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Die Erfindung betrifft ein handgeführtes Arbeitsgerät wie Freischneider, Motorkettensägen oder dgl. mit einem luftgekühlten Verbrennungsmotor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Die
WO 99/45243 offenbart ein tragbares Freischneidegerät zum Mähen von Gras mit einem luftgekühlten Verbrennungsmotor, der mit seiner Kurbelwelle das Schneidwerkzeug antreibt. Zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und dem Werkzeug ist eine Fliehkraftkupplung angeordnet, welcher unterhalb bestimmter Motordrehzahlen den Antrieb durch den Motor von dem Werkzeug trennt. Auf der Kurbelwelle ist der Fliehkörperteil der Fliehkraftkupplung drehfest gehalten, wobei die Fliehkörper unter Einwirkung von Zentrifugalkräften oberhalb bestimmter Drehzahlen auslenken und die Kupplung schließen und das Drehmoment des Motors auf das Werkzeug übertragen.
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Zur Kühlung des Verbrennungsmotors ist auf der Kurbelwelle ein Gebläserad drehfest gehalten, welches auf der dem Verbrennungsmotor abgewandten Saugseite einen Saugschaufelkranz mit einer Vielzahl Saugschaufeln trägt. Das Gebläserad fördert mit seinem Saugschaufelkranz kühlende Umgebungsluft des Arbeitsgerätes zum Verbrennungsmotor. Die Kühlluft wird dabei aus der Richtung der am Ende des Kurbelwellenzapfens befestigten Fliehkraftkupplung angesaugt. Der Fliehkörperteil ist fest mit der Kurbelwelle verbunden, wodurch die Drehmomentübertragung über die Fliehkörperkupplung auf das Werkzeug sichergestellt ist. Zwischen dem Fliehkörperteil und dem Verbrennungsmotor ist auf dem Kurbelwellenzapfen das Gebläserad befestigt.
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Die
DE 42 15 672 C2 beschreibt ein handgeführtes Arbeitsgerät mit einem luftgekühlten Verbrennungsmotor zum Antrieb eines Werkzeugs. Zwischen einer Antriebswelle des Verbrennungsmotors und dem Werkzeug ist eine Fliehkraftkupplung angeordnet. Auf der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors sind ein Fliehkörperteil der Fliehkraftkupplung und ein Gebläserad zur Förderung von Kühlluft zum Verbrennungsmotor drehfest gehalten. Das Fliehkörperteil der Fliehkraftkupplung ist an dem Gebläserad befestigt.
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Aus der
DE 198 33 126 A1 ist ein handgeführtes Arbeitsgerät bekannt, bei dem innerhalb eines Gerätegehäuses ein Verbrennungsmotor angeordnet ist, dessen Kurbelwelle ein Werkzeug und ein Lüfterrad antreibt. Das Lüfterrad ist innerhalb eines Lüftergehäuses angeordnet und saugt durch einen Lufteintritt Kühlluft an, die zum Verbrennungsmotor gefördert wird. Durch eine vom Lüfterrad überdeckte Austrittsöffnung wird Verbrennungsluft axial abgeführt und über einen Verbrennungsluftkanal einem Luftfilter zugeführt.
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Die
DE 195 24 522 A1 offenbart ein handgeführtes Arbeitsgerät mit einem Verbrennungsmotor. In einem Kupplungsgehäuse ist eine Fliehkraftkupplung angeordnet, deren Fliehgewichte auf einer Abtriebswelle des Motors befestigt sind. Auf der Abtriebswelle des Motors ist ein Lüfterrad befestigt, das einen Kühlluftstrom für den Verbrennungsmotor erzeugt.
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Aus der
DE 39 19 594 A1 ist ein Verbrennungsmotor mit einem an der Kurbelwelle festgelegten Gebläserad bekannt, bei dem das Gebläserad als Träger für Elemente eines manuellen Seilzugstarters genutzt wird.
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Die
DE 44 25 534 A1 offenbart einen Verbrennungsmotor mit einem Gebläserad, dessen Saugseite dem Verbrennungsmotor zugewandt liegt. Auf der – dem Verbrennungsmotor abgewandten – Rückseite des Gebläserades sind Elemente einer Fliehkraftkupplung gehalten.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Arbeitsgerät derart weiterzubilden, daß Baugröße und Gewicht des Arbeitsgerätes reduziert sind und die Tragbarkeit des Arbeitsgerätes verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei tragbaren Arbeitsgeräten, bei denen das Gebläserad auf der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist, kann erfindungsgemäß eine Reduzierung der Baugröße der Antriebseinheit des Arbeitsgerätes erreicht werden, wenn der Fliehkörperteil der Fliehkraftkupplung an der mit Laufschaufeln bestückten Saugseite des Lüfterrades befestigt ist. Der Fliehkörperteil ist durch seine drehfeste Verbindung mit dem Lüfterrad drehmomentübertragend mit der Abtriebswelle verbunden. Auf das bei bekannten Anordnungen erforderliche Mitnehmerglied zwischen Abtriebswelle und Fliehkörperteil kann verzichtet werden, so daß eine Gewichts- und Bauteilreduzierung und damit eine Verringerung der Herstellungskosten des Gerätes gegeben ist. Darüber hinaus kann die Abtriebswelle, beispielsweise die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors kürzer ausgeführt werden, da lediglich das Gebläserad auf dem Wellenzapfen zu befestigen ist.
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An dem Gebläserad sind axiale Stützdorne ausgebildet, wobei das Fliehkörperteil mit mindestens einem der Stützdorne fest verbunden ist.
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Bevorzugt reichen die axialen Stützdorne mit ihren freien Enden mindestens bis auf Höhe der Laufschaufeln und liegen am Fliehkörperteil an.
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Durch Anbindung des Fliehkörperteils an mehrere Stützdorne kann die Übertragung des Drehmomentes verstärkt werden. Die Stützdorne können einteilig an einem die Laufschaufeln tragenden Grundkörper des Lüfterrades ausgebildet sein, wobei die Gebläsewirkung der Laufschaufeln praktisch nicht beeinträchtigt wird. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind zwei oder mehr um eine Drehachse des Gebläses gruppierte Stützdorne mit jeweils einer axialen Bohrung versehen, in denen das Fliehkörperteil mittels Verbindungselementen gehalten ist. Die Verbindungselemente sind dabei zweckmäßig die Schwenkbolzen des Fliehkörperteils, auf denen die Fliehkörper auslenkbar gelagert sind. Die Verbindungsbolzen sind mit ihren freien Enden in den Bohrungen der Stützdorne aufnehmbar und werden dort befestigt. Hierzu können die Schwenkbolzen an ihren freien Enden mit einem Gewinde versehen sein, um so in die Bohrungen der Stützdorne einschraubbar zu sein.
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Die erfindungsgemäße Anbindung des Fliehkörperteils an das Gebläserad ist sowohl bei einer Befestigung am Saugschaufelkranz einseitig beschaufelter Gebläseräder vorteilhaft. Insbesondere kann durch die Anbindung des Fliehkörperteils auf der beschaufelten Seite auch auf der abgewandt der Saugseite liegenden Stirnseite ein zweiter Gebläsekranz am Gebläserad angeordnet sein, wodurch mit dem Gebläserad zwei separate Luftströme förderbar sind. Der mit dem Kupplungsteil verbundene Saugschaufelkranz und der Gebläsekranz auf der Rückseite des Gebläserades liegen dabei zweckmäßig durch eine radial am Gebläserad ausgebildete Zwischenwand getrennt, wodurch die Ausbildung zweier unabhängiger Luftströme unterstützt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Draufsicht auf ein Freischneidegerät,
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2 einen Längsschnitt der Antriebseinheit des Freischneidegerätes,
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3, 4 perspektivische Ansichten des Lüfterrades,
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5 eine Seitenansicht des Gebläserades mit angefügtem Fliehkörperteil,
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6 eine Schnittdarstellung des Gebläserades.
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Das in 1 dargestellte handgeführte Arbeitsgerät ist ein Freischneidegerät 1 zum Mähen von Gras und sonstigem Bodenbewuchs. Es umfaßt eine Führungsstange 11, an der eine Lenkerstange 13 mit endseitigen Handgriffen 14 zum Führen und Bedienen des Freischneidegerätes 1 angeordnet ist. Das Freischneidegerät 1 wird von der Bedienungsperson 15 mittels eines Tragegurtes 19 getragen und über die Lenkerstange 13 frei geführt.
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An dem hinteren Ende der Führungsstange 11 ist eine Antriebseinheit 12 angeordnet, in deren Gehäuse 3 ein Verbrennungsmotor (2) aufgenommen ist. Der Verbrennungsmotor treibt über eine Antriebswelle, die in der als Rohr ausgebildeten Führungsstange 11 gelagert ist, ein am vorderen Ende der Führungsstange 11 angeordnetes Werkzeug 10 über ein Winkelgetriebe 18 an. Das Werkzeug 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Messerblatt 10, welches von der Bedienungsperson 15 in Richtung des Pfeiles 17 hin- und hergehend über die zu mähende Fläche bewegt wird.
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2 zeigt einen Längsschnitt des Gerätegehäuses 3 der Antriebseinheit des Freischneidegerätes in einer die Kurbelwelle 6 des Verbrennungsmotors 2 enthaltenen Schnittebene. Der Verbrennungsmotors 2 ist einzylindrig ausgebildet, wobei der Zylinder 21 mit seinem Zylinderkopf 20 gekühlt wird von einem Luftstrom, den ein Gebläserad 4 fördert. Das Gebläserad 4 ist auf einem Abtriebszapfen 29 der Kurbelwelle 6 drehfest gehalten und in einer zum Verbrennungsmotors 2 offenen Kühlluftspirale 5 aufgenommen. Die Kühlluftspirale ist topfartig ausgebildet mit einem dem Verbrennungsmotors zugewandt liegenden Boden 37 und einer Umfangswand, an der der angesaugte Kühlluftstrom zum Zylinderkopf 20 geleitet wird. Dabei wird die Schmutzpartikelfracht der angesaugten Kühlluft abgeschieden.
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Zwischen der Kurbelwelle 6 des Verbrennungsmotors 2, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Abtriebswelle zum Werkzeug ist, und einer Antriebswelle 16, die auf das Messerblatt des Freischneidegerätes wirkt, ist eine Fliehkraftkupplung 7 angeordnet. Die Fliehkraftkupplung 7 besteht im wesentlichen aus einem Fliehkörperteil 8, der ständig von der Kurbelwelle 6 angetrieben wird, und einer koaxial angeordneten und den Fliehkörperteil axial übergreifenden Kupplungsglocke 9. Die Kupplungsglocke ist starr mit der Antriebswelle 16 verbunden, die in der als Rohr ausgebildeten Führungsstange 11 (1) des Freischneidegerätes gelagert ist. Bei höheren Drehzahlen der Kurbelwelle 6 und dem dabei auf den Fliehkörperteil wirkenden Zentrifugalkräfte werden die schwenkbar gelagerten Fliehkörper ausgelenkt und kommen an der Innenseite der Kupplungsglocke 9 zur Anlage, wobei die Kupplung reibschlüssig geschlossen wird und das Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 auf die Antriebswelle 16 übertragen wird. Im Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors 2 trennt die Fliehkraftkupplung 7 die Kurbelwelle 6 von der Antriebswelle 16 und damit dem Messerblatt, welches zum Stillstand kommt.
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Die Kurbelwelle 6 ist in einem Kurbelgehäuse 22 des Verbrennungsmotors 2 gelagert und tritt im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf beiden Seiten aus dem Kurbelgehäuse 22 aus. Auf dem Abtriebszapfen 29 ist, wie bereits beschrieben, das Lüfterrad 4 befestigt, während mit dem hinteren, der Abtriebsseite gegenüber liegenden Wellenzapfen der Kurbelwelle 6 ein nicht näher dargestellter Seilzugstarter 35 zusammenwirkt. Die Ansaugung der Kühlluft durch das Lüfterrad 4 erfolgt im wesentlichen in axialer Richtung durch Eintrittsschlitze in einem Gebläsedeckel 30, welcher eine dem Boden 37 der Kühlluftspirale 5 gegenüber liegende, offene Stirnseite des Spiralgehäuses abschließt. Der Gebläsedeckel 30 ist in Form eines trichterförmig erweiterten Topfes ausgebildet, der die Fliehkraftkupplung 7 aufnimmt. Der Durchmesser des Gebläserades 4 ist größer als der Durchmesser der Fliehkraftkupplung 7. Die Fliehkraftkupplung 7 wird dadurch von dem durch den Gebläsedeckel angesaugten Kühlluftstrom bestrichen und kühl gehalten.
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Das Gebläserad ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel zweiflutig ausgebildet und trägt auf beiden Stirnseiten jeweils einen Schaufelkranz (3–6). Mit der zweiten Beschaufelung kann ein vom Kühlluftstrom getrennter, zweiter Luftstrom gefördert werden, der beispielsweise durch eine Öffnung im Boden 37 der Kühlluftspirale 5 abführbar oder der Luftspirale 5 zuführbar ist.
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Der Fliehkörperteil 8 der Fliehkraftkupplung 7 ist erfindungsgemäß an der mit Laufschaufeln bestückten Saugseite des Gebläserades 4 befestigt und bildet eine mit dem Gebläserad 4 eine Einheit, die gemeinsam auf dem Abtriebszapfen 29 mit der Nabe 31 des Gebläserades 4 drehfest gelagert ist. Die Übertragung des Drehmomentes des Verbrennungsmotors 2 auf das Fliehkörperteil 8 erfolgt über die Nabe 31 des Gebläserades 4. Eine drehfeste Anbindung des Fliehkörperteils 8 an die Kurbelwelle 6 ist nicht erforderlich, es kann daher auf das bei bekannten Fliehkraftkupplungen erforderliche Mitnehmerteil für das Fliehkörperteil 8 verzichtet werden und der Abtriebszapfen 29 der Kurbelwelle 6 kürzer ausgeführt werden. Das Gesamtgewicht der Antriebseinheit ist so reduziert und durch Bauteilreduzierung und Verkürzung der Kurbelwelle, die üblicherweise aus hochwertigem und daher teurem Material besteht, kann eine Kostenreduzierung des Gerätes erreicht werden.
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Das Lüfterrad 4, an dessen Saugseite das Fliehkörperteil der Fliehkraftkupplung drehmomentübertragend befestigt ist, wird nachstehend anhand der 3–6 näher beschrieben. Das Lüfterrad 4 trägt auf beiden Stirnseiten jeweils einen Schaufelkranz 32, 33 mit jeweils einer Vielzahl Laufschaufeln 36. Die Schaufelkränze 32, 33 liegen durch eine radiale Zwischenwand 34 getrennt, welche an der Nabe 31 des Gebläserades 4 fußt. Durch die Zwischenwand 34 fördert jeder der Schaufelkränze 32, 33 unabhängig voneinander einen Luftstrom. Auf der in Einbaulage des Gebläserades 4 außen liegenden Seite, d. h. der dem Verbrennungsmotor abgewandt liegenden Seite, ist der Saugschaufelkranz 32 zur Förderung der Kühlluft durch den Gebläsedeckel ausgebildet. Der Saugschaufelkranz 32 hat dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine größere axiale Breite als der Gebläsekranz 33 auf der Rückseite des Gebläserades 4 und erlaubt die Förderung von Kühlluft aus der Umgebung des Arbeitsgerätes mit einem großen Massenstrom.
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An dem Gebläserad 4 sind axiale Stützdorne, 25, 26 ausgebildet, welche mit ihren freien Enden 28 über die axiale Höhe der Laufschaufeln 36 hinausreichen und an denen das Fliehkörperteil 8 anliegt. Das Fliehkörperteil 8 wird dabei an einem Teil der Stützdorne 25, 26 befestigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind vier Stützdorne 25, 26 gleichmäßig um eine Drehachse des Gebläserades 4 von dessen Nabe 31 gruppiert. Zur Befestigung des Fliehkörperteils 8 sind zwei der Stützdorne als Schraubdorne 26 ausgebildet und mit einer Bohrung 27 versehen, in denen das Fliehkörperteil 8 befestigt wird. Als Befestigungselemente für das Fliehkörperteil 8 dienen Schwenkbolzen 24 des Fliehkörperteils, an denen die Fliehkörper 23 (6) schwenkbar gelagert sind. Die Schwenkbolzen 24 reichen dabei in die Bohrungen 27 der Schraubdorne 26 und halten mit ihren Schraubenköpfen das Fliehkörperteil 8 an den freien Enden 28 der Stützdorne 25, 26 fest.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel einer Fliehkraftkupplung mit zwei Fliehkörpern 23 sind entsprechend zwei Schwenkbolzen 24 an dem Fliehkörperteil 8 vorgesehen. Die Schwenkbolzen 24 liegend dabei diametral gegenüber und entsprechend werden die Schraubdorne 26 an dem Gebläserad 4 ausgebildet. Bei Fliehkraftkupplungen mit mehr als zwei Fliehkörpern werden die Schraubdorne 26 in entsprechender Anzahl wie die Fliehkörper vorgesehen und in der Drehwinkellage der zugeordneten Schwenkbolzen 24 um die Nabe 31 des Lüfterrades 4 gruppiert.
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Das erfindungsgemäße Gebläserad ist einstückig mit den Stützdornen zur Befestigung des Fliehkörperteils 8 der Fliehkraftkupplung ausgebildet, beispielsweise als Spritzgußteil. Die Anbindung des Fliehkörperteils an das Gebläserad kann sowohl wie im Ausführungsbeispiel bei zweiflutigen Gebläserädern als auch bei einflutigen Gebläserädern erfolgen, bei denen die Kupplung an dem Saugschaufelkranz der Saugseite befestigt ist.
