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Sichel-Rasenmäher mit Antrieb durch Verbrennungsmotor
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Die Erfindung betrifft einen Slchel-Rasenmäher mit Antrieb durch Verbrennungsmotor
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Sichel-Rasenmäher sind allgemein bekannt und in Gebrauch.
Dabei ist der Verbrennungsmotor, in der Regel ein 2-Takt-Motor oder 4-Takt-Motor,
mit liegendem Zylinder angeordnet, so daß der Kolben in der Horizontalebene hin-
und herbewegt wird, vährend die Kurbelwelle vertikal angeordnet ist und sich im
Inneren des Schutzgehäuses in der Messerwelle fortsetzt, welche die rotierenden
Messer trägt.
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Derartige Rasenmäher arbeiten mit erheblicher Geräuschentwicklung.
Deshalb ist seit langem versucht worden, die Geräuschentwicklung solcher Rasenmäher
zu vermindern, was in gewissem Umfange auch dadurch gelingt, daß der Motor gekapselt
wird, so daß das Motorgeräusch nicht unmittelbar in die Umgebung oberhalb des Rasenmähers
abgestrahlt wird. Jedoch ist der Motor am Schutzgehäuse des Rasenmähers befestigt,
so daß Körperschallschwingungen des Motors auf das in der Regel aus Blech oder Aluminiumguß
bestehende Schutzgehäuse übertragen werden.
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Das Schutzgehäuse ist in grober Annäherung glockenförmig ausgebildet
und weist Eigenschwingungsfrequenzen auf, die im Bereich der vom Motor her kommenden
Schwingungsanregungen liegen. Dadurch schwingt das Schutzgehäuse mit den Motorschwingungen
vergleichsweise heftig mit und strahlt dabei seinerseits ohne jegliche Kapselung
Schallwellen in die Umgebung ab. Soweit diese Schvingungen im Bereich hörbarer Frequenzen
liegen, erzeugt somit das vom Motor zum Mitschwingen angeregte Schutzgehäuse selbst
eine Schallabstrahlung, welche mit Rücksicht auf die guten Resonanzeigenschaften
des Schutzgehäuses die Schallabstrahlung vom Motor unter Umständen sogar übersteigen
kann, so daß die Kapselung des Motors die Geräuschentwicklung des Rasenmähers insgesamt
nicht ausreichend herabsetzen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die auch bei gekapseltem Motor immer
noch hohe auftretende Geräuschentwicklung beim Betrieb eines Rasenmähers der dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Gattung auf möglichst einfache Weise
merklich weiter zu vermindern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsg-emäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Durch die Zwischenschaltung des Distanzrings aus schwingungsdämpfendem
oder schwingungsisolierendem Material wird die Schwingungsanregung des Schutzgehäuses
vom Motor her veitgehend unterdrückt, also das Schutzgehäuse gegenüber dem Motor
schwingungsisoliert. Dadurch treten am Schutzgehäuse im hörbaren Bereich allenfalls
noch sehr energiearme Schwingungen auf, die keine starke Geräuschentwicklung ergeben.
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Dabei ist insbesondere zu beachten, daß die höherfrequenten Schwingungen
des Motors im hörbaren Bereich, welche durch die hohe Frequenz vergleichsveise energiereich
sind, durch den Distanzring besonders gut gedämpft werden, so daß gerade diese Schwingungen
allenfalls noch mit ganz geringer
Amplitude auf das Schutzgehäuse
übertragen werden und dort keine störende Geräuschentwicklung mehr erzeugen können.
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Es ist zvar an sich vielfach bekannt, Maschinen oder Motore gegenüber
ihrer Abstützung schwingungsisoliert zu lagern, wenn eine Ubertragung von Vibrationen
auf die Lagerfläche vermindert verden soll. Beispielsweise bei Motorkettensägen
mit Antrieb durch Verbrennungsmotor ist es bekannt, die Griffteile der Säge gegenüber
dem Motor und dem Werkzeug durch Zwischenschaltung von schvingungsdämpfendem oder
schwingungsisolierendem Material weitgehend schwingungsfrei zu lagern, um eine Übertragung
der störenden Vibrationen auf die Hand des Werkzeugbenutzers zu vermeiden.
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Hierbei werden in der Regel die Maschinen oder Motore auf Federn,
beispielsweise Schraubenfedern aufgesetzt oder unter Zwischenschaltung von Gummimuffen,
die in der Regel die Befestigungsschrauben konzentrisch umgeben, weich abgestützt.
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ELIe solche Lösung scheidet jedoch im gattungsgemäßen Bereich aus
mehreren Gründen aus. Ein wesentlicher Grund liegt darin, daß eine solche Lagerung
des Motors über die Befestigungsschrauben umgebende Gummimuffen einen breiten Luftspalt
zwischen der Oberseite des Schutzgehäuses und dem Befestigungsflansch des Motors
schaffen würde, durch welchen hindurch Umgebungsluft von oben her in den Messerbereich
eindringen kann. Da in der Regel solche Rasenmäher mit Grasauswurf in einen Grasfangbehälter
versehen sind und hierzu an der Messeranordnung eine vorwiegend radial nach außen
gerichtete Ventilatorwirkung durch entsprechende LuEtablenkelemente erzeugt wird,
würde durch diesen oberen Spalt hindurch in erheblichem Umfang Luft in den Bereich
unterhalb des Schutzgehäuses angesaugt. Hierdurch würde die Grasauswurf-Luftströmung
in nachteiliger Weise gestört und insbesondere das Gras im Bereich der Messeranordnung
niedergedrückt, so daß die Messer das Gras nur unvollständig erfassen
können.
Ein solcher oberer Luftspalt, wie er sich durch übliche Maßnahmen zur Schwingungsisolierung
des Motors ergeben würde, hätte somit erhebliche funktionelle Nachteile des Rasenmähers
zur Folge.
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Weiterhin ist zu beachten, daß die rotierenden Messerarre oder die
rotierende Messerscheibe der Messeranordnung des Rasenmähers im Betrieb bei einer
Drehzahl von 3000 U/min und mehr einen außerordentlich hohen Drehimpuls aufweisen,
der bei einer Kippbevegung des Rasenmähers, wie sie im Betrieb unvermeidlich ist,
infolge der Änderung der raumfesten Lage der rotierenden Messer zu starken Präzessionskräften
führt. Dabei sucht die rotierende Messeranordnung ihre axiale Lage im Raum trotz
der Kippbewegung des Rasenmähergehäuses beizubehalten und bringt ein entsprechendes
Kippmoment über die Messerwelle auf den Motor auf. Wenn dieser, wie es zur Schwingungsdämpfung
mit Gummimuffen erforderlich ist, relativ weich elastisch gelagert ist, so geben
die Gummimuffen den auStretenden PräzessionskrAften merklich nach und wird die Baugruppe
Motor-Messeranordnung gegenüber dem Schutzgehäuse gekippt. Eine solche relative
Kippbewegung der rotierenden Messer gegenüber dem Schutzgehäuse und damit gegenüber
dem Fahrwerk ist nicht nur aus Gründen eines gleichmäßigen Schnittes unerwünscht,
sondern kann im Extremfall auch zum Anschlagen der Messer an benachbarten Bauteilen
des Rasenmähers oder sonst nicht störenden harten Hindernissen auf dem Boden führen,
was natürlich vermieden werden soll.
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Aus diesen Gründen ist für die Verbindung zwischen dem Motor und dem
Schutzgehäuse eines Sichel-Rasenmähers bislang nur eine luftdichte, feste Verbindung
in Betracht gezogen worden, die Präzessionskräfte der einen Kreisel bildenden Messeranordnung
mit der Messerwelle und der Kurbelwelle des Motors als Kreiselachse spielfrei aufnimmt,
so daß störende Luftströmungen im Inneren des Schutzgehäuses von oben
her
und Kippbewegungen der rotierenden Messer gegenüber dem Schutzgehäuse sicher vermieden
sind.
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Durch die Vervendung eines umlaufenden Distanzringes jedoch kann in
der erfindungsgemäßen Weise sowohl ein störendes Eindringen von Luft von oben her
in ausreichendem Umfang vermieden verden, als auch dennoch eine starke Schwingungsdämpfung
erreicht verden. Dadurch, daß der Befestigungsflansch des Motors an seinem Umfang
auf breiter Fläche mit konstruktiv vergleichsweise großer Federhärte abgestützt
ist, können Kippbewegungen der Messeranordnung gegenüber dem Schutzgehäuse bei tippbevegungen
des gesamten Rasenmähers dennoch auf unmerkliche Werte beschränkt werden, die im
Betrieb nicht stören. Infolge der konstruktiv erreichten vergleichsweise großen
Federhärte des Distanzringes kann für diesen andererseits ein Material mit geringer
Shore-Härte von bis hinab zu beispielsweise 20 gevählt werden, vas eine besonders
gute Schvingungsdämpfung ergibt, während die große Ringfläche der Abstützung die
auftretenden Präzessionskräfte dennoch sicher aufnimmt.
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Um eine Schwingungsübertragung vom Motor auf das Schutzgehäuse durch
die Verbindungsschrauben zwischen dem BefestigungsPlansch des Motors und dem Schutzgehäuse
zusätzlich veitgehend auszuschalten, können die als Zugschrauben ausgebildeten BePestigungsschrauben,
die querbeveglich mit Spiel gelagert sind, unter Zwischenschaltung von schvingungsdämpfendem
oder schwingungsabsorbierendem Material wie beispielsweise von Gummimuffen gegen
ihre festen Anlageflächen abgestützt werden. Dadurch wird im Ergebnis jede gut schuingungsübertragende
Verbindung zwischen dem Motor und dem Schutzgehäuse vermieden.
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Auch bei geringer Härte des Materials des Distanzringes läßt sich
eine optimale Abstützung der Präzessionskräfte oder
Präzessionsmosente
optinal dadurch erreichen, daß der Distanzring im wesentlichen bündig Mit de Außenua£ang
des Bcfestigungsflansches abschließt, so daß für die voa Distanzring aufzubringenden
Stützmomente ein optilaler Hebelarm zur Verfügung steht; darüberhinaus erleichtert
ein solcher bündiger Abschluß die Reinigung der Oberseite des Schutzgehäuses.
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Selbstverständlich ist es möglich, durch horizontale Nuten od. dgl.
ii Einzelfall gewünschte gesteuerte Zusatzluftströmungen in den Messerbereich von
oben her gesteuert zu erzeugen, beispielsveise ul den Austrittsbereich der turbelvelle
des Motors vor zu starker Staubbeaufschlagung zu schützen, Ii Regelfalle soll jedoch
der Distanzring den horizontalen Spalt zwischen den Befestigungsflansch und der
Oberseite des Schutzgehäuses im wesentlichen luftdicht abschließen.
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Ein solcher völlig oder jedenfalls ausreichend guter luftdichter Abschluß
läßt sich auch dann erreichen. wenn der Distanzring geschlitzt ausgeführt ist. PUr
ein Auswechseln des Distanzringes ist dann nicht erforderlich, die Messer velle
von der rurbelwelle des Motors zu trennen. Wenn die Befestigungsschrauben des Motors
den Distanzring nicht durch setzen, brauchen diese für ein Auswechseln des Distanzringes
lediglich gelockert zu verden, danit der Distanzring entspannt wird; gegebenenfalls
läßt sich ein völliges Lösen der Befestigungsschrauben auch bei von den Befestigungsschrauben
durchsetzten geschlitzten Distanzring dadurch verseiden, daß die Durchtrittsöffnungen
der Befestigungsschrauben mit zusätzlichen Umfangsschlitzen versehen sind, so daß
auch diese durch diese Einzelschlitze hindurch in die Durch trittsöffaungen horizontal
eingleiten können.
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Veitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand
der Zeichnung.
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Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Sichel-Rasenmähers und Fig. 2 die Einzelheit aus Kreis II in Fig. 1.
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Der in der Zeichnung veranschaulichte Sichel-Rasenmäher läuft in der
an sich üblichen Weise auf vier Laufrädern, die an Verstellhebeln 2 einzeln höhenverstellbar
an einem Schutzgehäuse 3 gelagert sind. Im Inneren des Schutzgehäuses läuft in nicht
näher dargestellter Weise eine Messeranordnung aus Messerarmen oder einer Messerscheibe
mit hoher Drehzahl um, die von einem Motor 4 aus angetrieben wird.
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Der Motor 4 weist einen liegenden Zylinder 5 auf, der eine nicht sichtbare,
vertikale Kurbelwelle antreibt, velche an ihrem unteren Ende die Messerwelle der
Messeranordnung trägt.
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Die Messeranordnung weist geeignete LuBtablenkelement auf, welche
eine Ventilatorwirkung erzeugen und im Bodenbereich des Rasenmähers angesaugte Luft
zusammen mit dem soeben gemähten Gras im wesentlichen radial nach außen beschleunigen,
vodurch das Gras-Luftgemisch über einen radialen AuswurE-kanal 6 in einen luftdurchlässigen
und grasundurchlässigen Grasfangbehälter 7 gelangt.
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Bei üblichen Rasenmähern dieser Art ist der Motor 4 starr am Schutzgehäuse
3 befestigt, so daß durch ungehinderte Schwingungsübertragung auf das Schutzgehäuse
3 die einleitend erläuterten Nachteile einer erheblichen Geräuschentvicklung des
Schutzgehäuses 3 trotz Kapselung des Motors 4 auftreten.
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Erfindungsgemäß jedoch sitzt der Motor 4 über einem vergleichsueise
breiten BefestigungsElansch 8 auf dem darunterliegenden Befestigungsbereich an der
Oberseite des Schutzgehäuses 3 unter Zwischenschaltung eines Distanzringes 9 auf.
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Am Umfang des Befestigungsflansches 8 verteilte Zugschrauben 10
durchsetzen
den BefestigungsElansch 8, den Distanzring 9 und den Befestigungsbereich des Schutzgehäuses
3 und verspannen dabei den Distanzring 9 zvischen dem Befestigungsflansch 8 und
dem Schutzgehäuse 3. Hierdurch wird in den Distanzring 9, der aus einem veichen,
schvingungsdämpfenden oder schwingungsisolierenden Material wie Gummi oder Kunststoff
mit gummiähnlichen Eigenschaften besteht, eine Vorspannung eingebracht, velche seine
Formstabilität gegenhuber Kippmomenten des Motors 4 gegenüber dem Schutzgehäuse
3 erhöht. Der Distanzring 9 überdeckt einen großen Bereich der freien Ringflächen
zvischen dem Befestigungsflansch 8 und dem Befestigungsbereich des Schutzgehäuses
3, so daß er auf breiter Fläche abstützt. Hierdurch vird konstruktiv eine vergleichsweise
hohe Federhärte erzeugt, welche Relativbevegungen des Motors und der Messeranordnung
gegenüber dem Schutzgehäuse 3 veitgehend unterbindet. Andererseits kann vegen der
hohen konstruktiven Federhärte ein besonders veiches Material für den Distanzring
9 gevählt werden, mit einer Shore-Härte gegebenenfalls weit unterhalb von 70, etwa
bis hinunter zu 20, welches besonders gut schwingungsdämpft.
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Selbstverständlich stehen darüberhinaus im Bedarfsfall weitere konstruktive
Maßnahmen zur Verfügung, mit denen einerseits eine besonders gute Schwingungsdämpfung
und andererseits eine ausreichende Starrheit gegenüber Kippbewegungen erzielt verden
können. So kann etwa die Oberseite und/oder die Unterseite des Distanzringes 9 in
nicht näher dargestellter Weise mit Riffelungen versehen verden, die zur Erzielung
der Luftdichtheit in Umfangsrichtung verlaufen können und die Schwingungsübertragung
vom Motor 4 in den Distanzring 9 hinein bzv. vom Distanzring 9 auf das Schutzgehäuse
3 veiter vermindern, dabei aber nur eine sehr begrenzte leichte Kippbeveglichkeit
zvischen Motor 4 und Schutzgehäuse 3 zulassen, da nach der Zusammendrückung der
Riffeiwülste sofort eine flächige Anlage am massiven Körper des Distanzringes erfolgt.
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Der Distanzring 9 kann vergleichsweise dick ausgebildet verden, ul
die Schwingungsisolierung weiter zu verbessern, vobei aber infolge der flächigen
Abstützung und der Vorspannung über den gesamten Abstützquerschnitt dennoch eine
ausreichend feste Lagerung der Baueinheit Notor-Messeranordnung as Schutzgehäuse
3 erzielt ist. Bereits bei einer Dicke von etwa 5 s lassen sich jedoch gute Schvingungsdämpfungswirtungen
erzielen, während bei einer Dicke oberhalb von etwa 20 e eine ausreichende Foristabilität
nur noch schwer erzielt verden kann. Bevorzugt liegt die Dicke des Distanzrings
il Bereich von etwa 10 ar, Insbesondere in diesen Falle ergibt eine Ringbreite des
Distanzringes von etwa 25 - bei einer Shore-Härte von rund 40 bis 50 eine befriedigende
Schwingungsdämpfung bei ausreichender ForM-stabilität des Distanzrings.
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Zur Vereinfachung der Montage und einer Ausvechslung des Distanzringes
9 kann dieser Mit einen vorzugsweise schrägen Schlitz 11 versehen sein, so daß der
Distanzring 9 von der Seite her in seine die Kurbelwelle bzw. die Messerwelle umgebende
Betriebsstellung eingeschoben werden kann. Sofern die Zugschrauben 10 iM radialen
Ringbereich des Distanzringes 9 liegen und diesen daher durchsetzen, kann eine vollständige
Lösung der Befestigungsschrauben zu ein Einbau oder einen Auswechseln des Distanzringes
9 überdies auch dadurch vermieden werden, daß zusätzliche lokale Schlitze 12 im
Bereich der Durchtrittsöffnungen des Distanzringes 9 für die Zugschrauben 10 angebracht
sind, die eine Einführung der Zugschrauben 10 in ihre Durchtrittsöffnuugen im Distanzring
9 von der Seite her gestatten.
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Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, erfordert eine wirksame Schwingungsisolierung
des Schutzgehäuses 3 gegenüber den Motor 4 Mittels des Distanzringes 9 denkbar geringen
konstruktiven, herstellungstechnischen und montagetechnischen Aufwand, und führt
gleichzeitig zu keinerlei Störungen in Betrieb des Rasenäähers.
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Um zu vermeiden, daß über die Zugschrauben 10 eine lokal ungehinderte
Übertragung von Schvingungen des Motors 4 auf das Schutzgehäuse 3 erfolgt, können
die Köpfe der Zugschrauben 10 gegenüber den jeweiligen Anlageflächen am Befestigungsflansch
8 bzw. dem Schutzgehäuse 3 über schwingungsdämpfendes Material 13, beispielsweise
Gummimuffen, abgestützt werden. Damit besteht keine gut schvingungsübertragende
Verbindung mehr zvischen dem Motor 4 und dem Schutzgehäuse 3.
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Versuche haben überraschend gezeigt, daß ein erfindungsgemäßer geschlossener
Distanzring mit oder ohne Schlitz gegenüber einzelnen Gummisockeln od. dgl. auch
eine verbesserte Geräuschdämpfung ergibt. Es ist zu vermuten, daß einzelne Gummisockel,
die eine Geräuschminderung von etwa 1/2 dbA ergeben, zu Strömungsgeräuschen der
von oben angesaugten Luft führen und/oder das nicht zu vernachlässigende Messergeräusch
ungehindert nach außen dringen lassen. Mit einem Distanzring nach der Erfindung
wurde hingegen eine Absenkung des Geräuschpegels um bis zu 2 dbA erzielt.