WO2002070868A1 - Durch einen verbrennungsmotor angetriebenes arbeitsgerät mit ölschmierung - Google Patents

Abstract

Ein Arbeitsgerät, insbesondere ein durch einen Verbrennungsmotor angetriebener Stampfer zur Bodenverdichtung weist ein von dem Verbrennungsmotor angetriebenes Stampfsystem auf, das mit einer Ölschmierung versehen ist. Die das Stampfsystem umschließende Umhüllung (12) weist eine kleine, stromab von einem Luftfilter (26) in einen Luftansaugkanal (30) des Verbrennungsmotors ausmündende Öffnung (36) auf, deren Querschnitt derart bemessen ist, dass ein Druckausgleich zwischen Stampfsystem und Umgebung möglich ist und Öl von dem Stampfsystem in den Luftansaugkanal (30) des Motors gelangen kann. Über die Öffnung 836) kann dem Motor Öl zur Schmierung zugeführt werden. Zudem eignet sich die Öffnung (36) für einen Druckausgleich, der insbesondere bei einem Erwärmen des Stampfsystems und seiner Umhüllung (12) erforderlich ist.

Description

1 Durch einen Verbrennungsmotor angetriebenes Arbeitsgerät mit Ölschmierung

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsgerät, insbesondere einen durch einen Ver- c brennungsmotor angetriebenen Stampfer zur Bodenverdichtung, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Üblicherweise sind derartige Stampfer derart aufgebaut, daß eine einen Motor und einen Kurbeltrieb aufnehmende Obermasse über einen Federsatz mit einer im wesentlichen eine Stampfplatte bildenden Arbeitsmasse verbunden

^• ist. Der Kurbeltrieb formt die vom Motor erzeugte Drehbewegung in eine oszillierende Linearbewegung um, wozu ein Führungskolben in einem Führungsrohr längsbeweglich geführt ist. Das sich zwischen dem Motorausgang und der Stampfplatte befindliche System wird nachfolgend als Stampfsystem bezeichnet. Bei modernen Stampfern ist das Stampfsystem mit einer

15 Ölschmierung versehen. Um einen Ölaustritt aus dem Stampfsystem, aber auch ein Eindringen von Schmutz in das Stampfsystem zu verhindern, wird bei bekannten Stampfern das Stampfsystem von einer Umhüllung umschlossen, die z.B. aus einer Kombination von starren Gehäuseteilen und einem Faltenbalg bestehen kann. Bisher wird die Umhüllung derart ausgeführt, daß sie eine völlige Abdichtung des Stampfsystems bewirkt, was zur Folge 0 hat, daß ein Druckausgleich zwischen dem abgedichteten Inneren und der Atmosphäre nicht möglich ist.

Bei Arbeitsgeräten dieser Art ist für die Schmierung des Antriebsmotors, d.h. des Zylinders, des Kolbens und der Kolbenringe, wie auch der Lager 5 und Wellendichtringe, die Gemischschmierung üblich, d.h. der Betrieb mit einem in flüssiger Form im Tank gespeicherten Kraftstoff- Öl- Gemisch. Um den Betrieb der Geräte möglichst einfach und wartungsarm zu gestalten, geht die Entwicklung dahin, eine Getrenntschmierung vorzusehen, wobei das zur Motorschmierung benötigte Öl dem Ölvorrat entnommen wird, der im abgeschlossenen Stampfsystem enthalten ist. Durch Versuche hat man 0 festgestellt, daß es möglich ist, dort eine ausreichend große Ölmenge unterzubringen, ohne die Leistung des Stampfers zu beeinträchtigen. Die wünschenswerte Umstellung auf Getrenntschmierung hat sich bisher verzögert, weil man davon ausgegangen ist, daß zu ihrer Realisierung größere konstruktive Veränderungen der derzeit eingeführten Geräte erforderlich seien, 5 wie z.B. Fördereinrichtungen für den Öltransport aus dem Stampfsystem zum Motor. Es liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Getrenntschmierung für den Antriebsmotor von Stampfern zu schaffen, die sich mit geringem Aufwand und insbesondere ohne wesentliche Eingriffe in die bestehende Konstruktion verwirklichen und in einfacher Weise dem Schmiermittelbedarf des Motors anpassen läßt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht nach dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 darin, daß die das Stampfsystem umschließende Umhüllung mit einer kleinen, stromab vom Luftfilter in den Luftansaugkanal des Verbrennungsmotors ausmündenden Öffnung versehen ist, deren Querschnitt gerade derart bemessen ist, dass ein Druckausgleich zwischen Stampfsystem und Umgebung möglich ist und Öl von dem Stampfbzw. Schlagsystem in den Luftansaugkanal des Motors gelangen kann.

Damit wird zugleich ein weiteres Problem moderner Stampfer gelöst, das durch das Fehlen eines Druckausgleichs zwischen dem abgedichteten Inneren der Umhüllung und der Atmosphäre verursacht wird. Auf den Druckausgleich hat man bisher verzichtet, um die Schutzfunktion der Umhüllung nicht zu beeinträchtigen. Es hat sich aber gezeigt, daß dies nicht zu vernachlässigende Nachteile mit sich bringt. Das Stampfsystem wird üblicherweise so montiert, daß die Kurbel die obere Totpunktstellung einnimmt, d. h. daß das Gerät seine minimale Bauhöhe einnimmt, in der die Obermasse der Arbeitsmasse maximal genähert ist, bzw. die Obermasse relativ zur Arbeitsmasse ihre tiefste Stellung einnimmt. Durch Drehen des Kurbeltriebs streckt sich der Stampfer, d.h. die Obermasse wird relativ zur Arbeitsmasse angehoben, bis schließlich in der unteren Totpunktstellung des Kurbeltriebs der Stampfer seine maximale Bauhöhe erreicht hat. Beispielsweise beträgt der Stampferhub 60 mm. Um diese Relativbewegung zwischen Obermasse und Arbeitsmasse aufnehmen zu können, ist der erwähnte Faltenbalg vorgesehen. Während der Bewegung zwischen der oberen und der unteren Totpunktstellung des Kurbeltriebs nimmt das von der Umhüllung umschlossene Volumen (Hüllvolumen) zu und folglich ensteht im umschlossenen Bereich ein Unterdruck.

Dieser Unterdruck erschwert nicht nur das Anlaufen des Geräts beim Start, was zum Absterben des Motors und beispielsweise zu erhöhtem Kupplungsverschleiß führen kann. Auch die Dichtungen und der Faltenbalg werden durch den auftretenden Unterdruck belastet.

Die Temperatur des Arbeitsgeräts erfährt durch verschiedene Ursachen, die ohne großen Aufwand nur unwesentlich beeinflußbar sind, eine starke Erwärmung, nämlich durch Sonneneinstrahlung, Reibungswärme an der Stampfer-Längsführung, innere Reibung der Federn des Stampfsystems, Reibung der Lager und Wellendichtungen, sowie Strahlungswärme von der Mo- torananflanschung und Aufheizung durch die auf das Kurbelgehäuse blasende, angewärmte Motorkühlluft. Diese starke Erwärmung wird noch zusätzlich verstärkt durch die Verlustwärme der aus dem ständig wechselnden Hubvolumen resultierenden Verdichtungsarbeit. Dabei wirken sich auch Druckunterschiede aus, die sich im geschlossenen System ergeben, wenn eine größere Höhendifferenz zwischen dem Montageort der Stampfers und seinem Einsatzort besteht.

Die Stauwärme und der sich ergebende Druckaufbau sind oft der Grund dafür, daß der Stampfer - insbesondere bei vorverdichteten Böden - unruhig und sprunghaft läuft.

Dies wird ebenfalls durch die erfindungsgemäße Lösung erreicht. Durch die als Druckausgleichsöffnung dienende Öffnung wird die unnötige Verdichtungsarbeit vermieden und zugleich gelangt mit jedem Hub des Stampfsystems eine durch dieses Stampfsystem verwirbelte Ölmenge in den Luftansaugkanal und nach weiterer Verwirbelung im Vergaser weiter zum Motor. Da die Druckausgleichsöffnung stromab vom Ansaugluftfilter in den Luftansaugkanal ausmündet, also auf der Reinseite des Luftfilters, können bei der Luftansaugung durch die Druckausgleichsöffnung zur Vermeidung des Unterdrucks keine Schmutzpartikel in das Innere der Umhüllung zum Stampfsystem gelangen. Andererseits ist bei der Durchströmung der Druck- ausgleichsrichtung in der Gegenrichtung, durch welche ein Ölnebel in den Luftansaugkanal austritt, keine nennenswerte Ölbenetzung der Filterdichtung zu befürchten.

Da das Stampfsystem in der Lage ist, zusätzlich zu der für seine Schmierung während eines Wartungsintervalls benötigten Ölmenge auch noch die Ölmenge aufzunehmen, die maximal zwischen zwei Wartungen für die Motorschmierung benötigt wird, kann ohne aufwendige Konstruktionsänderungen der Stampfer zwischen den vorgeschriebenen Wartungen völlig wartungsfrei betrieben werden. Insbesondere entfällt die Notwendigkeit, Gemisch zu tanken, oder während der Wartungsintervalle den Ölvorrat zu ergänzen. Schließlich entfällt durch den Druckausgleich auch die Ursache für die bisher häufig zu beobachtende Erscheinung, daß nach Beendigung der Arbeit und der dabei auftretenden Erwärmung der Stampfer wegen des erhöhten Innendrucks im abgeschlossenen Stampfersystem nicht mehr in seine Ausgangslage zurückkehrt, in der er seine geringste Bauhöhe einnimmt.

Versuche haben ergeben, daß ein Durchmesser der Öffnung von 0,8 mm eine ausreichende Be- und Entlüftung des Stampfsystems ermöglicht und außerdem ein Ölaustritt feststellbar ist, der für die Motorschmierung ausreichend sein dürfte. Sollte ein höherer Ölbedarf bestehen, kann der Querschnitt der Druckausgleichsöffnung entsprechend angepaßt werden, nachdem gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung die Druckausgleichsöffnung in einem auswechselbaren Düsenkörper ausgebildet ist. Dabei kann es sich beispielsweise um eine marktgängige Vergaserdüse handeln.

Vorzugsweise mündet die Druckausgleichsöffnung stromauf von einem Ven- turi-Abschnitt des dem Motor zugeordneten Vergasers in den Luftansaugkanal, so daß der Ölnebel dort eine weitere innige Verwirbelung mit der Brenn- luft und dem Kraftstoff erfährt.

Um sicherzustellen, daß dem Motor die „bestmögliche Olqualität zugeführt wird, besteht eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, daß einem abrasiven Verschleiß ausgesetzte Bauteile des Stampf- bzw. Schlagsystems aus Materialien mit guten Gleiteigenschaften und geringem Abrieb bestehen.

Anhand der nun folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil der Obermasse eines Stampfers zur Bodenverdichtung, mit einem Luftfilter und einem vom Luftfilter zum nicht dargestellten Antriebsmotor führenden Luftansaugkanal ,

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Schnitt durch einen Düsenkörper mit einer abgewinkelten Druckausgleichsöffnung und einem Befestigungsgewinde für einen Luftfilter und

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Die in Fig. 1 insgesamt mit 10 bezeichnete, nur teilweise dargestellte Obermasse eines durch einen nicht dargestellten 2-Takt- Verbrennungsmotor an- treibbaren Stampfers zur Bodenverdichtung zeigt ein Gehäuseteil 12, das Teil einer Umhüllung des Stampfsystems ist. Dieses Gehäuseteil 12 ist mit einer ein Auge 14 durchquerenden Gewindebohrung versehen, in die ein Düsenkörper 16 eingeschraubt ist. Der Düsenkörper 16 ist zu diesem Zweck mit einem Gewindeende 18 versehen, an das sich ein die Gewindebohrung abdeckender Bund 20 anschließt. Auf der vom Gewindeende 18 abgewandten Seite des Bundes 20 ist ein Sechskant 22 angeformt, der zum Festziehen des Düsenkörpers 16 in der Gewindebohrung dient. An der Stirnseite des Sechskants 22 öffnet sich eine Gewindebohrung 24, die der Befestigung eines Luftfilters 26 mittels eines den Luftfilter 26 zentrisch durchquerenden Befestigungsbolzens 28 dient. Die den Luftfilter 26 durchquerende Ansaugluft für den nicht gezeigten Verbrennungsmotor strömt diesem durch einen am Gehäuseteil 12 ausgebildeten Luftansaugkanal 30 zu.

Wie die Fig. 2 zeigt, enthält der Düsenkörper 16 eine exzentrische, zu seiner Gewindeachse 32 parallele Sackbohrung 34, die aus dem Gewindeende 18 austritt und somit mit dem von der Umhüllung 12 umschlossenen Raum zur Aufnahme des nicht gezeigten Stampfsystems in Verbindung steht, wenn der Düsenkörper 16 seine in Fig. 1 gezeigte Stellung einnimmt. Durch eine radial verlaufende, oberhalb des Bundes 20 austretende, feine Bohrung 36 wird eine Verbindung zwischen der Sackbohrung 34 und dem Luftansaugkanal 30 hergestellt. Bei der Bohrung 36 handelt es sich um die als Öffnung dienende Druckausgleichsöffung.

Es besteht somit ständig eine Verbindung zwischen dem das Stampfsystem enthaltenden Innenraum der Umhüllung 12 und der den Stampfer umgeben - den Atmosphäre, so daß jederzeit ein Druckausgleich stattfinden kann. Soll der Querschnitt der Druckausgleichsöffnung 36 verändert werden, kann der Düsenkörper 16 nach dem Abnehmen des Luftfilters 26 leicht gegen einen anderen Düsenkörper ausgetauscht werden, dessen Bohrung 36 einen anderen Querschnitt aufweist.

Die Fig. 3 zeigt eine konstruktive Variante, die im Gegensatz zur Konstruktion nach Fig. 2 eine geringfügige Änderung am Gehäuseteil 12 im Bereich des Luftansaugkanals 30 erfordert, nämlich ein zusätzlich angegossenes Auge 38, in das eine Gewindebohrung eingearbeitet werden kann, welche zur Aufnahme einer auswechselbaren Düse 40 dient. Die Ausströmverhältnisse an der Düse 40 lassen sich dadurch günstiger gestalten, um einer Verschmutzung des Luftfilters durch in den Luftansaugkanal 30 eintretendes Öl vorzubeugen. Sofern man auf die Variabilität der Düsenöffnung verzichtet, kann im Auge 38 statt der Gewindebohrung auch eine einfache Be- und Entlüftungsöffnung mit passendem Querschnitt angeordnet werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Arbeitsgerät, insbesondere durch einen Verbrennungsmotor angetriebener Stampfer zur Bodenverdichtung, mit einer zur Ausübung einer Stampf- oder Schlagwirkung durch den Antriebsmotor linear hin- und hergehend antreibbaren Arbeitsmasse und einem von einer Umhüllung (12) umgebenen Stampf- bzw. Schlagsystem, in dem die Drehbewegung des Antriebsmotors in eine hin- und hergehende Linearbewegung umgeformt und auf die Arbeitsmasse übertragen wird, wobei das Stampf- bzw. Schlagsystem eine Ölschmierung aufweist und der Luftansaugkanal (30) des Motors mit einem Luftfilter (26) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die das Stampfsystem umschließende Umhüllung (12) mit einer kleinen, stromab vom Luftfilter (26) in den Luftansaugkanal (30) des Verbrennungsmotors ausmündenden Öffnung (36) versehen ist, deren Querschnitt derart bemessen ist, dass ein Druckausgleich zwischen Stampfsystem und Umgebung möglich ist und Öl von dem Stampf- bzw. Schlagsystem in den Luftansaugkanal des Motors gelangen kann.

2. Arbeitsgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (36) eine Bohrung mit einem Durchmesser von wenigstens 0,8 mm ist.

3. Arbeitsgerät nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (36) stromauf von einem Ventu- ri-Abschnitt eines dem Motor zugeordneten Vergasers in den Luftansaugka- nal (30) ausmündet.

4. Arbeitsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (36) in einem auswechselbaren Düsenkörper (16; 38) ausgebildet ist.

5. Arbeitsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (36) durch die Düsenbohrung einer handelsüblichen Vergaserdüse gebildet ist, die auswechselbar in die Umhüllung (12) eingefügt ist.

6. Arbeitsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einem abrasiven Verschleiß ausgesetzte Bauteile des Stampf- bzw. Schlagsystems aus Materialien mit guten Gleiteigenschaften und geringem Abrieb bestehen.