DE2217351A1 - Elektromotorisch angetriebener rasenmaeher - Google Patents

Elektromotorisch angetriebener rasenmaeher

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Description

Wolf-Geräte GmbH., 524 Betzdorf/Sieg, Gregor-Wolf-Straße
Elektromotorisch angetriebener Rasenmäher
Die Erfindung betrifft einen Rasenmäher mit einem Elektromotor
zum Antrieb der Schneidwerkzeuge und des Fahrwerks und mit einer Steuereinrichtung zur Einstellung der Antriebsdrehzahl des Fahrwerkes.
Bei einem älteren, nicht zum Stande der Technik gehörenden Vorschlag eines als Käfigmäher bzw. Spindelmäher ausgebildeten Rasenmähers wird bei konstanter Motordrehzahl die Antriebsdrehzahl der als Fahrwerk dienenden Bodenwalze von der motorisch angetriebenen Messerkäfigwalze über ein Getriebe in Drehung versetzt, das einen Freilauf und mindestens zwei Gänge hat, um die Bodenwalze mit
zwei Geschwindigkeiten anzutreiben. Bei der Entwicklung dieses
Rasenmähers ging man davon aus, daß die verfügbare Energie bei
konstanter Drehzahl des Motors und der Mähspindel besonders sparsam angewandt werden kann und ein günstiger Wirkungsgrad erreicht werden kann. Ein solcher energiesparender Betrieb sollte insbesondere Vorteile für batteriebetriebene Rasenmäher haben. Der
Nachteil dieser Rasenmäher besteht jedoch darin, daß sie nur
mit zwei definierten Geschwindigkeiten am Boden fahrbar sind, was in der Praxis bei schwierigem Gelände nicht als ausreichend angesehen werden kann, so daß man häufig gezwungen war, durch Auskuppeln oder Abschalten des Motors die Fahrtgeschwindigkeit des
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Mähers zu verringern bzw. diesen stillzusetzen, wenn man sich einem Widerstand oder dem Ende des zu schneidenden Rasens näherte. Der Aufwand für ein mechanisches Schaltgetriebe mit mehr als zwei Gängen ist für die im Hausgarten zu betreibenden Rasenmäher zu aufwendig und auch die Bedienung würde sich als zu schwierig erweisen. Das gleiche gilt für stufenlos verstellbare mechanische Getriebe, die zudem einen verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad besitzen, der ihre Anwendung,insbesondere bei batteriebetriebenen Mähern,von vorn-herein ausschließt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektromotorisch betriebenen Rasenmäher den Bedienungskomfort dadurch zu vergrößern, daß die Einstellung und Änderung der Fahrtgeschwindigkeit schnell und in weiten Grenzen vorgenommen werden kann.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Rasenmäher der eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung zur Einstellung der Antriebsdrehzahl des Fahrwerkes eine stufenlose Drehzahleinstellung des Elektromotors durch Eingriff in den Erregerkreis und/oder den Ankerkreis bewirkt.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß seit neuerer Zeit elektronische Drehzahlsteuereinrichtungen für Elektromotoren aller Gattungen entwickelt worden sind, die z.B. durch Phasenanschnitt od.dgl. eine verlustlose Steuerung ermöglichen. Verluctbehaftete Drehzahlsteuerungen, bei denen ein erheblicher Teil der zur Verfügung stehenden Energie in ohmschen Widerständen vernichtet wird, sind für Haushalferasenmäher nicht geeignet, selbst wenn diese vom Netz betrieben sind. Für batteriebetriebene Rasenmäher scheidet eine solche Verlustregeiung ohnehin aus. :
Durch die Erfindung wird es möglich, die Fahrgeschwindigkeit des Rasenmähers individuell einzustellen unter Berücksichtigung der Bedienungsperson und unter Berücksichtigung des Geländes. Besonders
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vorteilhaft erweist sich die erfindungsgemäße Steuerung jedoch beim Anfahren und Anhalten, weil die Fahrgeschwindigkeit stetig vergrößert bzw. verringert werden kann, so daß ein Durchrutschen des Fahrwerks auf dem Boden weder beim Beschleunigten noch beim Bremsen erfolgt und ein Anfahren an Hindernisse leicht vermieden werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der hinsichtlich seiner Drehzahl steuerbare Elektromotor über eine durch Hand betätigbare Kupplung mit dem Schneidantrieb und dem Fahrantrieb kuppelbar. Je nach Ausbildung der Schneidwerkzeuge und des Fahrwerkes sind zusätzlich geeignete feste Untersetzungsgetriebe vorgesehen. Der Bedienungskomfort wird insbesondere dadurch erhöht, daß beim Einkuppeln der Kupplung der Fahrantrieb mit der geringsten Drehzahl laufen kann und daß erst nach dem ^Einkuppeln allmählich auf höhere Geschwindigkeit gegangen wird und umgekehrt.
Um eine Fehlbedienung möglichst auszuschließen, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Anordnung derart getroffen, daß ein einziger Bedienungshebel mit kontinuierlicher Verstellung die erforderlichen Schaltungen in der gewünschten Reihenfolge veranlaßt: Zunächst wird der Motor an Spannung gelegt, der über die Steuereinrichtung so geschaltet ist, daß er mit geringster Drehzahl umläuft, beim Weiterschieben des Hebels wird die Kupplung eingerückt und erst danach wird beim Weiterschieben des Hebels die Drehzahl erhöht. Auf diese Weise .ergibt sieh eine besonders einfache Bedienung beim Anfahren und auch beim Anhalten. Der Bedienungshebel kann gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung als Drehgriff am Führungsbügel des Rasenmähers angebracht sein.
Die Erfindung ist für elektrisch betriebene Rasenmäher aller Gattungen anwendbar/Besonders vorteilhaft erweist sich die Erfindung
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jedoch bei als Spindelmäher ausgebildeten Rasenmähern, bei denen sowohl die Mähspindel als auch eine den Fahrantrieb bildende Bodenwalze elektromotorisch antreibbar sind. Bei dieser Gattung von Rasenmähern läuft das Schneidwerkzeug, d.h. die Mähspindel, mit einer weit unter der Drehzahl des Motors liegenden Drehzahl um. Es hat sich gezeigt, daß bei derartigen Spindelmähern die Drehzahländerung der Mähspindel, die durch die Drehzahleinstellung des Motors zum Zwecke der Veränderung der Fahrgeschwindigkeit bedingt ist, keinen nachteiligen Einfluß auf den Mähvorgang hat und bei langsamem Fahren mit langsam umlaufender Mähspindel die gleich guten Ergebnisse erlangt werden können wie bei schnell bewegtem Mäher und schnell umlaufender Mähspindel. Es braucht also nicht Sorge dafür getragen zu werden, daß die Mähspindel mit konstanter Geschwindigkeit umläuft, wie man dies bisher für erforderlich hielt,
Bei einem derartigen Spindelmäher ist gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung die Anordnung derart getroffen, daß der mit einem Getriebe baulich vereinigte Motor und die Kupplung innerhalb der hohl ausgebildeten Bodenwalze angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau und die Antriebsteile liegen innerhalb dieser Walze in günstiger Weise geschützt.
Bei Ausbildung als Batterierasenmäher kann die Batterie zweckmäßigerweise ebenfalls mit in diese Bodenwalze eingebaut werden, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die stationären Teile innerhalb der Walze stillstehen und der Antrieb nur auf den Walzenmantel wirkt. Es ist zwar bereits bekannt bei batteriebetriebenen Spindelmähern die Batterie in die Bodenwalze einzubauen, hierbei war jedoch der Antriebsmotor in der Messerkäfigwalze vorgesehen (DT-OS 2 026 416).
Bei Verwendung einer Naßbatterie muß Sorge dafür getragen werden, daß diese innerhalb der Walze stillsteht. Wenn eine Trockenbatterie Verwendung findet, kann diese jedoch innerhalb der Walze rotierend angebracht sein. Bei einem Batteriemäher kann der Gleichstrommotor
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sowohl über Permanentmagnete als auch über eine Feldwicklung erregt werden. Hierbei ist der Motor zweckmäßigerweise als Getriebemotor ausgebildet und mit einem Planetengetriebe zusammengebaut. Von dem Motor bzw. Getriebe geht der Antrieb über eine Kupplung auf die Antriebswalze oder gegebenenfalls die Antriebsräder, wobei zwischen Kupplung und Walze bzw. Rädern zweckmäßigerweise nochmals ein Rädergetriebe zwischengeschaltet ist.
Der Spindelantrieb erfolgt zweckmäßigerweise von der Abtriebswelle des Getriebemotors über einen Zahnriemen, wobei an der Spindel zweckmäßigerweise eine Rutschkupplung angeordnet ist, um bei Blockieren der Spindel der Motor zu schützen.
Auf der Motorwelle bzw. Getriebewelle sitzt bei einer baulichen Ausführung der Erfindung eine Kupplungsscheibe, die mit der Welle drehfest verbunden ist. Die zweite Kupplungsspiel be ist lose auf der Welle mit einem Ritzel drehfest verbunden und läuft erst nach Einrücken der Kupplung mit. Die Einstellung der Motordrehzahl erfolgt über die Ankerwicklung bei permanent erregbaren Motoren oder über die Feldwicklung bei Nebenschlußmotoren.
Bei gleichem Aufbau kann ein für einen Batteriemotor ausgebildeter Rasenmäher auch für Netzbetrieb unter Verwendung eines 220 Volt-Motors oder eines j80 Volt-Motors benutzt werden. Es ist dabei vorteilhaft, wenn dieser 220-Volt-Motor die gleiche Drehzahl und das gleiche Getriebe wie der Gleichstrommotor besitzt. Die stufenlose Drehzahlreglung ist bei einem solchen Wechselstrommotor bedeutend einfacher und kann beispielsweise durch eine Phasenanschnitt-Regelung oder eine Blocksteuerung bewirkt w^den. Bei Batteriebetrieb ist zunächst eine Umformung erforderlich. Auch dies stellt jedoch keine unüberwindlichen Schwierigkeiten dar, weil sowohl für Gleichstrommotoren als auch für Wechselstrommotoren heutzutage Drehzahlsteuereinrichtungen bzw. Drehzahlregeleinrichtungen verfügbar sind, die verlustlos arbeiten und dennoch
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relativ billig zur Verfügung stehen. Diese Regel- bzw. Steuereinrichtungen an sich sind nicht Gegenstand vorliegender Erfindung und es können hierfür alle verfügbaren Methoden angewandt werden, die den entsprechenden Bedingungen genügen.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines teilweise aufgebrochenen erfindungsgemäß ausgebildeten Spindelrasenmähers mit in der Bodenwalze untergebrachtem Antriebsaggregat,
Fig. 2 eine Schnittansicht der Bodenwalze einer anderen Ausführungsform eines Spindelrasenmähers,
Fig. 3 eine Teilansicht des Bedienungsgriffs des Rasenmähers nach Fig.2,
Fig. 4 eine Seitenansicht des Bedienungsgriffs nach Fig.3.
Der Rasenmäher gemäß Fig.l weist in einem Gehäuse vornliegend eine Mähspindel 10 und im Gehäuse hintenliegend eine den Fahrantrieb bewirkende Bodenwalze 12 auf. Zwischen der Mähspindel 10 und der Bodenwalze 12 befindet sich ein Grasfangbehälter 14. Ein Führungsgriff 16 ist am Gehäuse festgelegt. Die als Hohlwalze ausgebildete Bodenwalze 12 umschließt einen Rahmen 18, der seitlich an Hohlwellenstummeln 20 aufgehängt ist und die Batterie 22, den Motor 24 und das mit ihm baulich vereinigte Getriebe 26 trägt. Der Schwerpunkt dieser Aggregate liegt so, daß der Rahmen 18 immer in seiner dargestellten Stellung verbleibt. Dem Getriebe 26 ist eine Rutschkupplung 28 nachgeschaltet, deren Abtriebsseite ein Stirnrad 30 trägt, das mit einem im Rahmen gelagerten Stirnrad 32 kämmt, das seinerseits mit einem Zahnkranz 34 in Eingriff steht, der auf dem Innenmantel der Walze 12 festgelegt ist. Hierüber erfolgt der Antrieb der Bodenwalze. Die Mähspindel wird von der Abtriebsseite der Kupplung 28 aus über einen Zahnriemen 36 angetrieben. Das Ein- und Ausrücken der Kupplung 28 erfolgt über einen
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Baudenzug 38, der im Inneren des Führungsbüsgels .16 verläuft und an einen Schalter 40 im Handgriff angeschlossen ist. Daneben,befindet sich im Handgriff ein Geräteschalter 42 zum Ein- und Ausschalten des Motors und zu diesem Zweck sind die Anschlußleitungen 44 durch die Hohlachse 20 und den Bügel nach dem Inneren des Griffs zum Schalter 42 geführt. Ein Drehgriff 46 im Handgriff steht über einen Baudenzug 48 mit der Motordrehzahlsteuerung (in Fig.l nicht dargestellt) in Verbindung.
Bei der Ausfuhrungsform nach Fig.2 sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der hier dargestellte Rasenmäher ■ unterscheidet sich von dem in Fig.l dargestellten Rasenmäher insbesondere durch die zweckmäßige Art der Betätigung. Bei diesem Ausführ ungsbeispiel.weist die Kupplung 28 eine fest auf der Motorabtriebswelle 50 sitzende Kupplungsscheibe 52 und eine lose auf der Welle gleitende Kupplungsscheibe 54 auf, die mit dem Antriebsritzel 30 fest verbunden ist. Das Einrücken der Kupplung 28 erfolgt über einen bei 56 drehbar gelagerten Kupplungshebel 58 über ein von dem Baudenzug 60 betätigtes Gestänge. Der Baudenzug greift an einer verschiebbar gelagerten Stange 62 an, öeren Endstück 64 einen Motorschalter 66 betätigt. Dieser Schalter 66 ist ausgeschaltet, wenn die Stange 62 ihre linke Endstellung erreicht hat. Bei Verschiebung der Stange 62 nach rechts (gemäß Fig.2) wird zunächst der Schalter 66 geschlossen und dann wird über einen durch Feder 68 abgestützten Mitnehmer 70, der Kupplungshebel 58 gemäß Fig.2 im Uhrzeigersinn um den Drehpunkt 56 verschwenkt, so daß die Kupplungsscheibe 54 mit der bereits umlaufenden Kupplungsscheibe 52 in Eingriff gelangt. Erst dann trifft ein weiterer Mitnehmer 72 der Stange 62 auf ein Betätigungsorgan J§, welches das Einstellglied der Drehzahlsteuervorrichtung, beispielsweise eines Potentiometers, ist. Dieses Einstellorgan 74 wird durch die Feder 76 in die linke Ausgangsstellung gedrückt, in der die kleinste Drehzahl eingestellt· wird. Durch Verschieben des Einstellgliedes 7^ durch den Mitnehmer
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72 nach rechts erfolgt eine Drehzahlerhöhung. Wie aus den Fig.3 und 4 ersichtlich, erfolgt diese Einstellung mittels eines ejneigen Drehgriffes 78,an dem ein über einer festen Skala 79 laufender Zeiger 80 angebracht ist. Dieser Drehgriff 78 gestattet die Durchführungen aller Funktionen in der gewünschten Reihenfolge. Zunächst wird, ausgehend von der Ruhestellung gemäß Fig.4, der Motor durch Drehen des Griffes eingeschaltet. Beim Weiterdrehen des Griffes wird über den Baudenzug die Kupplung für den Fahrantrieb eingerückt. Dieser läuft dann mit kleinster Drehzahl. Wenn der Griff noch weiter gedreht wird, erhöht sich die Motordrehzahl und damit auch die Antriebsdrehzahl der Bodenwalze. Wie aus den Fig.3 und 4 ersichtlich, erfolgt die Gesamteinstellung bei einer Drehgriffverstellung von insgesamt etwa l8o°. Das Einschalten des Motors erfolgt sofort beim anfänglichen Drehen des Griffes, während die Kupplung bei etwa 45° Drehung eingeschaltet wird und die Drehzahlsteuerung zwischen 900 und l8o° erfolgt.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen einen batteriebetriebenen Rasenmäher, jedoch ist die Erfindung nicht auf einen batteriebetriebenen Rasenmäher beschränkt, sondern es könnte auch ein netzbetriebener Motor Verwendung finden, wobei das Zuführungskabel durch die Hohlwelle nach außen zu führen ist.
Patentansprüche
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Claims (11)

Patentansprüche :
1. Rasenmäher mit einem Elektromotor zum Antrieb der Schneidwerkzeuge und des Fahrwerkes und mit einer Steuereinrichtung zur Einstellung der Antriebsdrehzahl des Fahrwerkes, dadurch gekennzei chnet , daß die steuereinrichtung eine stufenlos-e Drehzahleinstellung des Elektromotors (24) durch Eingriff in den Erregerkreis und/ oder den Ankerkreis bewirkt. -
2. Rasenmäher nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet^, daß der hinsichtlich seiner Drehzahl steuerbare Elektromotor über eine durch Hand ausrückbare Kupplung (28) mit den Schneidwerkzeugen und dem Fahrantrieb kuppelbar ist.
3. Rasenmäher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Drehung eines einzigen Bedienungsgriffes (78) zunächst der Motor eingekuppelt und dann die Drehzahl von niedrig auf hoch bzw. umgekehrt geregelt wird.
4. Rasenmäher nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einrücken der Kupplung durch den Bedienungsgriff
(78) der Elektromotor über einen Schalter (,66) eingelegt wird.
5. Rasenmäher nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bedienungsgriff als Drehgriff am Führungsbügel (l6) angeordnet ist.
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- ίο - ·
6. Als Spindelmäher ausgebildeter Rasenmäher nach den Ansprüchen 1 und 2, bei dem sowohl die Mähspindel als auch eine den Fahrantrieb bildende Bodenwalze elektromotorisch antreibbar sind, dadurch gekennzei chnet, daß der mit einem Getriebe (26) baulich vereinigte Motor (24) und die Kupplung (28) innerhalb der hohl ausgebildeten Bodenwalze (12) auf einem innerhalb der Walze durch Schwerkraft stationär verbleibenden Rahmen (18) angeordnet sind.
7. Batteriespindelmäher nach Anspruch 6,
dadurch gekennzei c h η e t , daß auch die Batterie (22) innerhalb der Hohlwalze (12) angeordnet ist.
8. Spindelrasenmäher nach Anspruch 6,
dadurch gekennzei c h η e t , daß das Abtriebsglied (54) der Kupplung über ein Stirnrädergetriebe (j5O,j52) mit einem Innenzahnkranz (j54) der Bodenwalze (12) in Vabindung steht.
9. Spindelrasenmäher nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abtriebsweile (50) des Getriebemotors (24,26) ein Ritzel (51) trägt, welches über einen Zahnriemen (36) die Mähspindel (10) antreibt.
10. Spindelrasenmäher nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zahnriemen (36) und Mähspindel (10) eine Rutschkupplung vorgesehen ist.
11. Spindelrasenmäher nach den Ansprüchen 3 bis 5* dadurch gekennzei chnet, daß eine von einem Baudenzug (60) voschiebbare Schaltstange (62) mit ihrem Ende (64) auf einen Motorschalter (66) einwirkt, über
309844/004? ./.
einen Mitnehmer (70) einen Kupplungshebel (58) versehwenkt und über einen Mitnehmer (72) eine Einstellung des Einstellgliedes (745 der Drehzahlsteuervorrichtung bewirkt.
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«β
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