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Die Erfindung betrifft ein handgeführtes Arbeitsgerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Aus der
DE 10 2015 013 784 A1 ist ein handgeführtes Arbeitsgerät mit einem Verbrennungsmotor bekannt. Der Zylinder des Verbrennungsmotors weist Kühlrippen auf, an denen Kühlluft entlangströmt.
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Die
DE 21 56 754 B offenbart einen Zylinder für einen Zweitaktmotor, bei dem benachbarte Kühlrippen über Stege paarweise miteinander verbunden sind.
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Die
AT 414 263 B zeigt eine luftgekühlte Brennkraftmaschine, bei der die Kühlrippen des Zylinders so ausgerichtet sind, dass eine Aufteilung des Kühlluftstroms auf eine auslassseitige Seitenwand und die Deckfläche des Zylinders erreicht wird.
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Die
AT 003 672 U1 zeigt eine Brennkraftmaschine, bei der die Kühlrippen des Zylinders einen gekrümmten Versteifungsbereich aufweisen, in dem die Kühlrippenwand außerhalb einer Kühlrippenebene angeordnet ist.
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Ein handgeführtes Arbeitsgerät weist einen Verbrennungsmotor auf, wobei der Verbrennungsmotor einen Zylinder aufweist, der Kühlrippen trägt. Der Verbrennungsmotor weist eine Kurbelwelle auf. An einer Lüfterradseite des Verbrennungsmotors ist in einem Gebläsegehäuse ein Lüfterrad angeordnet, das einen Kühlluftstrom zum Zylinder fördert. Der Zylinder trägt erste Kühlrippen, die sich an der Lüfterradseite des Verbrennungsmotors erstrecken. Zwischen zwei benachbarten ersten Kühlrippen ist ein Kühlluftkanal gebildet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Zylinder eine Querrippe aufweist, die sich in dem Kühlluftkanal quer zu den beiden ersten Kühlrippen erstreckt.
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Es hat sich gezeigt, dass der Zylinder an der Lüfterradseite häufig sehr gut gekühlt wird, da ein großer Teil der Kühlluft an dieser Seite des Zylinders entlang strömt. Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, wenn der Zylinder im Betrieb möglichst gleichmäßig gekühlt wird, um die Rundheit der Zylinderbohrung auch bei Erhitzung des Zylinders vergleichsweise gut beibehalten zu können. Bei handgeführten Arbeitsgeräten steht häufig nicht ausreichend Bauraum zur Verfügung, um für jede Seite des Zylinders eine gewünschte Größe der Kühlrippen realisieren zu können. Die Querrippe, die sich in dem Kühlluftkanal quer zu den beiden ersten Kühlrippen erstreckt, versperrt den freien Strömungsquerschnitt des Kühlluftkanals zumindest teilweise. Dadurch kann auf einfache Weise die Kühlluftmenge, die an der Lüfterradseite im Betrieb entlang strömt, verringert und die an der benachbarten Zylinderseite entlang strömende Kühlluftmenge erhöht werden. Die Querrippe ist ein Teil des Zylinders, insbesondere einteilig am Zylinder angeformt und kann dadurch auf einfache Weise hergestellt werden. Zusätzliche Bauteile werden nicht benötigt. Die Querrippe und der Zylinder sind insbesondere gemeinsam in einem Gussverfahren hergestellt.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass die Querrippe eine geringere Höhe aufweist als zumindest eine den Kühlluftkanal begrenzende erste Kühlrippe. Die Höhe der Querrippe ist mittig zwischen den beiden ersten Kühlrippen gemessen, und die Höhe der ersten Kühlrippen ist an der Querrippe gemessen. Dadurch, dass die Querrippe eine geringere Höhe aufweist als zumindest eine den Kühlluftkanal begrenzende erste Kühlrippe, versperrt die Querrippe den zwischen den beiden Kühlrippen gebildeten Kühlluftkanal nur teilweise. Durch geeignete Auslegung der Höhe der Querrippe kann auf einfache Weise die an der Lüfterradseite entlang strömende Kühlluftmenge in gewissem Rahmen eingestellt werden. Insbesondere beträgt die Höhe der Querrippe mindestens die Hälfte der Höhe von mindestens einer der beiden ersten Kühlrippen.
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Die Querrippe erstreckt sich insbesondere von der einen zu der anderen den Kühlluftkanal begrenzenden ersten Kühlrippe. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Querrippe den Kühlluftkanal bezogen auf eine zwischen den Kühlrippen gemessene Breite des Kühlluftkanals nicht vollständig verschließt. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass die Querrippe sich nicht von der einen bis zu der anderen den Kühlluftkanal begrenzenden ersten Kühlrippe erstreckt.
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Insbesondere erstreckt sich die Querrippe über mindestens 60 % des Strömungsquerschnitts des Kühlluftkanals unmittelbar stromauf der Querrippe.
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Der Verbrennungsmotor weist insbesondere eine Mittelebene auf, die eine Zylinderlängsachse des Zylinders enthält und die parallel zur Drehachse des Lüfterrads verläuft. Insbesondere strömt der Kühlluftstrom auf einer ersten Seite der Mittelebene aus dem Gebläsegehäuse zum Zylinder. Die Querrippe ist insbesondere auf der ersten Seite der Mittelebene des Verbrennungsmotors angeordnet. Dadurch, dass die Querrippe und der Übertritt des Kühlluftstroms aus dem Gebläsegehäuse zum Zylinder auf der gleichen Seite der Mittelebene erfolgen, kann der Kühlluftstrom auf eine benachbarte Seite des Zylinders gelenkt werden, bevor eine übermäßige Aufheizung des Kühlluftstroms an der Lüfterradseite des Zylinders erfolgt ist.
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Insbesondere weist zumindest eine den Kühlluftkanal begrenzende erste Kühlrippe bezogen auf die Strömungsrichtung des Kühlluftstroms stromauf der Querrippe eine Aussparung auf. Insbesondere weist die dem Lüfterrad entfernt liegende erste Kühlrippe die Aussparung auf. Die Aussparung ermöglicht einen einfachen Übertritt eines Teilstroms des Kühlluftstroms an die zur Lüfterradseite benachbarte Seite des Zylinders. Insbesondere weisen mehrere erste Kühlrippen eine Aussparung stromauf der Querrippe auf. Dadurch kann der Kühlluftstrom in Richtung der Zylinderlängsachse durch die Aussparung der Kühlrippen strömen und sich so in Richtung der Zylinderlängsachse gut über die Kühlrippen verteilen.
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Insbesondere weist die erste Kühlrippe an der Aussparung eine geringere Höhe auf als an der Querrippe. Die Aussparung ist insbesondere durch eine geringere Höhe der ersten Kühlrippe gebildet. In alternativer Ausführung kann auch vorgesehen sein, dass die Aussparung durch eine Öffnung in mindestens einer ersten Kühlrippe gebildet ist.
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Insbesondere ist zwischen den beiden den Kühlluftkanal begrenzenden ersten Kühlrippen zumindest stromauf der Querrippe eine zweite Kühlrippe angeordnet. Die zweite Kühlrippe erstreckt sich insbesondere bis zu der Querrippe. Die zweite Kühlrippe verbessert die Wärmeabfuhr stromauf der Querrippe.
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Die zweite Kühlrippe weist insbesondere eine geringere an der Querrippe gemessene Höhe auf als die Querrippe.
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Insbesondere sind die ersten Kühlrippen in einer Seitenansicht des Verbrennungsmotors in Richtung der Drehachse zur Zylinderlängsachse geneigt angeordnet. Dadurch wird eine strömungsgünstige Anordnung der Kühlrippen ermöglicht, und eine übermäßige Umlenkung des Kühlluftstroms vom Lüfterradgehäuse zum Zylinder kann vermieden werden.
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Insbesondere weist das Arbeitsgerät ein Werkzeug auf, und der Verbrennungsmotor ist zum Antrieb des Werkzeugs vorgesehen. Das handgeführte Arbeitsgerät kann beispielsweise eine Motorkettensäge sein und das Werkzeug eine Sägekette.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Seitenansicht eines Arbeitsgeräts,
- 2 eine schematische Schnittdarstellung des Verbrennungsmotors des Arbeitsgeräts aus 1,
- 3 eine schematische Seitenansicht des Lüfterrads und des Zylinders des Arbeitsgeräts aus 1,
- 4 eine ausschnittsweise perspektivische Darstellung des Zylinders und des Lüfterrads des Arbeitsgeräts,
- 5 eine schematische Draufsicht auf das handgeführte Arbeitsgerät in Richtung des Pfeils V in 1.
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1 zeigt als Ausführungsbeispiel für ein handgeführtes Arbeitsgerät 1 eine Motorsäge. Das handgeführte Arbeitsgerät 1 kann auch ein anderes Arbeitsgerät, beispielsweise ein Trennschleifer, ein Freischneider, ein Hochentaster, ein Blasgerät oder dgl. sein. Das Arbeitsgerät 1 weist ein Gehäuse 2 auf, an dem ein Handgriff 3 und ein Griffrohr 4 festgelegt sind. Das Arbeitsgerät 1 weist einen Verbrennungsmotor 5 auf. Am Handgriff 3, der insbesondere als hinterer Handgriff ausgebildet ist, können Bedienelemente zur Bedienung des Verbrennungsmotors 5 angeordnet sein. Das Arbeitsgerät 1 weist ein Werkzeug 7 auf. Der Verbrennungsmotor 5 dient zum Antrieb des Werkzeugs 7.
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Im Ausführungsbeispiel ist das Werkzeug 7 eine Sägekette, die an einer Führungsschiene 6 umlaufend geführt ist. Im Betrieb ist das Werkzeug 7 von dem Verbrennungsmotor 5 an der Führungsschiene 6 umlaufend angetrieben. Anstatt der Sägekette kann auch ein anderes Werkzeug vorgesehen sein.
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Der Verbrennungsmotor 5 umfasst ein Kurbelgehäuse 8 und einen Zylinder 9. Der Zylinder 9 weist eine Zylinderlängsachse 10 auf.
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Die Gestaltung des Verbrennungsmotors 5 ist in 2 im Einzelnen gezeigt. Im Ausführungsbeispiel ist der Verbrennungsmotor 5 ein Zweitaktmotor. Der Verbrennungsmotor 5 kann jedoch auch ein Viertaktmotor, insbesondere ein gemischgeschmierter Viertaktmotor, sein. Insbesondere ist der Verbrennungsmotor 5 ein Einzylindermotor. Wie 5 zeigt, ist im Zylinder 9 ein Brennraum 12 ausgebildet. Der Brennraum 12 ist von einem im Zylinder 9 hin- und hergehend gelagerten Kolben 14 begrenzt. In den Brennraum 12 ragt eine Zündkerze 13. Der Kolben 14 treibt im Betrieb über einen Pleuel 15 eine im Kurbelgehäuse 8 um eine Drehachse 17 drehbar gelagerte Kurbelwelle 16 rotierend an. Ein Kurbelgehäuseinnenraum 28 des Kurbelgehäuses 8 ist im Bereich eines unteren Totpunkts des Kolbens 14 über mindestens einen Überströmkanal 18, im Ausführungsbeispiel über mehrere Überströmkanäle 18 mit dem Brennraum 12 verbunden. Die Überströmkanäle 18 münden mit Überströmfenstern 19 an einer Zylinderbohrung 11 des Zylinders 9. An der Zylinderbohrung 11 ist eine Einlassöffnung 20 ausgebildet, die im Ausführungsbeispiel vom Kolben 14 gesteuert ist. An der Einlassöffnung 20 mündet ein Ansaugkanal 42. Aus dem Brennraum 12 führt eine Auslassöffnung 21. Die Auslassöffnung 21 ist insbesondere vom Kolben 14 gesteuert. An die Auslassöffnung 21 schließt ein Auslasskanal 43 an.
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Die Bewegung des Kolbens 5 in Richtung vom Kurbelgehäuse 8 zum Brennraum 12 wird nachfolgend als Aufwärtshub des Kolbens 14 bezeichnet. Die Bewegung des Kolbens 14 in Richtung vom Brennraum 12 zum Kurbelgehäuse 8 wird nachfolgend als Abwärtshub des Kolbens 14 bezeichnet. Dem Verbrennungsmotor 5 wird Kraftstoff über eine nicht gezeigte Kraftstoffzuführeinrichtung, beispielsweise ein Kraftstoffventil oder einen Vergaser, zugeführt. Der Kraftstoff kann in den Ansaugkanal 42, in den Kurbelgehäuseinnenraum 28, in einen oder mehrere Überströmkanäle 18 und/oder in den Brennraum 12 zugeführt werden.
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Im Betrieb des Verbrennungsmotors 5 wird beim Aufwärtshub des Kolbens 14 nach dem Öffnen der Einlassöffnung 20 Luft oder Kraftstoff/Luft-Gemisch aus dem Ansaugkanal 42 in den Kurbelgehäuseinnenraum 28 angesagt. Beim Abwärtshub des Kolbens 14 wird die Luft oder das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Kurbelgehäuseinnenraum 28 verdichtet und strömt, sobald die Überströmfenster 19 zum Brennraum 12 geöffnet sind, in den Brennraum 12 über. Beim folgenden Aufwärtshub des Kolbens 14 wird die Luft oder das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Brennraum 12 verdichtet. Im Bereich eines oberen Totpunkts des Kolbens 14 wird das Kraftstoff/Luft-Gemisch im Brennraum 12 gezündet. Die darauf folgende Verbrennung im Brennraum 12 beschleunigt den Kolben 14 in Richtung auf seinen unteren Totpunkt. Wenn die Auslassöffnung 21 vom abwärtsfahrenden Kolben 14 geöffnet wurde, strömen Abgase aus dem Brennraum 12 aus.
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Wie 3 zeigt, weist der Zylinder 9 erste Kühlrippen 22, 22a, 22b auf. Zwischen benachbarten Kühlrippen 22, 22a, 22b sind Kühlluftkanäle 31 gebildet. An der Kurbelwelle 16 ist ein Lüfterrad 24 drehfest fixiert, das im Betrieb von der Kurbelwelle 16 in einer Drehrichtung 27 um die Drehachse 17 rotierend angetrieben wird. Das Lüfterrad 24 ist in einem Gebläsegehäuse 25 angeordnet. Das Gebläsegehäuse 25 ist insbesondere sich etwa spiralförmig erweiternd ausgebildet.
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Das Lüfterrad 24 fördert im Betrieb einen Kühlluftstrom 37 in Richtung zum Zylinder 9. Der Kühlluftstrom 37 teilt sich einen ersten Teilkühlluftstrom 38 und einen zweiten Teilkühlluftstrom 39 auf, wie in den 3 und 4 schematisch angedeutet ist. Insbesondere erfolgt die Aufteilung des Kühlluftstroms 37 in die Teilkühlluftströme 38 und 39 außerhalb des Gebläsegehäuses 25. Das Lüfterrad 24 ist an einer Lüfterradseite 29 des Verbrennungsmotors 5 angeordnet. Der erste Teilkühlluftstrom 38 strömt an der Lüfterradseite 29 am Zylinder 9 entlang.
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Der Verbrennungsmotor 5 weist eine Mittelebene 32 auf. Die Mittelebene 32 enthält die Zylinderlängsachse 10 und verläuft parallel zur Drehachse 17. Insbesondere liegt die Drehachse 17 in der Mittelebene 32. Die Mittelebene 32 weist eine erste Seite 33 und eine zweite Seite 34 auf. Auf der ersten Seite 33 der Mittelebene 32 strömt der Kühlluftstrom 37 im Ausführungsbeispiel aus dem Gebläsegehäuse 25 zum Zylinder 9.
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Der Zylinder 9 weist eine Querseite 35 auf. Die Querseite 35 verläuft an der dem Handgriff 3 (1) zugewandt liegenden Seite des Zylinders 9. Die Querseite 35 verläuft auf der ersten Seite 33 der Mittelebene 32. Der zweite Teilkühlluftstrom 39 strömt an der Querseite 35 am Zylinder 9 entlang.
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Außer dem ersten Teilkühlluftstrom 38 und dem zweiten Teilkühlluftstrom 39 können weitere Teilkühlluftstrome vorgesehen sein.
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In 3 sind zwei der ersten Kühlrippen 22 zur einfacheren Unterscheidung als Kühlrippen 22a und 22b bezeichnet. Alle weiteren ersten Kühlrippen 22 sind mit dem Bezugszeichen 22 versehen.
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Wie 3 schematisch zeigt, ist zwischen zwei ersten Kühlrippen 22a und 22b eine Querrippe 23 angeordnet. Die Querrippe 23 erstreckt sich in dem Kühlluftkanal 31 quer zu den beiden ersten Kühlrippen 22a und 22b. Die Querrippe 23 versperrt teilweise den freien Strömungsquerschnitt des Kühlluftkanals 31. Dadurch wird der zweite Teilkühlluftstrom 39 vergrößert. Dadurch wird der Luftmassenstrom von Kühlluft entlang der Querseite 35 vergrößert und der Luftmassenstrom entlang der Lüfterradseite 29 verringert. Dadurch kann die Kühlwirkung an der Querseite 35 erhöht werden. Dadurch kann eine gleichmäßigere Erwärmung des Zylinders 9 an der Lüfterradseite 29 und an der Querseite 35 erreicht werden.
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Die Querrippe 23 ist in einem Kühlluftkanal 31 angeordnet, der eine senkrecht zu mindestens einer ersten Kühlrippe 22a, 22b gemessene Breite d aufweist. Die Querrippe 23 erstreckt sich über die gesamte Breite d des Kühlluftkanals 31.
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Wie 3 zeigt, sind die ersten Kühlrippen 22, 22a, 22b im Ausführungsbeispiel zur Zylinderlängsachse 10 um einen Winkel α geneigt, der weniger als 90° beträgt. Auch ein Winkel α von 90° kann vorgesehen sein. Der Winkel α beträgt insbesondere 30° bis 90°, insbesondere 30° bis 75°, insbesondere 50° bis 70°. Die Querrippe 23 verläuft insbesondere senkrecht zu den ersten Kühlrippen 22a und 22b. Die ersten Kühlrippen 22a und 22b schließen mit der Zylinderlängsachse 10 den Winkel α in Seitenansicht des Verbrennungsmotors 5 in Blickrichtung in Richtung der Drehachse 17 ein.
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Wie 3 schematisch zeigt, weist der Zylinder 9 eine zweite Kühlrippe 26 auf, die sich zwischen den ersten Kühlrippen 22a und 22b bis zur Querrippe 23 erstreckt. Die zweite Kühlrippe 26 ist im Kühlluftkanal 31 zwischen den ersten Kühlrippen 22a und 22b angeordnet, zwischen denen die Querrippe 23 verläuft
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Wie 3 zeigt, sind die Querrippe 23 und die zweite Kühlrippe 26 auf der ersten Seite 33 des Verbrennungsmotors 5 angeordnet. Wie 3 zeigt, strömt die Kühlluft auf der ersten Seite 33 am Außenumfang des Lüfterrads 24 in Richtung zum Zylinder 9 und tritt auf der ersten Seite 33 aus dem Gebläsegehäuse 25 zum Zylinder 9 über. Auf der zweiten Seite 34 strömt die Kühlluft insbesondere vom Zylinder 9 ab.
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Wie 1 zeigt, ist auf der ersten Seite 33 der Mittelebene 32 des Verbrennungsmotors 5 der hintere Handgriff 3 angeordnet. Auf der zweiten Seite 34 sind die Führungsschiene 6 und das Werkzeug 7 angeordnet.
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4 zeigt die Gestaltung der Kühlrippen 22, 22a, 22b und 26 im Einzelnen. Insbesondere erstrecken sich die ersten Kühlrippen 22 und 22a, 22b weitgehend, insbesondere vollständig über den Umfang des Zylinders 9. Insbesondere erstrecken sich zumindest einige der ersten Kühlrippen 22 vollständig um den Zylinder 9.
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Wie 4 zeigt, weist das Lüfterrad 24 eine Vielzahl von Lüfterflügeln 36 auf, die die Kühlluft fördern. Der Kühlluftstrom 37 teilt sich in den ersten Teilkühlluftstrom 38 und den zweiten Teilkühlluftstrom 39 auf. Der erste Teilkühlluftstrom 38 strömt durch Kühlluftkanäle 31, die zwischen benachbarten ersten Kühlrippen 22, 22a, 22b gebildet sind. Zwischen der Kühlrippe 22a und der Kühlrippe 22b ist die Querrippe 23 angeordnet. Wie 4 zeigt, weist die Kühlrippe 22a an der Querrippe 23 eine Höhe a auf. Im Ausführungsbeispiel weist die Kühlrippe 22b an der gegenüberliegenden Seite des Kühlluftkanals 31 eine entsprechende, in 4 nicht eingezeichnete Höhe a auf. Die Querrippe 23 weist eine an der ersten Kühlrippe 22a oder 22b gemessene Höhe b auf.
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Wie 4 zeigt, ist die Höhe b kleiner als die Höhe a. Insbesondere beträgt die Höhe b der Querrippe 23 mindestens die Hälfte der Höhe a mindestens einer der beiden ersten Kühlrippen 22a und 22b, zwischen denen die Querrippe 23 verläuft. Insbesondere sind die beiden ersten Kühlrippen 22a und 22b an der Querrippe 23 gleich hoch ausgebildet.
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Auch unterschiedliche Höhen der Kühlrippen 22a und 22b an der Querrippe 23 können jedoch vorteilhaft sein.
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Wie 4 zeigt, erstreckt sich die Querrippe 23 von der ersten Kühlrippe 22a bis zu der ersten Kühlrippe 22b. Die Querrippe 23 erstreckt sich über mindestens 60 % des Strömungsquerschnitts des Kühlluftkanals 31. Der Strömungsquerschnitt ist dabei unmittelbar stromauf der Querrippe 23 gemessen. Wie 4 auch zeigt, weist die zweite Kühlrippe 26 eine an der Querrippe 23 gemessene Höhe c auf, die kleiner als die Höhe der Querrippe 23 ist. Insbesondere beträgt die Höhe c der zweiten Kühlrippe 26 höchstens 80 % der Höhe b der Querrippe 23.
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Wie 4 zeigt, weist die Kühlrippe 22a, die an der dem Lüfterrad 24 entfernt liegenden Seite des Kühlluftkanals 31 verläuft, stromauf der Querrippe 23 eine Aussparung 30 auf. Im Ausführungsbeispiel ist die erste Kühlrippe 22a an der Aussparung 30 mit einer geringeren Höhe a' ausgebildet. Die Höhe a' beträgt insbesondere höchstens 50 %, insbesondere höchstens 20 % der Höhe a. In alternativer Gestaltung kann die Aussparung 30 auch durch eine Öffnung in der Kühlrippe 22a ausgebildet sein.
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Wie 4 auch zeigt, weisen alle weiteren ersten Kühlrippen 22, die an der dem Lüfterrad 24 entfernt liegenden Seite der ersten Kühlrippe 22a verlaufen, ebenfalls Aussparungen 30 auf. Die Aussparungen 30 der Kühlrippen 22, 22a bilden einen Strömungskanal für den zweiten Teilkühlluftstrom 39. Dadurch wird ein guter Übertritt des zweiten Teilkühlluftstroms 39 an die Querseite 35 ermöglicht.
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5 zeigt eine schematische Draufsicht auf das handgeführte Arbeitsgerät 1. An der Lüfterradseite 29 ist das Lüfterrad 24 angeordnet. Der Verbrennungsmotor 5 weist eine gegenüberliegende Stirnseite 40 auf. Die Lüfterradseite 29 und die Stirnseite 40 sind durch die Querseite 35 und eine zweite Querseite 41 verbunden. Die Querseite 35 ist die dem Handgriff 3 naheliegende Querseite des Verbrennungsmotors 5. Die Querseite 41 ist die dem Handgriff 3 entfernt und dem Werkzeug 7 naheliegende Querseite. 5 zeigt schematisch auch die Position der Querrippe 23 an der Lüfterradseite 29. Die Querrippe 23 und die Querseite 35 sind auf der ersten Seite 33 der Mittelebene 32 angeordnet. 5 zeigt auch schematisch die Teilkühlluftströme 38 und 39.