CN101817106B - 蓄电池驱动的手操纵式工作器械 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蓄电池驱动的手操纵式工作器械，具体而言，涉及一种便携的手操纵式机动链锯，该机动链锯带有器械壳体(9)，在其中容纳有电驱动马达(8)和用于工作工具(11)的输出装置(10)。此外，在器械壳体(9)中布置有蓄电池组(15)，其中，器械壳体(9)具有用于操纵工作器械(1)的手柄(4，6)。根据本发明，蓄电池组(15)基本上全部容纳在器械壳体(9)的容纳槽(16)中，其中，器械壳体(9)具有壳体体积(19)并且容纳槽(16)具有处于器械壳体(9)中的容纳体积(17)，壳体体积(19)与容纳体积(17)的体积比值在约1.5至最大5的范围内。

Description

蓄电池驱动的手操纵式工作器械
技术领域
本发明涉及一种手操纵式(handgeführt)工作器械尤其为便携的手操纵式工作器械，例如绿篱机、机动链锯、室外修剪机(Freischneider)或类似者。
背景技术
从文件US2007/0240892A1中已知一种构造为机动链锯的手操纵式工作器械，在其器械壳体中容纳有带有相关联的用于工作工具(Arbeitswerkzeug)、即锯链的输出装置(Abtrieb)的电驱动马达(Antriebsmotor)。蓄电池组与器械壳体相连接，该蓄电池组从外部联结(andocken)到器械壳体的轮廓处。通过带有操作元件的第一后手柄来操纵该工作器械并控制驱动马达，同时通过使用者的第二只手握住第二前手柄，以用于保持工作器械。
在多种实施方案中已知这种双手工作器械。这种带有蓄电池驱动的电动马达的器械的实施方案是特别的挑战，因为一方面必须提供充足的驱动功率供使用，另一方面足够的运行时间是必须的。因此，供使用的电能需要相应大且重的蓄电池组，而与蓄电池组具有的化学原料无关。
这种蓄电池组一般在外部联结到器械壳体处，因此明显突出超过器械壳体的轮廓。所期望的机械功率越高和所期望的运行时间越长，蓄电池组就越大，并且蓄电池组就更多地突出超过机械壳体。
发明内容
本发明的目的在于，如此地构造蓄电池驱动的工作器械，即，在足够功率和运行时间下，使得不带有妨碍的结构的紧凑型器械壳体成为可能的器械结构是可能的。
通过本发明的工作器械来实现该目的。
根据本发明，蓄电池组基本上在其整个长度上全部容纳在壳体的容纳槽(Aufnahmeschacht)中，其中，器械壳体具有壳体体积并且容纳槽具有位于器械壳体中的容纳体积(Aufnahmevolumen)。根据本发明，如此地选择形状，即，使得壳体体积与容纳体积的比值V在约1.5至最大约5的范围内。
该体积比值一方面提供足够大的容纳体积供相应地确定尺寸的蓄电池组使用，并且另一方面在壳体中允许足够的结构空间，以用于以节约空间且适宜的方式布置如电驱动马达、输出装置以及类似者的器械部件。
适宜地，壳体体积与容纳体积的比值V可降至低于2.5，由此可实现紧凑、可多方面使用的工作器械。
不仅体积的确定具有重要意义，而且器械壳体内的蓄电池的重心位置同样具有重要意义。有利地，采取这样的布置，即，从后手柄至器械壳体的前端侧所测量的工作器械的器械长度和蓄电池组的质量重心与后手柄的间距的比值约为1.7至2.8，尤其约为2。在此，有利地设置这样的高度，即，在该高度中，自工作器械的底部起所测量的壳体高度和蓄电池组的质量重心与底部的间距的比值约为1.5至2.5，尤其约为1.8。已证实适宜的是，在工作器械的俯视图中，蓄电池组的质量重心相对于器械纵轴线带有优选小的侧向间距。
蓄电池组具有约500cm3至1200cm3、尤其约1100cm3的体积并且为布置在蓄电池组壳体中的单个电池的组合提供如此充足的结构空间，即，无论NiCd电池(镍铬电池)、NiMh电池(镍氢电池)、LiIo电池(锂离子电池)，LiPo电池(锂聚合物电池)、LiFePo4电池(磷酸铁锂电池(Lithium-Eisen-Phosphat-Zelle))、锂-钛电池(Lithium-Titanat-Zelle)还是类似设计的电池。有利地，电池电压在2伏至5伏、优选约3.6伏至3.7伏的范围内，其中，通过电池的数量及其联接(串联，并联)可提供12伏至80伏、优选25伏至51伏的蓄电池组电压。有利地，蓄电池组具有约36伏至48伏的空载电压。
壳体体积包括容纳槽的容纳体积并且尤其还包括后手柄的体积，该后手柄适宜地构造成与器械壳体成为一体并且算作壳体体积。
蓄电池组具有近似方形的几何形状，并且在其纵轴线上大致在器械壳体的总高度上延伸。蓄电池组布置在工作器械的后手柄和前手柄之间，其中，用于蓄电池组的容纳槽的纵轴线适宜地与器械纵轴线包夹小于90°的角。有利地，容纳槽的纵轴线相对于器械壳体的底部的垂线向前或向倾斜了约2°至20°的范围内的角，尤其倾斜了10°至15°。
电驱动马达和尤其同样输出装置位于容纳壳体或布置在其中的蓄电池组和器械壳体的前端侧之间的范围内。在此，电驱动马达适宜地大约定位在前手柄的下方，其中，电驱动马达的转动轴线横向于器械纵轴线并且与其尤其包夹90°的角。关于横向于器械纵轴线，不仅包括电驱动马达的水平转动轴线(机动链锯)，而且包括电驱动马达的竖直转动轴线(绿篱机)。
电驱动马达可为如DC马达(直流马达)的有刷转子，其通过电子控制器(Steuerelektronik)而运行。在发明的优选设计方案中，EC马达(电子整流马达)或者无刷马达设有外转子，其通过合适的电子控制器而运行。该电子控制器有利地在器械壳体中布置在前手柄的范围内。
附图说明
本发明的其它特征将从其它的权利要求、说明书以及附图(在其中示出了下文详细描述的本发明的实施例)中得出。其中：
图1显示了从上方观看的由使用者保持的机动链锯的示意性图示，
图2显示了根据图1的机动链锯的示意性的侧视图，
图3显示了根据图1的机动链锯的示意性的俯视图，
图4显示了绿篱机的示意性的侧视图，
图5显示了根据图4的绿篱机的示意性的俯视图。
具体实施方式
在根据图1至图3的附图中示出的、手操纵式工作器械1的实施例实施为机动链锯2，其由使用者3持握并操纵。根据本发明的手操纵式工作器械1同样可为如图4和图5中所示的绿篱机，或者同样为切断机、室外修剪机、裁边器(Kantenscheider)、高位枝修剪器(Hochentaster)、鼓风器械、喷洒器械、抽吸器械、地面钻孔器械、用于多功能意图的多用途马达器械、打扫器械、机动中耕机、旋耕机、高压清洁器、草坪修剪机、松土机、碎草机、湿式或干式抽吸机或者类似的工作器械。
使用者3借助于两个手柄操纵附图中显示的工作器械1，其中，使用者的第一只手5握住第一后手柄4，并且使用者3的第二只手7握住第二前手柄6。因此，所示出的手操纵式工作器械为带有后手柄4和前手柄6的双手器械。后手柄4优选构造成与器械壳体9成为一体，并且尤其包括连接在一起的把手壳层(Griffschale)。前手柄6实施为横向于器械纵轴线33的弓形把手(Bügelgriff)。后手柄4在器械纵轴线33中取向。
工作器械1的器械壳体9限制器械体积19；该器械体积19为由优选由塑料制成的器械壳体9的壳体部件所包围的空间容量。工作器械1的切割或工作工具11不算作器械体积19。如图2和图3所示，在器械壳体9中容纳有电驱动马达8以及用于工作工具11的输出装置10。在根据图1至图3的实施例中，工作工具11为锯链12，其在导轨13的外环槽中旋转(umlaufen)。该锯链12由链轮14驱动，其与输出装置10(在实施例中为马达轴)驱动连接。
工作器械1的器械壳体9与蓄电池组15相连接；在所示的实施例中，蓄电池组15容纳并保持在容纳槽16中，该容纳槽16构造在器械壳体9中。容纳槽16具有容纳体积17，该容纳体积17基本上对应于蓄电池组15的体积，优选稍大一些。采取这样的布置，即，蓄电池组15(如图2中点划线所示)基本上完全容纳在器械壳体9的容纳槽16中。在此，蓄电池组适宜地具有约500cm3至1200cm3、尤其约1100cm3的体积。
壳体体积19与容纳槽16的容纳体积17的比值为V；根据本发明的中心思想，壳体体积19与容纳体积17的比值V在约1.5至最大约5的范围内。在特别的设计方案中，如此地选择该比值，即，其小于2.5。
如结合图3从图2中所得出的那样，蓄电池组15具有近似方形的外形，其中，蓄电池组15在其纵轴线18中大致在器械壳体9的总高度MH上延伸。相应地，容纳槽16大致从壳体底部20延伸至器械壳体9的壳体顶部21，其中，容纳槽16在其面向壳体顶部21的端部处为开口的，并构造插入口22，通过该插入口22将蓄电池组15推入到容纳槽16中，并因此推入到器械壳体9中。
蓄电池组15包括多个布置在蓄电池组壳体23中的单个电池，例如如NiCd电池(镍铬电池)、NiMh电池(镍氢电池)、LiIo电池(锂离子电池)，LiPo电池(锂聚合物电池)、LiFePo4电池(磷酸铁锂电池)、锂-钛电池或类似的带有合适化学结构的电池一样的蓄电池。单个电池的电池电压在2伏至5伏、优选约3.6伏至3.7伏的范围内。利用所使用的电池按照实施的联接(串联，并联)可提供12伏至80伏、优选25伏至51伏的蓄电池组电压。
在蓄电池组壳体23中由导线连接(verdrahtet)的电池组通过外部的联接板24以电的方式接通(kontaktieren)，其中，该联接板24设置在容纳槽16的底部25处。因此，联接板24对立于插入口22，以使得在蓄电池组15的纵轴线18的方向中推入蓄电池组15时在插入路径的终段中实现电接通。联接板24与电子控制器26处于连接，电驱动马达8联接到该电子控制器26处。电子控制器26转换通过控制线路27所接收的控制命令，相应地控制电驱动马达8，并且合适地为其提供来自蓄电池组15的电流。
电驱动马达具有大于100瓦、优选在500W至5000W范围内的电消耗功率，并且可构造为EC马达或无刷马达或者DC马达或无刷马达。电驱动马达的操控借助于电子控制器26利用直流电(DC)、优选脉冲宽度调制(pulsweitenmoduliert)的直流电来实现。工作器械的电子控制器26可包括用于无刷EC马达的电子操控器。
根据示出的工作器械1的结构设置，蓄电池组15在器械壳体9中置位在前手柄6和后手柄4之间。前手柄6作为装配件(Anbauteil)安装到器械壳体9处，而后手柄4以一体的方式结合到器械壳体9中。在此，根据定义，后手柄4的体积形成壳体体积的一部分。
根据定义，容纳槽16的体积17也为壳体体积的一部分。在此，容纳槽16设置成倾斜于器械壳体9的壳体底部20的垂线。由于这样的倾斜，容纳槽16的底部板25与器械壳体9的底部20包夹角30，该角30在约4°至20°的范围内。角30通向器械壳体9的前端侧29。由于这种设计，容纳槽16或蓄电池组15的纵轴线18相对于后手柄4倾斜、即向后倾斜，并且与器械壳体9的底部20的垂线28包夹角β，该角β在4°和20°之间，优选为约10°。通过蓄电池组15的倾斜，后手柄4可较近地联接到器械壳体9处，从而产生短的器械壳体9的结构长度ML。如果如此地装入蓄电池组15(如图1中点划线所示)，即，使得其最小的延伸在器械纵轴线33的方向上，则可进一步减小结构长度。因此，在机动链锯中实现较短的杠杆臂，由此由使用者施加的推进力不会太大，并且因此降低切割时的切割废料(Schneidgarnitur)的阻塞倾向(Blockierneigung)。
在根据本发明的工作器械1中，带有输出装置10的电驱动马达8位于容纳槽16或布置在其中的蓄电池组15和器械壳体9的前端侧29之间。电驱动马达8有利地大约位于前手柄6的下方，其中，用于电驱动马达8的电子控制器26同样在器械壳体9中容纳在前手柄6的范围中。此外，在根据图1至图3的实施例中，设置有用于链条油的润滑介质容器31，该链条油输送到导轨13的环槽中，以减小在导轨上旋转的锯链12和导轨13之间的摩擦力。
电驱动马达8的转动轴线32横向于器械纵轴线33，其中，电驱动马达8可如图3中那样以水平的转动轴线32而安装(机动锯)，或者还可如图4和图5中所示的那样以相对于器械壳体9的底部20垂直的转动轴线32而安装(绿篱机)。在两种情况中，电驱动马达8的转动轴线32横向于器械纵轴线33、尤其相对于器械纵轴线33带有90°的角。
如实施例中所示，电驱动马达8大约位于构造成所谓的弓形把手的前手柄6的上把手区段36下方。这意味着，前手柄6以一端部固定在壳体底部20的范围中，延伸越过纵侧面并横向于器械纵轴线33延伸越过器械壳体9的壳体顶部21，以使得以与另一纵侧面34带有间距的方式而再次固定在器械壳体9的底部20的范围中。
在前手柄6之前布置有护手装置45，在机动链锯2中，该护手装置45以已知的方式作为用于安全制动装置的触发装置。在通过在箭头方向46(图2)上摆动护手装置而触发安全制动装置时，链轮14通过相应设计的制动器而止动，以使得锯链12在安全制动器触发时在瞬间停止。
电驱动马达8、电子控制器26以及润滑介质容器31(在机动链锯的情况下)在器械壳体9中如此地放置在前手柄6的范围中，即，使得器械壳体9的前端侧29可经过斜面39而过渡到长侧34中。如图1中所示，斜面39相对于器械壳体9的前端侧29的平面存在角35，其中，该角在约10°至40°的范围内，尤其为30°。
通过布置带有外转子的EC马达，不仅可提供高功率，而且工作器械1的结构宽度B(图3)可保持较窄。工作器械1的结构宽度B优选小于125mm。
小的结构宽度B和短的结构长度ML结合布置在器械壳体9的前端侧29处的斜面39导致易于手控的机械，其可由使用者3简单且适宜地使用。如图1中所示，在机动链锯2中由于斜面39，在树干40处、以用于切断树枝的近距离工作是可能的，以使得导轨13的工作长度A可保持较小。在15cm和35cm之间的导轨的工作长度为足够的。
工作器械1的尺寸(图1至图5)结合组件(带有输出装置10的电驱动马达8；电子控制器26，蓄电池组15)的放置如此地得到工作器械的平衡，即，使得当在上把手区段36处保持机械时，器械纵轴线33相对于水平线摆动了约-30°的角37或者约+15°的角38。尽管蓄电池组15的重量产生影响，但是由于其布置以及其它组件的布置实现平衡，该平衡使得在前手柄6的上把手区段36处舒服地持握工作器械成为可能。产生约45°的平衡范围。
在使用手操纵式工作器械时，使用者如图1中所示的那样握住手柄4和6。利用后手5操纵开关杆(Schalthebel)41，该开关杆41作用于电控制元件(Stellglied)42，如微型开关或类似者。该微型开关42通过控制线路27与电子控制器26相连接。
可为适宜的是，通过开关杆闭锁件43来阻止开关杆41(图2)，该开关杆闭锁件43布置在手柄4的对立于开关杆41的侧面上。在握住后手柄4时，使用者3利用手心下压开关杆闭锁件43，以使得通过使用者的手指可操纵开关杆41。有利地，按照加速杆(Gashebel)的方式构造开关杆41，即，根据开关杆41的位置通过电子控制器26来控制电驱动马达8的转速。
通过控制线路27发送到电子控制器26处的信号在该电子控制器26中处理并且相应地使电驱动马达8运行。这适宜地通过时钟控制(getaktet)的直流电压信号(其信号宽度可变)来实现。
图4和图5中所示的工作器械1为绿篱机44，其示意性结构对应于根据图1至图3的工作器械1。因此，相同的部件设有相同的参考标号。
作为工作工具11，刀架(Messerbalken)固定在器械壳体9处，其剪切刀具通过变速器由电驱动马达8来回驱动。从后手柄4的后端部到器械壳体9的前端侧29(即不带有工作工具11)，绿篱机44以及根据图1至图3的机动链锯2具有总长度ML，该总长度ML在350mm至500mm、尤其390mm至470mm的范围内。所示的工作器械1的壳体宽度B在120mm至180mm的范围内，优选在135mm至150mm的范围内。
推入到器械壳体9中的蓄电池组15的重心S具有这样的高度，即，其带有在壳体底部25上方、在约80mm至110mm、优选90mm至100mm的范围内的间距SH。间距SH在根据图2的实施例中约为98mm，在根据图4的实施例中约为93mm。
采取将蓄电池组15如此地布置在器械壳体中，即，从后手柄4的后端部至器械壳体9的前端侧29所测量的工作器械1的器械长度ML和蓄电池组15的质量重心S与后手柄4的后端部的间距SL的比值ML/SL约为1.7至2.8，尤其约为2。自工作器械1的底部20起所测量的器械壳体9的壳体高度MH和蓄电池组15的质量重心S与底部20的间距SH的比值MH/SH约为1.5至2.5，尤其约为1.8。在根据相应于图3或图5的俯视图的侧向位置中，蓄电池组15的质量重心S相对于伸延通过后手柄4的器械纵轴线33带有优选较小的侧向间距u。
如图4所示，蓄电池组15相对于器械壳体9的底部25的垂线28向前倾斜。蓄电池组15的纵轴线18和垂线18之间的角α在2°至20°的范围内、该角α尤其为约15°。
如在根据图5的蓄电池组的俯视图中可看到的那样，在处于器械壳体9的壳体顶部21中的蓄电池组的端侧中设置有显示元件50，以用于使蓄电池组状态显示或类似者可视化。通过布置在端侧中的操纵元件51，可调出蓄电池组15的运行数据或者初始化检查周期。

Claims (23)

1.一种蓄电池驱动的手操纵式工作器械，所述工作器械带有器械壳体(9)，所述器械壳体(9)具有底部(20)并且所述器械壳体(9)具有用于蓄电池组(15)的容纳槽(16)，其中所述器械壳体(9)具有壳体体积(19)，并且所述容纳槽(16)具有容纳体积(17)，并且所述容纳槽(16)的所述容纳体积(17)位于所述器械壳体(9)中，并且所述器械壳体(9)具有用于操纵所述工作器械(1)的前手柄(6)，其中所述前手柄(6)具有上把手区段(36)，并且所述工作器械(1)具有器械纵轴线(33)和自所述工作器械(1)的底部(20)起所测量的壳体高度(MH)，其中在所述器械壳体(9)中容纳有电驱动马达(8)和用于工作工具(11)的输出装置(10)，并且所述蓄电池组(15)通过所述容纳槽(16)推入到所述器械壳体(9)中并且与所述器械壳体(9)相连接，其中所述蓄电池组(15)具有质量重心(S)，并且所述蓄电池组(15)的质量重心(S)与所述器械壳体(9)的所述底部(20)具有间距(SH)，其特征在于，所述壳体体积(19)与所述容纳体积(17)的比值(V)在1.5至最大2.5的范围内，其中所述蓄电池组(15)基本上全部容纳在所述器械壳体(9)的所述容纳槽(16)中，并且所述工作器械(1)的所述壳体高度(MH)和所述蓄电池组(15)的质量重心(S)与所述器械壳体(9)的所述底部(20)的间距(SH)的比值MH/SH为1.5至2.5，其中所述电驱动马达(8)如此布置在所述器械壳体(9)的所述底部(20)和所述前手柄(6)的上把手区段(36)之间，即所述电驱动马达(8)位于所述前手柄(6)的上把手区段(36)之下，其中所述电驱动马达(8)的转动轴线(32)为水平的并且横向于器械纵轴线(33)，并且所述电驱动马达(8)的转动轴线(32)与所述器械纵轴线(33)包夹90°的角。
2.根据权利要求1所述的工作器械，其特征在于，从后手柄(4)至所述器械壳体(9)的前端侧(29)所测量的工作器械(1)的器械长度(ML)和所述蓄电池组(15)的质量重心(S)与所述后手柄(4)的间距(SL)的比值ML/SL为1.7至2.8。
3.根据权利要求2所述的工作器械，其特征在于，所述比值ML/SL为2。
4.根据权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述比值MH/SH为1.8。
5.根据权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述蓄电池组(15)的质量重心(S)相对于器械纵轴线(33)带有小的侧向间距(u)。
6.根据权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述蓄电池组(15)具有500cm3至1200cm3的体积。
7.根据权利要求6所述的工作器械，其特征在于，所述蓄电池组(15)具有1100cm3的体积。
8.根据权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述蓄电池组(15)具有12伏至80伏的额定电压。
9.根据权利要求8所述的工作器械，其特征在于，所述蓄电池组(15)具有25伏至51伏的额定电压。
10.根据权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述容纳槽(16)的容纳体积(17)为所述壳体体积(19)的一部分。
11.根据权利要求10所述的工作器械，其特征在于，所述器械壳体(9)的后手柄(4)为所述壳体体积(19)的一部分。
12.根据权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述蓄电池组(15)具有方形的几何形状，并且在其纵轴线(18)上大致在器械壳体(9)的总高度(MH)上延伸。
13.根据权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述蓄电池组(15)在所述器械壳体(9)中位于所述工作器械(1)的后手柄(4)和前手柄(6)之间。
14.根据权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述容纳槽(16)的纵轴线(18)与器械纵轴线(33)包夹小于90°的角。
15.根据权利要求14所述的工作器械，其特征在于，所述容纳槽(16)的纵轴线(18)相对于所述器械壳体(9)的底部(20)的垂线(28)向前或向后倾斜了2°至20°的范围内的角(α，β)。
16.根据权利要求15所述的工作器械，其特征在于，所述容纳槽(16)的纵轴线(18)相对于所述器械壳体(9)的底部(20)的垂线(28)向前或向后倾斜的角在10°至15°的范围内。
17.根据权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述电驱动马达(8)和所述输出装置(10)位于布置在所述容纳槽(16)中的蓄电池组(15)和所述器械壳体(9)的前端侧(29)之间。
18.根据权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述电驱动马达(8)为带有电子控制器(26)的EC马达，并且所述电子控制器(26)在所述器械壳体(9)中布置在前手柄(6)的范围内。
19.根据权利要求1所述的工作器械，其特征在于，所述器械壳体(9)的前端侧(29)具有斜面(39)，所述斜面(39)与器械纵轴线(33)包夹位于所述器械壳体(9)中的50°至80°的内角(35)。
20.根据权利要求1所述的工作器械，其特征在于，带有所述工作工具(11)的工作器械(1)的重心如此地位于前手柄(6)的范围内，即，使得在前手柄(6)的上把手区段(36)处举起所述工作器械(1)时，所述器械壳体(9)绕着所述上把手区段(36)在+15°至-30°的平衡范围内摆动。
21.根据前述权利要求中任一项所述的工作器械，其特征在于，所述工作器械为便携的手操纵式工作器械。
22.根据权利要求21所述的工作器械，其特征在于，所述便携的手操纵式工作器械为绿篱机、机动链锯、或室外修剪机。
23.根据权利要求18所述的工作器械，其特征在于，所述EC马达为无刷马达。
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