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Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung zum Einstellen der Drehzahl eines Antriebsmotors.
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Der Antriebsmotor kann insbesondere zum Antreiben einer Arbeitsmaschine, wie zum Beispiel einer Baumaschine dienen. Bei derartigen Maschinen kann es sich z.B. um Vibrationsplatten, Stampfer, Fugenschneider, Trennschleifer, Flügelglätter, Innenrüttler zur Betonverdichtung, Vibrationsbohlen zur Oberflächenglättung von Beton, Tandemwalzen, Motorsägen, Kleinkrafträdern etc. handeln. Derartige Maschinen weisen meist einen Verbrennungsmotor und eine Fliehkraftkupplung auf, die im Drehmomentfluss zwischen dem Verbrennungsmotor und der eigentlichen, zum Bewirken der gewünschten Arbeitsbewegung vorgesehenen Arbeitsvorrichtung angeordnet ist.
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In besonderer Weise eignet sich die Kombination eines Verbrennungsmotors mit einer Fliehkraftkupplung z.B. für den Betrieb einer Arbeitsmaschine die als Bodenverdichtungsvorrichtung ausgebildet ist.
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Als eine derartige Bodenverdichtungsvorrichtung sind insbesondere handgeführte reversierbare Vibrationsplatten (Rüttelplatten) bekannt. Vibrationsplatten weisen üblicherweise eine Bodenkontaktplatte auf, auf der ein Unwuchterreger montiert ist, der zum Beispiel zwei gegenläufig drehbare Unwuchtwellen aufweist, die von einem Antrieb, insbesondere einem Antriebsmotor in gegenläufige Rotation versetzt werden können. Durch die Rotation der Unwuchtwellen im Unwuchterreger werden Vibrationen erzeugt, die zur Bodenverdichtung in bekannter Weise genutzt werden können. Der Unwuchterreger wird meist über ein Hydrauliksystem angetrieben.
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An der Vibrationsplatte ist eine sich längs erstreckende Deichsel vorgesehen, an deren Ende (Deichselkopf) ein Umschalt- bzw. Griffbügel vorgesehen ist, über den ein Bediener nicht nur die Vibrationsplatte lenken und führen kann, sondern auch die Laufrichtung der Vibrationsplatte einstellen kann. Hierzu sind spezielle Unwuchterreger bekannt, bei denen die relative Phasenlage der wirkenden Unwuchtwellen zueinander verändert werden kann, um die Wirkrichtung der resultierenden Schwingungsvektoren zu verändern. Je nachdem, ob ein resultierender Schwingungsvektor in Vorwärtsfahrt- oder in Rückwärtsfahrt-Richtung gerichtet ist, lässt sich die Laufrichtung der Vibrationsplatte bestimmen.
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Der zu einer Steuervorrichtung für die Vibrationsplatte gehörende Griffbügel ist in der Regel sehr stabil ausgeführt und ermöglicht es dem Bediener einerseits, die Vibrationsplatte zu führen und zu lenken. Andererseits ist der Umschaltbügel als großer Handhebel ausgeführt und kann relativ zu dem Deichselkopf, an dem er befestigt ist, verschwenkt werden. Durch das Verschwenken des Umschaltbügels relativ zum Deichselkopf wird ein hydraulisches Signal erzeugt, das auf den Unwuchterreger in der Vibrationsplatte übertragen werden kann, um die Phasenlage der gegeneinander rotierenden Unwuchtwellen in bekannter Weise zu bestimmen bzw. zu verändern. Mit Hilfe des Umschaltbügels kann somit die Laufrichtung der Vibrationsplatte eingestellt werden.
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Zusätzlich zu dem Umschalt- bzw. Griffbügel zur Umschaltung der Laufrichtung kann ein Hand- oder Drehzahlhebel zur Drehzahleinstellung vorgesehen sein, mit dem die Drehzahl des Antriebsmotors in bekannter Weise eingestellt werden kann.
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Derartige Drehzahlhebel weisen in der Regel ein hebelartiges Bedienelement zum Betätigen durch den Bediener und eine damit gekoppelte Seiltrommel auf. Auf der Seiltrommel wird das Ende eines Bowdenzugs geführt und aufgewickelt, um mittels der dabei entstehenden Bewegung des Bowdenzug-Seils einen zu dem Verbrennungsmotor gehörenden Vergaser (bei Benzinmotoren) oder Drehzahlregler (bei Dieselmotoren) in bekannter Weise ansteuern zu können. Sofern im Folgenden von Verbrennungsmotoren gesprochen wird, sind damit alle Arten von Verbrennungsmotoren gemeint, egal mit welchem Treibstoff diese betrieben werden (z.B. Benzin, Diesel oder Gas). Sofern der Begriff Vergaser genutzt wird, ist dies nicht einschränkend zu verstehen, sondern nur als Beispiel für eine nutzbare Gasstellvorrichtung.
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Die Seiltrommel ist dabei häufig am oder im Deichselkopf gelagert und kann so vom Bediener während des Betriebs verdreht bzw. verschwenkt werden, um über den Bowdenzug die Drehzahl des Motors zu verändern.
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Für den Betrieb des Drehzahlhebels mit der Seiltrommel ist einerseits ein einfacher und kostengünstiger Aufbau wünschenswert. Andererseits sollte die Seiltrommel einfach montierbar und mit einem definierten Klemmmoment gehalten sein, um ein selbsttätiges ungewolltes Verdrehen der Trommel und damit - über den Bowdenzug - Verändern der Vergaserstellung und Verändern der Drehzahl zu verhindern.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige und einfach herzustellende Seiltrommel anzugeben, mit der definierte Betriebszustände zuverlässig und dauerhaft eingehalten werden können.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Die Steuervorrichtung kann insbesondere zum Einstellen der Drehzahl eines Antriebsmotors in einer Arbeitsmaschine wie zum Beispiel einer Vibrationsplatte zur Bodenverdichtung genutzt werden.
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Es wird eine Steuervorrichtung zum Einstellen der Drehzahl eines Antriebsmotors angegeben, mit einem Trommelkörper mit einem sich axial erstreckenden Trägerfortsatz, wobei auf dem Trägerfortsatz die folgenden Bauelemente axial nebeneinander angeordnet sind: äußere Lagerscheibe, äußere Kulissenscheibe, innere Kulissenscheibe, innere Lagerscheibe, und wobei die Bauelemente jeweils mittels einer jeweiligen formschlüssigen Verbindung mit dem Trägerfortsatz verdrehfest verbunden sind.
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Der Trommelkörper mit den darauf angeordneten Bauelementen bilden zusammen eine Seiltrommel, die zentrale Funktionen der Steuervorrichtung übernimmt. Dabei sind die Bauelemente in der oben angegeben Reihenfolge nebeneinander auf dem Trägerfortsatz angeordnet, der die Bauelemente trägt. Zu diesem Zweck weist der Trägerfortsatz vorzugsweise einen zylindrischen Grundkörper auf.
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Die verschiedenen Bauelemente erfüllen unterschiedliche Funktionen. Die Bezeichnung „innere“ und „äußere“ dient dabei lediglich der Unterscheidung der jeweiligen Bauelemente, die jeweils paarweise vorgesehen sind. Eine funktionale oder einschränkende Bedeutung darüber hinaus ist nicht gegeben.
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So dient das Lagerscheiben-Paar, mit der äußeren Lagerscheibe und der inneren Lagerscheibe, zum verdrehbaren bzw. verschwenkbaren Lagern des Trommelkörpers, insbesondere in einem Steuergehäuse, wie später noch erläutert wird.
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Die beiden Kulissenscheiben sind - entweder direkt oder mit einer dazwischen angeordneten, später noch erläuterten Distanzscheibe - nebeneinander angeordnet und können an ihrem Umfang eine Kulissenkontur bilden, um bestimmte Funktionen der Steuervorrichtung zu verwirklichen.
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Alle Bauelemente sind im Wesentlichen ringförmig um den Trägerfortsatz angeordnet. Bei geeigneter Gestaltung ist es möglich, dass die beiden Lagerscheiben einerseits und die beiden Kulissenscheiben andererseits jeweils paarweise baugleich sind, um den Fertigungsaufwand so gering wie möglich zu halten. Auf diese Weise muss zum Beispiel nur ein Typ einer Lagerscheibe und ein Typ einer Kulissenscheibe bereitgestellt werden.
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Aufgrund der jeweiligen formschlüssigen Verbindungen wird eine Verdrehung zwischen dem Trägerfortsatz bzw. dem Trommelkörper einerseits und den jeweiligen Bauelementen andererseits verhindert, so dass die Bauelemente stets in einer definierten Position zueinander und zum Trommelkörper stehen. Einer weiteren Sicherung dieser winkelmäßigen Relativstellung bedarf es dann nicht.
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An dem Trommelkörper kann ein Bedienelement vorgesehen sein, zum Bedienen durch einen Bediener. Bei dem Bedienelement kann es sich insbesondere um einen Griffhebel handeln, der vom Bediener leicht ergriffen werden kann.
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Zwischen der äußeren Kulissenscheibe und der inneren Kulissenscheibe kann ein umlaufender Spalt bzw. eine Nut vorgesehen sein, in dem bzw. der ein Draht bzw. ein Seil eines Bowdenzugs geführt und aufgewickelt werden kann.
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Zum Verwirklichen des Spalts kann zwischen der äußeren Kulissenscheibe und der inneren Kulissenscheibe eine Distanzscheibe als weiteres Bauelement angeordnet sein. Die Distanzscheibe gewährleistet somit, dass die beiden Kulissenscheiben auf einem gewünschten Abstand zueinander gehalten werden, um auf diese Weise den Spalt für den Bowdenzug bereitzustellen. Insbesondere kann sich dann die Litze (Seil) des Bowdenzugs um den Außendurchmesser der Distanzscheibe aufwickeln.
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Wenn die Distanzscheibe nicht vorhanden ist, sollten die beiden Kulissenscheiben einen Abstandshalter aufweisen, der wenigstens einen Teil der Kulissenscheiben auf einem geeigneten Abstand hält, um den gewünschten Spalt für den Bowdenzug zu verwirklichen.
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Der Trommelkörper kann einen Bund aufweisen, von dem aus sich der Trägerfortsatz axial erstreckt, wobei die äußere Lagerscheibe gegen den Bund abgestützt sein kann. Bei dieser Variante ist somit die äußere Lagerscheibe das erste Bauelement, das auf den Trägerfortsatz aufgesetzt ist.
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Am äußeren Umfang des Trägerfortsatzes kann wenigstens eine sich axial in Längsrichtung erstreckende Nut ausgebildet sein, wobei am inneren Umfang eines jeweiligen Bauelements wenigstens ein Nocken vorgesehen sein kann. Dabei kann die jeweilige formschlüssige Verbindung dadurch gebildet werden, dass der Nocken des jeweiligen Bauelements axial in die Nut am Trägerfortsatz eingeschoben wird. Zwischen dem Nocken des Bauelements und der Nut am Trägerfortsatz wird damit eine wirkungsvolle formschlüssige Verbindung erzeugt. Die Kontur des Nockens und die Kontur der Nut sollten aufeinander abgestimmt sein, so dass der Nocken im Wesentlichen spielfrei oder allenfalls mit einem geringen Spiel in der Nut geführt ist.
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Zur Gewährleistung der formschlüssigen Verbindung kann es ausreichen, lediglich einen Nocken und eine Nut vorzusehen. Besonders vorteilhaft können aber auch mehrere Nuten bzw. Nocken am Umfang der Komponenten (Trägerfortsatz, Bauelemente) verteilt sein, um die formschlüssige Verbindung an mehreren Stellen zu realisieren.
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Wenn mehrere Nocken-Nuten-Paarungen (zum Beispiel drei Nuten bzw. Nocken) vorgesehen sind, ist es bei geeigneter unsymmetrischer Winkelteilung möglich, dass nur genau eine einzige Montagestellung möglich ist, mit der ein Bauelement auf dem Trägerfortsatz aufgeschoben werden kann. Dadurch können die Montagegänge vereinfacht und Fehlmontagen von vorne herein ausgeschlossen werden. Wenn zum Beispiel drei Nuten bzw. Nocken mit einer Winkelteilung von zum Beispiel 120° - 100° - 140° am Umfang verteilt werden, kann das betreffende Bauelement lediglich in einer einzigen Stellung aufgeschoben werden. Dann muss bei der Montage der Bauelemente nur noch auf die Reihenfolge der Bauelemente, nicht aber mehr auf ihren korrekten Einbau geachtet werden.
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Zwischen wenigstens einem der Bauelemente und dem Trägerfortsatz kann zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung eine Pressverbindung (Pressverband) gebildet sein. Die Bauelemente werden dann nicht nur axial auf den Trägerfortsatz locker, gegebenenfalls sogar mit Spiel, aufgeschoben, sondern mit einer bestimmten Kraft aufgepresst. Auf diese Weise lässt sich die zu montierende Einheit aus Trägerfortsatz/Trommelkörper und Bedienelementen besonders kompakt und stabil herstellen.
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Zum Erreichen der jeweiligen Pressverbindungen können die Innendurchmesser der Bauelemente geringfügig kleiner sein als der Außendurchmesser des Trägerfortsatzes. Hierzu ist eine geeignete Passung zwischen Innendurchmesser und Außendurchmesser zu wählen.
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Der Pressverband ist besonders einfach realisierbar, wenn zum Beispiel die Lagerscheiben aus einem Kunststoffmaterial bestehen, welches prinzipbedingt eine gewisse Elastizität oder Plastizität aufweist. Die Kulissenscheiben wiederum können aus Metall, insbesondere Stahl oder Aluminium, hergestellt sein, so dass sie zunächst keine oder nur geringe Elastizität aufweisen. Wenn aber an ihrer radialen Innenseite eine elastische Struktur vorgesehen ist, kann diese Elastizität durch Gestaltung der Kulissenscheiben herbeigeführt werden, um auch sie mittels einer Pressverbindung auf den Trägerfortsatz aufschieben zu können.
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Wie oben bereits ausgeführt, kann ein Steuergehäuse vorgesehen sein, mit einer zylindrischen Ausnehmung zum Aufnehmen von wenigstens einem Teil des Trommelkörpers und der Bauelemente, wobei die beiden Lagerscheiben mit ihren zylindrischen Außenflächen am Innenumfang der Ausnehmung gelagert sein können, und wobei der Trommelkörper über die beiden Lagerscheiben in dem Steuergehäuse verschwenkbar gelagert ist. Das Steuergehäuse kann dabei zum Beispiel im Deichselkopf einer Führungsdeichsel für die Vibrationsplatte angeordnet sein. Die zylindrische Ausnehmung kann in einfacher Weise in Form einer Bohrung hergestellt werden. Dann ist es einfach möglich, den Trommelkörper mit den Bauelementen in die Ausnehmung einzusetzen und mit Hilfe der beiden Lagerscheiben zu lagern.
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Axial versetzt zu der inneren Lagerscheibe kann eine Anlaufscheibe vorgesehen sein, deren eine Seite der inneren Lagerscheibe zugewandt ist und als Reibfläche gegen die innere Lagerscheibe dient, und deren andere Seite als Stützfläche ausgebildet ist, die über eine Federeinrichtung gegen das Steuergehäuse abgestützt ist. Die Bauelemente auf dem Trägerfortsatz können somit durch die federbelastete Anlaufscheibe zusammengehalten werden. Insbesondere üben die Federn mit der Anlaufscheibe eine axiale Kraft auf die Bauelemente aus und drücken die Bauelemente einschließlich der äußeren Lagerscheibe gegen den Bund des Trommelkörpers. Die Anlaufscheibe selbst wird durch die Federn gegen die innere Lagerscheibe gedrückt, wobei ein Verschwenken des Bedienelements und des Trommelkörpers Reibung zwischen der inneren Lagerscheibe und der Anlaufscheibe erzeugt.
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Die gegen die Anlaufscheibe wirkenden Federn können insbesondere eine weiche Kennlinie aufweisen, so dass auch bei einem Verschleiß an den Lagerscheiben keine spürbare Änderung des Reibverhaltens und damit des Klemmmoments auftritt. Das Klemmmoment bleibt damit stets konstant und kann auch nicht bei der Montage falsch eingestellt werden.
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Axial versetzt zu der äußeren Lagerscheibe kann eine Abdeckscheibe vorgesehen sein, die mit Hilfe einer lösbaren Befestigungseinrichtung an dem Steuergehäuse gehalten sein kann. Eine Seite der Abdeckscheibe kann dann der äußeren Lagerscheibe zugewandt sein und als Reibfläche gegen die äußere Lagerscheibe dienen. Die Befestigungseinrichtung kann insbesondere Verschraubungen aufweisen, die die Abdeckscheibe an dem Steuergehäuse anschrauben.
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Die Abdeckscheibe mit der äußeren Lagerscheibe einerseits und die Anlaufscheibe mit der inneren Lagerscheibe andererseits bilden jeweils Axiallager, um den Trommelkörper in Axialrichtung definiert im Steuergehäuse zu lagern.
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Durch geeignete Verspannung der Bauelemente und Auswahl der gegen die Anlaufscheibe wirkenden Federeinrichtung kann ein definiertes Reib- bzw. Klemmmoment für den Trommelkörper bewirkt werden. Damit kann zuverlässig über einen längeren Zeitraum stets das gleiche Verstellmoment notwendig sein, das der Bediener aufbringen muss, um über den Griffhebel den Trommelkörper zu verschwenken.
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Die beiden Lagerscheiben können aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Dadurch können günstige Gleiteigenschaften erreicht werden, um die Lagerscheiben als Teil jeweiliger radialer und axialer Gleitlager zu verwirklichen. Zudem können die beiden Lagerscheiben jeweils Aussparungen zur Montage des Bowdenzugs aufweisen. Die Aussparungen können insbesondere zum Einlegen eines Nippels dienen, der am Ende des Bowdenzugs vorgesehen ist und auf diese Weise durch die Lagerscheiben ergriffen werden kann. Bei einem Verdrehen des Trommelkörpers werden auch die Lagerscheiben verdreht. Wenn der Nippel des Bowdenzugs in den Aussparungen formschlüssig gelagert ist, folgt der Bowdenzug damit den Drehbewegungen der Lagerscheiben.
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Die Kulissenscheiben können an ihrer radialen Innenseite eine elastische Struktur aufweisen, derart, dass die Innenseite einen Bereich mit einer gegenüber dem Vollmaterial der Kulissenscheiben erhöhten Elastizität aufweist. Wie oben bereits erläutert, kann es vorteilhaft sein, auch die Kulissenscheiben mittels eines Pressverbandes auf dem Trägerfortsatz zu befestigen (zusätzlich zu der formschlüssigen Verbindung). Da aber die Kulissenscheiben vorzugsweise aus Metall (Stahl, Aluminium) hergestellt sind, ist ihre Elastizität in Radialrichtung nur sehr gering. Zum Erhöhen der Elastizität in Radialrichtung ist daher die elastische Struktur vorzusehen, die die Elastizität auf der Innenseite zumindest in einem Bereich erhöht. Auf diese Weise kann dann eine Elastizität auf der Innenseite erreicht werden, die ausreicht, um die Kulissenscheiben auf den Trägerfortsatz aufzuschieben.
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Die elastische Struktur kann zum Beispiel mit Hilfe einer Mäanderstruktur oder Mäandergeometrie erreicht werden, damit sich die Scheiben beim Aufpressen auf den Trägerfortsatz etwas aufweiten. Auf diese Weise können auch Maßungenauigkeiten einfach kompensiert werden, so dass die Kulissenscheiben zum Beispiel durch ein Laserschneidverfahren einfach und preiswert hergestellt werden können.
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Es kann eine Abschalteinrichtung vorgesehen sein, zum Erzeugen eines elektrischen Abschaltsignals, das an eine Motorsteuerung des Antriebsmotors übermittelbar ist, wobei die Abschalteinrichtung einen Sensor und einen Magnet aufweist, wobei der Sensor in dem Steuergehäuse angeordnet ist und ausgebildet ist, um das Vorhandensein des Magneten zu erkennen, wenn der Abstand zwischen dem Magneten und dem Sensor unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt. Dabei kann der Magnet von einer oder beiden Kulissenscheiben getragen werden.
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Bei einem Verschwenken des Trommelkörpers aufgrund einer Bedienwirkung durch den Bediener wird somit auch der von den Kulissenscheiben getragene Magnet mitverschwenkt. In einer bestimmten Stellung ist der Magnet soweit an den im Steuergehäuse angeordneten Sensor (zum Beispiel ein Reed-Kontakt) angenähert, dass der Sensor das Vorhandensein des Magneten detektieren kann. Daraufhin erzeugt der Sensor ein elektrisches Signal, das als Abschaltsignal an die Motorsteuerung geliefert wird. Der Bediener hat somit die Möglichkeit, durch Betätigen des Bedienelements und entsprechendes Verschwenken des Trommelkörpers das Abschaltsignal zu erzeugen, um den Motor elektrisch abzuschalten.
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Es kann eine Rückstelleinrichtung vorgesehen sein, zum Erzeugen eines Rückstellmoments auf dem Trommelkörper, wenn der Trommelkörper durch den Bediener über das Bedienelement aus einer Leerlauf-Stellung in eine Abschalten-Stellung verdreht wird. Dabei können die Verdreh-Stellungen des Trommelkörpers jeweils Betriebszuständen des Verbrennungsmotors entsprechen. Der Trommelkörper kann zum Beispiel wenigstens in die Stellungen „Abschalten“, „Leerlauf“, „Maximaldrehzahl“ verdrehbar sein, die jeweiligen Betriebszuständen des Verbrennungsmotors „Abschalten des Verbrennungsmotors“, „Leerlauf des Verbrennungsmotors“, „Maximaldrehzahl des Verbrennungsmotors“ entsprechen.
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Die Rückstelleinrichtung kann dabei insbesondere ein Rückstellmoment auf den Trommelkörper erzeugen, wenn der Trommelkörper durch den Bediener über das Bedienelement aus der Leerlauf-Stellung in die Abschalten-Stellung verdreht wird. Bei einem Freigeben des Bedienelements durch den Bediener kann die Rückstelleinrichtung dann mit Hilfe des Rückstellmoments eine Verdrehung des Trommelkörpers aus der Stellung „Abschalten“ in die Stellung „Leerlauf“ bewirken.
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Damit ermöglicht die Rückstelleinrichtung, dass der Trommelkörper mit Hilfe des Rückstellmoments immer dann selbsttätig, also automatisch, in die Stellung „Leerlauf“ verdreht wird, wenn der Bediener sie vorher in die Stellung „Abschalten“ verdreht hat, um den Verbrennungsmotor abzuschalten. In der Abschalten-Stellung kann zum Beispiel das elektrische Abschaltsignal erzeugt werden, wie oben erläutert. Ebenso ist es auch möglich, die Motordrehzahl dann soweit zu reduzieren, dass der Motor von alleine abschaltet. Der Bediener muss sich somit nicht mehr darum kümmern, dass das Bedienelement mit dem Trommelkörper in einer geeigneten Stellung steht, um den Verbrennungsmotor nachfolgend wieder im Leerlauf zu starten.
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Zum Erzeugen des Rückstellmoments kann die Rückstelleinrichtung in geeigneter Weise ausgebildet sein und zum Beispiel eine Feder aufweisen.
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Die beschriebene Steuervorrichtung bietet die Möglichkeit, durch entsprechende Gestaltung der Lagerscheiben und der Kulissenscheiben jeweils geeignete Funktionalitäten in einfacher Weise herzustellen. Insbesondere durch die Gestaltung der Kulissenscheiben und deren am Außenumfang verwirklichten Kulissenkontur können Steuereffekte bewirkt und an jeweilige Maschinentypen angepasst werden.
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Die Kulissenscheiben können jeweils über eine Aussparung am Umfang verfügen, in die der Endnippel einer Litze des Bowdenzugs eingehängt werden kann. Zudem kann am Umfang eine weitere Aussparung vorgesehen sein, in der ein Magnet, zum Beispiel ein Quadermagnet eingeschoben werden kann, der als Teil der oben beschriebenen Abschalteinrichtung dient. Die Kulissenkontur kann einen abgesenkten Bereich bilden, dessen Enden den Endanschlägen des Drehzahlbereichs entsprechen. Innerhalb dieses abgesenkten Bereichs kann zum Beispiel eine Mulde vorgesehen sein, in die ein federvorgespannter Raststift eingreift, um eine bestimmte Stellung, zum Beispiel eine Arbeitsdrehzahl, für den Bediener gut erkennbar zu markieren.
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Die Steuervorrichtung bietet zudem die Möglichkeit zu einem koaxialen Aufbau der Lagerung eines Griffbügels zum Umschalten der Laufrichtung (Umschaltbügel) für eine Vibrationsplatte und des Drehzahlhebels. Damit kann der einen Teil der Steuervorrichtung darstellende Drehzahlhebel (Griffhebel) gegebenenfalls mit einem zugehörigen Piktogramm im unmittelbaren Sichtfeld des Bedieners angeordnet werden und ist für den Bediener gut erreichbar. Zudem wird der Drehzahlhebel durch den ihn umgebenden Umschaltbügel vor mechanischer Einwirkung weitestgehend geschützt.
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Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 in Explosionsdarstellung einen Teil einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, mit einem Trommelkörper und mit Bauelementen;
- 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung;
- 3 einen Längsschnitt durch die Steuervorrichtung von 2;
- 4 eine Variante zu 3;
- 5 eine koaxiale Anordnung eines Umschaltbügels zur Laufrichtungsvorgabe und eines Drehzahlhebels in Perspektivansicht; und
- 6 eine Teilschnittdarstellung zu der Anordnung von 5.
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1 zeigt in perspektivischer Explosionsdarstellung den inneren Aufbau eines Teils einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung.
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Die Steuervorrichtung weist einen Trommelkörper 1 auf, mit einem Bund 2 und einem sich von dem Bund 2 axial erstreckenden Trägerfortsatz 3. Der Trommelkörper 1 ist hülsenförmig ausgebildet und weist somit in seinem Inneren einen hohlzylindrischen Bereich auf.
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Am Außenumfang des Trägerfortsatzes 3 sind drei sich axial erstreckende Nuten 4 ausgebildet. Die drei Nuten 4 sind am Umfang verteilt. Die Winkelteilung kann dabei gleichmäßig sein und - bei drei Nuten - zum Beispiel 120° betragen. Ebenso ist es aber auch möglich, die Nuten 4 am Umfang ungleichmäßig, also mit unterschiedlicher Winkelteilung anzuordnen. So können zum Beispiel die Winkelabstände zwischen den Nuten 120° - 140° - 100° betragen, wobei selbstverständlich auch andere Werte in geeigneter Weise gewählt werden können, wie zum Beispiel 180° - 100° - 80°, etc.
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Mit der unregelmäßigen Winkelteilung kann erreicht werden, dass die nachfolgend erläuterten Scheiben nur in einer einzigen, eindeutigen Stellung auf dem Trägerfortsatz 3 montiert werden können. Eine Fehlmontage der Scheiben ist damit ausgeschlossen.
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Auf dem Trommelkörper 1 bzw. dem Trägerfortsatz 3 werden insbesondere die folgenden Scheiben in der nachfolgenden Reihenfolge aufgeschoben: eine äußere Lagerscheibe 5, eine äußere Kulissenscheibe 6, eine Distanzscheibe 7, eine innere Kulissenscheibe 8 und eine innere Lagerscheibe 9. Die Bezeichnung „innere“ und „äußere“ wurde lediglich dazu gewählt, um die jeweiligen Scheiben besser benennen und voneinander unterscheiden zu können. Dabei liegen die äußeren Scheiben (äußere Lagerscheibe 5, äußere Kulissenscheibe 6) näher an der Außenseite, während die inneren Scheiben (innere Kulissenscheibe 8, innere Lagerscheibe 9) eher im Inneren der Steuervorrichtung liegen.
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Die äußere Lagerscheibe 5 und die innere Lagerscheibe 9 sind baugleich und somit identisch. Ebenso sind auch die äußere Kulissenscheibe 6 und die innere Kulissenscheibe 8 identisch.
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Die beiden ringförmigen Lagerscheiben 5, 9 können aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein und weisen im Wesentlichen eine zylindrische Außenfläche auf. An der Außenfläche ist jeweils eine Ausnehmung 10 ausgebildet, in die ein nicht dargestellter Endnippel eines später noch erläuterten Bowdenzugs eingehängt werden kann. Auf der Innenseite der ringförmigen Lagerscheiben 5, 9 sind jeweils drei Nocken 11 ausgebildet, die zu den jeweiligen Nuten 4 auf dem Trägerfortsatz 3 korrespondieren. Auf diese Weise können die Lagerscheiben 5, 9 leicht auf den Trägerfortsatz 3 aufgeschoben werden. Die Nocken 11 bilden zusammen mit den Nuten 4 dann jeweils eine formschlüssige Verbindung.
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Auch die beiden Kulissenscheiben 6, 8 sind im Wesentlichen ringförmig aufgebaut. Sie bestehen aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Aluminium. Ebenso wie die Lagerscheiben 5, 9 weisen auch die Kulissenscheiben 6, 8 auf ihren Innenseiten jeweils Nocken 12 auf, die mit den Nuten 4 des Trägerfortsatzes 3 korrespondieren, so dass auch die Kulissenscheiben 6, 8 auf den Trägerfortsatz 3 aufgeschoben werden können.
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Entlang der ringförmigen Struktur weist jede der Kulissenscheiben 6, 8 einen massiv ausgebildeten Stützbereich 13 auf, der jedoch gezielt durch eine mäanderförmige elastische Struktur 14 geschwächt ist. Die elastische Struktur 14 erlaubt es, die an sich in Umfangsrichtung sehr steife Kulissenscheibe 6, 8 mit einer erhöhten Elastizität auszustatten, um die Montage auf den Trägerfortsatz 3 zu erleichtern. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Passungen des Trägerfortsatzes 3 und der Kulissenscheiben 6, 8 relativ knapp gewählt sind, damit die Kulissenscheiben 6, 8 ohne Spiel stramm auf dem Trägerfortsatz 3 aufsitzen. Wenn die Kulissenscheiben 6, 8 aus Metall gefertigt sind, sind sie sehr steif und damit unnachgiebig. Dementsprechend müssten die Passungen mit hoher Präzision und damit hohem Herstellungsaufwand gefertigt werden. Um diesen Aufwand zu vermeiden, bringt die elastische Struktur 14 eine zusätzliche Elastizität ein, so dass die Kulissenscheiben 6, 8 in Umfangsrichtung nachgeben können, wenn sie auf den Trägerfortsatz 3 aufgeschoben werden.
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Am Außenumfang weisen die Kulissenscheiben 6, 8 eine Kulissenkontur 15 mit einem abgesenkten Bereich 16 und einer Mulde 17 auf. Die Kulissenkontur 15 kann durch einen Raststift abgefahren werden, wenn der Trommelkörper 1 zusammen mit den von ihm getragenen Scheiben durch Betätigen eines entsprechenden Bedienelements durch den Bediener verschwenkt wird. Insbesondere kann dann der Raststift in die Mulde 17 einrasten, um dem Bediener einen bestimmten Betriebszustand, wie zum Beispiel eine reduzierte Arbeitsdrehzahl zu signalisieren.
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Weiterhin sind am Umfang der Kulissenscheiben 6, 8 jeweilige Endanschläge 18, 19 ausgebildet, gegen die die Schwenkbewegung begrenzt ist.
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Am Außenumfang der Kulissenscheiben 6, 8 ist zudem eine Ausnehmung ausgebildet, in die ein Magnet 20, z.B. ein Quadermagnet, eingesetzt werden kann, der Teil einer elektrischen Abschalteinrichtung ist, wie später noch erläutert wird.
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Zwischen den beiden Lagerscheiben 6, 8 ist zudem die Distanzscheibe 7 angeordnet, die ebenfalls einen Teil der Kulissenkontur 15 trägt und eine ähnliche Struktur wie die Kulissenscheiben 6, 8 aufweist, wie 1 zeigt. Die Distanzscheibe 7 dient dazu, die beiden Kulissenscheiben 6, 8 auf Abstand zu halten und auf diese Weise eine umlaufende Nut zwischen den beiden Kulissenscheiben 6, 8 zu erzeugen. Die Breite dieser Nut reicht aus, um das Seil eines Bowdenzugs aufzunehmen, wie später noch erläutert wird.
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Anstelle der Distanzscheibe 7 ist es auch möglich, die beiden Kulissenscheiben 6, 8 in geeigneter Weise, zum Beispiel mit einem Bund oder Axialfortsatz auszustatten, um die gewünschte Nut zwischen den beiden Kulissenscheiben 6, 8 zu erzeugen.
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Der Trommelkörper 1 bildet zusammen mit den Scheiben 5, 6, 7, 8, 9 eine Seiltrommel 1a.
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2 zeigt die Steuervorrichtung im Einbauzustand.
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An der Außenseite des Bunds 2 des Trommelkörpers 1 ist ein als Bedienelement dienender Griffhebel 21 angeschraubt. Der Griffhebel kann an seinem oberen, in 2 nicht dargestellten Ende einen Knauf tragen, um vom Bediener leichter gegriffen werden zu können.
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Der Trommelkörper 1 ist in einem Steuergehäuse 22 verschwenkbar gelagert. Das Steuergehäuse 22 kann insbesondere am Ende einer Führungsdeichsel der Vibrationsplatte, im Deichselkopf ausgebildet sein. Das Steuergehäuse 22 weist eine zylindrische Ausnehmung 23 in Form einer Bohrung auf.
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Auf dem Trommelkörper 1 sind die äußere Lagerscheibe 5, die äußere Kulissenscheibe 6, die Distanzscheibe 7, die innere Kulissenscheibe 8 und die innere Lagerscheibe 9 getragen.
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Die beiden Lagerscheiben 5, 9 liegen mit ihrem Außenumfang an der Innenseite der Ausnehmung 23 an, so dass auf diese Weise jeweilige radiale Gleitlager gebildet sind.
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An der Außenseite des Steuergehäuses 22 ist eine Abdeckscheibe 24 angeschraubt, an deren Innenseite die äußere Lagerscheibe 5 anliegt. Auf diese Weise bildet die äußere Stirnseite der äußeren Lagerscheibe 5 zusammen mit der Abdeckscheibe 24 ein axiales Gleitlager.
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Auf der Innenseite des Steuergehäuses 22 ist eine Anlaufscheibe 25 vorgesehen, die mittels Federn 25a gegen das Gehäuse abgestützt ist. Die Anlaufscheibe 25 liegt mit ihrer Außenseite an der inneren Stirnseite der inneren Lagerscheibe 9 an und bildet mit dieser ein axiales Gleitlager.
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Aufgrund der Vorspannung durch die Federn 25a in Verbindung mit der Verschraubung der Abdeckscheibe 24 werden die Scheiben axial vorgespannt und auf diese Weise der Trommelkörper axial definiert im Steuergehäuse 21 gehalten.
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Zwischen den beiden Lagerscheiben 5, 9 tritt im unteren Bereich ein Bowdenzug 26 ein, dessen Draht bzw. Seil bzw. Litze 27 in einer zwischen den beiden Kulissenscheiben 6, 8 mithilfe der Distanzscheibe 7 gebildeten Nut 28 geführt werden kann.
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3 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Steuervorrichtung.
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Die Steuervorrichtung weist das Steuergehäuse 22 auf, an dem der als Bedienelement dienende Drehzahlhebel bzw. Griffhebel 21 verschwenkbar gelagert ist. Der Griffhebel 21 ist mit der Seiltrommel 1a fest verschraubt und bildet mit dieser eine bauliche Einheit. Bei einem Verschwenken des Griffhebels 21 dreht sich die Seiltrommel 1a im Steuergehäuse 22 entsprechend um seine Drehachse D.
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An der Seiltrommel 1a ist mittig die Litze 27 des Bowdenzugs 26 am Umfang des Trommelkörpers 1 teilweise aufgewickelt und durch einen Endnippel 30 gehalten.
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Wenn dementsprechend der Griffhebel 21 in Vorwärtsrichtung (Pfeilrichtung V in 3) gedrückt wird, verschwenkt sich die Seiltrommel 1a und zieht den Endnippel 30 - in 3 gesehen - nach oben. Dementsprechend wird die Litze 27 des Bowdenzugs 26 ebenfalls nachgezogen und teilweise über den Trommelkörper 1 bzw. die darauf angeordnete Distanzscheibe 7 aufgewickelt. Das andere Ende des Bowdenzugs 26 ist mit einem nicht dargestellten Vergaser eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors gekoppelt. Durch die Litze 27 kann zum Beispiel die Drosselklappe in den Vergaser verschwenkt werden, um eine Vollgasstellung zu erreichen, damit der Verbrennungsmotor mit Maximaldrehzahl dreht.
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Die in 3 gezeigte Stellung des Griffhebels 21 mit der Seiltrommel 1a entspricht einer Leerlaufstellung, bei der der Verbrennungsmotor mit Leerlaufdrehzahl dreht.
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Am Umfang der Seiltrommel 1a ist die Kulissenkontur 15 ausgebildet.
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Die Kulissenkontur 15 bildet an der Unterseite der Seiltrommel 1a einen Sprung bzw. eine Stufe, die als Abschaltanschlag 31 dient. Die Fläche des Abschaltanschlags 31 berührt die stirnseitige Fläche einer als Rückstelleinrichtung dienenden federbelasteten Hülse 32.
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Wenn somit der Bediener den Griffhebel 21 in Rückrichtung (Pfeilrichtung R) aus der in 3 gezeigten Stellung bewegt, drückt der Abschaltanschlag 31 gegen die Hülse 32 gegen die Wirkung der Feder nach rechts. Sobald der Bediener den Griffhebel 21 loslässt, drückt wiederum die Feder die Hülse 32 in die in 3 gezeigte Ausgangsstellung zurück und verschwenkt damit auch die Seiltrommel 1a mit dem Griffhebel 21 in Pfeilrichtung V. Damit erzeugt die Rückstelleinrichtung ein Rückstellmoment zum Rückdrehen der Seiltrommel 1.
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Der Übergang zwischen diesen beiden Stellungen entspricht dem Übergang zwischen der in 3 gezeigten Leerlaufstellung und einer Abschalten-Stellung, bei der der Verbrennungsmotor abgeschaltet werden soll.
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Zum Verwirklichen des Abschaltens kann eine elektrische Abschalteinrichtung vorgesehen sein, die einen Sensor 33 und den Magneten 20 aufweist. Der Sensor 33 kann zum Beispiel einen Reed-Kontakt aufweisen und damit das Vorhandensein des Magneten 20 detektieren.
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Der Magnet 20 ist an der Seiltrommel 1a durch die beiden Kulissenscheiben 6, 8 gehalten und wird somit bei einer Bewegung der Seiltrommel 1a ebenfalls mit verschwenkt.
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Wenn somit die Seiltrommel 1a aus der in 3 gezeigten Stellung zurück, in Pfeilrichtung R verschwenkt wird, nähert sich der Magnet 20 dem Sensor 33, bis der Sensor 33 den Magnet 20 detektieren kann. Daraufhin wird ein elektrisches Signal als Abschaltsignal erzeugt und an den Verbrennungsmotor geliefert, der daraufhin abgeschaltet wird.
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In der Kulisse 15 ist ein längerer normaler Bereich vorgesehen, innerhalb dem jedoch eine Vertiefung in Form einer Mulde 34 ausgebildet ist. Die Mulde 34 ist derart angeordnet, dass ein federvorgespannter Raststift 35 eingreifen kann, wenn die Mulde 34 mit der Seiltrommel 1a verschwenkt wird.
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Wenn der Raststift 35 in die Mulde 34 einrücken kann, kann damit die Rastposition für eine reduzierte Arbeitsdrehzahl, unterhalb der Maximaldrehzahl gekennzeichnet werden. Insbesondere kann die reduzierte Arbeitsdrehzahl so gewählt werden, dass eine vorhandene Fliehkraftkupplung bereits sicher eingekuppelt hat, so dass kein erhöhter Schlupf in der in den Figuren nicht gezeigten Fliehkraftkupplung auftreten kann.
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4 zeigt eine Variante zu der Ausführungsform von 3.
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Dabei ist anstelle des Raststifts 35 eine federbelastete Rastrolle 36 vorgesehen, die auf der Kulissenkontur 15 abrollt. Die Kulissenkontur 15 weist eine Erhöhung 37 auf, die vom Bediener beim Verschwenken des Griffhebels 21 wahrgenommen wird. Auf diese Weise können dem Bediener haptische Signale übermittelt werden, um ihm einen bevorzugten Drehzahlbereich des Motors oder auch einen nicht bevorzugten Drehzahlbereich des Motors, insbesondere den Schaltbereich der Fliehkraftkupplung zu vermitteln.
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Die 5 und 6 zeigen eine andere Ausführungsform der Steuervorrichtung, bei der die Steuervorrichtung zusammen mit einem Griffbügel angeordnet ist, der als Umschaltbügel zum Vorgeben einer Laufrichtung der Vibrationsplatte dient.
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Die Steuervorrichtung ist in bzw. an dem Steuergehäuse 22 angeordnet, das gleichzeitig als Deichselkopf ausgebildet sein kann, der wiederum am Ende einer nicht dargestellten Führungsdeichsel angeordnet ist. Die Führungsdeichsel ist mit der eigentlichen ebenfalls nicht dargestellten Vibrationsplatte gekoppelt und dient zum Führen der Vibrationsplatte durch einen Bediener in an sich bekannter Weise. Auch der Aufbau einer Vibrationsplatte (Rüttelplatte) ist bekannt, so dass sich an dieser Stelle eine weitere Erläuterung erübrigt.
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An dem Steuergehäuse 22 sind zwei Bedienelemente vorhanden, nämlich ein als Laufrichtungs-Bedienelement dienender Griffbügel 38 (Umschaltbügel) und ein als Drehzahl-Bedienelement dienender Drehzahlhebel 39, der im Prinzip dem Griffhebel 21 entspricht.
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Der Griffbügel 38 ist robust ausgestaltet und weist in der Vorderansicht (2) eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, wobei die Ecken abgerundet sind. Der Griffbügel 38 ist über einen Wellenbolzen 40 in dem Steuergehäuse 22 in geeigneter Weise gelagert.
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Bei einem Betätigen des Griffbügels 38 verschwenkt dieser somit mit dem Wellenbolzen 40 um eine Schwenkachse 41.
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Der Wellenbolzen 40 ist mit einer nicht dargestellten Laufrichtungs-Übertragungseinrichtung gekoppelt. Diese kann zum Beispiel ein Ritzel aufweisen, das auf dem Wellenbolzen 40 befestigt ist und über eine Zahnstange einen Geberkolben in einem Geberzylinder axial hin und her verlagert. Über eine hydraulische Kopplung wird das daraus resultierende hydraulische Signal auf einen Nehmerkolben in einem Nehmerzylinder übertragen, der an einem Unwuchterreger in der Vibrationsplatte vorgesehen sein kann. Mithilfe des Nehmerkolbens können die Unwuchtwellen im Unwuchterreger hinsichtlich ihrer Verdrehstellung bzw. Phasenlage verstellt werden, um die Richtung des bei einer Rotation der beiden Unwuchtwellen gegeneinander resultierenden Kraftvektors zu verstellen. Auf diese Weise kann die Laufrichtung der Vibrationsplatte beeinflusst werden. Insbesondere können damit Laufrichtungen mit maximaler Vorwärtsfahrt, maximaler Rückwärtsfahrt und Stillstand der Vibrationsplatte erreicht werden, wobei auch beliebige Zwischenstellungen möglich sind. Die Stellungen entsprechen dabei einer jeweiligen Schwenkstellung des Griffbügels 38 relativ zu dem Steuergehäuse 22.
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Das beschriebene Prinzip der Ansteuerung von handgeführten Vibrationsplatten ist hinlänglich bekannt und muss daher an dieser Stelle nicht näher erläutert werden.
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Neu ist hingegen, dass koaxial zu dem Griffbügel 38 auch der Drehzahlhebel 39 am Steuergehäuse 22 gelagert ist.
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Zu diesem Zweck ist der Drehzahlhebel 39 wie oben beschrieben mit der in 6 vereinfacht dargestellten Seiltrommel 1a starr gekoppelt bzw. fest verschraubt. Die Seiltrommel 1a ist in dem Steuergehäuse 22 verliersicher und verdrehbar gelagert, insbesondere mithilfe der oben beschriebenen, durch die Lagerscheiben 5, 9 gebildeten Gleitlager.
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Der Drehzahlhebel 39 mit der Seiltrommel 1a ist ebenfalls um die Schwenkachse 41 verschwenkbar. Die Schwenkachse 41 stellt somit eine gemeinsame Schwenkachse sowohl für den Drehzahlhebel 39 als auch für den Griffbügel 38 dar. Auf diese Weise ist ein sehr kompakter Aufbau der Steuervorrichtung möglich.
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Wie 2 zeigt, ist der Griffbügel 38 über den Wellenbolzen 40 im linken Teil des Steuergehäuses 22 gelagert, z.B. mithilfe eines nicht dargestellten Gleitlagers. Direkt daneben, im rechten Teil des Steuergehäuses 22, ist die Seiltrommel 1a gelagert. Der Wellenbolzen 40 erstreckt sich durch die hohlzylindrische, hülsenartige Seiltrommel la, ohne sie zu berühren. Auf diese Weise lassen sich die Lagerungen von Griffbügel 38 und Drehzahlhebel 39 gut voneinander trennen, um eine gegenseitige unerwünschte Beeinflussung zu verhindern.
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Zudem zeigen die 5 und 6, dass sich der Griffbügel 38 schützend um den Drehzahlhebel 39 erstreckt. Der Griffbügel 38 bietet eine Art Schutzrahmen um den Drehzahlhebel 39. Der Drehzahlhebel 39 und der Griffbügel 38 stehen, von der Seite betrachtet, in einer Flucht wie sich auch aus den 5 und 6 ergibt.
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Dadurch kann der insgesamt schwächer und empfindlicher gestaltete Drehzahlhebel 39, der mit einem Knauf an seinem Ende ausgestattet ist, wirksam durch den Griffbügel 38 gegen mechanische Einwirkungen von außen geschützt werden.
