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Stand der Technik
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Ein Eisgerät ist ein Eispickel, der zum Klettern in steilem Eis, wie gefrorenen Wasserfällen, Firn oder Fels, eingesetzt wird. Er besteht aus einem Schaft mit zwei Enden, an denen auf der einen Seite Griffe, auf der anderen Seite der Kopf befestigt sind. Zum Kopf gehört die Haue, die in das Eis, den Firn oder in Felsspalten eindringt. Am Kopf, der Haue gegenübergelegen, können je nach Anwendung eine Schaufel oder ein Hammer befestigt werden. Am Kopf entgegengesetzten Ende befinden sich ein oder mehrere Griffe. Diese Griffe sind meist gummiert und ergonomisch so geformt, dass sie ein sicheres festhalten möglich machen. Am untersten Griff, dem Schaft entgegengesetzt, befindet sich eine metallene Spitze, die dafür genutzt werden kann sich auf Firn, Eis oder Fels im Kopfstütz abzustützen. Zusätzlich sind an verschiedenen Stellen des Eisgeräts Befestigungsmöglichkeiten für Karabiner oder Schlaufen in Form von Löchern oder Ösen angebracht.
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Um die Einschlagsenergie und das Schwungverhalten zu verbessern, werden nach Stand der Technik zusätzliche Gewichte am Kopf oder der Haue befestigt. Dadurch wird erreicht, dass die Schwungmasse und damit die Einschlagsenergie erhöht wird.
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Das Anbringen von Gewichten, und die damit einhergehende Erhöhung der Gesamtmasse des Eisgerätes für eine Verbesserung der Schwungmasse steht allerdings immer im Widerspruch zur Forderung, dass Eisgeräte auch möglichst leicht sein müssen, damit der Schlag kraftsparend durchgeführt werden kann. Außerdem muss mit dem Eisgerät immer ein Höhenunterschied überwunden werden. Eine Einsparung von Gewicht kann auch hier dem Nutzer Kräfte sparen.
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In anderen Anwendungen, wie es zum Beispiel in Patent
DE 10 2017 001 861 A1 für eine Axt beschrieben ist, wird die Einschlagsenergie durch eine bewegte Masse, die sich in Schlagrichtung des Axtkopfes linear bewegt, erhöht. Tatsächlich wird mit dieser Anwendungen aber nur eine Erhöhung der Einschlagenergie erreicht, wenn der Schlag der Axt in Richtung der Schwerkraft gerichtet ist. Die Erhöhung der Einschlagenergie resultiert dabei aus der potenziellen Energie der zusätzlichen bewegten Masse.
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Dies ist in der Regel beim Eisklettern nicht der Fall, da der Schlag über dem Kopf in der Horizontalen ausgeführt wird. Die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung unterscheidet sich von Patent
DE 102017 001 861 A1 insbesondere darin, dass die bewegte Masse eine nicht lineare Bewegung beschreibt, die aus den Rotationskräfte der Schlagbewegung resultiert.
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Problematik
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Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem des Widerspruchs einer hohen Schwungmasse zu einem niedrigen Gesamtgewicht zugrunde. Einerseits wird eine hohe Schwungmasse für eine möglichst hohe Einschlagsenergie benötigt. Auf der anderen Seite soll das Gesamtgewicht möglichst niedrig sein, sodass die oft wiederholte Schlagbewegung möglichst kraftsparend ausgeführt werden kann. Zusätzlich besteht der Vorteil eines niedrigen Gesamtgewichts in der Kraftersparnis bei der Überwindung des Höhenunterschieds beim Klettern.
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Lösung
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Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
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Es wird eine Beschleunigungsvorrichtung in das Eisgerät integriert. Dieses hat den Zweck durch einen Stoß einer bewegten Masse auf die Haue entweder direkt oder auf ein mit der Haue verbundenes metallenes Übertragungsteil den Impuls bzw. die kinetische Energie der Masse zu übertragen.
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Je nach Schlagdurchführung wird der Impuls beziehungsweise die Energie zu einem von zwei möglichen Zeitpunkten übertragen. Findet der Stoß vor dem Eindringen der Haue in das Eis statt, wird die Haue durch die Übertragung des Impulses beschleunigt. Findet Stoß während oder nach Beginn des Eindringens der Haue in das Eis statt, wird der Impuls beziehungsweise die Energie mit einem Nachschlag übertragen und vertieft den sitz der Haue.
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Die bewegte Masse gleitet beziehungsweise rollt vom Griff Richtung Kopf über eine Führung, welche mit den Schaft verbunden ist oder aus diesem besteht.
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Die Masse wird durch Trägheitskräfte wie zum Beispiel, die Zentrifugalkraft, die durch den Rotationsanteil der Schlagbewegung auf die Masse wirkt, vom Griff weg in Richtung Kopf und Haue beschleunigt.
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Im Bereich des Kopfes lenkt die Führung, die in den Kopf integriert sein kann, die Masse so um, dass die Bewegungsrichtung der Masse in die Eindringrichtung der Haue zeigt.
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Vorteile
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Das Eisgerät nach Anspruch 1 hat den signifikanten Vorteile gegenüber Eisgeräten nach Stand der Technik, dass der Nutzer beim klettern Kraft spart. Dies ist im wesentlichen durch zwei Eigenschaften der Erfindung begründet.
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Durch das Beschleunigungssystem hat das Eisgerät gegenüber Geräten nach Stand der Technik den Vorteil, dass aufgrund der Übertragung des Impulses bzw. der kinetischen Energie durch den Stoß eine höhere Einschlagenergie vorhanden ist. Dadurch kann das Gesamtgewicht des Eisgerätes bei gleichbleibender evtl. sogar höherer Einschlagsenergie reduziert werden, sodass das Klettern kraftsparender wird. Dabei entsteht keine neue Energie. Die Vorteile der Beschleunigungsvorrichtung beruhen dabei auf einer Verschiebung der Massenverteilung kombiniert mit veränderten Kräfte und Geschwindigkeitsverhältnissen.
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Durch eine dynamische Verschiebung des Schwerpunktes während des Schlags kann der Einzelschlag kraftsparender ausgeführt werden. Da die bewegte Masse vor dem Schlag nah am Griff und somit am Rotationsmittelpunkt liegt, ist das Trägheitsmoment klein. Durch die Bewegung der Masse Richtung Kopf und damit weg vom Rotationsmittelpunkt, steigt das Trägheitsmoment und ist zum Zeitpunkt des Eindringens der Haue in das Eis maximal. Dadurch ist die benötigte Energie für die Anfangsbeschleunigung des Schlags geringer als bei Eisgeräten nach Stand der Technik, was zu einer Krafteinsparung für den Nutzer führt. Beim Auftreffen der Haue auf das Eis ist durch das höhere Massenträgheitsmoment die Rotationsenergie und damit die Einschlagsenergie höher.
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Beschreibung eines Ausführungsbeispiels:
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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1 Zeigt eine schematische Darstellung des Eisgerätes mit Beschleunigungsvorrichtung. Das Ausführungsbeispiel besteht aus einem aus Kunststoffen spritzgegossenem Griff 1 mit Metallkern, an dessen Ende sich eine metallene Spitze 2 befindet. Die Führung besteht aus dem Schaft 3 und kann aus einem stranggepressten Metallprofil hergestellt werden. Der Kopf 4 besteht aus zwei geschmiedeten Hälften, die die Haue 5, die Schaufel 6 und den Schaft 3 verbindet. Diese Verbindung kann zum Beispiel durch einen Formschluss und Verschrauben der beiden Hälften realisiert werden. Die bewegte Masse der Beschleunigungsvorrichtung ist in Form der Kugel 7 realisiert und aus einem Metall gefertigt.
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Es ist ein beispielhafter Rotationsmittelpunkt 8 zu sehen. Durch die Rotation 9 um den Rotationsmittelpunkt 8 und die daraus resultierenden Kräfte wird die Kugel 7 auf der Bahn 10 beschleunigt und im Bereich 11 durch die Führung in Form des Schaftes 3 in Eindringrichtung der Haue 5 umgelenkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017001861 A1 [0004, 0005]
