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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zuführung einer elektrischen Spannung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Eine
derartige Vorrichtung dient als Netzanschluß für ein Elektrogerät, bei dem
die Stromversorgung des elektrischen Verbrauchers, beispielsweise des
Elektromotors, über
ein Kabel erfolgt. Beispiele für
solche Elektrogeräte
sind Staubsauger, Küchenelektrogeräte, Küchenrührgeräte, Elektrohandwerkzeuge,
Gartenelektrogeräte,
Elektrorasenmäher
o. dgl. mittels einer elektrischen Spannung versorgte Geräte.
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Der
Netzanschluß zur
Stromversorgung des elektrischen Verbrauchers erfolgt bei heutigen
Geräten
in der Regel über
ein Kabel, welches sich auf einer drehbar gelagerten Kabeltrommel
im Inneren des Gerätes
befindet. Der weitere Stromverlauf geht dann über einen Schleifkontakt mittels
eines Kabels zum elektrischen Verbraucher, wobei zwischen dem Schleifkontakt
und dem elektrischen Verbraucher noch ein Kabel zu einer regelbaren
Leistungselektronik führen
kann. Der Schleifmechanismus ist nötig, um den Strom von der drehenden
Komponente, nämlich
die Kabeltrommel, auf die stehende Komponente, bei der es sich beispielsweise
um eine Leiterplatte handeln kann, zu übertragen.
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Aus
der
DE 198 01 468
A1 ist eine solche Vorrichtung zur Zuführung einer elektrischen Spannung
für einen
Staubsauger bekannt, die eine Kabeltrommel mit einem abwickelbaren
Netzanschluß-Kabel
aufweist. Die Kabeltrommel ist drehbar an einem Gehäuseteil
im Staubsauger angeordnet, wobei sich im Gehäuseteil ein Schleifringübertrager zur Übertragung
der Spannung befindet. Der Schleifringübertrager, der aus einem Schleifer
und einem Schleifkontakt, die relativ zueinander bewegbar sind, besteht,
steht über
elektrische Kontakte in Verbindung mit einer Leiterplatte, derart
daß die
Netzspannung von der Kabeltrommel auf die Leiterplatte übertragbar
ist.
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Nachteilig
bei dieser Vorrichtung zur Zuführung
der elektrischen Spannung ist, daß der Schleifringübertrager
in einem weiteren Gehäuseteil
angeordnet ist. Dieses weitere Gehäuseteil hat einen zusätzlichen
Platzbedarf. Außerdem
besteht die Vorrichtung zur Zuführung
der elektrischen Spannung aus mehreren Einzelteilen, was einen hohen
Montageaufwand erfordert sowie erhöhte Kosten nach sich zieht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Zuführung der
elektrischen Spannung zu schaffen, die einfacher ausgestaltet und
insbesondere als eine vormontierbare Baueinheit ausgebildet ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung zur Zuführung einer
elektrischen Spannung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs
1 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Zuführung
einer elektrischen Spannung ist der Schleifer oder der Schleifkontakt
direkt auf der Leiterplatte befindlich. Somit ist der Schleifer
nicht wie bei den bisherigen Anordnungen auf einem zusätzlichen Kunststoffteil
des Elektrogeräts
angebracht, so daß mittels
der Erfindung eine Vereinfachung erzielt wird. Weitere Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In
einfacher Weise ist der Schleifkontakt in der Art eines Schleifringes
ausgestaltet. Zweckmäßigerweise
ist der Schleifkontakt in einem Schleifringträger befestigt, und zwar kann
dieser in besonders einfacher fertigungstechnischer Weise im Schleifringträger eingesteckt
und/oder verkrallt sein. Am Schleifkontakt kann eine aus dem Schleifringträger herausragende
Kontaktfahne befindlich sein, auf die beispielsweise ein Kabelschuh
in einfacher Art und Weise für
die elektrische Verbindung mit dem Netzanschluß-Kabel aufgesteckt werden
kann.
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In
einer platzsparenden Ausgestaltung besteht der Schleifkontakt aus
zwei konzentrisch zueinander angeordneten Schleifringen. Es bietet
sich dann weiterhin an, daß der
Schleifkontakt und/oder der Schleifer weitgehend vollständig innerhalb
einer Art von Kammer, die vom Schleifringträger sowie der Leiterplatte
gebildet ist, aufgenommen ist. Dadurch ist der Schleifkontakt und/oder
der Schleifer in der Kammer vor dem Einwirken von Schadstoffen,
wie Staub, Feuchtigkeit o. dgl., geschützt, was die Lebensdauer der
Vorrichtung steigert.
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Die
eine Seite des Schleifmechanismus kann auf einem kleinen Kunststoffträger sitzen,
welcher in der Leiterplatte drehbar gelagert ist. Dieser drehbare
Schleifringträger
wird durch eine einfache Kopplung mit der drehenden Komponente Kabeltrommel
vereint. Hierzu ist der Schleifringträger mit der Leiterplatte drehend
gelagert verrastbar. Dadurch kann dann der Schleifringträger mit
der Leiterplatte zu einer vormontierbaren Baugruppe verbunden werden.
Die Verrastung kann mittels Rasthaken vorgenommen sein, wobei eine
Aufnahme in der Leiterplatte als Drehlager für die Rasthaken des Schleifringträgers dient,
so daß die
Drehkontaktanordnung montagefreundlich auf der Leiterplatte aufgeclipst
ist. Die andere Seite des Schleifmechanismus befindet sich erfindungsgemäß direkt
auf der Leiterplatte.
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Auf
der Leiterplatte können
elektronische Komponenten angeordnet sein, bei denen es sich insbesondere
um eine Leistungselektronik für
die Steuerung und/oder Regelung des Elektrogeräts, wie für den Elektromotor des Elektrogeräts, handelt.
Desweiteren bietet es sich an, zusätzlich einen elektrischen Schalter
als Netzschalter für
das Elektrogerät auf
der Leiterplatte anzuordnen. Mit Hilfe der Erfindung ist dann die
Leistungselektronik in die Kabeltrommel unter Einbeziehung des stromübertragenden
Schleifkontakts integriert, so daß die Leiterplatte mit der
Leistungselektronik und dem Schleifringübertrager zu einer kompakten
Baugruppe vereint sind. Damit erhält man ein vormontierbares
Modul bestehend aus einer Leistungselektronik sowie einem Schleifmechanismus
zur Übertragung
von Strömen
von einer rotierenden Baugruppe zu einer statisch verharrenden Baugruppe.
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In
fertigungstechnisch einfacher sowie montagefreundlicher Ausgestaltung
ist der Schleifer mittels Füßen in korrespondierenden
Löchern
der Leiterplatte zur Befestigung einsteckbar.
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Der
Schleifer liegt mit einer Anpreßkraft
elastisch am Schleifkontakt an. Dadurch ist eine ausfallsichere
Stromübertragung
gewährleistet.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß die
Vorrichtung zur Zuführung
der elektrischen Spannung weniger Bauteile enthält sowie eine komplett vormontierbare
Baugruppe darstellt. Durch die drehbare Kopplung von Leiterplatte
und Schleifringträger
handelt es sich um nur noch eine Baugruppe, die alle benötigten Komponenten
der Stromübertragung
sowie die Steuer- und/oder Regelbauteile, beinhaltet. Somit ist
die Stromübertragung
vom Netzkabel über
den Schleifkontakt und die Leistungselektronik zum elektrischen Verbraucher
mit einer äußerst hohen
Integrationsdichte realisiert und es werden keine unnötigen Kabelverbindungen
mehr benötigt.
Folglich ist eine Kosteneinsparung durch die Erfindung realisierbar.
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Der
Schleifmechanismus befindet sich nicht mehr beidseitig auf Kunststoffträgern, sondern
die eine Seite des Schleifers und/oder des Schleifkontaktes befindet
sich direkt auf der Leiterplatte, wodurch eine direkte Anbindung
zur Leistungselektronik entsteht. Die andere Seite der Schleifübertragung befindet
sich auf einem kompakten Schleifringträger. Da dies ein separates
Kunststoffteil ist, und somit nur dieses Teil sowie die Leiterplatte
mit spannungsführenden
Komponenten in Kontakt kommt und nicht mehr die Kabeltrommel oder
die Aufwickeleinheit, müssen
nur noch dieser Schleifringträger
und die Leiterplatte als einzige Teile des Gesamtkonzeptes die Glühdrahtprüfung nach
den Normen EN 60335-1 und IEC 60695-2 erfüllen. Somit reicht es aus,
wenn diese Teile aus flammgeschütztem
Kunststoff bestehen, während
die übrigen
Teile aus billigerem Kunststoff hergestellt werden können. Daher
ist weniger flammgeschützter
Kunststoff wie bisher notwendig, was wiederum zu einer Kosteneinsparung
führt.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen
ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
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1 eine
Vorrichtung zur Zuführung
einer elektrischen Spannung mitsamt einer zusätzlichen Kabeltrommel in perspektivischer
Explosionsdarstellung,
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2 die
Vorrichtung aus 1 als vormontierte Baueinheit,
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3 die
Baueinheit aus 2 mit der zusätzlichen
Kabeltrommel und
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4 die
Vorrichtung wie in 1 in einer anderen Perspektive.
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In 1 ist
eine Vorrichtung zur Zuführung einer
elektrischen Spannung in der Art einer Baueinheit für den Netzanschluß eines
Elektrogeräts,
beispielsweise für
einen Staubsauger, in Explosionsdarstellung zu sehen. Diese Vorrichtung
zur Zuführung einer
elektrischen Spannung ist nachfolgend auch Anschlußeinheit 1 genannt.
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Die
Anschlußeinheit 1 weist
eine Leiterplatte 2 und einen Schleifringübertrager 3 auf.
Wie insbesondere der 2 zu entnehmen ist, bilden die
Leiterplatte 2 sowie der Schleifringübertrager 3 eine vormontierbare
Baueinheit, die dann komplett in den Staubsauger bei dessen Montage
eingesetzt werden kann. Wie weiter der 3 oder 4 entnehmbar ist,
ist auf den Schleifringübertrager 3 in
dieser Baueinheit eine drehbare Kabeltrommel 4 aufsetzbar.
Auf der Kabeltrommel 4 ist ein nicht weiter sichtbares Netzanschluß-Kabel
abwickelbar angeordnet. An der Kabeltrommel 4 befindet
sich weiter eine mit einer Feder versehene Aufwickeleinheit 5,
so daß das Netzkabel
automatisch auf die Kabeltrommel 4 aufwickelbar ist.
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Der
Schleifringübertrager 3 dient
zur Übertragung
der elektrischen Spannung von der Kabeltrommel 4 auf die
Leiterplatte 2. Hierzu besteht der Schleifringübertrager 3 entsprechend 1 aus einem
Schleifer 6 und einem Schleifkontakt 7, die relativ
zueinander bewegbar sind. Vorliegend weist der Schleifringübertrager 3 zwei
blattfederartige Schleifer 6, 6' sowie zwei mit diesen zusammenwirkende Schleifkontakte 7, 7' für die Phase
und den Nullleiter der Netzspannung auf, wobei der Schleifer 6, 6' mit einer Anpreßkraft elastisch
am Schleifkontakt 7, 7' anliegt. Selbstverständlich können falls
notwendig auch drei oder mehre Schleifer sowie Schleifkontakte,
beispielsweise bei einem Drehstromanschluß, im Schleifringübertrager
befindlich sein. Der Schleifer 6, 6' ist nun direkt auf der Leiterplatte 2 befindlich,
indem der Schleifer 6, 6' mittels von Füßen 14 in korrespondierende
Löcher 15 der
Leiterplatte 2 zur Befestigung eingesteckt ist, so daß das herkömmlicherweise
benötigte
zusätzliche
Kunststoffteil zur Befestigung des Schleifers entfällt. Selbstverständlich kann auch
umgekehrt der Schleifkontakt 7, 7' direkt auf der Leiterplatte 2 befindlich
sein, was jedoch nicht weiter betrachtet wird.
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Der
Schleifkontakt 7, 7' ist
in der Art eines Schleifringes ausgestaltet, wobei die beiden Schleifringe
konzentrisch zueinander angeordnet sind, und in einem Schleifringträger 8 befestigt.
Das Befestigen kann durch Verkrallen im Schleifringträger 8 vorgenommen
sein, wozu der Schleifkontakt 7, 7' entsprechende hakenförmige Ansätze 9 aufweist.
Wie anhand von 4 zu sehen ist, ist der Schleifkontakt 7, 7' mitsamt dem
Schleifer 6, 6' vollständig innerhalb einer
Art von Kammer, die vom Schleifringträger 8 sowie der Leiterplatte 2 gebildet
ist, in geschützter
Weise aufgenommen. Desweiteren besitzt der Schleifkontakt 7, 7' noch jeweils
einen Steckkontakt 13, der in der Art einer Kontaktfahne
aus dem Schleifringträger 8 zur
Kontaktierung mit dem Netzkabel auf der Kabeltrommel 4 herausragt,
wie in 3 gezeigt ist.
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Der
Schleifringträger 8 ist
an der Leiterplatte 2 drehbar gelagert, um die Drehung
der Kabeltrommel 4 zu ermöglichen. Zur drehenden Lagerung
des Schleifringträgers 8 besitzt
dieser Rasthaken 10, mit deren Hilfe der Schleifringträger 8 in
einer als Drehlager dienenden Aufnahme 11 in der Leiterplatte 2 drehbar
verrastet ist, wie anhand von 4 zu erkennen
ist. Dadurch ist der rotierbare Schleifringträger 8 mit der statisch
verharrenden Leiterplatte 2 zu einer in 3 gezeigten,
vormontierbaren Baugruppe für die Übertragung
von elektrischen Strömen
verbunden.
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Es
bietet sich an, eine Leistungselektronik für die Steuerung und/oder Regelung
des Elektrogeräts, also
vorliegend für
den Elektromotor des Staubsaugers, in der Anschlußeinheit 1 anzuordnen.
Hierzu sind die in 2 gezeigten elektronischen/elektrischen
Komponenten 12 für
die Leistungselektronik auf der Leiterplatte 2 angeordnet,
wobei ein Leistungshalbleiter 12', wie ein Triac, zur Wärmeabfuhr mit
einem Kühlkörper 16 versehen
sein kann. Desweiteren ist ein elektrischer Schalter 17 als
Netzschalter für
das Elektrogerät
auf der Leiterplatte 2 angeordnet. Insgesamt ist somit
die Leiterplatte 2 mit der Leistungselektronik, dem Schalter 17 und
dem Schleifringübertrager 8 zu
einer kompakten Baugruppe vereint.
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Die
Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Sie
umfaßt
vielmehr auch alle fachmännischen
Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten
Erfindung. So ist die Erfindung vorliegend zwar am Beispiel eines
Staubsaugers erläutert, es
kann die erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Zuführung
der elektrischen Spannung jedoch nicht nur in einem Staubsauger
eingesetzt werden. Vielmehr kann diese bei allen Geräten, die
ein Kabel auf einer Kabeltrommel mit einem Aufwickelmechanismus
und gegebenenfalls eine Leistungselektronik zur Stromversorgung
besitzen, wie bei Küchengeräten, Küchenrührgeräten, Elektrohandwerkzeugen,
Gartengeräten,
Elektrorasenmähern
o. dgl., Verwendung finden.
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- 1
- Anschlußeinheit
- 2
- Leiterplatte
- 3
- Schleifringübertrager
- 4
- Kabeltrommel
- 5
- Aufwickeleinheit
- 6,6'
- Schleifer
- 7,7'
- Schleifkontakt
- 8
- Schleifringträger
- 9
- Ansatz
(an Schleifkontakt)
- 10
- Rasthaken
(an Schleifringträger)
- 11
- Aufnahme
(in der Leiterplatte)
- 12
- (elektronische/elektrische)
Komponente
- 12'
- Leistungshalbleiter
- 13
- Steckkontakt
- 14
- Fuß (am Schleifer)
- 15
- Loch
(in Leiterplatte)
- 16
- Kühlkörper
- 17
- elektrischer
Schalter