DE2832077C2

DE2832077C2 - Rasenmäher

Info

Publication number: DE2832077C2
Application number: DE2832077A
Authority: DE
Inventors: John D. Charlotte N.C. Sheldon
Original assignee: Textron Inc
Current assignee: Textron Inc
Priority date: 1977-07-29
Filing date: 1978-07-21
Publication date: 1987-03-12
Also published as: US4104796A; JPS5922484B2; JPS5454833A; FR2398443A1; IT1097766B; IT7826234A0; SE7807072L; SE430943B; FR2398443B1; DE2832077A1; CA1160061A

Description

Die Erfindung betrifft einen Rasenmäher mit einem motorgetriebenen, rotierenden Schneidkopf, der in einem Gehäuse wenigstens eine Spule aufweist mit wenigstens einem durch Fliehkraft sich radial aus dem Schneidkopf heraus erstreckenden, als Schneidwerkzeug dienenden Faden.
Ein derartiger Rasenmäher, der auch für das Abschneiden von z. B. Unkräutern besonders entlang von Wegen, Zäunen und Blumenbeeten und um Bäume herum geeignet ist, ist aus der DE-OS 22 60 790 bekannt. Er weist einen motorgetriebenen, rotierenden Schneidkopf unter einem Abdeckgehäuse auf, in welchem eine oder mehrere Spulen mit einem synthetischen monofilen Faden untergebracht sind, deren Endteile durch eine am Kopf angebrachte Führung herausgeführt sind. Wenn der Kopf mit hoher Geschwindigkeit rotiert, steht das vorstehende Ende aus dem Kopf unter Wirkung der Zentrifugalkraft heraus und bildet ein Schneid-"Messer".
Die Spule mit dem Faden ist dreh- und feststellbar im Gehäuse montiert, um zusätzlichen Faden abzuspulen, wenn das aus dem Spulengehäuse vorstehende, die Schneidarbeit leistende Fadenendteil verbraucht oder abgebrochen ist. Da die auf den Faden wirkende Zentrifugalkraft die Spule relativ zum Gehäuse dreht, wodurch Faden abgewickelt wird, müssen Arbeitsmittel vorgesehen sein, um die Spule festzuhalten, damit sie sich nicht während des Betriebes relativ zum Gehäuse dreht, ausgenommen dann, wenn es gewünscht wird, mehr Faden abzuwickeln, um das durch die Schneidarbeit verschlissene oder abgebrochene Fadenende zu ersetzen. Aus diesem Grunde sind Arbeitsmittel für eine Blockierung der Fadenspule gegen Rotation vorzusehen. Wenn es gewünscht wird, Faden durch Abwickeln von der Spule nachzuliefern, kann so vorgegangen werden, daß der Rasenmäher angehalten und umgedreht wird, so daß die Spule manuell gelöst und gedreht werden kann, um die gewünschte Fadenlänge von der Spule abzuwickeln.
Um die Notwendigkeit des Anhaltens des Mähers für ein Nachstellen der Fadenlänge zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, Faden von einer feststehenden Spule abzuwickeln, die konzentrisch zu dem rotierenden Kopf angeordnet ist. Die Spule ist durch Bremsbacken festgeklemmt, welche mittels einer manuell zu betätigenden Stange lösbar sind, während der Mäher läuft, so daß zusätzlicher Faden von der Spule durch die auf den vorstehenden Endteil des Fadens wirkende Zentrifugalkraft herausgezogen wird. Diese Vorrichtung ist kompliziert. Mit ihr ist es darüber hinaus nicht möglich, bei laufendem Mäher zu erkennen, wieviel Fadenlänge herausgezogen ist, so daß die Bedienung des Mähers schwierig, wenn nicht gar unmöglich ist.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, den Faden in der Art stufenweise abzuwickeln, daß nur seine vorherbestimmte Länge des Fadens jedesmal dann nachgeliefert wird, wenn eine Schaltstange betätigt ist. Aber auch diese Wirkungsweise hängt von dem Urteilsvermögen der Bedienungsperson ab, wann zusätzliche Fadenlänge erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen mit Schneidfäden ausgerüsteten Mäher eine selbsttätig arbeitende Vorrichtung zu schaffen, die immer dann, wenn sich die Fadenlänge infolge von Verschleiß oder Abbrechen beim Mähen verkürzt hat, selbsttätig exakt soviel Faden nachliefert, daß der durch Verschleiß oder Abbrechen entstandene Verlust an Fadenlänge vollständig ausgeglichen wird, ohne daß der Faden unerwünscht lang und damit der Schneidradius unerwünscht groß wird.
Durch die Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Motordrehzahl bei Lastabnahme ansteigt und daß der Schneidkopf drehzahlabhängige, fliehkraftgesteuerte Arretierungsmittel aufweist, die die Spule bei normaler Drehzahl blockieren und bei Erhöhung der Drehzahl über die Normaldrehzahl hinaus freigeben.
Ein derartiger Mäher zeichnet sich dadurch aus, daß beständig selbsttätig das verschlissene Fadenstück durch neu von der Spule abgewickelten Faden ersetzt wird, wodurch die Schneidfadenlänge immer konstant bleibt. Das ermöglicht ein einwandfreies und leichtes Schneiden des Rasens.
Der rotierende Mähkopf ist durch einen Motor angetrieben, der eine solche Drehzahl-Last-Charakteristik aufweist, daß die Drehzahl wächst, wenn sich die Last des Motors verkleinert, wie das bei den meisten Brennkraftmaschinen und vielen Elektromotorentypen der Fall ist. Die Last des Motors hängt von der Länge des vorstehenden Endteiles des Schneidfadens ab. Wenn daher die Länge des vorstehenden Endteiles des Schneidfadens dadurch kleiner wird, daß ein Teil des Fadens verbraucht oder abgebrochen ist, ist die auf den Motor wirkende Last verkleinert und die Drehzahl wächst. Erfindungsgemäß wird dieses Anwachsen der Drehzahl benutzt, um Arbeitsmittel für ein Abspulen von zusätzlichem Faden zu steuern, so daß die normale Schneidfadenlänge und die normale Drehzahl wieder hergestellt werden.
Die Schneidfadenspule, die mit dem Schneidkopf rotiert, ist normalerweise gegen Drehung durch eine Arretierung gesichert, die aber durch Zentrifugalkräfte aufhebbar ist. Wenn die Drehzahl des Schneidkopfes anwächst, weil das vorstehende Ende des Schneidfadens kürzer wird, wird die Arretierung gelöst oder gelockert, um zusätzlichen Faden abzuwickeln. Es können Arbeitsmittel vorgesehen werden, um das Maß der zusätzlichen Fadenlieferung zu steuern, um dem Motor Zeit zu geben, seine Drehzahl zu verlangsamen, während die Last durch die Vergrößerung der Fadenlänge vergrößert wird. Um zu verhindern, daß zuviel Fadenlänge auf einmal geliefert wird, können die Arretierungsmittel die Schneidfadenspule nur um einen vorher bestimmten Betrag sich jedesmal drehen lassen, wenn die Arretierung aufgehoben ist. Um darüber hinaus eine Vergrößerung des Schneidradius des Mähers während des Mähens zu verhindern, kann die Schneidfadenlieferung verlangsamt werden oder zeitlich aufgeschoben werden, bis die Motordrehzahl durch Handsteuerung auf einen Wert reduziert ist, der unter der normalen Arbeits- Drehzahl liegt.
Eine Ausführungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin, daß die gesteuerten Arretierungsmittel Anschläge aufweisen, die bei normaler Drehzahl die Spule gegen Drehung relativ zum Gehäuse halten und durch Zentrifugalkraft verschiebbar sind, um eine Drehung der Spule relativ zum Gehäuse des Schneidkopfes zuzulassen, um zusätzliche Fadenlänge abzuspulen. Eine derartige Bauform ist einfach und arbeitet besonders zuverlässig.
Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Anschläge an Gleitstücken angeordnet sind, die radial im Schneidkopf entgegen der Kraft von Federn verschiebbar sind und wenn an der Spule Gegenanschläge angeordnet sind. Das verbürgt einen einfachen Aufbau und ein sicheres Arbeiten.
Vorteilhaft ist es, wenn Arbeitsmittel für eine Begrenzung des Betrages an zusätzlicher Fadenlänge beim Freilassen der Gegenanschläge auf einen vorbestimmten Betrag vorgesehen sind. In einer zweckmäßigen Ausführungsform läßt sich dieses dadurch verwirklichen, daß die Arbeitsmittel Gleitstücke mit unterschiedlichem Gewicht und/oder die Federn unterschiedliche Federkraft aufweisen. Vorteilhaft ist es, wenn die Gegenanschläge gleichen Radialabstand von der Schneidkopfachse und die Anschläge unterschiedlichen Abstand von der Schneidkopfachse aufweisen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Anschlag des einen Gleitstückes bei niedriger Drehzahl im Wege der Gegenanschläge befindlich ist, während der Anschlag des anderen Gleitstückes bei hoher Drehzahl im Wege der Gegenanschläge befindlich ist.
Vorteilhafterweise kann der Mäher nach der Erfindung auch so ausgestaltet sein, daß Arbeitsmittel für eine Verzögerung des Abspulens zusätzlicher Fadenlänge nach einem Loslassen der Spule mittels der Anschläge vorgesehen sind, bis die Drehzahl des Gehäuses auf einen normalen Drehzahlwert gesunken ist. Dies dient dazu, die Lieferung von zusätzlichem Faden mit einer Drehzahlverringerung des Gehäuses während des Anwachsens der Last des Motors infolge des Anwachsens der Länge des herausstehenden Endteiles des Fadens zu koordinieren. Auf diese Weise wird erreicht, daß die langsame Drehzahlverringerung des Motors und der rotierenden Massen bei Abspulung des Fadens nicht dazu führt, daß zu schnell Faden abgespult wird, der dann zu lang aus dem rotierenden Schneidkopf hervorsteht. Eine einfache Möglichkeit zur Ausführung dieser Ausführungsform besteht darin, daß als Arbeitsmittel eine Reibscheibe zwischen Spule und Gehäuse oder zwischen Spule und Abdeckscheibe angeordnet ist.
Es besteht auch die Möglichkeit, ein einziges, entgegen der Kraft der Feder bewegbares Gleitstück vorzusehen, wobei dieses Gleitstück zwei Anschläge aufweist, die gegeneinander sowohl radial als auch in Umfangsrichtung des Schneidkopfes versetzt sind, von denen der eine Anschlag bei Normal- oder Niedrigdrehzahl im Weg der Gegenanschläge der Spule, der andere Anschlag bei Höchstdrehzahl im Weg der Gegenanschläge der Spule befindlich ist.
Eine andere Art der Steuerung der Drehung der Schneidfadenspule relativ gegenüber dem Schneidkopf zum Zwecke des Abspulens von zusätzlichem Schneidfaden kann durch drehmomentabhängige Arbeitsmittel erreicht werden. Die Zugkraft auf den Faden wächst mit sich vergrößernder Drehzahl, selbst wenn die Länge und daher das Gewicht des Fadens geringer wird. Wenn daher die Spule mit drehmomentabhängigen Arbeitsmitteln gehalten ist, die einen vorher bestimmten Schwellenwert haben, wird zusätzliche Schneidfadenlänge nur dann abgespult, wenn das aus der Zugkraft resultierende Drehmoment des Fadens den festgesetzten Schwellenwert überschreitet. Um dem Motor Zeit zu geben, die Drehzahl zu verringern, wenn zusätzliche Schneidfadenlänge abgespult ist, sind Arbeitsmittel vorgesehen, die den abzuspulenden Betrag steuern.
Es kann daher zweckmäßig sein, den Mäher mit drehmomentabhängigen Arbeitsmitteln auszustatten, die normalerweise die Drehung der Spule relativ zum Gehäuse verhindern, bis das auf die Spule durch die von der Zentrifugalkraft auf das herausstehende Endteil des Fadens ausgeübte Zugkraft ausgeübte Drehmoment einen vorbestimmten Wert überschreitet, wobei nach Überschreitung dieses vorbestimmten Wertes die Spule entarretiert wird und dadurch imstande ist, zusätzliche Fadenlänge abzuspulen. Das drehmomentabhängige Arbeitsmittel ist zweckmäßigerweise eine Reibscheibe zwischen der Spule und der Abdeckklappe des Gehäuses. Das drehmomentabhängige Arbeitsmittel kann zweckmäßigerweise eine hydraulische Drehkrafteinheit im Gehäuse sein. Die drehmomentabhängigen Mittel können miteinander im Eingriff stehende Friktionsflächen auf der Spule und dem Gehäuse umfassen.
Um nicht nur mit einem Faden zu mähen, sondern mehrere Schneidfäden vorzusehen, kann eine Ausführungsform zweckmäßig derart gestaltet sein, daß die Spule durch drei Flansche in zwei Abteilungen geteilt ist, in deren jeder ein Schneidfaden aufgewickelt ist, die durch zwei gegenüberliegende Führungslöcher mit ihrem freien Ende nach außen geführt sind. Es besteht aber auch eine andere Möglichkeit, nämlich mehrere Spulen im Schneidkopf mit ihren Arretierungsmitteln unterzubringen.
Die Arretierungsmittel der Spule können auch Federn, vorzugsweise Blattfedern, sein, die in Ausnehmungen der Spule, vorzugsweise an deren Umfang, eingreifen. Diese Blattfedern können an ihrem Ende mit einem Gewicht versehen werden, dessen Größe so gestaltet wird, daß bei der vorgesehenen Drehzahl die Blattfedern aus den Ausnehmungen der Spule heraustreten und sich nach außen biegen und auf diese Weise die Spule in ihrer Bewegung freigeben, so daß die Spule imstande ist, Faden nachzuliefern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt eines mit Schneidfäden ausgerüsteten Mähers, der durch eine Brennkraftmaschine angetrieben ist, von der ein Teil schematisch gezeigt ist,
Fig. 2 einen Teil-Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 einen Teil-Querschnitt aus Fig. 2 in einer Arbeitsstellung,
Fig. 4 einen Teil-Querschnitt aus Fig. 2 in einer anderen Arbeitsstellung,
Fig. 5 einen Axialschnitt einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 6 einen Teil-Querschnitt, geschnitten etwa entlang der Linie 6-6 in Fig. 5 in einer Arbeitsstellung,
Fig. 7 einen Teil-Schnitt entsprechend Fig. 6, jedoch in einer anderen Arbeitsstellung,
Fig. 8 einen Axialschnitt einer dritten Ausführungsform,
Fig. 9 einen Querschnitt, geschnitten etwa längs der Linie 9-9 in Fig. 8,
Fig. 10 einen Querschnitt ähnlich der Fig. 9 einer anderen Ausführungsform,
Fig. 11 einen Teil-Axialschnitt einer anderen Ausführungsform,
Fig. 12 einen Teil-Querschnitt entlang der Linie 12-12 in Fig. 11,
Fig. 13 einen Grundriß eines mit Schneidfäden ausgerüsteten Mähers mit einem rotierenden Schneidkopf, in dem eine Vielzahl von Schneidfadenspulen angeordnet sind,
Fig. 14 einen vergrößerten Teilschnitt entlang der Linie 14-14 in Fig. 13,
Fig. 15 Kraft-Drehzahl-Diagramme von Schneidfaden-Mähern.
Der in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Rasenmäher weist einen rotierenden Schneidkopf 1 auf, der vom Motor 2 angetrieben ist, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als Einzylinder- Zweitakt-Brennkraftmaschine mit ihrer Antriebswelle 3 dargestellt ist. Der Schneidkopf 1 weist ein rundes Gehäuse 4 mit einem Basisteil 4 a und einem nach unten gerichteten Randteil 4 b auf. Das Gehäuse 4 ist zweckmäßigerweise aus Kunststoff gefertigt und mit einer zentral angeordneten, mit Innengewinde versehenen Metallbuchse 5 ausgestattet, welche auf das mit Gewinde versehene Ende der Antriebswelle 3 geschraubt ist, um den Schneidkopf entfernbar vom Motor mit diesem zu verbinden.
Das Gehäuse 4 weist einen zentral angeordneten, nach unten gerichteten Stutzen 4 c auf, auf welchem die Schneidfadenspule 6 drehbar koaxial mit dem Gehäuse montiert ist. Die Spule 6 weist einen Nabenteil 6 a und zwei gegenüberliegende Flansche 6 b und 6 c auf. Ein monofiler Schneidfaden 7 ist auf die Spule aufgewickelt und weist ein Endteil 7 a auf, welches sich durch eine Führungsöse 8 im Flanschteil 4 b am Umfang des Gehäuses 4 befindet. Die Spule 6 ist im Gehäuse 4 durch eine Abdeckscheibe 9 gehalten, welche auf das mit Gewinde versehene untere Ende des zentralen Stutzens 4 c des Gehäuses 4 geschraubt ist.
In Betrieb ist der Schneidkopf 1, der aus dem Gehäuse 4, der Spule 6, dem Faden 7 und der Abdeckscheibe 9 besteht, durch den Motor 2 mit einer Drehzahl von z. B. 6000 Umdrehungen pro Minute angetrieben. Aufgrund der Zentrifugalkraft erstreckt sich das vorstehende Endteil 7 a des Schneidfadens 7 aus dem Gehäuse 4 und bildet ein Schneidelement für Gras, Unkraut und andere Pflanzen. Die Schneidfadenspule 6 dreht sich normalerweise zusammen mit dem Gehäuse 4. Sie ist bei Normaldrehzahl im Gehäuse 4 arretiert. Wenn jedoch der vorderste Teil des Fadens durch ständigen Aufprall auf die abzuschneidenden Pflanzen oder auf Steine, Stöcke oder andere Gegenstände verschlissen oder abgebrochen ist, kann die Schneidfadenspule 6 relativ zum Gehäuse 4 gedreht werden, um zusätzliche Fadenlänge abzuspulen und um somit dem aus dem Gehäuse 4 herausstehenden Fadenteil 7 a wieder auf seine ursprüngliche optimale Fadenlänge zu bringen.
Die auf das vorstehende äußere Endteil 7 a des Schneidfadens wirkende Zentrifugalkraft übt eine Zugkraft auf den Schneidfaden aus und damit ein Drehmoment mit der Tendenz, Faden von der Spule abzuwickeln. Es ist daher notwendig, die Spule 6 gegen Drehung relativ zum Gehäuse 4 festzuhalten, ausgenommen dann, wenn es gewünscht wird, zusätzliche Fadenlänge abzuwickeln. Erfindungsgemäß ist für die Drehung der Schneidfadenspule 6 relativ zum Gehäuse 4 des Schneidkopfes ein Arretierungsmittel vorgesehen, um gegebenenfalls zusätzliche Fadenlänge abzuspulen.
Bei der Ausführung der Erfindung hat der für den Antrieb des Schneidkopfes verwendete Motor eine Charakteristik, bei der sich seine Drehzahl mit der Last entsprechend der folgenden Gleichung ändert: °=c:30&udf54;&udf53;sb18&udf54;&udf53;vu10&udf54;°KRPM°k¤=¤@W:°KP°k:°KT°k&udf54;¤ó¤°KC°k@,(2)&udf53;zl10&udf54;
RPM ist die Motordrehzahl, P ist die Antriebsleistung des Motors, T das von der Last auf den Motor ausgeübte Drehmoment und C eine Konstante. Das für den Antrieb des Schneidkopfes 4 benötigte Drehmoment ändert sich mit der Länge des vorstehenden Endteiles 7 a des Schneidfadens. Wenn der Schneidfaden infolge der Abnutzung oder des Abbrechens des Spitzenteiles kürzer wird, sinkt das für den Antrieb des Schneidkopfes erforderliche Drehmoment, daher steigt die Motor-Drehzahl gemäß Gleichung 2 an. Erfindungsgemäß wird dieses Anwachsen der Drehzahl benutzt, um eine Drehung der Schneidfadenspule zu ermöglichen, um zusätzlichen Faden abzuspulen.
In der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 bis 4 ist die Drehung der Schneidfadenspule 6 relativ zum Gehäuse des Schneidkopfes 4 durch ein Niederdrehzahl-Gleitstück 10 und ein Hochdrehzahl-Gleitstück 11 gesteuert. Die Gleitstücke 10 und 11 sind in radial sich erstreckenden Ausnehmungen des Bodenteiles 4 a des Gehäuses 4 unmittelbar oberhalb der Schneidfadenspule 6 verschiebbar angeordnet. Die Gleitstücke 10 und 11 sind radial nach innen durch Schraubenfedern 12 und 13 gedrückt. Bei Rotation des Gehäuses des Schneidkopfes 4 wirken Zentrifugalkräfte auf die Gleitstücke 10 und 11, so daß sie sich radial nach außen gegen die Kraft der Federn bei einer vorbestimmten Drehzahl bewegen. Die Federn 12 und 13 sind hinsichtlich des Gewichtes der Gleitstücke so ausgelegt, daß sie die Drehzahl bestimmen, bei der ein Gleitstück unter der Zentrifugalkraft nach außen bewegt wird. Die auf das Gleitstück 11 wirkende Feder 13 ist relativ zum Gewicht des Gleitstückes stärker als die auf das Gleitstück 10 wirkende Feder, so daß das der niedrigen Drehzahl zugeordnete Gleitstück 10 sich bereits bei einer niedrigeren Drehzahl nach außen als das der hohen Drehzahl zugeordnete Gleitstück 11 bewegt.
Das Gleitstück 10 ist mit einem nach unten gerichteten Vorsprung 10 a versehen, welcher in der äußeren Stellung des Gleitstückes 10 in Eingriff mit einem der nach oben gerichteten Vorsprünge 14 a bis 14 d gelangt, die auf dem oberen Flansch 6 b der Schneidfadenspule 6 vorgesehen sind. Das Gleitstück 11 ist mit einem nach unten gerichteten Vorsprung 11 a versehen, welcher in der inneren Stellung des Gleitstückes in Eingriff mit einem der Vorsprünge 14 a bis 14 d der Schneidfadenspule 6 gelangt. Die Federn 12 und 13 sind beispielsweise so ausgelegt, daß, wenn der Schneidkopf 1 bei einer unteren Drehzahl von 3000 Drehungen pro Minute rotiert, beide Gleitstücke 10, 11 in ihrer inneren Stellung stehen, bei 3000 bis 9000 Umdrehungen pro Minute das der niedrigen Geschwindigkeit zugeordnete Gleitstück 10 in seiner äußeren Stellung durch Fliehkräfte gedrückt ist, während das der hohen Drehzahl zugeordnete Gleitstück 11 noch in seiner inneren Stellung ist, und daß sich oberhalb von 9000 Umdrehungen pro Minute beide Gleitstücke 10, 11 in ihrer äußeren Stellung befinden. Verständlicherweise können unterschiedliche Drehzahlen durch geeignete Auslegung der Federn bezüglich der Gewichte der Gleitstücke ausgewählt werden. Wenn der Schneidkopf 1 bei einer normalen Arbeitsdrehzahl im Bereich von 3000 bis 9000 Umdrehungen pro Minute rotiert, ist der Vorsprung 11 a des der hohen Geschwindigkeit zugeordneten Gleitstückes 11 mit einem der Vorsprünge 14 der Schneidfadenspule 6 in Eingriff, z. B. mit dem Vorsprung 14 a in Fig. 2, so daß die Spule festgehalten ist. Wenn die Drehzahl auf über 9000 Umdrehungen pro Minute ansteigt, weil das vorstehende Endteil 7 a des Schneidfadens 7 kürzer geworden ist, bewegt sich das der hohen Geschwindigkeit zugeordnete Gleitstück 11 nach außen gegen die Kraft der ihm zugeordneten Feder in die in Fig. 3 gezeigte Stellung, so daß der Vorsprung 11 a des Gleitstückes 11 außer Eingriff mit dem Vorsprung 14 a der Spule kommt. Der Vorsprung 10 a des der niedrigen Geschwindigkeit zugeordneten Gleitstückes 10 ist jedoch im Wege der Vorsprünge 14 der Spule 6, so daß es der Spule 6 nur möglich ist, sich solange zu drehen, bis ein anderer Vorsprung 14 c der Spule 6 in Eingriff mit dem Vorsprung 10 a des der niedrigen Geschwindigkeit zugeordneten Gleitstücke 10 steht, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Eine weitere Drehung der Schneidfadenspule 6 relativ zum Schneidkopf ist verzögert, bis durch eine Handsteuerung des Motors die Drehzahl des Schneidkopfes 1 auf die Leerlaufdrehzahl von z. B. unter 3000 Umdrehungen pro Minute reduziert ist. Beide Gleitstücke 10 und 11 sind daraufhin in ihre inneren Stellungen bewegt durch die Kraft der Federn, 12, 13, wodurch der Vorsprung 10 a des Gleitstückes 10 außer Eingriff mit dem Vorsprung 14 c auf der Spule 6 gebracht ist, so daß sich die Spule 6 in Richtung gegen den Uhrzeigersinn drehen kann, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Diese Verzögerung des Abspulens von zusätzlichem Faden 7 vermeidet ein plötzliches Anwachsen der Fadenlänge 7 a und damit des Schneidradius des Mähers, während der Schneidkopf 1 mit hoher Drehzahl umläuft. Daher ist eine mögliche Zerstörung von Blumen ausgeschlossen, wenn z. B. der Benutzer dieses Mähers dicht an einem Blumenbeet mäht. Da ein Mäher dieser Art gewöhnlich nur kurze Zeiten zwischen Leerlaufperioden arbeitet, erfolgt der Zyklus für die Wiederherstellung der normalen Länge des vorstehenden Endteiles 7 a des Schneidfadens 7 automatisch und ohne besondere Beachtung des Bedienenden.
In den Fig. 5 bis 7 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, welche der in den Fig. 1 bis 4 ähnlich ist. Entsprechende Teile sind durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet. Die Ausführungsform nach Fig. 5 bis 7 unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 1 bis 4 dadurch, daß die beiden Gleitstücke 10 und 11 für die Steuerung der Drehung der Schneidfadenspule relativ zum Gehäuse 4 durch ein einziges Gleitstück 15 ersetzt sind, welches radial in einem geeigneten Schlitz bewegbar ist, der im Gehäuse 4 unmittelbar oberhalb der Schneidfadenspule 6 angebracht ist. Das Gleitstück 15 ist radial nach innen durch eine Schraubenfeder 16 gedrückt. Die Feder 16 ist bezüglich des Gewichtes des Gleitstückes 15 so ausgelegt, daß das Gleitstück in seiner inneren Stellung, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist, gehalten wird, bis die Drehzahl des Schneidkopfes einen vorbestimmten Wert von beispielsweise 9000 Umdrehungen pro Minute überschreitet. Das Gleitstück 15 wird dann radial nach außen durch Zentrifugalkraft bewegt.
Das Gleitstück 15 ist mit zwei nach unten gerichteten Vorsprüngen 15 a und 15 b versehen, welche gegeneinander radial und in Umfangsrichtung versetzt sind, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Wie in der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4 die Spule 6 an ihrem oberen Flansch mit nach oben gerichteten Vorsprüngen 14 a bis 14 d versehen ist, sind vier solche Vorsprünge 14 a bis 14 d im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 bis 7 vorgesehen.
Wenn der Schneidkopf mit normaler Arbeitsdrehzahl von z. B. unter 9000 Umdrehungen pro Minute angetrieben ist, befindet sich das Gleitstück 15 in seiner inneren Stellung, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, so daß der Vorsprung 15 a des Gleitstückes 15 sich im Weg der Vorsprünge 14 der Schneidfadenspule 6 befindet und daher einer der Vorsprünge 14, z. B. der Vorsprung 14 a, in Berührung mit dem Vorsprung 15 a befindlich ist, um die Spule 6 an einer Drehung relativ zum Gehäuse 4 zu hindern. Wenn die Drehzahl des Schneidkopfes 1 auf eine Drehzahl von z. B. 9000 Umdrehungen pro Minute ansteigt, weil das vorstehende Endteil 7 a des Fadens 7 kürzer geworden ist, wird das Gleitstück 15 durch Zentrifugalkraft in seine äußere, in Fig. 7 gezeigte Stellung bewegt, wodurch der Vorsprung 15 a des Gleitstückes 15 außer Eingriff mit dem Vorsprung 14 a der Spule 6 gebracht wird. Die Spule 6 wird dabei gedreht, so daß zusätzlicher Faden 7 abgespult wird. Die Drehung der Spule 6 relativ zum Gehäuse 4 ist jedoch durch Berührung mit dem nächsten Vorsprung 14 b auf der Spule 6 begrenzt, der in Eingriff mit dem Vorsprung 15 b des Gleitstückes 15 kommt, welcher nicht in einer so weit außen befindlichen Stellung wie der Vorsprung 15 a steht. Daher ist nur ein vorbestimmter Betrag an Fadenlänge 7 abgespult, abhängig von dem Abstand der Vorsprünge 14 auf der Spule 6 längs des Umfanges. Wenn die Drehzahl des Schneidkopfes 1 auf normale Arbeitsdrehzahl infolge der größeren Last reduziert ist, die durch das länger vorstehende Fadenende 7 a hervorgerufen ist, kehrt das Gleitstück 15 in seine innere, in Fig. 6 gezeigte Stellung zurück, so daß der Vorsprung 14 b der Spule außer Eingriff mit dem Vorsprung 15 b des Gleitstückes 15 kommt und sich verschiebt, bis er in Eingriff mit dem Vorsprung 15 a kommt. Die in Fig. 6 gezeigte Darstellung ist dadurch wieder hergestellt, wobei jedoch der nachfolgende Vorsprung 14 b der Spule 6 nun in Eingriff mit dem Vorsprung 15 a des Gleitstückes ist.
In den Fig. 8 und 9 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der der Schneidkopf 21 des Mähers ein rundes, nach unten gerichtetes, tiefgezogenes Gehäuse 24 aufweist, welches ein nicht rundes zentrales Loch aufweist, um ein nicht rundes Teil 23 a der Motorwelle 23 aufzunehmen, und welches am Flansch 23 b der Welle anliegt. Eine Schneidfadenspule 26 ist in dem Gehäuse 24 drehbar um ein im Querschnitt kreisrundes Teil 23 c der Welle 23 und ist in dem Gehäuse 24 durch eine Abdeckplatte 29 gehalten, welche auf den mit Gewinde versehenen Teil 23 d der Welle 23 (Fig. 8) geschraubt ist. Die Schneidfadenspule 26 hat drei axial im Abstand voneinander angeordnete Flansche, um zwei Abteilungen für Fäden 27 zu bilden. Die Endteile 27 a der Fäden erstrecken sich durch Führungslöcher 28 in den nach unten gerichteten Flanschteil 24 b des Gehäuses 24.
Die Fadenspule 26 ist normalerweise gegen Drehung relativ zum Gehäuse 24 mittels Federarmen 30 gehalten, welche in geeigneten Vertiefungen des Flanschteiles 14 b des Gehäuses 24 untergebracht sind und welche durch Schrauben 31 am Gehäuse befestigt sind. In normaler Stellung, wie sie mit ausgezogenen Linien in Fig. 9 dargestellt ist, greifen die Federarme 30 in Nuten im unteren Flansch der Schneidfadenspule 26 ein. Vier solche Nuten 26 a bis 26 d sind im Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 gezeigt. Wenn die Drehzahl des Schneidkopfes 21 über z. B. 9000 Umdrehungen pro Minute ansteigt, sind die Federarme 30 nach außen durch Zentrifugalkraft gebogen, wie es mit gestrichelten Linien in Fig. 9 gezeigt ist. Die Fadenspule ist dabei für eine Drehung relativ zum Gehäuse 24 frei. Das Gewicht und die Federkonstante der Federarme 26 sind so bemessen, daß sie die Fadenspule bei einer Drehzahl loslassen, welche oberhalb der Arbeitsdrehzahl liegt.
Wenn es der Spule 26 ermöglicht ist, sich relativ zum Gehäuse zu drehen, wird die Drehzahl des Schneidkopfes 26 infolge der größeren auf den Motor 2 ausgeübten Last durch eine Vergrößerung der Länge des Fadens 27 reduziert. Wegen der Schwungmasse des Motors 2 und der rotierenden Teile ist jedoch eine gewisse Zeit erforderlich, um die Drehzahl des Schneidkopfes 21 zu vermindern. Um zu verhindern, daß eine unerwünscht große Fadenlänge abgespult wird, bevor die Drehzahl des Schneidkopfes 21 herabgeht und die Federarme 30 wieder in Eingriffsstellung mit der Spule 26 sind, sind Arbeitsmittel für eine Steuerung des Betrages der Drehung der Spule 26 relativ zum Gehäuse 24 vorgesehen, wenn diese los gelassen ist. In den Zeichnungen sind solche Steuerungsmittel, z. B. durch eine Reibscheibe 32 aus Bremsmaterial, gezeigt, die zwischen den inneren Teil der Spule 26 und den ringförmigen inneren Teil der Abdeckkappe 29 eingelegt ist. Die Reibscheibe 32 kann z. B. aus einem elastomeren Material bestehen, welches eine langsame Drehung der Schneidfadenspule bezüglich des Gehäuses 24 zuläßt, wenn die Federarme 30 die Spule 26 freigelassen haben. Die Abspulung von zusätzlicher Fadenlänge und die Drehzahlverminderung des Schneidkopfes 21 sind so koordiniert, daß sie zusammen erfolgen und dabei eine normale Fadenlänge und eine normale Arbeitsdrehzahl wieder herstellen.
In Fig. 10 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, welche ähnlich der der Fig. 8 und 9 ist, aber in etwas anderer Seite funktioniert. Entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 8 und 9 versehen. Die in Fig. 10 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der in Fig. 8 und 9, daß die Federarme 30 und die Ausnehmungen 26 a bis 26 d in der Spule nicht vorhanden sind. Im normalen Betrieb ist die Spule 26 gegen Drehung gegenüber dem Gehäuse 24 durch die Reibscheibe 32 gehalten. Die Eigenschaften der Reibscheibe 32 sind so gewählt, daß die Spule 26 gegen eine Drehung relativ zum Gehäuse 24 gehalten wird, bis das auf die Spule durch Zentrifugalkraft auf die vorstehenden Enden 27 a der Fäden 27 ausgeübte Drehmoment einen vorbestimmten Wert überschreitet. Die Drehung der Spule 26 relativ zum Gehäuse 24 ist dann in einem begrenzten Maß zugelassen.
Wie oben festgestellt, wächst die Drehzahl des Schneidkopfes 21 bei verringerter Last des Motors 2, wenn der Faden 27 kürzer wird. Ein Beispiel ist in der folgenden Tabelle gegeben: °=c:90&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;ta:6:10:14:18&udf54;&udf53;tz,5&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg8&udf54;\Schneidfaden-&udf50;schlagkreis-&udf50;durchmesser\ Drehzahl&udf50;UpM\ Zugkraft&udf50;am Faden\ Spulen-&udf50;drehmoment&udf53;tz5,10&udf54; &udf53;tw,4&udf54;&udf53;sg9&udf54;\58¤mm\ 5700\ 19,6\ 0,45¤kg¤m&udf53;tz&udf54; \52,2¤mm\ 6750\ 22,1\ 0,51¤kg¤m&udf53;tz&udf54; \46,4¤mm\ 7700\ 23,4\ 0,54¤kg¤m&udf53;tz&udf54; &udf53;te&udf54;&udf53;vu10&udf54;
Daraus ist zu ersehen, daß, wenn die vorstehenden Enden der Fäden kürzer werden, die Drehzahl anwächst und dies zu einem Anwachsen des Drehmoments führt, das auf die Fadenspule ausgeübt wird, um die Spule relativ zum Gehäuse zu drehen, wonach die normale Drehzahl wieder hergestellt wird. Die Reibscheibe 32 dient in doppelter Funktion der Bestimmung des Punktes, an welchem ein Schlupf der Spule eintritt, und darüber hinaus der Bestimmung des Maßes, um das sich die Spule relativ so zum Gehäuse drehen kann, daß dem Schneidkopf Zeit gelassen wird, mit der Drehzahl herunterzugehen, wenn sich die Länge der vorstehenden Endteile der Fäden vergrößert.
In Fig. 11 und 12 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, welche in der Weise der Ausführungsform der Fig. 10 funktioniert, aber von etwas unterschiedlicher Konstruktion ist. Der Schneidkopf weist ein kreisringförmiges Gehäuse 34 auf, in welchem drehbar eine Schneidfadenspule 36 untergebracht ist. Der auf die Spule gewickelte Faden 37 ist durch eine Öffnung 38 in den nach unten sich erstreckenden Flanschteil des Gehäuses hindurchgeführt.
Wie in der Ausführungsform der Fig. 10 sind die Arbeitsmittel für das Verzögern der Drehung der Fadenspule relativ zu ihrem Gehäuse drehmomentabhängig. Der Wert des Drehmoments, bei dem ein Schlupf der Spule relativ zum Gehäuse auftritt, ist bestimmt durch einen Reibring 40 zwischen dem Gehäuse und der Spule. Die Geschwindigkeit, bei der sich die Spule relativ zum Gehäuse dreht, wenn ein Schlupf passiert, ist durch eine hydraulische Drehkrafteinheit 41 gesteuert. Die hydraulische Drehkrafteinheit 41 besteht aus einem abgedichteten runden Gehäuse 42 mit radial herausstehenden Rippen oder Riffelungen auf gegenüberliegenden Seiten, wie in Fig. 12 zu sehen. Die Drehkrafteinheit 41 ist in einer zentralen Vertiefung im Gehäuse 34 untergebracht und ist durch eine Ringnut 43 gehalten, die in Eingriff mit einem Umfangsflansch 42 steht. Ein Rotor 44 mit radial sich erstreckenden Rippen ist auf einer zentralen hohlen Welle 45 montiert, welche sich nach unten erstreckt und einen kerbverzahnten unteren Endteil aufweist, auf welchem die Spule 36 befestigt ist. Das Gehäuse 42 ist mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Die Scherung der hydraulischen Flüssigkeit zwischen dem Gehäuse und dem Rotor hält die Rotation der Schneidfadenspule 36 zurück.
Wenn der Schneidkopf mit normaler Arbeitsgeschwindigkeit rotiert und die vorstehenden Endteile des Fadens 37 normale Länge aufweisen, hält der Reibring 40 die Schneidfadenspule 36 gegen eine Drehung relativ zum Gehäuse 34 fest. Wenn der Faden 37 verschleißt oder abbricht, wächst die Drehzahl des Schneidkopfes, wie oben erläutert, und das auf die Spule 36 ausgeübte Drehmoment wächst ebenfalls, bis die Reibbremsung des Reibringes 30 überwunden wird und die Spule sich relativ zum Gehäuse in einer Richtung dreht, wobei der Faden von der Spule abgewickelt wird. Das Maß, in welchem die Spule sich drehen kann, ist durch die hydraulische Einrichtung gesteuert. Wenn die Spule ausreichend gedreht und die normale Länge des Fadens wieder hergestellt ist, verursacht die auf den antreibenden Motor wirkende größere Last eine Verlangsamung des Motors und damit des Schneidkopfes. Eine normale Arbeitsdrehzahl und eine normale Länge der vorstehenden Endteile des Fadens sind dadurch wieder hergestellt.
Anstelle eines Schneidkopfes mit einer einzigen Fadenspule, wie in den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 12 gezeigt, kann der Schneidkopf eine Vielzahl von Spulen tragen. Solch eine Konstruktion ist beispielsweise in den Fig. 13 und 14 gezeigt, in welchen der Schneidkopf 51 ein Gehäuse 54 mit vier Fadenspulen 56 aufweist. Jede der Spulen ist um einen Stift 54 a des Gehäuses drehbar. Je ein Faden 57 ist auf jede der Spulen 56 gewickelt, und erstreckt sich durch eine Öffnung 58 im nach unten gerichteten Flanschteil des Gehäuses nach außen. Die Spulen sind in dem Gehäuse durch eine Abdeckung 59 gehalten, die einen mit Gewinde versehenen Stutzen aufweist, der in ein zentrales, mit Innengewinde versehenes Loch des Gehäuses eingeschraubt ist. Das Gehäuse ist aus Plastikmaterial hergestellt und auf der Antriebswelle 53 der Maschine durch eine mit Innengewinde versehene Metallbuchse 55 gehalten, welche in das Gehäuse eingegossen ist.
Eine Drehung von jeder der Fadenspulen relativ zum Gehäuse ist durch ein Niedergeschwindigkeitsgleitstück 60und ein Hochgeschwindigkeitsgleitstück 61 in derselben Weise gesteuert, wie es in der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 4 beschrieben ist. Die Gleitstücke 60 und 61 sind mit Federn 62 und 63 versehen. Da sich die Spulen auf einer Umlaufbahn um die Achse der Welle 53 schneller als um ihre eigene Achse bewegen, wirken die Federn 62 und 63 in einer Richtung, um die Gleitstücke 60 und 61 in Richtung auf die zentrale Achse des Gehäuses entgegen der Zentrifugalkraft zu bewegen. Die Gleitstücke 60 und 61 haben nach unten gerichtete Vorsprünge 60 a und 61 a, welche mit Vorsprüngen in Eingriff bringbar sind, die auf der oberen Fläche der Spule in derselben Weise wie in den Fig. 1 bis 4 angebracht sind. Daher sind die Spulen 56 normalerweise gegen eine Drehung gesichert. Wenn die vorstehenden Teile des Fadens kürzer werden, wächst die Drehzahl des Drehkopfes an, wodurch eine gesteuerte Drehung der Spulen wie oben beschrieben zugelassen wird um die normale Fadenlänge und die normale Arbeitsdrehzahl wieder herzustellen.
Fig. 15 zeigt eine Schar von Drehzahl-Drehkraftkurven. Die Kurven A bis G zeigen die Kraft an, die erforderlich ist, um den Drehkopf bei verschiedenen Geschwindigkeiten mit unterschiedlichen Schneidkreisdurchmessern anzutreiben. Die Kurve H ist eine typische Maschinenkraftkurve. Die Schnittstellen der Kurve H mit den Kurven A bis G zeigen das Anwachsen der Drehzahl an, das mit einer Änderung des Schneidkreisdurchmessers erwartet werden kann, der durch die Fadenlänge gegeben ist. Es ist darauf zu ersehen, daß, wenn der Schneidkreisdurchmesser kleiner wird, die Drehzahl wächst. Dieses Anwachsen der Drehzahl wird benutzt, um automatisch zusätzlichen Faden abzuspulen und so einen normalen Schneidkreisdurchmesser und eine normale Drehzahl wieder herzustellen.
Die verschiedenen dargestellten Arbeitsmittel für die Steuerung der Drehung der Schneidfadenspule bei Drehköpfen mit einer einzigen Spule sind in gleicher Weise anwendbar bei Schneidköpfen mit einer Vielzahl von Spulen.

Claims

1. Rasenmäher mit einem motorgetriebenen, rotierenden Schneidkopf, der in einem Gehäuse wenigstens eine Spule aufweist mit wenigstens einem durch Fliehkraft sich radial aus dem Schneidkopf heraus erstreckenden, als Schneidwerkzeug dienenden Faden, dadurch gekennzeichnet, daß die Motordrehzahl bei Lastabnahme ansteigt und daß der Schneidkopf (1) drehzahlabhängige, fliehkraftgesteuerte Arretierungsmittel aufweist, die die Spule (6) bei normaler Drehzahl blockieren und bei Erhöhung der Drehzahl über die Normaldrehzahl hinaus freigeben.

2. Rasenmäher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerten Arretierungsmittel Anschläge (10 a, 11 a) aufweisen, die bei normaler Drehzahl die Spule (6) gegen Drehung relativ zum Gehäuse (4) halten und durch Zentrifugalkraft verschiebbar sind, um eine Drehung der Spule (6) relativ zum Gehäuse (4) zuzulassen.

3. Rasenmäher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (10 a, 11 a) an Gleitstücken (10, 11) angeordnet sind, die radial zum Schneidkopf (1) entgegen der Kraft von Federn (12, 13) verschiebbar sind und daß an der Spule Gegenanschläge (14 a, 14 b, 14 c, 14 d) angeordnet sind.

4. Rasenmäher nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch Arbeitsmittel für eine Begrenzung des Betrages an zusätzlicher Fadenlänge beim Freilassen der Gegenanschläge (14 a, 14 b, 14 c, 14 d).

5. Rasenmäher nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsmittel Gleitstücke (10, 11) mit unterschiedlichem Gewicht und/oder die Federn (12, 13) unterschiedliche Federkraft aufweisen.

6. Rasenmäher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenanschläge (14 a, 14 b, 14 c, 14 d) gleichen Radialabstand von der Schneidkopfachse und die Anschläge (10 a, 11 a) unterschiedlichen Abstand von der Schneidkopfachse aufweisen.

7. Rasenmäher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (10 a) des einen Gleitstückes (10) bei niedriger Drehzahl im Wege der Gegenanschläge (14 a, 14 b, 14 c, 14 d) und der Anschlag (11 a) des anderen Gleitstückes (11) bei hoher Drehzahl im Weg der Gegenanschläge (14 a, 14 b, 14 c, 14 d) befindlich ist.

8. Rasenmäher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges, entgegen der Kraft der Feder (16) bewegbares Gleitstück (15) vorgesehen ist und daß dieses Gleitstück zwei Anschläge (15 a, 15 b) aufweist, die gegeneinander sowohl radial als auch in Umfangsrichtung des Schneidkopfes (1) versetzt sind, von denen der eine Anschlag (15 a) bei Normal- oder Niedrigdrehzahl im Weg der Gegenanschläge (14 a, 14 b, 14 c, 14 d) der Spule (6), der andere Anschlag (15 b) bei Höchstdrehzahl im Wege der Gegenanschläge (14 a, 14 b, 14 c, 14 d) befindlich ist.

9. Rasenmäher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Arbeitsmittel für eine Verzögerung des Abspulens zusätzlicher Fadenlänge nach Loslassen der Spule (6) mittels der Anschläge, bis die Drehzahl des Gehäuses (4) auf einen normalen Drehzahlwert gesunken ist.

10. Rasenmäher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitsmittel eine Reibscheibe (32) zwischen Spule (26) und Gehäuse (24) oder zwischen Spule und Abdeckkappe (29) angeordnet ist.

11. Rasenmäher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine hydraulische Drehkrafteinheit (41) im Gehäuse (34) angeordnet ist.

12. Rasenmäher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (26) durch drei Flansche in zwei Abteilungen geteilt ist, in deren jeder ein Schneidfaden (27) aufgewickelt ist, die durch zwei gegenüberliegende Führungslöcher (28) mit ihren freien Enden nach außen geführt sind.

13. Rasenmäher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierungsmittel Federn (30), vorzugsweise Blattfedern sind, die in Ausnehmungen (26 a) der Spule (26), vorzugsweise an deren Umfang, eingreifen.

14. Rasenmäher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Spulen (56) mit Arretierungsmitteln (61, 63) im Schneidkopf (54) untergebracht sind.