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Die Erfindung betrifft ein handgeführtes Arbeitsgerät wie beispielsweise eine Heckenschere oder dgl. der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Es ist allgemein bekannt, die Gehäuse von handgeführten Arbeitsgeräten mit einem Antriebsmotor, insbesondere mit einem elektrischen Antriebsmotor, aus Kunststoff zu fertigen. Die Antriebswelle, die das Werkzeug antreibt, muss im Gehäuse des Arbeitsgeräts gelagert werden. Problematisch ist hierbei die Hitzeentwicklung im Betrieb, die zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Gehäuses führen kann.
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Aus der
DE 23 51 204 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt, bei der zwischen dem Lager und dem Gehäuse eine Wärmedämmzone vorgesehen ist. Die Wärmedämmzone kann beispielsweise als Beschichtung des Lagerelements mit einem schlecht wärmeleitenden Kunststoff ausgebildet sein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein handgeführtes Arbeitsgerät der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das einfach aufgebaut ist und eine hohe Lebensdauer besitzt.
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Diese Aufgabe wird durch ein handgeführtes Arbeitsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Anstatt einer aufwendigen Beschichtung des Lagerelements ist vorgesehen, das Lagerelement an einem Zwischenelement anzuordnen, das in einer Aufnahme des Gehäuses angeordnet ist und das sich an einer Auflagefläche gegenüber dem Boden der Aufnahme abstützt, die weniger als 50% einer gedachten Kreisringfläche zwischen dem Außenumfang des ersten Lagers und dem Umkreis um die Aufnahme beträgt. Als Umkreis um die Aufnahme wird dabei der Kreis bezeichnet, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse des Lagers liegt und dessen Radius dem Abstand des am weitesten von der Drehachse entfernten Punkts der Aufnahme zu der Drehachse entspricht. Dadurch, dass das Zwischenelement nur mit höchstens der Hälfte der Kreisringfläche am Boden der Aufnahme anliegt, wird der Wärmeübergang zwischen dem Lager und dem Gehäuse verringert. Durch den schlechten Wärmeübergang zwischen Zwischenelement und Gehäuse wird auch erreicht, dass sich die vom Lager abgegebene Wärme zunächst in dem Zwischenelement gleichmäßig ausbreitet, so dass eine gleichmäßige und verzögerte Wärmeabgabe an das Gehäuse erreicht wird. Dadurch kann eine starke lokale Erwärmung des Gehäuses verhindert werden. Eine aufwendige Beschichtung des Lagers kann vermieden werden. Die Auflagefläche kann sich aus mehreren Teilflächen zusammensetzen, wobei sich die angegebene Größe der Auflagefläche auf die Summe der Teilflächen bezieht.
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Die Auflagefläche beträgt vorteilhaft weniger als etwa 40%, insbesondere weniger als etwa 30%, vorteilhaft weniger als etwa 20% der Kreisringfläche zwischen dem Außenumfang des ersten Lagers und dem Umkreis um die Aufnahme. Das Zwischenelement liegt vorteilhaft nur mit einem Bruchteil der in Richtung der Drehachse gesehenen Projektionsfläche seines Umfangs an dem Gehäuse an. Vorteilhaft besitzt der Kunststoff des Zwischenelements eine höhere Wärmebeständigkeit als der Kunststoff der Aufnahme, in der das Zwischenelement angeordnet ist. Das Zwischenelement besteht insbesondere aus Polyamid 6.6, während das Gehäuse aus einem günstigeren, weniger wärmebeständigen Kunststoffbestehen kann wie beispielsweise Polypropylen. Es kann vorteilhaft sein, dass der Kunststoff des Zwischenelements und/oder der Kunststoff des Gehäuses glasfaserverstärkt sind. Es kann auch der gleiche Kunststoff für Zwischenelement und Gehäuse vorgesehen sein.
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Vorteilhaft wird die Auflagefläche durch einzelne, voneinander getrennte Auflagestellen gebildet, an denen das Zwischenelement am Boden der Aufnahme an dem Gehäuse anliegt. Damit kann auf einfache Weise ein schlechter Wärmeübergang vom Zwischenelement auf das Gehäuse erreicht werden. Die voneinander getrennten Auflagestellen, insbesondere voneinander getrennte Auflagepunkte, ermöglichen eine gute mechanische Abstützung und hohe Stabilität bei geringer Auflagefläche.
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Eine einfache Gestaltung ergibt sich, wenn das Zwischenelement mindestens eine erste Rippe besitzt, die auf mindestens einer am Boden der Aufnahme angeordneten zweiten Rippe anliegt. Insbesondere kreuzt die zweite Rippe die erste Rippe des Zwischenelements, wobei der Kreuzungspunkt der Rippen eine Auflagestelle des Zwischenelements bildet. Durch die Rippenstruktur können auf einfache Weise einzelne Auflagestellen ausgebildet werden. Gleichzeitig besitzen die Rippen eine gegenüber einem aus Vollmaterial bestehenden Element eine deutlich vergrößerte Oberfläche, so dass die Wärmeabgabe an die Luft im Gehäuse deutlich verbessert ist. Um eine gute Wärmeabgabe an die Luft zu erreichen und dadurch zu verhindern, dass die gesamte vom Zwischenelement aufgenommene Wärme an das Gehäuse abgegeben wird, ist vorgesehen, dass das Zwischenelement eine Vielzahl von sich in Richtung der Drehachse der Antriebswelle erstreckenden Vertiefungen besitzt. Dadurch wird die Oberfläche vergrößert und damit die Wärmeabgabe an die umgebende Luft verbessert. Insbesondere sind die Vertiefungen als Öffnungen ausgebildet, die sich durch das Zwischenelement erstrecken und die vorteilhaft von Kühlluft durchströmt sind. Dadurch kann eine aktive Kühlung des Zwischenelements durch einen hindurchströmenden Luftstrom erreicht werden. Das Gehäuse weist vorteilhaft entsprechende Öffnungen auf, um eine Luftdurchströmung des Zwischenelements zu erlauben. Das Zwischenelement besitzt insbesondere eine gitterförmige Struktur, die durch sich kreuzende erste und dritte Rippen gebildet ist. Dabei kann eine erste Rippe oder eine dritte Rippe ausreichend sein, wenn gleichzeitig mehrere dritte bzw. mehrere erste Rippen vorhanden sind. Die gitterförmige Struktur verwirklicht auf einfache Weise eine Vielzahl von Öffnungen für Kühlluft, eine große Oberfläche für gute Wärmeabgabe, eine hohe Stabilität und eine geringe Auflagefläche im Gehäuse.
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Vorteilhaft stehen die ersten Rippen in mindestens einer Richtung über die dritten Rippen über. Als Kontakt zum Gehäuse oder zum Lager kommen damit nur die ersten Rippen und nicht auch die dritten Rippen an der entsprechenden Seite zum Einsatz. Eine einfache Gestaltung ergibt sich, wenn die ersten Rippen bezogen auf die Drehachse der Antriebswelle nach außen, insbesondere radial zur Drehachse der Antriebswelle, verlaufen und wenn die dritten Rippen ringförmig, insbesondere kreisringförmig ausgebildet sind. Auch eine von der Kreisform abweichende Ringform, beispielsweise eine elliptische Form, ist jedoch möglich. Vorteilhaft ist das Zwischenelement etwa scheibenförmig ausgebildet, wobei die ersten Rippen an ihren nach außen weisenden Stirnseiten über die außen liegende dritte Rippe überstehen, an ihren nach innen weisenden Stirnseiten über die innen liegende Rippe überstehen und mit ihren innen liegenden Stirnseiten eine Aufnahme für das erste Lager begrenzen. Auch der Kontakt zum ersten Lager ist damit nicht vollflächig, sondern nur durch die Stirnseiten der über die innen liegende dritte Rippe überstehenden ersten Rippen gebildet. Es kann vorteilhaft sein, eine einzige dritte Rippe vorzusehen, so dass die außen liegende dritte Rippe gleich der innen liegenden dritten Rippe ist.
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Vorteilhaft ist am Boden der Aufnahme mindestens eine vierte Rippe angeordnet, die die dritten Rippen in Richtung der Drehachse der Antriebswelle gesehen kreuzt und die zu dem Zwischenelement einen Abstand besitzt. Dadurch, dass die vierte Rippe zu dem Zwischenelement einen Abstand besitzt, wird die Auflagefläche des Zwischenelements am Gehäuse verringert. Vorteilhaft ist mindestens eine fünfte Rippe am Boden der Aufnahme angeordnet, die die vierte Rippe kreuzt und zu dem Zwischenelement einen Abstand besitzt. Damit können in beiden Richtungen verlaufende Rippen zum Zwischenelement beabstandet sein.
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Vorteilhaft ist die Antriebswelle mit einem zweiten Lager gelagert, das in einem Antriebswellengehäuse gehalten ist. Um eine gute Kühlung des Antriebswellengehäuses und damit auch der Lagerstelle zu erreichen, ist vorgesehen, dass das Antriebswellengehäuse an seiner Außenseite mindestens eine Kühlrippe trägt. Das zweite Lager ist vorteilhaft das Lager, das vom Werkzeug einen größeren Abstand als das erste Lager hat, so dass hier ausreichend Bauraum zur Führung der Kühlluft vorhanden ist. Benachbart zum Antriebswellengehäuse ist vorteilhaft mindestens eine erste Strömungsleitrippe angeordnet, die einen von einem Lüfterrad geförderten Kühlluftstrom an der mindestens einen Kühlrippe vorbeileitet. Insbesondere ist mindestens eine zweite Strömungsleitrippe vorgesehen, die den Kühlluftstrom über mindestens einen Abschnitt der den Kühlrippen abgewandten Außenseite der ersten Strömungsleitrippe leitet. Durch die Umleitung des Kühlluftstroms über die zweite Strömungsleitrippe kann eine sehr gute Wärmeabfuhr von dem Antriebswellengehäuse erreicht werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Heckenschere,
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2 die Heckenschere aus 1 mit abgenommenem Gehäusedeckel,
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3 eine Draufsicht auf die Heckenschere aus 2,
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4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in 3,
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5 eine Explosionsdarstellung der Heckenschere aus 2,
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6 eine perspektivische Darstellung des Gehäusebodens der Heckenschere mit darin angeordnetem Zwischenelement,
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7 eine perspektivische Darstellung des Zwischenelements,
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8 eine perspektivische Darstellung der Aufnahme für das Zwischenelement,
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9 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Zwischenelements und des umgebenden Bereichs des Gehäusebodens,
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10 eine Draufsicht auf den Gehäuseboden mit markierten Auflagestellen,
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11 eine schematische Darstellung der Kreisringfläche.
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1 zeigt als Ausführungsbeispiel für ein handgeführtes Arbeitsgerät eine Heckenschere 1. Die vorgesehene Gestaltung kann jedoch auch bei anderen handgeführten Arbeitsgeräten, insbesondere bei handgeführten Arbeitsgeräten mit elektrischem Antriebsmotor, vorteilhaft sein.
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Die Heckenschere 1 besitzt das in 1 nur schematisch gezeichnete Gehäuse 2, an dem ein hinterer Handgriff 4 angeordnet ist. An der dem Handgriff 4 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 2 ragt das Werkzeug, nämlich die Messerbalken nach vorn, die in der Darstellung in 1 von einem Schutz 5 umgeben sind. Im Bereich der Anbindung der Messerbalken an das Gehäuse 2 ist ein Bügelgriff 3 am Gehäuse 2 festgelegt.
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Wie 2 zeigt, ist der Bügelgriff 3 zweiteilig ausgebildet und besitzt ein erstes Griffteil 15 und ein zweites Griffteil 16. Das erste Griffteil 15 ist am zweiten Griffteil 16 schwenkbar gelagert und gegenüber diesem gefedert und dient als Sicherheitseinrichtung. Werden die beiden Griffteile 15 und 16 nicht vom Bediener zusammengedrückt, läuft der Antriebsmotor 6 nicht. Wie 2 zeigt, ist der im Gehäuse 2 angeordnete Antriebsmotor 6 als Elektromotor ausgebildet und besitzt ein Blechpaket 14. Der Antriebsmotor 6 treibt ein unterhalb des Blechpakets 14 angeordnetes Lüfterrad 13 an. Das Lüfterrad 13 ist an der einem Getriebe 60 zugewandten Seite des Antriebsmotors 6 angeordnet. An der den Messerbalken abgewandten Seite des Antriebsmotors 6 ist ein Antriebswellengehäuse 9 angeordnet, das am Getriebegehäuse 7 integriert ist. An der Außenseite des Antriebswellengehäuses 9 sind eine Vielzahl von Kühlrippen 10 angeordnet, die quer zur Strömungsrichtung der vom Lüfterrad 13 geförderten Kühlluft liegen. Die Kühlrippen 10 verlaufen etwa radial zu der in 3 gezeigten Drehachse 57 einer Antriebswelle 8. An der Oberseite des Getriebegehäuses 7 sind beidseitig des Antriebswellengehäuses 9 erste Strömungsleitrippen 11 und zweite Strömungsleitrippen 12 angeordnet.
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Wie 3 zeigt, verlaufen die beiden beidseitig des Antriebswellengehäuses 9 und symmetrisch zueinander angeordneten Strömungsleitrippen 11 bogenförmig um das Antriebswellengehäuse 9, wobei die ersten Strömungsleitrippen 11 einen Abstand zu den Kühlrippen 10 am Antriebswellengehäuse 9 aufweisen. An der dem Antriebswellengehäuse 9 abgewandten Außenseite 47 der Strömungsleitrippen 11 verläuft jeweils eine Strömungsleitrippe 12. Die Strömungsleitrippe 12 schließt an das Antriebswellengehäuse 9 an und lenkt den Kühlluftstrom entlang des Pfeils 17 an die Außenseite 47 der Strömungsleitrippen 11. Von dort strömt die Kühlluft über nicht gezeigte Kühlluftschlitze seitlich aus dem Gehäuse 2 aus.
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Die Schnittdarstellung in 4 zeigt den Aufbau der Heckenschere 1 im Einzelnen. Der Antriebsmotor 6 ist als Innenläufermotor ausgebildet und besitzt einen innen liegenden Rotor 18, der von einem Stator 19 umgeben ist. Das Lüfterrad 13 ist drehfest mit dem Rotor 18 verbunden. Am Außenumfang des Lüfterrads 13 kann die vom Lüfterrad 13 geforderte Kühlluft nach außen strömen. Direkt benachbart zum Antriebsmotor 6 ist die Antriebswelle 8 in dem Antriebswellengehäuse 9 gelagert. Die Antriebswelle 8 ist mit einem ersten, unteren Lager 24 in einem Gehäuseboden 26 des Gehäuses 2 gelagert. Ein zweites, oberes Lager 23 der Antriebswelle 8 ist im Antriebswellengehäuse 9 benachbart zum Lüfterrad 13 angeordnet. Das Getriebegehäuse 7 wird von einer Gehäuseschale 61 gebildet, an der das Antriebswellengehäuse 9 integriert ist. Nach unten, zu der dem Antriebsmotor 6 abgewandten Seite, ist das Getriebegehäuse 7 von dem Gehäuseboden 26 verschlossen. Der Antriebsmotor 6 besitzt ein Antriebsritzel 20, das Teil des Rotors 18 ist. Das Antriebsritzel 20 treibt ein Zahnrad 21 an, das drehfest mit der Antriebswelle 8 verbunden ist. In der drehfesten Verbindung kann eine Überlastsicherung vorgesehen sein, die eine Relativdrehung bei Überlast zulässt. An der Antriebswelle 8 sind zwei Exzenter 33 und 34 fixiert, die die beiden Messerbalken 28 und 29 der Heckenschere 1 antreiben. Die Messerbalken 28 und 29 sind an einer Führung 27 gehalten. Die Führung 27 ist an der Gehäuseschale 61 gehalten. Hierzu ist mindestens eine in der Figur nicht gezeigte Befestigungsschraube vorgesehen. An der der Führung 27 abgewandten, dem Gehäuseboden 26 zugewandten Seite kann eine Abdeckleiste an den Messerbalken 28 und 29 angeordnet sein. Die Exzenter 33 und 34 treiben die Messerbalken 28 und 29 gegenläufig hin- und hergehend an. Es kann auch vorgesehen sein, dass nur einer der Messerbalken 28, 29 angetrieben ist und der andere Messerbalken stillsteht.
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Wie die Explosionsdarstellung in 5 zeigt, ist am Außenumfang der Antriebswelle 8 eine Feder 22 angeordnet, die als Kupplung dient. Am Getriebegehäuse 7 ist benachbart zum Antriebsritzel 20 eine Zwischenwand 35 eingesteckt. Wie die 4 und 5 zeigen, ist das erste, untere Lager 24 in einem Zwischenelement 25 gehalten, das in einer Aufnahme 31 des Gehäusebodens 26 angeordnet ist. Wie 5 zeigt, ist das Zwischenelement 25 scheibenförmig ausgebildet und besitzt eine gitterförmige Struktur. Auch am Boden der Aufnahme 31 ist eine gitterförmige Struktur durch Rippen gebildet.
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Wie 6 zeigt, besitzt das Zwischenelement 25 erste, bezogen auf die Drehachse 57 radial nach außen verlaufende Rippen 36 und Rippen 37, die ringförmig, im Ausführungsbeispiel kreisringförmig, verlaufen und die Rippen 36 miteinander verbinden. Das Zwischenelement 25 besitzt außerdem eine Aufnahme 56 für das Lager 24. Zur Lagesicherung in Umfangsrichtung ist eine der Rippen 36 verlängert ausgebildet und bildet damit einen nach außen ragenden Zapfen 40, der in eine am Umfang der Aufnahme 31 gebildete, in 8 gezeigte Öffnung 41 ragt und so die Drehlage des Zwischenelements 25 sichert.
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7 zeigt die Gestaltung des Zwischenelements 25 im Einzelnen. Zwischen den ringförmigen Rippen 37 und den radial verlaufenden Rippen 36 sind in Richtung der Drehachse 57 verlaufende Öffnungen 55 gebildet. Die Rippen 36 stehen sowohl an den gegenüberliegenden Flachseiten 58 und 59 als auch mit ihren innen liegenden Stirnseiten 42 und ihren außen liegenden Stirnseiten 43 über die ringförmigen Rippen 37 über. Die inneren Stirnseiten 42 begrenzen die Aufnahme 56 für das Lager 24. Das Lager 24 liegt demnach nicht über seinen gesamten Umfang, sondern nur im Bereich der Stirnseiten 42 der Rippen 36 an. Die äußeren Stirnseiten 43 bilden eine Anlagefläche an der Umfangswand der Aufnahme 31. Auch hier ist keine vollflächige Anlage gegeben. Am Zwischenelement 25 ist ein Bund 38 angeformt, der in eine Vertiefung 62 am Boden 44 der Aufnahme 31 ragt. Der Bund 38 geht über einen Absatz 39 in die Rippen 36 und 37 über. Der Absatz 39 bildet eine axiale Anlagefläche für das Lager 24.
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Wie 8 zeigt, ist am Boden 44 der Aufnahme 31 ebenfalls eine gitterförmige Struktur ausgebildet. Die gitterförmige Struktur ist durch etwa radial zur Drehachse 57 verlaufende Rippen 45 und ringförmige Rippen 46 und 48 gebildet. Dabei sind zwei innere, ringförmige Rippen 46 und eine äußere, ringförmige Rippe 48 vorgesehen. Mittig kann der Boden 44 der Aufnahme 31 eine Öffnung 30 besitzen, die in 8 und 9 jeweils gestrichelt eingezeichnet ist und die zur Kühlluftführung dient.
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Wie 9 zeigt, besitzen die ringförmigen Rippen 46 zum Zwischenelement 25 einen Abstand d. Die radialen Rippen 45 besitzen einen Abstand c zum Zwischenelement 25, der größer als der Abstand d ist. Das Zwischenelement 25 liegt nur auf der äußeren Rippe 48 sowie mit einer Vielzahl von einzelnen, vom Zwischenelement 25 nach unten ragenden Stutzen 50 an der am Boden 44 der Aufnahme 31 gebildeten Gitterstruktur an. Die Stutzen 50 sind zylindrisch ausgebildet und über den gesamten, den Bund 38 umgebenden Bereich gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Stutzen 50 liegen an den radialen Rippen 45 an, wodurch einzelne, voneinander getrennte Auflagestellen 54 gebildet sind. Entsprechende Auflagestellen 54 sind zwischen der ringförmigen Rippe 48 und den radial verlaufenden Rippen 36 des Zwischenelements 25 gebildet.
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In 10 sind die Auflagestellen 54 eingezeichnet. Die Auflagestellen 54 bilden zusammen eine Auflagefläche, an der sich das Zwischenelement 25 gegenüber dem Boden 44 abstützt. Die Auflagefläche ist bezogen auf den Boden 44 der Aufnahme 31 klein ausgebildet. Die Auflagefläche beträgt weniger als etwa 50%, insbesondere weniger als etwa 40%, vorteilhaft weniger als etwa 30%, insbesondere weniger als etwa 20% einer gedachten Kreisringfläche 65 zwischen dem Außenumfang 63 des Lagers 24 und einem Umkreis 64 um die Aufnahme 31. Im Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Auflagestellen 54 über weniger als 10% der Kreisringfläche. Die Kreisringfläche 63 ist in 11 schematisch gezeigt. Im Ausführungsbeispiel fällt der Umkreis 64 mit der Umfangswand 51 zusammen. Der Umkreis 64 ist ein Kreis, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse 57 der Antriebswelle 8 liegt und dessen Radius dem Abstand des von der Drehachse 57 am weitesten entfernten Punkts der Umfangswand 51 zur Drehachse 57 entspricht. Die Aufnahme 31 liegt damit vollständig im gedachten Umkreis 64.
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9 zeigt die Anlage der äußeren Stirnseiten 43 der Rippen 36 an der Umfangswand 51 der Aufnahme 31. Wie 8 zeigt, ist die Umfangswand 51 nach außen von etwa radial verlaufenden Rippen 53 gestützt.
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Wie 9 zeigt, ist die Antriebswelle 8 in axialer Richtung über eine Mutter 52 gesichert, die im Bereich des Bunds 38 des Zwischenelements 25 angeordnet ist.
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Wie 9 zeigt, ist der Außendurchmesser a des Zwischenelements 25 deutlich größer als der Außendurchmesser b des Lagers 24. Dadurch kann die im Lager 24 entstehende Wärme über eine große Fläche abgegeben werden. Das Zwischenelement 25 ist aus einem wärmebeständigeren Kunststoff als der Gehäuseboden 26 mit der Aufnahme 31. Vorteilhaft besteht das Zwischenelement 25 aus Polyamid, insbesondere Polyamid 6.6 und das Gehäuse aus Polypropylen. Das Zwischenelement 25 und/oder das Gehäuse 2 können glasfaserverstärkt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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