DE4201151C2 - Durch eine Brennkraftmaschine angetriebener Rasenmäher - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen durch eine Brennkraft­ maschine angetriebenen Rasenmäher. Bei derartigen Antriebs­ maschinen für Rasenmäher oder auch für andere Zwecke besteht das Problem bei wechselnder Belastung Drehzahl und/oder Drehmoment innerhalb eines bestimmten Bereiches konstant zu halten, damit optimale Arbeitsbedingungen eingehalten werden können. So be­ steht bei Rasenmähern beispielsweise das Problem, bei feuchtem und bei trockenem Gras einen Schnitt möglichst mit gleicher Drehzahl des Messerbalkens vorzunehmen. Zwar kann in gewissen Grenzen die Drehzahl durch die Gashebelstellung und/oder die Vorschubbewegung des Mähers eingestellt werden, jedoch ist diese Einstellung abhängig von der Erfahrung und der Geschicklichkeit der Bedienungsperson.

Häufig finden zur Konstanthaltung der Drehzahl Fliehkraftregler Verwendung, die in Abhängigkeit von der sich ändernden Drehzahl eine Einstellung vornehmen. Es sind auch andere mechanische oder elektronische Steuerungen in den verschiedensten Ausführungs­ formen bekanntgeworden, die spezielle Aufgaben zuverlässig er­ füllen. Ferner sind Regler bekannt, die über Fühler Ist-Werte bestimmter Betriebsgrößen feststellen und diese Betriebsgrößen auf einen vorbestimmten Sollwert regeln.

Die DE-OS 24 40 863 beschreibt eine automatische Steuerung für Maschinen, bei der mit einem auf Puffern gelagerten Maschinen­ gehäuse eine Vorrichtung verbunden ist, bei der durch eine teil­ weise Verlagerung bzw. Verdrehung des Maschinengehäuses bei Auftreten eines Reaktionsmomentes in einer vorbestimmten Rich­ tung ein Hebel für die Betätigung einer Zusatzenergiezufuhr ver­ stellbar ist. Durch diese Steuerung soll bei Kraftfahrzeugen eine rationelle und vollständige Ausnutzung des Kraftstoffs unter Vermeidung von Kraftstoffverlusten erzielt werden, indem bei einer Überlastung des Motors beispielsweise beim Befahren starker Steigungen oder bei Beschleunigungsvorgängen die be­ nötigte Energie automatisch ergänzt wird. Diese Anordnung be­ wirkt demgemäß eine Ja/Nein-Schaltung, mit der eine kontinuier­ liche Regelung nicht möglich ist.

Die DE 31 15 692 A1 betrifft die Regelung der Differenzdrehzahl bei einer Schneckenzentrifuge. Hierbei wird die Differenzdreh­ zahl zwischen der Förderschnecke und der Zentrifugentrommel sowie das Schneckendrehmoment gemessen, wobei aus einer in einem Rechner gespeicherten Kennlinie in Abhängigkeit von dem Meßwert für das Schneckendrehmoment ein Sollwert für die Differenzdreh­ zahl gebildet wird. Hierbei handelt es sich um ein adaptives Regelverfahren, welches in Abhängigkeit von einer gespeicherten Kennlinie arbeitet und schon aus Kostengründen für einen Rasen­ mäher nicht in Betracht kommt.

Die DE 28 33 567 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Geschwindig­ keitssteuerung, wobei die Drehzahl eines Ablaufgliedes, das von einer Spiralfeder angetrieben wird, konstant gehalten werden soll. Diese Drehzahlsteuerung soll die üblichen schwingenden Hemmwerke ersetzen. Zu diesem Zweck ist eine Wirbelstrombremse vorgesehen, deren Magnete mit einer Scheibe, in der Wirbelströme induziert werden, zusammenwirken, um diese mehr oder weniger zu bremsen. Das Bremsmoment wird dadurch eingestellt, daß die Per­ manentmagnete auf einem bestimmten Radius wirksam sind, d. h. sie sind längs von Radien der Bremsscheibe in Abhängigkeit von einem abgenommenen Drehmoment verstellbar, um eine konstante Drehzahl herbeizuführen. Ein solches Hemmwerk ist naturgemäß für Rasen­ mäher nicht anwendbar, und zwar schon deshalb nicht, weil der Motor nicht wie bei einer sich entspannenden Feder, ein abneh­ mendes Drehmoment liefert.

Die DE 39 02 174 A1 beschreibt eine Regelvorrichtung für eine Maschine zur Steuerung der Geschwindigkeit oder Drehzahl. Die Regelvorrichtung besteht aus einer nicht-magnetischen und elek­ trisch leitenden Scheibe, die synchron zum Läufer der Maschine gedreht wird, wobei ein Schwenkglied und ein Magnet vorhanden sind und der Magnet auf dem Schwenkglied angebracht ist und ein Magnetfeld auf der Scheibe erzeugt wird, um eine elektromagneti­ sche Kraft zum Erzielen der Schwenkbewegung des Schwenkgliedes entsprechend der Drehung der Scheibe zu induzieren. Diese Vor­ richtung arbeitet im Prinzip ähnlich wie die Vorrichtung nach der oben erwähnten DE 28 33 567 A1. Die ist jedoch für Rasenmäher nicht anwendbar, bei denen die Leistung in der Größenordnung von einem oder mehreren kW liegt.

Die DE 32 41 763 A1 bezieht sich zwar auf eine Drehzahlregelung bei einem Rasenmäher, jedoch handelt es sich hierbei um einen elektromotorisch angetriebenen Luftkissenrasenmäher, der mit einer elektronischen Motorsteuereinheit ausgestattet ist, die die maximale Motordrehzahl im unbelasteten Zustand begrenzt, um ein Durchgehen des Motors zu verhindern. Ferner wird die Motor­ drehzahl über einen vorbestimmten Bereich von Motorbelastungen gesteuert, und der Motor wird in die Lage versetzt, mit einer weiteren, niedrigeren Drehzahl zu laufen, die ebenfalls über einen vorbestimmten Bereich von Motorbelastungen konstant ist. Diese niedrigere Drehzahl bewirkt dabei eine Verringerung der Schnitthöhe des Luftkissenmähers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen durch eine Brennkraftmaschine angetriebenen Rasenmäher zu schaffen, bei dem mit einfachen Mitteln die Drehzahl auf einen optimalen Wert ein­ gestellt wird, ohne daß irgendwelche Steuerungen von der Be­ dienungsperson vorgenommen werden müßten.

Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch die Gesamtheit der im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.

Gemäß der Erfindung wird somit eine vom Reaktionsdrehmoment zwischen Stator und Chassis abhängige Steuerung vorgenommen, wo­ zu es lediglich notwendig ist, den Stator des Motors im Rasen­ mäherchassis um die Messerwellenachse, d. h. um eine Vertikal­ achse drehbar zu lagern. Wenn dann der Stator des Motors über eine Feder gegenüber dem Chassis abgestützt ist, kann ein Über­ tragungsgestänge derart vorgesehen werden, daß in Abhängigkeit von dem von Reaktionsmoment abhängigen Drehwinkel auf den be­ reits vorhandenen Stellhebel eingewirkt wird, um automatisch eine Drehzahlanpassung bzw. Drehmomentanpassung vorzunehmen. Dadurch wird gewährleistet, daß sich der Rasenmäher automatisch auf trockenes oder nasses Gras und hohes bzw. niedriges Schnitt­ gut einstellt.

Es ist zwar durch die DE-OS 15 07 425 bereits bekannt, bei einem Rasenmäher mit vertikaler Motorachse den Stator drehbar im Chassis zu lagern. Hierbei wird jedoch das auftretende Reak­ tionsmoment dazu ausgenutzt, das Elektrokabel auf eine mit dem Motor vereinigte Kabeltrommel aufzuwickeln. Eine Drehzahlein­ stellung der Messerwelle ist hierbei nicht möglich.

Das Wesen der Erfindung liegt demgegenüber darin, daß das sich lastabhängig bei jedem Antriebsvorgang zwischen Stator und Motor einstellende Reaktionsdrehmoment zur Einstellung oder sogar zur Regelung einer bestimmten Betriebsgröße herangezogen wird. Durch die Erfindung wird erreicht, daß ohne manuelle Nach­ stellung eine vorbestimmte Betriebsweise innerhalb relativ enger Grenzen aufrechterhalten werden kann.

Durch die Erfindung wird nicht nur verhindert, daß der Rasenmä­ her bei hohem Widerstand stehenbleibt, sondern es wird auch ein Durchdrehen bei geringem Widerstand vermieden. Dieser zuletzt erwähnte Betriebszustand ist wegen der damit verknüpften Geräuschbelästigung besonders störend. Ferner bewirkt die Erfindung eine Verminderung der Umweltbelastung, weil der Motor immer in einem Betriebszustand arbeiten kann, für den er ausge­ legt ist und in dem der geringste Schadstoffausstoß zu erwarten ist.

Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines mit einer erfin­ dungsgemäß gesteuerten Brennkraftmaschine ausgerüsteten Rasenmähers,

Fig. 2 eine schematische Grundrißansicht zu Fig. 1.

Der in der Zeichnung dargestellte Rasenmäher weist ein mit Laufrädern 11 versehenes Chassis 10 auf, das die den Stator bildende Brennkraftmaschine 12 über ein Kugellager 14 drehbar um eine vertikale Achse lagert. Die den Messerbalken 18 tragende Rotorwelle 16 der Brennkraftmaschine 12 liegt koaxial zur Drehachse des Kugellagers 14. Vom Chassis 10 steht nach oben ein Anschlagstift 14 vor, der in einen Kreisbogenschlitz 22 eines Anschlagbleches 24 einsteht, das seitlich von der Brennkraftmaschine vorsteht. Der Krümmungsmittelpunkt des Kreisbogenschlitzes 22 fällt mit der Drehachse des Kugellagers 14 zusammen, so daß der Motor um den durch die Bogenlänge des Schlitzes 22 bedingten Winkelbetrag gegenüber dem Chassis im Kugellager 14 drehbar ist. Zur Begrenzung der Winkelbewegung könnten selbstverständlich auch andere Anschlaganordnungen vorgesehen werden.

Eine Zugschraubenfeder 26 ist an ihrem gemäß der Zeichnung rechten Ende am Anschlagblech 24 verankert und an ihrem linken Ende an einem mit dem Chassis 10 fest verbundenen Ansatz 28. Diese als Rückholfeder wirkende Schraubenfeder 26 hat das Bestreben, die Brennkraftmaschine gemäß Fig. 2 in Uhrzeigersinn gegenüber dem Chassis zu verdrehen, bis die in Fig. 2 dargestellte Anschlagstellung erreicht ist.

Das beim Lauf der Brennkraftmaschine durch den Widerstand des Messerbalkens 18 auf die Brennkraftmaschine (Stator) 12 ausgeübte Reaktionsdrehmoment wirkt in Richtung des Pfeiles P gemäß Fig. 2 und sucht die Brennkraftmaschine im Kugellager 14 gemäß Fig. 2 im Gegenuhrzeigersinn zu verdrehen, bis die andere Anschlagstellung erreicht ist. Da der Verdrehung der Brennkraftmaschine im Kugellager die Rückholfeder 26 entgegenwirkt, stellt sich ein Gleichgewichtszustand je nach Belastung des Messerbalkens ein, denn je höher die Belastung, desto größer wird das Reaktionsdrehmoment und daher der Winkelausschlag. Um bei kurzzeitigen Lastschwankungen eine Verstellbewegung zu unterdrücken und die Brennkraftmaschine im Chassis in einer stabilen Winkelstellung zu halten ist eine Dämpfungsvorrichtung vorgesehen, die aus einem am Chassis 10 verankerten Zylinder 30 und einem darin laufenden Kolben besteht, dessen Kolbenstange 32 mit ihrem Ende am Anschlagblech 24 verankert ist. Als Dämpfungszylinder können bekannte hydraulische oder pneumatische Dämpfungsvorrichtungen vorgesehen werden.

Die Brennkraftmaschine 12 ist mit einem Vergaser 34 ausgerüstet und die Brennstoffzufuhr wird über eine Drosselklappe 36 bewirkt, durch deren Verstellung die Leistung und mit ihr die Drehzahl eingestellt werden. Durch eine Drehung der Drosselklappe 36 im Gegenuhrzeigersinn wird die Brennstoffzufuhr erhöht und bei Drehung im Uhrzeigersinn verringert. Die Drosselklappe 36 ist mit einem um eine Achse 38 schwenkbaren Hebel 40 über ein Gestänge 42 verbunden. Demgemäß bewirkt eine Verstellung des Hebels 40 im Gegenuhrzeigersinn eine Öffnung der Drosselklappe, und eine Bewegung im Uhrzeigersinn ein Schließen derselben. Durch eine Feder 44 wird der Stellhebel 40 in die Leerlaufstellung gezogen. Auf den Stellhebel 40 wirkt außerdem ein üblicher Fliehkraftregler 46 ein. Am Stellhebel 40 greift ferner das Kabel 48 eines Bowdenzuges 50 an, das am anderen Ende am Gashebel 52 des Rasenmähers verankert ist, der am Führungsgriff 54 gelagert ist. Bei Verstellung des Gashebels 52 im Gegenuhrzeigersinn wird die Drosselklappe geöffnet.

An dem Stellhebel 40 greift ferner die erfindungsgemäße Steuereinrichtung an. Diese besteht aus einem Lenker 56, der an einem Ende am Ansatz 28 des Chassis 10 und mit dem anderen Ende an einem Steuerhebel 58 angelenkt ist, der um eine Achse 60 schwenkbar und über eine Feder 62 mit dem Stellhebel 40 verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung arbeitet wie folgt:

Nachdem der Motor angelassen ist und der Gashebel 52 in die Betriebsstellung überführt ist, erfolgt eine weitere Einstellung einerseits in bekannter Weise über den Zentrifugalregler 46, der drehzahlabhängig arbeitet, und andererseits über die erfindungsgemäße Steuereinrichtung. Bis zum Erreichen einer vorbestimmten Laststellung wird der Motor 12 in der in Fig. 2 dargestellten Anschlagstellung durch die Feder 26 gehalten. Wenn das Reaktionsdrehmoment infolge erhöhter Belastung des Messerbalkens 18 über einen vorbestimmten Wert ansteigt, wird der Motor 12 gegenüber dem Chassis 10 in Richtung des Pfeiles P verdreht, wodurch der Hebel 58 durch den Lenker 56 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt wird und auf den Stellhebel 40 einwirkt, der die Drosselklappe öffnet. Bei Verminderung der Last wird der Motor durch die Feder 26 mehr oder weniger weit zurückgezogen, wodurch eine entgegengesetztsinnige Steuerung stattfindet.

Claims (7)

1. Durch eine Brennkraftmaschine angetriebener Rasenmäher mit den folgenden Merkmalen:

• - der Antriebsmotor (12) ist mit seinem Stator im Chassis (16) um einer zu seiner Rotorwelle (16) koaxiale Achse drehbar gelagert;
• - der Stator ist entgegen seinem Reaktionsdrehmoment federnd (26) abgestützt;
• - ein Übertragungsglied (56) zwischen dem Chassis (10) und dem Stator des Motors wirkt in Abhängigkeit von der Relativver­ drehung zwischen dem Chassis (10) und dem Stator des Motors auf ein Stellglied (40) ein;
• - das Stellglied steht mit der Drosselklappe (36) im Verga­ ser (34) des Motors in Wirkverbindung;
• - das Stellglied (40) steht mit dem Ausgang eines üblichen Fliehkraftreglers (46) in Wirkverbindung;
• - das Stellglied (40) steht mit dem Gashebel (52) des Rasen­ mähers in Wirkverbindung.

2. Rasenmäher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (56) über eine Feder (62) am Stellglied (40) angreift.

3. Rasenmäher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (40) über Federn mit der Drosselklappeneinstellung bzw. dem Fliehkraftregler (46) in Verbindung steht.

4. Rasenmäher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (56) auf einen Schwenkhebel (58) einwirkt, der über eine Federverbindung (62) am Stellglied (40) angreift.

5. Rasenmäher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dämpfungsglied (30) zwischen Chassis (10) und Motorgehäuse angeordnet ist.

6. Rasenmäher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die federnde Abstützung bewir­ kende Rückholfeder (26) zwischen einem Ansatz (28) des Chassis (10) und einem Anschlagblech (24) des Motorstators ausgespannt ist.

7. Rasenmäher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied einen Dämpfungs­ zylinder (30) aufweist, der am Chassis (10) verankert ist und in dem ein Kolben läuft, dessen Kolbenstange (32) am Anschlag­ blech (24) des Motorstators verankert ist.