DE2527812A1

DE2527812A1 - Traegheitsabhaengig und von hand steuerbare kettenbremse

Info

Publication number: DE2527812A1
Application number: DE19752527812
Authority: DE
Inventors: Edward J Bidanset
Original assignee: Textron Inc
Current assignee: Textron Inc
Priority date: 1974-06-25
Filing date: 1975-06-21
Publication date: 1976-01-15
Also published as: GB1456014A; NO143090B; JPS5239199B2; US3923126A; SE426454B; DE2527812C2; CA1027882A; BR7503806A; NO752209L; NO143090C; SE7506970L; JPS5117097A

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERD UTERMANN 71 HEiLBRONN. POSTFACH 3525, CABLE: PATU, TEL. (07131) 82828

Moltkestraße 6 (Haus der Deutschen Bank), Parken: Tiefgarage Harmonie Deutsche Bank Hellbronn: 364364 Handelsbank Heilbronn: 23080 5 Kreissparkasse Heilbronn: 7001 6 Postscheck Stuttgart: 43016-704

Patent- und Gebrauchsmuster-Hilfs-Anmeldung T 6. 32 D

HOO5-5983-1151 10. Juni 1975/7G

Anmelder: TEXTRON INC.

10 Dorrance Street

Providence/Rhode Island USA

Bezeichnung: Trägheitsabhängig und von Hand steuerbare Kettenbremse

Beschreibung;

Die vorliegende Erfindung betrifft kraftbetriebene Handwerkzeuge mit einem umlaufenden oder schnell umsetzenden Schneidelement und insbesondere Mittel, mit denen das Schneidelement angehalten werden kann, wenn Reaktionskräfte auftreten, die eine unkontrollierbare gefährliche Situation schaffen, in der Verletzungen des Benutzers oder in der Nähe befindlicher Mitarbeiter zu befürchten sind.

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In Verbindung mit einer Kettensäge betrifft die Erfindung Mittel zum Erfassen unkontrollierbarer Rückschläge oder anderer schneller Bewegungen, die von der Schnittfläche zu der Bedienungsperson hin gerichtet sind, und die beim Auftreten solcher Bewegungen die Kette anhalten. Der weit verbreitete Gebrauch tragbarer kraftbetriebener Werkzeuge im Bauwesen, bei der Holzbearbeitung und den Endabnehmermärkten hat nachdrücklich die Notwendigkeit wirksamer Vorrichtungen zum Schütze des Benutzers deutlich gemacht. Ein geringeres Gewicht, verringerte Vibration und höhere Leistungen haben sehr wirkungsvolle Schneidwerkzeuge entstehen lassen, die in steigendem Maße von geübten und halbgeübten Bedienungspersonen benutzt werden und die, wie alle kraftbetriebenen Maschinen, den Benutzer gefährden können. Bei Kettensägen ist eine Gefährdung durch die als "Rückschlag" (kick-back) bekannte Erscheinung möglich. Ein "Rückschlag" kann bei einer Kettensäge ausgelöst werden, wenn die Schneidelemente an der Kette kurzzeitig aufhören zu schneiden und an dem zu bearbeitenden Material festfressen. Die kinetische Energie der Kette, die normalerweise dazu benutzt wird, das Material abzuheben, wird plötzlich auf den Kettenträger übertragen, wobei diesem eine Kraft vermittelt wird, die einen Schlag gegen die Bedienungsperson verursacht. Die Größe der "Rückschlag" -Kraft hängt dabei von der Kettengeschwindigkeit und der Art des Sägekettenangriffs an dem zu bearbeitenden Material ab.

Bei den bekannten Sicherheitsvorrichtungen ist ein handbetätigbarer Handschutzschalter in einer Lage angeordnet, in der er beim Auftreten eines "Rückschlages" von dem Handrücken oder Handgelenk der Bedienungsperson berührt wird und daraufhin eine manuelle Kettenbremsvorrichtung auslöst,

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die die Sägekette anhält. Der für den normalen Betrieb der Kettensäge notwendige Abstand zwischen der vorderen Handhabe und dem Bremsschalter macht einen großen Drehwinkel der Säge um das Handgelenk erforderlich bevor eine Betätigung erfolgt. Wegen dieses großen Drehwinkels kann sich die angetriebene Kette dem Benutzer beträchtlich nähern, bevor die Bremse betätigt wird. Es kommt hinzu, daß die Bedienungspersonen bei dem Versuch, sich selbst zu schützen, die Hand von dem Handgriff nehmen, ohne die Bremse zu betätigen. Weiterhin ist es möglich, daß der Benutzer während des "Rückschlags" die Kettensäge zu fest hält, sodaß der Arm des Benutzers und die Kettensäge einen starren Körper bilden, der um einen äußeren Punkt dreht. In diesem Fall tritt die für die Betätigung der Bremse erforderliche Relativbewegung zwischen dem Handschutz und dem Handgelenk des Benutzers garnicht auf. Beim Fällen eines Baumes hält ein Benutzer die Säge in der Regel in einem Seitenbereich des gewöhnlich umlaufenden vorderen Handgriffs, sodaß diese Hand sich nicht in der Nähe des Handschutzes befindet. Deshalb würde in diesem Fall bei einem "Rückschlag" die Bremse ebenfalls nicht betätigt werden.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Si cherheitsbr ems einrichtung für ein., tragbares kraftbetriebenes Werkzeug, insbesondere für eine Kettensäge zu schaffen. Eine erfindungsgemäße Bremseinrichtung besitzt drei Basiskomponenten und zwar einen mechanischen Integrator, einen tr.ägheitsabhängigen Feder-Masse-Beschleunigungsmesser und eine Bremse. Einige Teile dienen in einer Doppelfunktion. Wegen der Mannigfaltigkeit der Schnittbedingungen und der Unvorhersehbarkeit der Reaktion der Bedienungsperson ist es unmöglich, die Bewegung

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der Säge, die während eines Rückschlages auftritt, vorher zubestikmen. Es ist trotzdem begründet* zu vermuten, daß während des Schlagimpulses, d.h. während der Zeitdauer, in der die Sägekette und das Werkmaterial bei der Entstehung eines "SückschlägeB¹¹ und kurz danach in Eingriff sind, sich die Bewegung auf eine Ebene des Schneidenträgers beschränkt. Berücksichtigt man, daß die den "Rückschlag" zur Entstehung bringende Beschleunigung während der Entstehung des Impulses auf eine einzige Ebene beschränkt ist, wird die Aufgabe der trägheitsabhängigen Abtastung der "Rückschlag¹¹-Bewegung erleichtert. Die vorliegende Erfindung bedient sich dieser Auffassung,um mit Hilfe der Trägheitsfühlung eine mögliche gefährliche Bewegung zu erfassen, die durch den auf den Benutzer zugerichteten Schlagimpuls entsteht und abhängig davon den Angriff einer Bremse an der Kupplungstrommel und den Kettentrieb der Sägekette auszulösen. Me Trägheitsabtastung des Entstehungsimpulses zur Auslösung der Bremswirkung trennt die menschliche Reaktion von der Bremsfunktion und schafft einen größtmöglichen Zeitraum zum Stillsetzen der Kettenbewegung.

Der mechanische Integrator bildet eine Integrationseinrichtung zur Unterdrückung von Nebenbewegungen der Massen des Beschleunigungsmessers die durch die Vibration des Gerätes und die normalen Schnittkräfte verursacht werden können. Der Integrator unterscheidet zwischen diesen kurzandauernden Kräften und der relativ lang andauernden Kraft die während des Entstehens eines "Rückschlages¹¹ auftritt, in dem sie die Richtung, den Betrag und die Dauer der ungedämpften Kraft abtastet. Der integrierende Beschleunigungsmesser beBteht aus einem drehbaren Handschutz und einem drehbaren Steuerorgan im Zusammenwirken mit einem Bedienungsglied und einer Steuerfeder. Der integrierende Beschleunigungs-

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messer arbeitet nach der Bewegungsformel für einen einzigen Freiheitsgrad, die sich durch folgende Differentialgleichung zweiten Grades ausdrucken läßt:

18 + ce + κθ = Q

wobei bedeuten:

Q = Betätigungsdrehmoment,

I = Trägheitsmoment des Drehgliedes und des Hand_

Schutzes um die Drehachse, θ = Winkelbeschleunigung, Co'= Dämpfung an den Berührungsflächen des Integrators, K0 = Betätigungshöhe der Steuerfeder-Rückstellkraft.

Der integrierende Beschleunigungsmesser arbeitet kurz erläutert folgendermaßen. Vibrationsbeschleunigungen und unechte Beschleunigungen, wirken, auf den Massenmittelpunkt des Handschutzes und bewirken dort geringe Drehimpulse um die Achse. Diese kurz andauernden Impulse sind nicht in der Lage, die Kraft der Steuerfeder zu überwinden, sodaß infolgedessen das Steuerglied still stehen bleibt. Wenn es infolge dieser Kräfte verlagert wird, wird es durch die Steuerfeder zu seiner Ausgangslage zurückgeführt. Über einen Zeitabschnitt ist die wirksame Verlagerung des Steuergliedes aus seiner Anfangslage gleich null.

Ein Drehmoment, das durch einen •Bückschlagⁿ-Impuls auf den

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Beschleunigungsmesser in der richtigen . Richtung, der richtigen Größe und der richtigen Dauer ausgeübt wird, genügt aber, um die Kraft der Steuerfeder zu überwinden und eine drehende Verlagerung zu bewirken, die die Bremsfolge auslösen kann. Wenn die Bremsfolge ausgelöst ist, veranlaßt die Eigenträgheit des durch den Handschutz drehbaren Steiiergliedes ihr Verharren in Bezug auf den Trägheitsbezugspunkt, während die Kettensäge sich um den ⁿRückschlag"-Winkel dreht. Die Relativbewegung zwischen dem Handschutz und der Kettensäge verursacht die Betätigung der Bremse.

Das während dieses Teils der Folge auf die von dem Handschutz drehbare Steuergliedeinheit einwirkende Trägheitsdrehmoment ist durch folgende Gleichung bestimmt:

Q = Trägheitsmoment = 10 Bie Berechnung der Schlingfeder-Bremse folgt folgender Gleichung:

ffi_t = C Si - 1) M

wobei bedeuten: M^ = Geaamtbremsmoment

M = Moment pro Umschlingung U = Reibungskoeffizient

et = Berührungswinkel zwischen ä^m Bremselement und der Bremstrommel

Das gesamte "bei dieser Konstellation entwickelte Bremsmoment kann durch die Yeränderung von M, ρ oder Q

an besoaaäere JLofarderuogen -angepaßt werden. Die Bremsdrücke sißid church die Verstellung von M oder A veränderbar, wobei A die Sbnfcaktfläche zwischen aea Bremsband und der Kupplungs-Israefflföl darstellt. Das Bremsband kann jede geeignete QuerschEiitrtsdfoie besitzen, jedoch ist es bei einigen An-

wünschenswert, die KontaktflSefee zur Betä^i-s

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gung der Bremse auf ein Mindestmaß zu verringern. In einer geschmierten Umgebung ermöglicht ein Bremsband mit einem quadratischen oder rechteckigen Querschnitt die Bildung eines hydrodynamischen Ölfilms zwischen dem Bremsband und der Bremstrommel, wodurch die Wirkung eines Gleitlagers entsteht. Ein Bremsband mit einem runden Querschnitt ergibt bei vergleichbarem Bremsmoment höhere Bremsdrücke infolge der kleineren Berührungsfläche und damit trotz eines bestehenden Ölfilms auch eine wirksame Bremsung, wodurch wiederum der Kontakt zwischen dem Bremsband und der Bremstrommel erhöht wird. Die Querschnittsform ist jedoch nicht auf einen runden Querschnitt begrenzt, sondern kann entsprechend den jeweiligen besonderen Anforderungen auch abweichend gestaltet sein.

Eine andere Bremsbandform, die auf die vorangehend beschriebenen wesentlichen Merkmale der Beschleunigungsmessung abgestimmt ist, besteht aus einem ungehärteten,mehrfach gewundenen-¹Element, das einerends fest verankert ist und von außen her durch ein Betätigungsglied zugbelastet ist. Diese Bauart folgt der folgenden Formel:

M_t = ( e*⁴* - 1 ) PR wobei bedeuten:

M₊ = Gesamtbremsmoment U = Reibungskoeffizient

Q/L· = Berührungswinkel zwischen dem Bremselement und der Bremstrommel

P = Äußere Spannkraft

R = Radius des Angriffspunktes der Kraft P.

Wie anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wird, besitzt die erfindungsgemäße Bremse ein schmales Federbremsband, das in einer Spirale um die Trommel einer

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Zentrifugalküpplung gelegt ist, durch die die Sägekette angetrieben wird. Das Bremsband ist um die Kupplungstrommel beispielsweise mit 11/4 Umschlingungen gelegt. Bevorzugt werden 11/2 bis 21/2 Ums,chlingungen des Bremsbandes um die Kupplungstrommel. In ungebremstem Zustand ist der Innendurchmesser der Spiralwendel des Federbremsbandes kleiner als der Außendurchmesser der Kupplungstrommel , sodaß das Bremsband grundsätzlich zum Angriff

an der Trommel neigt. Das Führung sende des Federbrems- bandes ist festgelegt, während das freihängende Ende von einem Betätigungsglied gesteuert wird, das drehbar angeordnet ist und eine Bewegung zwischen einer die Bremse auslösenden Stellung, in welcher die Spiralwendel des Federbremsbandes aufgeweitet und die Kupplungstrommel dadurch freigegeben ist, sowie einer die Bremse zur Wirkung bringenden Lage, in der die Spiralwendel des Federbremsbandes sich zusammenzieht und das Band die Trommel schnell bis zum Stillstand abbremst, ausführen kann. Das Betätigungsglied wird über einen mechanischen Integrator mit Hilfe eines trägheitsabhängigen Feder-Masse-Beschleunigungsmessers

gesteuert, der bei einer vorbestimmten Beschleunigung der kettensäge anspricht. Während des normalen Betriebes der Säge hält der über den mechanischen Integrator wirkende Beschleunigungsmesser das -Betätigungsglied injsiner Stellung, in der die Bremse gelöst ist. Im Falle eines Rückschlages jedoch erfaßt der Beschleunigungsmesser die Beschleunigung der Säge und bewirkt eine Bewegung des Betätigungsgliedes in eine bremsauslösende Stellung, wodurch die Kettensäge schnell bis zum Stillstand abgebremst wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt der Beschleunigungsmesser -ein drehbares Steuerglied, das eine exzentrische Masse trägt. Im Falle eines Rückschlages der Kettensäge bewirkt die Trägheit des Sensors ein Verharren des drehbaren Gliedes im Raum, während die Kettensäge eine

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Beschleunigung erfährt. Die sich daraus ergebene Relativbewegung verursacht eine entsprechende Relativdrehung des Steuergliedes in eine Richtung, in der das Betätigungsglied aus einer die Bremse freigebenden in eine die Bremse zur Wirkung bringende Stellung überführt wird. Die exzentrische Masse besitzt vorzugsweise die Form eines Handhabungsteils, der die Möglichkeit einer Handbetätigung sowohl zum Auslösen als auch zum Rückstellen des Steuermechanismus für die Bremse schafft.

Das Wesen, die Ziele und die Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kettenbremse und der umgebenden Teile einer Kettensäge, wobei die Kettenbremse in gelöstem Zustand dargestellt ist,

Fig. 2 einen Teilschnitt entsprechend dem Schnittverlauf 2-2 der Figur 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht mit in Wirkstellung befindlicher Kettenbremse und

Fig. 4 eine einem Teil der Figur 1 entsprechende

Seitenansicht einer anderen Ausführungsform.

Die Figur 1 der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer effindungsgemäßen Kettenbremse, die auf dem Deckel 1 des Antriebsgehäuses einer Kettensäge angeordnet ist. Der Deckel des Antriebsgehäuses kann beispielsweise ein

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passendes Gußteil sein, das eine Gestalt aufweist, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist. Eine nicht mit dargestellte Führungsschiene ist an dem Sägekettenchassis durch Bolzen befestigt, die die Durchbrüche 2 des Deckels des Antriebsgehäuses durchgreifen. Eine nicht dargestellte Schneidkette, die auf der Fükrungsschiene umläuft, wird durch ein Kettenzahnrad 3 angetrieben, das der Trommel 4 einer Zentrifugalkupplung aufsitzt. Der aufweitbare Rotor der Zentrifugalkupplung wird durch den Motor der Kettensäge angetrieben. Die Zentrifugalkupplung besitzt die Eigenschaft, daß der Rotor bei Leerlauf geschwindigkeit des Antriebsmotors nicht mit der Trommel im Eingriff ist und dadurch weder das Kettenzahnrad noch die Schneidkette angetrieben werden. Wenn die Geschwindigkeit des durch den üblichen H&ndgashebel gesteuerten Motors einen vorbestimmten Wert, beispielsweise 3.500 UpM überschreitet, fällt die Zentrifugalkupplung ein, sodaß die Trommel 4 und als Folge davon die Kette angetrieben werden. Die Kupplungstrommel 4 besitzt einen zylindrischen Randteil 4a am Umfang eines sich radial erstreckenden Wandteils 4b, auf dem das Kettenrad 3 angeordnet ist. Bei kleineren Kettensägen kann die Kupplungstrommel beispielsweise einen Durchmesser von etwa 6,3 bis 7,6 cm (21/2 bis 3") mit einem etwa 1,8 cm (0,7") breiten Randteil haben. Für größere Kettensägen sind der Durchmesser der Kupplungstrommel und die Randbreite entsprechend größer. Ein Bremsband 5 ist um den Umfangsrand 4-a der Trommel 4 der Zentrifugalkupplung geschlungen. Das Bremsband 5 besitzt ein schmales Federband oder einen Federstreifen, das einen Querschnitt aufweist-, der einen begrenzten Kontakt mit der Trommel schafft. Beispielsweise kann das Band einen runden oder ovalen Querschnitt besitzen. Das Band ist derart ausg© richtet, daß es einen geraden unteren Abschnitt 5a, einen spiralförmig um die Bremstrommel geschlungenen Mittelabschnitt 5b und einen geraden oberen Abschnitt 5° besitzt. Der gerade

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untere Abschnitt ^a. des Bremsbandes ist an dem Deckel 1 des Antriebsgehäuses mittels einer Schraube 6 befestigt, die durch eine am Ende des Bandes ausgebildete Öse ^d. greift. Darüber hinaus ist die Öse ^d genügend groß, daß sie zwischen den erstehenden Flanschteilen la und Ib des Antriebsgehäusedeckels fest gehalten wird, selbst wenn die Schraube 6 sich lösen sollte. Der Mittelteil Jb des Bremsbandes besitzt die Form einer Spirale, die die Kupplungstrommel 4 umschlingt. Wie in der Figur 1 dargestellt ist, läuft die Kupplungstrommel im Gegenuhrzeigersinn um, sodaß beim Angriff des Bremsbandes an der Trommel die auf das Bremsband einwirkenden Reibungskräfte eine Selbstauslösekraft verursachen, die das Band noch enger an die Trommel zu ziehen sucht. Zur Erzielung der nachfolgend beschriebenen ausreichenden Bremswirkung soll das Bremsband 5 vorzugsweise mit wenigstens l¹/4 Umschlingungen um die Kupplungstrommel gelegt sein. Anhand der vorliegenden Erfahrungen werden gute Ergebnisse bei 11/2 bis 31/2 Umschlingungen erreicht. Bei der aufcten Zeichnungen beispielsweise dargestellten Ausführungsform ist das Bremsband mit etwa 21/2 Umschlingungen um die Kupplungstrommel gelegt. Das Bremsband ist vorzugsweise so geformt, daß der innere Durchmesser des die Spirale" . bildenden Teils ^b in seiner Ruhestellung kleiner ist als der Außendurchmesser der Kupplungstrommel. Wenn daher der spiralförmig gewundene Teil des Bremsbandes nicht in einer gedehnten Stellung gehalten wird, ist es so zusammengezogen, daß es an der Kupplungstrommel angreift. Wie in der Figur 1 erkennbar ist, erstrekken sich die geraden Endt&ile 5a. und 5t> des Bremsbandes im Wesentlichen tangential zur Kupplungstrommel.

Es sind Vorkehrungen getroffen, um den spiralförmig gewundenen Teil des Federbremsbandes auf zudehnen und während des Normalbetriebes der Säge von der Kupplungstrommel gelöst zu halten.

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Bei der in den Zeichnungen 1-3 dargestellten Ausführungsform wird die Aufdehnung der Federbandspirale durch ein Betätigungsglied 8 bewirkt, das mittels einer Bundschraube 9 drehbar gehalten ist, die in eine in den Antriebsgehäusedeckel ausgebildete Ausnehmung eingedreht ist. Ein Arm 8a des Betätigungsgliedes 8 ist zum Zusammenwirken mit dem Eopf 10a des Nietes 10 vorgesehen, das am Ende des oberen geraden Teils ^c des Bremsbandes 5 angeordnet ist. Ein Schaftteil 10b des $iets ist in einem Langloch einer Führungsplatte 11 gehalten und durch einen Sprengring 8e festgelegt. Die Platte 11 führt das Ende des Bremsbandes seitlich, wobei sie eine Tangentialbewegung gegenüber der Kupplungstrommel und ebenso die Bewegung hin zur und weg von der Trommel zuläßt. Das Betätigungsglied 8 ist um seine Drehachse über den Winkel zwischen den in den Figuren 1 und 3 dargestellten beiden Stellungen verschwenkbar. In der in der Figur 1 dargestellten Stellung drückt der Arm 8a des Betätigungsgliedes 8 auf den Knopf 10, der an dem freiliegenden Ende des Federbremsbandes vorgesehen ist, und weitet so den spiralförmig gewundenen Teilbereich 5b des Bremsbandes auf, wodurch zugleich das Bremsband von der Kupplungstrommel abgehoben wird. ^Der Deckel des Antriebsgehäuses ist mit geeigneten Auflagerteilen Ic ausgestattet, die mit dem Bremsband in dessen aufgedehnter Lage zusammenwirken und seine Lage sichern helfen, sodaß der spiralförmig gewendelte Teil des Bremsbandes zwar im Abstand jedoch, konzentrisch zum Umfang der Kupplungstrommel verläuft. Die Bremse ist hierbei gelöst und die Kupplungstrommel kann sich frei drehen. In der in der Figur 3 gezeigten Stellung hat sich da-s Betätigungsglied 8 im Uhrzeigersinn soweit gedreht, daß der Druck auf den Knopf 10 am freiliegenden Ende des Federbremsbandes aufgehoben ist. Infolgedessen zieht sich das Bremsband aufgrund des ihm innewohnenden Fe de rungs vermöge ns zusammen und legt sich der Kupplungstrommel an. Geht man davon aus, daß sich die Trommel im ^egenuhrzeigersinn dreht, bewirken die beim Angriff des Bremsbandes an der Kupplungs-

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trommel auftretenden Reibungskräfte eine Eigenkraft, die den spiralförmigen Teil des Bremsbandes noch fester auf die Kupplungstrommel zieht und so einen starken und wirksamen Bremsvorgang ermöglicht, der die Drehung der Trommel rasch stillsetzt.

Die Wirkungsweise des Betätigungsgliedes 8, mit dessen Hilfe die Bremse gelöst oder angezogen wird, wird durch einen trägheitsabhängigen Beschleunigungsmesser gesteuert, der auf eine vorbestimmte Beschleunigung der Kettensäge reagiert. Während des Normalbetriebs der Säge hält der Beschleunigungsmesser das Betätigungsglied 8 in einer Lage, in der die Bremse gelöst ist, sodaß die Kupplungstrommel 4- frei umlaufen kann. Bei einer vorbestimmten Beschleunigung der Säge jedoch, beispielsweise wenn die Schneidkette am Ende der Führungsschiene auf einen Astansatz oder-abzweig trifft, wodurch ein Riickschlagimpuls erzeugt wird, löst der Beschleunigungsmesser das Betätigungsglied 8, sodaß es in die in der Figur 3 gezeigte Lage überführt wird» dabei zugleich die Bremse auslöst und ein schnelles Anhalten der Kupplungstrommel bewirkt.

In&r in den Figuren 1-3 dargestellten Ausführungsform besitzt der Beschleunigungsmesser ein Steuerglied 12, das auf dem Deckel des Antriebsgehäuses um eine Achse drehbar gelagert ist, die parallel zu und im Abstand von der Drehachse des Betätigungsgliedes 8 verläuft. Wie beispielsweise in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, ist das Steuerungsglied 12 mit Hilfe eines Wälzlagers 13 auf einer mit einem Bund versehenen Schraube 14 gelagert, die in eine Gewindebohrung des Antriebsgehäusedeckels eingeschraubt ist. Das Steuerglied 12 ist zu dem Antriebsgehäusedeckel relativ verdrehbar durch die -frrjigheitsabhängigen Mittel, die eine exzentrisch zu der Drehachse des Steuergliedes angeordnete Masse

oder Gewicht und eine Steuerfeder aufweisen.

In den Zeichnungen ist die exzentrische Masse

bzw. das exzentrische Gewicht beispielsweise als Handhabe

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oder Schutzteil 15 in der Form eines schlaufenförmig gebogenen Rohres dargestellt. Die Enden des Rohres sind in Aufnahmen eingesetzt, die in einem aufwärts gerichteten Teil des Steuergliedes 12 ausgebildet sind. Die Enden der Rohre sind in den Aufnahmen durch einen Stift 16 festgelegt. Da das Gravxtationszentrum der den Teil 15 und seine "Verbindungen zu dem Steuerglied 12 umfassenden Masse exzentrisch zu der Achse des Steuergliedes liegt, bewirkt eine plötzliche Beschleunigung der Säge eine Relativbewegung der Säge gegenüber dem Steuerglied und der exzentrischen Masse, die aufgrund ihrer Trägheit stehenzubleiben trachtet. Daraus ergibt sich eine scheinbare Drehung des Steuergliedes 12 und des Schutzgliedes in Bezug auf die Säge. Bei einem Rückschlag beispielsweise, bei dem die Säge um einen Winkel ±_m Uhrzeigersinn gedreht wird, wie dies in Figur 1 gezeigt ist, verursacht die Trägheitskraft der exzentrischen Masse eine Relativdrehung des Steuergliedes 12 im ^egenuhrzeigersinn.

Darüber hinaus bildet das Schutzglied 15 eine Handhabe, mit deren Hilfe das Steuerglied 12 auch manuell geschwenkt werden kann. D_as Schutzglied 15 erstreckt sich dabei über die obere Stirnseite des Antriebskopfes der Säge und ist vor und etwas überäem vorderen Handgriff angeordnet, mit dem die Säge gehalten wird. In Figur 1 ist der vordere Handgriff durch den Kreis H angedeutet. Aufgrund dieser Anordnung kann das Schutzglied 15 durch die Hand oder das Handgelenk der Bedienungsperson betätigt werden, wenn die Säge zurückschlägt, wodurch eine Schwenkung des Steuergliedes relativ zur Säge Im Gegenuhrzeigers inn bewirkt wird. Das Schutzglied 15 bildet ebenso herkömmliche Handhabungsmittel für die manuelle Schwenkung des Steuergliedes 12 im Uhrzeigersinn, um dieses in seine in der Figur 1 gezeigten Grundstellung zurückzuführen.

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Zwischen dem Steuerglied 12 und dem Betätigungsglied 8 sind Wirkverbindungen vorgesehen, mitderen Hilfe sich der Bremsvorgang durch den Beschleunigungsmesser steuern läßt. Das Betätigungsglied wird durch das Steuerglied 12 während des normalen Betriebs der Kettensäge in äner die Bremse lösenden, zurückgezogenen Stellung gehalten. Im Fall einer vorher bestimmten Beschleunigung der Säge wirkt eine Trägheitskraft über den das Schutzglied 15 und das Steuerglied 12 umfassenden Beschleunigungsmesser ein, die das Betätigungsglied zu einer die Bremse zur Wirkung bringenden Drehung veranlassen. Die Wirkverbindungen zwischen dem Steuerglied 12 und dem Betätigungsglied 8, wie sie in den Zeichnungen dargestellt sind, umfassen ein Widerlager 12a an dem Steuerglied, das mit einem Widerlager 8b des Betätigungsgliedes 8 zusammenwirkt und dadurch das Betätigungsglied im Gegenuhrzeigersinn bewegt, wenn das Steuerglied im Uhrzeigersinn bewegt wird. Darüber hinaus erstreckt sich zwischen einem Stift 19 auf dem Betätigungsglied 8 und einem Stift 20 auf dem Steuerglied 12 eine Zugfeder. Die Anordnung der Stifte 19 und 20 ist so gewählt, daß die Feder das Widerlager 12a des Steuergliedes und äis Widerlager 8b des Betätigungsgliedes miteinander in Eingriff hält, wenn das Betätigungsglied und das Steuerglied 12₀ sich in der in Figur 1 dargestellten Freigabestellung befinden, und damit ebenfalls die Umfangsfläche 8c des Betätigungsgliedes gegen die Umfangsflache 12b des Steuergliedes 12 festhält. Die Fläche 12b ist bei konstantem Radius konzentrisch mit der Drehachse des Steuergliedes 12. Bei der in der Figur 1 dargestellten Stellung wird das Betätigungsglied 8 durch das Steuerglied 12 in einer die Bremse freigebenden Stellung gehalten. In dieser Stellung ist das Bremsband 5 von der Trommel 4 in

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der vorangehend beschriebenen Weise abgehoben. In dsm Fall, in dem das Steuerglied 12 durch eine Trägheitskraft oder manuell oder durch eine Kombination beider Möglichkeiten ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn erfährt, das groß genug ist, um die Kraft der Feder 18 zu überwinden, wird das Steuerglied im Gegenuhrzeigersinn relativ zu dem Antriebsgehäusedeckel in die in der Figur 3 dargestellte Lage gedreht. Aufgrund der durch das Federband 5 und. die Feder 18 ausgeübten Kräfte folgt das Betätigungsglied 8 dem Steuerglied und schwenkt dabei im Uhrzeigersinn in die in der Figur 3 dargestellte Lage. Das Bremsband 5 zieht sich daraufhin zusammen, legt sich der Trommel 4- in der vorhergehend beschriebenen Weise an und bringt die Trommel zum Stillstand. Das Steuerglied 12 und das Betätigungsglied 8 bleiben in den in der Figur 3 dargestellten Stellungen, bis sie in ihre Ausgangslage zurückgeführt werden. Die Rückführung erfolgt durch Drehung des Steuergliedes im Uhrzeigersinn mit Hilfe der Handhabe 15. Das Widerlager 12a des Steuergliedes greift daraufhin an dem Widerlager 8b des Betätigungsgliedes 8 an und schwenkt dieses im Gegenuhrzeigersinn in die in der Figur 1 dargestellte Grundstellung.

Das Betätigungsglied 8, das Steuerglied 12 und die Feder 18, besitzen einen mechanischen Integrator durch den der Bremsvorgang derart gesteuert wird, daß die Bremse nur dann zur Wirkung kommt, wenn die von dem Beschleunigungsmesser erfaßte Bewegung der Säge in einer vorbestimmten Richtung, einer vorbestimmten Größe der Beschleunigung und einer vorbestimmten Dauer ist. Der mechanische Integrator unterscheidet zwischen kurz andauernden sinusförmigen Beschleunigungen, die durch den Antriebsmotor ausgelöst werden

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und langandauernden Beschleunigungen, die durch einen den Rückschlag bewirkenden Impuls ausgelöst werden. Im Falle einer kurz dauernden Beschleunigung, die ausreicht um eine geringere Verlagerung des Steuergliedes 12 und des Betätigungsgliedes 8 herbeizuführen, die aber nicht ausreicht, um dep Mechanismus auszulösen, hält die Feder 18 zwischen den Gliedern 8 und 12 diese in einer die Bremse freigebenden Stellung fest. Der die Bremse auslösende Mechanismus kann demzufolge nicht durch die während des Betriebs der Säge oder bei ihrer normalen Handhabung währen des Gebrauchs auftretende Kraft betätigt werden. Darüberhinaus wird die Bremse bei einer Bewegun^der Führungsschiene in einer von der Bedienungsperson wegweisenden Richtung ebenfalls nicht betätigt. Bei einem Rückschlag oder anderen bedeutenden plötzlichen Bewegungen der Säge in einer Richtung, in der die Führungsschiene zu der Bedienungsperson hin bewegt wird, bewirken die ungedämpften Beschleunigungen, wie sie von dem Be_3cnx_eunxgungsjnesser aufgenommen werden, ein schnelles und wirksames Ansprechen der Bremse. Die Höhe der zur Auslösung des Mechanismus und zum Ansprechen der Bremse erforderlichen Trägheitskraft kann bei gleichbleibenden anderen Parametern durch die Einstellung oder Wahl der von der Steuerfeder 18 ausgeübten Kraft verändert werden.

Bei der in den Figuren 1-3 der Zeichnungen dargestellten Ausführungsform drückt eine Blattfeder auf den Endteil 5c des Bremsbandes 5 und spannt dieses Ende in Richtung auf die Trommel vor. Die durch die Feder 21 aufgebracht Kraft unterstützt die Überwindung der Trägheit des Bremsbandes und des Knopfes 10, wenn dieser nicht mit dem Betätigungsglied 8 in Eingriff steht, wodurch die Ansprechgeschwin-

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digkeit der Bremse gesteigert wird, -^s ist erkennbar, daß der Schlitz in der Führungsplatte 11 lang genug ist, um eine Beschränkung der Einwärtsbewegung des Endteils des Bremsbandes zu verhindern. Darüber hinaus ist bei in bremsauslösender Stellung befindlichem Betätigungsglied 8 der Arm 8a im Abstand von dem Knopf IO gehalten, damit dieser volle Bewegungsfreiheit besitzt.

Das das Betätigungsglied 8, das Steuerglied 12 und die Feder 18 umfassende System ist bistabil. Wenn sich die Teile in der in der Figur 1 dargestellten Lage befinden, befindet sich die V/irkungslinie zwischen den zusammenwirkenden Flächen der Glieder 8 und 12 auf der linken Seite der Achse des Gliedes 12, sodaß die Teile in dieser Lage verharren, bis eine Kraft auftritt, die in der Lage ist, sie zu bewegen. Wenn die Teile sich in der in der Figur 3 gezeigten Stellung befinden, liegt die Wirkungslinie auf der rechten Seite der Achse des Gliedes 12, wodurch die Teile gleichermaßen in dieser Lage verbleiben, bis eine Kraft aufgebracht wird, die sie in die in der Figur 1 dargestellte Lage zurückführt.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Mechanismus wird nachfolgend dargelegt. Beim normalen Betrieb der Kettensäge ist das Betätigungsglied 8 durch das Steuerglied 12 in der in der Figur 1 gezeigten Einstellung festgehalten. In dieser Lage greift der Arm 8a des Betätigungsgliedes an dem am freien Endteil ^c des Federbremsbandes sitzenden Knopf 10 an, wodurch der spiralförmig gewendelte Teil 5b des Federbandes aufgeweitet und dadurch von der Kupplungstrommel 4- abgehoben wird. Die Kupplungstrommel kann dabei frei umlaufen. Im Falle einer vorbestimmten Be-

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schleunigung der Kettensäge,beispielsweise wenn die Führungsschiene zur Bedienungsperson zurückschlägt, wirkt eine Trägheitskraft auf das Steuerglied 12, wodurch die das Schutzglied 15 umfassende exzentrische Masse eine Relativdrehung des Betätigungsgliedes gegenüber der Säge im Gegenuhrzeigersinn verursacht. Das Betätigungsglied 8 dreht sich dadurch im Uhrzeigersinn in eine in der Figur 8 dargestellte Lage. Das Federbremsband 5 kann sich daraufhin zusammenziehen und an der Bremstrommel 4 angreifen. Die Reibungskräfte, die zwischen der Kupplungstrommel und dem Bremsband erzeugt werden, bewirken ein weiteres Anziehen des Bremsbandes an die Kupplungstrommel, wodurch die Schneidkette sehr schnell zum Stillstand gebracht wird. Wenn in einer anderen Unfallsituation, in der kein Rückschlag auftritt, die auf das Steuerglied 12 wirkende Trägheitskraft nicht ausreicht um das Steuerglied relativ zur Säge aus der Ausgangsposition herauszudrehen, bevor das Schutzglied 15"die Hand oder das Handgelenk der Bedienungsperson berührt, stellt die durch eine solche Berührung zusätzlich auftastende Kraft die Drehung des Steuergliedes sicher. -Auf diese Weise ist eine zweifache Sicherheit durch die Steuerbarkeit in Abhängigkeit von einer Handbetätigung erreicht.

Wenn die Kettensäge wieder für den Normalbetrieb instandgesetzt werden soll, kann das Steuerglied 12 mittels des Schutzgliedes 15 im Uhrzeigersinn aus der in der Figur 3 gezeigten Stellung in die in der Figur 1 gezeigten Stellung zurückgeführt werden. Das Betätigungsglied 8 wird dabei ebenfalls in eine Ausgangsstellung zurückgeführt, in der die Bremse freigegeben ist.

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Die Figur 4- der Zeichnung zeigt eine abgewandelte Ausführungöform, in der gleichbleibende Teile mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform ist ein Führungskörper 25 schwenkbar mit dem. Betätigungsglied 8 durch einen Stift 26 verbunden. Der Führungskörper ist mit einer Blindbohrung 25a versehen, die den freien Endteil 5c des Bremsbandes 5 aufnimmt. Die Bohrung 25a besitzt eine solche Tiefe, daß der Führungskörper 25 bei der in ausgezogenen Linien der Figur 4 eingezeichneten Freigäbestellung des Betätigungsgliedes gegen das Ende des Bremsbandes 5 drückt, dieses aufweitet und dadurch die Kupplungstrommel freihält. Wenn das Betätigungsglied in einer bremswirksamen Lage ist, wie sie strichpunktiert in der Figur 4- eingetragen ist, besitzt der Boden der Bohrung 25a des Fühiningskörpers 25 einen Abstand vom Ende des Bremsbandes, sodaß dieses sich frei zusammenziehen und der Trommel anlegen kann. ■ '

Eine, zwischen dem Betätigungsglied 8 und dem Steuerglied 12 wirkende Steuerfeder ist als Torsionsfeder 28 ausgebildet, die einen spiralförmig gewundenen Teil 28a besitzt, der zu dem Betätigungsglied 8 ko-axial ausgerichtet ist. Ein Arm 28b der Steuerfeder besitzt einen abgewinkelten Bereich, der in eine Aufnahme 8d des Betätigungsgliedes 8 eingreift, während ein zweiter Arm 28c einen abgewinkelten Teil besitzt, der auf den Rand 12c des Steuergliedes 12 drückt. Der Arm 28b dieser Steuerfeder belastet das Betätigungsglied 8 im Uhrzeigersinn, während der Arm 28c das Steuerglied 12 im Uhrzeigersinn belastet. Die Wirkungslinie der von der Steuerfeder ausgeübten Kraft verläuft so, daß bei in der Ausgangsstellung befindlichem

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Steuerglied und Betätigungsglied, wie sie in der Figur 4- in ausgezogenen Linien dargestellt sind, die Feder sie in dieser Stellung zu halten trachtet. Die von der Steuerfeder ausgeübte Eraft ist so gewählt, daß das Betätigungsglied 8 und das Steuerglied 12 auch beim Auftreten von Vibrationen und normalen Betriebs-r bewegungen der Säge in der Ausgangsstellung festgehalten wird. Falls jedoch eine vorbestimmte Beschleunigung der Säge durch einen Rückschlag auftritt, verursacht der das Schutzglied 15, das Steuerglied 12 und die Steuerfeder 28 umfassende Beschleunigungsmesser eine Drehung des Betätigungsgliedes in eine die Bremse auslösende Stellung, wie sie strichpunktiert in die Figur 4 eingezeichnet ist. Wenn das Betätigungsglied 8 und das Steuerglied 12 in der die Bremse auslösenden Stellung sind, wie sie in der Figur 4- strichpunktiert eingezeichnet sind, verläuft die Wirkungslinie der von der Steuerfeder 28 aufgebrachten Kraft derart, daß die einzelnen Glieder in dieser Stellung verbleiben. Damit ist das das Betätigungsglied 8, das Steuerglied 12 und die Steuerfeder 28 umfassende System bistabil. Wie bereits vorangehend beschrieben, kann das System durch das Schutzglied 15 wieder in die die Bremse freigebende Ausgangslage zurückgeführt werden.

Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die beispielsweise in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen. Es versteht sich, daß Abänderungen der verschiedenen Teile im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich sind. So kann beispielsweise das Bremsband 5 ^an~ stelle eines runden oder ovalen Querschnitts eine andere Querschnittsform aufweisen, die eine Eingriffsfläche mit der Trommel ergibt, bei der ein Bremsdruck erreicht werden kann, der gedweden Ölfilm oder andere Schmiermittel—

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filme ve-rdrängt und während des Bremsvorganges eine trockene Kontaktfläche schafft. Weitere Abwandlungen können, im Rahmen der vorliegenden Erfindung hinzukommen.

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Claims

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERD UTERMANN

71 HEILBRONN. POSTFACH 3525, CABLE: PATU. TEL. (07131) 82828

MoltkestraB· 6 (Haut dar Deutschen Bank), Parken: Tiefgarage Harmonie Deutsche Bank Hellbronn: 364364 Handelsbank Hellbronn: 23080 5 Kreissparkasse Hellbronn: 7001 6 Postscheck Stuttgart: 43016-704

Patent- und Gebrauehsmuster-Hilfs-Anmeldunp; T 6. 32 D

HOO5-5983-1151 10. Juni 1975/7G

Anmelder:

TEXTRON INC.

10 Dorrance Street

Providence/Rhode Island USA

Bezeichnung: Trägheitsabhängig und von Hand steuerbare Kettenbremse

Patent

Kettensäge mit einer drehbaren Trommel, einem mit der Trommel verbundenen drehbaren Kettenantriebsrad sowie mit einer Kettenbremse zum schnellen Stillsetzen der Schneidkette, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremse ein auf die Trommel einwirkendes flexibles Bremsband besitzt, das mit seinem einen Ende an einer Verankerung festgelegt ist und ausgehend von der Verankerung die Trommel in deren

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Drehrichtung umschlingt, während dem anderen Bandende Betätigungsmittel zugeordnet sind, die zwischen einer das Bremsband von der Trommel abhebenden bremsunwirksamen Stellung und einer das Bremsband an die Trommel anlegenden bremsauslösenden Stellung bewegbar sind, wobei mit den Betätigungsmitteln in Wirkverbindung stehende Trägheitsmittel diese in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Beschleunigung der Kettensäge steuern, sowie sie von einer bremsunwirksamen in eine bremswirksame Stellung verlagern, und wobei Federmittel zwischen den Trägheitsmitteln und den Betätigungsmitteln angeordnet sind, die die Trägheitsmittel und die Betätigungsmittel in bremsunwirksamer Stellung halten, ferner die Trägheitsmittel und die Betätigungsmittel bei einer unterhalb der vorbestimmten Ansprechbeschleunigung liegenden Beschleunigung der Kettensäge in die bremsunwirksame Stellung zurückführen sowie die Trägheitsmittel und die Betätigungsmittel nach ihrer Verlagerung in die bremswirksame Stellung dort festhalten, und wobei eine Handhabe vorgesehen ist, mit der die Trägheitsmittel betätigbar und dadurch die Betätigungsmittel zum Lösen der Bremse aus der bremswirksamen in die bremsunwirksame Stellung bewegbar sind, wobei ein erster Teil des Bewegungsablaufes gegen die Wirkung der Federmittel erfolgt und ein weiterer Teil dieser Bewegung von den Federmitteln unterstützt ist.
2. Kettensäge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß die Betätigungsmittel ein erstes Drehglied aufweisen, das ein Widerlager besitzt, und zum Einwirken auf das freie Ende des Federbandes sowohl im Sinne des Lösens als auch im Sinne des Anzie-

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hens der Bremse betätigter ist, und die Trägheitsmittel ein zweites Drehglied aufweisen, das mit dem ersten Drehglied in Wirkverbindung steht und dessen Bewegung aus der bremsunwirksamen in die bremsauslösende Stellung steuert, wobei es mit einem Widerlager versehen ist, das mit dem Widerlager des ersten Drehgliedes zu dessen Bewegung aus der bremsauslösenden in die bremsunwirksame Stellung und seiner Festhaltung in der bremsunwirksamen Stellung bis zur bremswirksamen Auslösung der Trägheitsmittel in Eingriff bringbar ist, und wobei die Federmittel eine Feder besitzen, die zwischen den beiden Drehgliedern angeordnet ist und diese im Sinne der jeweiligen Endstellung festhält.
3. Kettensäge nach Anspruch 2, dadurch gekennze ic hnet, daß das Bremsband ein Federband enthält, das spiralförmig um die Trommel geschlungen ist, wobei sein Innendurchmesser in unbelastetem Zustand kleiner ist als der Außendurchmesser der Trommel und die dem dem Federband innewohnende Federkraft es an die Trommel anzudrücken sucht, und wobei das erste Drehglied ein weiteres Widerlager besitzt, das mit dem freien Ende des Federbremsbandes zusammenwirkt, es entgegengesetzt zur Trommeldrehrichtung belastet und die Spirale des Federbremsbandes bei Überführung des Betätigungsgliedes in die bremsunwirksame Stellung dadurch aufweitet.
4·. Kettensäge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägheitsmittel eine exzentrische Masse aufweisen, die mit dem zweiten Drehglied

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verbunden und so angeordnet ist, daß sie das

zweite Drehglied bei einer vorbestimmten plötzlichen Bewegung der Kettensäge zu drehen trachtet.
5. Kettensäge nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel zur manuellen Drehung des zweiten Drehgliedes sowohl in einer das erste Drehglied in die bremsunwirksame Stellung bewegenden Richtung als auch in die entgegengesetzte Richtung zur Bewegung des ersten Drehgliedes in die bremswirksame Stellung.
6. Kettensäge nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß den Trägheitsmitteln Eichmittel zur Bestimmung der Auslösebeschleunigung bei plötzlicher Bewegung der Kettensäge zugeordnet sind.
7. Kettensäge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägheitsmittel ein Drehglied und eine gegenüber dem DrehgSed befestigte exzentrische Masse aufweisen,die das Drehglied bei einer vorbestimmten Beschleunigung der Kettensäge beschleunig gungsabhängig dreht und wobei die exzentrische Masse einen Handhabungsteil zur manuellen Bewegung des Dreh— gliedes enthält.
8. Kettensäge nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Drehglied sowohl in einer Richtung bewegbar ist, in der die Betätigungsmittel aus der bremswirksamen in die bremsunwirksame Stellung verlagert werden, als auch in die entgegengesetzte Richtung, in der die Betätigungsmittel aus der bremsunwirksamen in die bremswirksame Stellung verlagert; werden.

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9. Kettensäge nach Anspruch 1, dadurch gek e η η ζ e ichnet, daß die Wirkverbindung zwischen den Trägheitsmitteln und den Betätigungsmitteln Integrationsmittel besitzt, die in Abhängigkeit von der Richtung, der Größe und der Dauer der auf die Trägheitsmittel einwirkenden Kräfte wirksam sind und eine Bewegung der Betätigungsmittel aus der bremsunwirksamen in die bremswirksame Stellung nur beim Auftreten von Kräften einer vorbestimmten Richtung, Größe und Dauer auslösen.
10. Kettensäge nach Anspruch 1, dadurch gekennze ic hnet, daß das Bremsband mit wenig stens 11/4- Umschlingungen spiralförmig um die Trommel gelegt ist, derart, daß es sich beim Zusammenwirken mit der Trommel zunehmend selbst zuzieht.

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