DE1482805B - Elektromagnetischer Schwingungsantrieb fur das Messer eines Rasenmähers mit Mah balkensystem - Google Patents

Description

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Die Erfindung geht aus von einem elektromagne- frequenz einzustellen, weil sich hierbei bei Auftreten

tischen Schwingungsantrieb für das Messer eines von Dämpfung oder Belastung die Eigenfrequenz der

Rasenmähers mit Mähbalkensystem, bei dem der Antriebsfrequenz nähert und infolge der bekannten

Antrieb aus einem oder mehreren Elektromagneten Resonanzcharakteristik somit bei gleicher Zugkraft

mit offenem Joch besteht, deren Anker an einem aus 5 die Amplitude erhöht wird, was zu einer Entkopp-

Blattfedern und dem beweglichen Messer bestehen- lung des Materials (z. B. bei feuchtem Gras) führt,

den schwingungsfähigen System befestigt sind. Durch die Vorschaltung eines Gleichrichters wird

Ein solcher Messerantrieb ist aus der deutschen die Frequenz des erregenden Stromes halbiert, wobei

Patentschrift 873 916 bekannt. Hierbei ist ein frei- bei gleicher Masse und gleicher Kraft nahezu die

schwingendes horizontales Mähmesser mit glatter io vierfache Amplitude einer Schwingung mit Netzfre-

oder gezahnter Schneide vorgesehen und im gezeig- quenz erreicht wird, wenn auch die Eigenfrequenz

ten Beispiel durch einen periodisch erregten, seitlich der schwingenden Masse entsprechend halbiert wird,

offenen Magnetkern, dessen vor der Öffnung des Dies ist für den vorgesehenen Einsatz von entschei-

Magnetkernes liegender Anker mit dem Mähmesser dendem Vorteil.

starr verbunden ist, angetrieben. Abgesehen davon, 15 An Hand der Zeichnung werden Ausführungsbeidaß bei dieser Antriebsäusbildung die Leistung be- spiele der Erfindung und ihre Wirkungsweise ergrenzt ist, so daß ein richtiges Mähbalkensystem, bei läutert.

dem ein sägeartiger Mähbalken auf einem kammarti- Der von der Erfindung Gebrauch machende Rasengen festen Unterbalken ' hin- und hergleitet, kaum mäher gemäß F i g. 1 besteht aus einer Grundplatte 1, brauchbar ist, ist unvermeidlich, daß der Anker ent- 20 die gleichzeitig einen Messerkamm enthält,^der auch weder .gegen "die Schenkel des ,Magnetkernes an- auswechselbar bgfsstigt sein kann. An der Grundschlägt, oder ein anderer Daueranschlag zur Bewe- platte 1 befinden sich terner die Lauf räder 6 und 7, gungsbegrenzung konstruktiv vorgesehen wird, was der Bedienungsbügel 8 und das bzw. die bewickelten vor allem mit einem erheblichen ruhestörenden Lärm Jochteile 5.

verbunden ist. 25 Ferner ist an der Grundplatte 1 die Halterung für Ein anderes bekanntes elektromagnetisches System die Blattfedern 3 angebracht. Am anderen Ende der zum Antrieb eines horizontalen Mähbalkenrasen- Blattfedern 3 befindet sich der zweite, bewegliche mähers (USA.-Patentschrift 2 492 290) macht von Messerkamm 2, an welchem der bzw. die Anker 4 einem in der Achse der Hin- und Herbewegung des befestigt sind. Diese gesamte Anordnung stellt ein Mähbalkens angeordneten, mit Wechselstrom erreg- 30 schwingungsfähiges Zwei-Massen-System dar. Die ten Elektromagneten Gebrauch. Auch in diesem Falle eine Masse wird durch die Teile 1, 5, 6, 7 und 8 geist ein lärmerzeugendes Zusammenschlagen der be- bildet und die zweite Masse durch die Teile 2 und 4. wegten mit den stillstehenden Teilen — zumindest bei Beide Massen sind durch die Federn 3 elastisch gebestimmten Belästungsverhältnissen — unvermeid- koppelt. Eine Schutzhaube kann alle beweglichen lieh. '■■■ 35 Teile bis auf die Messer abdecken. Die Schnitthöhe Zur Vermeidung jedes bewegungsbegrenzenden kann mit dem Rad 7 verstellt werden, an dessen Stelle An- bzw. Zusammenschlagens von Teilen und zur auch zwei Räder am Rand angeordnet sein können. Schaffung eines geringen und nicht störenden Lärm Bei jedem Zwei-Massen-Schwing-System ist die erzeugenden elektromagnetischen Schwingungsan- Schwingamplitude der beiden Massen umgekehrt protriebs der eingangs genannten Art wird erfindungsge- 4° portional zum Gewicht dieser beiden Massen. Wird maß vorgeschlagen, daß die Jochöffnung in Fahrt- also die Anordnung derart konstruiert, daß Teil 2 richtung weist und die Anker im Ruhezustand seit- wesentlich leichter ist als Teil 1 mit Teil 5 und 8, so lieh aus der Deckung mit dem Joch versetzt angeord- führt die Grundplatte 1 und damit auch der Bügel 8 net sind. praktisch eine sehr geringe Amplitude aus. Dem-Durch den Stromimpuls in der Wicklung des 45 gegenüber ist die Amplitude des Messers 2 sehr groß. Magnetkern-Jochs wird der seitlich versetzte Anker Dadurch treten keine Erschütterungen am Haltebügel gegen die Federkraft der Haltefedern quer zur Fahrt- auf.

richtung vor die Öffnung des Jochs gezogen, kann je- F i g. 2 zeigt die schematische Draufsicht eines Ausdoch infolge seiner Aufhängung nicht den magne- führungsbeispiels der. Erfindung, bei welcher zwei betischen Kräften folgend auf das Joch aufschlagen und 50 wickelte Jochteile 5' und 5" und zwei entsprechende einen Lärm erzeugen. Anker 4' und 4" zusammenwirken, wobei die Anker 4' Durch die Anordnung von zwei nebeneinanderlie- und 4" im Ruhezustand in entgegengesetzter Richgenden offenen Elektromagneten, deren an dem tung aus der Deckung mit dem jeweiligen Joch verschwingungsfähigem System befestigte Anker in ent- setzt angeordnet sind.

gegengesetzter Richtung' seitlich versetzt sind, kann 55 Die Erzeugung der niederfrequenten Schwingung gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken die er- bei relativ guter Energiebilanz erläutert die F i g. 4 zielbare Leistung wesentlich erhöht und insbesondere unter Rückbeziehung auf die Draufsicht des Beider Einfluß der Dämpfung durch das Schneiden des spiels gemäß F i g. 2.

Grases in den Messern vermindert werden. Die F i g. 4 zeigt den einen Anker eines Magnet-

Die Eigenfrequenz der schwingenden Masse wird 60 Systems mit dem zugehörigen Magneten in der

in bei elektromagnetischen Schwingsystemen üblicher Ruhelage. Durch die Befestigung des Ankers an den

Weise auf eine Frequenz etwas oberhalb der Fre- Blattfedern 3 wird der Anker in seiner Bewegung

quenz des Erregerstromes abgeglichen, so daß eine zum Magneten zwangsweise parallel geführt und des-

resonanzüberhöhte kontinuierliche Schwingung ent- sen Schwerpunkt wandert infolge gleichbleibender

steht. ⁶5 Länge der Federn etwa auf einem Kreisbogen. In den

Es ist vorteilhaft, eine solche übersynchrone Ab- beiden anderen Richtungen besitzen die Blattfedern 3

stimmmung deshalb zu wählen, d. h. die Eigenfre- eine sehr große Steifigkeit. Durch das Ausschwingen

quenz des Systems über der stromerregten Schwing- in der Richtung X₁ wird eine große Zugkraft einmal

dadurch erzielt, daß der Anker über den Polflächen zu stehen kommt und andererseits, daß der bei Mittellage herrschende Luftspalt (S₁ sich auf den Wert O₂ vermindert. Dies bringt auch eine günstigere Energiebilanz in bezug auf die Scheinleistungsaufnahme mit sich.

Beim Ausschwingen in die andere Richtung X₂ entfernt sich der Anker wieder weiter von den Polflächen, so daß die Zugkraft kleiner wird. Bei Anordnung von zwei Magnet-Systemen mit in Gegenrichtung versetzten Ankern, gemäß F i g. 2, wechseln die Zugkraftanstiege entsprechend der schwingungsbedingten Ankerannäherung an das zugehörige Joch.

Die Spulen der Magnet-Systeme 5' und 5" sind parallel geschaltet und werden beispielsweise netzseitig über einen Einweggleichrichter 9 gespeist. Wird diese Anordnung mit netzfrequenter Wechselspannung gespeist, so übt jeder der Magnete auf den zugehörigen Anker eine Zugkraft aus. Die Größe der Kräfte ist von der Stellung des Ankers zu den Polflächen abhängig. Wenn auch diese Anordnung völlig symmetrisch aufgebaut ist, ergeben sich fertigungsbedingte Unsymmetrien, die zur Folge haben, daß die Zugkraft eines Magneten größer ist als des zweiten Magneten. Dadurch schwingt nun das System bei Erregung der Magnetsysteme mit einer Wechselspannung in eine (durch die Unsymmetrie bevorzugte) Schwingrichtung ein.

Durch das Ausschwingen des als beweglich bebezeichneten Ankerteiles wird die magnetische Leitfähigkeit bei beiden Systemen verändert, und zwar derart, daß sie bei dem System mit dem Ausschlag größer wird und beim anderen dementsprechend geringer. Die resultierende Kraft, die sich als Differenz zwischen beiden Zugkräften einstellt, ist die nutzbare Antriebskraft.

Man muß also bestrebt sein, durch konstruktive Anordnung sowohl in elektrischer wie auch räumlicher Weise die Differenz der Zugkräfte möglichst hoch zu halten.

Nachdem der erste Kraftimpuls verklungen ist, schwingt das Teil 2 mit den beiden Ankern 4 zurück in die Mittellage. Infolge seiner großen Trägheit wird natürlich dieses System über die Mittellage hinaus schwingen. In diesem Augenblick trifft ein neuer Kraftimpuls ein, der von der nächsten Halbwelle herrührt. Durch die veränderte magnetische Leitfähigkeit schwingt nun das bewegliche System in der anderen Richtung aus. Es treten also Schwingungen mit Netzfrequenz bzw. bei entsprechender Abstimmung und Vorschaltung eines Gleichrichters mit halber Netzfrequenz auf.

Damit die richtige mechanische Abstimmung und damit eine gleichbleibende Einstellung der Eigenfrequenz unabhängig von Material- und Gewichtstoleranzen gewährleistet werden kann, wird die Einspannlänge der Blattfedern 3 z. B. durch die Anordnung gemäß F i g. 3 veränderbar gemacht. Die Blattfedern 3 werden durch zwei Laschen 11 eingespannt, die mit Langloch versehen sind und die durch Verschieben bei gleichen Einbauverhältnissen die wirksame Einspannlänge zu verändern gestatten.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann noch verbessert werden gemäß Fig. 5. Hier sind die Anker 4 und der zugehörige Haltewinkel 15 über die Blattfedern 3 mit der Grundplatte 1, die auch das feststehende Schermesser enthält, verbunden. Das bewegliche Messer 2 ist über weitere Blattfedern 16 mit dem Winkel 15 verbunden. Das bewegliche Schermesser, in Verbindung mit der Feder 16, stellt ebenfalls ein eigenes schwingfähiges System dar, welches bei geeigneter Auslegung eine nochmalige Schwingfrequenzteilung gestattet.

Der Winkel 15 führt also Schwingungen mit halber Speisefrequenz aus. Demgegenüber kann das Scher-

messer mit einem Viertel der Speisefrequenzlchwingen, wobei die wifkTäihe-Amplitude noch erhöht wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetischer Schwingungsantrieb für das Messer eines Rasenmähers mit Mähbalkensystem, bei dem der Antrieb aus einem oder mehreren Elektromagneten mit offenem Joch besteht, deren Anker an einem aus Blattfedern und dem beweglichen Messer bestehenden schwingungsfähigen System befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Jochöffnung in Fahrtrichtung weist und die Anker (4; 4', 4") im Ruhezustand seitlich aus der Deckung mit dem Joch versetzt angeordnet sind.

2. Messerantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Elektromagnete (5', 5"; 20) nebeneinander an der Grundplatte (1) des Rasenmähers befestigt sind und die Anker (4; 4', 4") im Ruhezustand in entgegengesetzter Richtung aus der Deckung mit dem jeweiligen Joch versetzt angeordnet sind.

3. Messerantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingungsfähige System als Dreimassensystem ausgebildet ist, wobei die Anker (4; 4', 4") mittels Blattfedern (3) an der Grundplatte (1) und das Messer (2) mittels weiterer Blattfedern (16) an dem die Anker tragenden Haltewinkel (15) befestigt sind.

4. Messerantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsfrequenz gleich der halben Netzfrequenz und die Eigenfrequenz des schwingenden Systems übersynchron abgestimmt ist.

5. Messerantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Kraglänge der Blattfedern (3,16) veränderbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen