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Die Erfindung betrifft ein tragbares Antriebssystem für ein Arbeitsgerät, insbesondere einen portablen Energiespeicher mit einem Antrieb für Werkzeuge oder Arbeitsmaschinen bzw. -geräte.
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Als Arbeitsgeräte sind Innenrüttler zur Betonverdichtung in vielfältigen Varianten bekannt. Üblicherweise wird bei einem derartigen Innenrüttler eine sogenannte Rüttelflasche mit einer rotierenden Unwucht durch einen Antriebsmotor angetrieben. Der Antriebsmotor kann ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor sein. Wenn ein Verbrennungsmotor eingesetzt wird, wird die vom Motor erzeugte Drehbewegung mithilfe einer biegsamen Welle zur Rüttelflasche geführt, um dort die Unwucht rotierend anzutreibend. Der Verbrennungsmotor kann dabei auf dem Rücken des Bedieners getragen werden. Der Bediener ist auf diese Weise unabhängig von einer Stromquelle für den Innenrüttler und kann sich ohne Kabel frei auf der Baustelle bewegen. Dabei ist der Bediener jedoch dem Lärm und den Abgasen des Verbrennungsmotors ausgesetzt.
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Ebenso ist es bekannt, den Innenrüttler durch einen Elektromotor anzutreiben. Der Elektromotor kann direkt in der Rüttelflasche vorgesehen sein, wie aus der
DE 92 17 854 U1 bekannt. Zum Betrieb des Elektromotors ist eine entsprechende Stromversorgung auf der Baustelle bekannt.
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Es sind Akku-Rucksacksysteme bekannt, die sowohl als Wechselsystem (zum Auswechseln der als Energiespeicher dienenden Akkus) als auch als Systeme mit fest verbautem Akku verfügbar sind. Als elektrischer Ausgang dieser Systeme wird die Gleichspannung des Akkus zur Verfügung gestellt, die dann an einem angeschlossenen Arbeitsgerät entweder direkt auf einen Antriebsmotor geschaltet wird oder einem Zwischenkreis eines nachfolgenden Frequenzumformers zugeführt wird, welcher dann einen Drehstrommotor im Arbeitsgerät antreibt. Der Antriebsmotor selbst sowie der Frequenzumformer befinden sich dabei nicht auf dem Tragesystem des Akkus.
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Aus der
DE 299 03 963 U1 ist ein Akkurucksack mit darauf befindlichem Elektromotor bekannt, der eine Heckenschere mithilfe einer Biegewelle antreibt. Die Heckenschere ist jedoch fest mit dem Rucksack verbunden, so dass der Rucksack Teil der Heckenschere ist und mit dieser eine bauliche Einheit bildet.
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Die somit bekannten Akku-Rucksacksysteme erfordern einen hohen baulichen Aufwand, weil einerseits der Akku-Rucksack und andererseits das Arbeitsgerät mit einem eigenen Arbeitsmotor bereitgestellt werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Geräte zu verbessern, ohne dabei eine Einschränkung der Funktionalität oder des Komforts in Kauf zu nehmen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Antriebssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Es wird ein Antriebssystem angegeben, mit einer Tragvorrichtung mit einem tragbaren Tragrahmen, einem von dem Tragrahmen getragenen Energiespeicher, wenigstens einem von dem Tragrahmen getragenen elektrischen Antriebsmotor und mit einer Kopplungseinrichtung zum mechanischen Ankoppeln eines von dem Antriebsmotor anzutreibenden Arbeitsgeräts.
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Der einen wesentlichen Bestandteil der Tragvorrichtung darstellende Tragrahmen kann in beliebiger Weise ausgeführt werden, zum Beispiel auch als Tragplatte, Traggestell o.ä.
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Bei dem von dem Tragrahmen getragenen Energiespeicher kann es sich insbesondere um einen an sich bekannten wiederaufladbaren Akku, also eine wiederaufladbare elektrische Batterie handeln. Der Energiespeicher liefert dabei insbesondere einen Gleichstrom, der zu dem Antriebsmotor geführt wird. Bedarfsweise kann der Gleichstrom durch einen später noch erläuterten Umformer in geeigneter Weise bezüglich der Spannung und/oder der Frequenz umgeformt werden. Vor allem zum Ansteuern eines Drehstrommotors ist es erforderlich, den Strom mit einer geeigneten Charakteristik bereitzustellen.
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Das Antriebssystem weist somit im Kern die Tragvorrichtung mit dem tragbaren Tragrahmen auf, an dem die weiteren Komponenten, insbesondere der Energiespeicher und der Antriebsmotor befestigt sind. Der Antriebsmotor wird von dem Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgt. Die Kopplungseinrichtung dient insbesondere zur Übertragung eines von dem Antriebsmotor erzeugten Drehmoments. Dabei kann die Kopplungseinrichtung an einer Motorwelle des Antriebsmotors angebracht sein, um das von dem Antriebssystem getrennte Arbeitsgerät ankoppeln zu können.
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Das Arbeitsgerät stellt somit nicht einen Teil des Antriebssystems dar. Vielmehr sind das erfindungsgemäße Antriebssystem und das von dem Antriebssystem anzutreibende Arbeitsgerät zwei getrennte bzw. trennbare Komponenten.
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Zum Betrieb des Arbeitsgeräts wird das Arbeitsgerät mit dem Antriebssystem (über die Kopplungseinrichtung) gekoppelt, um die Drehbewegung des Antriebsmotors zu dem Arbeitsgerät zu führen. Wenn das Arbeitsgerät jedoch nicht für einen Einsatz vorgesehen ist, kann es von dem Antriebssystem entkoppelt und getrennt werden. Auf diese Weise ist es auch möglich, an dem Antriebssystem verschiedene Arbeitsgeräte oder sogar verschiedene Typen von Arbeitsgeräten anzukoppeln. Den Arbeitsgeräten gemeinsam ist dabei lediglich, dass sie über eine Drehbewegung anzutreiben sind.
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Als Arbeitsgeräte eignen sich zum Beispiel Innenrüttler zur Betonverdichtung, bei denen über eine biegsame Welle eine in einer Rüttelflasche befindliche Unwucht in Rotation versetzt wird. Die durch die rotierende Unwucht erzeugte Schwingung führt zu einer Vibration der sie umschließenden Rüttelflasche, die zur Verdichtung von noch fließfähigem Beton genutzt werden kann.
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Ebenso sind auch andere Arten von Arbeitsgeräten möglich, wie zum Beispiel eine Heckenschere, eine Säge, eine Mäheinrichtung etc.
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Auf dem Tragrahmen soll wenigstens ein Antriebsmotor vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, mehrere Antriebsmotoren auf dem Tragrahmen anzubringen, die ihrerseits jeweils verschiedene Arbeitsgeräte antreiben.
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Als Antriebsmotor eignen sich verschiedene Typen von Elektromotoren. Die Elektromotoren können ohne Kommutierungs-Elektronik ausgestattet sein (zum Beispiel Gleichstrommotoren, Brushed DC-Motoren, Universalmotoren). Ebenso können sie auch eine Kommutierungs-Elektronik aufweisen. Zu diesen Typen gehören Drehstrommotoren (Drehstrom-Asynchronmaschinen, Drehstrom-Synchronmaschinen, Kaskadenmaschinen, Schrittmotoren, bürstenlose Gleichstrommotoren), Linearmotoren (zum Beispiel ein Hubmagnet), Wechselstrommotoren (Kondensatormotoren, Spaltmotoren, Synchronmotoren/Einphasen-Asynchronmotoren, Reluktanzmotoren, Magnetmotoren), Transversalflussmaschinen, Repulsionsmotoren (permanent erregte Gleichstrommotoren, elektrisch erregte bzw. fremderregte Gleichstrommotoren) sowie Piezomotoren.
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Die Tragvorrichtung kann als Schultertasche oder als Rucksack ausgebildet sein, mit wenigstens einem als Schultergurrt dienenden Gurt zum Tragen der Tragvorrichtung über einer Schulter des Benutzers. Der Gurt kann damit als Tragriemen ausgebildet sein, so dass der Bediener die Tragvorrichtung bequem auf seiner Schulter tragen kann, wodurch er von schweren Tragarbeiten befreit ist. Der Schultergurt kann auch als formstabiler Bügel gestaltet sein, der über der Schulter getragen wird.
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Der Gurt kann an wenigstens zwei Befestigungspunkten an dem Tragrahmen befestigt sein, um ein sicheres Tragen des Tragrahmens zu ermöglichen.
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Bei einer Variante sind zwei Gurte bzw. Schultergurte vorgesehen, zum Tragen der Tragvorrichtung über beiden Schultern eines Benutzers. In diesem Fall ist die Tragvorrichtung wie ein Rucksack ausgestaltet. Die beiden Gurte sind mit ihren Enden jeweils an Befestigungspunkten an dem Tragrahmen befestigt, nämlich im oberen Bereich des Tragrahmens und im unteren Bereich des Tragrahmens. Der Benutzer kann die beiden Gurte über seine beiden Schultern ziehen und die Tragvorrichtung damit bequem auf seinem Rücken tragen. Es kann zweckmäßig sein, an den Gurten oder auch an der dem Benutzer zugewandten Seite des Tragrahmens entsprechende Polsterungen vorzusehen, um dem Benutzer ein möglichst bequemes Tragen der Tragvorrichtung zu ermöglichen.
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Bei der rucksackartigen Gestaltung der Tragvorrichtung kann es zweckmäßig sein, wenn der Energiespeicher und der Antriebsmotor auf der Rückseite des Tragrahmens, d.h. auf der vom Benutzer abgewandten Seite des Tragrahmens gehalten werden.
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Die Drehachse des Motors kann sich, bezogen auf einen bestimmungsgemäßen Tragezustand des Antriebssystems, horizontal erstrecken. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Antriebssystem wie ein Rucksack auf den Schultern getragen wird. Die Motorachse kann dann parallel zur Anordnungsrichtung der beiden Gurte bzw. parallel zu einer durch die beiden Gurte definierten Schulterlinie verlaufen. Insbesondere kann die Motorachse dabei quer zum Rücken des Benutzers verlaufen und sich nach links bzw. rechts erstrecken. Alternativ kann sich die Motorachse aber auch nach hinten oder nach unten, zum Beispiel senkrecht nach unten, erstrecken.
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Der Antriebsmotor kann, bezogen auf einen bestimmungsgemäßen Tragezustand des Antriebssystems, unterhalb des Energiespeichers an dem Tragrahmen befestigt sein. Dies führt zu einer vorteilhaften Gewichtsverteilung und zu einer Verbesserung des Tragekomforts sowie zu einer Erhöhung der Arbeitssicherheit, da der rotierende Motor sich nicht in Kopfnähe des Bedieners befindet.
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Der Motor kann mittels einer Motorhalterung an dem Tragrahmen befestigt sein, wobei die Motorhalterung ausgebildet ist, um den Antriebsmotor relativ zu dem Tragrahmen zu bewegen. Dabei ist es möglich, dass die Motorhalterung den Antriebsmotor in wenigstens zwei verschiedenen Stellungen an dem Tragrahmen hält, wobei die Stellungen sicher fixierbar sind. Die Fixierung kann formschlüssig oder reibschlüssig erfolgen und muss sicherstellen, dass der Motor auch bei Belastung in der jeweils gewünschten Stellung gehalten wird.
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Die Motorhalterung kann insbesondere ausgebildet sein, um den Antriebsmotor relativ zu dem Tragrahmen zu verschwenken oder zu verschieben. Die Verschwenkung des Antriebsmotors kann um eine Achse senkrecht zu der Motorachse erfolgen. Ein Verschieben des Motors kann zum Beispiel ermöglicht werden, wenn die Motorhalterung eine Schiene aufweist, auf der der Motor seitlich (nach links oder nach rechts) verschoben wird.
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Eine Verschwenkung des Antriebsmotors kann ermöglichen, dass die Kopplungseinrichtung zum Ankoppeln des Arbeitsgeräts wahlweise links vom Rücken des Benutzers oder rechts vom Rücken des Benutzers positioniert wird. Ein einfaches Verschwenken um eine senkrecht zum Tragrahmen und damit senkrecht zum Rücken des Trägers des Tragrahmens sich im Wesentlichen horizontal erstreckende Schwenkachse ermöglicht diese Stellungen.
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Je nach Ausgestaltung der Motorhalterung kann z.B. erreicht werden, dass sich die Motorwelle des Antriebsmotors in eine jeweils geeignete Richtung, sei es horizontal, vertikal oder schräg, erstrecken kann. Dementsprechend kann sich eine an die Motorwelle angekoppelte Biegewelle eines Arbeitsgeräts ebenfalls in geeigneter Richtung erstrecken, um dem Bediener die Arbeit zu erleichtern und ihn von unnötiger Tragarbeit zu entlasten. Ebenso können auch verschiedene Zwischenstellungen eingenommen und fixiert werden.
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Die Kopplungseinrichtung kann zum Ankoppeln einer Antriebswelle für das Arbeitsgerät ausgebildet sein. Dabei stellt die Kopplungseinrichtung die Systemgrenze des erfindungsgemäßen Antriebssystems dar, während das Arbeitsgerät mit Hilfe seiner Antriebswelle und einer daran sinnvollerweise vorgesehenen weiteren Kopplungseinrichtung an die Kopplungseinrichtung des Antriebssystems angekoppelt werden kann. Die Kopplungseinrichtung kann insbesondere als Kupplungseinrichtung ausgebildet sein, um eine sichere Übertragung des vom Antriebsmotor erzeugten Drehmoments auf das Arbeitsgerät sicherzustellen.
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Die Antriebswelle für das Arbeitsgerät kann als biegsame Welle ausgebildet sein, die in einem Schutzschlauch verläuft, um eine Gefährdung der Umgebung auszuschließen.
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Die Kopplungseinrichtung kann als lösbare Wellenverbindung ausgebildet sein und eine entsprechende Kopplungskomponente auf der Motorwelle aufweisen. Dabei kann es sich zum Beispiel um einen Bajonettverschluss, eine Überwurfmutter oder einen quer zur Achse montierten Pin (Stift bzw. Bolzen) handeln. Die zum Arbeitsgerät gehörende Biegewelle kann in üblicher Weise als Vierkantwelle ausgestaltet sein, die in eine entsprechende Aufnahme an der Kopplungseinrichtung des Antriebssystems gesteckt wird. Für das Verbinden von zwei Wellenstücken bzw. -enden sind vielfältige Maschinenelemente bekannt, die an dieser Stelle nicht im Einzelnen aufgezählt werden sollen.
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Es kann eine von dem Tragrahmen getragene Umformereinrichtung vorgesehen sein, zum Umformen eines von dem Energiespeicher bezogenen elektrischen Stroms für den Antriebsmotor. Wie oben dargelegt, können verschiedene Arten von elektrischen Antriebsmotoren auf dem Tragrahmen befestigt sein, die in unterschiedlicher Weise betrieben werden müssen. Mit Hilfe der Umformereinrichtung kann ein geeigneter elektrischer Strom bereitgestellt werden.
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Typischerweise handelt es sich bei der Umformereinrichtung um einen an sich bekannten Frequenzumformer, der sowohl die Spannung als auch die Frequenz des von dem Energiespeicher gelieferten Gleichstroms wandeln kann. Damit ist ein Wechselstrom mit höherer oder niedriger Spannung und geänderter Frequenz erzeugbar. Die Umformereinrichtung ist dabei mit dem Energiespeicher elektrisch verbunden.
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Aus dem vom Energiespeicher kommenden Gleichstrom kann somit ein ein- oder mehrphasiger Strom mit Sonderfrequenz und/oder Sonderspannung erzeugt werden. Die Umformereinrichtung ist als Bauelement bekannt, das Gleichstrom in einen Strom mit einer Frequenz > 0, also in einen Wechselstrom umwandeln kann.
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Der Energiespeicher kann wechselbar an dem Tragrahmen befestigt sein. Er ist dann einfach lösbar, gegebenenfalls ohne Zuhilfenahme weiterer Werkzeuge. Zum Beispiel kann er durch das Betätigen eines Riegels bzw. einer Verriegelungseinrichtung durch einen Benutzer von dem Tragrahmen abgenommen und durch einen weiteren (aufgeladenen) Energiespeicher ersetzt werden. Um einen zuverlässigen elektrischen Kontakt zwischen dem Energiespeicher und einer dafür vorgesehenen Aufnahme sicherzustellen, kann es zweckmäßig sein, die Befestigung des Energiespeichers an dem Tragrahmen im Wege einer Einsteckbewegung durchzuführen.
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Die Einsteckbewegung kann z.B. von oben und eine entsprechend entgegen gerichtete Aussteckbewegung nach oben erfolgen. In diesem Fall kann der Energiespeicher mit seinem gesamten Gewicht in der Aufnahme zuverlässig gehalten werden. Das Wechseln des Energiespeichers erfolgt nach oben über eine obere Öffnung der Aufnahme.
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Der Energiespeicher und die Umformereinrichtung können eine bauliche Einheit bilden und zum Beispiel gemeinsam wechselbar an dem Tragrahmen befestigt sein. Die bauliche Einheit kann ihrerseits bei einer Variante ohne Werkzeug auflösbar sein, zum Beispiel nach dem Ausbau aus dem Tragrahmen. Ebenso ist es aber auch möglich, dass die bauliche Einheit derart gestaltet ist, dass eine Auflösung und damit Trennung des Energiespeichers und der Umformereinrichtung nur mit einem Werkzeug, gegebenenfalls nur durch einen Fachmann, erfolgen kann.
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Bei der Tragvorrichtung kann ein mit dem Tragrahmen verbundener Becken- oder Hüftgurt vorgesehen sein, um den Tragekomfort zu verbessern. Wie bei Wanderrucksäcken üblich, wird mit Hilfe des Hüftgurts ein großer Teil des Rucksackgewichts (hier das Gewicht der gesamten Tragvorrichtung einschließlich des Energiespeichers und des Antriebsmotors) auf der Hüfte des Benutzers abgestützt, wodurch der Rücken und die Schultern entlastet werden. Angesichts des erheblichen Gewichts ist es somit vorteilhaft, wenn ein Teil des Gewichts über den Hüftgurt direkt auf der Hüfte des Benutzers abgestützt wird.
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Der Hüftgurt kann sich im Wesentlichen horizontal von dem Tragrahmen erstrecken und ist vorzugsweise im unteren Bereich des Tragrahmens an jeweiligen Befestigungspunkten befestigt. Bei einer Variante kann der Energiespeicher oder die Umformereinrichtung an dem Hüftgurt und damit an dem Tragrahmen befestigt sein. Bei dieser Variante wird zwar nach wie vor dieser jeweilige Energiespeicher oder die Umformereinrichtung von dem Tragrahmen getragen. Jedoch kann die Gewichtskraft der Komponente dabei auch direkt auf der Hüfte des Benutzers abgestützt werden. Auf dem Tragrahmen, insbesondere auf der Rückseite bzw. der vom Benutzer abgewandten Seite des Tragrahmens verbleibt dann die jeweils andere Komponente.
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Bei einer Ausführungsform kann eine von dem Tragrahmen getragene elektrische Anschlusseinrichtung vorgesehen sein, zum Anschließen eines Verbrauchers. Bei dem Verbraucher kann es sich um ein weiteres Arbeitsgerät handeln, das zusätzlich zu dem bereits oben beschriebenen Arbeitsgerät an dem Antriebssystem angeschlossen werden kann. Während aber das oben beschriebene Arbeitsgerät mechanische Energie von dem Elektromotor erhält, kann der weitere Verbraucher elektrische Energie direkt von dem Energiespeicher beziehen. Dementsprechend kann die Anschlusseinrichtung zum Beispiel in der Art einer Steckdose oder Anschlussbuchse ausgeführt werden. Dabei können die Anschlusskontakte bedarfsweise unter einer öffenbaren Klappe verborgen sein, um sie bei Nichtgebrauch vor äußeren Einwirkungen zu schützen.
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Bei einer Variante kann eine von dem Tragrahmen getragene Schalteinrichtung vorgesehen sein, zum Schalten einer elektrischen Verbindung zwischen dem Energiespeicher und dem Antriebsmotor bzw. zwischen dem Energiespeicher und der gegebenenfalls vorhandenen Umformereinrichtung. Die Schalteinrichtung ist damit insbesondere in der Lage, die elektrische Verbindung herzustellen („An“) oder zu unterbrechen („Aus“).
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Dabei ist es möglich, dass die Schalteinrichtung vom Bediener über eine Bedieneinrichtung manuell betätigt wird, zum Beispiel durch Bedienen eines Schalters oder eines Tasters. Über die Bedieneinrichtung können auch weitere Schaltfunktionen vorgesehen sein, wie zum Beispiel die Wahl einer Drehzahl oder anderer Funktionen. Die Bedieneinheit kann am Tragrahmen oder auch an den Schulter- oder Beckengurten angeordnet sein.
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Bei sämtlichen Varianten kann eine Schalteinrichtung vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, die Stromversorgung zwischen dem Energiespeicher und dem Antriebsmotor wählbar zu schalten. Hierzu kann die Schalteinrichtung beispielsweise einen Stromfluss zwischen dem Energiespeicher und der Umformereinrichtung wählbar herstellen und/oder unterbrechen. Ferner ist denkbar, dass die Schalteinrichtung die Stromversorgung zwischen der Umformereinrichtung und dem Antriebsmotor herstellen und/oder unterbrechen kann. Ferner kann die Schalteinrichtung auch innerhalb des Energiespeichers angeordnet sein, so dass die Anschlüsse des Energiespeichers bei einem Wechsel stromlos geschaltet sein können und damit keine Gefahr für einen Benutzer besteht.
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Diese und weitere Merkmale und Vorteile werden nachfolgend anhand von Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- 1 in schematischer Seitenansicht ein als Rucksack ausgebildetes Antriebssystem mit einem Energiespeicher und einem Antriebsmotor;
- 2 bis 6 verschiedene Varianten des Antriebssystems von 1;
- 7 zwei Rückansichten des Antriebssystems von 6;
- 8 das Antriebssystem zum Antreiben eines Innenrüttlers zum Verdichten von Beton;
- 9 eine andere Betriebsstellung zu der Variante von 8;
- 10 eine Draufsicht auf das Antriebssystem;
- 11 eine weitere Betriebsstellung zu der Variante von 8;
- 12 wiederum eine andere Variante zu 8; und
- 13 in schematischer Darstellung eine Kopplungseinrichtung zum Ankoppeln eines von dem Antriebsmotor anzutreibenden Arbeitsgeräts.
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1 zeigt in schematischer Seitenansicht ein in der Art eines Rucksacks gestaltetes Antriebssystem mit einem Tragrahmen 1, der zum Beispiel als Tragplatte oder Traggestell gestaltet sein kann.
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Auf der vom Bediener abgewandten Rückseite des Tragrahmens 1 ist ein als Energiespeicher dienender Akku 2 befestigt. Der Akku 2 kann in einer eigens dafür vorgesehenen, als Befestigungseinrichtung dienenden Akkuaufnahme aufgenommen und damit an dem Tragrahmen 1 befestigt sein. Die Akkuaufnahme kann zum Beispiel einen Einführschlitz oder ein Akkugehäuse aufweisen, in die der Akku 2 wechselbar eingesteckt wird. Die Einsteckbewegung kann insbesondere von oben erfolgen, so dass der Akku 2 an seiner Unterseite zuverlässig gehalten wird. Wenn der Akku 2 entleert ist, kann er aus der Akkuaufnahme entnommen und durch einen frischen Akku 2 ersetzt werden.
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Weiterhin wird von dem Tragrahmen 1 ein elektrischer Antriebsmotor 3 getragen. Der Antriebsmotor 3 ist in geeigneter Weise an dem Tragrahmen befestigt. Die Befestigung kann auch lösbar sein, um den Antriebsmotor 3 gegebenenfalls leicht auswechseln zu können.
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Bei dem Antriebsmotor 3 können verschiedene Motortypen zum Einsatz kommen, die weiter oben in der Beschreibungseinleitung bereits detailliert beschrieben wurden, so dass sich eine erneute Wiederholung an dieser Stelle erübrigt.
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Der Antriebsmotor 3 ist unterhalb von dem Akku 2 angeordnet. Da er in der Regel ein höheres Gewicht aufweist, wird dadurch ein vorteilhafter Schwerpunkt des gesamten Antriebssystems erreicht.
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Der Antriebsmotor 3 weist eine nicht dargestellte Motorwelle in üblicher Weise auf, die sich z.B. senkrecht zur Zeichenebene von 1 erstreckt. An dem Wellenende der Motorwelle ist eine ebenfalls nicht dargestellte Kopplungseinrichtung vorgesehen, an die ein Arbeitsgerät angekoppelt werden kann. Insbesondere kann das Arbeitsgerät eine biegsame Welle aufweisen, die an der Motorwelle des Antriebsmotors angekoppelt werden kann. Die Kopplung zwischen der Motorwelle und der Biegewelle ist als lösbare Verbindung ausgestaltet. Insbesondere kann es sich dabei um eine übliche lösbare Wellenverbindung handeln, wie zum Beispiel einem Bajonettverschluss, eine Überwurfmutter oder einen Bolzen, der quer zur Motorwelle verlagerbar ist, etc. Die Biegewelle ist üblicherweise als Vierkantwelle ausgestattet, die in eine entsprechende Aufnahme an der Kopplungseinrichtung bzw. der Motorwelle gesteckt wird. Für die Kopplung zwischen der Biegewelle und der Motorwelle sind viele Varianten im Stand der Technik bekannt, so dass sich eine weitergehende Darstellung erübrigt.
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An dem Tragrahmen 1 sind zwei Traggurte 4 befestigt, von denen in der Seitenansicht von 1 nur einer sichtbar ist, da die beiden Traggurte 4, bezogen auf die Zeichenebene, hintereinander angeordnet sind. Die beiden Traggurte 4 können ähnlich wie die Traggurte an einem typischen Wanderrucksack ausgestaltet sein und zum Beispiel eine Polsterung aufweisen, um dem Bediener ein komfortables Tragen auf seinen beiden Schultern zu ermöglichen. Die Traggurte 4 sind mit ihren jeweiligen Enden an der Oberseite und an der Unterseite des Tragrahmens 1 befestigt.
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Am oberen Ende des Tragrahmens 1 kann ein Traggriff 5 vorgesehen sein, um dem Benutzer das Tragen der Tragvorrichtung mit der Hand zu erleichtern.
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An der Unterseite des Tragrahmens 1 ist ein Becken- oder Hüftgurt 6 angebracht. Auch der Hüftgurt 6 kann in ähnlicher Weise wie bei einem Wanderrucksack gestaltet sein, um dem Bediener einen vergleichbaren Komfort zu bieten. Insbesondere ist der Hüftgurt 6 geeignet, um einen erheblichen Teil des gesamten Gewichts auf der Hüfte des Bedieners abzustützen. Dadurch werden Rücken und Schultern des Bedieners entlastet.
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Der Hüftgurt 6 ist zweigeteilt und weist eine linke und eine rechte Gurthälfte auf, wobei in 1 lediglich die linke Gurthälfte sichtbar ist. Die beiden Gurthälften können durch ein übliches Gurtschloss vor dem Bauch des Bedieners zu einem umlaufenden Gurt geschlossen werden.
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Der Hüftgurt 6 kann auch als einfache Hüftstütze ausgebildet sein, also nicht als umlaufender Gurt (gegebenenfalls mit einem Gurtschloss, um die beiden Gurthälften zu einem umlaufenden Gurt zu schließen). Vielmehr ist es auch möglich, lediglich zwei Stützflächen durch den Hüftgurt 6 bereitzustellen, über die eine gewisse Stützwirkung auf der Hüfte des Bedieners möglich wird.
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2 zeigt eine Variante der Anordnung von 1. Hier ist zusätzlich zu den bereits genannten Komponenten als weitere Komponente ein Frequenzumformer 7 angeordnet.
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Der Frequenzumformer 7 ist elektrisch zwischen dem Akku 2 und dem Antriebsmotor 3 geschaltet und dient dazu, den vom Akku 2 bezogenen Gleichstrom in einen geeigneten Strom für den Antriebsmotor 3 zu wandeln. Insbesondere kann dabei der Gleichstrom vom Akku 2 in einen Wechselstrom mit geeigneter Frequenz und Spannung umgeformt werden.
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Wie bei der Ausführungsform von 1 ist der Antriebsmotor 3 ein einem unteren Bereich an dem Tragrahmen 1 montiert, um die Schwerpunktverteilung an dem Tragrahmen 1 für den Träger bzw. Benutzer günstig zu gestalten. Durch die vorteilhafte Gewichtsverteilung am Tragrahmen 1 wird eine Entlastung der Schultern über die Traggurte 4 erreicht, während der größere Teil des Gewichts von der Hüfte bzw. dem Beckenknochen des Benutzers aufgenommen wird.
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3 ist eine Variante zu 2. Dabei stellen der Akku 2 und der Frequenzumformer 7 eine bauliche Einheit 8 dar. Gegebenenfalls können der Akku 2 und der Frequenzumformer 7 in Form der baulichen Einheit 8 gemeinsam von dem Tragrahmen 1 abgenommen und durch eine andere bauliche Einheit ersetzt werden.
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4 zeigt eine weitere Variante, bei der wiederum der Antriebsmotor 3 und der Frequenzumformer 7 eine bauliche Einheit 9 bilden.
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Analog wird in 5 eine Variante gezeigt, bei der der Akku 2 und der Antriebsmotor 3 eine bauliche Einheit 10 bilden.
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In 6 wird eine Variante gezeigt, bei der der Antriebsmotor 3 über eine entsprechende Motorhalterung 11 auf dem Tragrahmen 1 befestigt ist.
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Während der Antriebsmotor 3 bei den Varianten der 1 bis 5 lediglich in geeigneter Weise an dem Tragrahmen 1 befestigt ist, ermöglicht die Motorhalterung 11, dass der Motor 3 relativ zu dem Tragrahmen 1 bewegt werden kann.
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So ist es möglich, dass der Antriebsmotor 3 um eine sich senkrecht zu dem Tragrahmen 1 erstreckende Schwenkachse X verschwenkt werden kann, zum Beispiel um 90° oder um 180°. Damit ist es möglich, dass die Motorwelle und damit die Ankopplungsstelle für das Arbeitsgerät in geeigneter Weise verlagert werden kann. Zum Beispiel kann die Ankopplungsstelle wahlweise links oder rechts vom Rücken des Bedieners positioniert werden. Ebenso kann - bei einer 90° Drehung - die Ankopplungsstelle nach unten verlagert werden, so dass die biegsame Welle senkrecht nach unten abgeführt wird.
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Die Motorhalterung 11 ermöglicht in einer Variante auch, dass der Antriebsmotor 3 - zum Beispiel auf einer Schiene - relativ zu dem Tragrahmen 1 in Pfeilrichtung verschoben werden kann. Dies verdeutlichen insbesondere die Darstellungen in 7, bei denen das Antriebssystem in Rückansicht gezeigt ist.
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In 7a) befindet sich der Antriebsmotor 3 mittig zur Tragplatte 1.
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In 7b) hingegen wurde der Antriebsmotor 3 in Pfeilrichtung nach links verschoben, er befindet sich somit oberhalb der linken Hüfte des Bedieners, wenn das rucksackartige Antriebssystem vom Bediener getragen wird.
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Alternativ zur vorgenannten Position des Antriebsmotors 3 kann dieser auch oberhalb des Akkus 2 oder auf gleicher Höhe zum Akku 2 angeordnet sein. Insbesondere kann die Motorwelle des Antriebsmotors 3 vertikal nach oben ausgerichtet sein, so dass eine angeschlossene Biegewelle sich über eine Schulter eines Benutzers erstreckt. Dies erleichtert die Arbeit des Benutzers, da durch die Biegesteifigkeit der Biegewelle ein Teil des Gewichts der Biegewelle getragen wird.
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Der Antriebsmotor 3 kann auch derart angeordnet sein, dass dieser frei verschwenkbar, insbesondere um eine senkrecht zum Tragrahmen stehende horizontale Achse X (s. 6) rotierbar ist, so dass die Motorwelle sowohl zu beiden Seiten eines Benutzers als auch nach oben oder unten zeigen kann.
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8 zeigt ein Anwendungsbeispiel für den Einsatz des Antriebssystem zum Antreiben eines Innenrüttlers 12 zur Verdichtung von noch fließfähigem Beton.
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Die Bauart eines derartigen, auch als Biegewellenrüttler bezeichneten Innenrüttlers 12 ist an sich bekannt. Der Innenrüttler 12 weist eine in einem Schutzschlauch geführte biegsame Antriebswelle 13 auf, die an einem Ende über eine Kopplungseinrichtung 14 mit einer nicht dargestellten Motorwelle des Antriebsmotors 3 und an ihrem anderen Ende mit einer so genannten Rüttelflasche 15 verbunden ist. Die Rüttelflasche 15 ist als zylindrischer Hohlkörper ausgebildet, in dessen Innerem eine in der Figur nicht dargestellt Unwuchtwelle drehend gelagert ist. Die Unwuchtwelle kann durch den Antriebsmotor 3 über die Antriebswelle 13 in Rotation versetzt werden, wodurch Vibrationen entstehen, die über die Rüttelflasche 15 auf den zu verdichtenden Beton übertragen werden können. Die Rüttelflasche 15 wird auch als Rüttelgehäuse oder Vibrationskörper bezeichnet.
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Bei dem in 8 gezeigten Beispiel ist die Motorwelle - bezogen auf einen den Tragrahmen 1 tragenden Benutzer - senkrecht nach oben gerichtet, so dass auch die Antriebswelle 13 zunächst senkrecht nach oben geführt wird. In ihrem weiteren Verlauf krümmt sich die biegsame Antriebswelle 13 nach vorne über die Schulter des Benutzers und kann so vom Benutzer gut zur Betonverdichtung geführt werden.
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9 zeigt eine Variante zu 8, bei der die Motorwelle des Antriebsmotors 3 horizontal nach vorne (bezogen auf den Benutzer bzw. die bestimmungsgemäße Tragstellung) geführt ist, so dass sich die angekoppelte Antriebswelle 13 ebenfalls nach vorne erstreckt. Zweckmäßigerweise kann in diesem Fall die Antriebswelle 13 kürzer ausgeführt werden, als bei dem Beispiel von 8.
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10 zeigt eine Draufsicht auf das Antriebssystem, mit dem von der Motorhalterung 11 am Tragrahmen 1 gehaltenen Antriebsmotor 3 sowie verschiedenen Stellungsvarianten und Bewegungsrichtungen des Antriebsmotors 3 relativ zu dem Tragrahmen 1.
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11 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel in einer Draufsicht, bei dem die Antriebswelle 13 links am Bediener und am Tragrahmen 1 seitlich vorbeigefügt wird.
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In dem Beispiel von 12 wird die Antriebswelle 13 über die nicht dargestellte Schulter des Bedieners geführt. Dieser Anwendungsfall ist mit dem von 8 vergleichbar.
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13 zeigt ein Beispiel für die Kopplungseinrichtung 14 zum Verbinden einer Motorwelle 16 des Antriebsmotors 3 mit der Antriebswelle 13
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Die Antriebswelle 13 ist in einem Schutzschlauch 17 drehbar geführt. Der Schutzschlauch 17 dient dementsprechend auch als Führungs- oder Bedienungsschlauch. Das Ende der Antriebswelle 13 ist als Vierkant 18 ausgebildet, in den das entsprechend passend gestaltete Ende der Motorwelle 16 eingesteckt ist, um das Drehmoment von der Motorwelle 16 auf die Antriebswelle 13 zu übertragen. Zur Sicherung der Steckverbindung zwischen der Motorwelle 16 und der Antriebswelle 13 ist ein Bolzen 19 vorgesehen.
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Bei sämtlichen Varianten kann eine in den Figuren nicht gezeigte Schalteinrichtung vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, die Stromversorgung zwischen dem Akku 2 und dem Antriebsmotor 3 wählbar zu schalten. Hierzu kann die Schalteinrichtung beispielsweise einen Stromfluss zwischen dem mindestens einen Akku 2 und dem Frequenzumformer 7 wählbar herstellen und/oder unterbrechen. Ferner ist denkbar, dass die Schalteinrichtung die Stromversorgung zwischen dem Frequenzumformer 7 und dem Antriebsmotor 3 herstellen und/oder unterbrechen kann. Ferner kann die Schalteinrichtung auch innerhalb des Akkus 2 angeordnet sein, so dass die Anschlüsse des Akkus 2 bei einem Wechsel stromlos geschaltet sein können und damit keine Gefahr für einen Benutzer besteht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9217854 U1 [0003]
- DE 29903963 U1 [0005]
