抗振元件 【技术领域】
本发明涉及一种抗振元件，特别是可携带的、手工操作的机具如电动链锯、自由切裁机等上用的抗振元件，它包含一个螺旋弹簧和至少一个导引件，在此，螺旋弹簧的一个端段固定在该导引件上。
背景技术
US 5,368,107中公开了一种配有螺旋弹簧的抗振元件。螺旋弹簧是在其两端利用一个压合座而固定在一个有弹性的导向元件上。这种抗振元件的减振作用由于直线性的特性曲线而在任一种负荷状态下都是相同的。出于各种振动原因，合乎希望的是：抗振元件在未加载状态下具有一个很小的弹簧常数，而在加载时该抗振元件尽可能地为刚性，也就是其弹簧常数应尽可能的高。
【发明内容】
本发明的任务是提供按上述类型的抗振元件，它在不同的负荷状态下具有不同的弹簧常数。
上述任务是通过一种具有权利要求1中所述特征的抗振元件加以解决的。
螺旋弹簧是在其端段上加以固定的。在未加载状态下，在朝螺旋弹簧中点方向毗连着端段的边缘区段为了导引而有一定的余隙。这种余隙可以是径向的和/或轴向地。因此，该边缘区段上的匝有助于弹簧作用。在加载条件下弹簧变形时，上述余隙便被克服了，而边缘区段上的匝至少部分地贴靠在导向件上，从而不再有助于弹簧作用。因此，螺旋弹簧的弹簧刚性得以提高。通过导引件的不同构形，便可获得这样一种配合于用途的、与负荷有关的减振效应。弹簧刚性的匹配可以视方向实现，例如这样实现：规定出轴向上和径向上不同的余隙。
最好将端段形状配合地固定在导引件上。做出了下述设定：端段延伸经过螺旋弹簧的一个3/4匝至2匝，特别是经过螺旋弹簧的大约11/4匝。这样，螺旋弹簧便充分地加以固定了。与此同时在预定的弹簧长度条件下，有弹性的匝的数目是相当大的。边缘段最好延伸经过大约1至4匝。这样，弹簧刚性可被充分地改变。与此同时可保证在不被导引的范围内弹簧的充分活动性。
为了在不同方向中获得不同的弹簧刚性，而设定：将螺旋弹簧的两端彼此逆向地加以扭转，特别是大约扭转半匝。为了能够实现弹簧常数的足够变化而设定：螺旋弹簧在两个端段带有余隙地在边缘段范围内被导引。
导引件最好设计构成在一个伸入到螺旋弹簧内部的栓塞上，该栓塞最好有一个用于固定机构的容纳部。当然，在螺旋弹簧的外侧也可有意地设定一个导引件。该导引元件最好设计成螺旋状的槽，螺旋弹簧的匝在该槽中被导引。因此，通过简单的旋入，便可实现导引件在螺旋弹簧上的安装。这样一个螺旋状的槽是可以简单地制成的，而且制造公差很小。符合目的的是，在边缘段中槽底离螺旋弹簧的纵中轴线的距离随着离端段的距离增大而减小。因此，边缘段中的余隙沿着朝螺旋弹簧的中点的方向而不断增大。在不断增大负荷从而不断增加变形的情况下，就会连续地有越来越多的匝贴靠在导引件上，所以弹簧常数相应于距离的减小而增大。这样，便获得了机具的良好操作性能。
上述的槽最好具有一种梯形横断面。这种横断面可以简单制得。该槽的侧面最好与螺旋弹簧的纵中轴线构成一个小于90°的角，特别是大约30°至80°的角。这样，随着螺旋弹簧不断增大的变形，余隙则沿轴向不断减小。不过，下述情况也可能是合适的，就是该槽在横断面上是呈圆弧状伸延的。这样便可获得另一种弹簧刚性曲线。通过槽的横断面的变化，可相应于变形行程和变形方向实现不同的弹簧刚性曲线。
【附图说明】
下面将参照附图对本发明的几个实施例加以说明。附图表示：
图1在未加载状态下的抗振元件，
图2图1所示的抗振元件的纵剖面图，
图3在未加载的螺旋弹簧条件下，图2所示抗振元件的导引元件，
图4在加载的螺旋弹簧条件下图3所示的导引件，
图5在单轴变形条件下图1所示抗振元件的透视图，
图6图5中的抗振元件的一个断面图，
图7在双轴变形条件下图1所示的抗振元件，
图8图7所示抗振元件的一个断面图，
图9在沿纵向变形和有弹簧压缩时图1所示抗振元件的透视图，
图10图9所示抗振元件的一个断面图，
图11在变形和延伸条件下图1所示的抗振元件，
图12图11所示抗振元件的一个断面图，
图13带有一螺旋弹簧2的栓塞的一个截面图，
图14用于图13所示栓塞的力/行程曲线图，
图15用于图13所示栓塞变形的刚性曲线图，
图16至图23以截面图表示的导引件实施变体。
【具体实施方式】
在图1中以透视图表示的抗振元件1具有一个螺旋弹簧2，该螺旋弹簧两头分别在一个栓塞3、4上被导引。如图2中的断面图所表示的，栓塞3、4伸入到螺旋弹簧2的内部。每个栓塞3、4都有一个螺旋状的槽9、10，这个槽形成螺旋弹簧2的导引件。螺旋弹簧2在它的两个端段7、8上形状配合地在槽9、10中被导引。两个端段7、8有目的地延伸经过螺旋弹簧2的3/4匝至2匝，特别是经过1 1/4匝。匝的数目是从图1中所示螺旋弹簧2的端头5和6测算出来的。在端段7和8上连接着边缘段11和12，这两个边缘段最好延伸经过1至4匝。在边缘段11和12上，螺旋弹簧2有余隙地在槽9或10中被导引。
设计在栓塞3上的槽9具有梯形横断面。槽底15大致平行于螺旋弹簧2的纵轴线13延伸。槽的侧面16和17沿纵轴线13的方向限制着槽9。侧面16和17对置于纵轴线13倾斜一个角α。相应地，在栓塞4上形成的槽10具有一个平行于纵轴线13延伸的槽底18，以及对于纵轴线13倾斜一个角α的侧面19和20。角α小于90°，特别是大约为30°至80°。槽底15或18都为螺旋弹簧2而具有余隙b。余隙b随着离端段7或8的距离不断增大而加大。如图2中所示，在螺旋弹簧2的半匝的走向中，余隙b增大到b’。在此，图3中所示的槽底15离螺旋弹簧的纵轴线13的距离a缩小至距离a’。由边缘段11上的槽底15的走向所形成的线23因此朝向螺旋弹簧2的中点呈锥形地收拢。
沿轴向，螺旋弹簧2对侧面16有余隙c，对侧面17有余隙d。因此，螺旋弹簧2在边缘段11中对栓塞3在径向和轴向上都有余隙。螺旋弹簧2对边缘段12中的栓塞4具有相应的余隙。当然，栓塞3和4也可以有不同的设计结构，以便边缘段11和12在轴向和/或径向上对栓塞3和4可具有不同的余隙。
在按图4中所示螺旋弹簧2的变形条件下，螺旋弹簧2离弯曲外侧21上的导引件9的距离缩小了。如图4所示，螺旋弹簧2贴靠在槽底15上。贴靠着的匝不再有助于弹簧作用。有弹性的匝的数目减少了，因而螺旋弹簧2的刚性提高了。在弯曲内侧22，槽底15中的余隙增大到余隙b”。螺旋弹簧2贴靠在第一个侧边16上；而与未加载的状态相比较，对于第二个侧边17的余隙d’则加大了。
为了固定在例如一种可携带的、手工操作的机具上，将螺旋弹簧的一端固定在一个第一外壳部分上、将螺旋弹簧的第二个端固定在一个第二外壳部分上。为了将螺旋弹簧固定在图中未示出的外壳部分上，栓塞3、4具有用于容纳固定机构的纵向孔14。这种固定机构例如可以是一个伸入纵向孔14中的销钉。当然下述做法也是合适的，就是使纵向孔14配有内螺纹，而为了固定的目的将一个螺钉拧入栓塞3或4中。第一个外壳部分例如可以是同该机具的驱动电机相连的结构部分；而第二个外壳部分则最好同该机具的操作手柄相连。
在图5和6中，抗振元件1是垂直于栓塞3的纵中轴线24和栓塞4的纵中轴线25变形的。按图5和6中所示，沿X轴线方向的变形为7mm。因此，栓塞4的纵中轴线25相对于栓塞3的纵中轴线24沿X轴线方向错开了7mm。如图6中所示，Z轴线沿着纵中轴线24和25延伸，Y轴线则垂直地伸入到图面中。通过上述变形，在弯曲内侧22，螺旋弹簧2离槽底上栓塞3和4的距离增大了。螺旋弹簧2贴靠在槽9的侧边16上，而对侧边17则有余隙。相应的情况也适用于栓塞4上的弯曲内侧22。在弯曲外侧21，螺旋弹簧2分别贴靠在栓塞3和4上。螺旋弹簧2的有弹性的匝的数目因此减小了；而相对于未加载的状态而言，刚性则提高了。
如图7和8中所示，抗振元件1沿X方向的变形为7mm，沿Y方向的变形为-7mm。因此，栓塞3的纵中轴线24离栓塞4的纵中轴线25无论是在X方向上还是在Y方向上都有一个7mm的距离。即使在这里，在弯曲外侧21的匝分别贴靠在栓塞3和4上，所以相对于未加载的状态而言有弹性的匝的数目减小了，而弹簧常数则提高了。
如图9和10中所示，抗振元件1附带地为了在X方向有7mm和Y方向有-7mm的变形，而沿Z轴线方向缩短5mm，在图11和12中则附带地延长5mm。如在图10中所示，在抗振元件有大的变形和缩短的情况下，螺旋弹簧2的弹簧常数将进一步减小。这由此达到：在螺旋弹簧2的毗连边缘部位11的范围54中，螺旋弹簧2的匝都挤成一堆。匝自始至终贴靠在栓塞3和4上。与上述情况不同的是，在图11和12中所示抗振元件1延长的情况下，螺旋弹簧2的匝就在边缘段11和12中有径向余隙b和轴向余隙c和d。因此，螺旋弹簧2在图11和12中所示变形状态下的弹簧常数比在图9和10中所示变形状态下的小。
图13中绘出一个带有槽27的栓塞26，螺旋弹簧2在该槽中被导引。槽27具有略成圆弧形的横断面，这种横断面在螺旋弹簧2的一个边缘部位11中沿轴向和径向都有一个用于螺旋弹簧2的余隙e。图14中绘出了用于一个带有一栓塞26的抗振元件的力/行程曲线图；图15中绘出了在行程S上弹簧常数C的曲线。在范围30内，力F相对于行程S如以曲线28所示那样大致是走向稳定的。在变形的这一范围内，螺旋弹簧2的边缘段11和12中的匝相对于导引件都是活动的，也就是对槽27具有余隙。在毗连的区域32中，螺旋弹簧2的匝从端段7和8出发，在边缘段11和12中越来越多地贴靠到导引件上。螺旋弹簧2的变形所需要的力在范围32中超比例地增大。弹簧常数C的走向在图15中以曲线29表示。如在图15中所示，弹簧常数C在范围31中的走向大致是稳定的其与图14中的范围30相当。在不断增加变形时，范围33中的弹簧常数C增大，其与图14中的范围32相当。如果所有在边缘区域内的匝都贴在导引件上，则范围35中的弹簧常数C保持恒定。在曲线28的相应范围34中，变形所需的力F与变形行程S保持成比例。
槽，即边缘区的螺旋弹簧2在其中被导引的槽，可以具有极不同的配合于用途的槽断面形状。在图16中以横断面图表示的槽36在上部55具有垂直于螺旋弹簧2的纵轴线13而延伸的侧面56和57。在一个与之相连的下部58内，槽36具有一个圆弧形槽断面。在很小变形时，螺旋弹簧2处在槽36的上部55中，并且对侧面56和57具有轴向余隙f。一旦螺旋弹簧2处于槽的下部58中，在螺旋弹簧2变形及由此决定径向余隙减小时，轴向余隙f也减小到一个值f’。因此，在螺旋弹簧2变形时刚性C则大大增加。
在图17中绘出了一个具有梯形槽断面的槽37。槽37的侧面52和53对置于螺旋弹簧2的纵轴线13而倾斜一个角β，此角约相当于45°。借助角β的变化可调节在螺旋弹簧2变形时刚性C的增量。
图18中绘出一个槽38，它在其上部59中具有彼此平行延伸的侧面61和62，这两个侧面垂直于螺旋弹簧2的纵轴线13伸展。在下部60中，槽38是设计成圆弧形的。螺旋弹簧2在槽38以径向余隙而没有轴向余隙地被导引。
图19表示一个带有略呈正方形横断面的槽39。螺旋弹簧2对槽的侧面63和64及对槽底65具有余隙g。沿此，螺旋弹簧和槽之间的距离在所有方向中都是相等的，或者视方向而有所不同。矩形的槽横断面也可能是有利的。
图20中绘出一个槽40，该槽在上部66中只有很小的轴向余隙。槽40的两个侧面在这一部位中垂直于螺旋弹簧2的纵轴线并彼此平行地延伸。螺旋弹簧2在两个侧面之间沿轴向紧贴地被导引。在下部67中，槽40沿轴向扩大，从而在不断增大变形时余隙亦沿轴向扩大，而径向中的余隙则由于不断缩小的距离而减小。
图21表示一个槽41，该槽在上部68有大的轴向余隙，在居中部位69有很小的轴向余隙，在下部70中有大的轴向余隙。此外，在居中部位69，槽41是收窄的。所以，一旦螺旋弹簧2处于下部70中，弹簧刚性便不是一直增大，反而是再次减小。
螺旋弹簧2在图22所示的槽42中在上部71沿轴向紧贴地被引导。在上部71中未给出轴向余隙。在下部72，槽42首先扩大，为的是然后再收窄。槽42在下部72具有略呈六角形的槽断面。
图23中所示的槽43具有略呈圆弧形的横断面。槽43的横断面当然也可以设计成椭圆形的。视所希望的弹簧常数C的变化和所允许的最大变形而定，导引件的其它横断面也是可取的。在此，横断面要能配合所希望的抗振元件的特性曲线的渐进过程。代替为了导引而配置一个栓塞，螺旋弹簧2也可以沿其圆周面加以导引。经过槽螺旋的锥度同样可以调节抗振元件的特性曲线的渐进过程。一种与方向相关的渐进过程可以由此达到，就是将螺旋弹簧的端头5和6彼此逆向地加以扭转。一个沿不同方向而有不同深度和/或宽度的槽螺旋也可能是有利的。