DE102006031695A1

DE102006031695A1 - Handgeführtes Arbeitsgerät

Info

Publication number: DE102006031695A1
Application number: DE102006031695A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Geyer; Lars Dipl.-Ing. Bergmann; Klaus-Martin Dipl.-Ing. Uhl; Stefan Anspann
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2006-07-08
Filing date: 2006-07-08
Publication date: 2008-01-10
Also published as: US7373921B2; US20080006240A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein handgeführtes Arbeitsgerät mit einer Motoreinheit (1) und einer von der Motoreinheit (1) angetriebenen Werkzeugeinheit (2). Die Motoreinheit (1) umfaßt einen Verbrennungsmotor mit einem Vergaser (3) und einer Drosselklappe (4). Es ist ein mittels einer Übertagungseinrichtung (5) auf die Drosselklappe (4) einwirkender Gashebel (6) vorgesehen. Das Arbeitsgerät weist einen Drehzahlregler (7) für den Verbrennungsmotor auf. Die Übertragungseinrichtung (5) ist in zwei Übertragungsabschnitte (8, 9) aufgeteilt. Der Drehzahlregler (7) ist als mechanischer Drehzahlregler ausgeführt und zwischen den beiden Übertragungsabschnitten (8, 9) derart angeordnet, daß der Gashebel mit dem ihm zugeordneten ersten Übertragungsabschnitt (8) sowie der Drehzahlregler (7) gemeinsam auf den der Drossenklappe (4) zugeordneten zweiten Übertragungsabschnitt (9) einwirken, wobei der Drehzahlregler (7) bei steigender Drehzahl ein Schließen der Drosselklappe (4) bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein handgeführtes Arbeitsgerät mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Handgeführte Arbeitsgeräte wie Motorhacken, Freischneider, Entaster, Kettensägen oder dergleichen müssen leicht handhabbar sein. Hierzu ist eine kompakte Bauform und ein geringes Gewicht angestrebt. Um mit einem kleinen und leichten Verbrennungsmotor dennoch eine hohe Arbeitsleistung erzielen zu können, ist unter anderem eine hohe Betriebsdrehzahl erforderlich. Dies erzeugt im Betrieb eine hohe Geräuschentwicklung, die ein gewisses Grenzmaß nicht überschreiten darf.
Als Maßnahme zur Begrenzung der Schallentwicklung sind neben Schalldämpfern und anderen Mitteln auch Drehzahlregler bekannt, die bei geringer am angetriebenen Werkzeug anliegender Last ein übermäßiges Hochdrehen des Verbrennungsmotors verhindern. Im Betrieb unterliegt das vom Verbrennungsmotor angetriebene Werkzeug schwankenden Belastungen, die vom Benutzer durch eine angepaßte Gashebelstellung nicht immer aufgefangen werden können. Insbesondere bei Vollgasstellung des Gashebels und plötzlich nachlassender Betriebslast verhindert der Dreh zahlregler einen übermäßigen Drehzahlanstieg. Neben einer Begrenzung der Geräuschentwicklung wird auch ein Schutz des Werkzeuges und des Antriebsstranges gegen drehzahlbedingte Überlastung erreicht.
Zur Drehzahlbegrenzung bzw. Drehzahlabregelung sind verschiedene Anordnungen bekannt, bei denen eine Verstellung der Chokeklappe, die Betätigung eines Abregelventils im Vergaser, eine Zündungsbeeinflussung oder dergleichen vorgesehen ist. Sofern ein solcher Drehzahlregler in den Betrieb des Verbrennungsmotors eingreift, hat dies nachteiligen Einfluß auf die Gemisch- oder Abgasbildung sowie auf das Laufverhalten des Verbrennungsmotors zur Folge. Für verschiedene Arbeitsgeräte mit verschiedenen Werkzeugen können unterschiedliche Grenzdrehzahlen erforderlich sein, die eine Anpassung des Drehzahlreglers an das jeweilige Gerät bzw. dessen Einsatzzweck erforderlich machen. Damit geht ein hoher Konstruktions- und Entwicklungsaufwand einher.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Arbeitsgerät derart weiterzuentwickeln, daß eine einfache und zuverlässige Drehzahlregelung unter verschiedenen Betriebsbedingungen möglich ist.
Die Aufgabe wird durch ein handgeführtes Arbeitsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Es wird ein handgeführtes Arbeitsgerät mit einer Motoreinheit und einer von der Motoreinheit angetriebenen Werkzeugeinheit vorgeschlagen, wobei die Motoreinheit einen Verbrennungsmotor mit einem Vergaser und einer im Vergaser angeordneten Drosselklappe zur Leistungssteuerung des Verbrennungsmotors umfaßt. Ein vom Benutzer betätigter Gashebel wirkt mittels einer Übertragungseinrichtung auf die Drosselklappe ein. Die Übertragungseinrichtung beispielsweise in Form eines Bowdenzuges oder eines Gestänges ist in zwei Übertragungsabschnitte aufgeteilt. Ein erster Übertragungsabschnitt ist dem Gashebel zugeordnet, während ein zweiter Übertragungsabschnitt der Drosselklappe zugeordnet ist. Der Drehzahlregler ist als mechanischer Drehzahlregler ausgeführt und zwischen den beiden Übertragungsabschnitten derart angeordnet, daß der Gashebel mit dem ihm zugeordneten ersten Übertragungsabschnitt sowie der Drehzahlregler auf dem gemeinsam der Drosselklappe zugeordneten zweiten Übertragungsabschnitt einwirken, wobei der Drehzahlregler bei steigender Drehzahl ein Schließen der Drosselklappe bewirkt.
Die mechanische Ausführung des Drehzahlreglers ist einfach im Aufbau und zuverlässig. Mit geringem Aufwand läßt sich eine an die jeweiligen Verhältnisse angepaßte Kennlinie und damit seine Wirkung zur Einstellung der gewünschten Drehzahlcharakteristik einstellen. Gashebel und Drehzahlregler wirken gemeinsam auf die gleiche Drosselklappe. Eine Drehzahlabregelung entspricht in ihrer Wirkung einem verringerten Gasgeben mit entsprechend verringerter Geräuschentwicklung. Der Verbrennungsmotor führt auch im abgeregelten Zustand eine saubere Verbrennung durch, so daß dessen Lauf- und Abgasverhalten ohne Beeinträchtigung bleibt. Der Benutzer kann mit dem Gashebel nach Belieben eine gewünschte Leistung vorwählen. Die benutzerseitig gewählte Leistungseinstellung bleibt im gewöhnlichen Betrieb unbeeinträchtigt und wird erst beim Eingreifen des Drehzahlreglers allein durch Rückstellung der Drosselklappe übersteuert.
Die Anordnung selbst ist einfach im Aufbau. Vergaser und Zündung bedürfen keiner konstruktiven Überarbeitung. Verschiedene Drehzahlregler und Motoren sind untereinander austauschbar, was die Anpassung an verschiedene Lärm- und Drehzahlanforderungen erleichtert.
Der Drehzahlregler kann derart ausgestaltet sein, daß der Benutzer mittels des Gashebels eine gewünschte Arbeitsdrehzahl vorgibt, die durch den Drehzahlregler unabhängig von Lastschwankungen zumindest näherungsweise konstant gehalten wird. In bevorzugter Weiterbildung ist der Drehzahlregler ein Drehzahlbegrenzer, der oberhalb einer vorgegebenen Grenzdrehzahl ein Schließen der Drosselklappe bewirkt. Ein Überdrehen und eine übermäßige Schallentwicklung sind verhindert. Unterhalb der Grenzdrehzahl bleibt der Drehzahlregler ohne Wirkung. Der Benutzer kann in diesem Falle über den Gashebel eine beliebige Motorleistung bzw. Drehzahl einstellen.
Es kann zweckmäßig sein, daß der Gashebel mit dem zugehörigen ersten Übertragungsabschnitt und der Drehzahlregler im wesentlichen starr in Reihe geschaltet sind. Die Benutzereinstellung des Gashebels wird hierbei dauerhaft durch den Stellweg des Drehzahlreglers überlagert. In vorteilhafter Weiterbildung ist der Drehzahlregler zumindest bezogen auf eine Schließrichtung der Drosselklappe im wesentlichen starr über den zweiten Übertragungsabschnitt mit der Drosselklappe verbunden, wobei der Gashebel gemeinsam mit dem zugehörigen ersten Übertragungsab schnitt über eine insbesondere vorgespannte elastische Federeinrichtung an den zweiten Übertragungsabschnitt angekoppelt ist. Die in Schließrichtung starre Ankopplung des Drehzahlreglers an die Drosselklappe stellt sicher, daß beim Eingreifen des Drehzahlreglers dessen Stellweg unabhängig von der Stellung des Gashebels schließend auf die Drosselklappe einwirkt. Eine Drehzahlreduzierung bzw. Drehzahlbegrenzung erfolgt ausschließlich in Abhängigkeit von der tatsächlichen Drehzahl des Verbrennungsmotors und ohne Beeinflussung der aktuellen Gashebelstellung. Unterhalb der Grenzdrehzahl erfolgt seitens des Drehzahlreglers keine Überlagerung mit der benutzerseitig gewählten Gasstellung. Die elastische Einkopplung an den zweiten Übertragungsabschnitt ermöglicht eine mechanische Reihenschaltung von Gashebel und Drehzahlregler. Über die Wahl der Federvorspannung kann auch die Regelcharakteristik des Drehzahlreglers sowie dessen An- und Abkoppelcharakteristik an den Gashebel bzw. dessen ersten Übertragungsabschnittes eingestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführung umfaßt hierzu der zweite Übertragungsabschnitt eine schwenkbare Koppelwelle, an der der Drehzahlregler angreift. Der erste Übertragungsabschnitt umfaßt einen Koppelhebel, der schwenkbar auf der Koppelwelle gelagert ist. Die Koppelwelle und der Koppelhebel sind über die insbesondere als Drehfeder ausgeführte Federeinrichtung in Schwenkrichtung miteinander verbunden. Es ist eine kompakte und einfache Baugruppe als Koppeleinrichtung gebildet, in der der vom Benutzer über den Gashebel vorgegebene Stellweg und der Stellweg des mechanischen Drehzahlreglers zusammengeführt und von dort aus gemeinsam zur Drosselklappe weitergeführt wird. Die koaxiale Bauweise ist zumindest näherungsweise spielfrei. Die insbesondere als Drehfeder ausgeführte Federeinrichtung kann eine flache Federkennlinie haben, also weicher ausgeführt sein als die Rückstellfeder des Gashebels, wodurch im gewöhnlichen Betrieb die vom Benutzer am Gashebel aufzubringende Betätigungskraft zumindest näherungsweise unbeeinflußt bleibt.
In einer zweckmäßigen Ausführung umfaßt der Drehzahlregler eine vom Verbrennungsmotor angetriebene Reglerwelle mit mindestens einem, insbesondere zwei sich gegenüber liegenden Fliehgewichten, wobei das Fliehgewicht in radialer Richtung schwenkbar gelagert ist und auf Mittel zur Erzeugung einer axialen Regelbewegung einwirkt. Die schwenkbare Lagerung der Fliehgewichte ermöglicht die Einstellung einer nicht linearen, insbesondere progressiven Kennlinie. Hierdurch kann mit einfachen Mitteln sichergestellt werden, daß der Drehzahlregler erst oberhalb der vorgegebenen Grenzdrehzahl spürbar eingreift, während er darunter ohne Einfluß auf die benutzerseitig gewählte Gasstellung bleibt. Die Umsetzung der Schwenkbewegung der Fliehgewichte in eine axiale Regelbewegung ist bevorzugt durch eine auf der Reglerwelle angeordnete, axial verschiebbare Regelhülse gebildet.
Das Fliehgewicht ist vorteilhaft um eine insbesondere tangential zu einer Drehachse der Reglerwelle liegende Schwenkachse schwenkbar gelagert, wobei ein Massenschwerpunkt des Fliehgewichtes innerhalb des Regelbereiches radial innenseitig der Schwenkachse liegt. Hierbei weist der Massenschwerpunkt bezogen auf die radiale Fliehkraftrichtung einen Hebelarm zur Schwenkachse auf. Die Fliehkraft übt in Verbindung mit dem Hebelarm ein Schwenkmoment auf das Fliehgewicht um die Schwenkachse herum aus. Infolge der radial innenseitigen Anordnung des Massenschwerpunktes vergrößert sich dieser Hebelarm mit steigender Auslenkung des Fliehgewichtes, wodurch das auslenkende Moment größer wird. Es entsteht eine progressive Regelkennlinie.
Bei vorbekannten mechanischen Drehzahlreglern liegt die Schwenkachse der Fliehkörper nahe der Drehachse des Reglers, während die Massenschwerpunkte der Fliehkörper radial außenseitig davon angeordnet sind. Obwohl die an den Massenkörpern wirkende Fliehkraft mit steigender Drehzahl quadratisch ansteigt, wird dieser Effekt durch eine Verkleinerung des wirksamen Hebelarms bei steigender Auslenkung kompensiert. Es ergibt sich eine degressive Kennlinie, die zu Beginn des Regelbereiches mit steigender Drehzahl steil ansteigt, sich dann aber mit weiter steigender Drehzahl einem relativ konstanten Wert annähert. Die im oberen Drehzahlabschnitt des Regelbereiches flache Regelkennlinie nach dem Stand der Technik bewirkt, daß der Regler langsamer und insgesamt stabiler regelt. Drehzahlschwankungen wirken sich weniger stark auf die Stellung der Drosselklappe aus. Dadurch ist es nicht möglich, mit herkömmlichen mechanischen Drehzahlreglern die Drosselklappe vollständig zu schließen.
In vielen Anwendungen, insbesondere bei Freischneidern oder dergleichen, kann jedoch eine vollständige Schließung der Drosselklappe durch den Drehzahlregler erforderlich sein. Bei höheren Drehzahlen, in denen beispielsweise der Freischneider betrieben wird, kann es durch Restgaskerne im Zylinder oder durch glühende Rückstände zur Selbstzündung, dem sogenannten Glühzünden kommen. Sofern auf eine Zündungsabschaltung verzichtet wird, ist dann eine Drehzahlabregelung allein durch mehr oder weniger vollständiges Schließen der Drosselklappe möglich. Dies wird durch die beanspruchte progressive Reglerkennlinie erreicht, indem die Massenschwerpunkte der Fliehgewichte radial innenseitig der Schwenkachsen liegen.
Bei verschiedenen motorisch angetriebenen Arbeitsgeräten kann auch der Einsatz unterschiedlicher Werkzeuge am gleichen Arbeitsgerät zweckmäßig sein. Ein Freischneider wird beispielsweise mit einem Mähfaden, aber auch mit einem metallischen Dickichtmesser betrieben. Je nach Werkzeugwahl muß der gleiche Motor unterschiedliche Abtriebsmomente aufbringen. Um eine wirksame Abregelung bei solcherart variierenden Abtriebsmomenten mit dem gleichen Drehzahlregler zu ermöglichen, ist ein Regelbereich erforderlich, der vorzugsweise den vollständigen nutzbaren Drosselklappenwinkelbereich zwischen einschließlich beispielsweise 15° für den Leerlauf und einschl. 90° für Vollast umfaßt. Dies wird durch den progressiven Kennlinienverlauf infolge der radial außenliegenden Schwenkachsen und der radial innenseitig davon angeordneten Massenschwerpunkte der Fliehgewichte erreicht.
In bevorzugter Weiterbildung wirken die Mittel zur Erzeugung der axialen Regelbewegung auf einen Schwenkhebel ein, wobei bevorzugt eine Schwenkachse des Schwenkhebels im wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse der Reglerwelle angeordnet ist. Der Schwenkhebel kann mit geringem Platzbedarf beispielsweise durch eine Gehäusewand hindurchgeführt werden und ermöglicht im Bereich seiner Schwenkachse eine zuverlässige Abdichtung gegen Öl und Schmutz. Durch Verzicht auf eine lineare bzw. axiale Steilbewegung sind Undichtigkeiten in diesem Bereich vermieden. Die Anordnung der Schwenkachse senkrecht zur Drehachse der Reglerwelle ermöglicht eine kompakte Bauform. Sofern als Reglerwelle die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors vorgesehen ist, kann der Schwenkhebel unmittelbar in Richtung zum Vergaser geführt werden, wodurch sich eine kurze und spielfreie Kraftübertragung ergibt. Fliehkraftkupplung, Zündung und andere von der Kurbelwelle direkt angetriebene Elemente werden platzsparend räumlich umgangen.
Die Anordnung aus den Fliehgewichten und den Mitteln zur Erzeugung der axialen Regelbewegung ist vorteilhaft in einem geschlossenen, insbesondere mit einem Schmiermittel versehenen Reglerraum angeordnet, wobei der Schwenkhebel im Bereich seiner Schwenkachse aus dem Reglerraum herausgeführt ist und außenseitig auf den zweiten Übertragungsabschnitt der Übertragungseinrichtung zum Vergaser einwirkt. Der Reglerraum kann in einem Getriebegehäuse oder in einem Kurbelgehäuse vorgesehen sein. Es kann auch ein eigenständiger Reglerraum zweckmäßig sein, der. in fluidischer Verbindung beispielsweise zum Kurbelgehäuse des Zweitakt-Verbrennungsmotors steht. Eine dauerhafte, nahezu wartungsfreie Schmierung des Drehzahlreglers ist sichergestellt. Seine kinematische Anbindung an den zweiten Übertragungsabschnitt liegt außerhalb des Reglerraumes und ist damit frei zugänglich. Eine An- und Abkopplung beispielsweise von Motor- und Werkzeugeinheit sowie Justierarbeiten sind vereinfacht.
In einer bevorzugten Ausführung ist der Drehzahlregler in der Werkzeugeinheit angeordnet. Dies erlaubt viele Variationsmöglichkeiten zur Anpassung der eingestellten Maximaldrehzahl. Insbesondere kann unabhängig vom verwendeten Motor die Drehzahl einer geeigneten Reglerwelle in der Werkzeugeinheit als Referenzgröße für die Regelcharakteristik zugrundegelegt werden. Beispielsweise bei sogenannten "Multi-Geräten", bei denen austauschbare Werkzeugeinheiten mit jeweils einer Basis-Motoreinheit verbunden werden, wird auch der in der Werkzeugeinheit integrierte Drehzahlregler mit ausgetauscht. Ohne weitere Einstellarbeiten ist jeder einzelnen austauschbaren Werkzeugeinheit je ein eigener Drehzahlregler zugeordnet, der an die spezifische Arbeitscharakteristik des zugeordneten Werkzeuges angepaßt ist. Mit dem Auswechseln der Werkzeugeinheit erfolgt selbsttätig eine Anpassung der maximalen Motordrehzahl, ohne daß Justierarbeiten erforderlich sind. Neben der mechanischen Verbindung zwischen der Motoreinheit und der Werkzeugeinheit ist lediglich die Wirkverbindung des zweiten Übertragungsabschnittes zwischen dem Drehzahlregler und dem Vergaser beim Austausch zu lösen bzw. herzustellen. Dies kann durch einfaches Ein- bzw. Aushängen eines Bowdenzuges geschehen. Weitere Tätigkeiten des Benutzers sind beim Austausch nicht erforderlich.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung weist die Werkzeugeinheit ein Werkzeuggetriebe auf, wobei der Drehzahlregler in dem Werkzeuggetriebe der Werkzeugeinheit angeordnet ist. Abhängig von der jeweiligen Unter- bzw. Übersetzung im Getriebe stehen verschiedene Referenzdrehzahlen für eine geeignete Reglercha rakteristik zur Verfügung. Gleichzeitig kann der Regler an das Schmiersystem des Werkzeuggetriebes angeschlossen sein.
Alternativ kann es zweckmäßig sein, den Drehzahlregler in einem Traggehäuse der Werkzeugeinheit anzuordnen. Bei einer entsprechenden Bauausführung ist zwischen der Motoreinheit und der Werkzeugeinheit ein Führungsrohr mit einer darin verlaufenden Übertragungswelle angeordnet, wobei die Übertragungswelle durch das Traggehäuse der Werkzeugeinheit hindurch zum Werkzeuggetriebe geführt ist. Das Traggehäuse dient beispielsweise zur Verbindung der Motoreinheit, des Führungsrohres und eines Trägers für die Werkzeugeinheit, für Handgriffe, Bedienelemente oder dergleichen. Durch die Aufnahme des Drehzahlreglers in dem Traggehäuse kann das Werkzeuggetriebe unverändert belassen werden. Dort ist kein zusätzlicher Bauraum erforderlich. Im Bereich des Traggehäuses ist der Bauraum unkritisch und vereinfacht die Unterbringung des Drehzahlreglers. Im übrigen besteht eine räumliche Nähe des Traggehäuses mit dem darin angeordneten Drehzahlregler zur Motoreinheit, was eine kurze, steife und spielfreie Verbindung mittels des zweiten Übertragungsabschnittes vereinfacht.
In einer zweckmäßigen Alternative ist der Drehzahlregler innerhalb eines Kurbelgehäuses auf einer Kurbelwelle des insbesondere als verlustgeschmierten, bevorzugt als Zweitaktmotor ausgeführten Verbrennungsmotors angeordnet. Vorteilhaft ist dabei der Drehzahlregler in Achsrichtung der Kurbelwelle zwischen einer Kurbelwange, insbesondere zwischen einem außerhalb der Kurbelwange liegenden Kurbelwellenlager und einer auf der Kurbelwelle angeordneten Fliehkraftkupplung angeordnet. Das ölhaltige Kraftstoff-/Luft-Gemisch dringt ggf. durch das offene Kurbelwellenlager, umspült den Drehzahlregler und führt zu einer zuverlässigen, dauerhaften Schmierung. Die Anordnung in bezug auf die Fliehkraftkupplung ermöglicht eine kompakte Bauform sowie eine unmittelbare räumliche Nähe zum Vergaser.
In zweckmäßiger Weiterbildung ist ein außerhalb des Kurbelgehäuses liegender Hebelarm des Schwenkhebels im wesentlichen parallel zur Kurbelwelle nach innen in Richtung der Mitte der Kurbelwelle bzw. unter den Vergaser geführt. Der Bauraum der Fliehkraftkupplung und der daran angeschlossenen Werkzeugeinheit ist nicht beeinträchtigt. Gleichzeitig ist die räumliche Distanz vom Hebelarm des Schwenkhebels zum Vergaser verkürzt, was eine direkte Kraftübertragung vereinfacht.
Der Schwenkhebel ist vorteilhaft über eine Zugstange mit einem Betätigungshebel der Koppelwelle verbunden und dabei in ein Langloch des Betätigungshebels eingehängt. Die Koppelwelle ist vorteilhaft als eine die Drosselklappe tragende Drosselklappenwelle ausgebildet. Mit wenig Bauteilen ist ein hoher Integrationsgrad gebildet, der neben geringen Fertigungskosten eine hohe Steilpräzision ermöglicht. Die Einhängung der Zugstange in ein Langloch des Betätigungshebels erzeugt einen Totweg des Drehzahlreglers. Hierdurch ist sichergestellt, daß der Drehzahlregler erst oberhalb einer vorgegebenen Drehzahl eingreift. Im gewöhnlichen, nicht abgeregelten Betrieb ist eine Entkopplung zwischen Gashebel und Drehzahlregler gegeben, so daß der Drehzahlregler eine gewöhnliche Betätigung des Gashebels nicht beeinträchtigt.
In bevorzugter Weiterbildung sind der Koppelhebel für den Eingriff des ersten Übertragungsabschnittes und der Betätigungshebel zum Eingriff des Drehzahlreglers bezogen auf die Achsrichtung der Drosselklappenwelle auf gegenüberliegenden Seiten Vergasers angeordnet. Die Kraftübertragung vom Drehzahlregler zum Betätigungshebel und die Kraftübertragung vom Gashebel zum Koppelhebel sind räumlich voneinander getrennt. Die Bauweise ist platzsparend und erlaubt eine kinematisch saubere, spielfreie Führung der kraftübertragenden Stellelemente.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgeführten Arbeitsgerätes am Beispiel einer Motorhacke mit einer austauschbaren Motor- bzw. Werkzeugeinheit und einem der Werkzeugeinheit zugeordneten Drehzahlregler;
2 eine schematische Prinzipdarstellung der mechanischen Kraftübertragung vom Gashebel und vom mechanischen Drehzahlregler untereinander sowie zur Drosselklappe des Vergasers;
3 eine geöffnete Perspektivdarstellung des Traggehäuses der Motorhacke nach 1 mit einem darin angeordneten mechanischen Drehzahlregler;
4 eine vergrößerte Detailansicht der Anordnung nach 3 mit Einzelheiten des Drehzahlreglers im Stillstand oder bei geringer Drehzahl;
5 die Anordnung nach 4 bei erhöhter Drehzahl;
6 eine Variante der Regleranordnung bei Positionierung auf der Kurbelwelle mit Einzelheiten der Kraftübertragung zur Drosselklappenwelle;
7 eine Rückansicht der Anordnung nach 6 mit weiteren Einzelheiten zur Ausgestaltung des Drehzahlreglers, seiner Kraftübertragung zur Drosselklappenwelle und zur Ankopplung des Koppelhebels;
8 eine Seitenansicht des Drehzahlreglers nach den 3 bis 7 in Ruheposition mit Einzelheiten zur Lage der Massenschwerpunkte der Fliehgewichte;
9 die Anordnung nach 8 bei erhöhter Drehzahl;
10 eine progressive Kennlinie des Drehzahlreglers nach den 3 bis 9 zur Darstellung des Drosselklappenwinkels in Abhängigkeit von der Regler-Drehzahl.
1 zeigt in einer Seitenansicht ein erfindungsgemäß ausgeführtes, handgeführtes Arbeitsgerät am Beispiel einer Motorhacke. Es kann auch ein Freischneider, Hochentaster oder dergleichen vorgesehen sein.
Das Arbeitsgerät umfaßt eine Motoreinheit 1 mit einem darin angeordneten, nicht näher dargestellten Verbrennungsmotor so wie eine von der Motoreinheit 1 angetriebene Werkzeugeinheit 2.
Die Werkzeugeinheit 2 umfaßt ein Traggehäuse 25, ein Werkzeuggetriebe 26, ein Hackwerkzeug 35, ein Schutzschild 37 für das Hackwerkzeug 35 sowie einen Träger 38 mit einem daran angeordneten Handgriff 39.
Durch das Traggehäuse 25 hindurch ist ein Führungsrohr 23 mit einer innenliegenden, in 3 dargestellten Übertragungswelle 24 hindurchgeführt. Das Führungsrohr 23 ist am Traggehäuse 25, an der Motoreinheit 1 sowie am Werkzeuggetriebe 26 befestigt und stellt zwischen diesen eine mechanisch tragende Verbindung her. Des weiteren ist der Träger 38 mit dem Handgriff 39 im Traggehäuse 25 befestigt, demnach der Träger 38, das Traggehäuse 25, das Führungsrohr 23 und das Werkzeuggetriebe 26 eine mechanisch zusammenhängende Einheit bilden.
Die Motoreinheit 1 ist als sogenannter "Multi-Motor" ausgeführt und bildet ein eigenständig lauffähiges Modul. Die Motoreinheit 1 ist modulartig austauschbar am Führungsrohr 23 der Werkzeugeinheit 2 befestigt und zur austauschbaren Verwendung an weiteren, in ihrer Bauform gegebenenfalls abweichenden Werkzeugeinheiten vorgesehen.
Im Betrieb treibt die Motoreinheit 1 über die in 3 dargestellte Übertragungswelle 24 das Hackwerkzeug 35 an. Hierzu wird die Drehzahl der Übertragungswelle 24 (3) im Werkzeuggetriebe 26 hinsichtlich Drehzahl und Verlauf der Drehachse umgewandelt: Das Hackwerkzeug 35 wird um eine Werkzeug welle 36 drehend angetrieben, deren Drehachse quer und senkrecht zur Drehachse der Übertragungswelle 24 liegt. Dabei ist die Drehzahl der Werkzeugwelle 36 gegenüber der Drehzahl der Übertragungswelle 24 (3) herabgesetzt.
Zur Versorgung des Verbrennungsmotors der Motoreinheit 1 mit einem Kraftstoff-/Luft-Gemisch ist ein in der Motoreinheit 1 angeordneter und in 2 schematisch dargestellter Vergaser 3 vorgesehen, in dem zur Leistungssteuerung des Verbrennungsmotors eine schwenkbar gelagerte Drosselklappe 4 (2, 6, 7) angeordnet ist. An der Unterseite des Handgriffs 39 ist ein vom Benutzer zu betätigender Gashebel 6 angeordnet, der mittels einer Übertragungseinrichtung 5 auf die Drosselklappe 4 einwirkt.
Das Arbeitsgerät weist einen mechanischen Drehzahlregler 7 auf, dessen Einzelheiten weiter unten näher beschrieben sind, und der im Ausführungsbeispiel nach 1 in der Werkzeugeinheit 2, hier im Werkzeuggetriebe 26 angeordnet ist.
Die Übertragungseinrichtung 5 vom Gashebel 6 zur Drosselklappe 4 (2) ist im Ausführungsbeispiel nach 1 als zweiteiliger Bowdenzug ausgeführt. Es kann aber auch ein mehrteiliges Gestänge oder dgl. zweckmäßig sein. Die Übertragungseinrichtung 5 ist in zwei Übertragungsabschnitte 8, 9 aufgeteilt. Der erste als Bowdenzug ausgeführte Übertragungsabschnitt 8 verläuft vom Gashebel 6 zum Drehzahlregler 7 in der Werkzeugeinheit 2. Von dort verläuft ein zweiter Übertragungsabschnitt 9 ebenfalls in Form eines Bowdenzuges zur Motoreinheit 1 und steht dort in Wirkverbindung zur Drosselklappe 4 (2).
Der Drehzahlregler 7 steht in mechanischer Verbindung zu einer geeigneten drehenden Welle der Werkzeugeinheit 2. Diese kann die Werkzeugwelle 36 oder die Übertragungswelle 24 (3) sein. Die jeweilige Drehzahl der vorgenannten Welle oder auch die Drehzahl einer anderen geeigneten Welle der Werkzeugeinheit 2 dient als Antrieb bzw. Referenzgröße des Drehzahlreglers 7 zur Regelung der Drehzahl bzw. Motorleistung. Durch Anordnung des Drehzahlreglers 7 in der Werkzeugeinheit 2 kann diese Referenzdrehzahl auf die spezifischen Anforderungen einer jeweiligen austauschbaren Werkzeugeinheit 2 angepaßt werden. Verschiedene Werkzeugeinheiten 2 können verschiedene, voreingestellte Referenzdrehzahlen aufweisen, mit denen die austauschbare Motoreinheit 1 angesteuert wird. Die gleiche Motoreinheit 1 erfährt an verschiedenen Werkzeugeinheiten 2 verschiedene, angepaßte Drehzahlcharakteristiken bzw. Grenzdrehzahlen.
Eine Verbindungsstelle zwischen den beiden Übertragungsabschnitten 8, 9 ist in der Werkzeugeinheit 2 am Drehzahlregler 7 vorgesehen. Beim Austausch der Motoreinheit 1 ist neben der mechanischen Verbindung lediglich die Wirkverbindung des zweiten Übertragungsabschnittes 9 zwischen der Motoreinheit 1 und der Werkzeugeinheit 2 zu trennen bzw. herzustellen. Nach erfolgtem Anschluß der Motoreinheit 1 unterliegt diese dem Einfluß des der jeweiligen Werkzeugeinheit 2 zugeordneten Drehzahlreglers 7.
Ein diagrammartiges Funktionsschaubild der Ansteuerung der Drosselklappe 4 über den Gashebel 6 und den Drehzahlregler 7 ist in 2 dargestellt. In einem Ansaugkanal des Vergasers 3 ist die Drosselklappe 4 mit einer Drosselklappenwelle 40 schwenkbar gelagert und im halbgeöffneten Zustand dargestellt. Ausgehend von diesem halbgeöffneten Zustand ist die Drosselklappe 4 entsprechend einem Pfeil 10 in Schliegrichtung bzw. entsprechend einem Pfeil 11 in Öffnungsrichtung schwenkbar. Zur Betätigung der Schwenkbewegung ist an der Drosselklappenwelle 40 ein Drosselklappenhebel 41 angeordnet, in dem der zweite Übertragungsabschnitt 9 der Übertragungseinrichtung 5 eingehängt ist. Am gegenüberliegenden Ende ist der zweite Übertragungsabschnitt 9 mit einem Betätigungshebel 13 einer Koppeleinrichtung verbunden, an der auch der Drehzahlregler 7 angreift. Die Koppeleinrichtung umfaßt des weiteren einen koaxial zum Betätigungshebel 13 verschwenkbaren Koppelhebel 15, auf den der Gashebel 6 mittels des ersten Übertragungsabschnittes 8 der Übertragungseinrichtung 5 einwirkt.
Der Koppelhebel 15 und der Betätigungshebel 13 sind über eine zwischenliegende Federeinrichtung 12 mit einander verbunden. Die Federeinrichtung 12 ist elastisch derart vorgespannt, daß der Betätigungshebel 13 mittels eines Anschlags an dem Koppelhebel 15 anliegt. Die Vorspannkraft der Federeinrichtung 12 in Zugrichtung ist derart bemessen, daß im gewöhnlichen Betrieb eine starre Verbindung zwischen dem Betätigungshebel 13 und dem Koppelhebel 15 hergestellt ist. Beim Gasgeben mit dem Gashebel 6 wird im ersten Übertragungsabschnitt 8 eine Zugkraft aufgebracht, die im wesentlichen starr über den Koppelhebel 15, die Federeinrichtung 12 und den Betätigungshebel 13 in den zweiten Übertragungsabschnitt 9 eingeleitet und von dort ebenfalls im wesentlichen starr auf die Drosselklappe 4 übertragen wird. Die übertragene Zugkraft bewirkt eine Verschwenkung der Drosselklappe 4 in der Öffnungsrichtung 11. Hierzu muß die Vorspannkraft einer am Koppelhebel 15 angreifenden Rückstellfeder 42 überwunden werden. Beim Rückstellen des Gashebels 6 und Nachlassen der Zugkraft in der Übertragungseinrichtung 5 bewirkt die Rückstellfeder 42 ein selbsttätiges Schließen der Drosselklappe 4 in der Schließrichtung 10. Die Rückstellfeder 42 der Drosselklappe 4 ist steifer als die Federeinrichtung 12, weist also eine steilere Federkennlinie auf. Die im Vergleich dazu erheblich weichere Federeinrichtung 12 hat dadurch nur geringe Rückwirkungen auf die Betätigungskräfte am Gashebel 6.
Der Drehzahlregler 7 ist zumindest bezogen auf die Schließrichtung 10 der Drosselklappe 4 im wesentlichen starr an den Betätigungshebel 13 und darüber zusammen mit dem zweiten Übertagungsabschnitt 9 mit der Drosselklappe 4 verbunden. Bei gegebener Stellung des Gashebels 6 und des Koppelhebels 15 sowie bei Überschreitung einer voreingestellten Grenzdrehzahl zieht der Drehzahlregler 7 den Betätigungshebel 13 entgegen der Vorspannkraft der Federeinrichtung 12 an. Hierdurch wird unabhängig von der Stellung des ersten Übertragungsabschnittes 8 der zweite Übertragungsabschnitt 9 in Richtung eines Pfeiles 44 bewegt und die Drosselklappe 4 in die Schließrichtung 10 verschwenkt. Die Leistung des Verbrennungsmotors wird reduziert. Ein übermäßiger Drehzahlanstieg bzw. das Überschreiten einer gewünschten Maximaldrehzahl wird verhindert. Der Drehzahlregler 7 ist demnach ein Drehzahlbegrenzer, der oberhalb einer vorgegebenen Grenzdrehzahl ein Schließen der Drosselklappe 4 bewirkt. Die Ankopplung des Drehzahlreglers 7 kann insbeson dere durch die Federcharakteristik bzw. Federvorspannung der Federeinrichtung 12 derart eingestellt werden, daß auch bei abweichenden, insbesondere geringeren Drehzahlen ein Konstanthalten einer vom Benutzer durch Stellung des Gashebels 6 vorgegebenen Drehzahl durchgeführt wird. Hierbei kann der Drehzahlregler 7 sowohl in der Schließrichtung 10 als auch in der Öffnungsrichtung 11 auf die Drosselklappe 4 einwirken.
Über die gezeigte Koppeleinrichtung wirken sowohl der Drehzahlregler 7 als auch der Gashebel 6 mit dem ihm zugeordneten ersten Übertragungsabschnitt 8 gemeinsam mittels des zweiten Übertragungsabschnittes 9 derart auf die Drosselklappe 4 ein, daß im gewöhnlichen Betrieb eine Verstellung des Gashebels 6 zu einem Stellweg des zweiten Übertragungsabschnittes 9 entsprechend einem Doppelpfeil 43 führt. Dementsprechend wird ein öffnen der Drosselklappe in der Öffnungsrichtung 11 oder ein Schließen in der Schließrichtung 10 bewirkt. Bei übermäßig steigender Drehzahl insbesondere im Bereich einer voreingestellten Grenzdrehzahl oder darüber hinaus greift der Drehzahlregler 7 ein und bewirkt ein Schließen der Drosselklappe 4 in der Schließrichtung 10.
3 zeigt eine Variante der Erfindung nach 1, bei der der Drehzahlregler 7 im geöffnet dargestellten Traggehäuse 25 angeordnet ist. Das Führungsrohr 23 mit einer koaxial darin drehend von der Motoreinheit 1 (1) angetriebenen Übertragungswelle 24 ist durch das Traggehäuse 25 hindurchgeführt. Das Führungsrohr 23 ist zweigeteilt unter Bildung einer Teilungsstelle 45 ausgeführt, während die Übertragungswelle 24 durchgängig die Teilungsstelle 45 überbrückt. Auf einem in der Teilungsstelle 45 freiliegenden Abschnitt 46 der Übertragungswelle 24 ist ein erstes Zahnrad 47 drehstarr befestigt. Ein zweites Zahnrad 48 ist auf einer achsparallel zur Übertragungswelle 24 gelagerten Reglerwelle 16 angeordnet und steht mit dem ersten Zahnrad 47 in Eingriff. Der mechanische Drehzahlregler 7 bildet eine Baueinheit mit der Reglerwelle 16 und dem zweiten Zahnrad 48. Durch Wahl unterschiedlicher Zähnezahlen der beiden Zahnräder 47, 48 kann eine geeignete Drehzahl der Reglerwelle 16 bzw. des Drehzahlreglers 7 und damit eine geeignete Regelcharakteristik eingestellt werden. Es kann auch zweckmäßig sein, den Drehzahlregler 7 direkt auf der Übertragungswelle 24 anzuordnen.
Weitere Einzelheiten des von der Übertragungswelle 24 angetriebenen Drehzahlreglers 7 im Traggehäuse 25 nach 3 sind im Zusammenhang mit den 4 und 5 näher beschrieben: Demnach sind zwei bezogen auf eine Drehachse 21 der Reglerwelle 16 sich diametral gegenüberliegende Fliehgewichte 17 vorgesehen, die bezogen auf die Drehachse 21 in radialer Richtung schwenkbar gelagert sind. Nach 4 befinden sich die Fliehgewichte 17 in einer Ruheposition bzw. in einer Schwenkposition, die einer geringen Drehzahl oder einer Arbeitsdrehzahl des Antriebsmotors entspricht. Hierzu sind die Fliehgewichte 17 mit tangential verlaufenden Schwenkachsen 49 im zweiten Zahnrad 48 schwenkbar gelagert und radial nach innen geneigt.
Die Fliehgewichte 17 wirken abhängig von der Drehzahl bzw. den daraus resultierenden, auf sie einwirkenden Fliehkräften auf Mittel zur Erzeugung einer axialen Regelbewegung. Diese Mittel sind im Ausführungsbeispiel nach den 3 bis 5 durch eine auf der Reglerwelle 16 angeordnete, axial verschiebbare Regelhülse 18 gebildet.
Des weiteren ist ein Schwenkhebel 19 vorgesehen, der im Traggehäuse 25 um eine Schwenkachse 20 schwenkbar gelagert ist. Die Schwenkachse 20 des Schwenkhebels 19 liegt im wesentlichen senkrecht sowie seitlich versetzt zur Drehachse 21 der Reglerwelle 16. Im Innenraum des Traggehäuses 25 ist der Schwenkhebel 19 mit einem etwa rechtwinklig abstehenden Hebelarm 32 versehen, der mit seinem freien Ende stirnseitig an der Regelhülse 18 anliegt. Ein axialer Verschiebeweg der Regelhülse 18 überträgt sich auf den Hebelarm 32 und erzeugt eine Verschwenkung des Schwenkhebels 19 um die Schwenkachse 20.
Eine derart verschwenkte Position des Schwenkhebels 19 ist in 5 gezeigt. Bei Erreichen oder Überschreiten einer Grenzdrehzahl sind die Fliehgewichte 17 um ihre Schwenkachse 49 radial nach außen verschwenkt und verschieben über innenseitige Klauen die Regelhülse 18 in Richtung der Drehachse 21 auf den Hebelarm 32 des Schwenkhebels 19 zu. Hierdurch ist der Schwenkhebel 19 mit seinem Hebelarm 32 um seine Schwenkachse 20 vom Zahnrad 48 fortweisend verschwenkt.
Der Darstellung nach den 4 und 5 ist noch zu entnehmen, daß die Anordnung aus den Fliehgewichten 17 und den Mitteln zur Erzeugung der axialen Regelbewegung in einem geschlossenen Reglerraum 22 angeordnet sind. Der geschlossene Reglerraum 22 ist durch den Innenraum des Traggehäuses 25 gebildet, kann aber auch der Innenraum des Werkzeuggetriebes 26 (1) sein. Zur Schmierung des Schwenkhebels 19, der schwenkbewegli chen Fliehgewichte 17 sowie der Zahnräder 47, 48 ist der Regelraum mit einem Schmiermittel wie Öl oder Fett versehen.
Der Schwenkhebel 19 ist im Bereich seiner Schwenkachse 20 aus dem Reglerraum 22 herausgeführt. Auf der Außenseite des Traggehäuses 25 erfolgt eine Ankopplung des Schwenkhebels 19 an den zweiten Übertragungsabschnitt 9 entsprechend der Darstellung nach 2. Es kann auch eine analoge Ankopplung zur Darstellung nach den 6 und 7 zweckmäßig sein. Der Schwenkhebel 19 führt als Teil des Drehzahlreglers 7 (3) ausschließlich eine Schwenkbewegung aus, die eine Abdichtung des Reglerraums 22 gegenüber der Umgebung im Bereich der Schwenkachse 20 vereinfacht.
Bei einer Anordnung im Werkzeuggetriebe 26 nach 1 ist der Drehzahlregler 7 entsprechend den 3 bis 5 in vergleichbarer Weise aufgebaut.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 6 und 7 gezeigt. Dort ist von dem nicht näher dargestellten, als Zweitaktmotor ausgeführten Verbrennungsmotor der Motoreinheit 1 (1) nur der Bereich einer Kurbelwelle 28 gezeigt, die in einem im einzelnen nicht dargestellten Kurbelgehäuse 27 drehend gelagert ist. Die drehende Lagerung der Kurbelwelle 28 erfolgt über zwei als Kugellager ausgebildete Kurbelwellenlager 30 mit einer Drehachse 21. Zwischen den beiden Kurbeiwellenlagern 30 weist die Kurbelwelle 28 zwei in axialer Richtung mit Abstand zueinander liegende Kurbelwangen 29 auf, zwischen denen ein exzentrisch zur Drehachse 21 liegender Kurbelzapfen 50 angeordnet ist. Am Kurbelzapfen 50 greift ein nicht darge stellter Pleuel eines ebenfalls nicht dargestellten Kolbens an. Es ist eine einzylindrige Bauweise mit nur einem Kurbelzapfen 50 vorgesehen.
Im Ausführungsbeispiel nach den 6 und 7 ist ein äußeres Ende 52 der Kurbelwelle 28 mit einem Gewinde versehen, mittels dessen eine nicht dargestellte Fliehkraftkupplung verschraubt und angetrieben wird. Die Fliehkraftkupplung bildet einen Abtrieb des Verbrennungsmotors, von dem aus die Motorleistung ab einer vorbestimmten Drehzahl mittels der Übertragungswelle 24 (3) zur Werkzeugeinheit 2 (1) übertragen wird. In der gezeigten Ausführung ist der Drehzahlregler 7 innerhalb des Kurbelgehäuses 27 auf der Kurbelwelle 28 angeordnet. Die Kurbelwelle 28 dient dabei als Reglerwelle 16. Dabei ist der Drehzahlregler 7 in Achsrichtung der Kurbelwelle 28 zwischen der Fliehkraftkupplung und dem der Fliehkraftkupplung zugewandten Kurbelwellenlager 30 axial außerhalb der zugeordneten Kurbelwange 29 angeordnet. Dieser Bereich des Kurbelgehäuses 27 dient als Reglerraum 22 und unterliegt dem Einfluß der Verlustschmierung durch ölhaltiges Kraftstoff-/Luft-Gemisch des Verbrennungsmotors. Dieses dringt durch die offenen Abschnitte des durchlässigen Kurbelwellenlagers 30 zum Drehzahlregler 7 vor und dient als Schmiermittel für den Drehzahlregler 7. Ebenso kann es zweckmäßig sein, einen eigenständig geschmierten, vom Kurbelgehäuse 27 abgetrennten Reglerraum 22 vorzusehen. In vorteilhafter Alternative sind der Reglerraum 22 und das Kurbelgehäuse 27 zwar räumlich voneinander getrennt, stehen jedoch mittels geeigneter Bohrungen oder dgl. in fluidischer Verbindung zueinander, so daß die Verlust schmierung im Kurbelgehäuse 27 auch den Reglerraum 22 erreichen kann.
Der Fliehkraftregler 7 entspricht in seiner Funktion und seinem Aufbau im wesentlichen dem Fliehkraftregler 7 nach den 3 bis 5: Zwei um Schwenkachsen 49 verschwenkbar gelagerte Fliehgewichte 17 wirken auf eine axial auf der Reglerwelle 16 bzw. der Kurbelwelle 28 verschiebbare Regelhülse 18. An der dem Kurbelwellenlager 30 bzw. der Kurbelwange 29 zugewandten Stirnseite der Regelhülse 18 liegt ein innerer Hebelarm 32 des Schwenkhebels 19 an. Die Schwenkachse 20 des Schwenkhebels 19 verläuft rechtwinklig zur Drehachse 21 und dabei nach unten versetzt zur Vergaserseite des Verbrennungsmotors. Sie ist durch eine Dichtung 51 in einer nicht dargestellten Wand des Kurbelgehäuses 27 aus dem Kurbelgehäuse 27 herausgeführt und geht auf der rückwärtigen Außenseite des Verbrennungsmotors in einen rechtwinklig abgewinkelten, im wesentlichen parallel zur Drehachse 21 verlaufenden äußeren Hebelarm 31 über. In den übrigen Merkmalen und Bezugszeichen stimmt die Anordnung des Drehzahlreglers 7 nach 6 mit demjenigen nach den 3 bis 5 überein.
Der Darstellung nach 6 ist zu entnehmen, daß die in 2 schematisch dargestellte Koppeleinrichtung auf der Drosselklappenwelle 40 der Drosselklappe 4 angeordnet ist. Die weiteren Teile des Vergasers 3 (2, 7) sind in 6 der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
Der Koppelhebel 15 für den Eingriff des ersten Übertragungsabschnittes 8 ist bezogen auf die Achsrichtung der Drosselklap penwelle 40 auf einer Seite der Drosselklappe 4 und der Betätigungshebel auf der gegenüberliegenden Seite der Drosselklappe 4 angeordnet. Der zweite Übertragungsabschnitt 9 umfaßt eine schwenkbare Koppelwelle 14, die im gezeigten Ausführungsbeispiel durch die die Drosselklappe 4 tragende Drosselklappenwelle 40 gebildet ist.
Der Koppelhebel 15 bildet einen Drosselklappenhebel 41 und ist schwenkbar auf der Koppelwelle 14 gelagert. Mit dem zugeordneten äußeren Ende der Koppelwelle 14 ist ein Federhebel 53 drehfest verschraubt. Die Federeinrichtung 12 ist als schraubenförmige Drehfeder ausgeführt und umschlingt die Koppelwelle 14 zwischen dem Koppelhebel 15 und dem Federhebel 53. An beiden vorgenannten Hebeln ist je ein Ende der Federeinrichtung 12 eingehängt, woraus sich eine elastisch federnde, vorgespannte Schwenkverbindung zwischen dem Koppelhebel 15 und dem Federhebel 53 ergibt. Der den Drosselklappenhebel 41 bildende Koppelhebel 15 ist drehelastisch über die Federeinrichtung 12, den Federhebel 53 und die Koppelwelle 14 mit dem Betätigungshebel 13 verbunden. Darüber hinaus ist noch eine ebenfalls als schraubenförmige Drehfeder ausgeführte Rückstellfeder 42 vorgesehen, die ebenfalls auf den Drosselklappenhebel 41 bzw. auf den Koppelhebel 15 einwirkt. Hieraus ergibt sich die gleiche Wirkungsweise einer Koppeleinrichtung entsprechend der schematischen Darstellung nach 2.
Der Drehzahlregler 7 wirkt mittels des Hebelarmes 31 und einer an dessen äußeren Ende eingehängten Zugstange 33 auf den Betätigungshebel 13 ein. Hierzu ist die Zugstange 33 gelenkig und spielfrei mit dem äußeren Ende des Hebelarmes 31 vom Schwenk hebel 19 verbunden und gegenüberliegend in ein Langloch 34 des Betätigungshebels 13 eingehängt. Das Langloch 34 erlaubt einen Totweg des Drehzahlreglers 7, ohne die Stellung der Drosselklappe 4 zu beeinflussen. Im gewöhnlichen Betrieb kann die Drosselklappe 4 mittels des ersten Übertragungsabschnitts 8 geöffnet bzw. geschlossen werden, ohne daß eine signifikante Erhöhung der Betätigungskräfte durch den Drehzahlregler 7 stattfindet.
Entsprechend der Darstellung nach 6 liegt die Zugstange 33 derart im Langloch 34, daß eine Übertragung von Zugkräften, nicht jedoch von Druckkräften möglich ist. Dies erlaubt ein freies Schließen der Drosselklappe 4 mittels des Drosselklappenhebels 41 und des daran angreifenden ersten Übertragungsabschnittes B. In Zugrichtung liegt die Zugstange 33 spielfrei am zugeordneten Ende des Langloches 34 an, wodurch der Drehzahlregler 7 bezogen auf die Schließrichtung 10 (2) der Drosselklappe 4 im wesentlichen starr über den zweiten Übertragungsabschnitt 9 mit der Drosselklappe 4 verbunden ist.
In 7 ist noch eine stirnseitige Ansicht der Anordnung nach 6 gezeigt. Hier ist zu erkennen, daß der außerhalb des Kurbelgehäuses 27 liegende Hebelarm 31 des Schwenkhebels 19 im wesentlichen parallel zur Kurbelwelle 28 ausgehend von der Schwenkachse 20 axial nach innen in Richtung der Mitte der Kurbelwelle 28 bis über den Kurbelzapfen 50 und beide Kurbelwangen 29 hinaus geführt ist. Der Hebelarm 31 verläuft damit unter dem Vergaser 3 hindurch. Von dort ist die Zugstange 33 im wesentlichen vertikal nach oben zum Betätigungshebel 13 geführt. Das freie Ende des Hebelarms 31, die Zugstange 33 und der Betätigungshebel 13 liegen damit in kompakter Bauform bezogen auf die Achsrichtung der Drosselklappenwelle 40 auf einer zum Drosselklappenhebel 41 gegenüberliegenden Seite des Vergasers 3.
8 zeigt eine Seitenansicht des Drehzahlreglers 7 nach den 3 bis 7 in Ruheposition. Der gesamte Drehzahlregler 7 ist um die Drehachse 21 im Betrieb drehend angetrieben. Durch die Vorspannung der Federeinrichtung 12 (2) ist die Regelhülse 18 in Richtung eines Pfeiles 55 relativ zur Reglerwelle 16 auf die beiden Fliehgewichte 17 zu gedrückt und liegt an einem nicht gezeigten Anschlag in Axialrichtung in Richtung des Pfeiles 55 an.
Die beiden Fliehgewichte 17 weisen in der Seitenansicht eine L-förmige Kontur auf und liegen mit radial innenliegenden Schenkeln stirnseitig an der Regelhülse 18 an. Radial außenliegende, etwa rechtwinklig abgewinkelte Schenkel der Fliehgewichte 17 übergreifen etwa achsparallel zur Drehachse 21 einen Teilbereich der Regelhülse 18. Die Schwenkachsen 49 der beiden Fliehgewichte 17 liegen im radialen Außenbereich des Drehzahlreglers 7 und radial außerhalb der Regelhülse 18. Dabei verlaufen die beiden Schwenkachsen 49 tangential zur Drehachse 21. Es kann auch eine Anordnung zweckmäßig sein, bei der die Schwenkachsen 49 achsparallel zur Drehachse 21 verlaufen.
Aus der L-Form der Fliehgewichte 17 und der Lage der beiden Schwenkachsen 49 ergibt sich, daß ein Massenschwerpunkt 54 von jeweils einem einzelnen Fliehgewicht 17 bezogen auf die Drehachse 21 radial innenseitig mit einem radialen Abstand r zur jeweils zugeordneten Schwenkachse 49 liegt. In Axialrichtung entgegen dem Pfeil 55 liegt der jeweilige Massenschwerpunkt 54 mit einem axialen Abstand a zur zugeordneten Schwenkachse 49.
Bei Drehung des gezeigten Drehzahlreglers 7 wirken an dem jeweiligen Massenschwerpunkt 54 der Fliehgewichte 17 Fliehkräfte, die radial zur Drehachse 21 nach außen gerichtet sind und dabei einen Hebelarm zur Schwenkachse 49 in der Größe des axialen Abstandes a aufweisen. Die jeweils an einem einzelnen Fliehgewicht 17 wirkende Fliehkraft steigt quadratisch mit der Drehzahl und erzeugt zusammen mit dem axialen Abstand a ein Schwenkmoment um die Schwenkachse 49 in Richtung eines Pfeiles 56.
9 zeigt die Anordnung nach 8 mit gegenüber der Darstellung nach 8 erhöhter Drehzahl, wobei gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Infolge der an den Fliehgewichten 17 wirkenden Fliehkräfte und des daraus resultierenden, in Richtung des Pfeiles 56 wirkenden Schwenkmomentes um die Schwenkachsen 49 sind die beiden Fliehgewichte 17 radial nach außen verschwenkt. Die jeweils radial innenliegenden Schenkel der beiden Fliehgewichte 17 sind um das gleiche Maß in der Achsrichtung entgegen dem Pfeil 55 verschwenkt und haben die Regelhülse 18 relativ zur Position nach 8 entgegen dem Pfeil 55 achsparallel zur Drehachse 21 verschoben.
In der gezeigten ausgelenkten Lage der Fliehgewichte 17 ist der radiale Abstand r gegenüber der Ruheposition nach 8 verkleinert und der axiale Abstand a gegenüber der Ruheposition nach 8 vergrößert. Mit weiter steigender Drehzahl verschwenken die beiden Fliehgewichte 17 weiter in Richtung des Pfeiles 56 entgegen der Vorspannkraft der Federeinrichtung 12 (2) nach außen, wobei sich der axiale Abstand a weiter vergrößert und der radiale Abstand r weiter verringert. Diese Schwenkbewegung in Richtung des Pfeiles 56 wird durch einen nicht gezeigten Anschlag begrenzt. Der Anschlag ist dabei derart eingerichtet, daß bei maximalem Schwenkwinkel der Fliehgewichte 17 der jeweilige Massenschwerpunkt 56 immer noch einen radialen Abstand r ausgehend von der zugeordneten Schwenkachse 49 nach innen zur Drehachse 21 hin aufweist. Bei niedriger werdender Drehzahl verschwenkt die Federeinrichtung 12 (2) die Fliehgewichte 17 entgegen dem Pfeil 56 in Richtung eines Pfeiles 57 zurück in die Ruheposition nach 8.
10 zeigt die Kennlinie des mechanischen Drehzahlreglers 7 nach den 3 bis 9. Entsprechend der schematischen Darstellung nach 2 ist der Drehzahlregler 7 mit der Drosselklappe 4 derart in Wirkverbindung, daß der Drehzahlregler 7 entsprechend der Darstellung nach 10 bei steigender Drehzahl n ein Schließen der Drosselklappe 4 (2) bewirkt. Im voll geöffneten Zustand der Drosselklappe 4 weist diese einen Drosselklappenwinkel α = 90° auf, wobei sie parallel zum Ansaugkanal_. im Vergaser 3 (2) liegt. In der für das Standgas vorgesehenen, vollständig geschlossenen Winkelstellung der Drosselklappe 4 liegt diese mit einem Drosselklappenwinkel α = 15° näherungsweise quer zum Ansaugkanal des Vergasers 3 (2).
Die Kennlinie nach 10 beschreibt die Regelcharakteristik des Drehzahlreglers 7 nach den 3 bis 9 bei Vollgasstel lung des Gashebels 6 (2). Bei niedrigen Drehzahlen ist dieser Vollgasstellung entsprechend der Kennlinie nach 10 ein Drosselklappenwinkel α = 90° zugeordnet. Entsprechend der Darstellung nach 8 wirkt zwar ein Schwenkmoment auf die Fliehgewichte 17 in Richtung des Pfeiles 56. Dieses kann jedoch die Vorspannkraft der Federeinrichtung 12 (2) in Richtung des Pfeiles 55 (8) nicht überwinden.
Diese Überwindung findet erst statt, wenn eine untere Grenzdrehzahl n₁ erreicht bzw. überschritten wird. Dann beginnen sich die Fliehgewichte 17 in Richtung des Pfeiles 56 (8) nach außen zu verschwenken und bewirken ein Schließen der Drosselklappe 4 (2). Bei der unteren Grenzdrehzahl n₁ weist die Kennlinie k, die den Drosselklappenwinkel α in Abhängigkeit von der Drehzahl n des Fliehkraftreglers 7 und damit des Antriebsmotors darstellt, eine anfängliche Steigung s₁ auf.
Mit steigender Drehzahl wird entsprechend der Darstellung nach 9 auch der axiale Abstand a größer, womit das Schwenkmoment um die Schwenkachse 49 innerhalb eines in 10 mit Δn angegebenen Regelbereiches progressiv ansteigt. Der Regelbereich Δn der Drehzahl n ist nach oben durch eine obere Drehzahl n₂ begrenzt. Hierbei liegen die Fliehgewichte 17 entsprechend der Beschreibung zu 9 in Richtung des Pfeiles 56 in ihrer maximal verschwenkten Stellung an einem Anschlag an. Eine weitere Erhöhung der Drehzahl n bewirkt keine weitere Verschwenkung der Fliehkörper 17 in Richtung des Pfeiles 56 (9). Infolge des größer werdenden axialen Abstandes a und der quadratisch mit der Drehzahl steigenden, am jeweiligen Massenschwerpunkt 54 wirkenden Fliehkraft weist die Regelkennlinie nach 10 bei der oberen Grenzdrehzahl n₂ eine größere Steigung s₂ im Vergleich zur Steigung s₁ bei der unteren Grenzdrehzahl n₁ auf. Innerhalb des Regelbereichs Δn ergibt sich dazwischen ein progressiver Kennlinienverlauf, bei dem die Steigung s mit steigender Drehzahl n größer wird.
Die Kopplung zwischen dem Drehzahlregler 7 (3 bis 9) mit der Drosselklappe 4 (2) ist derart gewählt, daß der Drosselklappenwinkel α entsprechend der Darstellung nach 10 bei der unteren Grenzdrehzahl n₁ 90° und bei der oberen Grenzdrehzahl n₂ 15° beträgt. Bei dem Gashebel 6 (2) in Vollgasstellung wirkt der Drehzahlregler 7 (3 bis 9) auf die Drosselklappe 4 über ihren gesamten Versteilbereich von Vollgas (α = 90°) bis Leerlauf (α = 15°) ein. Der hier mit α = 15° bezifferte Drosselklappenwinkel für die Standgasstellung ist nur beispielhaft gewählt. Es kann auch eine Vergaseranordnung mit einem abweichenden Drosselklappenwinkel α für die Standgasstellung vorgesehen sein.
Der in 10 dargestellte progressive Kennlinienverlauf bewirkt bei niedrigen Drehzahlen im Bereich der unteren Grenzdrehzahl n₁ ein sanftes Abregeln, während bei einem Betrieb im hohen Drehzahlbereich nahe der oberen Grenzdrehzahl n₂ infolge der ausgeprägt großen Steigung s₂ die Drosselklappe zuverlässig geschlossen wird und dadurch die Drehzahl n sicher begrenzt bzw. abgeregelt ist.

Claims

Handgeführtes Arbeitsgerät mit einer Motoreinheit (1) und einer von der Motoreinheit (1) angetriebenen Werkzeugeinheit (2), wobei die Motoreinheit (1) einen Verbrennungsmotor mit einem Vergaser (3) und einer im Vergaser (3) angeordneten Drosselklappe (4) zur Leistungssteuerung des Verbrennungsmotors umfaßt, wobei ein mittels einer Übertragungseinrichtung (5) auf die Drosselklappe (4) einwirkender Gashebel (6) vorgesehen ist, und wobei das Arbeitsgerät einen Drehzahlregler (7) für den Verbrennungsmotor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung (5) in zwei Übertragungsabschnitte (8, 9) aufgeteilt ist, daß der Drehzahlregler (7) als mechanischer Drehzahlregler ausgeführt und zwischen den beiden Übertragungsabschnitten (8, 9) derart angeordnet ist, daß der Gashebel (6) mit dem ihm zugeordneten ersten Übertragungsabschnitt (8) sowie der Drehzahlregler (7) gemeinsam auf den der Drosselklappe (4) zugeordneten zweiten Übertragungsabschnitt (9) einwirken, wobei der Drehzahlregler (7) bei steigender Drehzahl ein Schließen der Drosselklappe (4) bewirkt.
Arbeitsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlregler (7) ein Drehzahlbegrenzer ist, der oberhalb einer vorgegebenen Grenzdrehzahl ein Schließen der Drosselklappe (4) bewirkt.
Arbeitsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlregler (7) zumindest bezogen auf eine Schließrichtung (10) der Drosselklappe (4) im wesentlichen starr über den zweiten Übertragungsabschnitt (9) mit der Drosselklappe (4) verbunden ist, und daß der Gashebel (6) gemeinsam mit dem zugehörigen ersten Übertragungsabschnitt (8) über eine insbesondere vorgespannte elastische Federeinrichtung (12) an den zweiten Übertragungsabschnitt (9) angekoppelt ist.
Arbeitsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Übertragungsabschnitt (9) eine schwenkbare Koppelwelle (14) umfaßt, an der der Drehzahlregler (7) angreift, daß der erste Übertragungsabschnitt (8) einen Koppelhebel (15) umfaßt, der schwenkbar auf der Koppelwelle (14) gelagert ist, und daß die Koppelwelle (14) und der Koppelhebel (15) über die insbesondere als Drehfeder ausgeführte Federeinrichtung (12) in Schwenkrichtung miteinander verbunden sind.
Arbeitsgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückstellfeder (42) des Gashebels (6) steifer ausgebildet ist als die Federeinrichtung (12).
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlregler (7) eine vom Verbrennungsmotor angetriebene Reglerwelle (16) mit mindestens einem, insbesondere zwei sich gegenüberliegenden Fliehgewichten (17) umfaßt, wobei das Fliehgewicht (17) in radialer Richtung schwenkbar gelagert ist und auf Mittel zur Erzeugung einer axialen Regelbewegung einwirkt.
Arbeitsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fliehgewicht (17) um eine insbesondere tangential zu einer Drehachse (21) der Reglerwelle (16) liegende Schwenkachse (49) schwenkbar gelagert ist, wobei ein Massenschwerpunkt (54) des Fliehgewichtes (17) innerhalb des Regelbereiches radial innenseitig der Schwenkachse (49) liegt.
Arbeitsgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung der axialen Regelbewegung durch eine auf der Reglerwelle (16) angeordnete, axial verschiebbare Regelhülse (18) gebildet sind.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung der axialen Regelbewegung auf einen Schwenkhebel (19) einwirken, wobei bevorzugt eine Schwenkachse (20) des Schwenkhebels (19) im wesentlichen senkrecht zur Drehachse (21) der Reglerwelle (16) angeordnet ist.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus den Fliehgewichten (17) und den Mitteln zur Erzeugung der axialen Regelbewegung in einem geschlossenen, insbesondere mit einem Schmiermittel versehenen Reglerraum (22) angeordnet sind, wobei der Schwenkhebel (19) im Bereich seiner Schwenkachse (20) aus dem Reglerraum (22) herausgeführt ist und außenseitig auf den zweiten Übertragungsabschnitt (9) einwirkt.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlregler (7) in der Werkzeugeinheit (2) angeordnet ist.
Arbeitsgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungsstelle zwischen den beiden Übertragungsabschnitten (8, 9) in der Werkzeugeinheit (2) vorgesehen ist.
Arbeitsgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein modulartiger Austausch der Motoreinheit (1) und/oder der Werkzeugeinheit (2) vorgesehen ist.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugeinheit (2) ein Werkzeuggetriebe (26) aufweist, und daß der Drehzahlregler (7) in dem Werkzeuggetriebe (26) der Werkzeugeinheit (2) angeordnet ist.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Motoreinheit (1) und der Werkzeugeinheit (2) ein Führungsrohr (23) mit einer darin verlaufenden Übertragungswelle (24) angeordnet ist, daß die Übertragungswelle (24) durch ein Traggehäuse (25) der Werkzeugeinheit (2) hindurch zum Werkzeuggetriebe (26) geführt ist, und daß der von der Übertragungswelle (24) angetriebene Drehzahlregler (7) in dem Traggehäuse (25) der Werkzeugeinheit (2) angeordnet ist.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlregler (7) innerhalb eines Kurbelgehäuses (27) auf einer Kurbelwelle (28) des insbesondere als verlustgeschmiert, bevorzug als 2-Takt-Motor ausgeführten Verbrennungsmotors angeordnet ist.
Arbeitsgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlregler (7) in Achsrichtung der Kurbelwelle (28) zwischen einer Kurbelwange (29), insbesondere zwischen einem außerhalb der Kurbelwange (29) liegenden Kurbelwellenlager (30) und einer auf der Kurbelwelle (28) angeordneten Fliehkraftkupplung angeordnet ist.
Arbeitsgerät nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlregler (7) insbesondere durch das Kurbelwellenlager (30) hindurch von dem im Kurbelgehäuse (27) befindlichen Kraftstoff-Luft-Gemisch geschmiert ist.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein außerhalb des Kurbelgehäuses (27) liegender Hebelarm (31) des Schwenkhebels (19) im wesentlichen parallel zur Kurbelwelle (28) nach innen in Richtung der Mitte der Kurbelwelle (28) bzw. unter den Vergaser (3) geführt ist.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (19) über eine Zugstange (33) mit einem Betätigungshebel (13) der Koppelwelle (14) verbunden und dabei in ein Langloch (34) des Betätigungshebels (13) eingehängt ist.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelwelle (14) durch eine die Drosselklappe (4) tragende Drosselklappenwelle (40) gebildet ist.
Arbeitsgerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelhebel (15) für den Eingriff des ersten Übertragungsabschnittes (8) und der Betätigungshebel (13) zum Eingriff des Drehzahlreglers (7) bezogen auf die Achsrichtung der Drosselklappenwelle (40) auf gegenüberliegenden Seiten des Vergasers (3) angeordnet sind.