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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Schneidköpfe zur Verwendung für Rotationstrimmer
mit flexiblem Schneidfaden. Rotationstrimmer mit flexiblem Schneidfaden
werden allgemein verwendet, um Vegetation zu schneiden, wie Gras
und Unkraut, besonders entlang von Wegen, Zäunen und Blumenbeeten und rings
von Bäumen.
Diese Vorrichtungen weisen einen rotierenden Antriebskopf auf, der
eine oder mehrere Längen
von Einfaden-Schneidfäden trägt, die
in einem Gehäuse
befestigt sind. Die verlängerten
Endabschnitte jedes Schneidfadens ragen aus den Gehäusen durch
Führungen
in der Seitenwand des Gehäuses
heraus. Wenn der Kopf mit hoher Geschwindigkeit rotiert, werden
die Endabschnitte des Fadens durch die darauf einwirkenden Zentrifugalkräfte veranlasst
sich vom Kopf aus nach außen
auszustrecken, und funktionieren als Schneidklingen.
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Die
Mehrzahl der Trimmerköpfe,
die derzeit in Gebrauch sind, wenden zwei separate Einfaden-Schneidfäden an,
die um eine innerhalb des Kopfgehäuses befestigte gemeinsame
Spule gewickelt sind. Die Schneidfäden ragen durch in der Seitenwand
des Trimmergehäuses
diametral gegenüberliegende
Führungen
aus der Spule und dem Gehäuse.
Wenn der aus dem Kopf herausragende Schneidfaden abbricht oder allzu
sehr abgenutzt ist, muss ein frischer Faden aus dem Kopf gezogen
werden und der alte Faden wird abgetrennt und weggeworfen. Bei den
allgemein mit manuelle Köpfe
bezeichneten Schneidköpfen
wird der Antriebsmotor, der mit Benzin oder elektrisch betrieben
sein kann, abgeschaltet und eine auf den stationären Kopf positionierte Faden-Zumesseinrichtung
wird zum Ausgeben von zusätzlichen
Fäden aus
dem Kopf heraus aktiviert. Dies wird gewöhnlich durch den Mechanismus
vollendet, welcher die Spule vom Kopf zeitweilig ablöst und die
Spule um ein vorbestimmtes Maß relativ
zu dem Kopf dreht. Beim einfachen Ziehen des Schneifadens wird eine
gemessene Länge
frischen Fadens aus der Spule herausgezogen und der alte Faden wird
abgetrennt und weggeworfen. In einem Versuch, die Stillstandszeit
für den
Fadensaustausch zu reduzieren, wurden die üblicherweise mit „Stoss-Zuführ" Köpfe bezeichneten
Köpfe entwickelt, wobei
der Austauschmechanismus in Betrieb ist, während der Kopf weiterhin rotiert.
Der Benutzer drückt
einfach den rotierenden Kopf gegen den Boden und dadurch wird eine
Auslösertaste
auf der Unterseite des Kopfes angedrückt, welcher die fadentragende
Spule vom Gehäuse
vorläufig
ablöst
und somit ermöglicht,
dass die Spule relativ zum Gehäuse
gedreht wird. Die Trägheit
des Fadens und die Zentripetalkraft (häufig irrtümlich als Zentrifugalkraft benannt),
die auf den sich aus dem schnell rotierenden Kopf herauserstreckenden
Faden einwirken, veranlassen, dass der frische Faden herausgezogen wird
und sich aus dem Gehäuse
erstreckt. Von einem Zumessmechanismus wird die Relativdrehung der Spule
bezüglich
des Gehäuses
begrenzt und daher wird die Länge
des aus dem Kopf ausgegebenen frischen Fadens begrenzt. Ein in einem
gewünschten Radialabstand
von der zentralen Drehachse bereitgestellter Messerschutz trennt
die abgenutzten Fäden
ab und lässt
die Sollfadenlängen
aus dem Kopf vorragen. In einem Versuch, den Fadenaustauschprozess
weiter zu rationalisieren, wurden „automatische Köpfe" entwickelt. Solche
Köpfe weisen
gewöhnlich
einen federvorgespannten klinkenartigen Mechanismus auf, der auf
ein Ungleichgewicht zwischen der nach innen und nach außen weisenden, auf
den schnell drehenden Faden einwirkenden Kräfte reagiert, das sich aus
einem Verlust an Masse des wegen Abnutzung oder Abbrechens sich
vom Kopf aus erstreckenden Fadens ergibt. Die Aktivierung des Klingemechanismus
löst die
Spule zeitweilig vom Gehäuse
ab, somit werden eine Relativdrehung zwischen den beiden und das
Ausgeben einer dosierten Menge von Faden ermöglicht. Das überschüssige Material
wird wieder von einem Messerschutz automatisch abgetrennt wie bei
den „Stoss-Zuführ" Köpfen.
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Wenngleich
diese Entwicklung des Rotationstrimmers mit flexiblem Schneidfaden
vom manuellen Kopf zum automatischen Kopf die Benutzungszeit und
den Austauscharbeitsaufwand von abgenutzten und defekten Fäden erheblich
reduziert hat, werden diesen Fortschritten mit Widerstand begegnet.
Jeder dieser Typen von Schneidköpfen
erfordert für
den Benutzer, den Faden zu ersetzen, wenn der Originalvorrat aufgebraucht
ist. Für
den gelegentlichen Heimanwender kann das ein Problem darstellen.
Abhängig
von jeweiligem Kopf müssen üblicherweise
wenigstens zwei separate Fäden
von mehreren Metern Länge
um die Spule gewickelt werden. Wenn das nicht richtig getan wird,
verwickelt sich der Faden innerhalb des Kopfes, wodurch das Abziehen des
frischen Fadens gestört
wird und ein Zerlegen des Kopfes und ein Rückspulen des Fadens erforderlich
werden. Je komplizierter der Faden-Zuführmechanismus ist, desto kritischer
ist das geeignete Abwickeln des Fadens innerhalb des Kopfes. Geeignetes
Abwickeln ist besonders wichtig bei automatischen Köpfen, wo
das geringste Verheddern die Funktion des Fadensausgabemechanismus
stören kann.
So bleibt ein Bedarf an einem Rotationstrimmer mit flexiblem Schneidfaden,
der die Funktion des Fadensaustausches für den Heimanwender stark vereinfacht.
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Mehrere
Ansätze
zum Bereitstellen eines benutzerfreundlicheren rotierenden Schneidkopfs
sind gemacht worden. Solche Köpfe
verwenden an Stelle von um eine innere Spule gewickelten langen
Abschnitten eines Fadens gewöhnlich
eine oder mehrere kurze Längen
eines Fadens, die innerhalb des Kopfes verankert sind. Diese Köpfe werden
häufig als
Festlängenschneidköpfe bezeichnet.
Während Festlängenschneidköpfe die
Notwendigkeit des sorgfältigen
Umwickelns des Fadens um die Spulen beseitigt haben, erfordern viele
solche Köpfe
zur Verhinderung von Verhedderungen noch eine Demontage, um abgetragenen
oder gebrochenen Faden zu ersetzen. Ein Festlängenkopf, der zum Durchführen des
Fadenwechsels kein Zerlegen erfordert, ist im
U.S. Patent Nr. 4,062,114 zu finden,
ausgestellt an Luick und betitelt „VEGETATION CUTTING APPARATUS". Die Schneidköpfe, die
darin offenbart werden, sind mit einem von mehreren unterschiedlich
konfigurierten Kanälen
ausgestattet, die in einem im Durchmesser reduzierten Bereich nahe
an der Seitenwand des Kopfes enden. Eine kurze Länge des flexiblen Schneidfadens
erstreckt sich durch den Kanal und radial aus dem Kopf heraus. Der
Faden wird am Ort von einem an dem inneren Ende der Schneidfadenlänge befestigten
vergrößerten Element
gehalten, welches entlang des Kanals verlagerbar ist, aber dessen
verkleinerten Durchmesserbereich nicht passieren kann. Während solch
eine Kopf- und Fadenkonfiguration einen verhältnismäßig einfachen Fadenaustausch
bereitstellt, muss jede Länge des
Austauschfadens an ihrem Ende mit einem geeigneten vergrößerten Element
ausgestattet sein, wodurch die Betriebskosten erheblich erhöht werden. Zusätzlich kann
der Fadenaustausch schwierig sein, wenn der Schneidfaden im Fadenkanal
oder am Auslassende des Fadenkanals brechen sollte.
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Andere
Ansätze
zum Bereistellen eines Festlängenschneidkopftrimmers,
bei denen der Faden leicht und schnell ausgetauscht werden kann, sind
in den
U.S. Patenten Nr. 5,758,424 und
5,887,348 zu finden, beide
ausgestellt an Fernando und Ignacio Iacona und betitelt „HERD FOR
STRING TRIMMER".
Patent Nr.
5,758,424 offenbart
einen Trimmerkopf, wobei ein Paar von gegenüberliegenden Längen des
Schneidfadens anliegend an federvorgespannten Nocken in den Kopf
eingeführt
sind. Zum Haltern des Fadens am Ort, wenn der Kopf stillsteht, bewirken
die Federn, dass die Nocken gegen den Faden mit genügend Kraft
angedrückt
werden. Zum Bereitstellen einer größeren Fadenbefestigungskraft
während
des Betriebs sind die Nocken so konfiguriert, dass ihre Schwerpunkte
sich zwischen den Zapfen, auf denen sie befestigt sind, und einer gegenüberliegenden
Wand, gegen welcher die jeweiligen Längen des Schneidfadens angedrückt werden, angeordnet
sind. Die auf den Nocken wegen der schnellen Umdrehung des Schneidkopfes einwirkende
Zentrifugalkraft bewirkt, dass die Nocken nach außen schwenken
und, zur Befestigung des Fadens an dem Kopf während des Betriebs, eng gegen
die Längen
des Schneidfadens drücken.
Obwohl solch ein Kopf den Fadenaustausch dadurch erleichtert, indem er
erlaubt, dass frische Längen
des Austauschfadens in den Kopf durch darin gegenüberliegenden Öffnungen
einfach eingeführt
werden und am Ort durch die federvorgespannten Nocken gehalten werden,
ist der Iacona Kopf bezüglich
der engen Befestigung des Schneidfadens von der Rotationsgeschwindigkeit
abhängig.
Dementsprechend wird wenn solch ein Kopf bei dichten Büscheln benutzt
wird, die Gegenkraft auf dem Faden bewirken, wodurch die Rotationsgeschwindigkeit
des Kopfes abnimmt und die auf den Nocken wirkende Zentrifugalkraft
und folglich die Nockengreifkräfte
gegen die Fadenlängen
verringert werden. Infolgedessen könnte der Faden von den Büscheln aus
dem Kopf herausgezogen werden was den Kopf ungeeignet für die Anwendung
für dichte Büschel macht.
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U.S. Patent Nr. 5,887,348 offenbart
einen Festlängenschneidkopf,
welcher zum Halten des Fadens am Ort einen federvorgespannten Mechanismus
mit konstanten Greifkräften
anwendet. Der Mechanismus jedoch erstreckt sich durch die Oberseite des
Kopfgehäuses,
sodass er vom Benutzer zum Lösen
und zur Befestigung des Fadens betätigbar ist, wenn der Kopf stillsteht.
Die Ausdehnung des Befestigungsmechanismus über die Fläche des Kopfes hinaus macht
den Mechanismus während
des Gebrauchs anfällig
gegen das Verheddern, was dazu neigen würde, den Mechanismus aus dem
Kopf nach außen
zu ziehen und den Schneidfaden möglicherweise
bei einer verhältnismäßig hohen
Geschwindigkeit zu lösen.
Daher ist diese Ausführungsform
eines Festfaden-Kopfes, obwohl sie bezüglich ihrer Greifkraft nicht
von der Rotationsgeschwindigkeit abhängig ist, für den Gebrauch bei dichten
Büscheln
ebenfalls wenig geeignet.
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Es
wäre wünschenswert,
einen Schneidkopftrimmer mit flexiblem Faden bereitzustellen, der leichten
Fadenaustausch und Fadenentfernen des Festlängenschneidkopfs, der von Iacona
angeboten wird, bewahrt, aber zur Fadenbefestigung weder abhängig von
der Rotationsgeschwindigkeit noch empfindlich gegenüber unbeabsichtigter
Ablösung
des Schneidfadens während
des Gebrauchs unter den härtesten
Bedingungen des Schneidens ist. Der Festlängenschneidkopf der vorliegenden
Erfindung erreicht diese Resultate.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Zusammenfassend
weist die vorliegende Erfindung einen Festlängenschneidkopf für Rotationstrimmer
mit flexiblem Schneidfaden auf, wobei zwei verhältnismäßig kurze Festlängen des
Schneidfadens in gegenüberliegenden
Kanälen
in dem Kopf durch an der Seitenwand des Trimmerkopfgehäuses diametral
gegenüberliegende Öffnungen
eingeführt und
am Ort durch ein Paar von federvorgespannten gezahnten Nocken befestigt
sind. Jeder der Nocken ist an einem den Kanälen benachbarten Zapfen innerhalb
des Gehäuses
schwenkbar befestigt und definiert eine gekrümmte Nockenfläche. Die
Nockenzähne
sind entlang der gekrümmten
Nockenfläche angeordnet
und ragen von dieser in einen der Kanäle mit variierender Einwärtsneigung
zu einer radial sich erstreckenden Stützwand an der gegenüberliegenden
Seite des Kanals. Ein Paar von Drehfedern spannen die Nocken vor,
um sie um ihre Befestigungszapfen so zu schwenken, dass die Rückseiten
der Zähne kontinuierlich
in Richtung zu den Öffnungen
in den Kanälen
gedrängt
werden.
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Wenn
ein Faden in den vorgeschlagenen Kopf eingeführt wird, passiert er entlang
der Kanäle zwischen
der Stützwand
und einen der Nocken und stößt an die
Rückseite
von einem oder von mehreren Nockenzähnen an. Wenn ein Faden weiter
in das Gehäuse
eingeschoben wird, drückt
er gegen die Nockenzähne
und veranlasst den Nocken, sich entgegen der Federkraft und von dem
Faden weg zu schwenken und ermöglicht,
dass der Faden zwischen der Wand und den Nocken eingeführt wird.
Die zwei Längen
des Fadens werden innerhalb des Gehäuses eingeschoben, bis die
inneren Enden aus Öffnungen
auf der Unterseite des Kopfes hervortreten. Der Faden ist dann eingeführt. Wenn
der Kopf stillsteht, ist der Faden am Ort durch die Federn gehalten,
die die Rückseiten
und die Spitzen von mehreren Nockenzähnen gegen den Faden drängen, die den
Faden gegen eine der Stützwände andrücken. Falls
einer den Faden nach außen
ziehen würde, würden die
geneigten Nockenzähne
den Faden verschnappen und dazu neigen den Nocken in Richtung der
Federkraft zu schwenken. Jedoch, wenn die Nocken nach außen schwenken,
werden die Fadenlängen
gegen die Stützwände angedrückt wodurch
ein weiteres Schwenken der Nocken verhindert wird. Demzufolge werden
die Nockenzähne
sich in den Faden eingraben und dessen Herausziehen verhindern. Daher
wirken die Nockenzähne
wie Sperrklinken und verhindern ein Herausziehen des Fadens, wenn
die Zentrifugalkraft während
der Anwendung an dem gedruckten Faden zieht. Da die Nocken eine
Verschiebung des Fadens nach innen zulassen, wird abgenutzter oder
gebrochener Faden einfach entfernt, indem die inneren Enden des
Fadens, die in den Öffnungen
der Kopfunterseite freiliegen, ergriffen werden und durch den Kopf
hindurch herausgezogen werden. Der Austauschfaden wird dann einfach durch
die Öffnungen
in der seitlichen Wand des Kopfes eingeführt.
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Es
ist daher ein prinzipieller Ziel der vorliegenden Erfindung, einen
Schneidkopf für
Rotationstrimmer mit flexiblem Schneidfaden bereitzustellen, der
das Fadenentfernen und den Fadenaustausch vereinfacht, während er
ein festes Befestigen des Fadens an dem Kopf unabhängig von
der Rotationsgeschwindigkeit des Kopfes bereitstellt.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen für Rotationstrimmer
mit flexiblem Schneidfaden vorgesehenen Schneidkopf bereitzustellen,
der Fadenentfernen und Fadenaustausch vereinfacht, welcher von einfacher
Konstruktion und wirtschaftlich herzustellen ist.
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Es
ist noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Schneidkopf
für Rotationstrimmer mit
flexiblem Schneidfaden bereitzustellen, der Fadenentfernen und Fadenaustausch
vereinfacht und zum Gebrauch in dichten Büscheln angepasst ist.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Schneidkopf
für Rotationstrimmer
mit flexiblem Schneidfaden bereitzustellen, der Fadenentfernen und
Fadenaustausch vereinfacht, während er
ein festes Befestigen des Fadens an dem Kopf unabhängig von
der Rotationsgeschwindigkeit des Kopfes vorsieht und an den Gebrauch
von Schneidfäden mit
variierendem Durchmesser anpassbar ist.
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Es
ist noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Schneidkopf
für Rotationstrimmer mit
flexiblem Schneidfaden bereitzustellen, der das Fadenentfernen und
den Fadenaustausch ohne den Bedarf von jeglicher Demontage vereinfacht.
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Diese
und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht offensichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Schneidkopfes der vorliegenden
Erfindung.
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2 ist
eine Ansicht von unten auf den Schneidkopf der vorliegenden Erfindung
mit entfernter Abdeckung der Unterseite, um das Kopfgehäuse und
die darin enthaltenen Komponenten zu veranschaulichen.
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3 ist
eine Teil-Explosionsdarstellung des Kopfgehäuses, einer der Fadenbefestigungsnocken und
die dazugehörige
Drehfeder und Fadenführung.
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4a und 4b sind
vergrößerte Draufsichten
eines der gezahnten Nocken der vorliegenden Erfindung zur Darstellung
verschiedener Dimensionsparameter derselben.
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5 ist
eine Teil-Draufsicht des Schneidkopfes der vorliegenden Erfindung,
die die Positionierung eines Fadeneingriffsnockens gegen eine Länge des
Schneidfadens mit maximalem Durchmesser veranschaulicht und die
die relative Positionierung der anderen üblichen Fadendurchmesser in dem
Kopf, zeigt.
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6 ist
eine teilweise vergrößerte Ansicht von
unten auf die Unterseite des Gehäuses,
veranschaulichend die verschiedenen Dimensionsparameter der Nockenzähne und
der Positionierung des Zahnnockens relativ zu der Gehäusekanalwand.
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7 ist
eine Explosionsdarstellung des Gehäuses und der unteren Abdeckung
des Schneidkopfes der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
eine Ansicht von unten auf den Schneidkopf der vorliegenden Erfindung,
veranschaulichend das Freiliegen der inneren Enden des Schneidfadens
zur Fadenentfernung.
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9 ist
eine Explosionsdarstellung des Gehäuses und der unteren Abdeckung
des Schneidkopfes der vorliegenden Erfindung, gesehen von der Unterseite
davon.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Mit
Bezug nun im Einzeln auf die Zeichnungen ist der Schneidkopf 10 der
vorliegenden Erfindung angepasst, um an dem mit Gewinde versehenden
unteren Ende einer rotierbaren Antriebswelle bei einem benzin- oder
elektrischbetriebenen Rotationstrimmer (nicht gezeigt) befestigt
zu sein. Der Kopf 10 ist mit einem Gehäuse 12, einer Abdeckung 14,
einem Paar von gegenüberliegenden
Zahnnocken 16, Drehfedern 18 und Fadenführungen 20 zur
lösbaren Befestigung
eines Paares von gegenüberliegenden Längen 22 aus
Einfaden-Nylon-Schneidfaden innerhalb des Kopfes 10 versehen.
Das Gehäuse 12 und die
Abdeckung 14 sind beide bevorzugt aus Einzelteil-Konstruktionen und
durch Spritzgießen
von Glashartnylon, wie Nylon 6 mit 33% Glassfüllung, ausgebildet. Wie in 1 zu
sehen, ist das Gehäuse 12 oberhalb
einer Abdeckung 14 angebracht und befestigt. Dennoch ist
in den anderen Zeichnungen das Gehäuse in einer umgekehrten Anordnung
gezeigt, um seine innere Konfiguration und die Komponenten des Kopfes 10,
die innerhalb des Gehäuses
aufgenommen sind, zu veranschaulichen. Um jede Unklarheit zu verhindern,
werden hierin Hinweise zu Richtungen und zu relativen Positionen
der Bauteilkomponenten (z.B. obere, untere, oberhalb, links und rechts)
gemäß den Richtungen
und den Positionen, wie in den 2 und 3 zu
sehen gegeben. Wie darin zu sehen ist, definiert das Gehäuse 12 eine
untere ringförmige
Basis oder Wandbereich 24, der an seinem äußeren Ende
in einen zylindrischen aufrechtstehenden Umfangswandbereich 26 und
an seinem inneren Ende in einen axial erstreckenden zylindrischen
Griffbereich 28 endet. Es soll jedoch verständlich sein,
dass beim aktuellen Gebrauch der Wandbereich 24 die obere
Fläche
des Kopfs 10 definieren wird und der Griffbereich 28,
so wie in den 1 und 7 gezeigt
ist, aufwärts
vorstehen wird. Der Griffbereich 28 hat darin eine zentral
angebrachte Öffnung 29,
die den mit Gewinde versehenden Endbereich der Antriebswelle des
Trimmers für
das Befestigen des Kopfs an der Welle mittels einer Unterlegscheibe
und eines Schraubbolzens (nicht gezeigt) aufnimmt. Das Gehäuse 12 definiert
auch einen inneren aufrechtstehenden zylindrischen Wandbereich 30,
der vom Umfangswandbereich 26 nach innen im Abstand angeordnet
ist, und insgesamt gegenüberliegende
Paare von Kanalwänden 32 und 34, Nockenbefestigungszapfen 36 und
Federrückhaltungswände 38 und 39.
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Der
Umfangswandbereich 26 des Schneidkopfgehäuses 12 hat
zwei diametral gegenüberliegende
Ausschnitte 40, die darin ausgebildet sind und zum Empfangen
und zum Fixieren eines Paares von konventionellen Fadenführungen 20 angepasst
sind. Der Umfangswandbereich 26 definiert auch ein Paar von
nach innen geneigten Führungsrückhaltewänden 42,
die jedem der Ausschnitte 40 seitlich benachbart sind und
die es den Fadenführungen 20 ermöglichen, in
den entsprechenden Ausschnitt leicht eingeführt zu werden und die Führungen
in gegenüberliegender Anordnung,
wie in der 2 zu sehen, zu fixieren. Die
gegenüberliegenden
Paare der Kanalwänden 32 und 34 in
dem Gehäuse
definieren ein Paar von gegenüberliegenden
radialen Kanälen 44 zur
Aufnahme der Schneidfadenlängen 22 durch
die Öffnungen in
den Führungen 20 hindurch.
Die Kanalwände 32 definieren
Stützwände zum
Festhalten des Schneidfadens wie noch beschrieben. Jede der Kanalwände 34 definiert
in ihrem oberen Abschnitt einen ausgesparten Bereich 45,
so dass durch diesen einer der Fadenbefestigungsnocken 16 in
die Kanäle 44 vorstehen
kann. Aus noch zu erläuternden
Gründen
ist in der inneren zylindrische Wand 30 im Gehäuse 12 auch
ein Paar von Öffnungen 46 bei
den Enden der Kanäle 44 ausgebildet,
so dass die Längen
des Nylon-Schneidfadens 22 durch die Führungen 20, in und
durch die Kanäle 44 und Öffnungen 46 einen
von außerhalb
des Gehäuses
her zugänglichen
zentralen inneren Bereichs 48 des Gehäuses eingeführt werden können.
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Die
Fadenbefestigungsnocken 16 sind an den Kanälen 44 benachbarten
Zapfen 36 schwenkbar befestigt. Jeder Nocken definiert
eine Mehrzahl von spitzen Fadeneingriffszähnen 50, die entlang
einer gekrümmten
Endfläche 51 angeordnet
sind, eine zentral positionierte Öffnung 52, die zur
Aufnahme eines Haltezapfens 36 bemessen ist, und einen
Federarm-Rückhalte-Kanal 54.
Die Nocken sind bevorzugt aus einem Zink-Material druckgegossen
und sind so angeordnet, dass sie symmetrisch um die zentrale Vertikalachse 56 der Öffnungen 52 (d.h.
ihre Rotationsachsen) ausbalanziert sind, so dass die Nocken von
Zentripetal- oder Zentrifugalkräften
während
des Gebrauchs unbeeinflusst bleiben. Die Nocken 16 sind
auch in der Konfiguration vorzugsweise symmetrisch, so dass die
Nocken mit einem zusätzlichen Satz
von Fadenseingriffszähnen 57 ausgestattet sind,
welche es erlauben, dass die Nocken umgedreht und gewendet werden,
im Falle dass ein oder mehrere Eingriffszähne 50 defekt oder
stumpf werden.
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Jede
der Drehfedern 18 definiert einen horizontalen Armteil 18a,
einen Windungsbereich 18b und einen vertikalen Armteil 18c.
Die Federn 18 sind an Nockengelenkzapfen 49 so
befestigt, dass die horizontalen Arme 18a jeder Feder zwischen
den Federrückhaltungswänden 38 und 39 positioniert
sind und die vertikalen Armteile 18c in den Kanal 54 in dem
Nocken 16 aufwärts
vorstehen, so wie in den 2 und 3 gezeigt
ist. Zum Erleichtern der Montage sind die Armteile 18c so
bemessen, dass sie über
die obere flache Fläche
des Nockens etwas vorstehen. Jede Drehfeder 18 spannt einen
der Nocken 16 in Richtung der Pfeile 58 in 2 vor,
sodass die Rückseiten 50' der Nockenzähne 50 in
Richtung zu den Fadenführungen 20 bei
den Öffnungen ihrer
jeweiligen Kanälen 44 gedrängt werden.
Jede Feder 18 übt
eine Kraft von ungefähr
0.5 in. Ibs. in ihren völlig
geöffneten
Position aus, die in 6 veranschaulicht wird. Ein
Anschlag 60 ist angrenzend an jede der Fadenführungen 20 und
Nocken 16 im Gehäuse 12 zum
Begrenzen der Schwenkbewegung der Nocken in Richtung der Pfeile 58 vorgesehen.
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Zum
Aufnehmen und zum Befestigen der Längen 22 des Schneidfadens
am Ort, ist jeder der gekrümmten
Endflächen 51 der
Nocken 16 vorzugsweise mit wenigstens fünf spitzen Zähnen 50a–50e ausgestattet,
wobei jeder Zahn in einem Abstand von einem benachbarten Zahn oder
benachbarten Zähnen
von ungefähr
8° angeordnet
ist, so wie in 4b veranschaulicht wird, und
so konfiguriert ist, dass die Rückseite
(die nach außen
zugewandte Fläche)
des äußersten
Zahns 50a jedes Nockens an einem der Anschläge 60 stößt und somit
den Nocken bezüglich der
benachbarten Führungswand 32 so
positioniert, dass die Rückseite
des zweiten Zahns 50b bezüglich der Fläche der Führungswand 32 senkrecht
oder ein wenig nach innen geneigt ist, so wie in 6 veranschaulicht.
Die Rückseite
oder die nach außen
zugewandte Fläche
von jedem der übrigen
Zähne ist
bezüglich
der Fläche
der Wand 32 ebenfalls nach innen mit vom Zahn 50c zu 50e leicht
zunehmenden Winkel geneigt. Infolgedessen wird der Faden, wenn die Längen 22 des
Schneidfadens in die Kanäle
eingeführt
werden, an die Rückseiten
oder die Seiten von einem oder mehreren Zähnen (abhängig von der Größe des Fadens)
anstoßen
und den Nocken 16 veranlassen, sich in entgegengesetzer
Richtung als die des Pfeils 58 (2) zu drehen
und somit der Länge
des Schneidfadens zu ermöglichen,
zwischen den Nocken 16 und der gegenüberliegenden Führungswand 32 durchzufahren.
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Die
untere Abdeckung 14, am besten in den 7 und 9 zu
sehen, definiert eine ringförmige untere
Fläche 62,
die um eine zentrale Öffnung 64 positioniert
ist und mit ihrem äußeren Rand
in einen nach außen
geneigten Flanschbereich 66 endet. Ein Paar von ringförmigen Überständen 68 sind
am Inneren der Fläche 62 zur
Aufrechterhaltung der geeigneten Ausrichtung der Fadenbefestigungsnocken 16 auf
die Haltezapfen 36 bereitgestellt. Jeder der Überstände 68 definiert
eine ringförmige
Endfläche 70 und einen
zylindrischen Kanal 72, der angepasst ist, um die Bereiche
der Haltezapfen aufzunehmen, die durch die Nocken 16 so
hervorstehen, dass wenn die Abdeckung 14 am Ort auf dem
Kopf 12 ist, die Zapfen 36 sich in die Kanäle 72 erstrecken
und die Endflächen 70 der Überstände 68 gegen
die Flachbereiche der an den Zapfen 36 anliegenden Nocken
anstoßen. Die
Abdeckung 14 definiert auch ein Paar von in einer Linie
angeordneten, axial hervorstehenden und sich radial erstreckenden
Wandbereichen 74, die den ringförmigen Überständen 68 benachbart
sind, und ein Paar von kleineren Überständen 76a, die von
den Wandbereichen 74 radial im Abstand angeordnet sind,
sodass, wenn die Abdeckung 14 auf der Unterseite des Gehäuses 12 befestigt
ist, die oberen Flächen 78 (sowie
in 7 gezeigt) sich der Länge nach entlang der Kanäle 44 erstrecken
und Bodenwandflächen
für die
Kanäle 44 zum
Sichern des Durchfahrens des Schneidfadens durch die Kanäle 44 in
den Zentralbereich 48 ausbilden, während die Überstände 76a dagegen drücken und
die Fadenführungen 20 am
Ort befestigen.
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Zum
Befestigen der unteren Abdeckung 14 auf dem Gehäuse 12 ist
die Abdeckung mit einer Mehrzahl von sich axial erstreckenden elastischen Verriegelungsvorsprüngen 80 ausgestattet,
die zur Aufnahme in den Öffnungen 82 angepasst
sind, die in der Umfangswand 26 des Gehäuses 12 ausgebildet
sind. Jeder der Vorsprünge 80 ist
mit einem nach außen
vorstehenden verjüngten
Bereich 84 ausgestattet, so wie in 9 gezeigt,
so dass, wenn das Gehäuse
und die Abdeckung zusammengedrückt werden,
die elastischen Vorsprünge
nach innen abgebogen werden, bis die nach außen vorstehenden verjüngten Bereiche 84 an
den Randbereichen 86, die den Öffnungen 82 an der
Umfangswand 26 benachbart sind, freikommen und durch die Öffnungen nach
außen
einrasten und somit die Abdeckung an den Kopf befestigen.
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Zum
Verhindern, dass Fremdkörper
in das Innere des Schneidkopfes 10 eindringen, sind die äußeren und
die inneren Umfangsbereiche der Abdeckung und des Kopfes für ein abgedichtetes
Befestigen konfiguriert. Der äußere Umfang
der unteren Abdeckung 14 ist mit einem Paar von gegenüberliegenden,
erhöhten
bogenförmigen
Rippenbereichen 67 und gegenüberliegenden Paaren von bogenförmigen Überständen 76 ausgestattet,
welche von den Führungsrückhaltungsüberständen 76a und
den Verriegelungsvorsprüngen 80 im
Abstand angeordnet sind. Der innere Umfangsbereich der Abdeckung
ist mit einem Paar von radial im Abstand angeordneten aufrechtstehenden,
ringförmigen
Rippen 87 und 88 ausgestattet, die um die zentrale Öffnung 64 angeordnet sind.
Bei Befestigung der Abdeckung 14 an dem Gehäuse 12 ragt
der verlängerte
Endbereich der inneren zylindrischen Wand 30 am Gehäuse 12 zum
Abdichten des inneren Umfangs des Kopfes in den ringförmigen Raum zwischen
den inneren Wänden 87 und 88 der
Abdeckung hinein. Die Rippen 67 und die Überstände 76 an
dem äußeren Umfang
der Abdeckung 14 erstrecken sich benachbart zu der inneren Fläche des
Umfangswandbereichs 26 des Gehäuses im Inneren des Gehäuses 12.
Die Lücken
zwischen den Überständen 76,
den Führungsrückhaltungsüberständen 76a und
den Vorsprüngen 80 nehmen
die Führungsrückhaltungswänden 42 und
strukturelle Bestandteile in dem Gehäuse auf, so dass der äußere Umfangsbereich
des Kopfes effektiv abgedichtet wird. Es soll auch bemerkt werden,
dass der geneigte Flanschbereich 66, der um den Umfang
der unteren Abdeckung sich erstreckt, zum Definieren eines Schutzverschleißrings für den Kopf 10 mit
einer erhöhten
Materialdicke um den Umfang der Abdeckung ausgestattet ist.
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Die
bevorzugte Konfiguration des Schneidkopfes 10 ist zum Aufnehmen
von Einfaden-Schneidfäden
mit Durchmessern innerhalb eines Bereichs von 0.080 Inch bis einschließlich 0.155
Inch konstruiert. In der bevorzugten Nockenkonfiguration bildet die
gekrümmte
Fläche 51,
auf welcher die Fadenbefestigungszähne 50a–50e ausgebildet
sind, einen Bogen aus, welcher einen konstanten Radius von 0.412
Inch um einen Punkt X definiert, der 0.125 Inch von der Drehachse 56 aus
nach innen positioniert ist, so wie in 4b veranschaulicht.
Die Distanz jedes Nockens von der zentralen Drehachse 56,
welche mit der Achse jedes Nockendrehzapfens 49 übereinstimmt,
und der Wand 32 ist etwa 0.487 Inch. Die Abstände zwischen
der Wand 32 und den Spitzen der Zähne 50a–50e sind
auch in 6 dargestellt. Die Nocken 16 definieren
bevorzugt auch einen abgestumpften Zahn 53, der nach innen
benachbart an dem Zahn 50e ist und von diesem in einem
Winkel von etwa 8° im
Abstand angeordnet ist. Die Hinzufügung eines stumpfen Zahns 53 verhindert,
dass der Zahn 50e den Faden mit dem kleinsten Durchmesser (0.080
in.) abschält,
falls solch ein Faden im Kopf 10 benutzt wird und verhältnismäßig starken
nach außen
gerichteten Kräfte
unterliegt. Der Zahn 53 erzielt dieses Resultat, indem
er den Weg des geschälten Materials
einfach versperrt, somit entsteht ein sicherer Griff an dem Faden
mit dem kleinen Durchmesser.
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Die
oben vorgeführten
Maßangaben
stellen einen Schneidkopf 10 bereit, der besonders geeignet zum
Gebrauch mit diesen Fadengrößen ist,
die gewöhnlich
in benzingetriebenen Trimmern verwendet werden. Die vorliegende
Erfindung ist dennoch zum Gebrauch mit kleineren Fadengrößen, die
bei elektrisch betriebenen Trimmer angewendet werden, leicht anpassbar.
Zum Aufnehmen eines leichteren Fadens können die Haltezapfen 36 einfach
näher an die
Stützwänden 32 bewegt
werden. Zusätzlich
würde der
Kopf 10 in der Größe von etwa
5 in. Durchmesser auf etwa 4 in. verringert werden.
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Zur
Befestigung einer Länge 22 des Schneidfadens
im Kopf 10 führt
man den Faden einfach durch eine der Fadenführungen 20 in den
Kanal 44 ein. Wenn der Faden durch den Kanal 44 hindurchläuft, drückt er gegen
die Rückseiten
von einem oder mehreren der Nockenzähne 50 und bewirkt, dass
der Nocken 16 gegen die Kraft der Feder 18 schwenkt.
Die Länge
des Schneidfadens wird in den Kopf geschoben, bis das innere Ende 22' derselben durch
die Öffnung 46 in
der inneren zylindrischen Wand 30 im Kopfgehäuse hindurch
und in den inneren Bereich 48 des Gehäuses hineinläuft. Die
Länge des
Fadens ist dann eingeführt.
Eine gleiche Länge 22 von
Schneidfaden wird dann in dem gegenüberliegenden Kanal 44 in
den Schneidkopf 10 eingeführt. Wenn der Kopf stillsteht,
werden die zwei Fadenlängen
am Ort von den Drehfedern 18 gehalten, die die Rückseiten
und die Spitzen von einem oder mehreren der Nockenzähne gegen
den Faden drängen
und die Fadenlängen
gegen die Führungswände 32 andrücken. Wenn
einer die Fadenlängen
nach außen ziehen
würde,
würde der
jeweilige Nockenzahn oder die Nockenzähne, der an dem Faden angreift,
den Faden erfassen und dazu neigen, den Nocken in Richtung der Federkraft,
die durch Pfeile angezeigt wird, zu schwenken, den Faden gegen der
anliegenden Führungswand 32 andrücken und
eine weitere Schwenkbewegung des Nockens verhindern. Kontinuierliches
Ziehen des Fadens führt
den Nockenzahn 50 dazu, sich in den Faden einzugraben und verhindert
seinen Austritt. Wenn daher die Trägheit und die Zentripetalkraft
die Längen 22 des
Schneidfadens, der sich aus dem schnell rotierenden Kopf, während des
Gebrauchs, erstreckt, wegziehen, wird der verzahnte Nocken 16 die
Längen
des Fadens am Ort halten. Im Falle des Auftreffens des Fadens auf dichtes
Gebüschel
und dadurch der Verlangsamung der Rotation des Kopfes werden die
Nocken ein Austreten des Fadens weiterhin verhindern, weil die Nocken
unbeeinflusst von der Rotationsgeschwindigkeit des Kopfes bleiben.
Dennoch gewähren
die Nocken 16 aufgrund der nach innen gerichteten Neigung
der Nockenzähne 50 relativ
zu der Längsachse
der Kanäle 44 eine
nach innen gerichtete Verschiebung des Fadens. Dementsprechend liegen
die inneren Endteile 22 der Fadenlängen in dem Zentralbereich 48 des
Kopfes frei, wenn der ausgestreckte Faden übermäßig abgenutzt oder abgebrochen
wird, und können
von einem Benutzer durch die zentrale Öffnung 64 auf der
untere Abdeckung 14 hindurch leicht erfasst werden, so
dass die Fäden
nach innen durch den aus dem Kopf leicht herausgezogen werden können. Der
Austauschfaden wird dann leicht durch die Öffnungen in den Führungen 20 auf
die oben beschriebene Art und Weise eingeführt.
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Obwohl
der Schneidkopf 10 zum Aufnehmen und zum Befestigen zweier
gegenüberliegender Schneidfadenlängen 22 konfiguriert
ist, sollte es verständlich
sein, dass drei oder mehr Fäden,
gemäß der vorliegenden
Erfindung, lösbar
befestigt sein können.
Die gewünschte
Anzahl von Gehäusewänden, Öffnungen
an den Gehäusewänden, radialen Kanälen und
Nocken und entsprechenden Drehfedern wird zum Bereitstellen der
gewünschten
Anzahl von Faden-Rückhaltungs-Einrichtungen
bei Aufrechterhaltung des Gleichgewichts des Schneidkopfes einfach
gleichwinklig um den Kopf angeordnet, wie es oben beschrieben wurde.
Verschiedene andere Änderungen
und Modifikationen bei der Ausführung
der vorliegenden Erfindung können,
ohne sich vom Geist und vom Ziel davon zu entfernen, gemacht werden.
Insofern, als diese Änderungen
und Modifikationen innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche sind,
sollten sie als Teil der vorliegenden Erfindung angesehen werden.