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Die
Erfindung betrifft einen handgeführten Freischneider
mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Handgeführte Freischneider
weisen ein Führungsrohr
auf, in dem eine Übertragungswelle
drehend gelagert ist. An einem Ende des Führungsrohres befindet sich
ein Werkzeugkopf mit einem durch die Übertragungswelle angetriebenen
Scheidwerkzeug, welches als Mähfaden,
als Kreissägeblatt,
als Schneidmesser oder dgl. ausgeführt sein kann. Am gegenüberliegenden
Ende des Führungsrohres
ist ein Antriebsmotor vorgesehen, der die Übertragungswelle und damit
das Schneidwerkzeug antreibt. Der insbesondere als Verbrennungsmotor
mit einem oszillierend auf- und abbewegliche Kolben ausgeführte Antriebsmotor
erzeugt im Betrieb Schwingungen, die in bestimmten Drehzahlbereichen
zu erheblichen Vibrationen an der Gesamtstruktur und den Griffstellen
führen
können.
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Der
Antriebsmotor ist an einem Gehäuse
befestigt, welches seinerseits an dem zugeordneten Ende des Führungsrohres
befestigt ist. Zwischen dem Antriebsmotor und der Übertragungswelle
ist eine Fliehkraftkupplung vorgesehen, die oberhalb einer vorbe stimmten
Drehzahl eine drehmomentübertragende
Verbindung zwischen dem Antriebsmotor und der Übertragungswelle herstellt.
Durch das Gehäuse
und die Fliehkraftkupplung ist eine biegeweiche Verbindung zwischen
der Motoreinheit und dem Führungsrohr
hergestellt, die die Schwingungsneigung unterstützt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen handgeführten Freischneider
der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß eine Reduzierung
insbesondere der Griffstellenschwingungen erreicht wird.
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Die
Aufgabe wird durch einen handgeführten Freischneider
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Schwingungen des Gesamtsystems
maßgeblich von
der relativ weichen Anbindung des Motors am Kunststoffgehäuse bestimmt
sind, welche zu Relativbewegungen des Motors zum Gehäuse und
damit zu Biegeschwingungen der Gesamtmaschine mit dem Griffsystem
führt.
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Es
wird ein Freischneider vorgeschlagen, bei dem das Gehäuse als
ein den Antriebsmotor umgreifendes, geschlossenes Motorgehäuse ausgebildet ist,
wobei der Antriebsmotor und das geschlossene Motorgehäuse an zwei
zueinander mit Abstand liegenden Befestigungspunkten miteinander
verbunden sind. Die geschlossene Schale des Motorgehäuses und
der Antriebsmotor selbst bilden zusammen mit den beiden mit Abstand
zueinander liegenden Befestigungspunkten eine sich gegenseitig aussteifende Baueinheit.
Ein einzelner, für
sich alleine genommener dünnwandiger
Gehäuseabschnitt
mit dem entsprechenden Befesti gungspunkt wird in seiner elastischen
Verformbarkeit dadurch behindert, daß der daran befestigte starre
Motor gegen einen weiteren Gehäuseabschnitt
mit dem entsprechenden weiteren Befestigungspunkt abgestützt ist.
Die beiden für
sich genommen weichen, dünnwandigen
Gehäuseabschnitte
werden durch den zwischenliegenden Antriebsmotor zu einem sandwichartig
sich gegenseitig aussteifenden, mechanisch starren Baugruppe zusammengefügt, in der
schwingungsbedingte Relativverformungen zwischen Motor und Gehäuse ebenso unterbunden
sind wie eine Relativschwingung der Motorbaugruppe in bezug auf
das angrenzende Ende des Führungsrohres.
Die Baueinheit ist hinreichend starr zur Vermeidung von Resonanzüberhöhungen.
Auf den Aufwand zusätzlicher
Antivibrationselemente kann. verzichtet werden.
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In
bevorzugter Weiterbildung liegen sich die beiden Befestigungspunkte
bezogen auf den Antriebsmotor diametral gegenüber. Insbesondere ist bei einer
Ausführung
des Antriebsmotors als bevorzugt einzylindrischer Hubkolbenmotor
mit einem in einer Hubrichtung oszillierend geführten Kolben eine Anordnung
vorgesehen, bei der sich die beiden Befestigungspunkte in der Hubrichtung
gegenüberliegen.
Die diametral gegenüberliegende
Anordnung der Befestigungspunkte maximiert den sich gegenseitig
aussteifenden Sandwicheffekt. Die räumliche Ausrichtung in der
Hubrichtung bewirkt den angestrebten Steifigkeitsgewinn in derjenigen
räumlichen Achse,
die in Folge der Hubbewegung des Kolbens die Achse der vorrangigen
Schwingungsanregung darstellt.
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In
zweckmäßiger Weiterbildung
liegen die beiden Befestigungspunkte zumindest näherungsweise in einer quer
zu einer Dreh achse des Antriebsmotors liegenden Hubebene des Kolbens,
wobei bevorzugt ein Befestigungspunkt an einem Kurbelgehäuse und
der andere Befestigungspunkt an einem Zylinder, insbesondere an
einem Zylinderkopf des Hubkolbenmotors vorgesehen ist. Die Anordnung
der Befestigungspunkte in oder zumindest nahe der Hubebene erzeugt
eine Abstützung
in unmittelbarer Nähe
des Entstehungsortes der Schwingungsanregung, wodurch die Ausbildung
von Schwingungsantworten wirksam unterdrückt ist. Gleichzeitig liegt die
Abstützung
zumindest näherungsweise
im Bereich des Massenschwerpunktes vom Antriebsmotor. Exzentrizitäten und
sich daraus ausbildende Schwingungen zusätzlicher Freiheitsgrade und/oder
höherer Ordnungen
werden unterbunden. Die Anordnung der Befestigungspunkte am Kurbelgehäuse und
diametral gegenüberliegend
am Zylinderkopf führt
zu einer unmittelbaren Abstützungswirkung.
Es ist ein größtmöglicher
räumlicher
Abstand mit einer entsprechend hohen Aussteifungswirkung gegeben.
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Die
Befestigungspunkte können
als Schnappverbindung oder andere formschlüssige Verbindung ausgeführt sein
und sind bevorzugt als Schraubverbindungen ausgebildet. Die flächige Anpressung
der angezogenen Schrauben bewirkt eine hohe lokale Steifigkeit,
die bei entsprechender Auslegung auch bei hohen Pegeln der Erregerschwingung nicht
nachläßt.
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In
bevorzugter Weiterbildung ist das geschlossene Motorgehäuse zumindest
abschnittsweise doppelwandig ausgeführt. Insbesondere ist durch einen
doppelwandigen Abschnitt des geschlossenen Motorgehäuses ein
Integraltank für
einen Betriebsstoff des Hubkolbenmotors gebildet. Die doppelwandige
Ausführung
ist im Zusammenspiel mit den beiden mit Abstand zueinander liegenden
Befestigungspunkten eine konsequente Weiterführung des Sandwichprinzips,
mit dem eine lokale Aussteifung in der Nähe zumindest eines der Befestigungspunkte
bewirkt wird. Die gegenseitige Abstützungswirkung der beiden Befestigungspunkte
wird durch die lokale Aussteifung in der Nähe zumindest eines der beiden Befestigungspunkte
unterstützt.
Der entsprechende Wandabschnitt kann dabei unter Beibehaltung der gewünschten
Steifigkeit dünnwandig
und leichtgewichtig ausgeführt
sein. Durch gleichzeitige Bildung des Integraltanks beispielsweise
für Kraftstoff, Schmieröl oder dgl.
wird die für
ein handgeführtes
Arbeitsgerät
wichtige kompakte Bauweise unterstützt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist beim geschlossenen Motorgehäuse
ein Handgriff angeformt, mittels dessen das Motorgehäuse am Führungsrohr
befestigt ist. Der nach vorne in Richtung des Werkzeugkopfes sich
erstreckende und das Führungsrohr
als Befestigungselement umschließende Handgriff bewirkt als
Integralbauteil die Möglichkeit einer
mechanisch steifen Befestigung des Gehäuses am Führungsrohr. Gleichzeitig ergibt
sich in der Längsrichtung
des Führungsrohres
ein vergleichsweise großer
Abstand zwischen dem Befestigungspunkt am Führungsrohr und den beiden Befestigungspunkten
zwischen dem Antriebsmotor und dem Motorgehäuse. Die vorgenannten drei
Befestigungspunkte liegen in einem großen räumlichen Abstand zueinander
und spannen ein räumliches
Dreieck mit vergleichsweise großer
Fläche
auf. Die geometrisch verfügbaren
Randbedingungen zur Optimierung der gegenseitigen Aussteifungswirkung
sind wirkungsvoll ausgenutzt.
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In
einer zweckmäßigen Ausführungsform
ist das geschlossene Motorgehäuse
durch mindestens zwei mechanisch fest miteinander verbundene, insbesondere
verschraubte Gehäuseschalen
gebildet. Montage- und Wartungsarbeiten sind in einfacher Weise
möglich.
Die Verschraubung der Gehäuseschalen
untereinander bewirkt eine lösbare,
im Betrieb jedoch starre und geschlossene Struktur, die auch bei
dünnwandiger
und leichtgewichtiger Bauweise eine hohe Formsteifigkeit aufweist.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines handgeführten Freischneiders mit einem
geschlossenen Motorgehäuse
und einem daran angeformten Handgriff zur Aufnahme eines Führungsrohres;
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2 eine
Seitenansicht der Anordnung nach 1 im Bereich
des Motorgehäuses
mit einem darin angeordneten und an den Gehäuseschalen befestigten Verbrennungsmotor;
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3 eine
vergrößerte Schnittdarstellung der
Anordnung nach 2 im Bereich des Zylinders vom
Verbrennungsmotor mit Einzelheiten einer Schraubverbindung zwischen
dem Zylinderkopf und der daran befestigten Gehäuseschale.
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1 zeigt
in einer perspektivischen Ansicht einen handgeführten Freischneider als Ausschnittsdarstellung
im Bereich seines Motorgehäuses 4.
Das Motorgehäuse 4 besteht
im wesent lichen aus zwei Gehäuseschalen 17, 18,
die entlang einer horizontal verlaufenden Trennfuge 19 aneinander
gefügt
sind. Eine mechanisch feste Verbindung der beiden Gehäuseschalen 17, 18 miteinander
kann durch Schnappverbindungen oder andere formschlüssige Mittel
herbeigeführt
sein und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel
durch eine Vielzahl von Verschraubungspunkten 20 hergestellt.
Im Motorgehäuse 4 ist ein
hier nicht dargestellter, in den 2 und 3 näher gezeigter
Antriebsmotor 3 angeordnet. An das Motorgehäuse 4 ist
ein Handgriff 16 angeformt und einteilig mit den beiden
Gehäuseschalen 17, 18 ausgeführt. In
dem Handgriff 16 ist ein Führungsrohr 2 klemmend
gehalten, indem es an zwei mit axialem Abstand zueinander liegenden
Befestigungsstellen 37, 38 zwischen den beiden
Gehäuseschalen 17, 18 eingeklemmt
ist. Die beiden Befestigungsstellen 37, 38 können bedarfsweise
starr oder in Grenzen elastisch, beispielsweise durch Anordnung
von Gummihülsen
oder dgl., ausgeführt
sein.
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Mittig
im Führungsrohr 2 ist
eine Übertragungswelle 1 drehbar
um eine Drehachse 9 gelagert und vom Antriebsmotor 3 angetrieben.
An einem dem motorseitigen Ende gegenüberliegenden, hier nicht gezeigten
Ende des Führungsrohres 2 ist
ein Werkzeugkopf mit einem drehend antreibbaren Schneidwerkzeug
beispielsweise in Form eines Mähfadens, eines
Kreissägeblattes,
eines Schneidmessers oder dgl. vorgesehen. Die antreibende Drehbewegung des
Antriebsmotors 3 wird mittels der Übertragungswelle 1 auf
das Schneidwerkzeug übertragen.
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Der
Antriebsmotor 3 kann ein Elektromotor sein und ist im gezeigten
Ausführungsbeispiel
als Verbrennungsmotor ausgeführt.
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Ein
an die untere Gehäuseschale 18 angeformter
Kraftstofftank 25 ist mit einem Deckel 26 verschlossen
und ist zur Bevorratung von Kraftstoff zum Betrieb des Antriebsmotors 3 vorgesehen.
Im rückwärtigen Bereich
des Motorgehäuses 4 ist
ein Seilzugstarter 27 angeordnet, der einen manuellen Start des
Antriebsmotors 3 ermöglicht.
Im oberen Bereich der oberen Gehäuseschale 17 ist
eine Zündkerzenabdeckung 28 eingesetzt,
deren Funktion im Zusammenhang mit 3 näher beschrieben
ist. Zur Steuerung des Antriebsmotors 3 ist am Motorgehäuse 4 im
Bereich des vorderen Handgriffes 16 ein Gashebel 22,
eine Gashebelsperre 23 sowie ein Unterbrecherschalter 24 für eine Zündunterbrechung
angeordnet. Am vorderen oberen Ende des Handgriffes 16 ist
eine Aufhängeöse 21 angeformt,
die zur Einhängung
eines Tragegurtes vorgesehen ist.
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Im
seitlichen Bereich der oberen Gehäuseschale 17 ist ein
abnehmbarer Luftfilterdeckel 31 angeordnet, der einen nicht
dargestellten Luftfilter für die
Verbrennungsluft des Antriebsmotors 3 abdeckt. Durch den
Luftfilterdeckel 31 ist ein Chokehebel 30 nach
außen
geführt,
mit dem ein nicht dargestellter Vergaser des Antriebsmotors 3 in
eine Startstellung gebracht werden kann.
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Das
Motorgehäuse 4 ist
mit einer Anzahl von Lüftungsschlitzen 45 versehen,
die den Durchtritt eines Kühlluftstromes
für den
Antriebsmotor 3 erlauben. Im übrigen ist das Motorgehäuse 4 als
im mechanischen Sinne geschlossene Schale ausgeführt, die den Antriebsmotor 3 als
geschlossene Struktureinheit vollständig umschließt. Der
Antriebsmotor 3 ist mittels eines unteren Befestigungspunktes 5 und eines
diametral gegenüberliegenden oberen
Befestigungspunktes 6 jeweils an der unteren Gehäuseschale 17 bzw.
der oberen Gehäuseschale 18 befestigt.
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2 zeigt
in einer Seitenansicht den Freischneider nach 1 im
Bereich seines Motorgehäuses 4.
Der schematischen Blockdarstellung des Antriebsmotors 3 ist
zu entnehmen, daß dieser
als einzylindriger Hubkolbenmotor mit einem Kurbelgehäuse 11 und
einem Zylinder 12 ausgeführt ist. Die untere Gehäuseschale 18 ist
an einem unteren Befestigungspunkt 5 mit dem Kurbelgehäuse 11 verbunden,
während
die obere Gehäuseschale 17 mit dem
oberen Befestigungspunkt 6 am Zylinder 12 des Antriebsmotors 3 befestigt
ist. Die beiden Gehäuseschalen 17, 18 sind
ihrerseits entlang der Trennfuge 19 an einer Vielzahl von
Verschraubungspunkten 20 fest miteinander verschraubt,
wodurch sich eine starre Baueinheit aus dem geschlossenen Motorgehäuse 4 und
dem mechanisch starren Antriebsmotor 3 ergibt.
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Im
hinteren unteren Bereich ist ein doppelwandiger Abschnitt 14 des
Motorgehäuses 4 vorgesehen,
der durch eine Außenwand 33 und
eine mit Abstand dazu liegende Innenwand 32 gebildet ist. Die
Innenwand 32 ist mechanisch fest und fluidisch dicht mit
der unteren Gehäuseschale 18 verbunden, wodurch
neben einer mechanischen Aussteifung der unteren Gehäuseschale 18 auch
ein Integraltank 15 für
einen Betriebsstoff des Hubkolbenmotors gebildet ist. Der mittels
des Deckels 26 verschlossene Integraltank 15 ist
im gezeigten Ausführungsbeispiel
ein in 1 mit der Ziffer 25 bezeichneter Kraftstofftank, kann
jedoch auch ein Schmieröltank
oder dgl. sein. Es kann auch zweckmäßig sein, doppelwandige Gehäuseabschnitte
im Bereich des oberen Befestigungspunktes 6 sowie zusätzlich oder
alternativ im Bereich beider Befestigungspunkte 5, 6 versteifende Verrippungen
oder dgl. vorzusehen.
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Der
Schnittdarstellung nach 3, in der eine geschnittene
Detailansicht der Anordnung nach 2 im Bereich
der oberen Gehäuseschale 17 gezeigt
ist, ist zu entnehmen, daß der
Antriebsmotor 3 als einzylindrischer Hubkolbenmotor ausgeführt ist, in
dessen Zylinder 12 ein Kolben 8 in einer durch
einen Doppelpfeil 7 angegebenen Hubrichtung oszillierend
geführt
ist. Die Hubbewegung des Kolbens 8 wird mittels eines Pleuels 36 auf
eine nur teilweise dargestellte Kurbelwelle 34 übertragen,
die sich koaxial zur Übertragungswelle 1 (1)
um die Drehachse 9 dreht. Zwischen dem Antriebsmotor 3 und der Übertragungswelle 1 (1)
ist eine Fliehkraftkupplung 39 vorgesehen, deren Fliehkörper 42 drehfest
mit der Kurbelwelle 34 verbunden sind. Eine die Fliehkörper 42 umschließende Kupplungsglocke 43 ist
drehfest mit der Übertragungswelle 1 (1)
verbunden. Bei Überschreiten
einer vorgegebenen Drehzahl legen sich die Fliehkörper 42 in
Folge der wirkenden Fliehkraft radial von innen an die Kupplungsglocke 43 an
und stellen eine drehmomentübertragende
Verbindung zwischen der Kurbelwelle 34 und der Übertragungswelle 1 (1)
her.
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In
einen einteilig an den Zylinder 12 angeformten Zylinderkopf 13 ist
eine Zündkerze 29 eingeschraubt,
auf die die Zündkerzenabdeckung 28 als integrierter
Zündkerzenstecker
mit einem Zündkabel 35 zur
Hochspannungsversorgung aufgesteckt ist. Die Zündkerzenabdeckung 28 verschließt dabei
eine entsprechende Öffnung
in der oberen Gehäuseschale 17.
Des weiteren weist die obere Gehäuseschale 17 zusätzlich zu
den Lüftungsschlitzen 45 (1)
in ihrer Rückwand 44 weitere
Lüftungsschlitze 46 auf, die
durch eine Gitterstruktur der Rückwand 44 gebildet
sind. Die Lüftungsschlitze 45, 46 erlauben
den Durchtritt eines von einem nicht dargestellten Gebläse geförderten
Kühlluftstromes,
der zur Kühlung
an dem verrippten Zylinder 12 vorbei geführt wird.
Trotz des Vorhandenseins von Lüftungsschlitzen 45, 46 und
der durch die Zündkerzenabdeckung 28 verschlossenen Öffnung für die Zündkerze 2 bildet
die obere Gehäuseschale 17 zusammen
mit der unteren Gehäuseschale 18 (1, 2)
ein im mechanischen Sinne geschlossenes, den Antriebsmotor 3 zumindest
näherungsweise
vollständig
umschließendes
Motorgehäuse 4.
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Durch
die Hubbewegung des Kolbens 8 in der Hubrichtung 7 ist
eine quer zur Drehachse 9 liegende, durch die Bewegungsebene
des Pleuels 36 verlaufende Hubebene 10 gebildet.
Der obere Befestigungspunkt 6 und der in 2 gezeigte
untere Befestigungspunkt 5 liegen bevorzugt in der Hubebene 10 und
sind im gezeigten Ausführungsbeispiel
zumindest in unmittelbarer Nähe
bezogen auf die Achsrichtung der Kurbelwelle 34 zur Hubebene 10 angeordnet.
In die obere Gehäuseschale 17 ist
dazu ein nach innen eingezogener Schraubdom 40 eingeformt.
Der Schraubdom 40 nimmt eine Gewindeschraube 41 auf,
die in einem Gewindeabschnitt des Zylinderkopfes 13 eingeschraubt
ist und den Schraubdom 40 flächig pressend am Zylinderkopf 13 hält. Der
bezogen auf die Hubrichtung 7 diametral gegenüberliegende
und in 2 gezeichnete Befestigungspunkt 5 am
Kurbelgehäuse 11 ist
in gleicher Weise aufgebaut. Alternativ oder zusätzlich können auch Schnappverbindungen
oder dgl. zur Ausbildung der Befestigungspunkte 5, 6 vorgesehen
sein. Der Antriebsmotor 3 ist damit an den Befestigungspunkten 5, 6 im
geschlossenen Motorgehäuse 4 aufgehängt und
wirkt gleichzeitig als aussteifendes Stützelement zwischen der oberen
Gehäuseschale 17 und der
unteren Gehäuseschale 18 in
der Hubrichtung 7. Die mechanisch im wesentlichen starre
Baueinheit aus dem Motorgehäuse 4 und
dem Antriebsmotor 3 ist ihrerseits an den Befestigungsstellen 37, 38 (1)
am Führungsrohr 2 befestigt.
Anstelle der genannten 2-Punkt-Befestigung am Führungsrohr 2 zusammen
mit den beiden Befestigungsstellen 37, 38 kann
auch eine 1-Punkt-Befestigung des Motorgehäuses 4 am Führungsrohr 2 beispielsweise
an der hinteren Befestigungsstelle 38 vorgesehen sein,
wobei auch der Handgriff 16 ein separates Bauteil sein kann.
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Neben
den gezeigten beiden Befestigungspunkten 5, 6 können auch
zwei oder mehr obere Befestigungspunkte 5 und/oder untere
Befestigungspunkte 6 vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann
es auch zweckmäßig sein,
diametral sich gegenüberliegende
Befestigungspunkte quer zur Hubrichtung 7 (3)
vorzusehen.