DE102009043247A1

DE102009043247A1 - Fliehkraftkupplung

Info

Publication number: DE102009043247A1
Application number: DE102009043247A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Dipl.-Ing. Hanußek; Jörg Dipl.-Ing. Elfner; Tim. Dr.-Ing. Gegg
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2011-03-31
Also published as: CN102032291A; CN102032291B; GB2473923A; GB2473923B8; US8469167B2; GB201015378D0; GB2473923B; US20110073435A1; GB2473923A8

Abstract

Eine Fliehkraftkupplung, insbesondere in einem handgeführten Arbeitsgerät wie einem Trennschleifer (1), einem Freischneider oder dergleichen, besitzt eine Drehachse (20), mindestens ein radial zu der Drehachse (20) beweglich gelagertes, antriebsseitiges Fliehgewicht (25) und eine abtriebsseitig angeordnete Kupplungstrommel (16). Es ist vorgesehen, dass die Fliehkraftkupplung (15) eine Bremseinrichtung (18) umfasst, die von dem Fliehgewicht (25) gelöst wird, wenn sich das Fliehgewicht (25), bezogen auf die Drehachse (20), radial nach außen bewegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fliehkraftkupplung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Es ist allgemein bekannt, das Werkzeug bei handgeführten Arbeitsgeräten wie Trennschleifern, Freischneidern, Motorsägen oder dergleichen über eine Fliehkraftkupplung mit dem Antriebsmotor zu verbinden. Dadurch ist sichergestellt, dass das Werkzeug bei geringen Drehzahlen wie im Leerlauf oder beim Starten nicht mitläuft. Eine derartige Fliehkraftkupplung geht beispielsweise aus der DE 10 2007 031 338 A1 hervor.
Es ist auch bekannt, am Werkzeug von handgeführten Arbeitsgeräten eine Auslaufbremse vorzusehen, die das Werkzeug bremst, wenn die Drehzahl oder das Antriebsmoment unter einen vorbestimmten Wert fällt. Dies geht beispielsweise aus der WO 2008/103105 A1 hervor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fliehkraftkupplung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die einen einfachen Aufbau und einen sicheren Betrieb eines Arbeitsgeräts ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Fliehkraftkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass die Bremseinrichtung in die Fliehkraftkupplung integriert ist, ergibt sich ein einfacher Aufbau. Dadurch, dass das Fliehgewicht die Bremseinrichtung in der gelösten Stellung hält, ist sichergestellt, dass die Bremseinrichtung immer gelöst ist, wenn über das Fliehgewicht ein Antriebsmoment auf das Werkzeug übertragen wird. Dadurch wird ein geringer Verschleiß der Bremseinrichtung erreicht.
Dadurch, dass das Fliehgewicht die Bremseinrichtung löst, wenn es sich zum Einkuppeln radial nach außen bewegt, kann konstruktiv durch entsprechende Auslegung sichergestellt werden, dass die Bremseinrichtung bereits beim Einkuppeln gelöst ist. Vorteilhaft umfasst die Bremseinrichtung mindestens ein Bremselement, das mit einer Bremsfläche zusammenwirkt, wobei das Bremselement beim Lösen der Bremseinrichtung durch das Fliehgewicht von der Bremsfläche abgehoben wird. Dadurch kann auf einfache Weise ein Lösen der Bremseinrichtung erreicht werden. Vorteilhaft wirkt das Fliehgewicht in eingekuppeltem Zustand über das Bremselement auf die Kupplungstrommel. Dadurch ergibt sich ein einfacher konstruktiver Aufbau. Das Bremselement ist dabei vorteilhaft radial nach innen und in Richtung auf die Bremsfläche gefedert gelagert. In unbetätigtem Zustand der Kupplung ist die Bremseinrichtung damit immer betätigt, und das Werkzeug kann sich nicht drehen. Zweckmäßig besitzt das Bremselement einen Bremsabschnitt und einen Koppelabschnitt, wobei der Bremsabschnitt mit der Bremsfläche zusammenwirkt und wobei das Fliehgewicht über den Koppelabschnitt auf die Kupplungstrommel wirkt. Durch die räumliche Trennung der Funktionen des Lösens der Bremseinrichtung und des Einkuppelns kann ein einfacher und sicherer konstruktiver Aufbau erreicht werden. Koppelabschnitt und Bremsabschnitt sind dabei vorteilhaft in axialer Richtung der Drehachse nebeneinanderliegend angeordnet.
Das Bremselement ist vorteilhaft an der Kupplungstrommel radial beweglich gehalten. Zweckmäßig sind mehrere Bremselemente vorgesehen, die sich über einen Großteil der Bremsfläche erstrecken. Dadurch kann die Bremsfläche gut ausgenutzt werden. Ein Großteil der Bremsfläche bezeichnet dabei mindestens 70%, insbesondere mehr als 90% der Bremsfläche. Ein einfacher Aufbau ergibt sich, wenn die Bremselemente über ein gemeinsames Federelement gefedert gelagert sind. Das Federelement ist dabei zweckmäßig am Außenumfang der Bremselemente angeordnet. Das Federelement kann dabei beispielsweise eine Spiralfeder oder ein elastisches Band sein.
Vorteilhaft ist das Fliehgewicht radial nach innen gefedert gelagert. Das Fliehgewicht ist dabei insbesondere an einem radial nach außen ragenden Arm eines antriebsseitigen Trägers angeordnet. Um eine ausgewuchtete Anordnung zu erreichen, sind vorteilhaft mehrere Fliehgewichte vorgesehen. Die Fliehgewichte sind dabei zweckmäßig über Zugfedern federnd gelagert. Dabei ist insbesondere jede Zugfeder zwischen zwei in Umfangsrichtung zur Drehachse benachbarten Fliehgewichten angeordnet. Als besonders vorteilhaft haben sich drei Fliehgewichte erwiesen, die über drei Zugfedern federnd gelagert sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Trennschleifers,
2 eine schematische Schnittdarstellung des Trennschleifers aus 1,
3 eine Ansicht auf die Fliehkraftkupplung in Richtung des Pfeils III in 2,
4 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung durch die Fliehkraftkupplung entlang der Linie IV-IV in 3,
5 eine Seitenansicht auf die Fliehkraftkupplung in Richtung des Pfeils V in 2,
6 eine Explosionsdarstellung der Fliehkraftkupplung.
1 zeigt als Ausführungsbeispiel für ein handgeführtes Arbeitsgerät einen Trennschleifer 1. Der Trennschleifer 1 besitzt ein Gehäuse 2, an dem ein hinterer Handgriff 3 festgelegt ist. Am hinteren Handgriff 3 ist ein Gashebel 5 schwenkbar gelagert. Zum Führen des Trennschleifers 1 ist außerdem ein Griffbügel 4 vorgesehen, der das Gehäuse 2 des Trennschleifers 1 übergreift. Am Gehäuse 2 ist ein Ausleger 7 angeordnet, an dessen nach vorne ragendem Ende eine Trennscheibe 50 angeordnet ist. Die Trennscheibe 50 ist teilweise von einer Schutzhaube 49 abgedeckt. Benachbart zu dem am Gehäuse 2 angeordneten Ende des Auslegers 7 ragt ein Startergriff 6 nach außen. Innerhalb des Auslegers 7 ist ein Antriebsriemen 10 geführt, der über eine benachbart zum Gehäuse 2 angeordnete Antriebsscheibe 8 und eine benachbart zu der Drehachse der Trennscheibe 50 angeordnete Abtriebsscheibe 9 geführt ist.
2 zeigt den Aufbau des Antriebs des Trennschleifers 1 im Einzelnen. Als Antriebsmotor ist im Gehäuse 2 ein Verbrennungsmotor 11 angeordnet, der beispielsweise ein Einzylinder-Zweitaktmotor oder ein gemischgespülter Viertaktmotor sein kann. Der Antriebsmotor kann auch ein Elektromotor sein. Der Verbrennungsmotor 11 besitzt einen Kolben 12, der eine Kurbelwelle 13 um eine Drehachse 20 rotierend antreibt. An einer Seite des Verbrennungsmotors 11 ist drehfest auf der Kurbelwelle 13 ein Lüfterrad 14 zur Förderung von Kühlluft für den Verbrennungsmotor 11 angeordnet. Auf der gegenüber liegenden Seite ist eine Fliehkraftkupplung 15 vorgesehen. Die Fliehkraftkupplung 15 umfasst eine Kupplungstrommel 16, die drehfest mit der drehbar auf der Kurbelwelle 13 gelagerten Antriebsscheibe 8 verbunden ist. Die Antriebsscheibe 8 ist im Ausführungsbeispiel zwischen dem Verbrennungsmotor 11 und der Fliehkraftkupplung 15 auf der Kurbelwelle 13 angeordnet. Die Fliehkraftkupplung 15 umfasst eine Bremseinrichtung 18, die mit einem gehäusefest angeordneten Flansch 17 zusammenwirkt. Zum Anlassen des Verbrennungsmotors 11 ist eine Starteinrichtung 19 vorgesehen, die den auch in 1 gezeigten Startergriff 6 umfasst. Die Starteinrichtung 19 wirkt auf die Kurbelwelle 13 und treibt diese beim Startvorgang rotierend an.
3 zeigt eine Seitenansicht auf den Flansch 17 und die Kupplungstrommel 16. Wie 3 zeigt, besitzt der Flansch 17 drei Befestigungsöffnungen 21 zur Fixierung am Gehäuse 2. Die Kupplungstrommel 16 besitzt drei Langlöcher 22, durch die Schrauben 23 ragen.
In 4 ist der Aufbau der Fliehkraftkupplung 15 im Einzelnen gezeigt. Die Fliehkraftkupplung 15 umfasst einen Träger 24 mit insgesamt drei radial nach außen auskragenden Armen 40 (5). In 4 ist ein Arm 40 gezeigt. An jedem Arm 40 ist ein Fliehgewicht 25 radial nach außen beweglich gelagert. In Richtung der Drehachse 20 sind die Fliehgewichte 25 mit Haltern 28 an den Armen 40 gehalten. Die Fliehgewichte 25 sind radial nach innen, also in Richtung auf die Drehachse 20 gefedert gelagert. Dies ist in 5 gezeigt. Es sind insgesamt drei Zugfedern 29 vorgesehen, die mit ihren Enden an in Umfangsrichtung benachbarten Fliehgewichten 25 angreifen.
Wie 4 zeigt, ist radial außerhalb des Fliehgewichts 25 ein Bremselement 26 angeordnet, das in radialer Richtung zwischen dem Fliehgewicht 25 und dem parallel zur Drehachse 20 verlaufenden Rand 41 der Kupplungstrommel 16 angeordnet ist. Wie 4 zeigt, ist das Bremselement 26 mit der Schraube 23 radial beweglich und in Umfangsrichtung geführt in dem Langloch 22 gehalten. Das Bremselement 26 besitzt dabei einen radial innen liegenden Steg 35, der in das Langloch 22 ragt und auf dem der Kopf der Schraube 23 aufliegt, so dass ein definiertes Spiel zwischen dem Bremselement 26 und der Kupplungstrommel 16 gewährleistet werden kann.
Das Bremselement 26 besitzt einen Bremsabschnitt 32 und einen Koppelabschnitt 33. Die Schraube 23 ist in den Koppelabschnitt 33 eingeschraubt. Der Koppelabschnitt 33 erstreckt sich in radialer Richtung zwischen dem Fliehgewicht 25 und dem Rand 41 der Kupplungstrommel 16. Der Bremsabschnitt 32 ragt aus der Kupplungstrommel 16 seitlich aus und übergreift einen seitlich auskragenden Rand 42 des Flanschs 17. Der Bremsabschnitt 32 und der Koppelabschnitt 33 sind in Richtung der Drehachse 20 benachbart zueinander angeordnet, so dass die Bremselemente 26 etwa ringsegmentfömig ausgebildet sind. Am Außenumfang des Rands 42 ist eine Bremsfläche 31 gebildet, mit der der Bremsabschnitt 32 zusammenwirkt. An der radial außen liegenden Seite des Bremsabschnitts 32 ist eine Nut 34 gebildet, in der ein Federelement 27 geführt ist. Das Federelement 27 kann beispielsweise eine Schraubenfeder oder ein elastisches Band oder dergleichen sein und spannt alle Bremselemente 26 radial nach innen vor.
Die Kupplungstrommel 16 ist drehfest mit der Antriebsscheibe 8 verbunden, an der der Antriebsriemen 10 geführt ist. Die Antriebsscheibe 8 ist über ein Lager 30, insbesondere ein Wälzlager, im Ausführungsbeispiel ein Kugellager, drehbar auf der Kurbelwelle 13 gelagert.
Steht die Kurbelwelle 13 still, so liegt der Bremsabschnitt 32 des Bremselements 26 an der Bremsfläche 31 des Flanschs 17 an. Der Bremsabschnitt 32 wird vom Federelement 27 gegen die Bremsfläche 31 gedrückt. Aufgrund der drehfesten Verbindung des Bremselementes 26 zur Kupplungstrommel 16 über die Schraube 23 ist die Antriebsscheibe 8 drehfest gehalten. Dadurch wird die Trennscheibe 50, die drehfest mit der Abtriebsscheibe 9 verbunden ist, gebremst. Sobald sich die Kurbelwelle 13 dreht, wirkt auf die Fliehgewichte 25 die Fliehkraft. Bei ausreichend hoher Drehzahl bewegen sich die Fliehgewichte 25 radial nach außen. An ihrem Außenumfang besitzen die Fliehgewichte 25 eine Reibfläche 36, die bei ausreichend hoher Drehzahl in Eingriff mit der Innenfläche 37 des Koppelabschnitts 33 der Bremselemente 26 kommt. Bei Überschreiten einer konstruktiv vorgegebenen Drehzahl drücken die Fliehgewichte 25 gegen die Bremselemente 26 und heben die Bremselemente 26 entgegen der Kraft des Federelements 27 von der Bremsfläche 31 ab. Bei weiterer Bewegung der Fliehgewichte 25 und der reibschlüssig mit diesen verbundenen Bremselemente 26 kommt die Außenfläche 38 der Bremselemente 26, die am Koppelabschnitt 33 gebildet sind, mit der Reibfläche 39 am Innenumfang des Rands 41 der Kupplungstrommel 16 in Eingriff und verbindet so reibschlüssig die Fliehgewichte 25 mit der Kupplungstrommel 16. Darüber wird eine drehfeste Verbindung zwischen der Kurbelwelle 13 und der Antriebsscheibe 8 hergestellt. Bei Unterschreiten der konstruktiv vorgegebenen Einkuppeldrehzahl wird zunächst das Bremselement 26 wieder radial nach innen verstellt und vom Federelement 27 gegen die Bremsfläche 31 gedrückt. Dadurch wird unmittelbar nach dem Auskuppeln die Trennscheibe 50 über die Bremseinrichtung 18 gebremst.
In 6 ist die konstruktive Gestaltung im Einzelnen gezeigt. Wie die Fig. zeigt, besitzt der Träger 24 drei symmetrisch nach außen auskragende Arme 40, an denen jeweils ein Halter 28 und ein Fliehgewicht 25 angeordnet ist. Zwischen benachbarten Fliehgewichten 25 ist jeweils eine Feder 29 angeordnet. Es sind drei Bremselemente 26 vorgesehen, die sich im Wesentlichen über den gesamten Umfang der Bremsfläche 31 erstrecken und so zu einer wirksamen Bremsung führen. Die Bremselemente 26 erstrecken sich dabei jeweils über den gesamten Außenumfang der Reibflächen 36 an den Fliehgewichten 25.
Dadurch, dass die Bremseinrichtung 18 von den Fliehgewichten 25 gelöst wird, wenn die Fliehkraftkupplung 15 einkuppelt, kann sichergestellt werden, dass die Trennscheibe 50 immer sicher gebremst ist, wenn kein Antrieb erfolgt. Das Federelement 27 ist in Verbindung mit den Fliehgewichten 25 und den Zugfedern 29 so auszulegen, dass ein sicheres Lösen der Bremseinrichtung 18 erfolgt, bevor die Fliehkraftkupplung 15 vollständig eingekuppelt hat.
Es kann vorteilhaft sein, dass die Bremseinrichtung 18 beispielsweise über einen Hebelmechanismus gelöst wird, bevor sie von den Fliehgewichten 25 in der gelösten Stellung gehalten wird. Auch diese Funktion kann durch entsprechende Auslegung der Gewichte und Federn bei gleichem konstruktivem Aufbau erreicht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007031338 A1 [0002]
WO 2008/103105 A1 [0003]

Claims

Fliehkraftkupplung, insbesondere in einem handgeführten Arbeitsgerät wie einem Trennschleifer, einem Freischneider oder dergleichen, wobei die Fliehkraftkupplung (15) eine Drehachse (20) und mindestens ein radial zu der Drehachse (20) beweglich gelagertes, antriebsseitiges Fliehgewicht (25) und eine abtriebsseitig angeordnete Kupplungstrommel (16) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftkupplung (15) eine Bremseinrichtung (18) umfasst, und dass das Fliehgewicht (25) in eingekuppeltem Zustand der Fliehkraftkupplung (15) die Bremseinrichtung (18) in gelöster Stellung hält.
Fliehkraftkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (18) von dem Fliehgewicht (25) gelöst wird, wenn sich das Fliehgewicht (25) bezogen auf die Drehachse (20) radial nach außen bewegt.
Fliehkraftkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (18) mindestens ein Bremselement (26) umfasst, das mit einer Bremsfläche (31) zusammenwirkt, wobei das Bremselement (26) beim Lösen der Bremseinrichtung (18) durch das Fliehgewicht (25) von der Bremsfläche (31) abgehoben wird.
Fliehkraftkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fliehgewicht (25) in eingekuppeltem Zustand der Fliehkraftkupplung (15) über das Bremselement (26) auf die Kupplungstrommel (16) wirkt.
Fliehkraftkupplung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement (26) radial nach innen und in Richtung auf die Bremsfläche (31) gefedert gelagert ist.
Fliehkraftkupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement (26) einen Bremsabschnitt (32) und einen Koppelabschnitt (33) besitzt, wobei der Bremsabschnitt (32) mit der Bremsfläche (31) zusammenwirkt und wobei das Fliehgewicht (25) über den Koppelabschnitt (33) auf die Kupplungstrommel (16) wirkt.
Fliehkraftkupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement (26) an der Kupplungstrommel (16) radial beweglich gehalten ist.
Fliehkraftkupplung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bremselemente (26) vorgesehen sind, die sich über einen Großteil der Bremsfläche (31) erstrecken.
Fliehkraftkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremselemente (26) über ein gemeinsames Federelement (27) gefedert gelagert sind.
Fliehkraftkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (27) am Außenumfang der Bremselemente (26) angeordnet ist.
Fliehkraftkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fliehgewicht (25) radial nach innen gefedert gelagert ist.
Fliehkraftkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fliehgewicht (25) an einem radial nach außen ragenden Arm (40) eines antriebsseitigen Trägers (24) angeordnet ist.
Fliehkraftkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Fliehgewichte (25) vorgesehen sind.
Fliehkraftkupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehgewichte (25) über Zugfedern (29) federnd gelagert sind, wobei jede Zugfeder (29) zwischen zwei in Umfangsrichtung zur Drehachse (20) benachbarten Fliehgewichten (25) angeordnet ist.