DE3640871A1 - Saegekette fuer eine motorkettensaege - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sägekette für eine Motor­ kettensäge mit den Merkmalen des Oberbegriffs des An­ spruches 1.

Motorkettensägen dieser Art haben eine vom Motorgehäuse nach vorne gerichtete Führungsschiene für die endlose Sä­ gekette, die Schneidglieder, Treibglieder und Verbin­ dungsglieder aufweist. Am vorderen Ende der Führungs­ schiene ist ein Umlenkstern drehbar gelagert, der mit seinen Zähnen so in die Kette eingreift, daß die Treib­ glieder mit ihren Fußteilen in den Zahnlücken liegen. Die Sägekette hat Tiefenbegrenzer, die an den Schneidgliedern ausgebildet sind und die Einschneidtiefe in das Holz be­ grenzen. Beim Einschneiden in weiches Holz und/oder bei plötzlich stark zunehmendem Vorschubdruck, der von der Bedienungsperson aufgebracht wird, können Reaktionskräfte entstehen, die zu einem Zurückschlagen der Kettensäge, dem sogenannten Kickback, führen können. Die nach oben und hinten zurückschlagende Motorkettensäge kann schwere Unfälle verursachen. Es ist darum schon auf verschiedene Weise versucht worden, diese Unfallgefahr zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sägekette so auszubilden, daß bei einer gegen sie gerichteten über­ mäßigen Reaktionskraft der Kickback-Effekt weitgehend eliminiert wird.

Die erfindungsgemäße Ausbildung und Abstützung der Treib­ glieder ermöglicht ein Einschwenken dieser Glieder in die Zahnlücken, wobei das jeweils nachfolgende Schneidglied derart verschwenkt wird, daß der Freiwinkel des Sägezahn­ daches verringert wird und auch zu Null oder sogar nega­ tiv werden kann. Dadurch werden die Schnittkräfte und damit auch die Reaktionskräfte verringert, die das Zu­ rückschlagen der Kettensäge verursachen können. Die Treibglieder der erfindungsgemäßen Kettensäge sind an die Zahnflanken des Umlenksternes derart angepaßt, daß sich nach dem Einschwenken der Treibglieder ein Paßsitz er­ gibt, der einem Zurückschwenken in die Ausgangslage ent­ gegenwirkt und so die Treibglieder bis zum Verlassen des Umlenksternes in ihrer Lage hält.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie weitere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfin­ dung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschrei­ bung und den Zeichnungen, in denen eine Ausführungsform dargestellt ist. Es zeigen

Fig. 1 eine tragbare Motorkettensäge mit Führungs­ schiene und Sägekette schematisch in Seiten­ ansicht;

Fig. 2 ein Teilstück der Sägekette der Säge im Be­ reich II nach Fig. 1 in Seitenansicht, ver­ größert dargestellt,

Fig. 3 das Teilstück der Sägekette nach Fig. 2 in Draufsicht,

Fig. 4 ein Teilstück der Sägekette im Bereich IV nach Fig. 1 beim Einlauf in den Umlenkstern in Sei­ tenansicht, vergrößert dargestellt,

Fig. 5 ein Teilstück der Sägekette im Bereich V nach Fig. 1, bei dem der Sägezahn infolge gegen die Kette wirkender Reaktionskraft aus der Vor­ schubkraft verschwenkt ist, in Seitenansicht und vergrößert dargestellt,

Fig. 6 ein Teilstück der Sägekette im Bereich VI nach Fig. 1 in Seitenansicht, vergrößert darge­ stellt,

Fig. 7 ein Treibglied der Sägekette in Eingriffsstel­ lung am Umlenkstern, in normal belasteter La­ ge,

Fig. 8 das Treibglied nach Fig. 7 in der durch zu­ sätzliche Belastung beim Vorschub verschwenk­ ten Lage.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Motorkettensäge 1 hat ein Gehäuse 2, das einen Antriebsmotor 3 umschließt, der im Ausführungsbeispiel ein Verbrennungsmotor ist. Am Gehäuse 2 ist ein hinterer Griff 4 befestigt, an dem ein Gashebel 5 und eine Gashebelsperre 6 angebracht sind. Außerdem ist ein vorderer Griffbügel 7 vorhanden, dem ein Handschutzbügel 8 vorgeordnet ist. Vom Gehäuse 2 aus er­ streckt sich eine Führungsschiene 9 nach vorne, an der eine endlose Sägekette 10 geführt ist, die vom Antriebs­ motor 3 in Pfeilrichtung U umlaufend angetrieben wird.

Am vorderen Ende der Führungsschiene 9 ist ein Umlenk­ stern 11 für die Sägekette 10 drehbar gelagert. Wie ins­ besondere den Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist, hat die Sägekette Schneidglieder 12, Treibglieder 13 und Verbin­ dungsglieder 14, die gelenkig miteinander verbunden sind. Die Treibglieder 13 greifen in die zwischen den Zähnen 15 des Umlenksterns 11 gebildeten Zahnlücken 16 ein (Fig. 4 und 5).

Alle Kettenglieder 12, 13 und 14 haben jeweils zwei in Kettenlaufrichtung mit Abstand hintereinander liegende Gelenkachsen 17, die durch Nietbolzen 19 gebildet sind, welche entsprechende Bohrungen 18 der Kettenglieder durchsetzen und die aufeinanderfolgenden Kettenglieder gelenkig verbinden. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, ist der Abstand zwischen den Gelenkachsen 17 an den Treibgliedern 13 kleiner als an den Schneidgliedern 12 und an den Ver­ bindungsgliedern 14. Die Schneidglieder 12 und die Ver­ bindungsglieder 14 sind im Ausführungsbeispiel als Sei­ tenglieder ausgeführt, während die Treibglieder 13 Mit­ telglieder sind, die zwischen zwei Verbindungsgliedern 14 bzw. zwischen einem Schneidglied 12 und einem Verbin­ dungsglied 14 angeordnet sind.

Das Schneidglied 12 ist in seinem hinteren Bereich zu einem Sägezahn 20 überhöht, der quer zum Steg des Schneidgliedes abgewinkelt ist und in Laufrichtung U vorne eine Schneide 21 aufweist. Der Sägezahn 20 ist, ausgehend von der Schneide 21, nach hinten geneigt, so daß ein Freiwinkel α gebildet ist. Um eine hohe Schneid­ leistung erzielen zu können und dennoch in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Anordnung den Kickback-Effekt weit­ gehend zu eliminieren, kann die Größe des Freiwinkels zweckmäßig etwa 5° bis 10°, vorzugsweise etwa 7° betra­ gen.

Am vorderen Teil des Schneidgliedes 12 ist ein nach oben ragender Tiefenbegrenzer 23 ausgebildet, der zur Stegebe­ ne des Schneidgliedes etwas schräg angestellt ist (Fig. 3). Der Tiefenbegrenzer 23 ist dem Sägezahn 20 mit Abstand vorgeordnet und so ausgeführt, daß sich seine ge­ rundete Vorderkante 24 bis über den mittleren Bereich des Treibglieds 13 in Richtung zu dessen vorderer Gelenkachse 17 erstreckt.

Die Sägekette 10 kann als sogenannte Niedrigprofilkette ausgeführt sein. Bei einer solchen Kette ist der Abstand zwischen den Gelenkachsen 17 des Schneidgliedes 12 ent­ lang der Verbindungsgeraden 49 größer als die Zahnhöhe, die durch den größten Abstand der Schneide 21 zu der die Verbindungsgerade 49 enthaltenden Ebene definiert ist. Das Zahndach 22 mit der Schneide 21, die der Kraftangriffspunkt für die Schnitt- und Reaktionskräfte ist, ist quer zur Laufrichtung abgeschrägt und hat daher in dieser Richtung ebenfalls einen Freiwinkel, so daß der Abstand der Schneide 21 zu der die Verbindungsgerade 49 enthaltenden Ebene über die Schneidenbreite nicht kon­ stant ist. Der Sägezahn kann auch anders ausgebildet sein und z.B. am Zahndach eine - bezogen auf die Laufrich­ tung - hintere Erhöhung sowie anderweitige Vorsprünge, Ausnehmungen, Abschrägungen und dgl. aufweisen. Die Säge­ kette 10 wird als Niedrigprofilkette bezeichnet, wenn das Verhältnis der oben genannten Abstände gleich oder größer als 1,1 ist, wenn also der Abstand zwischen den Gelenk­ achsen 17 um mindestens ein Zehntel größer ist als die größte Höhe des Sägezahns 20, gemessen zwischen der die Verbindungsgerade 49 enthaltenden Ebene und der Schneide 21.

Wie aus den Fig. 4 bis 8 ersichtlich ist, hat das in die Zahnlücke 16 des Umlenksterns 11 eingreifende Treibglied 13 zwei Flanken 25 und 26. Die in Kettenlaufrichtung U vordere Flanke 25 liegt an der hinteren Zahnflanke 27 des vorderen Zahnes 15 an, bezogen auf die Umlaufrichtung U der Sägekette, während die hintere Flanke 26 des Treib­ gliedes 13 an der vorderen Zahnflanke 28 des in bezug auf die Laufrichtung U hinteren Zahnes 15 anliegt. Der Öff­ nungswinkel γ der von den beiden Zahnflanken 27 und 28 begrenzten Zahnlücke 16 (Fig. 7) beträgt im Ausführungs­ beispiel etwa 80°, kann jedoch auch kleiner oder größer sein. Wie insbesondere aus Fig. 7 ersichtlich ist, hat die hintere Flanke 26 des Treibgliedes 13 einen äußeren, geradlinigen Abschnitt 26 A und einen inneren Abschnitt 26 B, der konvex gekrümmt ist. Die beiden Flankenab­ schnitte 26 A und 26 B sind durch einen geradlinigen Flankenabschnitt 26 C verbunden, wobei die Ubergänge zwischen den Flankenabschnitten stetig verlaufen.

In bezug auf die mittig zwischen den Gelenkachsen 17 ver­ laufende Gerade 29, welche die Verbindungsgerade 30 der beiden Achsen 17 senkrecht schneidet und also die Mittelsenkrechte zu der Geraden 30 bildet, ist das Treibglied 13 derart unsymmetrisch ausgebildet, daß der zwischen der Teilungsgeraden 29 und der vorderen Flanke 25 gebildete vordere Flankenwinkel β 1 größer ist als der hintere Flankenwinkel β 2, den der Flankenabschnitt 26 A mit der Teilungsgeraden 29 einschließt, wobei die Summe der Flankenwinkel β 1 und β 2 gleich dem Öffnungswinkel γ der Zahnflanken 27 und 28 ist, im Ausführungsbeispiel also 80° beträgt. Der Winkel β 1 kann beispielweise 50° und der Winkel β 2 30° betragen. Da der innere Flankenab­ schnitt 26 B der hinteren Flanke 26 des Treibgliedes 13 konvex ist, bilden die an diesen Abschnitt 26 B angelegten Tangenten mit der Teilungsgeraden 29 jeweils einen Win­ kel, der größer ist als β 2. Der Abschnitt 26 C der Treibgliedflanke 26 folgt - in der Lage nach Fig. 7 - dem Verlauf der Zahnflanke 28 und bildet mit der Teilungs­ geraden 29 einen Winkel β 3, der im Ausführungsbeispiel 40° beträgt. Das Verhältnis zwischen dem Winkel β 1 und b 2 kann 1,1:1 bis 1,4:1 betragen und liegt im Ausführungs­ beispiel bei 1,25:1, wobei der Winkel β 3 gleich der Hälfte des Öffnungswinkels γ der Zahnflanken 27 und 28 ist.

Die beschriebene Konfiguration ermöglicht es, die beim Vorschub der Kettensäge entstehenden Reaktionskräfte so weit zu reduzieren, daß die Gefahr eines Zurückschlagens der Säge, also der Kickback-Effekt, weitgehend vermieden wird.

Ist die Sägekette 10 nur durch die vom Antrieb herrüh­ renden Zugkräfte belastet, also im Leerlauf, so haben die Kettenglieder die in den Fig. 2 und 4 dargestellte Lage, in der das Dach 22 des Sägezahnes 20 zu der Schneide 21 derart geneigt ist, daß der normale Freiwinkel α gegeben ist. Beim Einlauf in den Umlenkstern 11 (Fig. 4) sind das Schneidglied 12 und das vorlaufende Treibglied 13 so aus­ gerichtet, daß die Verbindungsgeraden 49 und 30 von der jeweiligen Radialen des Umlenksternes, welche die Winkel­ halbierende des zugehörigen Zahnes 15 bzw. der Lücke 16 bildet, senkrecht und mittig gekreuzt werden. In der Seitenansicht nach Fig. 4 schneidet also die Verbindungs­ gerade 49 rechtwinklig die radiale Symmetrieebene 45 des Umlenkstern-Zahnes 15. Dabei liegt das Treibglied 13 mit seiner vorderen Flanke 25 in Seitenansicht (Fig. 4 und 7) an der Zahnflanke 27 annähernd punktförmig an, während die hintere Treibgliedflanke 26 mit ihrem mittleren, geradlinigen Abschnitt 26 C an der vorderen Flanke 28 des zugehörigen Zahnes 15 flächig abgestützt ist. Zwischen der Flanke 25 des Treibgliedes 13 und der Flanke 27 des vorlaufenden Zahnes 15 ist ein in Richtung zur Zahnlücke 16 geöffneter Keilspalt Kv vorhanden. Die andere Treibgliedflanke 26 bildet mit der sie berührenden Zahnflanke 28 ebenfalls einen Keilspalt Kr, der jedoch, ausgehend von der Berührungsfläche des Flankenabschnittes 26 C mit der Zahnflanke 28, nach außen geöffnet ist (Fig. 7).

Wird die Führungsschiene 9 mit der umlaufenden Sägekette 10 in das zu schneidende Holz geführt, so resultiert aus der hierfür erforderlichen Vorschubkraft Pv (Fig. 1) eine Reaktionskraft Pr, die auch von der Schnittkraft abhängig ist und mit einer Komponente pr auf den in den Umlenk­ stern 11 einlaufenden Tiefenbegrenzer in der in Fig. 5 angegebenen Pfeilrichtung wirkt, wodurch das vorlaufende Treibglied 13 in die Zahnlücke 16 eingeschwenkt wird; diese eingeschwenkte Lage des Treibgliedes ist in Fig. 8 und für das vorlaufende Treibglied 13 in Fig. 5 gezeigt. Das Eintauchen des Treibgliedes in die Zahnlücke 16 wird durch die beiden Keilspalte Kv und Kr erleichtert, die dabei geschlossen werden, so daß die vordere Treibglied­ flanke 25 an der Zahnflanke 27 und der Abschnitt 26 A der hinteren Treibgliedflanke 26 an der Zahnflanke 28 flächig anliegt. Wie Fig. 5 zeigt, wird beim Einschwenken des Treibgliedes 13 dessen Verbindungs-Gelenkachse 17 mit dem Schneidglied 12 nach innen in Richtung zur Zahnlücke 16 verlagert. Dadurch schwenkt auch das Schneidglied 12, so daß der Sägezahn 20 mit seinem Dach 22 weniger steil zur Umlaufbahn der Schneide 21 angestellt ist, der Freiwinkel α also abnimmt und zu Null oder auch negativ werden kann. Damit wird die Schnittkraft geringer, so daß auch die Reaktionskraft Pr vermindert wird, die für einen Rück­ schlag - Kickback - ursächlich ist. Die Verringerung des Freiwinkels α beseitigt oder vermindert also die Rück­ schlaggefahr.

In der eingeschwenkten Stellung liegt die Verbindungsge­ rade 30 des Treibgliedes 13 und auch die Verbindungsgera­ de 49 des Schneidgliedes 12 schräg zu der jeweiligen Ra­ dialen des Umlenksterns 11, welche die Winkelhalbierende der Zahnlücke 16 bzw. des Zahnes 15 bildet. Infolge der auf die Schneide 21 wirkenden Kraft hat das Schneidglied 12 die Tendenz, in seine Ausgangslage (Fig. 4) zurückzu­ schwenken. Ein Zurückschwenken im Umlenkbereich der Füh­ rungsschiene 9 würde aber die beabsichtigte Sicherung ge­ gen Rückschlag wirkungslos machen. Die Treibglieder 13 sind darum so gestaltet, daß sie in ihrer eingeschwenkten Lage bis zum Verlassen des Umlenksterns 11 eine Selbst­ haltefunktion haben. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 bis 8 wird dies durch die beschriebene Konfiguration erreicht, da die flächige Anlage beider Treibgliedflanken 25 und 26 A an den zugehörigen Zahnflanken eine Sperre ge­ gen das Zurückschwenken des Treibgliedes bildet. Diese Sperre wird erst freigegeben, wenn das Treibglied den Um­ lenkstern verläßt, da beim Einlauf der Sägekette in die geradlinige Führung der Schiene 9 beide Treibgliedflanken von den Zahnflanken des Umlenksterns abheben (Fig. 6).

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung der Sägekette besteht darin, daß der Freiwinkel der Sägezähne nur im Bereich des Umlenksternes und nur dann verringert wird, wenn die Reaktionskräfte plötzlich stark anwachsen und dadurch ein Kickback, also das Zurückschla­ gen der Kettensäge droht. Die Verringerung des Freiwin­ kels tritt also nur sporadisch auf, so daß die Schnitt­ leistung der Säge, die vom Freiwinkel abhängig ist, insgesamt nur geringfügig abnimmt.

Claims (11)

1. Sägekette für eine Motorkettensäge, die eine Füh­ rungsschiene mit vorderem, frei drehbarem Umlenkstern für die Sägekette aufweist, welche aus jeweils einen Sägezahn und einen Tiefenbegrenzer aufweisenden Schneidgliedern sowie aus Verbindungsgliedern und aus Treibgliedern besteht, die beim Umlauf der Sägekette in Zahnlücken des Umlenksternes derart eingreifen, daß die beiden Flanken jedes eingreifenden Treibglie­ des je eine der beiden die Lücke begrenzenden Zahn­ flanken berühren, wobei das mit zwei aufeinanderfol­ genden Treibgliedern über je eine Gelenkachse schwenkbar verbundene Schneidglied in der normalen Eingriffslage dieser Treibglieder mit der Verbin­ dungsgeraden seiner beiden Gelenkachsen zur radialen Symmetrieebene des zwischen den beiden Treibgliedern befindlichen Zahnes in einem Winkel liegt, der einen für den Schnitt bestimmten Freiwinkel des Sägezahnes ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibglieder (13) an mindestens einer ihrer beiden Flanken (25 und 26) ab­ weichend vom Verlauf der Zahnflanken (27 und 28) so­ wie derart gestaltet sind, daß sie in ihrer normalen Eingriffsstellung mit einem Abschnitt ihrer in Um­ laufrichtung (U) der Sägekette (10) vorderen Flanke (25) an der zugehörigen Zahnflanke (27) schwenkbeweg­ lich anliegen und in einer zweiten, unter Druckbela­ stung durch Verschwenken erreichten Stellung minde­ stens bereichsweise in die Zahnlücke (16) einpassen.

2. Sägekette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in bezug auf die Umlaufrichtung (U) der Sägekette (10) hintere Flanke (26) der Treibglieder (13) mindestens zwei Abschnitte (26 A; 26 B; 26 C) mit unterschiedlichen Flankenwinkeln aufweist, bezogen auf die zur Verbindungsgeraden (30) der beiden Gelenkachsen (17) senkrechte Teilungsgera­ de (29) des Treibgliedes (13).

3. Sägekette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibglieder (13) in bezug auf die zur Verbindungsgeraden (30) ihrer bei­ den Gelenkachsen (17) senkrechte Teilungsgerade (29) im äußeren Eingriffsbereich an der vorderen und der hinteren Flanke (25 und 26) unterschiedliche Flanken­ winkel (β 1 und β 2) aufweisen, wobei der vordere Flan­ kenwinkel (β 1) größer ist und die vordere Flanke (25) mit der benachbarten Zahnflanke (27) in der Normal­ stellung des Treibgliedes (13) einen Keilspalt (Kv) bildet.

4. Sägekette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Flanken (25 und 26) der Treibglieder (13) derart verlaufen, daß in der Normalstellung des Treibgliedes an der vorde­ ren Flanke (25) ein nach innen und an der hinteren Flanke (26) ein nach außen geöffneter Keilspalt (Kv bzw. Kr) gebildet ist.

5. Sägekette nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Abschnitt (26 B) der hinteren Treibgliedflanke (26) konvex ist.

6. Sägekette nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Flanke (26) der Treibglieder (13) zwei geradlinige Abschnitte (26 A und 26 C) aufweist, deren Flankenwinkel (β 2 und β 3) derart dimensioniert sind, daß das Treibglied (13) in der Normalstellung mit dem einen hinteren Flankenabschnitt (26 C) und in der in die Zahnlücke eingeschwenkten Stellung mit dem anderen hinteren Flankenabschnitt (26 A) an der vorderen Zahnflanke (28) des nachlaufenden Zahnes (15) des Umlenksternes (11) anliegt.

7. Sägekette nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flankenabschnitte (26 A; 26 B; 26 C) der hinteren Treibgliedflanke (26) stetig ineinander übergehen.

8. Sägekette nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden geradlinigen Flankenabschnitte (26 A und 26 C) der hinteren Treib­ gliedflanke (26) unmittelbar aneinander anschließen.

9. Sägekette nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe des vorderen und des hinteren Flankenwinkels (β 1 und β 2) der Treibglieder (13) in deren äußerem Bereich gleich dem Öffnungswinkel (γ) der Zahnlücke (16) ist.

10. Sägekette nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei normaler Eingriffs­ stellung der Treibglieder (13) die mit ihnen gelenkig verbundenen Schneidglieder (12) mit der Verbindungs­ geraden (49) ihrer beiden Gelenkachsen (17) recht­ winklig zu der diese Verbindungsgerade (49) mittig schneidenden Symmetrieebene (45) des zugehörigen Zahnes (15) des Umlenksternes (11) ausgerichtet sind.

11. Sägekette nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibglieder (13) mit den Schneidgliedern (12) um die Gelenkachsen (17) spielfrei schwenkbeweglich verbunden sind.