerätekomponente begrenzende Fläche oder eine das Elektrowerkzeug nach außen hin begrenzende Gehäusefläche.Such an open or closed tube profile has the advantage that it can be manufactured inexpensively from a standard profile bar. Furthermore, it is better integrated on or in the housing of the power tool. Because in a preferred embodiment, the open or closed tube profile extends along major device surfaces. A device main surface is, for example, a housing surface delimiting an interior of the power tool or a surface bounding a device component or a housing surface limiting the power tool to the outside.
Bevorzugt erstreckt sich das offene oder geschlossene Rohrprofil über zumindest zwei oder mehr Gerätehauptflächen. Im Vergleich zu einer Ausgleichsmasse, die sich lediglich entlang einer Gerätehauptfläche erstreckt, stehen für das offene oder geschlossene Rohrprofil daher mehrere Gerätehauptflächen zur Verfügung. Die Ausgleichsmasse ist bei Verwendung eines offenen oder geschlossenen Rohrprofils daher flacher baubar, so dass sie den Funktionsraum des Elektrowerkzeugs weniger vergrößert. Alternativ oder zusätzlich ist das offene oder geschlossene Rohrprofil aufgrund seiner mehrdimensionalen Erstreckung auch besser in Bauraum des Elektrowerkzeugs anordbar, in dem keine anderen Bauteile des Elektrowerkzeugs angeordnet sind. Das Elektrowerkzeug ist daher insgesamt kompakter herstellbar.Preferably, the open or closed tube profile extends over at least two or more major device surfaces. Compared to a balancing mass that extends only along one main surface of the device, there are therefore several main device surfaces available for the open or closed tube profile. The balancing mass is therefore flat buildable when using an open or closed pipe profile, so that it increases the functional space of the power tool less. Alternatively or additionally, the open or closed tube profile due to its multi-dimensional extent and better in the space of the power tool can be arranged, in which no other components of the power tool are arranged. The power tool is therefore more compact overall.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass der Massenschwerpunkt der Ausgleichsmasse außerhalb der Ausgleichsmasse angeordnet ist. Dabei ist der Massenschwerpunkt des offenen oder geschlossenen Rohrprofils im umbauten Innenraum des Rohrprofils angeordnet. Dadurch ist das offene oder geschlossene Rohrprofil so wählbar und/oder platzierbar, dass sein Massenschwerpunkt nahe einer maßgeblichen vibrationsverursachenden Quelle angeordnet ist.Furthermore, it is preferred that the center of gravity of the balancing mass is arranged outside the balancing mass. In this case, the center of mass of the open or closed pipe profile is arranged in the converted interior of the pipe profile. As a result, the open or closed tube profile is selectable and / or placeable such that its center of mass is located close to a significant source of vibration.
Die Ausgleichsmasse weist bevorzugt eine Aussparung auf, in der ein elastisches Kraftmittel angeordnet ist. Da das elastische Kraftmittel in einer Aussparung der Ausgleichsmasse angeordnet ist, erfordert es keinen zusätzlichen Bauraum.The balancing mass preferably has a recess in which an elastic force means is arranged. Since the elastic force means is arranged in a recess of the balancing mass, it requires no additional space.
Weiterhin ist die Ausgleichsmasse bevorzugt so vorgesehen, dass sie gegen die Kraft des elastischen Kraftmittels in und gegen eine erste Raumrichtung schwingt. Als elastisches Kraftmittel ist bevorzugt eine Metallfeder, besonders bevorzugt eine Stahlfeder vorgesehen, die beispielsweise als zylindrische Schraubenfeder oder als Drehfeder ausgebildet ist. Eine solche Feder weist einen hohen Wirkungsgrad auf und bewirkt daher eine gute Entkopplung. Ebenfalls bevorzugt ist das elastische Kraftmittel aus Elastomerstoffen, besonders bevorzugt aus geschlossenporigen Elementen aus Polyurethan gefertigt. Eine solche Elastomerfeder hat den Vorteil, dass sie in mehrere Raumrichtungen belastbar ist, so dass lediglich eine Elastomerfeder für die Vibrationsdämpfung in alle Raumrichtungen erforderlich und der Schwingungstilger daher sehr einfach aufgebaut ist. Ganz besonders bevorzugt sind als elastisches Kraftmittel Metallfederelemente mit Federelementen aus Elastomerstoffen kombiniert. Dann wirkt bevorzugt ein Metallfederelement der maßgeblichen Vibrationsquelle entgegen, während ein Elastomerfederelement zumindest in die weiteren Raumrichtungen wirkt.Furthermore, the balancing mass is preferably provided so that it oscillates against the force of the elastic force means in and against a first spatial direction. As an elastic force means is preferably a metal spring, more preferably provided a steel spring, which is formed for example as a cylindrical coil spring or as a torsion spring. Such a spring has a high efficiency and therefore causes a good decoupling. Also preferably, the elastic force means of elastomeric materials, more preferably made of closed-cell elements made of polyurethane. Such an elastomer spring has the advantage that it can be loaded in several spatial directions, so that only an elastomeric spring for vibration damping in all directions required and the vibration damper is therefore very simple. Very particularly preferably combined as elastic force means metal spring elements with spring elements made of elastomeric materials. Then, preferably, a metal spring element counteracts the relevant vibration source, while an elastomeric spring element acts at least in the other spatial directions.
Zur Führung der Ausgleichsmasse umfasst der Schwingungstilger bevorzugt eine sich in die erste Raumrichtung erstreckende Führungsschiene. Dabei ist die erste Raumrichtung bevorzugt die Raumrichtung, in der die maßgebliche vibrationsverursachende Quelle schwingt.For guiding the balancing mass, the vibration absorber preferably comprises a guide rail extending in the first spatial direction. In this case, the first spatial direction is preferably the spatial direction in which the relevant vibration-causing source oscillates.
Es ist besonders bevorzugt, dass die Führungsschiene in eine zweite Raumrichtung und/oder eine dritte Raumrichtung, die sich jeweils quer zur ersten Raumrichtung erstrecken, federnd gelagert ist. Für die federnde Lagerung der Führungsschiene sind bevorzugt zweite und dritte elastische Kraftmittel vorgesehen, für deren materielle Ausbildung dieselben bereits oben dargestellten Ausführungen gelten, wie für das elastische Kraftmittel.It is particularly preferred that the guide rail is resiliently mounted in a second spatial direction and / or a third spatial direction, which extend in each case transversely to the first spatial direction. For the resilient mounting of the guide rail, second and third elastic force means are preferably provided, for the material formation of which the same embodiments already described above apply, as for the elastic force means.
Diese federnde Lagerung ermöglicht dem Schwingungstilger weitere Bewegungsfreiheitsgrade in eine zweite und eine dritte Raumrichtung, die insbesondere quer zur ersten Raumrichtung sowie quer zueinander angeordnet sind, und zwar mit derselben Ausgleichsmasse. Die Bewegungsfreiheitsgrade sind mittels der elastischen Kraftmittel voneinander entkoppelt. Es ist ebenfalls bevorzugt, weitere Führungselemente zur Führung der Ausgleichsmasse in die zweite und dritte Raumrichtung vorzusehen. Der Schwingungstilger ist daher nicht nur besser in das Raumkonzept des Elektrowerkzeugs integrierbar, sondern mit derselben Ausgleichsmasse wird zudem eine Vibrationstilgung in mehrere Raumrichtungen erreicht.This resilient mounting allows the vibration damper further degrees of freedom of movement in a second and a third spatial direction, which are arranged in particular transversely to the first spatial direction and transverse to each other, with the same balancing mass. The degrees of freedom of movement are decoupled from each other by means of the elastic force means. It is also preferred to provide further guide elements for guiding the compensating mass in the second and third spatial direction. The vibration damper is therefore not only better integrated into the spatial concept of the power tool, but with the same leveling compound is also a Vibrationstilgung achieved in several directions.
Die Elastomerfederelemente, insbesondere der zweiten und dritten elastischen Kraftmittel werden bevorzugt zur Tilgung von weiteren weniger maßgeblichen vibrationsverursachenden Quellen verwendet. Besonders bevorzugt werden sie zur Tilgung von Kippbewegungen und Drehschwingungen verwendet. Aufgrund der durch den großen Abstand der Ausgleichsmasse von ihrem Massenschwerpunkt verursachten hohen Drehmassenträgheit der Ausgleichsmasse ist eine sehr effektive Tilgung der Kippbewegungen des Gerätes möglich.The elastomer spring elements, in particular the second and third elastic force means are preferably used for the eradication of other less significant sources of vibration causing. Particularly preferred they are used for the eradication of tilting and torsional vibrations. Due to the high rotational inertia of the balancing mass caused by the large distance of the balancing mass from its center of mass, a very effective eradication of the tilting movements of the device is possible.
Insgesamt ist aufgrund der federnden Lagerung der Führungsschienen und der dadurch möglichen Schwingungstilgung in mehrere Raumrichtungen mit der Ausgleichsmasse eine effektivere Schwingungsreduktion im Vergleich zu einer Schwingungstilgung in nur eine Raumrichtung möglich. Overall, due to the resilient mounting of the guide rails and thereby possible vibration damping in several spatial directions with the balancing mass a more effective vibration reduction compared to a vibration damping in only one spatial direction possible.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Ausgleichsmasse zwei Aussparungen, in denen jeweils ein elastisches Kraftmittel angeordnet ist, und der Schwingungstilger zwei Führungsschienen, die an gegenüberliegenden Seiten der Ausgleichsmasse angeordnet sind. Bevorzugt sind die Aussparungen und die Führungsschienen symmetrisch zu einer Mittelebene angeordnet, so dass sich die an der Führungsschiene auftretenden Lagerkräfte gleichmäßig verteilen.In a further preferred embodiment, the balancing mass comprises two recesses, in each of which an elastic force means is arranged, and the vibration damper two guide rails, which are arranged on opposite sides of the balancing mass. Preferably, the recesses and the guide rails are arranged symmetrically to a center plane, so that the bearing forces occurring on the guide rail evenly distributed.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Elektrowerkzeug mit einem erfindungsgemäßen Schwingungstilger. In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Elektrowerkzeug ein Schlagwerk auf. Besonders bevorzugt ist das Elektrowerkzeug ein Bohrhamnmer. Der erfindungsgemäße Schwingungstilger ist aber auch in andere Elektrowerkzeuge integrierbar.The object is further achieved with a power tool with a vibration damper according to the invention. In a preferred embodiment, the power tool has a striking mechanism. Particularly preferably, the power tool is a Bohrhamnmer. The vibration absorber according to the invention, however, can also be integrated into other power tools.
Der Schwingungstilger ist bevorzugt möglichst nahe einer maßgeblichen Vibrationsquelle vorgesehen, so dass die Kraftflußstrecke zwischen der Vibrationsquelle und dem Schwingungsreduktionssystem klein ist. Daher ist es bevorzugt, dass der Massenschwerpunkt der Ausgleichsmasse nahe einer oder auf einer Schlagwerksachse des Schlagwerks angeordnet ist. Besonders bevorzugt erstreckt sich die erste Raumrichtung entlang der Schlagwerksachse. Weiterhin ist es bevorzugt, dass sich die Ausgleichsmasse zumindest teilweise quer zur Schlagwerksachse erstreckt, so dass eine sehr effektive Schwingungstilgung insbesondere der durch das Schlagwerk als maßgebliche Vibrationsquelle verursachten Gehäuseschwingung möglich ist.The vibration absorber is preferably provided as close as possible to a relevant vibration source, so that the power flow path between the vibration source and the vibration reduction system is small. Therefore, it is preferred that the center of gravity of the balancing mass is arranged close to or on a striking mechanism axis of the hammer mechanism. Particularly preferably, the first spatial direction extends along the striking mechanism axis. Furthermore, it is preferred that the balancing mass extends at least partially transversely to the striking mechanism axis, so that a very effective oscillation damping, in particular the housing oscillation caused by the striking mechanism as the relevant vibration source, is possible.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.In the following the invention will be described with reference to figures. The figures are merely exemplary and do not limit the general idea of the invention.
Um die von einem Schlagwerk des Bohrhammers
Der Schwingungstilger
Die Schraubenfeder
Bis auf das Schlagwerksgehäuse
Sichtbar ist, dass die Ausgleichsmasse
Die Führungsschienen
Der Schwingungstilger
Die Schenkel
Alternativ zu der hier dargestellten Ausgestaltung der Ausgleichsmasse
In einer hier nicht gezeigten Ausführungsform sind die Führungsschienen
Die hier gezeigte Führungsschiene
Das Führungslager
Die bezogen auf die Blattebene rechte Hälfte der
Die zweiten und dritten Kraftmittel
Die
In dieser Ausführungsform ersetzt das eine als Elastomerfeder ausgebildete zweite elastische Kraftmittel
Der erfindungsgemäße Schwingungstilger
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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