-
Technisches
Gebiet
-
Die
Erfindung betrifft ein motorangetriebenes Werkzeug, wie Motorwerkzeug,
insbesondere ein mittels einer Brennkraftmaschine angetriebenes
Motorwerkzeug.
-
Stand der
Technik
-
Motorangetriebene
Werkzeuge, wie beispielsweise Heckenscheren oder Kettensägen werden
typischer Weise von einer Brennkraftmaschine ange trieben, damit
sie von einer elektrischen Stromversorgung unabhängig sind und somit auch abseits einer
solchen Versorgung betrieben werden können.
-
Damit
sich die antreibbaren Messer solcher Motorwerkzeuge während des
Motorstarts der Brennkraftmaschine nicht bewegen und kein Sicherheitsrisiko
für den
Bediener des Motorwerkzeugs darstellen, werden Bremsvorrichtungen
vorgesehen, um die angetriebenen Elemente abzubremsen. Beispielsweise
können
Umschlingungsbremsen vorgesehen sein, die zum Abbremsen der angetriebenen Elemente
dienen, die auch zum Motorstart die angetriebenen Elemente festhalten
können.
Dies bedeutet jedoch einen erheblichen Aufwand für die dafür vorzusehenden Bremsvorrichtungen
und die damit zusammenwirkenden Bedienelemente, damit die Bedienkräfte nicht
zu hoch werden.
-
Auch
sind solche Systeme häufig
instabil, das heißt,
dass bei bereits geringen maßlichen Änderungen
der Bauteile oder bei Änderungen
eines Reibwerts eine zuverlässige
Bremsung oder Stillsetzung nicht mehr gewährleistet sein könnte und
somit eine Bewegung der angetriebenen Messer ungewollt resultieren
könnte.
-
Darstellung der Erfindung,
Aufgabe, Lösung,
Vorteile
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, ein motorangetriebenes Werkzeug zu schaffen,
das bei einem Motorstart sicher eine Bewegung von angetriebenen Elementen,
wie beispielsweise Messer verhindert.
-
Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird gelöst durch
ein motorangetriebenes Werkzeug mit einem Antriebsmotor, wie insbesondere
einer Brennkraftmaschine, einer Kupplung zwischen der abtriebsseitigen
Welle des Motors und einem angetriebenen Element des Werkzeugs,
einer Zündeinrichtung
und einer Steuereinheit, wobei zur Steuerung der Zündung des
Antriebs motors eine erste Zündkurve
oder eine zweite Zündkurve
von der Steuereinheit ansteuerbar ist, wobei die erste Zündkurve
als Startzündkurve
zum Motorstart ansteuerbar ist und/oder die zweite Zündkurve
als Betriebszündkurve
zum Arbeitsbetrieb nach dem Motorstart ansteuerbar ist. Dadurch kann
zwischen der Motorstartphase und der normalen Betriebsphase eine
unterschiedliche Steuerungscharakteristik erreicht werden. Der Arbeitsbetrieb stellt
dabei eine Betriebsphase des Motorwerkzeugs dar, in welcher die
Werkzeuge des motorangetriebenen Werkzeugs, wie beispielsweise die
Sägekette, zum
Einsatz kommen. Die Phase des Motorstarts stellt dabei eine Betriebsphase
dar, in welcher der Motor gestartet wird und die Werkzeuge des motorangetriebenen
Werkzeugs, wie beispielsweise die Sägekette, noch nicht zum Einsatz
kommen.
-
Besonders
zweckmäßig ist
es, wenn die erste Zündkurve
die Motordrehzahl bis zu einer vorgebbaren maximalen Grenzdrehzahl
begrenzt, wobei die Grenzdrehzahl unterhalb einer Mitnehmerdrehzahl der
Kupplung liegt. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, dass die antreibbaren
Elemente, wie Messer, Sägekette
oder ähnliches
während
der Startphase nicht angetrieben werden.
-
Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die Umschaltung zwischen der ersten und
der zweiten Zündkurve
aufgrund eines Sensorsignals, eines Schaltersignals und/oder eines
Bedienelementsignals oder Betätigungssignals
steuerbar ist.
-
Vorteilhaft
ist weiterhin, wenn die Steuereinheit in der Zündeinrichtung integriert ist.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
hat auch den Vorteil, dass eine Reduzierung von Bauteilen erreichbar
ist und dadurch auch eine Reduzierung von Fehlermöglichkeiten
im Betrieb und in der Montage des Motorwerkzeugs erreicht werden
kann. Ebenso kann sich eine Gewichts- und Kostenersparnis und eine Vereinfachung
der Montage ergeben.
-
Weiterhin
ist es zweckmäßig, wenn
ein Sensor oder ein Schalter in oder an zumindest einem Bedienelement
des motorangetriebenen Werkzeugs oder an einer Verbindung zwischen
einem Bedienelement und der Steuerung oder dem Vergaser angeordnet
oder integriert ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Bedienelement
ein Gashebel, wie Gastaste, ein Halbgashebel, eine Sicherheitssperrtaste und/oder
ein Bedienelement einer Motorbremse ist.
-
Gemäß eines
weiteren erfinderischen Gedankens ist es zweckmäßig, wenn die Umschaltung zwischen
der ersten und der zweiten Zündkurve
aufgrund eines erkannten Betriebszustandes des Motorwerkzeugs steuerbar
ist. Beispielsweise kann die Umschaltung zwischen der ersten und
der zweiten Zündkurve
aufgrund einer erkannten Aktivierung einer Werkzeug- oder Kettenbremse
steuerbar sein.
-
Die
Erfindung betrifft motorangetriebene Werkzeuge, wie eine Kettensäge, eine
Heckenschere, eine Motorsense, einen Trennschleifer, ein Bohrwerkzeug
oder ein anderes Werkzeug.
-
Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Nachstehend
wird die Erfindung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Motorwerkzeugs,
-
2 eine
schematische Darstellung einer Startzündkurve zur Steuerung eines
Motorwerkzeugs,
-
3 eine
schematische Darstellung einer Betriebszündkurve zur Steuerung eines
Motorwerkzeugs,
-
4 eine
erfindungsgemäße Motorheckenschere,
-
5 eine
erfindungsgemäße Motorsäge und
-
6 eine
Anordnung einer Zündeinrichtung.
-
Bevorzugte
Ausführung
der Erfindung
-
Die 1 zeigt
schematisch ein motorangetriebenes Werkzeug 1 mit einem
Antriebsmotor 2, welcher vorzugsweise als Brennkraftmaschine
ausgebildet ist. Die Brennkraftmaschine kann dabei vorzugsweise
eine Zweitakt- oder eine Viertaktmaschine sein. Das Ausgangselement 3 der
Brennkraftmaschine, wie Motorausgangswelle, steht über eine
Kupplung 4 mit einem angetriebenen bzw. antreibbaren Element 5 in
Antriebsverbindung, wobei das angetriebene Element 5 Messerelemente 6,
wie ein Messerelement einer Heckenschere, eine Sägekette einer Motorsäge o. ä. antreibt
bzw. angetrieben werden kann. Die Kupplung 4 ist vorzugsweise
eine in Abhängigkeit
der Drehzahl schließende
oder öffnende Kupplung,
wie beispielsweise eine Fliehkraftkupplung, die mit zunehmender
Drehzahl oberhalb einer Mitnahmedrehzahl schließt.
-
Der
Antriebsmotor weist dabei eine Zündeinrichtung 7 auf,
welche die Zündung
eines Kraftstoff-Luft-Gemischs durchführt und/oder steuert. Dabei
umfasst die Zündeinrichtung 7 beispielsweise eine
Zündkerze
zur Zündung
des Kraftstoff-Luft-Gemischs. Weiterhin ist eine Steuereinrichtung 8 dargestellt,
welche die Zündeinrichtung 7 steuert.
Dabei steht die Zündeinrichtung 7 und/oder
die Steuereinrichtung 8 mit einem Bedien- oder Sensorelement 9 in
elektrischer Verbindung oder in Signalverbindung, wobei die Steuereinrichtung
und/oder die Zündeinrichtung
die Zündung
der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit
eines Signals des Bedien- oder
Sensorelements durchführt.
-
Zur
Steuerung der Zündung
der Brennkraftmaschine wird die Zündung gemäß vorgebbarer Zündkurven
gesteuert. Dabei kann vorteilhaft der Zündzeitpunkt vor oberem Totpunkt
(OT), der Zündwinkel
etc. als Funktion der Motordrehzahl gesteuert werden.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
des Motorwerkzeugs 1 unterscheidet zwischen einer ersten Zündkurve
und einer zweiten Zündkurve.
Dabei wird die erste Zündkurve
gemäß 2 für den Motorstart der
Brennkraftmaschine herangezogen und die zweite Zündkurve gemäß 3 für den Betrieb
nach dem Motorstart der Brennkraftmaschine, also für den normalen
Betrieb.
-
Die 2 zeigt
einen Verlauf einer Zündkurve
als Startzündkurve,
bei welcher der Zündzeitpunkt vor
OT als Funktion der Drehzahl des Motors dargestellt ist.
-
Dabei
ist in 2 dargestellt, dass die Startzündkurve 20 ansteigend
von einer Anlassdrehzahl von ca. 500 1/min bis ca. 1500 1/min ausgebildet
ist und sie bleibt dann im Wesentlichen ab 1500 1/min konstant bei
einem Wert des Zündzeitpunkts.
Dabei erfolgt die Zündung
nur bis zu einer Drehzahl von etwa 4000 1/min, also bis zu einem
Zündabschaltungspunkt 21,
so dass eine Drehzahlgrenze 22 von ca. 4500 1/min nicht überschritten
wird, welche die Mitnahmedrehzahl der Kupplung darstellt.
-
Die 3 zeigt
einen Verlauf einer Zündkurve
als Betriebszündkurve
insbesondere nach dem Motorstart, bei welcher ebenfalls der Zündzeit punkt vor
OT als Funktion der Drehzahl des Motors dargestellt ist. Dabei ist
in 3 dargestellt, dass die Betriebszündkurve 30 ansteigend
von einer Anlassdrehzahl 32 von ca. 500 1/min ebenfalls
bis ca. 1500 1/min ausgebildet ist und sie bleibt dann im wesentlichen
ab 1500 1/min bis ca. 4500 1/min konstant bei einem Wert des Zündzeitpunkts.
Ab einer Drehzahl von ca. 4500 1/min, also etwa ab der Mitnahmedrehzahl 31 der
Kupplung steigt die Zündkurve 30 erneut wieder
an, wobei der Anstieg in zwei Schritten mit zwei Steigungen erfolgt.
Ab einer oberen Grenzdrehzahl 33 von ca. 8000 1/min nimmt
der Zündzeitpunkt wieder
ab.
-
Die
Startzündkurve
bewirkt, dass bei einem Motorstart die Motordrehzahl nicht über eine
vorgegebene Grenzdrehzahl ansteigt, anderenfalls die Zündung derart
gesteuert wird, dass der Motor abgeregelt wird. Somit bleibt unter
Verwendung der Startzündkurve
der Motor stets unter der Drehzahlgrenze der Mitnahmedrehzahl der
Kupplung, so dass in diesem Fall die antreibbaren Messer des Motorwerkzeugs
nicht angetrieben werden, da die Kupplung aufgrund der geringen
Drehzahl nicht einrückt.
-
Die
Betriebszündkurve
bewirkt, dass nach einem Motorstart die Motordrehzahl ab einem Leerlaufbereich
mit konstantem Zündzeitpunkt
zu einem Arbeitsbereich hin ansteigend steigt. Erst bei Erreichen
einer oberen Grenzdrehzahl wird der Zündzeitpunkt reduziert, um ein Überdrehen
des Motors zu verhindern.
-
Erfindungsgemäß wird nun
zwischen der Startzündkurve
und der Betriebszündkurve
unterschieden und zwischen diesen beiden Zündkurven zur Ansteuerung des
Antriebsmotors des Motorwerkzeugs gesteuert umgeschaltet.
-
Dabei
ist es zweckmäßig, wenn
die Drehzahl des Motors während
der Startphase beispielsweise mit Halbgas unterhalb der Mitnehmerdrehzahl
der Kupplung gehalten wird.
-
Die
Umschaltung zwischen der Startzündkurve
und der Betriebszündkurve
erfolgt dabei vorzugsweise mittels eines Bedienelements, wie beispielsweise
eines Schalters, wie Öffners
oder Schließers.
Dabei kann das Bedienelement ein Schalter am Halbgashebel oder an
der Sicherheitssperrtaste sein, welcher zu aktivieren ist, um auf
die Startzündkurve umzuschalten.
Die Startzündkurve
ist dabei vorteilhaft so ausgelegt, dass die Zündung knapp unterhalb der Mitnahmedrehzahl
der Kupplung ausschaltet und den Motor am weiteren Hochdrehen hindert.
Dabei ist es zweckmäßig, dass
der Abstand der Drehzahlgrenze zum Abregeln im Vergleich zur Mitnehmerdrehzahl
groß genug
ist, so dass auch ein Überschwinger in
der Drehzahl nicht zu einem Übersteigen
der Mitnahmedrehzahl der Kupplung führt.
-
Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel ist
anstatt des Ausschaltens des Motors auch eine starke Zündzeitpunktrücknahme
vorteilhaft. Bei Betätigen
der Sicherheitssperrtaste und/oder bei einem Lösen der Halbgasstellung wird
dann auf die Betriebszündkurve
umgeschaltet.
-
Die 4 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung bei einer motorangetriebenen Heckenschere 40 mit
einer Schneidvorrichtung 50 mit Schneidmessern 51.
Die Heckenschere 40 weist dabei einen Antriebsmotor 41 auf,
welcher weitestgehend in einem Gehäuse angeordnet ist. Der Antriebsmotor
weist einen Starter 42, wie beispielsweise Seilzugstarter
oder elektrischen Starter auf. Daneben und außen am Gehäuse des Motors ist ein Tank 43 für den Kraftstoff
und die Zündeinrichtung 44 angeordnet.
Der Bediener kann die Heckenschere mittels der Handgriffe 45 und 48 aufnehmen,
die bezüglich der
Schneidvorrichtung 50 betrachtet vor und hinter dem Motor 41 angeordnet
sind. An dem Griff 45 sind Bedienelemente, wie Schalter
oder Hebel 46, 47 und 52 angeordnet.
Sie dienen als Sicherheitssperrtaste, Halbgashebel oder Gashebel.
Vor der Schneidvorrichtung ist noch ein Sicherheitsschild 49 vorgesehen.
-
Die 5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung, wie eine motorangetriebenen Motorsäge 60 mit
einer Schiene 62 mit Sägekette 63. Die
Motorsäge 60 weist
ebenso einen Antriebsmotor 61 auf, welcher vorteilhaft
in einem Gehäuse
aufgenommen ist. Der Antriebsmotor 61 weist einen nicht dargestellten
Starter auf. Der Bediener kann die Motorsäge mittels der Handgriffe 65 und 68 aufnehmen, die
auch bezüglich
der Schiene 62 betrachtet vor und hinter dem Motor 61 angeordnet
sind. An dem Griff 65 sind wiederum Bedienelemente, wie
Schalter oder Hebel 66 und 67 angeordnet. Sie
dienen als Sicherheitssperrtaste oder Gashebel. Vor dem Motor ist weiterhin
ein Bedienelement für
die Motorbremse 69 vorgesehen.
-
Die 6 zeigt
schematisch eine Anordnung einer Zündeinrichtung 71 eines
Antriebsmotors 70 eines Motorwerkzeugs. Die Zündeinrichtung 71 steuert die
Zündung
des Antriebsmotors und steuert entweder gemäß der Startzündkurve
oder der Betriebszündkurve,
je nach dem, ob aufgrund eines Signales oder aufgrund eines erkannten
Beriebszustandes eine Startphase oder eine normale Betriebsphase
erkannt oder signalisiert wird. Dazu steht die Zündeinrichtung 71 mittels
Signalleitungen 72 mit einem Sensor und/oder einem Bedienelement
in Signalverbindung. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die oben
beschriebene Zündeinrichtung
eine programmierbare Zündeinrichtung
ist. In einem solchen Fall kann über eine
Herausführung
zum Beispiel eines zweiadrigen Kabels eine Signalverbindung zu einem
Bedienelement erreicht werden.
-
Die
Erfindung betrifft grundsätzlich
alle Motorwerkzeuge, welche ein Werkzeug antreiben, also neben den
beschriebenen Heckenscheren und Motorsägen auch Motorsensen, Trennschleifer,
Bohrwerkzeuge und ähnli ches.
Die Darstellung der Erfindung anhand von einer Heckenschere oder
einer Motorsäge
stellt keine Beschränkung
der Allgemeinheit dar.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung betrifft die Aktivierung der Startzündkurve
oder der Betriebszündkurve
bzw. das Umschalten zwischen diesen Zündkurven mittels Bedienelementen,
wie mittels eines Schalters. Vorzugsweise können als Bedienelemente bzw.
deren Schalter berührungslose Kontakte
verwendet werden, wie beispielsweise Reedkontakte.
-
Es
ist gemäß eines
weiteren Ausführungsbeispiels
der Erfindung aber möglich,
dass eine Erkennung und Unterscheidung eines Startvorgangs von einem
normalen Betriebszustand erfolgt. Dazu kann in der Zündeinrichtung
oder in der diesbezüglichen
Steuereinheit eine Logik zu integriert werden, die erkennt, dass
nach einem Motorstillstand die Startphase beginnt und folglich die
Startzündkurve aktiviert
und angesteuert wird.
-
Die
Betätigung
der Gastaste führt
dann zum Umschalten auf die Betriebszündkurve. Hierbei kann die Erkennung
der Umschaltung, beispielsweise durch einen Schalter an der Gastaste
oder an der Sicherheitssperrtaste erfolgen. Die Erkennung der Umschaltung
oder der Betätigung
der Gastaste kann aber auch von der Gastaste entfernt erfolgen,
wie beispielsweise bei einer mit einem Bowdenzug oder einem Gestänge gekoppelten
Element, beispielsweise am Vergaser oder auf der Wegstrecke zum
Vergaser.
-
Insbesondere
bei Motorsägen
kann die Detektierung einer Betätigung
oder einer Umschaltung mit dem Handschutzelement, siehe Element 69 der 5,
kombiniert sein, indem ein Sensor an diesem Handschutzelement angeordnet
ist und somit eine Betätigung
erkannt werden kann. Der Handschutz löst die Kettenbremse aus, blockiert
so beispielsweise die Kupplungstrommel der Kupplung oder entsperrt
sie im anderen Fall.
-
Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn in der Zündeinrichtung
eine Logik oder ein Steuerungsverfahren integriert ist, wonach die
Startphase erkannt wird und schaltergesteuert nur im Falle der ausgelösten Kettenbremse
ein Starten erlaubt wird und damit die Startzündkurve aktiviert wird. Durch
ein Entsperren der Kettenbremse wird dann auf die Betriebszündkurve
umgeschaltet. Diese vorteilhafte Steuerung hätte zusätzlich den Vorteil, dass das
im Falle des Betriebs mit eingelegter Kettenbremse befürchtete
Ausglühen
der Kupplungstrommel vermieden werden könnte.
-
Auch
während
des Betriebs könnte
beim Auslösen
der Kettenbremse auf die Startzündkurve umgeschaltet
werden, damit der Vorteil der Vermeidung des Ausglühens der
Kupplungstrommel genutzt werden kann.
-
Gemäß eines
weiteren Sicherheitsaspekts könnte
im Falle eines Fehlers oder Versagens eines Schalters nur die Startzündkurve
aktivierbar sein. Damit ist im Schadensfall ein Anlaufen des Werkzeugs
aus Sicherheitsgründen
ausgeschlossen.
-
Aus
Sicherheitsgründen
kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn die Aktivierung der Startzündkurve
beispielsweise optisch durch eine Anzeige, wie Leuchte oder ein
Anzeigeinstrument kenntlich gemacht wird. Auch ist eine umschaltbare
Anzeige oder sind zwei Anzeigen vorteilhaft, damit beide Betriebszustände anzeigbar
sind. In einem solchen Fall könnte
beispielsweise eine rote Anzeige für die Startzündkurve
und eine grüne
Anzeige für
die Betriebszündkurve
anzeigbar sein.