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Die Erfindung betrifft eine Handgriffanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Maschinenkomponente mit einer solchen Handgriffanordnung gemäß Anspruch 17.
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Zahlreiche Maschinenkomponenten erzeugen in ihrem Betriebszustand Vibrationen, die über das Maschinengehäuse, eine Handgriffanordnung oder dergleichen auf den Maschinenbediener übertragen werden. Solche Vibrationen können in erheblichem Maße gesundheitsgefährdend sein. Ein Beispiel hierfür ist die sogenannte „Weißfingerkrankheit”, die ihre Ursache in geschädigten Nerven und Zellen hat.
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Unter dem Begriff „Vibrationen” sind vorliegend ganz allgemein mechanische Schwingungen zu verstehen, die vom Maschinenbediener spürbar sind. Diese Vibrationen können lineare und nicht-lineare Schwingungsanteile enthalten.
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Die obigen Vibrationen entstehen beispielsweise bei Schlagwerkzeugen wie einer Schlagbohrmaschine, einem Bohrhammer, einem Meißelhammer oder dergleichen. Durch den schlagenden und ggf. gleichzeitig rotierenden Eingriff mit dem jeweiligen Bohrgut entstehen Vibrationen am Handgriff der Maschinenkomponente, die es zu reduzieren gilt.
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Ein bekannter Schwingungsdämpfer für einen Bohrhammer (
EP 1 415 768 A1 ) arbeitet nach dem Funktionsprinzip eines Schwingungstilgers. Ein solcher Schwingungstilger ist mit einem Dämpfungsmassenelement ausgestattet, das in mindestens einer Bewegungsrichtung gefedert gelagert ist. Das gefederte Dämpfungsmassenelement bildet ein schwingfähiges, durch die Vibrationen der Maschinenkomponente zu Dämpfungsschwingungen anregbares System.
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Nachteilig bei dem bekannten Schwingungsdämpfer ist bereits in konstruktiver Hinsicht die Tatsache, dass die Dämpfungsschwingung des Dämpfungsmassenelements in dem Bohrhammer ”untergebracht” werden muss, ohne dass dies Nachteile im Hinblick auf Bauraum und/oder Bedienung mit sich bringt. Zwar wurde schon vorgeschlagen, vorhandene Bauteile als Dämpfungsmassenelement zu nutzen. Allerdings ist auch hier darauf zu achten, dass sich eine Dämpfungsschwingung dieser vorhanden Bauteile nicht nachteilig auf den Bohrhammer im Übrigen auswirkt.
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Nachteilig bei dem bekannten Schwingungsdämpfer ist ferner die Tatsache, dass ein zufriedenstellendes Dämpfungsergebnis nur in einem sehr engen Frequenzbereich linearer Vibrationen erzielt werden kann. Vibrationsmessungen an Schlagwerkzeugen haben jedoch ergeben, dass im Betriebszustand lineare und nichtlineare Vibrationen unzähliger Frequenzen und Richtungen auftreten. Selbst wenn sich in bestimmten Fällen jedenfalls statistisch gesehen eine Vibration mit einer Vorzugsfrequenz und einer Vorzugsrichtung ermitteln lässt, so ist die Dämpfung dieser einen Vibration in der Regel nicht zufriedenstellend.
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Andere bekannte Überlegungen gehen dahin, durch eine spezielle Struktur der Handgriffanordnung einer Maschinenkomponente die lokalen Vibrationen im Bereich des Handangriffpunkts des Handgriffs selbst zu reduzieren. Die bekannte Handgriffanordnung (
DE 33 04 849 C2 ), von der die Erfindung ausgeht, weist einen Handgriff mit länglichem Griffabschnitt auf, der über einen elastischen Körper mit einem an der Maschinenkomponente fixierten Verbindungsteil gekoppelt ist. Am freien Ende des Griffabschnitts ist ein Dämpfungsmassenelement vorgesehen. Die Anordnung ist hier so getroffen, dass die Eigenfrequenz des Handgriffs weit unter den Frequenzen der Maschinenvibrationen liegt, so dass eine Schwingungsanregung des Handgriffs vorteilhafterweise nicht auftritt.
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Nachteilig bei der bekannten Handgriffanordnung ist allerdings die Tatsache, dass die Schwingungsdämpfung im Wesentlichen lokale Auswirkungen auf den Handgriff hat. Dies ist im Hinblick auf den vergleichsweise hohen Realisierungsaufwand wenig effizient.
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Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die bekannte Handgriffanordnung derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die Effizienz der Maßnahmen zur Vibrationsdämpfung erhöht wird.
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Das obige Problem wird bei einer Handgriffanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst.
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Wesentlich ist die grundsätzliche Überlegung, dass eine bestimmte Auslenkung des Handgriffs gegenüber dem Verbindungsteil sowohl im Hinblick auf die Dämpfung von Maschinenvibrationen als auch im Hinblick auf die Dämpfung von Handgriffvibrationen gewinnbringend eingesetzt werden kann, sofern diese Auslenkung durch konstruktive Auslegung entsprechend kontrollierbar ist.
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Vorschlagsgemäß ist es vorgesehen, dass der Handgriff an dem Verbindungsteil um einen geometrischen Schwenkpunkt im Wesentlichen quer zur Griffachse geringfügig auslenkbar gelagert ist und ein Dämpfungsmassenelement aufweist, dessen Massenschwerpunkt bezogen auf den Schwenkpunkt entlang der Griffachse gesehen auf der dem Handangriffspunkt abgewandten Seite des Handgriffs angeordnet ist.
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Bei dem Dämpfungsmassenelement handelt es sich um eine Massenelement, das zusammen mit der übrigen Masse des Handgriffs bestimmend für das Dämpfungsverhalten der Handgriffanordnung ist, wie noch gezeigt wird.
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Für das Verständnis des Begriffs „Schwenkpunkt” ist hier zu berücksichtigen, dass die Lage dieses Schwenkpunkts insbesondere während der Auslenkung des Handgriffs in einem gewissen Bereich variieren kann. Auf eine exakt gleichbleibende Lage des Schwenkpunkts kommt es im Sinne der vorliegenden Lehre nicht an.
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Die obige Auslenkbarkeit des Handgriffs erlaubt bei geeigneter Auslegung die trägheitsbedingte Erzeugung von Dämpfungsschwingungen zur Dämpfung der Maschinenvibrationen im Sinne eines Schwingungstilgers. Gleichzeitig kann wiederum bei geeigneter Auslegung die trägheitsbedingte Schwingung des Handgriffs so eingestellt werden, dass sie zu einer Reduzierung der für den Maschinenbediener spürbaren Handgriffvibrationen führt. Diese Auslegung geht maßgeblich auf die Massenverteilung des Handgriffs insgesamt zurück und lässt sich durch eine geeignete Dimensionierung und Positionierung des Dämpfungsmassenelements steuern.
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Besonders vorteilhaft bei der vorschlagsgemäßen Lösung sind die ganz erheblichen Freiheitsgrade bei der konstruktiven Umsetzung. Dadurch, dass das Dämpfungsmassenelement bezogen auf den Schwenkpunkt entlang der Griffachse gesehen auf der dem Handangriffspunkt abgewandten Seite des Handgriffs, insbesondere endseitig, angeordnet ist, ist eine konstruktive Beschränkung durch die Gestaltung des Griffabschnitts nicht oder in nur sehr geringem Maße gegeben.
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Eine besonders bevorzugte Variante zur Umsetzung der vorschlagsgemäßen Lösung ist Gegenstand von Anspruch 4. Dabei wird davon ausgegangen, dass maschinenseitige Vibrationen auftreten, die trägheitsbedingte Pendelschwingungen des Handgriffs um den Schwenkpunkt erzeugen. Dabei handelt es sich insbesondere um Vibrationen mit bezogen auf die Griffachse radialen Vibrationsanteilen. Diese Erzeugung von Pendelschwingungen lässt sich unter anderem durch die schon angesprochene Auslegung des Dämpfungsmassenelements beeinflussen.
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Gemäß Anspruch 4 ist die Auslegung der Handgriffanordnung so vorzunehmen, dass sich die Pendelschwingungen des Handgriffs gegenüber dem Verbindungsteil und die auf das Verbindungsteil wirkenden, maschinenseitigen Vibrationen in einem Punkt im Bereich des Griffteils, der im Folgenden „Ruhepunkt” genannt wird, derart aufheben, dass der Griffabschnitt im Ruhepunkt idealerweise im Wesentlichen keine Auslenkung quer zur Griffachse erfährt, dort also gewissermaßen ruhiggestellt ist.
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Im Realfall lässt sich der obige Idealzustand durch ungewünschte Verformungen o. dgl. oft nicht erreichen. Dann kann die Auslegung jedenfalls so getroffen sein, dass die Auslenkung quer zur Griffachse im Ruhepunkt verglichen mit den Auslenkungen entlang der Griffachse gesehen beidseits des Ruhepunkts minimal ist.
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Bevorzugte Ausgestaltungen zur Umsetzung der Schwenkbarkeit des Handgriffs um den Schwenkpunkt zeigen die Ansprüche 6 bis 8. Wesentlich dabei ist die Tatsache, dass der Handgriff über eine elastisch deformierbare Dämpfungsanordnung mit dem Verbindungsteil gekoppelt ist, die eine entsprechende Auslenkung des Handgriffs gegenüber dem Verbindungsteil erlaubt. Besonders vorteilhaft bei der Nutzung einer Dämpfungsanordnung für die Kopplung des Handgriffs mit dem Verbindungsteil ist die Tatsache, dass die Einleitung der Maschinenvibrationen in den Handgriff auf vielfältige Weise eingestellt werden kann. Gleichzeitig lässt sich mit einer solchen Dämpfungsanordnung die Übertragung von Betätigungskräften bedarfsgerecht einstellen.
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Besonders vorteilhaft gemäß Anspruch 11 ist die Tatsache, dass das Dämpfungsmassenelement entlang der Griffachse gesehen im Bereich der Dämpfungsanordnung vorgesehen ist, so dass sich der Massenschwerpunkt des Dämpfungsmassenelements auf einfache Weise entlang der Griffachse gesehen benachbart zu dem Schwenkpunkt anordnen lässt. Damit ist eine Rückkopplung des Dämpfungsmassenelements auf die Maschinenkomponente möglich, ohne lange Hebelwege überbrücken zu müssen. Dies ist für die Dämpfung der Maschinenvibrationen von Bedeutung.
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Anspruch 15 betrifft eine besonders bevorzugte Auslegung der Kopplung zwischen dem Handgriff und der Maschinenkomponente allgemein, nämlich mit einem jedenfalls im Betriebszustand vorliegenden Spiel. Mit diesem Spiel wird erreicht, dass die Anregung des Handgriffs zu Schwingungen durch die Vibrationen der Maschinenkomponente zumindest in einer Vibrationsrichtung auf eine im Wesentlichen stoßartige Wechselwirkung zwischen dem Handgriff und der Maschinenkomponente zurückgeht.
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Die Übertragung von Vibrationsenergie von der Maschinenkomponente auf den Handgriff erfolgt also nicht kontinuierlich, sondern zu diskreten Zeitpunkten beim stoßartigen Auftreffen an die jeweilige Spielgrenze nach dem Durchlaufen des Spiels. Die Größenordnung der zeitlichen Abstände zweier obiger Stöße entspricht hier der Größenordnung der Periodendauern der Vibrationsschwingungen.
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Mit der spielbehafteten Kopplung gemäß Anspruch 15 lässt sich erreichen, dass sowohl lineare als auch nicht-lineare Vibrationsanteile zur Anregung der Schwingungen des Handgriffs beitragen, den Handgriff also mit Energie beaufschlagen. Damit lässt sich die Dämpfungswirkung des Handgriffs auf die Maschinenkomponente für lineare und nicht-lineare Vibrationen in einem weiten Frequenzbereich optimieren.
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Mit der stoßartigen Übertragung lässt sich auch der Effekt beobachten, dass Vibrationen mit linearen und nicht-linearen Anteilen zumindest zu einem gewissen Grad harmonisiert, also linearisiert werden, was einer ersten Filterung entspricht.
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Derart harmonisierte Schwingungen lassen sich hinsichtlich einer ggf. weiteren, nachgeschalteten Filterung oder dergleichen leicht handhaben.
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Der Begriff „Spiel” ist hier so zu verstehen, dass beim Durchlaufen des Spiels der Handgriff im Wesentlichen frei von der Maschinenkomponente ist. Dem steht nicht entgegen, dass der Handgriff in Eingriff mit einer Dämpfungsanordnung oder dergleichen steht, soweit die Dämpfungsanordnung die Auslenkung des Handgriffs nicht messbar beeinflusst.
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Bei der Spielgrenze kann es sich um eine harte, unnachgiebige Grenze oder um eine nachgiebige Grenze handeln. Der letztgenannte Fall liegt insbesondere vor, wenn der Spielgrenze ein elastisch verformbares Dämpfungsmaterial zugeordnet ist.
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Der Begriff „stoßartig” ist weit auszulegen und umfasst jedes Auftreffen des Handgriffs auf die Spielgrenzen derart, dass eine Bewegungsänderung des Handgriffs verursacht wird.
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Natürlich kann bei realen Systemen nie ganz ausgeschlossen werden, dass die Kopplung zwischen dem Handgriff und der Maschinenkomponente ggf. durch Temperatureffekte weitere Kopplungsmechanismen wie Reibung umfasst, die zu einer zusätzlichen Anregung des Handgriffs führen können. Vor diesem Hintergrund ist die Lehre gemäß Anspruch 15 so zu verstehen, dass die Anregung des Handgriffs in ganz überwiegender Weise auf die obige stoßartige Wechselwirkung zurückgeht.
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In der Regel wird es möglich sein, den Vibrationen der Maschinenkomponente statistisch gesehen eine Vibrationsrichtung zuzuordnen, wobei die vorschlagsgemäße, stoßartige Wechselwirkung vorzugsweise zumindest in dieser Vibrations-Vorzugsrichtung wirken soll.
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Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 17, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Maschinenkomponente mit einer obigen Handgriffanordnung beansprucht. Auf alle die vorschlagsgemäße Handgriffanordnung betreffenden Ausführungen darf verwiesen werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
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1 eine vorschlagsgemäße Handgriffanordnung in einer ersten Ausführungsform im Ruhezustand in einer Schnittdarstellung,
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2 die Handgriffanordnung gemäß 1 im Betriebszustand bei ausgelenktem Handgriff in einer Schnittdarstellung,
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3 eine vorschlagsgemäße Handgriffanordnung in einer weiteren Ausführungsform im nicht montierten Zustand in einer Schnittdarstellung,
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4 den Dämpfungsabschnitt zusammen mit dem Verbindungsteil der Handgriffanordnung gemäß 3 im teilmontierten Zustand in einer Schnittdarstellung und
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5 den Griffabschnitt der Handgriffanordnung gemäß 4 im teilmontierten Zustand in einer Schnittdarstellung.
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Die vorschlagsgemäße, in der Zeichnung in zwei Ausführungsformen dargestellte Handgriffanordnung ist einer in 1 lediglich angedeuteten Maschinenkomponente 1 zugeordnet, die in ihrem Betriebszustand vibriert.
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Der Begriff „vibrierende Maschinenkomponente” ist vorliegend weit zu verstehen. Hierunter fallen jegliche Anordnungen, die in ihrem Betriebszustand vibrieren. Dies sind beispielsweise Werkzeuge, insbesondere Schlagwerkzeuge wie Schlagbohrmaschinen oder Bohrhämmer, Werkzeugmaschinen oder dergleichen. Aber auch Anwendungsbeispiele im Bereich von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen oder Motorrädern sind hier denkbar. Entsprechend kann als Maschinenkomponente hier auch ein Kraftfahrzeug oder Motorrad verstanden werden.
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Der Handgriffanordnung ist ein Verbindungsteil 2 zugeordnet, das der Verbindung der Handgriffanordnung mit der Maschinenkomponente 1 dient. Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform erlaubt das Verbindungsteil 2 eine Schraubbefestigung mit der Maschinenkomponente 1. Bei der in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsform ist mittels des Verbindungsteils 2 eine Klemmbefestigung mit der Maschinenkomponente 1 vorgesehen. Andere Befestigungskonzepte sind hier anwendbar.
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Mit dem Verbindungsteil 2 ist ein Handgriff 3 gekoppelt, dem ein länglicher Griffabschnitt 4 zugeordnet ist. Der Griffabschnitt 4 weist einen Handangriffspunkt 5 auf, an dem der Maschinenbediener üblicherweise mit seiner Hand angreift.
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Es lässt sich den Darstellungen in den 1 und 3 die Tatsache entnehmen, dass der Griffabschnitt 4 im Ruhezustand koaxial zu einer Griffachse 6 ausgerichtet ist.
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In erster Linie dient der Handgriff 3 dem Einleiten von senkrecht zur Griffachse 6 wirkenden Betätigungskräften. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen handelt es sich jeweils um einen Handgriff 3, der beispielsweise als vorderer Handgriff 3 einer Schlagbohrmaschine einsetzbar ist, was nicht beschränkend zu verstehen ist.
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Es lässt sich einer Zusammenschau der 1 und 2 die Tatsache entnehmen, dass der Handgriff 3 an dem Verbindungsteil 2 um einen geometrischen Schwenkpunkt 7 im Wesentlichen quer zur Griffachse 6 geringfügig auslenkbar gelagert ist. Eine entsprechende Auslenkbarkeit ist auch bei dem in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel gegeben, dort aber nicht dargestellt.
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Der geometrische Schwenkpunkt 7, dessen Lage sich in einem gewissen Bereich verändern kann, teilt den Handgriff 3 entlang der Griffachse 6 gesehen in eine dem Handangriffspunkt 5 zugewandte Seite und in eine dem Handangriffspunkt 5 abgewandte Seite. Dabei ist der Griffabschnitt 4 jedenfalls auf der dem Handangriffspunkt 5 zugewandten Seite angeordnet.
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Wesentlich ist nun die Tatsache, dass ein Dämpfungsmassenelement 8 vorgesehen ist, dessen Massenschwerpunkt bezogen auf den Schwenkpunkt 7 entlang der Griffachse 6 gesehen auf der dem Handangriffspunkt 5 abgewandten Seite des Handgriffs 3 liegt. Die hiermit im Hinblick auf das Dämpfungsverhalten der Anordnung verbundenen Vorteile wurden im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert.
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Mit der Auslenkbarkeit des Handgriffs 3 zusammen mit der Anordnung des Dämpfungsmassenelements 8 auf der dem Handangriffspunkt 5 abgewandten Seite ergeben sich erhebliche konstruktive Freiheitsgrade. Ein erster Blick auf die Zeichnung zeigt bereits, dass sich das Dämpfungsmassenelement 8 weitgehend unabhängig von dem Griffabschnitt 4 auslegen lässt.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass der Handgriff 3 über seine gesamte Länge im Hinblick auf eine Biegebeanspruchung um eine senkrecht zu der Griffachse 6 verlaufende Biegeachse im Wesentlichen starr ausgestaltet ist. Damit lässt sich die Auslegung des Handgriffs 3 durch die Reduzierung nicht-linearer Einflüsse ganz erheblich vereinfachen.
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Um die oben angesprochene Doppelfunktion der Handgriffanordnung, nämlich einerseits der Dämpfung des Handgriffs 3 und andererseits der Dämpfung der Maschinenkomponente 1, auf einfache Weise umsetzen zu können, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Massenschwerpunkt des Handgriffs 3 entlang der Griffachse 6 gesehen stets auf der dem Handangriffspunkt 5 zugewandten Seite des Handgriffs 3 angeordnet ist. Gegenüber Beschleunigungen quer zur Griffachse 6 wirkt das Dämpfungsmassenelement 8 der Auslenkung des Handgriffs 3 um den Schwenkpunkt 7 also entgegen. Auf diese Weise lässt sich das dynamische Auslenkverhalten bei der Einleitung von Vibrationen der Maschinenkomponente 1 mit einer Veränderung von Lage und Gewicht des Dämpfungsmassenelements 8 leicht einstellen.
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Mit der obigen Lage des Massenschwerpunkts des Handgriffs 3 lässt sich ein besonders vorteilhaftes Verhalten der Handgriffanordnung bei der Einleitung von Maschinenvibrationen erzielen. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Maschinenvibrationen jedenfalls Vibrationsanteile in bezogen auf die Griffachse 6 radialer Richtung aufweisen.
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Die Anordnung ist nun vorzugsweise so getroffen, dass über das Verbindungsteil 2 eingeleitete maschinenseitige Vibrationen trägheitsbedingte Pendelschwingungen des Handgriffs 3 um den Schwenkpunkt 7 erzeugen und dass sich die Pendelschwingungen des Handgriffs 3 und die maschinenseitigen Vibrationen in einem Punkt im Bereich des Griffabschnitts 4 – Ruhepunkt 9 – derart aufheben, dass der Griffabschnitt 4 im Ruhepunkt 9 im Wesentlichen keine Auslenkung quer zur Griffachse 6 erfährt. Jedenfalls ist es vorzugsweise so, dass der Griffabschnitt 4 im Ruhepunkt 9 verglichen mit den entsprechenden Auslenkungen entlang der Griffachse 6 gesehen beidseits des Ruhepunkts 9 eine minimale Auslenkung quer zur Griffachse 6 erfährt.
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Die obige Auslegung der Handgriffanordnung mit der Realisierung des Ruhepunkts 9 lässt sich bei dem Übergang von 1 (Ruhezustand) auf 2 (Betriebszustand bei ausgelenktem Handgriff 3) am besten verdeutlichen.
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2 zeigt den Moment, in dem die Vibrationen der Maschinenkomponente 1 die Handgriffanordnung über das Verbindungsteil 2 quer zur Griffachse 6 beschleunigt hat. Die Maschinenkomponente 1 und mit ihr das Verbindungsteil 2 hat in diesem Moment bereits als Teil der Vibrationsbewegung einen Weg senkrecht zur Griffachse 6, in 2 nach oben, zurückgelegt.
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Interessant dabei ist die Tatsache, dass der von der Maschinenkomponente 1 zurückgelegte Weg quer zur Griffachse 6, in 2 nach oben, im Ruhepunkt 9 durch ein Verschwenken des Handgriffs 3 gegenüber dem Verbindungsteil 2, in 2 rechtsherum, aufgehoben wird. In 2 zeigt die Linie 6a die jeweils aktuelle, auslenkungsabhängige Erstreckungsrichtung des Handgriffs 3, die in dem hier dargestellten Moment von der den Ruhezustand repräsentierenden Griffachse 6 abweicht.
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Die Bewegungsrichtung der Maschinenkomponente 1 ist in 2 mit dem Bezugszeichen „10” versehen, während in Auslenkrichtung des Handgriffs 3 gegenüber dem Verbindungsteil 2 mit dem Bezugszeichen „11” versehen ist.
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Das obige Verschwenken des Handgriffs 3 gegenüber dem Verbindungsteil 2 bei über das Verbindungsteil 2 eingeleiteter Beschleunigung geht in erster Linie auf die Massenverteilung am Handgriff 3, insbesondere auf die Auslegung und Anordnung des Dämpfungsmassenelements 8, sowie ggf. auf das Steifigkeitsverhalten der Lagerung des Handgriffs 3 am Verbindungsteil 2 zurück.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung entspricht der Ruhepunkt 9 gerade dem Handangriffspunkt 5 des Griffabschnitts 4, wie in den 1 und 2 sowie in den 3 bis 5 dargestellt. Jedenfalls ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Ruhepunkt 9 in unmittelbarer Nähe zu dem Handangriffspunkt 5 gelegen ist.
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Besondere Bedeutung für die oben erläuterte Funktionsweise der vorschlagsgemäßen Handgriffanordnung ist die sachgerechte Auslegung der Lagerung des Handgriffs 3 am Verbindungsteil 2. Eine Anforderung an die Lagerung besteht darin, dass die Schwenkbarkeit um den Schwenkpunkt 7 gegeben sein muss. Die Schwenkbarkeit ist hier und vorzugsweise in allen Richtungen, also gewissermaßen kardanisch, vorgesehen.
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Eine weitere Anforderung an die Lagerung des Handgriffs 3 am Verbindungsteil 2 ist es sicherzustellen, dass Betätigungskräfte quer zur Griffachse 6 in die Maschinenkomponente 1 eingeleitet werden können.
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Eine dritte Anforderung an die Lagerung des Handgriffs 3 am Verbindungsteil 2 besteht darin, dass die Wechselwirkung des Dämpfungsmassenelements 8 mit der Maschinenkomponente 1 bei möglichst geringen Hebelwegen möglich sein soll, um eine möglichst direkte Wechselwirkung zu erlauben.
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Die oben angesprochenen Anforderungen an die Lagerung des Handgriffs 3 lassen sich konstruktiv einfach dadurch erfüllen, dass der Handgriff 3 über eine elastisch deformierbare Dämpfungsanordnung 12 mit dem Verbindungsteil 2 gekoppelt ist, wobei die Auslenkbarkeit des Handgriffs 3 um den Schwenkpunkt 7 durch eine entsprechende Auslegung der Dämpfungsanordnung 12 realisiert ist.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist der Handgriff 3 ausschließlich über die Dämpfungsanordnung 12 mit dem Verbindungsteil 2 gekoppelt. Damit ist die Einstellung der Eigenschaften der Kopplung zwischen Handgriff 3 und Verbindungsteil 2 insbesondere im Hinblick auf die Realisierung der Bewegungs-Freiheitsgrade des Handgriffs 3 besonders einfach möglich.
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Für die Realisierung der Dämpfungsanordnung 12 sind aus dem Stand der Technik zahlreiche Möglichkeiten bekannt. Hier und vorzugsweise besteht die Dämpfungsanordnung 12 aus einem Dämpfungsmaterial, bei dem es sich um ein elastisches Kunststoffmaterial, insbesondere um ein Schaumstoffmaterial, handeln kann.
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Insbesondere um zu gewährleisten, dass die Dämpfungsanordnung 12 Maschinenvibrationen in allen Raumrichtungen dämpfen kann, ist es weiter vorzugsweise vorgesehen, dass die Dämpfungsanordnung 12 eine Auslenkung des Handgriffs 3 gegenüber dem Verbindungsteil 2 in allen Raumrichtungen erlaubt. Vorzugsweise ist diese Auslenkbarkeit des Handgriffs 3 auch in allen rotatorischen Freiheitsgraden vorgesehen.
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Die Auslenkbarkeit in Richtung der Griffachse 6 spielt hier eine besondere Rolle, da der Ruhepunkt 9 idealerweise zwar keine Auslenkung quer zur Griffachse 6, prinzipbedingt aber eine Auslenkung in Richtung der Griffachse 6 durchführt. Zur Dämpfung der letztgenannten Auslenkbewegung ist die Dämpfungsanordnung 12 für eine Auslenkung in Richtung der Griffachse 6 möglichst weich auszulegen.
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Grundsätzlich ist die Ausgestaltung der Dämpfungsanordnung 12 mit nur einem einzigen Dämpfungselement 13 denkbar, das vorzugsweise aus einem elastisch verformbaren Kunststoffmaterial besteht. Vorteilhaft im Hinblick auf die Montage, aber auch im Hinblick auf die Einstellbarkeit der Lagerung des Handgriffs 3 ist die Ausstattung der Dämpfungsanordnung 12 mit mehreren Dämpfungselementen 13, die koaxial zu der Griffachse 6 und ggf. voneinander beabstandet angeordnet sind.
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Bei den hier dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen sind jeweils mehr als ein Dämpfungselement 13 vorgesehen, wobei die Dämpfungselemente 13 jeweils als Dämpfungsringe ausgestaltet sind. Dabei sind die Dämpfungsringe 13 wie aus der Zeichnung ersichtlich koaxial zu der Griffachse 6 ausgerichtet.
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Einen Bestandteil der Lagerung bildet hier und vorzugsweise eine koaxial zu der Griffachse 6 ausgerichtete Koppelhülse 14, mit der das Verbindungsteil 2 fest, hier sogar klemmend, verbunden bzw. verbindbar ist. Der mindestens eine Dämpfungsring 13 ist hier auf der Koppelhülse 14 angeordnet und stellt die Kopplung zwischen der Koppelhülse 14 und dem Handgriff 3 im Übrigen bereit.
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Bei der in den 1 und 2 dargestellten Anordnung ist ein schmaler, maschinennaher Dämpfungsring 13 und ein vergleichsweise breiter, griffnaher Dämpfungsring 13 vorgesehen, um die Lagerung des Handgriffs 3 am Verbindungsteil 2 zu realisieren. Bei den in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispielen sind zwei maschinennahe Dämpfungsringe 3 und drei griffnahe Dämpfungsringe vorgesehen, wobei sich auch hier durch die Gleichartigkeit der Dämpfungselemente 13 eine schmale Dämpfungselementanordnung und eine breite Dämpfungselementanordnung ergibt.
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Die Dämpfungsanordnung 12 ist so getroffen, dass den Dämpfungselementen 13 jeweils axiale Gegenlager 15 zugeordnet sind, die bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Koppelhülse 14 und die Maschinenkomponente 1 und bei dem in 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel beidseitig durch das Verbindungsteil 2 bereitgestellt werden. Der Handgriff 3 weist zwischen den Dämpfungselementen 13 eine Einschnürung 16 auf, die eine Wechselwirkung mit den Dämpfungselementen 13 in Richtung der Griffachse 6 erlauben.
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Bei dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Dämpfungsmassenelement 8 Bestandteil des Griffabschnitts 4. Durch eine derart integrierte Anordnung lässt sich in bestimmten Anwendungsfällen die Kompaktheit erhöhen.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist es allerdings vorgesehen, dass sowohl das Dämpfungsmassenelement 8 als auch die Dämpfungsanordnung 12 in einem Dämpfungsabschnitt 17 des Handgriffs 3 angeordnet sind, der sich an den Griffanschnitt 4 anschließt (3 bis 5). Der Dämpfungsabschnitt 17 ist vorzugsweise in erster Näherung hülsenförmig ausgestaltet.
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Hier und vorzugsweise sind der Dämpfungsabschnitt 17 und der Griffabschnitt 4 über eine Verpressung miteinander verbunden. Denkbar ist aber auch, dass hier eine Verschraubung oder dergleichen Anwendung findet, um den Griffabschnitt 4 und/oder den Dämpfungsabschnitt 17 je nach Anwendungsfall austauschen zu können. Für die Verpressung zwischen dem Dämpfungsabschnitt 17 und dem Griffabschnitt 4 sind hier und vorzugsweise beidseitig entsprechende Verbindungsabschnitte 19, 20 vorgesehen.
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Es wurde schon darauf hingewiesen, dass der Lage des Dämpfungsmassenelements 8 entlang der Griffachse 6 besondere Bedeutung zukommt. Hier und vorzugsweise ist es so, dass das Dämpfungsmassenelement 8 entlang der Griffachse 6 gesehen im Bereich der Dämpfungsanordnung 12 angeordnet ist. Damit läßt sich insbesondere erreichen, dass der Massenschwerpunkt des Dämpfungsmassenelements 8 entlang der Griffachse 6 gesehen benachbart zu dem Schwenkpunkt 7 angeordnet ist.
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Die Anordnung des Dämpfungsmassenelements 8 im Bereich der Dämpfungsanordnung 12 erlaubt bei den dargestellten Ausführungsbeispielen eine direkte Wechselwirkung des Dämpfungsmassenelements 8 mit dem Verbindungsteil 2 bzw. mit der Maschinenkomponente 8 ohne große Hebelwege. Damit lässt sich wie erläutert die Dämpfungswirkung des Dämpfungsmassenelements 8 gegenüber der Maschinenkomponente 1 auf einfache Weise optimieren.
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Hier und vorzugsweise ist das Dämpfungsmassenelement 8 in einem Endbereich des Handgriffs 3, nämlich in dem dem Griffabschnitt 4 gegenüberliegenden Endbereich angeordnet. Hiermit ist es leicht möglich, das Dämpfungsmassenelement 8 in der Nähe der Maschinenkomponente 1 anzuordnen, um die obige direkte Wechselwirkung zu fördern.
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Erwähnenswert im Zusammenhang mit den konstruktiven Ausgestaltungen der dargestellten Ausführungsbeispiele ist die Tatsache, dass der Handgriff 3, insbesondere der Dämpfungsabschnitt 17 des Handgriffs 3, stets einen spaltartigen Abstand 18 in Richtung der Griffachse 6 zur Maschinenkomponente 1 hin bzw. zum Verbindungsteil 2 hin einhält, um die angesprochene Auslenkbarkeit in Richtung der Griffachse 6 zu gewährleisten.
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Es ergibt sich aus einer Zusammenschau der 3 bis 5, dass bei dem dortigen Ausführungsbeispiel der Griffabschnitt 4 zusammen mit dem Dämpfungsabschnitt 17 eine stamme Einheit bilden, die wie oben beschrieben um den Schwenkpunkt 7 in eine Pendelschwingung versetzbar ist. Um im Griffabschnitt 4 die hierfür erforderliche Steifigkeit sicherzustellen, durchläuft den Griffabschnitt 4 axial zur Griffachse 6 ein Stützrohr 21, durch das sich eine Befestigungsschraube 22 hindurch erstreckt. Das Stützrohr 21 stützt sich einerseits an einem Endstück 23 des Griffabschnitts 4 und andererseits an einem noch zu erläuternden Mitnehmer 24 ab, der ein entsprechendes Gewinde für die Schraube 22 aufweist.
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Insbesondere für eine genaue Einstellung der Lage des Ruhepunkts 9 ist es bei dem in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der Handgriff 3 ein Ausgleichsmassenelement 25 aufweist, das bezogen auf den Schwenkpunkt 7 auf der dem Handangriffspunkt 5 zugewandten Seite des Handgriffs 3, hier endseitig, angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist das Ausgleichsmassenelement 25 hier gleichzeitig das oben angesprochene Endstück 23.
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Vorzugsweise ist das Verbindungsteil 2 über eine am Griffabschnitt 4 vorzunehmende Schraubbetätigung an der Maschinenkomponente 1 befestigbar. Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei der Schraubbetätigung um das Einschrauben des Verbindungsteils 2 in ein Gewinde der Maschinenkomponente 1. Bei der in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsform ist dem Verbindungsteil 2 ein Spannmechanismus 26 zugeordnet, der sich über die Betätigung eines im Übergangsbereich zwischen dem Griffabschnitt 4 und dem Dämpfungsabschnitt 17 angeordneten Schraubelement 27, hier einer Schraubenmutter, spannen lässt.
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Es ergibt sich wiederum aus einer Zusammenschau der 3 bis 5, dass das Schraubelement 27 quasi lose in einer vom Griffabschnitt 4 und vom Dämpfungsabschnitt 17 gebildeten Kammer eingeschlossen ist. Allerdings besteht ein gewisser Formschluss zwischen dem Schraubenkopf 28 des Schraubelements 27 einerseits und dem oben angesprochenen Mitnehmer 24, der nämlich eine entsprechende Mitnehmerausformung 29 aufweist. Der Eingriff zwischen dem Schraubenkopf 28 und der Mitnehmerausformung 29 ist ebenfalls lose vorgesehen, jedoch derart, dass ein vollumfängliches Verdrehen des Schraubelements 27 gegenüber dem Mitnehmer 24 nicht möglich ist.
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Mit der obigen Anordnung wird zunächst die Schraubbetätigung über den Griffabschnitt 4, den Mitnehmer 24 und das Schraubelement 27 ermöglicht. Dabei weist die Kopplung zwischen dem Handgriff 3 und dem Schraubelement 27 ein bezogen auf die Griffachse 6 rotatorisches Spiel auf derart, dass bezüglich einer geringfügigen Rotationsauslenkung, und damit bezüglich rotatorischen Vibrationsanteilen, eine vollständige Entkopplung zwischen dem Handgriff 3 bzw. dem Griffabschnitt 4 und dem Schraubelement 27 vorliegt.
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Bei dem in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Verbindungsteil 2 eine sich durch die Koppelhülse 14 hindurch erstreckende Zugstange 30 auf, die auf einen der Maschinenkomponente 1 zugeordneten Spannmechanismus 26 und beidseitig axial klemmend auf die Koppelhülse 14 wirkt. Dabei steht das Schraubelement 27 in Schraubeingriff mit der Zugstange 30 und sorgt so für eine Zugbeanspruchung der Zugstange 30 und gleichzeitig für eine Druckbeanspruchung, also ein oben angesprochenes Klemmen, der Koppelhülse 14.
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Interessant bei der in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsform ist, dass die bezogen auf die Griffachse 6 radiale und axiale Auslenkbarkeit des Handgriffs 3 gegenüber dem Verbindungsteil 2 eine weitere Entkopplung zwischen dem Schraubelement 27 und dem Mitnehmer 24, nämlich eine Entkopplung in bezogen auf die Griffachse 6 radialer und axialer Richtung, erfordert. Andernfalls käme es durch die Wechselwirkung zwischen Schraubelement 27 und Mitnehmer 24 gerade zu einer ungewünschten Übertragung von Vibrationen.
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Es wurde im allgemeinen Teil der Beschreibung darauf hingewiesen, dass im Betriebszustand der in Rede stehenden Maschinenkomponenten regelmäßig lineare und nicht-lineare Vibrationen unzähliger Frequenzen und Richtungen auftreten. Vor diesem Hintergrund wird vorgeschlagen, dass die Kopplung zwischen dem Handgriff 3 und der Maschinenkomponente 1 jedenfalls im Betriebszustand ein derartiges Spiel aufweist, dass die Anregung des Handgriffs 3 zu den erläuterten Schwingungen durch die Vibrationen der Maschinenkomponente 1 in zumindest einer Vibrationsrichtung auf eine im Wesentlichen stoßartige Wechselwirkung zwischen dem Handgriff 3 und der Maschinenkomponente 1 zurückgeht. Hiermit lässt sich insbesondere bei nicht-linearen Vibrationsanteilen ein besonders guter Erfolg sowohl bei der Dämpfung der Vibrationen der Maschinenkomponente 1 als auch bei der Realisierung des oben beschriebenen Ruhepunkts 9 im Griffabschnitt 4 erzielen.
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Die Größenordnung des obigen Spiels zwischen dem Handgriff 3 und der Maschinenkomponente 1 liegt in der Größenordnung der Amplitude der zu dämpfenden Vibrationen und soll insbesondere kleiner als die maximale Amplitude der zu dämpfenden Vibrationen sein. Hiermit hat sich in Versuchen ein besonders effektives Dämpfungsverhalten gezeigt.
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Es wurde im allgemeinen Teil der Beschreibung ferner darauf hingewiesen, dass den Vibrationen einer Maschinenkomponente 1 regelmäßig statistisch gesehen eine Vibration-Vorzugsrichtung zugeordnet werden kann. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird daher davon ausgegangen, dass diese Vibrations-Vorzugsrichtung im Wesentlichen quer zur Griffachse 6 ausgerichtet ist. Entsprechend ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das obige Spiel jedenfalls quer zur Griffachse 6 realisiert ist. Dies lässt sich bei den dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispielen leicht durch eine entsprechende Auslegung der Dämpfungsanordnung 12, insbesondere der Dämpfungsringe 13, umsetzen.
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Die Realisierung des obigen Spiels über eine entsprechende Auslegung der Dämpfungsanordnung ist in zahlreichen Varianten denkbar. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Spiel auch im Ruhezustand vorliegt. In bevorzugter Ausgestaltung ist es allerdings so, dass sich das Spiel erst im Betriebszustand ausbildet. Das Spiel kann sich hier beispielsweise dadurch ausbilden, dass die elastische Rückstellung des Dämpfungsmaterials der Dämpfungsanordnung 12 erst nach einer gewissen Relaxaktionszeit erfolgen kann. Bei geeigneter Auslegung bildet sich so erst nach dem Anlaufen der Maschinenkomponente 1 ein gewisses Spiel aus, das über die Schwingungen des Handgriffs 3 laufend aufrechterhalten wird.
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Es darf noch darauf hingewiesen werden, dass das Dämpfungsverhalten des Handgriffs 3 grundsätzlich auch durch die am Handangriffspunkt 5 angreifende Hand des Maschinenbedieners beeinflusst wird. Dies kann bei der Auslegung zusätzlich im Sinne einer Optimierung berücksichtigt werden.
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Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird eine Maschinenkomponente 1 mit einer oben beschriebenen Handgriffanordnung als solche beansprucht. Auf alle eine solche Maschinenkomponente betreffenden Ausführungen darf verwiesen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1415768 A1 [0005]
- DE 3304849 C2 [0008]
