DE4120877C2 - Kühlung für ein von einem Verbrennungsmotor angetriebenes Arbeitsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Arbeitsgerät, insbesondere eine Motorkettensäge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei verbrennungsmotorisch angetriebenen, handgeführten Ar­ beitsgeräten wie Motorkettensägen, Trennschleifer oder dgl. liegt der luftgekühlte Motor in einem Gehäuse und wird von einem Kühlluftstrom gekühlt.

Bei der aus der gattungsbildenden DE 39 35 361 A1 bekannten Motorkettensäge liegen der Zylinder, der Abgasschalldämpfer und der Kraftstoffbehälter zueinander in einem Gehäuse eng benachbart. Dies führt aufgrund der Abwärme des Verbren­ nungsmotors zu Temperaturproblemen, da der im Gehäuse ange­ ordnete Kraftstoffbehälter nahe dem Zylinder oder dem Ab­ gasschalldämpfer liegt. Diese gedrängte Bauweise kann fer­ ner zu Übertemperaturen und damit verbundenen Schädigungen am Zylinder des Verbrennungsmotors führen. Zur Abfuhr der Wärme muß daher ein ausreichend hoher Luftdurchsatz durch eine entsprechend groß dimensioniertes Kühlluftgebläse er­ zeugt werden; ein groß dimensioniertes Kühlluftgebläse be­ nötigt aber eine entsprechend große Antriebsenergie, die dann als Antriebsleistung an der Sägekette fehlt. Um daher eine ausreichend große Schnittleistung der Kette zu gewähr­ leisten und darüber hinaus die notwendige Antriebsleistung für das Kühlluftgebläse zur Verfügung zu stellen, muß auch der Antriebsmotor entsprechend groß gewählt werden. Die Größe einer derartigen Motorkettensäge ist somit durch die notwendige Größe des Antriebsmotors und die notwendige Größe des Kühlluftgebläses bestimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Arbeitsgerät der gattungsbildenden Art derart weiterzubilden, daß bei unveränderter Baugröße des Kühlluftgebläses und gedrängter Bauweise auf kleinem Bauraum eine ausreichende Kühlung si­ chergestellt ist.

Diese Aufgabe wird nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der den Zylinder umgreifende eine Schenkel des aus zwei L- förmig angeordneten Schenkeln bestehenden Gehäuses des Abgasschalldämpfers umgreift den Zylinder über einen Teil seiner Breite, wodurch der Kühlluftstrom in zwei Teilströme aufgeteilt wird, nämlich einen ersten, der den Zylinder im wesentlichen geradlinig durchströmt und einen zweiten, der vom Gehäuse des Abgasschalldämpfers zunächst parallel zur Strömungsrichtung der anderen Teilströmung geführt wird, um dann durch den quer zur Hauptströmungsrichtung liegenden einen Schenkel quer zur anderen Teilströmung umgelenkt zu werden. Auf der Abluftseite kreuzen sich somit die Teil­ luftströme, wodurch eine starke Verwirbelung auf der Ab­ luftseite erfolgt, was zu einem Kühlluftstau und damit zu einer größeren Verweildauer der Luft im Bereich der wärme­ abführenden Zylinderrippen führt. Die größere Verweildauer ermöglicht den Übertritt einer größeren Wärmemenge, wobei die Kühlluft auch bis zum Rippenfuß der einzelnen Kühlrippe vordringt, wodurch auch an diesen heißen Stellen eine hohe Wärmeabfuhr erzielt ist. Die auf der Abluftseite aus dem Gehäuse austretende Kühlluft weist ein hohes Temperaturni­ veau auf.

Da durch den den Zylinder nur über einen Teil seiner Breite umgreifenden Schenkel des Abgasschalldämpfers das Volumen des Kühlluftstroms nur unwesentlich beeinträchtigt wird, andererseits die übertretende Wärmemenge von den Kühlrippen auf den Luftstrom jedoch signifikant größer ist, wird in der Summe bei unveränderter Baugröße des Kühlluftgebläses eine effektivere Kühlung erzielt, so daß eine gedrängtere Bauweise möglich ist. Da zudem diese Wirkung nicht durch ein zusätzliches Bauteil, sondern durch die Ausbildung des Abgasschalldämpfers erzielt ist, kann dieser bei gleichem Dämpfervolumen flacher ausgebildet werden, was einer kom­ pakten Bauweise zugute kommt.

In besonderer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Zylinder und dem Kraftstoffbehälter eine Luftleitplatte an­ geordnet, die mit einem Abstand zur Behälterwand des Kraft­ stoffbehälters liegt und mit dieser einen luftdurchströmten Spalt begrenzt. Trotz der räumlich eng benachbarten Lage des Kraftstoffbehälters zum Zylinder und zum Abgasschall­ dämpfer ist so ein erhöhter unzulässiger Wärmeübertritt si­ cher vermieden. Einerseits dient die Luftleitwand selbst als großflächige Sperre für einen Wärmeübergang; anderer­ seits ist durch den luftdurchströmten Spalt zwischen Luft­ leitwand und der Behälterwand des Kraftstoffbehälters eine im ständigen Luftaustausch befindliche Luftsperre gebildet.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weite­ ren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im einzelnen beschriebenes Ausführungsbei­ spiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht auf eine Motorkettensäge mit teilweise geschnittenem Kettenraddeckel,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung schematisch die Anord­ nung des Verbrennungsmotors im Gehäuse der Motorkettensäge,

Fig. 3 eine Ansicht auf den einen Luftaustritt aufwei­ senden Kettenraddeckel,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine Ansicht in den U-förmigen Grundkör­ per des Gehäuses, vom Zylinder des Verbrennungsmotors aus ge­ sehen,

Fig. 6 eine Draufsicht auf den Zylinderkopf mit angeord­ netem Abgasschalldämpfer.

Die in Fig. 1 gezeigte Motorkettensäge ist eine Top-Handle- Maschine, deren Gehäuse 2 auf der Oberseite einen in Längs­ richtung des Gehäuses 2 ausgerichteten Traggriff 1 aufweist. Im vorderen Bereich des Traggriffs 1 sind Bedienungselemente wie Gashebel 3, Gashebelsperre 5 und eine Stelleinrichtung für eine Chokeklappe 4 angeordnet, während im hinteren Teil des Traggriffs 1 ein - nicht dargestellter - Vergaser ange­ ordnet ist, der einen im Gehäuse 2 angeordneten Verbren­ nungsmotor 6 speist.

Das Gehäuse 2 besteht im wesentlichen aus einem U-förmigen Grundkörper 7, dessen Schenkel 8, 9 mit ihren freien Enden 8a, 9a (Fig. 2) am Kurbelgehäuse 10 des Verbrennungsmotors 6 festgelegt sind. Der die Schenkel 8 und 9 verbindende Steg des U-förmigen Grundkörpers 7 ist als Kraftstoffbehälter 11 ausgebildet.

Der luftgekühlte Verbrennungsmotor 6, insbesondere Zweitaktmo­ tor weist einen liegenden Zylinder 13 auf, der in dem Raum 12 zwischen dem Kraftstoffbehälter 11 und dem Kurbelgehäuse 10 angeordnet ist.

Unterhalb des Zylinders 13 benachbart zu dem den Boden des Gehäuses 2 bildenden Schenkel 8 liegt ein Abgasschalldämpfer 14, dessen Gehäüse 15 im wesentlichen L-förmig ausgebildet ist (Fig. 6). Der längere Schenkel 15a des Gehäuses 15 des Abgasschalldämpfers 14 erstreckt sich dabei von der einen Gehäuselängsseite 16 bis im wesentlichen zur anderen Gehäuselängsseite 17 und hat etwa eine Breite, die der Höhe des Zylinders 13 entspricht. Der kürzere Schenkel 15b des L-förmigen Gehäuses 15 des Abgasschalldämpfers 14 umgreift den Zylinder 13 über einen Teil seiner Breite und liegt damit quer zur Hauptströmungsrichtung 20 der Kühlluft, die auf der einen Gehäuselängsseite 16 über einen Kühllufteintritt 18 einströmt und - nach Umströmen des Zylinders 13 - durch einen Luftaustritt 19 auf der anderen Gehäuselängsseite 17 austritt. Der Kühllufteintritt 18 ist durch die Ansaugöffnung eines Kühlluftgebläses gebildet, während der Luftaustritt 19 als Gitter im Kettenraddeckel 21 ausgebildet ist. Der Schalldämpferaustritt 22 ist auf der dem Kettenraddeckel 21 zugewandt liegenden Seite des kürzeren Schenkels 15b angeordnet und liegt benachbart zu dem Luftaustritt 19, der Schalldämpferaustritt 22 ist vorteilhaft in das Gitter des Luftaustritts 19 integriert. Im Kettenraddeckel 21 ist ferner eine Sicherheitsbremsvorrichtung integriert, deren am Kettenraddeckel 21 gelagerter Auslöser 25 sich quer vor dem Traggriff 1 erstreckt.

Wie Fig. 6 zeigt, liegt der längere Schenkel 15a des Gehäuses 15 des Abgasschalldämpfers 14, parallel zur Hauptströmungsrichtung 20 der Kühlluft mit Abstand u zum Zylinder 13, wodurch zwischen dem Zylinder 13 und dem Gehäuse 15 ein Spalt 23 zur Kühlluftführung gebildet ist. Auf seiner dem Zylinder 13 zugewandten Seite ist der Übergang zwischen den Schenkeln 15a und 15b des Gehäuses 15 gerundet ausgebildet, wodurch sich ein fließender Übergang ergibt. Der Spalt 23 zwischen dem Gehäuse 15 und dem Zylinder 13 setzt sich bis zum freien Ende des kürzeren Schenkels 15b fort. Vorteilhaft liegt der Abgasschalldämpfer 14 auch zu dem gehäusewandbildenden Schenkel 8 des Grundkörpers 7 mit einem spaltbildenden Abstand, der von einem Teil der Kühlluft durchströmt ist.

Die der Gehäuselängsseite 16 zugewandte Stirnwand 15c des Gehäuses 15 des Abgasschalldämpfers 14 ist derart vorgesehen, daß sie eine Spiralluftführung 24 des Kühlluftgebläses mitbildet.

Neben dem beschriebenen Einsatz als Kühlluft führende Leitwand ist durch die Form des L-förmigen Gehäuses 15 des Abgasschalldämpfers 14 auch ein großes Schalldämpfervolumen bei kleiner Baugröße erzielt. So kann bei klein bauender Motorkettensäge eine maximale Schalldämpfung erzielt werden.

Die über den Kühllufteintritt 18 angesaugte Kühlluft strömt in Pfeilrichtung 26 durch den Spalt 23 um den Zylinder 13 und wird am Übergang zum kürzeren Schenkel 15b des Gehäuses 15 des Abgasschalldämpfers auf der Abluftseite in Pfeilrichtung 27 quer zur Hauptströmungsrichtung 20 umgelenkt. Durch diese Umlen­ kung und den durch den Schenkel 15b bewirkten Staudruck ist unter Verlängerung der Wärme aufnehmenden Luftführungswege eine verbesserte Kühlung des Zylinders 13 auch auf seiner der Hauptströmungsrichtung 20 abgewandten Rückseite bis an die Rippenfüße gewährleistet.

Aufgrund der gedrängten Bauweise ist der im U-förmigen Grundkörper 7 ausgebildete Kraftstoffbehälter 11 nah benachbart zum Kopf des Zylinders 13 angeordnet und daher einer entsprechenden Strahlungswärme ausgesetzt. Gemäß einer weiteren Variante, die auch getrennt von der Ausbildung des Abgasschalldämpfers 14 ausführbar ist, ist zwischen dem Zylinder 13 und der Behälterwand 11a des Kraftstoffbehälters 11 eine Luftleitplatte 30 angeordnet, die mit Abstand v zum Kraftstoffbehälter 11 liegt und somit mit dessen Behälterwand 11a einen Spalt 31 begrenzt, der sich über die ganze Höhe und Tiefe der Luftleitplatte 30 erstreckt. Der Spalt 31 ist durch einen abgezweigten Teilluftstrom belüftet, der durch in der Luftleitplatte 30 angeordnete Kühlluftöffnungen 32 eintritt. Die Kühlluftöffnungen liegen benachbart zu dem dem Kühllufteintritt 18 zugewandten Rand 33 der Luftleitplatte 30 und sind vorzugsweise als zur Längskante des Randes 33 offene Aussparungen (Schlitze) ausgebildet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind in Längsrichtung des Randes 33 mehrere Kühlluftöffnungen 32 mit Abstand zueinander angeordnet; es kann ausreichend sein, nur eine Kühlluftöffnung 32 vorzusehen.

Die Luftleitplatte 30 hat eine Breite, die etwa der Breite des Kraftstoffbehälters 11 entspricht, der sich von der einen Gehäuselängsseite 16 zur anderen Gehäuselängsseite 17 des Gehäuses 2 erstreckt. Die Luftleitplatte 30 ist von der Seite des Ket­ tenraddeckels 21 her quer zur Gehäuselängsrichtung in einan­ der gegenüberliegende Führungen 28 und 29 in den Grundkörper 7 einschiebbar. Die Führungen 28 und 29 sind im Grundkörper 7 einteilig mit diesem ausgebildet. Der in die Führungen 28 und 29 eingreifende Rand 34 bzw. 35 der Luftleitplatte 30 weist Die Ränder 34, 35 verdickende Ausprägungen 36 auf (Fig. 5, Fig. 4), mit denen die Luftleitplatte 30 in den Führungen 28 und 29 festgeklemmt liegt. In Längsrichtung der Ränder 34 und 35 sind jeweils zwei Ausprägungen 36 angeordnet.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, erstreckt sich die Luftleitplatte 30 auch zwischen dem Gehäuse 15 des Abgasschalldämpfers 14 und der Behälterwand 11a des Kraftstoffbehälters 11, um auch in diesem Bereich eine Wärmeisolation zu erzielen.

Die in Hauptströmungsrichtung 20 anströmende Kühlluft wird durch den Zylinder 13 und das Gehäuse 15 des Abgasschalldämpfers 14 in Richtung auf die Luftleitplatte 30 abgelenkt und ein Teilstrom tritt durch die schlitzartigen Kühlluftöffnungen 32 in den Spalt 31 zwischen der Behälterwand 11a des Kraftstoffbehälters 11 und der Luftleitplatte 30 ein, um dort in Richtung auf den Luftaustritt 19 zu strömen. Gleichzeitig wird der zwischen der Luftleitplatte 30 und dem Zylinder 13 bzw. Gehäuse 15 des Abgasschalldämpfers 14 vorgesehene Spalt 23 von einem Teilkühlluftstrom durchströmt, um Wärme abzuführen.

Die Luftleitplatte 30 besteht vorzugsweise aus einem kosten­ günstigen Kunststoff oder einem Isoliermaterial; es kann zweckmäßig sein, mit Isoliermaterial laminierte oder be­ schichtete Kunststoffplatten als Luftleitplatte 30 einzu­ setzen.

Claims (7)

1. Arbeitsgerät, insbesondere Motorkettensäge mit einem Ge­ häuse (2) und einem darin angeordneten luftgekühlten Verbrennungsmotor (6) sowie einem in der Nähe des Zylin­ ders (13) des Verbrennungsmotors (6) im Gehäuse (2) an­ geordneten Kraftstoffbehälter (11), wobei der den Zylin­ der (13) kühlende Luftstrom in einer Hauptströmungsrich­ tung (20) quer zum Gehäuse (2) durch einen Kühlluftein­ tritt (18) auf einer Gehäuselängsseite (16) einströmt und nach Umströmen des Zylinders (13) auf der gegen­ überliegenden Gehäuselängsseite (17) durch einen Luft­ austritt (19) ausströmt, wobei das Gehäuse (15) eines Abgasschalldämpfers (14) eine den Kühlluftstrom führende Leitwand bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (15) des Abgas­ schalldämpfers (14) aus zwei L-förmig angeordneten Schenkeln (15a, 15b) besteht, wobei der eine Schenkel (15a) etwa parallel zur Hauptströmungsrichtung (20) auf einer Seite des Zylinders (13) liegt und der andere Schenkel (15b) zur Umlenkung eines Teilstroms des Kühl­ luftstroms quer zur Hauptströmungsrichtung (20) auf der Abluftseite des Zylinders (13) liegt und diesen über ei­ nen Teil seiner Breite umgreift.

2. Arbeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämpferaustritt (22) in dem quer zur Hauptströmungsrichtung (20) liegen­ den Schenkel (15b) des L-förmigen Gehäuses (15) des Ab­ gasschalldämpfers (14) im Bereich des Luftaustrittes (19) liegt.

3. Arbeitsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor (6) liegend angeordnet ist und das Gehäuse (15) des Abgas­ schalldämpfers (14) mit einem Schenkel (15a) unterhalb des Zylinders (13) liegt.

4. Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zylinder (13) und dem Kraftstoffbehälter (11) eine Luftleitplatte (30) angeordnet ist, die mit einem Abstand (v) zur Behälter­ wand (11a) des Kraftstoffbehälters (11) liegt und mit dieser einen luftdurchströmten Spalt (31) begrenzt.

5. Arbeitsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitplatte (30) an ihrem dem Kühllufteintritt (18) zugewandten Rand (33) mindestens eine Kühlluftöffnung (32) aufweist.

6. Arbeitsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlluftöffnung (32) als zur Längskante des Randes (33) offene, schlitzartige Aussparung ausgebildet ist.

7. Arbeitsgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung des Randes (33) mehrere Kühlluftöffnungen (32) mit Abstand zueinan­ der liegen.