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Die
Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Arbeitsgerät, insbesondere
eine Kettensäge,
nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Antriebe
für Motorkettensägen können nach dem
Stand der Technik einen Verbrennungsmotor sowie einen vorgeschalteten
Vergaser aufweisen. Während
des Betriebs des Verbrennungsmotors bildet sich ein thermisches
Gleichgewicht im Zylinder des Verbrennungsmotors aus. Die durch
die Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches in der Brennkammer
erzeugte Wärme
wird zum einen durch die heißen
Abgase abgeführt,
zum anderen wird der Zylinder, der die Brennkammer umgibt, durch
das neu einströmende
kühlere
Kraftstoff-Luftgemisch gekühlt. Dieses
Gleichgewicht hält
die Temperatur des Zylinders konstant. Das Gleichgewicht wird direkt
nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors unterbrochen. Zum einen
findet kein Abtransport von Wärme durch
ausströmende
Abgase statt, zum anderen wird der kühlende Effekt durch das in
die Brennkammer eintretende Kraftstoff-Luftgemisch aufgehoben. Die kurzfristige,
deutlich erhöhte
Temperatur des Zylinders wird auch über den Kraftstoff-Luftgemischkanal an
den Vergaser abgegeben. Dadurch heizt sich der Vergaser auf. Die
Hitzeentwicklung im Vergaser beansprucht diesen in nachteiliger
Weise.
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In
der
US 4,256,093 ist
ein Mehrzylinderverbrennungsmotor mit Wärmeleitflächen an der Außenwand
der Luft- und Kaftstoffzufuhrkanäle
beschrieben. Durch sie wird Wärme
aus dem heißen
Abgaskanal aufgenommen, um die in die Brennkammer eintretende Strömung vorzuheizen.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsanordnung für ein Arbeitsgerät zur Verfügung zu
stellen, bei der der Vergaser einer geringeren thermischen Belastung
ausgesetzt ist.
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Die
Aufgabe wird durch eine eingangs genannte Antriebsanordnung mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs erfüllt.
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Die
Antriebsanordnung ist für
Arbeitsgeräte, insbesondere
handgeführte
Arbeitsgeräte,
wie beispielsweise Kettensägen,
Trennschleifer, Heckenscheren, bestimmt. Die Antriebsanordnung weist
einen Frischlufteinlass und einen in Stromrichtung der Frischluft
nach dem Frischlufteinlass angeordneten Ansaugkrümmer auf. Der Ansaugkrümmer mündet in einen
Lufteinlass eines Vergasers. Die Antriebsanordnung umfasst ferner
einen in Strom richtung nach dem Vergaser vorgesehenen Verbrennungsmotor, vorzugsweise
einen 4-Takt-Verbrennungsmotor.
Es ist jedoch auch denkbar, 2-Takt-Verbrennungsmotoren vorzusehen.
Erfindungsgemäß weist
die Antriebsanordnung mindestens eine mit dem Vergaser Wärme leitend
verbundene, außen
abstehende und mit umgebender Frischluft in Berührung tretende Kühlrippe
auf. Insbesondere kurz nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors
wird zusätzlich
Wärme aus dem
die Brennkammer umfassenden Zylinder des Verbrennungsmotors über einen
Kraftstoff-Luftgemischkanal an den Vergaser abgegeben. Dadurch heizt
sich der Vergaser herkömmlicherweise
kurzfristig stark auf. Die mindestens eine Kühlrippe gibt insbesondere kurz
nach dem Abschalten der Antriebsanordnung Wärme ab und schont damit den
Vergaser.
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Vorzugsweise
steht die mindestens eine Kühlrippe
von einer äußeren Ansaugkrümmerwand des
zwischen dem Vergaser und der mindestens einen Kühlrippe angeordneten Ansaugkrümmers ab. Der
Ansaugkrümmer
besteht vorzugsweise vollständig
aus besonders gut Wärme
leitendem Material.
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Der
Ansaugkrümmer
kann vergaserseitig von einer eine äußere Vergaserwand berührenden inneren
Ansaugkrümmerwand
und vergaserabseitig von einer die mindestens eine Kühlrippe
aufweisenden äußeren Ansaugkrümmerwand
begrenzt sein. Der Wärmeabtransport
aus dem Vergaser erfolgt dabei über
die Kontaktfläche
zur inneren Ansaugkrümmerwand über vorzugsweise
zwei kurze seitliche Ansaugkrümmerwände und
einen Ansaugkrümmerboden
zur äußeren Ansaugkrümmerwand.
Von dort wird die Wärme über die
mindestens eine Kühlrippe abgestrahlt.
Die beschriebene Anordnung der mindestens einen Kühlrippe
lässt sich
in kostengünstiger Weise
durch nur geringfügige
Umgestaltung bereits verwendeter Ansaugkrümmer herstellen.
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In
einem weiteren Aspekt der Erfindung weist der Ansaugkrümmer einen
Zugang für
Schmiermittel in den Frischluftstrom auf. Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung
umfasst in Stromrichtung eines Kraftstoff-Luftgemisches hinter dem
Vergaser ein Entnahmestück
für einen
geringen Teil des Kraftstoffes auf. Der geringe Teil des Kraftstoffes
wird in den Schmiermittelkreislauf eingespeist und unter Beimengung
von Öl
als Schmiermittel verwendet. Die Antriebsanordnung sowie ggf. weitere
Bauteile, werden durch das Kraftstoff-Öl geschmiert. Eine weitere Zugabe
von Schmiermitteln ist also nicht erforderlich. Das Schmiermittel
wird nach Durchströmung
des gesamten Schmiermittelkreislaufs wieder der Verbrennung zugeführt. Dazu
ist im Ansaugkrümmer
ein Zugang für
das Schmiermittel vorgesehen. Die im Ansaugkrümmer strömende Frischluft nimmt das
dort austretende Schmiermittel auf und führt es als Luft – mit geringem
Kraftstoffanteil – dem Vergaser
zu. In dem Vergaser wird der Luft weiterer Kraftstoff in steuerbarer
Menge zugesetzt und ein Kraftstoff-Luftgemisch gebildet, das dann
dem Verbrennungsmotor zur Verbrennung zugeleitet wird.
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Entlang
des Schmiermittelkreislaufes heizt sich das Schmiermittel auf. Um
durch die erfindungsgemäße mindestens
eine Kühlrippe
besonders viel Wärme
vom Schmiermittel an die Frischluft abgeben zu können, ist in Stromrichtung
des Schmiermittels vor dem Zugang ein Wärme leitender Schmiermittelkanal
vorgesehen, der Wärme
leitend mit der mindestens einen Kühlrippe in Verbindung steht.
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Vorzugsweise
ist der Schmiermittelkanal entlang der äußeren Ansaugkrümmerwand
geführt.
Insbesondere wenn die mindestens eine Kühlrippe von der äußeren Ansaugkrümmerwand
absteht, ist eine besonders gut Wärme leitende Verbindung zwischen Schmiermittelkanal
und Kühlrippe
vorhanden.
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Günstigenfalls
ist der Ansaugkrümmer
mehrteilig zusammensetzbar. Der Ansaugkrümmer kann ein zwischen einem
Ansaugkrümmerbauteil
und einem Luftfilterbauteil mit dem Frischlufteinlass angeordnetes äußeres Wandelement
aufweisen, und eine äußere Wand
des Ansaugkrümmerbauteils
und das äußere Wandelement
und eine äußere Wand
des Luftfilterbauteils können
die äußere Ansaugkrümmerwand
ausformen. Das Ansaugkrümmerbauteil weist
einen Luftkanal vorzugsweise mit in einem Querschnitt quer zur Stromrichtung
im Wesentlichen länglich
rechteckigem Querschnitt auf, der vorzugsweise durch die innere,
die äußere und
zwei seitliche von der inneren zur äußeren Ansaugkrümmerwand abfallende
Ansaugkrümmerwände begrenzt
ist. Die bevorzugte mehrbauteilige Ausführung des Ansaugkrümmers gestattet
die komfortablere Wartung und Zugänglichkeit des Vergasers.
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Mehrere
Kühlrippen
können
besonders günstig
parallel zueinander angeordnet sein, wobei die einen Enden der Kühlrippen
miteinander fluchten und durch einen Querstreifen miteinander verbunden sind
und die anderen Enden der Kühlrippen
durch einen Uförmigen
Bogen miteinander verbunden sind. Die Kühlrippen bilden somit ein vorzugsweise
einteiliges und damit kostengünstig
montierbares Bauteil aus.
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Vorzugsweise
besteht der Ansaugkrümmer aus
Leichtmetall, insbesondere aus Aluminium. Aluminium ist besonders
Wärme leitend.
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Die
Antriebsanordnung ist vorzugsweise in ein Arbeitsgerät eingebaut.
Dabei ist die mindestens eine Kühlrippe
so angeordnet, dass sie für
Frischluft leicht zugänglich
sind, oder beispielsweise Öffnungen
im Gehäuse
des Arbeitsgerätes
gestatten den Kontakt der mindestens einen Kühlrippe zur Frischluft.
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Die
Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles
in drei Figuren beschrieben. Dabei zeigen:
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1 perspektivische
Ansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung,
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2 Rückansicht
eines Ansaugkrümmerbauteils,
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3 Vorderansicht
des Ansaugkrümmerbauteils
in 2.
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In 1 ist
teilweise verdeckt ein Vergaser 1 dargestellt. Ein Ansaugkrümmer 2, 3, 4 weist
ein Ansaugkrümmerbauteil 2 und
ein darin eingestecktes äußeres Wandelement 3 und
ein darin eingehaktes Luftfilterbauteil 4 auf. Eine innere
Ansaugkrümmerbauteilwand 6 des
Ansaugkrümmerbauteils 2 ist
seitlich an eine äußere Vergaserwand
unter großflächigem Kontakt
angelegt. Die Verbindungsfläche
zwischen Vergaser 1 und innerer Ansaugkrümmerbauteilwand 6 ist
gut Wärme
leitend.
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Der
Vergaser 1 weist an seiner dem Ansaugkrümmerbauteil 2 zugewandten
Vergaserwand einen Lufteinlass 7 für durch den Ansaugkrümmer 2, 3, 4 zugeleitete
Luft auf. Die dem Vergaser 1 zugeleitete Luft ist bereits
ein Gemisch von aus der Umgebung stammender Frischluft mit einem
zugeführten
geringen Kraftstoff-Ölanteil.
In der inneren Wand 6 des Ansaugkrümmerbauteils 2 ist
eine mit dem Lufteinlass 7 fluchtende Öffnung 8 vorgesehen.
Die innere Wand 6 und eine äußere Wand 9 des Ansaugkrümmerbauteils 2 sowie
auf ihnen senkrecht stehende seitliche Ansaugkrümmerwände 11 bilden einen
Kanalanschnitt aus, und sie sind am oberen offenen Rand doppelwandig
ausgeführt. 1 zeigt
die im Betrieb vorgesehene Orientierung der Bauteile zueinander und
zum Boden.
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Ein
dem Ansaugkrümmerbauteil 2 zugewandter
Rand des äußeren Wandelementes 3 ist
in den doppelwandigen Rand des Ansaugkrümmerbauteils 2 eingesteckt.
Ein dem Ansaugkrümmerbauteil 2 gegenüberliegendes
Ende des äußeren Wandelementes 3 ist
mit einem Einhakmechanismus 12 ausgestattet. Der Einhakmechanismus 12 gestattet
das Einhaken eines bodenseitigen freien Randes des Luftfilterbauteils 4.
Das Luftfilterbauteil 4 weist einen Frischlufteinlass 13 auf.
In dem Luftfilterbauteil 4 ist stromabwärts des Frischlufteinlasses 13 ein
(nicht eingezeichneter) Luftfilter vorgesehen.
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Die
von außen
eingesogene Frischluft strömt durch
den Lufteinlass 13 des Luftfilterbauteils 4 durch den
Luftfilter hindurch, innen entlang des äußeren Wandelementes 3 in
das Ansaugkrümmerbauteil 2. Das
Ansaugkrümmerbauteil 2 ist
in einem Querschnitt senkrecht zur Stromrichtung S der Frischluft im
Wesentlichen länglich
rechteckig ausgebildet. In dem Ansaugkrümmerbauteil 2 vermengt
sich die Frischluft mit Schmiermittel, das durch einen – in 1 durch
die Halterung 3 verdeckten – Zugang in das Ansaugkrümmerbauteil 2 hineingeleitet
wird. Die mit einer geringen Menge an Schmiermittel versehene Frischluft
wird dann als Luft dem Vergaser 1 zugeführt.
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In
den Vergaser 1 strömt
die Luft über
eine (nicht eingezeichnete) Drosselklappe gedrosselt entlang einer
Venturidüse
und nimmt steuerbar eine bestimmte Menge an Kraftstoff auf. Das
entstandene Kraftstoff-Luftgemisch strömt aus einem – durch
den Vergaser 1 verdeckten – Kraftstoff-Luftgemischauslass
aus dem Vergaser 1 in einen Kraftstoff-Luftgemischeinlass des (nicht eingezeichneten)
Verbrennungsmotors. Der Verbrennungsmotor ist hier als 4-Takt-Motor
ausgebildet.
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Das
Ansaugkrümmerbauteil 2 weist
an seiner äußeren Ansaugkrümmerbauteilwand 9 parallel zueinander
angeordnete Kühlrippen 14 auf.
Die Kühlrippen 14 sind
lotrecht angeordnet und im Wesentlichen parallel zur Stromrichtung
S ausgerichtet. Die oberen, dem Luftfilterbauteil 4 zugewandten
Enden der Kühlrippen 14 fluchten
miteinander und, sie sind durch einen Wärme leitenden Streifen miteinander verbunden,
während
ein Wärme
leitender Verbindungsstreifen der unteren Enden der Kühlripppen 14 einen
U-förmigen
Bogen 16 ausbildet.
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An
dem Vergaser 1 sind drei Stellschrauben 17 vorgesehen.
An der oberen Vergaserwandung ist außenseitig ein Anschluss 18 für die Kraftstoffpumpe vorgesehen.
Das Ansaugkrümmerbauteil 2 weist
an dem dem Luftfilterbauteil 4 abgewandten Ende einen Anschlussstutzen 19 für einen
Schmiermittelschlauch auf.
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Zwischen
dem Vergaser 1 und dem Verbrennungsmotor ist ein (nicht
eingezeichnetes) Entnahmestück
für eine
kleine Kraftstoffmenge vorgesehen. Etwa 3 % des durch das Entnahmestück strömenden Kraftstoffs
werden entnommen. Der entnommene Kraftstoff ist dem Schmiermittelkreislauf
zuführbar und
wird ausschließlich
als Schmiermittel verwendet. Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung benötigt somit
keine separate Schmiermit telversorgung. Das durch das Entnahmestück entnommene
Schmiermittel in Form von Kraftstoff-Öl wird in den Schmiermittelkreislauf
befördert
und am Kreislaufende über
den Anschlussstutzen 19 in das Ansaugkrümmerbauteil 2 geleitet,
um von dort durch die vorbei streichende Frischluft mitgenommen
zu werden und als Luft mit geringem Kraftstoffanteil in den Vergaser 1 geleitet zu
werden.
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2 zeigt
das Ansaugkrümmerbauteil 2 in einer
Rückansicht.
Die Rückansicht
ist die Ansicht vom Vergaser 1 aus. Das Ansaugkrümmerbauteil 2 weist
die durch die innere Ansaugkrümmerbauteilwand 6 geführte Öffnung 8 auf.
Des Weiteren sind Befestigungsöffnungen 21 zum
Festschrauben des Ansaugkrümmerbauteils 2 am
Vergaser 1 vorgesehen. Die innere Ansaugkrümmerwand 6 weist
einen in den Luftkanal durch einen Zugang 22 mündendes Schmiermittelrohr 23 auf.
An dem Zugang 22 gegenüberliegenden
Ende des Schmiermittelrohres 23 ist der Anschlussstutzen 19 für den Schmiermittelschlauch
vorgesehen.
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3 zeigt
die Vorderansicht des Ansaugkrümmers 2 in 2.
Die Öffnung 8 in
der inneren Ansaugkrümmerwand 6 ist
von der äußeren Ansaugkrümmerwand 9 etwa
hälftig
verdeckt. Die innere und äußere Ansaugkrümmerwand 6, 9 bilden
zwei Grenzflächen
des Luftkanals des Ansaugkrümmerbauteils 2 aus.
Die beiden seitlichen Begrenzungswände werden ebenfalls von einer
doppelrandigen seitlichen Ansaugkrümmerwand 11 gebildet.
Außen an
der äußeren Ansaugkrümmerwand 9 sind
mehrere Wärme
leitend miteinander verbundene Kühlrippen 14 vorgesehen.
Die Kühlrippen 14 sind
wiederum Wärme
leitend mit der äußeren Ansaugkrümmerwand 9 verbunden.
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Die
Kühlrippen 14 strahlen
zum einen die Wärme
ab, die vom Vergaser 1 aufgenommen wird. Zum anderen strahlen
die Kühlrippen 14,
die durch das Schmiermittel über
das Schmiermittelrohr 23 abgegebene Wärme ab.
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Während des
Betriebs heizt sich insbesondere der Zylinder des Verbrennungsmotors
stark auf. Allerdings herrscht im Betrieb ein Wärmegleichgewicht im Zylinder.
Die Wärmeentwicklung
durch Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches und die Wärmeabgabe
durch Abfuhr des heißen
Abgases, sowie der zusätzliche
Kühleffekt
durch in den Zylinder einströmendes
kaltes Kraftstoff-Luftgemisch befinden in einem Gleichgewicht. Dieses
Gleichgewicht wird direkt nach Abschalten des Verbrennungsmotors
aufgehoben. Der Zylinder heizt sich kurzfristig zusätzlich auf.
Diese kurzfristige zusätzliche
Erhitzung des Zylinders beruht darauf, dass der Abtransport von
Wärme durch
austretende Abgase plötzlich
unterbunden ist und dass die Zufuhr des kühlen Kraftstoff-Luftgemisches
in den Zylinder ebenso plötzlich
unterbunden ist. Die vom Zylinder abstrahlende Wärme gelangt insbesondere über einen
metallischen Kraftstoff-Luftgemischkanal zwischen Verbrennungsmotor
und Vergaser 1 in den angrenzenden Vergaser 1 und
heizt diesen stark auf. Die vom Vergaser 1 aufgenommene
Wärme wird
durch die erfindungsgemäßen Kühlrippen 14 direkt
an die Frischluft der Umgebung abgegeben.
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Die
beschriebene Antriebseinrichtung ist Teil eines Antriebs eines Arbeitsgerätes, insbesondere eines
handgeführten
Arbeitsgerätes
wie einer Kettensäge.
Die Kühlrippen 14 stehen
in direktem Kontakt mit der das Arbeitsgerät umgebenden Frischluft.
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Der
nicht eingezeichnete Schmiermittelkreislauf beginnt am (nicht dargestellten)
Entnahmestück stromabwärts des
Vergasers 1. Der Kraftstoff gelangt über ein Rückschlagventil über eine
Schmiermittelleitung in das Kurbelgehäuse. Von dort wird es angeregt
und durch den Kolbenhubunter- und Überdruck über eine separate Leitung in
den Zylinderkopf gefördert,
wo es Ventilklappen und ähnliches
schmiert. Dabei sorgt ein zweites Rückschlagventil für eine eindeutige
Strömungsrichtung.
Aus dem Zylinderkopf gelangt das Schmiermittel in den Steuerraum
der Nockenwelle, von wo aus es über
den Schmiermittelkanal 23 in den Ansaugkrümmer 2 zurückgefördert wird.
Während
seines Weges durch den Schmiermittelkreislauf nimmt das Schmiermittel
Wärme auf.
Wenigstens ein Teil dieser aufgenommenen Wärme wird im Bereich des Schmiermittelkanals 23 durch
die Wärme
leitende Verbindung des Schmiermittelkanals 23 mit den
Kühlrippen 14 an
die außerhalb
der Antriebsanordnung vorhandene Frischluft abgegeben.
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- 1
- Vergaser
- 2
- Ansaugkrümmerbauteil
- 3
- äußeres Wandelement
- 4
- Luftfilterbauteil
- 5
- –
- 6
- innere
Ansaugkrümmerbauteilwand
- 7
- Lufteinlass
- 8
- Öffnung
- 9
- äußere Ansaugkrümmerbauteilwand
- 10
- –
- 11
- seitliche
Ansaugkrümmerwände
- 12
- Einhakmechanismus
- 13
- Frischlufteinlass
- 14
- Kühlrippen
- 15
- –
- 16
- u-förmiger Bogen
- 17
- Stellschrauben
- 18
- Anschluss
für Kraftstoffpumpe
- 19
- Anschlussstutzen
- 20
- –
- 21
- Befestigungsöffnung
- 22
- Zugang
- 23
- Schmiermittelrohr
- S
- Stromrichtung