WO1999045244A1

WO1999045244A1 - Handarbeitsgerät mit 2-takt-brennkraftmaschine und getrenntschmi erung sowie kombinierte förder/dosierpumpe für ein solches handarbeitsgerät

Info

Publication number: WO1999045244A1
Application number: PCT/EP1999/000986
Authority: WO
Inventors: Thorsten Voss; Klemens Krahn
Original assignee: Dolmar Gmbh
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 1999-09-10
Also published as: DE19808887A1

Abstract

Ein Handarbeitsgerät, insbesondere eine Motorkettensäge (10), wird durch eine schnelllaufende 2-Takt-Brennkraftmaschine (11) mit Kraftstoffdirekteinspritzung angetrieben, wobei zur Getrenntschmierung der 2-Takt-Brennkraftmaschine (11) Mittel (24, ..., 28) vorgesehen sind, welche die 2-Takt-Brennkraftmaschine (11) aus einem Schmiermitteltank (29) kontinuierlich mit Schmiermittel versorgen. Bei einem solchen Handarbeitsgerät wird eine schnell einsetzende und sehr gut dosierbare Versorgung dadurch erreicht, dass die Mittel eine Förderpumpe (26) und eine Dosierpumpe (25) umfassen, wobei die Förderpumpe (26) mit einer ersten Förderleistung das Schmiermittel aus dem Schmiermitteltank (29) ansaugt und in einem Kreislauf in den Schmiermitteltank (29) zurückpumpt, und die Dosierpumpe (25) mit einer zweiten Förderleistung, welche deutlich geringer ist als die erste Förderleistung, Schmiermittel aus dem Kreislauf ansaugt und zur 2-Takt-Brennkraftmaschine (11) befördert.

Description

BESCHREIBUNG

HANDARBEITSGERÄT MIT 2-TAKT-BRENNKRAFT-MASCHINE UND GETRENNTSCHMIERUNG SOWIE KOMBINIERTE FÖR¬

DER/DOSIERPUMPE FÜR EIN SOLCHES HANDARBEITSGERÄT

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der motorbetriebenen Handarbeitsgeräte. Sie betrifft ein Handarbeitsgerät, insbesondere Motorkettensäge, welches durch eine schnelllaufende 2-Takt-Brennkraft- maschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung angetrieben wird, wobei zur Getrenntschmierung der 2-Takt-Brennkraftmaschine Mittel vorgesehen sind, welche die 2-Takt-Brennkraftmaschine aus einem Schmiermitteltank kontinuierlich mit Schmiermittel versorgen. Sie betrifft weiterhin eine kombinierte Förder/Dosierpumpe für ein solches Handarbeitsgerät. Ein Handarbeitsgerät der eingangs genannten Art ist aus dem Stand der Technik bekannt.

Stand der Technik

Für die Anwendung einer Direkteinspritzung bei der 2-Takt-Brennkraftma- schine eines Handarbeitsgerätes, insbesondere einer Motorkettensäge, ist eine Getrenntschmierung erforderlich. Hierzu muss das Schmiermittel, z.B. Schmieröl, in sehr geringer Menge exakt dosiert und unabhängig von der Viskosität gefördert werden. In einem früheren Patent der Anmelderin (DE-C1-195 29 368) ist bereits eine Pumpe für eine Motorketten säge vorgeschlagen worden, mit der 3 verschiedene Medien, beispielsweise ein Kraftstoff und ein Schmiermittel für den Verbrennungsmotor, sowie ein Kettenmedium zum Schmieren der Sägekette, gefördert und zu den je-

BESTÄT1GUNGSK0PIE 2

weiligen Einsatzstellen gebracht werden können. In der einen Ausführungsvariante (Fig. 1 der DE-C1-195 29 368) werden zur Beförderung unterschiedlicher Mengen von Schmiermittel an der Schmiermittelpumpe durch einen im Durchmesser abgestuften Kolben zwei Fördereinheiten 161 und 162 gebildet, deren Pumpwirkung aufgrund der unterschiedlichen wirksamen Kolbenflächen verschieden gross ist.

Die vorgeschlagene Schmiermittelpumpe kann zwar zur Lösung der Dosierungsaufgabe herangezogen werden, ist jedoch aus herstellungstechnischen Gründen für die Serienfertigung nur bedingt geeignet und mit erheblichen Produktionskosten verbunden. Desweiteren arbeitet die bekannte Schmiermittelpumpe nur unter Vordruck (z.B. mit Fallöl) mit ausreichender Zuverlässigkeit. Wie praktische Versuche ergeben haben, ist ein Selbstansaugen von Schmiermittel/Schmieröl aus einem tiefer gelegenen Tank nicht sicher gewährleistet.

Ein weiteres wichtiges Kriterium ist der Zeitfaktor zwischen dem Maschinenstart und dem Förderbeginn an der Zuführungsstelle bei leerem bzw. neu befülltem Schmierölsystem: Bei Handarbeitsgeräten der eingangs genannten Art muss in der Regel mit Saugleitungslängen von 5 cm bis 10 cm gerechnet werden. Um derartige Volumina in weniger als 1 Minute zu füllen, ist eine vielfach höhere Fördermenge erforderlich als zur Motorschmierung dosiert werden muss.

Weiterhin ist davon auszugehen, dass sich der Motorschmierölbedarf unter Vollast von dem im (FV-Kr1) Leerlauf um einen Faktor von ca. 10 unterscheidet. Eine solche Dosierbandbreite lässt sich mit einem über der Drehzahl linear arbeitenden System ebenfalls nicht erfüllen. Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein motorbetriebenes Handarbeitsgerät mit Kraftstoffdirekteinspritzung und Getrenntschmierung zu schaffen, dessen Schmiersystem eine lastabhängige Dosiermengenverstellung über den gesamten Bereich ermöglicht, kostengünstig in Serie produziert werden kann, und eine schnelle Schmiermittelversorgung beim Maschinenstart gewährleistet, sowie eine dafür geeignete kombinierte Förder/Dosierpumpe anzugeben.

Die Aufgabe wird bei einem Handarbeitsgerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Mittel eine Förderpumpe und eine Dosierpumpe umfassen, wobei die Förderpumpe mit einer ersten Förderleistung das Schmiermittel aus dem Schmiermitteltank ansaugt und in einem Kreislauf in den Schmiermitteltank zurückpumpt, und die Dosierpumpe mit einer zweiten Förderleistung, welche deutlich geringer ist als die erste Förderleistung, Schmiermittel aus dem Kreislauf ansaugt und zur 2-Takt-Brenn- kraftmaschine befördert. Durch die Förderpumpe mit der vergleichsweise hohen ersten Förderleistung kann nach dem Maschinenstart schnell das Leitungsvolumen gefüllt werden. Durch die Dosierpumpe mit der vergleichsweise geringen zweiten Förderleistung kann das Schmiermittel fein dosiert zur Brennkraftmaschine transportiert werden.

Damit die Dosierung des Schmiermittels über die Drehzahlabhängigkeit hinaus verändert werden kann ist gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die zweite Förderleistung der Dosierpumpe in Abhängigkeit vom Schmiermittelbedarf der 2-Takt-Brennkraftmaschine einstellbar, wobei der Einstellbereich der Förderleistung der Dosierpumpe vorzugsweise so gewählt ist, dass die maximale Förderleistung über der Drehzahl wenigstens um einen Faktor von etwa 3 grösser ist als die minimale Förderleistung. Besonders platzsparend ist das Dosiersystem, 4

wenn gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die Förderpumpe und die Dosierpumpe in einer kombinierten Förder/Dosierpumpe zusammengefasst sind.

Die erfindungsgemässe kombinierte Förder/Dosierpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Kolbenpumpe ist und einen als Stufenkolben ausgebildeten gemeinsamen Pumpenkolben umfasst, der unterteilt ist in einen Förderkolben mit einem ersten Kolbendurchmesser und einen daran anschliessenden Dosierkolben mit einem zweiten Kolbendurchmesser, welcher kleiner ist als der erste Kolbendurchmesser. Durch den gemeinsamen Pumpenkolben, der auch nur einen Antrieb benötigt, wird auf einfache Weise ein kompaktes Pumpenaggregat verwirklicht, welches gleichzeitig grössere Schmiermittelmengen in einem Kreislauf fördern, und kleinere Schmiermittelmengen für den Motor dosieren kann.

Der Anschluss der Dosierpumpe an den Kreislauf der Förderpumpe wird gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der kombinierten Förder/Dosierpumpe dadurch erreicht, dass der Pumpenkolben in einem Pumpengehäuse periodische Hubbewegungen in Richtung der Pumpenachse ausführt, wobei der Förderkolben innerhalb des Schmiermittel- Kreislaufs periodisch Schmiermittel durch eine Saugbohrung im Pumpengehäuse in eine Förderkammer einsaugt und aus der Förderkammer durch eine Druckbohrung herausdrückt, und wobei der Dosierkolben durch die Förderkammer hindurch periodisch in eine von der Förderkammer ausgehende und über ein Rückschlagventil mit einem Dosier- auslass verbundene Dosierbohrung eintaucht und Schmiermittel aus der Förderkammer in den Dosierausiass drückt.

Eine bevorzugte Weiterbildung dieser Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung der Dosierpumpe durch eine Veränderung der Eintauchtiefe des Dosierkolbens in der Dosierbohrung bzw. der Hubhöhe des Dosierkolbens veränderbar ist, und dass zur Verände- 5

rung der Eintauchtiefe des Dosierkolbens in der Dosierbohrung die Dosierbohrung relativ zum Dosierkolben bzw. zum Pumpengehäuse in Richtung der Pumpenachse verschiebbar ausgebildet ist. Besonders einfach lässt sich die Verschiebung verwirklichen, wenn der Pumpenkolben in einer Steuerhülse läuft, welche konzentrisch zwischen dem Pumpenkolben und dem Pumpengehäuse angeordnet ist, wenn die Steuerhülse in Richtung der Pumpenachse verschiebbar ausgebildet ist, und wenn in der Steuerhülse die Förderkammer und die davon abgehende Dosierbohrung angeordnet sind.

Eine einfache und exakt wirkende Längsverschiebung der Steuerhülse kann dadurch erreicht werden, dass die Steuerhülse am einen Ende durch eine Schrägfläche begrenzt ist, dass die Steuerhülse durch eine Feder mit der Schrägfläche gegen einen Anschlagstift gedrückt wird, und dass die Steuerhülse um die Pumpenachse drehbar ist, derart, dass sie sich beim Drehen um die Pumpenachse durch Ablaufen der Schrägfläche am Anschlagstift in Richtung der Pumpenachse verschiebt.

Um die Auswirkungen von unvermeidbaren Toleranzen beim Antrieb des Pumpenkolbens sowie leichte Fluchtungsfehler in der Lagerung vom in die Dosierbohrung eintauchenden Dosierkolben fernzuhalten, erfolgt die Abdichtung der Steuerhülse zum Pumpengehäuse bevorzugt über zwei in Richtung der Pumpenachse übereinander angeordnete O-Ringe, und ist die Aussenkontur der Steuerhülse derart ausgebildet ist, dass über die O- Ringe die Funktion eines Pendellagers für die Steuerhülse entsteht.

Eine Vereinfachung in der Herstellung der Steuerhülse ergibt sich schliesslich dadurch, dass die Saugbohrung und die Druckbohrung in Richtung der Pumpenachse versetzt angeordnet sind, und dass im Bereich der Bohrungen auf der Aussenseite der Steuerhülse jeweils umlaufende Nute als Verbindungskanäle zwischen der Saugbohrung bzw. der Druckbohrung und dem Inneren der Steuerhülse angeordnet sind. Hier- 6

durch können die Verbindungskanäle umlaufend als Einstich ausgeführt und müssen nicht mehr teilungsgefräst werden.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 in einer Prinzipdarstellung eine Motorkettensäge mit Direkteinspritzung und kombinierter Förder/Dosierpumpe für die Getrenntschmierung gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2a-d im Längsschnitt verschiedene Stellungen des Pumpenkolbens und der Steuerhülse einer kombinierten Förder/Dosierpumpe gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 im Längsschnitt ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen kombinierten Förder/Dosierpumpe mit versetzten Saug- und Druckbohrungen;

Fig. 4 in einem Diagramm eine Darstellung der Zusammenhänge zwischen der Drehstellung der Steuerhülse und dem Pumpenkolben, den Oeffnungsquerschnitten der Kreisförderung und der Dosierförderung; und

Fig. 5 die gemessene Förderleistung in Abhängigkeit von der

Drehzahl für zwei unterschiedliche Eintauchtiefen bzw. 7

Hubhöhen eines Dosierkolbens einer beispielhaften kombinierten Förder/Dosierpumpe nach der Erfindung.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

In Fig. 1 ist in einer Prinzipdarstellung eine Motorkettensäge 10 mit Direkteinspritzung und kombinierter Förder/Dosierpumpe für die Getrenntschmierung gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Die Motorkettensäge 10 umfasst als Antrieb eine 2- Takt-Brennkraftmaschine 11 , in welcher ein in einem Zylinder 12 auf und ab beweglicher Kolben 13 eine in einem Kurbelgehäuse 16 gelagerte Kurbelwelle 15 in Drehung versetzt. Der Kraftstoff wird von einer Kraftstoffpumpe 22 aus einem Kraftstofftank 23 angesaugt und über ein Einspritzventil 19 in den Zylinder 12 eingespritzt. Das Kraftstoffsystem wird ergänzt durch eine Entlüftungseinrichtung 20 und einen Druckregler 21. Die Verbrennungsluft wird über ein Luftfilter 17 durch ein Saugrohr 18 angesaugt.

Zur Getrenntschmierung der 2-Takt-Brennkraftmaschine 11 ist ein Schmiermittelsystem vorgesehen, welches einen Schmiermitteltank 29, eine Förderpumpe 26 und eine Dosierpumpe 25 umfasst. Die Förderpumpe 26 saugt über eine Ansaugleitung mit einer relativ grossen Förderleistung Schmiermittel aus dem Schmiermitteltank 29 an und drückt es in einem Kreislauf über einen Rücklauf 27 zurück in den Schmiermitteltank. Die Dosierpumpe 25 steht mit dem Schmiermittelkreislauf der Förderpumpe 26 in Verbindung und pumpt aus dem Kreislauf mit einer relativ kleinen Förderleistung Schmiermittel über ein Rückschlagventil 24 zum Kurbelgehäuse 16. Zusätzlich kann zur Schmierung der Sägekette ein Versorgungssystem für ein Kettenmedium vorhanden sein, welches einen Kette nmediumtank 33, eine Ansaugleitung 32 und eine Kettenme- diumpumpe 31 umfasst. Sowohl die Kraftstoffpumpe 22, als auch die Förderpumpe 26, die Dosierpumpe 25 und die Kettenmediumpumpe 31 8

können über eine gemeinsame Antriebswelle von der Kurbelwelle 15 angetrieben sein.

Die Förderpumpe 26 und die Dosierpumpe 25 sind gemäss der Erfindung in einer kombinierten Förder/Dosierpumpe zusammengefasst. Die Wirkungsweise eines ersten Ausführungsbeispiels einer solchen kombinierten Förder/Dosierpumpe ist in den Fig. 2a bis 2d im Längsschnitt anhand verschiedener Zustände der Pumpe dargestellt. Die kombinierte Förder/Dosierpumpe 25, 26 weist gemäss Fig. 2a in einem Pumpengehäuse 54 einen in Richtung der Pumpenachse 55 verschiebbar und um die Pumpenachse 55 drehbar gelagerten Pumpenkolben 34 auf, der als Stufenkolben ausgebildet ist.

Der Pumpenkolben 34 ist unterteilt in einen (oberen) Förderkolben 45 mit einem ersten Kolbendurchmesser und einen daran (nach unten) anschlie- ssenden Dosierkolben 46 mit einem zweiten Kolbendurchmesser, welcher kleiner ist als der erste Kolbendurchmesser. Bei einer üblichen 2-Takt- Brennkraftmaschine 11 werden je Hub des Pumpenkolbens ca. 0,3 bis 1 ,0 mm³ Schmiermittel benötigt. Zur definierten Förderung dieser sehr kleinen Menge hat der Dosierkolben 46 z.B. einen Durchmesser von 1 ,5 mm. Der Pumpenkolben 34 führt in dem Pumpengehäuse 54 periodische Hubbewegungen in Richtung der Pumpenachse 55 aus, wobei der Förderkolben 45 innerhalb des Schmiermittel-Kreislaufs periodisch Schmiermittel durch eine Saugbohrung 40 im Pumpengehäuse 54 in eine Förderkammer 56 einsaugt und anschliessend aus der Förderkammer 56 durch eine Druckbohrung 43 herausdrückt. Die Saugbohrung 40 ist mit der Ansaugleitung 28 verbunden, die Druckbohrung 43 mit dem Rücklauf 27.

Der Dosierkolben 46 taucht durch die Förderkammer 56 hindurch periodisch in eine von der Förderkammer 56 ausgehende und über dass aus einer Kugel 49 und einer Feder 50 gebildete Rückschlagventil 24 mit ei- 9

nem Dosierauslass 51 verbundene Dosierbohrung 48 ein und drückt Schmiermittel aus der Förderkammer 56 in den Dosierauslass 51. Das Rückschlagventil 24 verhindert dabei einen Austritt des Schmiermittels aus dem Auslass 51 unter dem Vordruck der Förderpumpe 26 (des Förderkolbens 45).

Zur Veränderung der Eintauchtiefe des Dosierkolbens 46 in der Dosierbohrung 48 ist die Dosierbohrung 48 relativ zum Dosierkolben 46 bzw. zum Pumpengehäuse 54 in Richtung der Pumpenachse 55 verschiebbar ausgebildet. Dies wird dadurch erreicht, dass der Pumpenkolben 34 in einer Steuerhülse 52 läuft und geführt ist, welche konzentrisch zwischen dem Pumpenkolben 34 und dem Pumpengehäuse 54 angeordnet ist. Die Steuerhülse 52 kann in Richtung der Pumpenachse 55 verschoben werden. Im Inneren der Steuerhülse 52 sind die Förderkammer 56 als Führungsbohrung für den Pumpenkolben 34 und die davon koaxial nach unten abgehende Dosierbohrung 48 angeordnet. Diese relativ aufwendige Anordnung ist erforderlich, um die engen Passungs- und Lagetoleranzen von Führungs- und Dosierbohrung in einer Aufspannung herstellen zu können.

Zur axialen Verschiebung ist die Steuerhülse 52 am oberen Ende durch eine Schrägfläche 53 als Steuerkurve begrenzt. Die Steuerhülse 52 wird durch eine Feder 47 mit dieser Schrägfläche 53 gegen einen feststehenden Anschlagstift 36 gedrückt. Zugleich ist die Steuerhülse 52 aber auch um die Pumpenachse 55 drehbar. Beim Drehen um die Pumpenachse 55 verschiebt sich die Steuerhülse 52 axial durch Ablaufen der Schrägfläche 53 (Steuerkurve) am Anschlagstift 36.

Die Saugbohrung 40 und die gegenüberliegende Druckbohrung 43 verlaufen jeweils quer zur Pumpenachse 55 durch dass Pumpengehäuse 54. In der Steuerhülse 52 sind dazu entsprechende Bohrungen 41 , 44 mit erweiterten Taschen angeordnet. In bestimmten Drehstellungen der 10

Steuerhülse 52 (siehe Fig. 4) ist das Innere der Steuerhülse 52 über die Bohrungen 41 , 44 mit der Saugbohrung 40 bzw. der Druckbohrung 43 verbunden, so dass der auf- und niedergehende Förderkolben 45 in an sich bekannter Weise Schmiermittel von der Saugseite zur Druckseite pumpen kann. Der Pumpenkolben 34 ist dazu im Pumpengehäuse 54 um die Pumpenachse 55 drehbar angeordnet. Er wird - wie dies z.B. in der eingangs genannten DE-C1-195 29 368 beschrieben ist - über ein (nicht dargestelltes) Getriebe von der Kurbelwelle der 2-Takt- Brennkraftmaschine 11 in Drehung versetzt. Die periodische Hubbewegung des Pumpenkolbens 34 im Pumpengehäuse 54 wird dann durch das Ablaufen einer Schrägfläche 35 an dem Anschlagstift 36 erzeugt.

Der Förderkolben 45 weist zur Verringerung der Leckölmenge eine umlaufende Fangnut 38 auf. Die Steuerhülse 52 ist im Bereich der Fangnut 38 mit einer Bohrung 39 ausgestattet, welche über eine Verbindungsnut 38a auf der Aussenfläche der Steuerhülse 52 mit der Saugbohrung 40 verbunden ist. Die Abdichtung der Steuerhülse 52 zum Pumpengehäuse 54 erfolgt über zwei in Richtung der Pumpenachse 55 übereinander angeordnete O-Ringe 37, 42. Die Aussenkontur der Steuerhülse 52 ist dabei derart ausgebildet, dass über die O-Ringe 37, 42 die Funktion eines Pendellagers für die Steuerhülse 52 entsteht. Diese Funktion ist erforderlich, um die Auswirkung von unvermeidbaren Toleranzen bei der Verzahnung des Antriebes sowie leichte Fluchtungsfehler der hinteren Lagerstelle vom Dosierkolben fernzuhalten.

Die Fig. 2a zeigt die kombinierte Förder/Dosierpumpe in einer Stellung, bei welcher der Pumpenkolben 34 am oberen Totpunkt OT steht und die Steuerhülse 52 maximal nach unten geschoben ist, wodurch eine minimale Eintauchtiefe bzw. Hubhöhe des Dosierkolbens 46 in der Dosierbohrung und damit eine minimale Dosierförderung der Dosierpumpe 25 erreicht wird. In Fig. 2b ist bei gleicher Stellung der Steuerhülse (minimale 11

Dosierförderung) der Pumpenkolben 34 um 180° gedreht und steht damit am unteren Totpunkt UT.

Fig. 2c bzw. Fig. 2d sind die zu Fig. 2a bzw. 2b entsprechenden Darstellungen mit dem Pumpenkolben 34 am oberen Totpunkt OT bzw. am unteren Totpunkt UT. In beiden Fällen ist jedoch die Steuerhülse 52 maximal nach oben geschoben, so dass die Eintauchtiefe bzw. die Hubhöhe des Dosierkolbens 46 in der Dosierbohrung 48 und damit die Förderleistung der Dosierpumpe 25 maximal ist. Es ist noch anzumerken, dass auf die Einzeichnung aller Bezugszeichen bei den Fig. 2b, c und d aus Gründen der Vereinfachung verzichtet wurde.

Der Kolbenhub KH des Pumpenkolbens 34 bzw. des Förderkolbens 45 zwischen oberem Totpunkt OT und unterem Totpunkt UT in Abhängigkeit vom Drehwinkel α des Pumpenkolbens 34 ist als Kurve A in Fig. 4 wiedergegeben. Der damit zusammenhängende Oeffnungsquerschnitt für die Kreisförderung OK, der durch den sich drehenden, einseitig abgeflachten Förderkolben 45, hervorgerufen wird, ist als Kurve B in Fig. 4 dargestellt, wobei sich die Steuerhülse 52 in der 0°-Stellung befindet. Die beiden unteren Kurven C und D beziehen sich auf den Drehwinkel ß der Steuerhülse 52: Kurve C zeigt den Förderfaktor FF der Kreisförderung (Förderkolben 45) und Kurve D schliesslich zeigt die Hubhöhe HH des Dosierkolbens 46 in Abhängigkeit von der Stellung der Steuerhülse 52. Die schraffierte Fläche unter Kurve D bezeichnet dabei den für die Do- sierförderung nutzbaren Bereich.

Die Funktionsweise der Pumpe nach Fig. 2 ist die folgende: Während des Vorhubes taucht der Dosierkolben 46 in die Dosierbohrung 48 der Steuerhülse 52 ein, wobei die Passung der Mantelflächen die Abdichtungsfunktion übernimmt (Spaltdichtung). Im weiteren Hubverlauf kann das Schmiermittel (Oel) nur durch das federbelastete Kugelventil 49, 50, welches durch den entstehenden Druck geöffnet wird, in den Auslass 51 ent- 12

weichen. Nach Erreichen des unteren Totpunktes UT schliesst das Kugelventil (Rückschlagventil 24).

Beim Rückhub des Kolbens entsteht ein Unterdruck in der Dosierkammer (vom Dosierkolben 46 begrenzter Raum in der Dosierbohrung 48), bis die Stirnfläche des Dosierkolbens 46 die Oberkante der Dosierbohrung 48 erreicht hat. Dann strömt Schmiermittel aus der Förderkammer 56 in die Dosierbohrung 48. Zur Verstellung der Dosiermenge kann die Steuerhülse 52 gedreht werden, wodurch aufgrund der Steuerkurve (Schrägfläche 53) eine axiale Verschiebung der Dosierbohrung 48 erfolgt. Hiermit wird die effektive Eintauchtiefe des Dosierkolbens 46 in die Dosierbohrung 48 und somit die dosierte Schmiermittelmenge linear variiert. Die Einstellgrenzen des Systems sind dabei aus Fig. 4 ersichtlich. Für eine erprobte Ausführungsform der kombinierten Förder/Dosierpumpe ergibt sich gemäss Fig. 5 eine lineare Abhängigkeit der Fördermenge M (in g/h) von der Drehzahl (1/min) die je nach Hubhöhe des Dosierkolbens 46 bzw. Stellung der Steuerhülse 52 in weiten Grenzen einstellbar ist. Die obere Kurve E ergibt sich dabei für eine Hubhöhe von 0,6 mm, die untere Kurve für eine Hubhöhe von 0,2 mm.

Die kombinierte Förder/Dosierpumpe gemäss Fig. 2 lässt sich in einfache Weise durch geringe Aenderungen aus bereits vorhandenen Pumpentypen ableiten. Bei einer Neukonstruktion des Pumpengehäuses 54 ist es dagegen sinnvoll, gemäss Fig. 3 die Saugbohrung 40 und die Druckbohrung 43 in axialer Richtung versetzt anzuordnen. Hierdurch können die Verbindungskanäle zwischen den Bohrungen 40 und 43 und dem Inneren der Steuerhülse 52 umlaufend als Einstich (Nute 58, 59) ausgeführt werden und müssen nicht mehr teilungsgefräst werden. Dadurch werden die Herstellkosten für die Steuerhülse 52 gesenkt. Es wird lediglich ein weiterer O-Ring 57 zwischen den Nuten 58, 59 bzw. Ringkanälen zur Abdichtung benötigt. 13

Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung ein kompaktes, kostengünstiges und gut dosierbares Schmierstoffsystem. Die Kreisförderung des Schmierstoffes entspricht dabei den Werten der Kettenmediumförderung und reicht z.B. aus, ein System mit ca. 15 cm Leitungslänge in weniger als 1 Minute bei Leerlaufdrehzahl zu entlüften, wonach die Förderung des dosierten Schmiermittels selbsttätig einsetzt. Aufgrund der kompakten Bauform und der Möglichkeit, eine zweite Förderpumpe auf dem freien Wellenende zur Förderung von Kettenmedium unterzubringen, ist die Integration einer solchen Pumpe in das Kurbelgehäuse unterhalb der Kupplung möglich.

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BEZUGSZEICHENLISTE

10 Motorkettensäge

11 2-Takt-Brennkraftmaschine

12 Zylinder

13 Kolben

14 Auslass

15 Kurbelwelle

16 Kurbeigehäuse

17 Luftfilter

18 Saugrohr

19 Einspritzventil

20 Entlüftungseinrichtung

21 Druckregler

22 Kraftstoffpumpe

23 Kraftstofftank

24 Rückschlagventil (Kugelventil)

25 Dosierpumpe (Schmiermittel)

26 Förderpumpe (Schmiermittel)

27 Rücklauf (Schmiermittel)

28 Ansaugleitung (Schmiermittel)

29 Schmiermitteltank

30 Antriebswelle

31 Kettenmediumpumpe

32 Ansaugleitung (Kettenmedium)

33 Kettenmediumtank

34 Pumpenkolben (Stufenkolben)

35 Schrägfläche

36 Anschlagstift

37,42,57 O-Ring

38 Fangnut 15

39 Bohrung

39a Verbindungsnut

40 Saugbohrung

41 ,44 Bohrung (Steuerhülse)

43 Druckbohrung

45 Förderkolben

46 Dosierkolben

47 Feder (Steuerhülse)

48 Dosierbohrung

49 Kugel (Rückschlagventil)

50 Feder (Rückschlagventil)

51 Dosierauslass (Schmiermittel)

52 Steuerhülse

53 Schrägfläche (Steuerhülse)

54 Pumpengehäuse

55 Pumpenachse

56 Förderkammer

57, 58 Nut (umlaufend)

KH Kolbenhub

OK Oeffnungsquerschnitt Kreisförderung

FF Förderfaktor

HH Hubhöhe (Dosierkolben)

DZ Drehzahl

M Dosiermenge (Schmiermittel)

Claims

1 6PATENTANSPRÜCHE

1. Handarbeitsgerät, insbesondere Motorkettensäge (10), welches durch eine schnelllaufende 2-Takt-Brennkraftmaschine (11) mit Kraftstoffdirekteinspritzung angetrieben wird, wobei zur Getrenntschmierung der 2-Takt-Brennkraftmaschine (11) Mittel (24, ..,28) vorgesehen sind, welche die 2-Takt-Brennkraftmaschine (11) aus einem Schmiermitteltank (29) kontinuierlich mit Schmiermittel versorgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine Förderpumpe (26) und eine Dosierpumpe (25) umfassen, Wobei die Förderpumpe (26) mit einer ersten Förderleistung das Schmiermittel aus dem Schmiermitteltank (29) ansaugt und in einem Kreislauf in den Schmiermitteltank (29) zurückpumpt, und die Dosierpumpe (25) mit einer zweiten Förderleistung, welche deutlich geringer ist als die erste Förderleistung, Schmiermittel aus dem Kreislauf ansaugt und zur 2-Takt-Brennkraftmaschine (11) befördert.

2. Handarbeitsgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Förderleistung der Dosierpumpe (25) in Abhängigkeit vom Schmiermittelbedarf der 2-Takt-Brennkraftmaschine (11) einstellbar ist.

3. Handarbeitsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellbereich der Förderleistung der Dosierpumpe (25) so gewählt ist, dass die maximale Förderleistung wenigstens um einen Faktor von etwa 3 grösser ist als die minimale Förderleistung.

4. Handarbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderpumpe (26) und die Dosierpumpe (25) in einer kombinierten Förder/Dosierpumpe zusammengefasst sind. 17

5. Kombinierte Förder/Dosierpumpe für ein Handarbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kombinierte Förder/Dosierpumpe eine Kolbenpumpe ist und einen als Stufenkolben ausgebildeten gemeinsamen Pumpenkolben (34) umfasst, der unterteilt ist in einen Förderkolben (45) mit einem ersten Kolbendurchmesser und einen daran anschiiessenden Dosierkolben (46) mit einem zweiten Kolbendurchmesser, welcher kleiner ist als der erste Kolbendurchmesser.

6. Kombinierte Förder/Dosierpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (34) in einem Pumpengehäuse (54) periodische Hubbewegungen in Richtung der Pumpenachse (55) ausführt, wobei der Förderkolben (45) innerhalb des Schmiermittel- Kreislaufs periodisch Schmiermittel durch eine Saugbohrung (40) im Pumpengehäuse (54) in eine Förderkammer (56) einsaugt und aus der Förderkammer (56) durch eine Druckbohrung (43) herausdrückt, und wobei der Dosierkolben (46) durch die Förderkammer (56) hindurch periodisch in eine von der Förderkammer (56) ausgehende und über ein Rückschlagventil (49, 50) mit einem Dosierauslass (51) verbundene Dosierbohrung (48) eintaucht und Schmiermittel aus der Förderkammer (56) in den Dosierauslass (51) drückt.

7. Kombinierte Förder/Dosierpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderleistung der Dosierpumpe (25) durch eine Veränderung der Eintauchtiefe des Dosierkolbens (46) in der Dosierbohrung (48) bzw. der Hubhöhe (HH) des Dosierkolbens (46) veränderbar ist.

8. Kombinierte Förder/Dosierpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Veränderung der Eintauchtiefe des Dosierkolbens (46) in der Dosierbohrung (48) die Dosierbohrung (48) relativ zum Dosierkolben (46) bzw. zum Pumpengehäuse (54) in Richtung der Pumpenachse (55) verschiebbar ausgebildet ist.

9. Kombinierte Förder/Dosierpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (34) in einer Steuerhülse (52) läuft, welche konzentrisch zwischen dem Pumpenkolben (34) und dem Pumpengehäuse (54) angeordnet ist, dass die Steuerhülse (52) in Richtung der Pumpenachse (55) verschiebbar ausgebildet ist, und dass in der Steuerhülse (52) die Förderkammer (56) und die davon abgehende Dosierbohrung (48) angeordnet sind.

10. Kombinierte Förder/Dosierpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (52) am einen Ende durch eine Schrägfläche (53) begrenzt ist, dass die Steuerhülse (52) durch eine Feder (47) mit der Schrägfläche (53) gegen einen Anschlagstift (36) gedrückt wird, und dass die Steuerhülse (52) um die Pumpenachse (55) drehbar ist, derart, dass sie sich beim Drehen um die Pumpenachse (55) durch Ablaufen der Schrägfläche (53) am Anschlagstift (36) in Richtung der Pumpenachse (55) verschiebt.

11. Kombinierte Förder/Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugbohrung (40) und die Druckbohrung (43) jeweils quer zur Pumpenachse (55) durch dass Pumpengehäuse (54) verlaufen, und dass in der Steuerhülse (52) entsprechende Bohrungen (41 , 44) mit erweiterten Taschen angeordnet sind, welche in bestimmten Drehstellungen der Steuerhülse (52) das Innere der Steuerhülse (52) mit der Saugbohrung (40) bzw. der Druckbohrung (43) verbinden.

12. Kombinierte Förder/Dosierpumpe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Förderkolben (45) zur Verringerung der Leckölmenge eine Fangnut (38) aufweist, und dass die Steuerhülse (52) im Bereich der Fangnut (38) eine Bohrung (39) aufweist, welche über eine 19

Verbindungsnut (38a) auf der Aussenfläche der Steuerhülse (52) mit der Saugbohrung (40) verbunden ist.

13. Kombinierte Förder/Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung der Steuerhülse (52) zum Pumpengehäuse (54) über zwei in Richtung der Pumpenachse (55) übereinander angeordnete O-Ringe (37, 42) erfolgt, und dass die Au- ssenkontur der Steuerhülse (52) derart ausgebildet ist, dass über die O- Ringe (37, 42) die Funktion eines Pendellagers für die Steuerhülse (52) entsteht.

14. Kombinierte Förder/Dosierpumpe nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Saugbohrung (40) und die Druckbohrung (43) in Richtung der Pumpenachse (55) versetzt angeordnet sind, und dass im Bereich der Bohrungen (41 , 44) auf der Aussenseite der Steuerhülse (52) jeweils umlaufende Nute (56, 57) als Verbindungskanäle zwischen der Saugbohrung (40) bzw. der Druckbohrung (43) und dem Inneren der Steuerhülse (52) angeordnet sind.

15. Kombinierte Förder/Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil eine durch eine Feder (50) beaufschlagte Kugel (49) umfasst.

16. Kombinierte Förder/Dosierpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenkolben (34) im Pumpengehäuse (54) um die Pumpenachse (55) drehbar angeordnet ist, dass der Pumpenkolben (34) über ein Getriebe von der Kurbelwelle der 2-Takt- Brennkraftmaschine (11) in Drehung versetzt wird, und dass die periodische Hubbewegung des Pumpenkolbens (34) im Pumpengehäuse (54) durch das Ablaufen einer Schrägfläche (35) an einem Anschlagstift (36) während der Drehung erzeugt wird.