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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft einen Messerbalken für einen Rasenmäher
und einen Rasenmäher mit einem derartigen Messerbalken.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Bei
einem Rasenmäher ist ein wesentliches Element der Messerbalken,
der bei einem Rasenmäher bevorzugt drehbar gelagert ist,
wobei sich die Drehachse in der Mitte zwischen den beiden Enden des
Messerbalkens befindet.
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Die
Messer des Messerbalkens befinden sich an den jeweiligen Enden des
Messerbalkens. Die Messer können mit ihren Schneiden einstückig
in den Messerbalken integriert sein oder an den Messerbalken angeschlossen
sein. Im Fall die Messer an den Messerbalken angeschlossen sind,
umfasst das Messer einen besonderen Messerkörper, der am Messerbalken
befestigt ist, beispielsweise durch Anschrauben, Ankleben oder Verschweißen.
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Im
Allgemeinen verläuft die Schneide des Messers parallel
zur Längsachse des Messerbalkens. Messerbalken werden bevorzugt
bei so genannten Sichelrasenmähern eingesetzt. Messerbalken
aus Stahlblechstreifen für Sichelrasenmäher sind
aus einer Vielzahl von Schriften bekannt geworden, so beispielsweise
aus der
EP 14 59 616
A2 , der
DE 31 23 244 oder
der
US 6,415,591 . Bei
den aus dem Stand der Technik bekannt gewordenen Messerbalken aus
Stahlblech beträgt die Materialstärke der Stahlmesser
im Allgemeinen mehr als 2 mm. Aufgrund der Materialstärke
und der Oberflächenbeschaffenheit sind beim Schneiden hohe
Leistungsaufnahmen erforderlich. Insbesondere bei Geräten, bei
denen nicht ständig Energie zugeführt wird, führt dies
zu Problemen. So können beispielsweise mit Rasenmähern,
die eine Speichereinrichtung beispielsweise auf Lithium-Ionen-Basis
und ein Messer gemäß dem Stand der Technik umfassen
mit einer Batterieladung größere Rasenflächen
nur unter optimalen Bedingungen gemäht werden. Bei feuchtem und
höher stehendem Gras können nur Flächen
von weniger als 100 Quadratmeter mit einer Aufladung gemäht
werden. Anschließend muss der Mäher entweder mit
einer Ladezeit von bis zu 5 h neu geladen und dabei stillgesetzt
oder der teuere Li-Ionen-Akkumulator getauscht werden.
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Beschreibung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden
und Maßnahmen anzugeben, die es ermöglichen, eine
größere Rasenfläche als bislang mit einer
Speicherladung zu mähen.
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Erfindungsgemäß ist
vorgesehen, dass der Messerbalken für einen Rasenmäher
wenigstens ein Messer, das eine Schneide aufweist, umfasst und dadurch
gekennzeichnet ist, dass das Messer oder der komplette Messerbalken
umfassend die Messer aus Federstahl hergestellt ist. Bevorzugt wird
als Federstahl C75-Stahl verwendet. Der C75-Stahl hat aufgrund des
hohen Kohlenstoffanteils eine große Härte. Daher
ist ein Härten der Messer wie im Stand der Technik nicht
notwendig. Vielmehr wird die benötigte Härte bei
einem derartigen Stahl durch Erwärmen eingestellt.
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Die
Ausgestaltung der Messer beziehungsweise des kompletten Messerbalkens
aus Federstahl ermöglicht es, den Wirkungsgrad gegenüber
Rasenmähern mit herkömmlichen Stahlmessern um
bis zu 40% bei gleicher elektrischer Leistungsaufnahme zu steigern.
Bevorzugt liegt die Dicke der Federstahlmesser unterhalb von 2 mm
Materialstärke, bevorzugt im Bereich zwischen 0,7 mm–1,8
mm, besonders bevorzugt zwischen 1,0 mm–1,5 mm Materialstärke.
Bei einem 1,2 mm dünnen Federstahlmesser konnte die Verlustleistung
im Betrieb gegenüber herkömmlichen Stahlmessern
mit einer Materialstärke von mehr als 2 mm deutlich minimiert
werden, nämlich um ca. 20–40%. Versuche mit einem
Rasenmäher bei gleichen Schnittbedingungen mit einem herkömmlichen Standarmesser
mit 2 mm Materialstärke und einem erfindungsgemäßen
Federstahlmesser mit 1,2 mm Materialstärke ergeben, das
mit einer einzigen Aufladung eines Akkumulators bei einem mit einem
herkömmlichen Stahlmesser ausgerüsteten Rasenmäher
nur ungefähr 200 Quadratmeter Rasenfläche gemäht
werden können, wohingegen bei dem Rasenmäher,
der mit einem Federstahlmesser ausgerüstet ist, knapp über
300 Quadratmeter Rasenfläche gemäht werden konnte
bei gleicher elektrischer Leistungsaufnahme.
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Bedingt
wird dies im Wesentlichen dadurch, dass das Federstahlmesser wesentlich
dünner als das herkömmliche Stahlmesser ausgebildet
werden kann und durch die Materialstärke und die Oberflächenbeschaffenheit
des dünnen Federstahlmessers bzw. Messerbalkens aus Federstahl
die Verlustleistung im Betrieb gegenüber den herkömmlichen Stahlmessern
deutlich abnimmt.
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Da
der Federstahl als Material eine sehr hohe Biegeelastizität
aufweist, ist in einer fortgebildeten Ausführungsform vorgesehen,
dass das Messer durch eine zusätzliche Abdeckplatte gestützt
wird.
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Bevorzugt
wird der Messerbalken in einem Rasenmäher in einer um eine
vertikale Achse umlaufenden Schneideinrichtung eingesetzt, wie beispielsweise
in der
EP 1 561 372 offenbart.
Aufgrund der hohen Grundhärte des Federstahls müssen
die Schneiden des Messers nicht wie im Stand der Technik gehärtet
werden.
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Des
Weiteren sind die Schneiden bei dem Messerbalken bevorzugt gegenüberliegend
beidseitig der Drehachse angeordnet.
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Der
Messerbalken ist im Rasenmäher im Wesentlichen horizontal
angeordnet, kann aber auch eine gewisse Neigung gegenüber
der Horizontalachse aufweisen, wodurch der Messerbalken nicht nur eine
Schneid- oder Abschlagfunktion erfüllt, sondern auch eine
Förderfunktion. Hierbei wird ein Luftstrom erzeugt, der
das abgeschlagene Gras in eine bestimmte Richtung, zum Bespiel in
einen Grasfangkorb, fördert.
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Die
Förderfunktion wird unterstützt, wenn der Messerbalken
wenigstens einen Lüfterflügel aufweist. Die Lüfterflügel
haben die Aufgabe, das vom Messer abgeschlagene oder abgeschnittene
Gut in eine bestimmte Richtung oder zu einem bestimmten Ort zu fördern.
Die Lüfterflügel sind dabei nach Art von Pumpschaufeln
gestaltet und angeordnet.
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Neben
dem erfindungsgemäßen Messerbalken stellt die
Erfindung auch einen Rasenmäher mit einem derart ausgestalteten,
drehbar gelagerten Messerbalken zur Verfügung. Der erfindungsgemäße Rasenmäher
umfasst im Wesentlichen einen Elektroantrieb und insbesondere einen
solchen mit einer Speichereinrichtung für elektrische Energie.
Als Speichereinrichtung für die elektrische Energie kommt
insbesondere ein Lithium-Ionen-Akkumulator in Frage.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele
beschrieben werden. Hierbei zeigen
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1a–1c eine
erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Messerbalkens;
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2 die
Ausgestaltung des Abdeckbleches;
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3 eine
Seitenansicht eines Rasenmähers mit einer erfindungsgemäßen
Schneideinrichtung.
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In
den 1a–1c ist
ein erfindungsgemäßer Messerbalken 1 in
der Draufsicht (1a) sowie in einer Seitenansicht
(1b) und einer Endansicht (1c) gezeigt.
Ein Messerbalken 1 in der dargestellten Ausführungsform
ist erfindungsgemäß einstückig ausgebildet,
das heißt der Messerbalken 1 umfasst an seinen
gegenüberliegenden Enden 3, 4 die Messer 7, 8.
Da das erfindungsgemäße Federstahlmaterial des
Messers ein sehr harter C75-Stahl mit hohem Kohlenstoffanteil ist,
ist ein individuelles Härten der Messerschneiden nicht
notwendig.
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Mit
Hilfe der Mittenbohrung 10 im Messerbalken 1 kann
der Messerbalken um die vertikale Achse, um die der Messerbalken 1 drehbar
gelagert ist, zentriert werden. Die Befestigung an der Motorwelle
erfolgt, wie detailliert in 3 beschrieben.
Die sich gegenüberliegenden Messer 7, 8 sind
in den Messerbalken 1 bevorzugt eingeschliffen. Der Messerbalken 1 ist
in der dargestellten Ausführungsform ohne Beschränkung
hierauf gerade ausgebildet. Auch gebogene Ausführungsformen
wären möglich.
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Insbesondere
wäre auch eine S-förmige Form des Messerbalkens
möglich.
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Der
Messerbalken besteht erfindungsgemäß aus einem
Federstahlmaterial mit einer Materialstärke D im Bereich
0,7 mm–1,8 mm, bevorzugt 1,0 mm–1,5 mm. Die Ausdehnung
AUS in der im Wesentlichen horizontalen Ebene beträgt bevorzugt
zwischen 20 und 80 cm. Die Breite BREI des Messerbalkens liegt bevorzugt
zwischen 10 und 60 cm.
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Des
Weiteren umfasst der erfindungsgemäße Messerbalken 1 neben
den sich gegenüberliegenden Messern 7, 8 an
den jeweiligen Enden 3, 4 noch sich gegenüberliegende
Lüfterflügel 12, 14. Die Lüfterflügel 12, 14 sind
aus der im Wesentlichen horizontalen Ebene herausgebogen. In 1b ist
das Messer bzw. der Messerbalken 1 in Einbauposition gezeigt.
Hergestellt werden die Lüfterflügel 12, 14 am Messerbalken
beispielsweise durch Aufbiegen. Die Lüfterflügel 12, 14 befinden
sich in der vorliegenden Ausführungsform ganz am äußeren
Umfang des Messerbalkens, was vorteilhaft aber keineswegs notwendig
ist. Die Lüfterflügel 12, 14 sind
in Umlaufrichtung 20 des Messerbalkens dem jeweiligen Messer nachgeschaltet
oder hinter dem Messer angeordnet. Die Lüfterflügel 12, 14 schieben
einen Gras-Luftstrom vor sich her. Dieser Gras-Luftstrom hat das
Bestreben aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen gegen
die nicht dargestellte Gehäusewandung zu prallen. Die Lüfterflügel
wirken dem entgegen, indem sie dem Gras-Luftstrom eine Komponente
in Umfangsrichtung verleihen und auf diese Art und Weise eine Förderung
des vom Messer abgeschlagenen Schnittgutes, beispielsweise Gras,
in einen Grasfangkorb bewirken. Die Lüfterflügel
sind auch deutlich zu erkennen in der Draufsicht gemäß 1c,
aus der das Aufbiegen der Lüfterflügel hervorgeht.
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Neben
der Mittenbohrung 10 weist der Messerbalken weitere Bohrungen 13.1, 13.2, 13.3 und 13.4 auf.
Die Bohrungen 13.1, 13.4, die auf der Mittenachse
A liegen, dienen der Befestigung des Messerbalkens, die Bohrungen 13.2, 13.3,
die außerhalb der Mittenachse A liegt, der Ausrichtung
des Messers. Die Befestigung des Messerbalkens an der Motorwelle
ist in 3 beschrieben.
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Die
dünne Materialstärke D des Federstahlbleches von
weniger als 2 mm, bevorzugt zwischen 0,7 mm–1,8 mm, ist
insbesondere aus 1b zu entnehmen. Auch dort ist
wiederum ein Lüfterflügel 12, 14 dargestellt.
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Wird
der dargestellte Messerbalken aus Federstahl hergestellt, so weist
dieser gegenüber einem Messerbalken aus einem anderen Material,
insbesondere einem Stahlmaterial, eine wesentlich glattere Oberflächenbeschaffenheit
auf, der die Verlustleistung im Betrieb gegenüber herkömmlichen
Stahlmessern deutlich minimiert. Des Weiteren trägt zur Minimierung
der Verlustleistung im Betrieb auch bei, dass das Federstahlmesser
nur zwischen 0,7 mm–1,8 mm Stärke aufweist.
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Um
die hohe Biegeelastizität des Federstahls zu kompensieren,
wird der Messerbalken durch eine Stützeinrichtung, insbesondere
eine Abdeckplatte 100, die mit dem Messerbalken verschraubt
ist, gestützt. Durch die Abdeckplatte wird der elastische
Messerbalken in der Mitte belastet und so versteift. Das Abdeckblech 100 beziehungsweise die
Stützeinrichtung ist detailliert in 2 dargestellt. Hier
sind wiederum die vier Bohrungen deutlich zu erkennen, die versetzt
zueinander angeordnet sind. Hierbei sind die Bohrungen 102.1, 102.4 Bohrungen, die
der Befestigung dienen und Bohrungen 102.2, 102.3 Bohrungen,
mit denen das Abdeckblech ausgerichtet werden kann. Das Abdeckblech
wird von unten montiert, d. h., von der Welle aus gesehen wird zuerst
das Messer bzw. der Messerbalken befestigt und mit dem Messer bzw.
Messerbalken dann das Abdeckblech.
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In 3 ist
ein Rasenmäher mit Elektroantrieb und einer erfindungsgemäßen
Schneideinrichtung, die nur skizziert dargestellt ist, gezeigt.
Der erfindungsgemäße Rasenmäher mit einem
Messerbalken 1 aus Federstahl weist ein Gehäuse 200,
einen Grasfangkorb (nicht dargestellt) sowie einen Führungsholm
bei handbetätigtem Betrieb auf. Das Gehäuse des
Mähers umschließt einen um eine vertikale Achse 202.1 umlaufenden
Motor 205, der vorliegend den Messerbalken 1 antreibt.
Deutlich zu erkennen ist auch ein Lüfterflügel 12 des
Messerbalkens. Im vorliegenden Fall ist der Motor 205 ein
Elektromotor. Möglich wäre aber auch eine Ausführungsform mit
einem Benzinmotor. Der Motor ist oberhalb der Schneideinrichtung
mit einem erfindungsgemäßen Messerbalken 1 angeordnet
und treibt die Schneideinrichtung an. In einer besonderen Ausgestaltung wird
der Elektromotor nicht durch ständig zugeführte Energie,
beispielsweise aus einer Steckdose, angetrieben, sondern durch eine
Speichereinrichtung 207, die regelmäßig
aufgeladen wird und die gespeicherte Energie dann abgibt. Bevorzugt
wird hier ein Lithium-Ionen-Akkumulator eingesetzt. Durch den Einsatz
des Messers bzw. Messerbalkens aus Federstahl kann der Wirkungsgrad
gegenüber Rasenmähern mit herkömmlichen
Messerbalken um bis zu 40% bei gleicher elektrischer Leistungsaufnahme
gesteigert werden. Dies bedeutet beispielsweise, dass anstelle einer
Rasenfläche von 200 Quadratmeter mit derselben Batterieladung
bei Einsatz eines aus Federstahl gefertigten Messerbalkens eine
Rasenfläche von über 300 Quadratmeter gemäht
werden kann. Hierdurch wird es möglich, mit einem mit Speichereinrichtung
ausgestatteten Rasenmäher in einem einzigen Arbeitsgang
ohne Nachladung der Speichereinrichtung größere
Rasenflächen zu bearbeiten. Die Standzeiten für
die Wiederaufladung der Speichereinrichtung beträgt zwischen
1 und 5 Stunden.
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Das
Messer bzw. der Messerbalken ist nicht direkt an die Motorwelle 209 angeschlossen.
Der Anschluss an die Motorwelle erfolgt über einen Riementrieb 212 und
eine weitere Welle 211. Eine derartige Ausgestaltung ist
aber nicht zwingend. Anstelle der weiteren Welle 211 könnte
der Anschluss auch an die Motorwelle 209 erfolgen.
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Der
Anschluss des Messerbalkens an die weitere Welle 211 bzw.
die Motorwelle 209 erfolgt über ein Zwischenstück 220,
das bevorzugt aus Kunststoff hergestellt ist. Das Zwischenstück 220 ist mit
einem Befestigungsmittel 230, beispielsweise einem Bolzen
oder einer Schraube mit der weiteren Welle 211 bzw. der
Motorwelle 209 (nicht dargestellte Ausführungsform)
verbunden. Der Messerbalken 1 wiederum ist mit Hilfe von
Schrauben 240 durch die Löcher 13.1, 13.4 am
Kunststoffkörper 220 und damit der weiteren Welle 211 bzw.
Motorwelle 209 verbunden. Die Ausrichtung des Messerbalkens 1 erfolgt über
die Zentrieröffnungen 13.2, 13.3.
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Insbesondere
bei höherem oder feuchtem Gras kann mit Hilfe des Federstahlmessers
die Effizienz eines Mähers mit Speichereinrichtung 207 deutlich
erhöht werden.
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Der
Grasfangbehälter (nicht dargestellt) befindet sich bei
dem dargestellten Rasenmäher in Schubrichtung des Rasenmähers
gesehen hinter dem Motor und der Schneideinrichtung. Durch das umlaufende
Messer mit den Lüfterflügeln wird das Gras in
den Grasfangbehälter gefördert.
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Bei
einer besonderen Ausgestaltung kann der Rasenmäher im Nichtbetriebszustand
auf den Grasfangbehälter oder die Gehäusehinterwand
aufgestellt werden, wodurch ein Platz sparendes Verstauen des Rasenmähers
erzielt wird. Ein derartiges Verstauen des Rasenmähers
ist beispielsweise aus der
DE
10 2004 005 235 bekannt.
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Mit
der Erfindung wird erstmals ein Messerbalken angegeben, der sich
durch eine hohe Effizienz in einem gegenüber herkömmlichen
Messern erheblich gesteigerten Wirkungsgrad auszeichnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1459616
A2 [0004]
- - DE 3123244 [0004]
- - US 6415591 [0004]
- - EP 1561372 [0010]
- - DE 102004005235 [0033]