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Die Erfindung betrifft eine neue Lösung, um die Steifigkeit in der Verbindung zwischen dem Werkzeugträger, an welchem das Bearbeitungswerkzeug oder die Bearbeitungswerkzeuge angebracht ist bzw. sind, und dem Körper eines tragbaren motorgetriebenen Arbeitsgerätes zu erhöhen.
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Tragbare handgeführte Arbeitsgeräte wie beispielsweise Kettensägen und leistungsstarke Schneidgeräte werden für unterschiedliche Arten von Arbeiten in der Forstwirtschaft und im Baugewerbe eingesetzt. Die Arbeitsgeräte sind in mehreren verschiedenen Ausführungsformen verfügbar, die so ausgelegt sind, dass sie den Anforderungen der Arbeiten genügen, die mit ihnen verrichtet werden sollen, und auch die Anforderungen erfüllen, welche die Bedienperson und ihr Körperbau stellen.
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Der verstärkte Einsatz dieser Typen von Arbeitsgeräten macht erforderlich, dass die Arbeitsgeräte für den Bediener leicht zu handhaben sind und dass der Bediener, der über lange Schichtzeiten mit dem Arbeitsgerät arbeiten muss, nicht höheren Belastungen und Risiken ausgesetzt wird als erforderlich.
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Die Belastung, welcher der Bediener ausgesetzt ist, stellt eine Kombination aus der Konstruktion des Arbeitsgerätes und dem tatsächlichen Gewicht dieses Arbeitsgerätes dar. Das Gewicht des Arbeitsgerätes wird entweder durch eine optimierte Konstruktion der verschiedenen Bestandteile, aus denen das Arbeitsgerät besteht, herabgesetzt oder dadurch, dass man die Bestandteile aus Materialien mit einer geringen Dichte fertigt. Von beiden Alternativen wird im Normalfall auch Gebrauch gemacht.
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Viele der Materialien, die eingesetzt werden können, wenn es zu einer effizienten Fertigung kommt und die Möglichkeiten einer guten Formgebung und eines geringen Gewichts genutzt werden, sind jedoch verhältnismäßig schwach. Dies bedeutet, dass der E-Modul niedrig ist. Bauteile, die aus diesen schwachen Materialien gefertigt sind, werden folgerichtig zu einem schwachen Werkzeug führen, und sie haben einen ungünstigen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Arbeitsgerätes und erhöhen die Gefahr von Defekten.
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Es gibt jedoch Materialien mit einer geringen Dichte wie beispielsweise Aluminium und Magnesium, die einen E-Modul aufweisen, der hoch genug ist, um die unterschiedlichen Bauteile zu fertigen, die fest genug sind, dass sie die Belastungen aushalten können, denen sie ausgesetzt sind. Die Kosten für Arbeitsgeräte, welche Bauteile aus diesen Materialien enthalten, sind leider sehr hoch, da sowohl das Material als auch die Fertigung von Bauteilen aus diesen Materialien komplizierter sind, weil immer modernere Fertigungsverfahren erforderlich werden.
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Ein Teil des Arbeitsgerätes, der bei Gebrauch des Arbeitsgerätes großen Kräften ausgesetzt ist, ist diejenige Stelle, wo der Werkzeugträger am Gerätegehäuse angebracht ist. Dieser Abschnitt unterliegt sowohl dem Biege- als auch dem Torsionsmoment, wenn das Arbeitsgerät benutzt wird. In diesem Abschnitt ist daher eine hohe Steifigkeit erforderlich, um eine hohe Leistungsfähigkeit des Arbeitsgerätes zu gewährleisten. Es besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der Steifigkeit in dem Abschnitt, wo der Werkzeugträger am Gerätegehäuse angebracht ist, und dem Endergebnis der geleisteten Arbeit. Auch die Zuverlässigkeit und die Sicherheit für den Bediener werden durch die Steifigkeit in diesem Abschnitt beeinflusst.
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Der Abschnitt, wo der Werkzeugträger am Gerätegehäuse angebracht ist, stellt einen kritischen Abschnitt an Arbeitsgeräten wie Kettensägen und leistungsstarken Schneidwerkzeugen dar, insbesondere bei kleineren und einfacheren Modellen, welche Bauteile aus Kunststoffen aufweisen, um den Preis und das Gewicht des Arbeitsgerätes auf einem niedrigen Niveau zu halten.
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In der
DE 41 34 640 C1 ist eine Lösung aufgezeigt, nach Welcher die Steifigkeit des Abschnitts, wo die Führungsstange am Gerätegehäuse angebracht ist, erhöht wird. Das Kurbelgehäuse, sowie die Fläche des Gehäuses, welche zur Führungsstange ausgerichtet ist, sind aus einem Kunststoff gefertigt. Um die Steifigkeit in diesem Abschnitt zu erhöhen, ist ein Bauteil aus einem Material mit einem höheren E-Modul als der des Kunststoffs im Kurbelgehäuse gefertigt. Dieses Bauteil ist so angeordnet, dass ein Ende dieses Bauteils sich im Kontakt mit der gegenüber liegenden Seite der zur Führungsstange ausgerichteten Kunststofffläche auf dem Gehäuse befindet, während das andere Ende dieses Bauteil im Kurbelgehäuse befestigt ist. Die Führungsstange wird an das Gehäuse durch zwei Bolzen angeklemmt, welche sich im rechten Winkel von der zur Führungsstange ausgerichteten Kunststofffläche auf dem Gehäuse erstrecken. Diese zwei Bolzen erstrecken sich durch das Kunststoffteil hindurch und sind in dem Bauteil mit dem höheren E-Modul befestigt, um die Steifigkeit in dem Abschnitt, wo die Führungsstange am Gerätegehäuse angebracht ist, zu erhöhen und somit die Leistungsfähigkeit des Geräts zu verbessern.
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Die weiter oben beschriebene Lösung hat jedoch mehrere Nachteile. Die Führungsstange ist zu einer Fläche ausgerichtet, die aus einem schwachen Kunststoff mit einem niedrigen E-Modul gefertigt ist, was bedeutet, dass es Bewegungen in dem Abschnitt geben wird, wo die Führungsstange am Gerätegehäuse angebracht ist, wenn der Werkzeugträger hohen Belastungen während des Gebrauchs ausgesetzt ist. Die in der
DE 41 34 640 C1 beschriebene Lösung enthält auch mehrere unterschiedliche Bauteile, welche die Montage des Arbeitsgerätes zeitaufwendig und schwieriger gestalten. Darüber hinaus erfordert der Einsatz eines getrennten Bauteils zur Erhöhung der Steifigkeit in dem Abschnitt, wo die Führungsstange am Gerätegehäuse angebracht ist, eine Menge Platz, da die Gesamthöhe des Kurbelgehäuses und des Bauteils groß ist.
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Das Dokument
DE 199 09 704 A1 zeigt und beschreibt ein mit einem Verbrennungsmotor ausgestattetes, handgeführtes Arbeitsgerät mit einem Kurbelgehäuse, in dessen unteren Teil zur Stützung der Kurbelwellenlager ein Stützblech eingebettet ist. Aus
DE 40 11 929 A1 ist schließlich eine Kettensäge mit einem Rahmenaufbau bekannt, bei dem eine Anschlussbasis, die ein Hauptantrieb-Anschlussteil aufweist und die einstückig aus einer Magnesium- oder Aluminiumlegierung oder aus einem hochfesten Kunststoff gegossen ist, um Gewicht zu sparen und eine ausreichende Festigkeit zu gewährleisten.
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Die
EP 0 177 469 A1 offenbart eine Basisstruktur einer Motorsäge, die Brennstoff- und Öltanks und einen Boden für eine Kurbelwelle in einem Stück ausbildet. Dieses Stück ist durch Spritzguss in Plastik hergestellt mit geschlossenen Tankhohlräumen, die mittels Kernen in der Spritzgussform aus Metall mit einer Schmelztemperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Plastikmaterials hergestellt sind. Nach dem Spritzgießen werden die Kerne durch Hitzebehandlung geschmolzen und das Metall fließt durch Fülllöcher der Tanks heraus. Verstärkungsteile sind in das Plastik mit hineingespritzt, um die Anbringung von Kurbelwellenlagern und dem Schwert zu verstärken. Die Armierungsteile verhindern, dass sich die Schraubverbindungen zur Festsetzung des Motors sowie des Werkzeugträgers lockern.
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In der vorliegenden Anmeldung wird eine neue Lösung für den Abschnitt, wo der Werkzeugträger am Gerätegehäuse angebracht ist, dargestellt. Diese neue Lösung erhöht die Steifigkeit in dem Abschnitt, wo der Werkzeugträger am Gerätegehäuse angebracht ist, und verringert den Raum, der benötigt wird. Die neue Lösung hält auch die Kosten für Material und Fertigung auf einem vernünftigen Niveau, ohne dass das Gesamtgewicht des Arbeitsgerätes erhöht wird.
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Diese in den Ansprüchen näher festgelegte neue Lösung für Arbeitsgeräte, die mit einem Kurbelgehäuse aus einem Material mit niedrigem E-Modul wie beispielsweise einem Kunststoff ausgestattet sind, beinhaltet, dass ein Verstärkungsbauteil in das Kurbelgehäuse eingebettet wird, während das Kurbelgehäuse gegossen wird.
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Dieses Verstärkungsbauteil könnte unterschiedliche Gestalt aufweisen, wird sich aber stets zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Abschnitt, wo der Werkzeugträger am Gerätegehäuse angebracht ist, erstrecken. Um in diesem Abschnitt eine maximale Steifigkeit zu erzielen, ist die eingebettete Verstärkung dergestalt angeordnet, dass sie auf dem Gerätegehäuse einen Teil oder die gesamte Fläche, welche zum Werkzeugträger ausgerichtet ist, bildet. Die Fläche des eingebetteten Verstärkungsbauteils wird nicht von dem Material bedeckt, aus dem der Rest des Kurbelgehäuses gefertigt ist, so dass das Verstärkungsbauteil sich im direkten Kontakt mit der Fläche des Werkzeugträgers befindet. Das Verstärkungsbauteil ist aus einem Material mit einem höheren E-Modul als der des Materials im Kürbelgehäuse gefertigt.
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Die neue Lösung bewirkt, dass der Werkzeugträger zu einer Fläche mit einem hohen E-Modul ausgerichtet ist an Stelle der in der
DE 41 34 640 Cl beschriebenen Lösung, wo die Führungsstange zu einer Kunststofffläche mit einem niedrigen E-Modul ausgerichtet ist, die Anlass zu größeren Bewegungen zwischen der Führungsstange und dem Gerätegehäuse gibt.
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Der Werkzeugträger wird an die Fläche auf dem Gerätegehäuse durch Bolzen angeklemmt. Der Werkzeugträger ist dadurch am Arbeitsgerät über das eingebettete Verstärkungsbauteil befestigt. Diese Lösung erhöht die Steifigkeit in dem Abschnitt, wo der Werkzeugträger am Gerätegehäuse angebracht ist, ganz erheblich, da die Zwischenschicht aus einem Material mit niedrigem E-Modul eliminiert wird.
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Die neue, oben beschriebene Lösung verringert auch die Anzahl der Bauteile im Arbeitsgerät. Dadurch wird der Fertigungs- und Montagevorgang des Arbeitsgerätes erleichtert. Die verringerte Anzahl der Bauteile setzt auch das Gesamtgewicht des Arbeitsgerätes herab, was für diesen Typ von Geräten günstig ist, da ja der Bediener das Arbeitsgerät trägt, und somit ein geringeres Gewicht die auf den Bediener wirkenden Belastungen vermindert.
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Die neue Lösung mit einer in das schwächere Kurbelgehäuse eingebetteten Verstärkung setzt nicht nur die Anzahl der Bauteile herab, sondern sie verringert auch die Gesamtgröße des Kurbelgehäuses und der zugehörigen Bauteile. Dies bedeutet, dass es möglich ist, die Größe des Arbeitsgerätes herabzusetzen, was für den Bediener eine Erleichterung darstellt, wenn er das Arbeitsgerät einsetzt und mit ihm umgeht.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Zeichnungssatz veranschaulicht:
- 1 stellt eine Seitenansicht des Gerätegehäuses für eine Kettensäge dar,
- 2 veranschaulicht einen Schnitt längs der Linie II durch das in 1 gezeigte Gerätegehäuse,
- 3 veranschaulicht eine Perspektivdarstellung des Verstärkungsbauteils vor seinem Einbetten in das Kurbelgehäuse,
- 4 zeigt dieses Verstärkungsbauteil von oben.
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In 1 ist ein Gerätegehäuse 10 für eine Kettensäge dargestellt. Dieses Gerätegehäuse 10 enthält eine Anzahl von unterschiedlichen Teilen wie beispielsweise eine Fläche 11, an welche ein Werkzeugträger angeklemmt wird. Wenn das Arbeitsgerät eine Kettensäge ist, dann wird der Werkzeugträger eine nicht dargestellte Führungsstange sein. Eine Seite des Kurbelgehäuses 12 ist auf der linken Seite der Fläche 11 dargestellt. Das Kurbelgehäuse 12 weist eine Öffnung 13 für eine nicht dargestellte Kurbelwelle auf, die das Bearbeitungswerkzeug antreibt und sich vom Werkzeugträger aus erstreckt. Oberhalb des Kurbelgehäuses 12 befindet sich ein Zylinder 14 für den Verbrennungsmotor.
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2 zeigt einen Schnitt durch das Gerätegehäuse 10 von 1. Zwei Bolzen 15 zum Anklemmen des Werkzeugträgers an das Gerätegehäuse 10 erstrecken sich aus der Fläche 11 heraus, welche zum Werkzeugträger ausgerichtet ist. In diesem Schnitt durch das Kurbelgehäuse 12 ist ein Bauteil 16 dargestellt, welches dazu benutzt wird, den Abschnitt zu verstärken, wo der Werkzeugträger am Gerätegehäuse 10 angebracht wird. Dieses Bauteil 16 wird in die Wände des Kurbelgehäuses 12 eingebettet, wenn das Kurbelgehäuse 12 in einer Gießform gegossen wird, und es wird dabei so angeordnet, dass es sich zwischen dem Kurbelgehäuse 12 und der Fläche 11 erstreckt, welche zum Werkzeugträger ausgerichtet ist. Die Gestalt des Bauteils 16 ermöglicht, die Bolzen 15 zum Festklemmen des Werkzeugträger an der Fläche 11 zu befestigen. Die Bolzen werden direkt im Bauteil 16 oder mit geeigneten Muttern, die sich in Vertiefungen im Bauteil 16 befinden, befestigt.
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Das Kurbelgehäuse 12 umfasst normalerweise mehrere verschiedene Teile, und das Kurbelgehäuse 12 ist längs einer Linie durch die Mitte der nicht dargestellten Kurbelwelle geteilt, um die Herstellung und die Montage zu erleichtern. Die verschiedenen Teile des Kurbelgehäuses 12 werden durch Schrauben zusammen gehalten, welche durch die vier Löcher 17 im unteren Teil des Kurbelgehäuses 12 und durch die entsprechenden Löcher im Zylinder 14 führen. Die Löcher 17 für die Schrauben erstrecken sich auch durch das Bauteil 16, welches zur Verstärkung der Struktur verwendet wird und sich in einem Teil des Kurbelgehäuses 12 befindet und die Steifigkeit im Kurbelgehäuse 12, in der Fläche 11 und im Werkzeugträger erhöht, da ja das Bauteil 16 in der richtigen Position in Bezug auf die verschiedenen Teile des 15 Kurbelgehäuses 12 gehalten wird.
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Das Kurbelgehäuse 12 ist aus einem Material mit einem niedrigeren E-Modul gefertigt als der des Bauteils 16. Um die Steifigkeit in dem Abschnitt, wo der Werkzeugträger am Gerätegehäuse 10 angebracht ist, zu erhöhen, ist ferner der vorspringende Teil 20 des Bauteils 16, welches die Fläche 11 erzeugt, nicht von dem Material bedeckt, aus dem der Rest des Kurbelgehäuses 12 gefertigt ist, so dass ein Abschnitt 18 entsteht. Dies bewirkt, dass der Werkzeugträger zum Bauteil 16 über den Abschnitt 18 mit höherem E-Modul als der des restlichen Kurbelgehäuses 12 ausgerichtet ist. Dies erhöht die Steifigkeit.
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In 3 ist eine Perspektivdarstellung des Bauteils 16 dargestellt, welches für die Verstärkung des Abschnitts verwendet wird, wo der Werkzeugträger am Gerätegehäuse befestigt ist. Das Bauteil 16 ist so gestaltet, dass es in den unteren Teil des Kurbelgehäuses 12 passt. Dies bedeutet, dass das Bauteil beispielsweise Vertiefungen 19 für die Lager der nicht dargestellten Kurbelwelle aufweist. Ausgewählte Teile des Bauteils 16 werden während des Gießens des Kurbelgehäuses 12 nicht in das Material mit dem niedrigeren E-Modul eingebettet, da dies das Ergebnis des Kurbelgehäuses 12 verbessern wird, wenn dieses schließlich zusammen gesetzt wird. Die Schrauben, welche die verschiedenen Teile des Kurbelgehäuses 12 zusammen halten, erstrecken sich durch Löcher 17 im Bauteil 16, um das Bauteil 16 in Bezug auf die verschiedenen Teile des Kurbelgehäuses 12 zu sichern. Der vorspringende Teil 20 des Bauteils 16 ist mit zwei Vertiefungen 21 versehen, wo die zwei Bolzen 15 für das Anklemmen des Werkzeugträger am Gerätegehäuse befestigt sind, sowie, mit dem Abschnitt 18, welcher zum Werkzeugträger ausgerichtet ist.
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4 zeigt das Bauteil 16 von oben. Im Gegensatz zu den anderen Abbildungen ist in dieser Abbildung das Bauteil 16 vom Rest des Gerätegehäuses getrennt. Der vorspringende Teil 20 und der Abschnitt 18, welcher zum Werkzeugträger ausgerichtet ist, sind hier deutlich dargestellt.
