DE3730171C2 - Führungsschiene für eine Motorkettensäge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Führungsschiene für eine Motorkettensäge.

Eine derartige Führungsschiene dient der Führung einer um­ laufenden Sägekette. Die Führungsschiene ist mit einem Ende an der Motorkettensäge lösbar befestigt und ragt von dort über ihre gesamte Länge frei nach vorn. Aufgrund der ein­ seitigen Befestigung muß die Führungsschiene bei an ihrem freien Ende auftretenden Beanspruchungen, beispielsweise bei Säge-Einsticharbeiten, hohe Kräfte aufnehmen. Dabei können, beispielsweise durch Verklemmen in der Schnittfuge, große Biege- und/oder Torsionskräfte in die Führungsschiene eingeleitet werden. Diese Beanspruchungen wirken sich umso stärker aus, je länger die Führungsschiene ist. Die Füh­ rungsschiene muß deshalb eine hohe Festigkeit haben, die durch eine entsprechend schwere Ausführung erzielt werden kann. Eine schwere Führungsschiene ist jedoch bei handge­ führten tragbaren Motorkettensägen wegen der erschwerten Handhabung sehr nachteilig. Aus diesem Grunde hat man seit langem versucht, das Gewicht der Führungs­ schiene zu reduzieren.

Zur Erzielung einer Gewichtseinsparung ist es bekannt (US-PS 35 45 505), die Führungsschiene mehrteilig derart auszu­ führen, daß zwischen zwei Außenplatten aus hoch­ wertigem Stahl, die die mechanischen Beanspruchungen übernehmen sollen, eine aus Kunststoff be­ stehende Mittellage vorgesehen ist, die aus glasfaserverstärktem Nylon bestehen kann. Die Stahlplatten haben mehrere in Schienenlängsrichtung hintereinander liegende Ausnehmungen, die mit dem Kunststoff verfüllt sind. Bei einer Vollschiene (DE-PS 7 28 639) ist es auch bekannt, einen die Kettenführung bildenden Stahlrahmen mit Leichtmetall auszufüllen, so daß der Rahmen mit der Leichtmetalleinlage die Vollschiene bildet. Bei den bekannten Führungsschienen konnte jedoch hinsichtlich der praktischen Verwendung bisher keine zufriedenstellende Eigensteifigkeit erreicht und insbesondere beim professionellen Dauereinsatz eine zu große Schienenlabilität beobachtet werden, weshalb sich derartige Führungsschienen nicht sehr erfolgreich am Markt durchsetzen konnten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Führungs­ schiene dieser Art so auszubilden, daß trotz sehr geringem Gewicht eine besonders hohe Festigkeit gegen Biege-, Druck-, Ver­ schleiß- und Tosionsbeanspruchungen erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Infolge dieser Ausbildung bildet die Einlage einen tragenden Teil der Führungsschiene, der zu einem großen Anteil von beispielsweise 40% zur Biegefestigkeit der Führungsschiene beiträgt.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sowie wei­ tere Vorteile und wesentliche Einzelheiten der Erfindung sind den Merkmalen der Unteransprüche zu entnehmen.

In den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsformen als Beispiele dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Motorkettensäge mit einer Sägeketten-Führungsschiene in Seitenansicht,

Fig. 2 die Führungsschiene gemäß Fig. 1 in Sprengdar­ stellung,

Fig. 3 die Führungsschiene gemäß Fig. 1 und 2 in Sei­ tenansicht,

Fig 4 einen Teil der Führungsschiene nach Fig. 3 gemäß dem Schnitt IV-IV in vergrößerter Darstellung,

Fig. 5 die Führungsschiene gemäß Fig, 3 in Seitenan­ sicht, jedoch mit entfernter Seiten-Stahlplatte,

Fig. 6 eine weitere erfindungsgemäße Führungsschiene mit einer einzigen als Vollschiene ausgeführten Stahlplatte für die Kettenführung in Seitenan­ sicht und

Fig. 7 und Fig. 7a einen Teil der Führungsschiene nach Fig. 6 gemäß dem Schnitt VII-VII in zwei Varianten vergrößert dargestellt.

Die in der Zeichnung dargestellte tragbare Motorkettensäge 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das einen Antriebsmotor 3 bein­ haltet, der als Zweitakt-Verbrennungsmotor ausgeführt sein kann. Das Gehäuse besitzt hinten einen Griff 4 mit einem Gashebel 5 und einer Gashebelsperre 6. Oben befindet sich ein Griffbügel 7, dem ein Handschutzbügel 8 vorgeordnet ist. Außerdem weist die Motorkettensäge 1 eine sich nach vorn erstreckende Führungsschiene 9 auf, die am vorderen Teil des Gehäuses 2 lösbar befestigt ist. An der Führungs­ schiene 9 ist eine endlos umlaufende Sägekette 10 geführt, die vom Antriebsmotor 4 in Pfeilrichtung angetrieben wird.

Die Führungsschiene 9 hat für die einseitige Befesti­ gung am Gehäuse 2 an ihrem hinteren Schienenende 11 ein Langloch 12 und zwei Befestigungslöcher 13. Am vorderen freien Schienenende 14 ist eine Kettenumlenkung 15 vorge­ sehen, die als sternförmiges Umlenkrad 16 ausgeführt sein kann. Die Sägekette 10 ist an der Führungsschiene 9 in einer Nut 17 geführt und greift an der Umlenkung 15 mit in der Nut 17 gleitenden Zahngliedern in die Zahnlücken 18 des Umlenkrades 16 ein.

Den Fig. 2 bis 5 ist zu entnehmen, daß die Führungsschiene 9 an den Außenseiten zwei parallele Stahlplatten 19, 20 aufweist, die bevorzugt aus einem verschleißfesten vergü­ teten Stahl bestehen. In den beiden Stahlplatten 19, 20 be­ findet sich zwischen dem hinteren Langloch 12 und der vor­ deren Umlenkung 15 je eine ovale Ausnehmung 21, die sich in Schienenlängsrichtung erstreckt. Die Ausnehmung 21 ist ohne Querstege oder dgl. ununterbrochen durchgehend ausgeführt. Dadurch ist das Gewicht der Stahl­ platten 19, 20 verhältnismäßig gering. Die Länge der Aus­ nehmung 21 kann um ein Vielfaches größer sein als die Aus­ nehmungsbreite in der Ebene der Schienenhöhe zwischen der oberen und der unteren Sägeketten-Führungsnut 17.

Zwischen den beiden äußeren Stahlplatten 19, 20 ist eine Distanzplatte 22 vorgesehen, die etwa die gleiche Form aufweist wie die Stahlplatten 19, 20 und ebenfalls hinten ein Langloch 12 und zwei Befestigungslöcher 13 aufweist. Die Höhe der Distanzplatte 22 ist jedoch etwas kleiner als die der Stahlplatten 19, 20, so daß oben und unten die Führungs­ nuten 17 (Fig. 5) zwischen den beiden Stahlplatten 19, 20 für die Sägekette 10 gebildet sind. Der vordere Teil der Distanzplatte 22 ist zudem kürzer ausgeführt als bei den Stahlplatten 19, 20, so daß ein entsprechender Freiraum für das Umlenkrad 16 zwischen den Stahlplatten 19, 20 besteht.

An den gegenüberliegenden Breitseiten der Distanzplatte 22 befindet sich je eine von zwei Faserverbundeinlagen 23, die eine der­ artige Raumform aufweisen, daß sie die Ausnehmungen 21 in den Stahlplatten 19, 20 vollständig ausfüllen, so daß prak­ tisch kein Spalt besteht und die Außenflächen der Faserver­ bundeinlagen 23 und der Stahlplatten 19, 20 exakt plan sind. Insbesondere der Fig. 4 ist zu entnehmen, daß die Dicke der Faserverbundeinlagen 23 etwa der Dicke der Stahl­ platten 19, 20 entspricht. Die die Mittenebene bildende Di­ stanzplatte 22 kann ungefähr gleich dick oder etwas dicker sein als eine der Stahlplatten 19, 20.

Die Faserverbundeinlagen 23 bestehen aus einem Kunststoff, der mit langen Fasern armiert ist. Die Langfasern er­ strecken sich über die ganze Länge der Einlage und bewirken bei einem Langfaservolumenanteil von etwa 30% bereits eine hohe Festigkeit. Eine besonders hohe Festigkeit der Faser­ verbundeinlage 23 wird erzielt, wenn der Langfaser-Volumen­ anteil etwa 60% beträgt. Eine weitere Erhöhung der Festigkeit kann dadurch erreicht werden, daß die Langfasern der Faserverbundeinlage 23 in Längsrichtung der Führungsschiene 9 weitgehend parallel nebeneinander, also unidirektional ausgerichtet sind. Der Faserverbundwerkstoff (abgekürzt FVW) der Einlage 23 kann aus faserverstärktem ungesättigtem Polyesterharzen (UP-Harz), Epoxidharzen oder Polyamidharzen bestehen. Als verstärkende Langfasern können Polyesterfasern, Glasfasern, Aramidfasern oder Kohlefasern als Armierung in den vorgenannten Harzen eingebunden sein. Bevorzugt besteht die Faserverbundeinlage 23 aus einem Epoxidharz mit etwa 70 bis 75% Kohle- und/oder Glasfaserarmierung.

Zur Erzielung einer besonders hohen Eigensteifigkeit der Führungsschiene 9 ist in bevorzugter Ausgestaltung vorgese­ hen, die Distanzplatte 22 und die beiden seitlichen Faser­ verbundeinlagen 23 aus demselben Werkstoff monolithisch auszubilden. Bei einer derartigen Ausführung bildet die Di­ stanzplatte 22 mit den Einlagen 23 ein Bauteil, wobei der Bereich, welcher der Platte 22 entspricht, aus Glasfaser­ verbundwerkstoff und die seitlichen Bereiche 23 aus Kohle­ faser-Verbundwerkstoff bestehen und beide Bereiche lange Fasern - Glasfasern bzw. Kohlefasern - mit einem Volumen­ anteil von mindestens etwa 30%, vorzugsweise 60%, im Kunststoff eingebettet enthalten. Bei dieser einstückigen Ausführung kann die Distanzplatte 22 mit den Faserverbund­ einlagen 23 mit einem einzigen Werkzeug in einem Arbeits­ gang hergestellt werden. Die Platte 22, 23 hat dabei ein besonders geringes Gewicht bei sehr hoher Festigkeit, ins­ besondere Biegesteifigkeit.

Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, die Distanzplatte 22 und die beiden Faserverbundeinlagen 23 für sich einzeln herzustellen. Dabei kann die Distanzplatte 22 aus einem anderen, vorzugsweise preisgünstigeren Werkstoff, z. B. einem Kunststoff oder einem billigeren Faserverbundwerk­ stoff hergestellt sein als die Faserverbundeinlagen 23. Hierbei ist es auch möglich, an der Distanzplatte 22 nur den die Faserverbundeinlagen 23 überragenden Außenstreifen aus einem Kunststoff billiger Art herzustellen, da dieser Außenstreifen im wesentlichen nur abstandwahrende Funktion für die äußeren Stahlplatten 19, 20 hat. Die Faserverbund­ einlagen 23 und die Distanzplatte 22 können miteinander verklebt sein. Als Klebstoff kann vorzugsweise ein auf Ep­ oxidharz basierender Kleber verwendet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Distanzplatte 22 und die seitli­ chen Faserverbundeinlagen 23 mittels Nieten oder Schrauben miteinander zu verbinden.

Ein stabiler Verbund der mehrlagigen Führungsschiene 9 kann vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß die Faserverbund­ einlagen 23 in den Ausnehmungen 21 der Stahlplatten 19, 20, vorzugsweise aber auch die Distanzplatte 22 mit den Innen­ flächen der Stahlplatten 19, 20, mittels eines Klebers auf Epoxidharz-Basis oder dgl. zusammengeklebt werden. In be­ vorzugter Ausführung (Fig. 2 bis 5) können die äußeren Stahlplatten 19, 20 durch Schweißen an mehreren Stellen miteinander verbunden werden. Für die Verbindung können da­ zu zwischen den beiden Stahlplatten 19, 20 bevorzugt aus Stahl bestehende elektroschweißfähige Formteile 24 angeord­ net sein, deren Dicke etwa gleich der Dicke der Distanz­ platte 22 bzw. der Breite der Nut 17 ist. Die Formteile 24 können in annähernd gleichen Abständen in Reihe hinterein­ ander angeordnet sein und dazu in runde Aussparungen 25 eingreifen, die im Randbereich der Distanzplatte 22 außer­ halb des Umfangs der Faserverbundeinlage 23 oder auch in der Einlage 23 vorgesehen sind. Die Formteile 24 können mit entsprechenden Vorsprüngen oder Ansätzen in die Aussparun­ gen 25 der Distanzplatte 22 spielfrei eingreifen. Sie haben die Aufgabe, die elektrische Leitung zwischen den äußeren Stahlplatten 19, 20 herzustellen, damit eine einwandfreie elektrische Verschweißung der Platten 19, 20 erreicht wird.

Das Umlenkrad 16 kann an einer Achsscheibe 26 gelagert sein, die im wesentlichen genauso dick ist wie die Form­ teile 24 und die Distanzplatte 22, und die den Abstand am vorderen Schienenende 14 zwischen den beiden Stahlplatten 19, 20 bestimmt. Das Umlenkrad 16 ist etwas dünner als die Achsscheibe 26, so daß es sich zwischen den Stahlplatten 19, 20 frei und ungehindert drehen kann. Die Stahlplatten 19, 20 und die Achsscheibe 26 können über Nieten 27 oder durch Elektro-Punktschweißen zu einer Baueinheit verbunden sein, so daß auch hier am vorderen Schienenende 14, das insbesondere bei Säge-Einstecharbeiten hoch belastet wird, eine hohe Festigkeit gegeben ist.

Bei dem in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist die Führungsschiene 9 als sogenannte Vollschiene ausgeführt, die also nicht aus mehreren geschichteten Plat­ ten, sondern aus einer einzigen Stahlplatte 28 besteht. Für die Kettenumlenkung 15 am vorderen Schienenende 14 ist hier kein Umlenkrad vorgesehen, sondern die Nut 17 ist um das halbkreisförmige Schienenende 14 herumgeführt. Am hinteren Schienenende 11 sind in der Vollschiene 28 ebenfalls ein Langloch 12 und zwei Befestigungslöcher 13 für die Festle­ gung am Gehäuse 2 der Motorkettensäge 1 vorgesehen. In der Vollschiene 28 kann eine in der gesamten Schienendicke aus­ gebildete Ausnehmung 29 vorgesehen sein, die im wesentli­ chen wie die Ausnehmung 21 des vorbeschriebenen Ausfüh­ rungsbeispieles ausgeführt ist. In der Ausnehmung 29 der Vollschiene 28 befindet sich eine Faserverbundeinlage 30, die aus Kunststoff, vorzugsweise Epoxidharz, besteht und eine Armierung aufweist, die aus langen Fasern, vorzugswei­ se Kohle- und/oder Glasfasern, gebildet ist, deren Volumen­ anteil mindestens etwa 30%, vorzugsweise etwa 50 bis 75% und in der bevorzugten Ausführungsform 60% beträgt. Der Faserverbundwerkstoff (FVW) kann demnach gleich dem Werkstoff der Faserverbundeinlage 23 (Fig. 2 bis 5) sein.

Die Faserverbundeinlage 30 ist in der Ausnehmung 29 passend angeordnet, wobei am Rand der Ausnehmung 29 ausgebildete Vorsprünge 31 und Freisparungen 32 mit am Randbereich der Faserverbundeinlage 30 ausgebildeten Vorsprüngen 31 und Freisparungen 32 in Eingriff sind. Eine besonders hochfeste Verzahnung kann dadurch erreicht werden, daß die Vorsprünge 31 und Freisparungen 32 einen Hinterschnitt 33 aufweisen, der auf einfache Weise dadurch erzielt werden kann, daß die Vorsprünge 31 und Freisparungen 32 trapez- oder schwalben­ schwanzförmig ausgeführt sind. Darüberhinaus kann es für die Festigkeit der Führungsschiene 9 günstig sein, die Fa­ serverbundeinlage 30 und die Stahlplatte 28 am Rand der Ausnehmung 29, also im Bereich der Vorsprünge 31 und Frei­ sparungen 32, mit Klebstoff, vorzugsweise auf Epoxidharz- Basis, fest zu verbinden. Die paßgenaue Verbindung kann auch dadurch erreicht werden, daß die Ausnehmung 29 in der Vollschiene 28 treppenstufenförmig ausgeführt ist, in die dann die armierte Faserverbundeinlage 30 eingesetzt wird, wobei die Verbindung zwischen dem verhältnismäßig leichten Kunststoffteil 30 und der die Ausnehmung 29 begrenzenden Innenwand der Vollschiene 28 auch durch Verkleben unter­ stützt werden kann.

Wie Fig. 7a zeigt, kann die Schiene 28 mit der Einlage 30 auch ausschließlich oder zusätzlich nach Art einer Nut- Feder-Verbindung zusammengefügt sein, die in der Ebene der Führungsnut 17 vorgesehen ist.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Ausnehmungen in den Stahlplatten 19, 20, 28 so groß wie möglich ausgeführt und geometrisch weitgehend frei gestal­ tet werden können. Die Ausnehmungen 21, 29 werden dabei wie beschrieben mit einem Kunststoff ausgefüllt, dessen Festig­ keit durch Einbettung langer Fasern extrem erhöht ist. Ein solcher Faserverbundwerkstoff (FVW) ist in der Lage, hohe Druck- und Zugkräfte, Torsions- und Biegebeanspruchungen aufzunehmen, so daß die Führungsschiene 9 infolge der opti­ mal auszubildenden Ausnehmungen 21, 29 in der Führungs­ schienen-Stahlplatte 19, 20, 28 eine hohe Stabilität und Fe­ stigkeit hat, wobei die Stahlplatten 19, 20, 28 ein Minimum an Gewicht haben, nämlich gerade so viel, daß ein noch ausreichendes Verschleißvolumen besteht.

Claims (19)

1. Führungsschiene (9) für eine Motorkettensäge (1) mit mindestens einer die Sägekette (10) führenden Stahlplatte (19, 20, 28), die mindestens eine in der Schienenebene liegende und in Schienenlängsrichtung längliche Ausnehmung (21, 29) aufweist, die mit einer Kunststoffeinlage (23, 30) ausgefüllt ist, welche aus einem mit langen Fasern armierten Kunststoff gebildeten Faserverbundwerkstoff besteht, dessen Fasern in Schienenlängsrichtung ausgerichtet sind und sich überwiegend oder vollständig über die Länge der Einlage (23; 30) erstrecken.

2. Führungsschiene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Langfaser-Volumenanteil der Faserverbundeinlage (23, 30) etwa 30 bis 80%, vor­ zugsweise etwa 60% beträgt.

3. Führungsschiene nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Langfasern der Faser­ verbundeinlage (23, 30) etwa parallel verlaufen.

4. Führungsschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserverbundeinlage (23, 30) aus in einem Matrixanteil wie einem Harzsystem und/oder Thermoplast, bevorzugt in Epoxidharz gebunde­ nem Faseranteil, bevorzugt Kohle- und/oder Glasfaser, besteht.

5. Führungsschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ausneh­ mung der Stahlplatte (19, 20, 28) und die Faserverbundeinlage (23; 30) zwischen einer Befestigungsaufnahme (12, 13) an einem Schienenende (11) und einer Kettenumlenkung (14, 15) am anderen Schienenende (14) ununterbrochen durchgehend erstrecken.

6. Führungsschiene nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (23, 30) der Stahlplatte (19, 20, 28) und die Faserverbundeinlage (23; 30) an ihren Enden abgerundet sind.

7. Führungsschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserverbundeinlage (30) und die Stahlplatte (28) am Rand der Ausnehmung (29) miteinander formschlüssig in Eingriff stehende Vorsprünge (31) und Freisparungen (32) und/oder eine in ihrer Mittelebene liegende Nut-Feder-Verbindung aufwei­ sen.

8. Führungsschiene nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die randseitigen Vorsprünge (31) und Freisparungen (32) der Faserverbundeinlage (30) und der Stahlplatte (28) hinterschnitten, vorzugs­ weise trapez- oder schwalbenschwanzförmig ausgebildet sind.

9. Führungsschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserverbundeinlage (23, 30) mit der Stahlplatte (19, 20, 28) am Rand der Ausnehmung (21, 29) mittels Kleber verbunden ist.

10. Führungsschiene nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Faserverbundeinlage (23) an gegenüberliegenden Seiten einer Distanzplatte (22) angeordnet ist, die zwischen zwei parallelen Stahlplatten (19, 20) vorgesehen ist, in deren Ausneh­ mungen (21) die beiden Faserverbundeinlagen (23) ein­ greifen.

11. Führungsschiene nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Faserverbund­ einlage (23) etwa gleich der Dicke der Stahlplatte (19, 20) ist.

12. Führungsschiene nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Stahl­ platten (19, 20) und die Distanzplatte (22) mit den Fa­ serverbundeinlagen (23) mittels Kleber, vorzugsweise auf Epoxidharz-Basis, zu einer Baueinheit verbunden sind.

13. Führungsschiene nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die an beiden Seiten der Distanzplatte (22) vorgesehenen äußeren Stahlplatten (19, 20) über in die Faserverbundeinlage (23) einge­ setzte oder an sie angrenzende Formteile (24) mitein­ ander verschweißt sind.

14. Führungsschiene nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Formteile (24) Ansätze aufweisen, welche Aussparungen (25) der Distanzplatte (22) und/oder der Faserverbundeinlage (23) durchsetzen.

15. Führungsschiene nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die die Formteile (24) auf­ nehmenden Aussparungen (25) in der Distanzplatte (22) außerhalb der Faserverbundeinlagen (23) in Reihen hin­ tereinander vorhanden sind.

16. Führungsschiene nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Faserverbundein­ lagen (23) an den Seiten der Distanzplatte (22) vor­ zugsweise durch Kleben befestigt sind.

17. Führungsschiene nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzplatte (22) aus einem anderen, vorzugsweise geringerwertigen Werkstoff als die Faserverbundeinlagen (23), beispielsweise Kunststoff oder geringerwertigem Faserverbundstoff, besteht.

18. Führungsschiene nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzplatte (23) mit den beiden seitlichen Faserverbundeinlagen (23) als ein monolithisches Bauteil ausgebildet ist.

19. Führungsschiene nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß im mittleren, der Distanz­ platte (22) entsprechenden Bereich des Bauteiles (22, 23) Glasfasereinlagen und in den beiden äußeren, der Einlage (23) entsprechenden Bereichen Kohlefaserein­ lagen vorgesehen sind.