DE102021004171A1 - Klein-Balkenmäher mit Schwingungsausgleich bei oszillierenden Messerbalken - Google Patents

Abstract

Es ist Stand der Technik bei Balkenmähern mit einem feststehenden Messerbalken und einem hin- und hergehenden Messerbalken (oszillierend) Gras und Kleingewächse zu abzuschneidenDie Messerbalken bestehen aus einem Flachmaterial, in das zackenförmige Schneidezähne eingearbeitet sind. Jeweils an den Flanken der zackigen „Zähne“ sind die Kanten schräg unter einem bestimmten Schnittwinkel angeschliffen und sind gehärtet. Das Messerbalkenschneidsystem besteht aus einem unteren- meist feststehend- und einem oberen Messerbalken, der durch einen Antrieb hin- und herläuft.Bewegt sich der obere Messerbalken- hin und her, ergeben sich heftige Schwingungen aus das fahrende Gerät und dabei auch auf den Benutzer, unterschiedlich und abhängig von Schwingungshub, Messerbalkengewicht und Schwingungsfrequenz.Diese Erscheinung ist für den Benutzer aber auch für die Mähmechanik, besonders den Antrieb, auf Dauer schädlich und führt zu Verschleiß.Es gibt technische Ansätze einen Schwingungsausgleich zu schaffen:Variante 1: Der obere Messerbalken wird mittig halbiert und wird gegenläufig angetrieben, so, dass die Messer auseinanderlaufen und wieder zusammenfahren und damit die auftretenden Massenkräfte sich gegenseitig kompensieren. Dazu ist ein Messerantrieb geschaffen, der mittels zweier Bolzen mit Kugellagern, die in Langlöchern der beiden Messerhälften eingreifen und auf gegenläufig kämmenden Zahnrädern montiert sind, aus einer rotierenden Antriebs-Bewegung der Zahnräder, angetrieben durch einen Antriebsmotor, eine hin- und hergehende lineare Bewegung für beide Messerhälften erzeugen.Variante 2: Der obere Messerbalken ist nicht geteilt. Ein stabförmiges Gegengewicht mit derselben Masse, wie die des oberen Messerbalkens, bewegt sich linear und gegenläufig zum oberen Messerbalken und wird mit demselben Antriebssystem mit exzentrisch laufenden Bolzen mit Kugellagern, abgeleitet vom korrespondierenden Zahnradpaaren, angetrieben. Damit ergibt sich ein Massenausgleich der oszillierenden Massen von Messerbalken und Ausgleichsgewicht.Schwingungen auf Gerät und Benutzer entfallen.Dies ist insbesondere wichtig, wenn das Messerbalkensystem auf eine kleine Balkenmäherbreite mit geringem Gewicht für handgeführte Geräte angewendet wird und dabei die Antriebseinheit wesentlich kleiner und leichter ist als ein mit Kraftstoff- motorgetriebenes Gerät mit entsprechendem Gewicht.

Description

• Beschreibung
• Ein Balkenmäher ist ein landwirtschaftlich genutztes Gerät, das dem Abmähen von großen Wiesenflächen- teils mit Gestrüpp- dient. Der Balkenmäher bisheriger Gestaltung besteht aus einen mit Schneidezähen ausgestaltetem unteren feststehendem Messerbalken und einem sich hin- und her bewegendem oberen Messerbalken, deren Antrieb von einem mit Kraftstoff betriebenem Motor kommt. Die Mähbreite liegt im Normalfall 1000 mm und mehr. Das Gerät erzeugt durch die hin- und hergehende Masse des oberen Messerbalkens starke Schwingungen, die obwohl durch schwingungsdämpfende Bauteile reduziert, immer noch starke Schwingungen aus das Gerät und den Benutzer zukommen.
• Für das Abmähen kleiner Rasen- und Restflächen, insbesondere Randflächen, die von Sichelmähern oder Mährobotern nicht erreicht werden, ist ein handgeführter, tragbarer, leichter auf 2 Laufrädern geführter Balkenmäher mit Bedienholm vorteilhaft.
• Dieser neue Klein- Balkenmäher mit Elektromotor samt Akku und einer Schnitt-Breite zwischen 220-280 mm benötigt ein schwingungsloses Abschneiden von Grashalmen und Rasen, da das Gewicht des gesamten Gerätes nicht zur Dämmung von Schwingungen herangezogen werden kann und Schwingungen auf das Gerät und den Benutzer nicht akzeptabel sind.
• Lösung: Der Gedanke mit dem Balkenmäher- Prinzip bleibt erhalten.
• Ein unterer Messerbalken ist fest mit dem kompletten Gerät verbunden. Der obere Messerbalken ist jedoch in zwei hälftige spiegelbildliche obere Messerbalken geteilt, die sich oszillierend gegeneinander und auseinander bewegen und auf dem unteren Messerbalken gleiten und Schneidvorgänge zwischen dem unteren und den zwei oberen Messerbalken erzeugen. Durch eine entsprechende Schneiden- Geometrie in Form und Gestaltung der Messerform werden Rasen- und Gestrüpp-Flächen abgeschnitten
• Die Erfindung betrifft einen handgeführten Klein-Balkenmäher auf 2 Rädern, der mit einem sauberen biologischen Schnitt, Grashalme abtrennt. Die abgeschnittenen Grashalme werden neben dem Messerbalken abgelegt. Dieses Mähverfahren „Schneiden“ entspricht einem biologisch sinnvollen Mähen im Gegensatz zum Abschlagen der Grashalm mit den handelsüblichen Faden-Trimmer.
• Durch die Anordnung der verwendeten Schneidwerkzeuge nach dem Balkenmäher- Prinzip ist es möglich, Rasenflächen bis in die Ecken (rechtwinklig) und entlang von Begrenzungen und Mauern sauber abzumähen. Bedingt dadurch, dass das Gerät auf zwei großen in der Höhe einstellbaren Rädern gefahren werden kann, kann die Schnitthöhe des Gerätes an die Schnitthöhe der großflächigen Rasenbearbeitung mittels Sichelmäher oder Mähroboter angepasst werden. Gleichzeitig entfällt die Belastung auf den Rücken des Benutzers, da das Gerät auf Rollen geführt wird.
• Das Gerät dient in erster Linie dazu, kleine Gras-Restflächen, wie sie beim Sichelmäher an nicht zugängigen Stellen auftreten, zu mähen, oder als Ergänzung zu Mährobotern zum Nacharbeiten von Stellen außerhalb der Begrenzungslinien (Begrenzungsdrähte) zu verwenden. Ebenso dient der kleine Balkenmäher zum Entfernen von Grasflächen zwischen Blumenbeeten, in denen allgemein Mäher nicht arbeiten können oder zum Mähen zwischen Sträuchern und Blumen.
• Der Einsatz liegt auch im Mähen von kleineren Grasflächen, wie z.B. Vorgärten. Dadurch soll dieses Gerät aber auch kleine Rasenmäher ersetzen, da der Stauraum für Rasenmäher teilweise fehlt. Hier ist der Klein-Balkenmäher von Vorteil, da er nur geringen Stauraum an der Wand hängend benötigt.
• Das anzustrebende Gewicht eines solchen Kleinbalkenmähers ist klein und soll deren Einsatz schnell ermöglichen und wird dadurch durch einen Akku mit Energie gespeist, wie allerorts der Eingang der Akkutechnologie - auch Wechsel-Akku - am Markt Eingang findet.
• Durch den gewählten Schnitt-Hub von ca. 20 mm und einer Verzahnungsteilung von 20 mm für die beiden Messerbalkenhälften, überschneiden sich die jeweils an den 20 mm versetzten Verzahnungsflanken angeschärften klingenartigen Schneiden-Zähne des unteren Messerbalkens, so dass es zu einem sauberen biologischen Schneiden der Grashalme führt. Die in der Mitte sich treffenden Balkenmesserhälften tragen an der äußeren Messerkante Schneidkanten, die im Hub des Zusammenfahrens mit dem mittigen Schneidezahn des unteren Messerbalkens einen Grasschnitt verursachen. Um mit Sicherheit ein Zusammentreffens der beiden Messerhälften zu unterbinden, ist der mittlere Schneidezahn des unteren Messerbalkens um 2 mm breiter mit steilerer Schneidekante.
• Der synchrone Antrieb der beiden Messerhälften erfolgt über Langlöcher in ohrenartige Anformungen den beiden Messerhälften.
• In diesen Langlöchern laufen jeweils 2 Bolzen mit Kugellagern, befestigt auf korrespondierenden und damit gegenläufig drehenden ineinander kämmenden Zahnrädern, die bei einer Umdrehung einen Hub von 20 mm erzielen. Damit bewegen sich die beiden oberen Balkenmesserhälften gegeneinander und erzeugen keine Schwingungen, da die Massenbewegung der Balkenmesser sich gegenseitig aufheben.
• Die beiden oszillierenden Messerhälften werden über Langlöcher und je 2 Führungsbolzen montiert auf dem unteren Messerbalken, geführt.
• Eines der beiden Zahnräder wird durch einen Getriebemotor, dessen Antriebsdrehzahl zwischen 900-1300 Umdrehungen/min liegt angetrieben.
• Zur Absicherung gegen Beschädigung des kompletten Antriebssystems und der Messerbalken beim Einklemmen von herumliegenden Ästen etc. zwischen den Schneidezähnen ist eine Rutschkupplung zwischen Abtriebswelle des Motors und Welle des 1. Zahnrades vorgesehen.
• Eine weitere Ausführung des Massenausgleichs besteht darin, dass das obere Balkenmesser nicht geteilt, sondern 1-stückig bleibt, der Massenausgleich aber durch ein stabförmiges zusätzliches Gewicht mit ohrförmiger Ausformung mit Langloch übernommen wird.
• In diesem Langloch läuft ersatzweise der zweite Exzenterbolzen. Das Gegengewicht hat dasselbe Gewicht wie das 1-stückige obere Balkenmesser. Der Antrieb von oberem Balkenmesser und dem stabförmigen Gewicht entspricht im Aufbau der geteilten Balkenmesser-Lösung mit den beiden auf den Zahnrädern montierten Bolzen, wobei der Antriebsbolzen um die Balkenmesserdicke länger ausgeführt sein muss.
• Aufbau
• Der Kleinbalkenmäher B besteht aus einem unteren feststehenden Messerbalken 1 mit Schneidzähnen 21 und zwei gegenläufig sich linear bewegenden oberen Messerbalken 2a und 2b, mit Schneidzähnen 20.
• Der gesamte Aufbau wird durch 2 Laufräder 12 in einer eingestellten Mähhöhe abgestützt und über einen Holm 13 vom Anwender vorwärts geschoben. Der Antrieb der Messe 2a und 2b erfolgt mittels einem Antriebs-Motor10 und mittels Akku 12.
• Durch die Hin und Her- Bewegung 22 der beiden gegenläufig sich bewegenden oberen Messerbalkenhälften 2a und 2b gegen die jeweiligen Schnittkanten 20 vom Messerbalken 1 wird das zwischen den Schneidkanten befindliche Gras bei der Vorwärtsbewegung des Kleinbalkenmähers B abgeschnitten
• Auf einer Rutschkupplung 28 des Motorgetriebes 27 und auf einer kugelgelagerten Welle 25, sitzen je 2 sich kämmenden Zahnräder, auf denen je ein Bolzen 6a und 6b mit je einem Kugellager 7a und 7b sitzt. Die Bolzen 6a und 6b mit den Kugellagern 7a und 7b werden über die Zahnräder 8a und 8b in kreisförmigen Bewegungen 9a und 9b bewegt und laufen innerhalb der Langlöcher 5a und 5b der beiden oberen Messerbalken 2a und 2b ab und erzeugen durch das Gleiten in den Langlöchern 5a und 5b eine hin und hergehende synchrone gegenläufige Bewegung 22 der beiden oberen Messerbalken 2a und 2b.
• Eines der beiden Zahnräder 8a wird von einem Motor 10 über eine Rutschkupplung 28 angetrieben, das zweite Zahnrad 8b ist gesondert auf einer Welle 25 gelagert und kämmt mit Zahnrad 8a Der Motor 10 mit seinem Getriebe 21 ist in einem Antriebsgehäuse 11 auf dem unteren Messerbalken 1 aufgesetzt.
• Die beiden Messerbalken 2a und 2b weisen parallel zu den Schneidzähnen 20 je 2 Führungsschlitze 17 auf, in denen jeweils 2 Führungsbolzen 3, montiert auf dem Messerbalken 1, hin und her gleiten.
• Das Gehäuse 11 trägt gleichzeitig die Aufnahme 26 für den Wechsel- Akku 12.
• An dem unteren Messerbalken 1 sitzen zwei höhenverstellbare Laufräder 12 und ein Holm 13 zum Führen des Geräts. Über einen Handgriff 14 mit Auslöseknopf 15 wird das Gerät eingeschaltet und auf den beiden Laufrädern 12 mit leichter Hand geführt
• Die Schneidezähne 20 des feststehendem Messer 1 erzeugen gegenüber den linear bewegten Schneidezähne 21 der beiden oberen bewegten Messer 2a und 2b erzeugt ein sauberes Abschneiden der Grashalme durch die angeschärften Zähne 20 und 21.
• Bei einer alternativen Ausführung für einen Klein- Balkenmäher ist das obere Messer 2c einstückig gefertigt und der Massenausgleich erfolgt dadurch, dass ein stabförmiges Gegengewicht 31 oberhalb des ein-stückigen Messers 2c angeordnet ist und das ebenfalls über Führungsbolzen 3 geführt wird. Dabei entspricht die Masse des Gegengewichts 31 dem der Masse des Messers 2c. Das Gegengewicht 31 wird durch die Rotation des Zahnrades 8b über den Bolzen 6b mit Kugellager 7b angetrieben. Das stabförmige Gegengewicht 31 verfügt über ebenfalls eine ohrförmige Ausbuchtung 19 mit Langloch 5 c, in die der Bolzen 6c höhenversetzt, in das Gegengewicht eingreift und sich somit gegenläufig zum Messer 2c bewegt und dadurch einen Schwingungsausgleich zum einstückigen oberen oszillierend bewegten Messer 2c erzeugt.
• Die Schneidezähne 21 mit Schneidkanten von Messerbalken 1 und dem einstückigen, oberen Messer 2c bleiben gleich, ebenfalls das gesamte Antriebssystem mit Motor 10, Zahnräder 8a und 8b, Exzenterbolzen 6a und 6c, wobei der Bolzen 6c -samt Kugellager 7a und 7b bis auf Höhenniveau des Gegengewichts 31 verlängert ist
• Figurenliste
• 1 zeigt eine Seitenansicht des Klein- Balkenmähers B mit den Laufrädern 12, dem Wechsel- Akku 12, der Akkuaufnahme 26 dem feststehenden Messer 1 und den oszillierenden Messern 2 sowie dem Antriebsmotor 10 und dem Antriebsgehäuse 11. Ebenfalls dargestellt ist der Holm 12, der Handgriff 14 sowie der Auslöseknopf b15
• 2 zeigt eine Draufsicht auf den Klein- Balkenmäher B. Dargestellt sind die oszillierenden Messer 2a und 2b sowie das feststehende Messer 1, sowie das komplette Antriebssystem mit oben bewegten Messerhälften.
• 3 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Antrieb des Messersystems samt Laufräder 12.
• 4 zeigt eine Draufsicht auf das alternative Massenausgleichsystem mit einem ein-stückigen bewegten Messerbalken 2c und einen feststehenden Messerbalken 1. Ebenfalls dargestellt ist das Massenausgleichsgewicht 31 in Form und das zugehörige Antriebssystem.
• Bezugszeichenliste
• Klein-Balkenmäher

1

feststehender Messerbalken

2a,b

geteilte obere bewegliche Messerbalken

2c

ein-stückiger oberer Messerbalken

3a,b

Führungsbolzen

4a,b

Führungsschlitze

5a,b

Langloch für Messerantrieb

6a,b

Antriebsbolzen

7a,b

Kugellager

8a,b

Zahnräder

9a,b

Kreisförmige Bewegungen

10

Antriebsmotor

11

Antriebsgehäuse

12

Laufräder

13

Holm

14

Handgriff

15

Auslöseknopf

16

Abtriebswelle Motor

17

Wechsel-Akku

19

Ohrförmige Ausformung

20

Schneidezähne unterer Balkenmesser

21

Schneidezähne bewegtes Messer

22

Synchrone Hin- und Her-Bewegung

25

Welle für 2. Zahnrad

26

Aufnahme für Wechsel-Akku

27

Motorgetriebe

28

Rutschkupplung

31

stabförmiges Gegengewicht

Claims (13)

1. Klein-Balkenmäher B zum Schneiden von Gras und Gestrüpp, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Messerbalken- vorzugweise der obere- in 2 spiegelbildliche Balkenmesserhälften 2a und 2b geteilt werden und beim Auseinander- und wieder Zusammenlaufen einen Massenausgleich erzeugt und Schwingungen kompensiert und dabei über die sich überlaufenden Schneiden Grüngut abschneidet.
2. Klein-Balkenmäher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Messerhälften in den Führungsschlitzen 4a und 4 b mittels je 2 Führungsbolzen 3a und 3b linear quer auf dem unteren Messerbalken verschoben werden können.
3. Klein-Balkenmäher nach Anspruch 1+2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Messerhälften Langlöcher 5a und 5b längs zur Verzahnung aufweisen und die in ohrenförmigen Ausformungen 19 a und 19b der Messer 2a und 2b liegen.
4. Klein-Balkenmäher nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass der lineare Antrieb der beiden Messerhälften über je einen umlaufenden Antriebsbolzen 6a und 6b mit aufgesteckten Kugellagern 7a und 7b erfolgt, der je auf einem miteinander kämmenden Zahnrad 8a und 8b sitzt und in die Langlöcher 5a und 5b des oberen Messerbalken 2a und 2b eingreift und dadurch eine lineare Querbewegung 22 mittels der Führungsbolzen 3a und 3 b in den Langlöchern 4a und 4b erzeugt.
5. Klein-Balkenmäher nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messerhälfte über ein Zahnrad 8b von einem Antriebsmotor 10 direkt angetrieben wird und die 2. Messerhälfte über das kämmende 2. Zahnrad 8a angetrieben wird.
6. Klein-Balkenmäher nach Anspruch 1-5 dadurch gekennzeichnet, dass auf den exzentrisch drehenden Bolzen 6a und 6b Kugellager 7a und 7b sitzen, die in die beschriebenen Langlöcher 5a und b der beiden beweglichen Messer 2a und 2b eingreifen, und durch das Drehen 9a und 9b der Zahnräder eine Linearbewegung 22 in Querrichtung erzeugen.
7. Klein-Balkenmäher nach Anspruch 1-6 dadurch gekennzeichnet, dass das untere feststehende Messer in seiner Erweiterung als Boden für das gesamte Messer-, Antriebs- und Fahrwerkssystem dient.
8. Klein-Balkenmäher nach Anspruch 1-7 dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Laufräder 12 höhenverstellbar sind.
9. Klein- Balkenmäher nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Messer 2c einteilig gestaltet ist und ein in der Masse gleiches Gewicht 31 als Gegengewicht wirkt.
10. Klein-Balkenmäher nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegengewicht 31, ebenfalls parallel zu den Schneidezähnen Langlöcher 4a und 4b aufweist in denen Bolzen 3a und 3b des feststehenden Messers eingreifen und quer zur Vorschubrichtung ein quer stehendes Langloch 5c in einer ohrenförmigen Ausbuchtung 19 c aufweist, in dem der Exzenterbolzen 6c durch Rotation eine querlaufende Oszillationsbewegung 22 erzeugt.
11. Klein-Balkenmäher nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des oszillierenden Gegengewichtes nach dem Prinzip der Ansprüche 1-5 ausgeführt ist.
12. Klein-Balkenmäher nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass der Klein- Balkenmäher einen Holm 13 besitzt, der am Boden des feststehenden Messers 1 befestigt ist und, an dem ein Handgriff 14 sitzt, der einen Ein/Ausschalter 15 trägt.
13. Klein-Balkenmäher nach Anspruch 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass als Energieträger ein Wechsel- Akku 17 verwendet wird.

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