DE60316551T2

DE60316551T2 - Angetriebenes und von einem Benutzer getragenes Werkzeug, ausgestattet mit einem Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE60316551T2
Application number: DE60316551T
Authority: DE
Inventors: Cristian Dalla Riva
Original assignee: Dalla Riva Cristian Vedelago
Current assignee: Dalla Riva Cristian Vedelago
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2023-07-23
Also published as: DE60316551D1; ATE374310T1; EP1500803B1; EP1500803A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein angetriebenes und von einem Benutzer getragenes Werkzeug, das mit einem Benzin-Verbrennungsmotor ausgestattet ist und das verbesserte Eigenschaften hinsichtlich Kosten, Gewicht und Abmessungen sowie hinsichtlich der Verringerung und Vereinfachung der Bauteile aufweist.
Allgemeiner Stand der Technik
Es sind Werkzeuge bekannt, die mit einem endothermen Motor ausgestattet sind, der mittels einer Zündkerze gezündet wird und mit einem Benzin-Synthetiköl-Gemisch betrieben wird, und deren Gewicht während der Benutzung durch den Benutzer getragen wird, wie zum Beispiel Gartenwerkzeuge, Freischneidegeräte, Gebläse, Zerstäuber, Heckenscheren, Motorsägen und so weiter. Ein endothermer Motor für solche Handwerkzeuge ist in EP-A-0 631 040 offenbart. Solche Werkzeuge weisen als wünschenswerte Eigenschaften eine einfache Handhabung, ein verringertes Gewicht und verringerte Abmessungen sowie niedrige Anschaffungs- oder Unterhaltskosten auf. Eine kurze Beschreibung eines solchen Werkzeugs wird im Folgenden unter Bezug auf die 1 und 2 gegeben.
Es sind auch Modellflugzeugmotoren bekannt, die mit einer Zündkerze mit Glühwendel ausgestattet sind und nur mit Gemischen arbeiten, die Methylalkohol (und Synthetik- oder Rizinusöl) enthalten, bei denen der Kerzenwendel durch Zuführen von Batterie-Gleichstrom für die gesamte Dauer des Motorbetriebes oder während der Startphase glühend gehalten wird.
Die Schrift US-A-3 435 404 offenbart einen Glühkerzenverbinder, der lösbar an einer Glühkerze angebracht werden kann, die in einem generischen Modellflugzeugmotor montiert ist, um die Glühkerze des Motors während der Motorstartphase mit einer Batterie zu verbinden. In der Beschreibung des Standes der Technik erwähnt die Schrift einen Modellflugzeugmotor, der Benzin als Kraftstoff verwendet.
Die Schrift EP-A-0 485 676 widmet sich dem Problem des Beseitigens einiger Komplikationen (zeitgesteuerte Zündkerzenzündung, Aufwärtstransformationsspulen, Kondensatoren, Unterbrecherpunkte) bei der Funkenzündung in benzinbetriebenen Ottomotoren und löst das Problem durch Ersetzen der Funkenzündung durch eine Glühwendel-Glühzündung, wobei eine Glühkerze verwendet wird, die in einer speziellen Zündkammer untergebracht ist, die vom Brennraum getrennt ist, mit einer Zeitsteuerungs-Vorkammerzone, in der ein Katalysator frei liegt.
Aufgaben der Erfindung
Der allgemeine Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Realisierung eines angetriebenen und von einem Benutzer getragenes Werkzeug, das mit einem Benzin-Verbrennungsmotor ausgestattet ist und das verbesserte Eigenschaften hinsichtlich Gewicht und Abmessungen, hinsichtlich der Verringerung und Vereinfachung der Bauteile sowie hinsichtlich der Verringerung der Anschaffungs-, Betriebs- und Wartungskosten aufweist.
Kurzdarstellung der Erfindung
Das angetriebene und von einem Benutzer getragene Werkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist mit einem Verbrennungsmotor, der mit einem Benzin-Synthetiköl-Gemisch betrieben wird, ausgestattet, der eine Brennkammer (1c) und ein Zündmittel (1b) aufweist, das in der Brennkammer offen liegt, und ist dadurch gekennzeichnet, dass:

– das Zündmittel eine Glühwendelkerze ist,
– der Aktivierungsstrom der Glühwendelkerze nur in der Startphase des Motors zugeführt wird, und
– das Verdichtungsverhältnis des Motors so gewählt ist, dass gewährleistet wird, dass die Temperatur des Wendels der Glühwendelkerze am Ende eines Verbrennungstaktes einen Wert erreicht, der so hoch ist, dass das Glühen des Wendels bis zum nächsten Verbrennungstakt beibehalten bleibt.

Zeichnungen
Die Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung erklärt, die unter Bezug auf die angehängten Zeichnungen gegeben wird, die ein Beispiel einer Motorsense mit einem herkömmlichen Motor veranschaulichen. Insbesondere zeigen die FIGUREN Folgendes:
1 ist eine perspektivische Gesamtansicht einer herkömmlichen Motorsense, und
2 ist eine auseinandergezogene Ansicht einiger Komponenten derselben Motorsense.
Beschreibung der Erfindung
1 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht einer herkömmlichen Motorsense. Ihre wesentlichen Bestandteile sind folgende:

– ein Gehäuse "a" zum Unterbringen eines Zweitaktmotors (1) und seiner Komponenten, wie zum Beispiel des Schwungrades, der Zündspule und so weiter,
– ein Tank "b" für das Gemisch,
– ein Bediengriff "c",
– eine röhrenförmige Stange "d" zum Unterbringen der Kraftübertragungswelle,
– ein Haltebügel "e",
– einen Fadenkopf "f".

2 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht des Motors, der in dem Gehäuse "a" untergebracht ist, und einige seiner Bestandteile. Insbesondere sind folgende Teile gezeigt:

1. ein Zylinder mit Kühlrippen 1a, eine Zündkerze 1b und eine innenliegende zylindrische Kammer 1c;
2. ein Kolben;
3. eine Pleuelstange, eine Kurbel und eine Antriebswelle;
4. ein Schwungrad, das auf der Antriebswellenabtriebsseite befestigt ist, bestehend aus einem Gebläse 4a und zylindrischen Segmenten 4b, die an einem Ende an Stiften des Gebläses angelenkt sind und in der Lage sind, bei laufendem Motor eine Kupplungsverbindung mit einem zylindrischen Becher 4c herzustellen, in dem sie montiert sind und der mit der Treibwelle 4d verkeilt ist, welche die Bewegung zu dem Fadenkopf überträgt;
5. ein Kasten, der nahe dem Schwungrad 4 montiert ist, zum Aufnehmen der Zündkerzenzündspule 1b; und
6. eine mechanische Vorrichtung zum manuellen Anlassen, wobei das Anlassen durch Ziehen eines Startseils 6a erfolgt.

Der Aufbau des Schwungrades 4 ist recht kostspielig und kompliziert, weil es aus Druckgussaluminium besteht und das Gebläse 4a außerdem Dauermagneten enthält, die dafür vorgesehen sind, ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen, um eine (in 2 nicht gezeigte) Induktionsspule des Stromgenerators zu erregen, der die Zündspule speist.
Im Folgenden wird die innovative Lösung besprochen, welche die vorliegende Erfindung im Vergleich zu dem oben veranschaulichten herkömmlichen Verbrennungsmotor darstellt.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Lösungsidee besteht darin, die Zündung des Motors mit einer Glühwendelkerze des Typs zu bewerkstelligen, der in Modellflugzeugmotoren verwendet wird, zum Beispiel von der Marke O. S. Typ F mit anormalem Zuleitungsverfahren im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren des Betreibens des Motors mit einer Glühwendelkerze, um beträchtliche Vorteile zu realisieren.
Für einen korrekten Betrieb der Motoren mit Glühwendelkerzen werden normalerweise Gemische nicht mit Benzin, sondern mit Methylalkohol verwendet.
Doch die Innovation der vorliegenden Erfindung verlangt ein Betreiben des Motors mit einem Gemisch aus Benzin und eine Stromzufuhr zum Zündkerzenwendel lediglich während der Startphase des Motors, weil der Wendel nach der Startphase des Motors durch eine geeignete Wahl des Verdichtungsverhältnisses dauerhaft glühend gehalten wird.
Die geeignete Wahl des Verdichtungsverhältnisses, um ein dauerhaftes Glühen des Zündkerzenwendels zu erreichen, findet man durch allmähliches Erhöhen des Verhältnisses im Vergleich zu herkömmlichen Werten, bis die Temperatur des Wendels am Ende eines Verbrennungstaktes einen Wert erreicht, der hoch genug ist, dass das Glühen bis zum nächsten Verbrennungstakt beibehalten bleibt.
Wenn wir als Beispiel einen bekannten Zweitakt-Motorsensenmotor mit einem Hubraum von 30,5 cm³ und einem Verdichtungsverhältnis von 7,5 nehmen, so ist festzustellen, dass es, wenn die relativ herkömmliche Zündkerze gegen eine Kerze mit Glühwendel ausgetauscht wird, wie zum Beispiel vom Typ F der Marke O. S., ausreicht, das Verdichtungsverhältnis auf 12,3 zu erhöhen, während zum Beispiel eine Wölbung auf dem Kolbenboden ausgebildet wird, um ein dauerhaftes Glühen des Zündkerzenwendels zu erreichen, auch ohne dass ihm Strom zugeführt wird.
Ein Verbrennungsmotor gemäß der oben beschriebenen innovativen Lösung bringt beträchtliche Vorteile mit sich:

– Die Verwendung einer Zündkerze mit Glühwendel ermöglicht den Verzicht auf die Zündspule und die Realisierung eines weniger komplizierten und leichteren Schwungrades ohne Dauermagneten und die Verwendung preisgünstigerer Materialien als Gussaluminium, weil es nur Kühlfunktionen und den Schwungradeffekt erbringen muss.
– Bei Tests, die mit einem bekannten Motorsensenmotor durchgeführt wurden, der gemäß der vorliegenden Erfindung modifiziert wurde, wurde überraschend festgestellt, dass bei gleicher Leistung die Möglichkeit einer Senkung des Kraftstoffverbrauchs um mehr als 30% besteht, mit dem Vorteil sowohl geringerer Betriebskosten als auch einer geringeren Schadstoffemission.
– Der Wegfall der Dauermagneten in dem Schwungrad führt zu einem geringeren Kraftaufwand beim Ziehen des Startseils, nicht nur wegen der geringeren Masse des Schwungrades, sondern auch, weil das rotierende Magnetfeld der Induktionsspule und das induzierte Magnetfeld und der Widerstand gegen das Drehen des induzierten Magnetfeldes wegfallen. Außerdem gestattet die verringerte Masse des Schwungrades und das Fehlen des besagten Widerstandes weniger Motorleistung bei gleicher Drehzahl. Der Wegfall von Magnetfeldern vermeidet auch die Gefahr von durch sie verursachten Interferenzen und Störungen von in der Nähe befindlichen elektronischen Geräten.
– Der Wegfall der Zündspule und die Möglichkeit des Realisierens eines weniger komplexen und preisgünstigeren Schwungrades bedeutet nicht nur eine Senkung der Motorproduktions- und -unterhaltskosten, sondern auch weniger Gewicht und kleinere Abmessungen des Motors mit einer daraus resultierenden besseren Handlichkeit, Beweglichkeit und einer besseren Benutzerfreundlichkeit des Werkzeugs, in dem der Motor installiert ist. Außerdem ermöglicht die Vereinfachung des Zündsystems das Anlassen und Betreiben des Motors in der einen oder der anderen der beiden möglichen Drehrichtungen der Antriebswelle.
– Dass die Zündkerze nur während der Motorstartphase mit Strom beaufschlagt wird, erlaubt die Verwendung von Aktivierungsbatterien, die, während eine lange Lebensdauer gewährleistet ist, kleiner und leichter sind, wie zum Beispiel zwei handelsübliche Taschenlampenbatterien mit 1,5 V vom Typ AA.

Das Mittel, das verwendet werden kann, um eine Stromzufuhr zu der Zündkerze nur während der Anlassphase zu bewerkstelligen, braucht lediglich aus einem Schalter zu bestehen, der in den Stromkreis der Glühwendelkerze eingesetzt wird und der durch eine Bedientaste, die sich am Griff des angetriebenen Werkzeugs befindet, in einen geschlossenen Zustand versetzt werden kann: eine Taste, die der Benutzer während der gesamten Startphase gedrückt halten muss.
Ein Abschalten des Motors kann ebenfalls bewerkstelligt werden, indem man ein Bedienelement am Griff anbringt, das dazu dient, die Kraftstoffzufuhr zum Motor zu unterbrechen.
Wie oben angesprochen, können die Batterien, die zum Betreiben der Zündkerze verwendet werden können, handelsübliche Taschenlampenbatterien sein, die entweder entsorgt werden können oder wiederaufladbar sind. In Anbetracht dieser letztgenannten Möglichkeit kann ein Ausführungsbeispiel des angetriebenen Werkzeugs eine Ladevorrichtung für die Batterien enthalten, um dem Benutzer das Wiederaufladen zu erleichtern.
Es versteht sich, dass an den oben beschriebenen Ausführungsformen zahlreiche Modifikationen, Adaptionen, Varianten und Ersetzungen von Elementen durch andere, funktional gleichwertige Elemente vorgenommen werden können, ohne den Geltungsbereich der folgenden Ansprüche zu verlassen.
So könnte zum Beispiel das Betreiben der Zündkerze nur während der Motorstartphase mittels eines Schalters bewerkstelligt werden, der nicht durch eine Taste betätigt wird, sondern durch einen Zeitgeber, der bei Ziehen des Startseils automatisch arbeitet.

Claims

Angetriebenes und von einem Benutzer getragenes Werkzeug, ausgestattet mit einem Verbrennungsmotor, der mit einem Benzin-Synthetiköl-Gemisch betrieben wird und eine Brennkammer (1c) und ein Zündmittel (1b), das in der Brennkammer (1c) offen liegt, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass: – das Zündmittel (1b) eine Glühwendelkerze ist, – der Aktivierungsstrom der Glühwendelkerze nur in der Startphase des Motors zugeführt wird, und – das Verdichtungsverhältnis des Motors so gewählt ist, dass gewährleistet wird, dass die Temperatur des Wendels der Glühwendelkerze am Ende eines Verbrennungstaktes einen Wert erreicht, der so hoch ist, dass das Glühen des Wendels bis zum nächsten Verbrennungstakt beibehalten bleibt.
Angetriebenes und von einem Benutzer getragenes Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel, das zum Bewerkstelligen der auf die Startphase des Motors beschränkten Aktivierung der Glühwendelkerze verwendet wird, aus einem Schalter besteht, der in den Stromkreis der Glühwendelkerze eingefügt ist und mit Hilfe einer Bedientaste, die der Benutzer während der gesamten Motorstartphase gedrückt halten muss, in einen geschlossenen Zustand versetzt werden kann.
Angetriebenes und von einem Benutzer getragenes Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschalten des Motors mit Hilfe eines manuellen Bedienelements bewerkstelligt wird, das dafür ausgelegt ist, die Kraftstoffzufuhr zu dem Motor zu unterbrechen.
Angetriebenes und von einem Benutzer getragenes Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom, der die Glühwendelkerze aktiviert, von Penlight-Batterien vom Wegwerf- oder wiederaufladbaren Typ geliefert wird.
Angetriebenes und von einem Benutzer getragenes Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vorrichtung zum Wiederaufladen der Batterien enthält.