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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Ladegerät
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ladegeräte zum Laden
von Akkupacks für elektrische
Geräte,
z. B. Elektrohandwerkzeugmaschinen, besitzen einen Aufnahmeschacht,
in den entweder der Wechselakkupack oder das elektrische Gerät mit integriertem
Akkupack eingesteckt bzw. eingeschoben wird, um den Akkupack zu
laden. Zur Kontaktierung des Akkupacks mit dem Ladegerät sind im
Bereich des Aufnahmeschachts elektrische Kontaktelemente vorgesehen,
die mit Gegenkontaktelementen an dem zu ladenden Akkupack kontaktieren.
Der Aufnahmeschacht mit den elektrischen Kontaktelementen bildet
die Ladegerät-Akkupack-Schnittstelle.
Diese ist meist so angepasst, dass nur ein bestimmter Typ von Akkupack
in den Aufnahmeschacht eingeführt
werden kann und dabei die elektrischen Kontaktelemente einander
kontaktieren.
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Infolgedessen
ist die Ladegerät-Akkupack-Schnittstelle
meist speziell für
jeden Typ von Ladegerät
ausgeführt
und daher nicht oder nur bedingt dazu geeignet, auch für andere
Typen von Ladegeräten
eingesetzt zu werden. Gleichzeitig stellt die Ladegerät-Akkupack-Schnittstelle
hohe Anforderungen an die Maßhaltigkeit
und an elektromechanische Eigenschaften wie Stabilität, sichere
Kontaktierung, Spielfreiheit, Zuverlässigkeit, Schmutzresistenz u.
a. Somit sind auf wenige Bauteile der Ladegerät-Akkupack-Schnittstelle gleich
mehrere Funktionen und Anforderungen vereint, so dass die Ladegerät-Akkupack-Schnittstelle
weist eine hohe funktionale Integrationsdichte auf.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung geht aus von einem Ladegerät für mindestens einen aufladbaren
Akkupack mit einem Gehäuse,
welches Mittel zur Aufnahme mindestens eines Akkupacks und mindestens
zwei Kontaktelemente zur Spannungsversorgung des Akkupacks umfasst.
Das Mittel zur Aufnahme eines Akkupacks ist vorzugsweise ein Aufnahmeschacht,
in den der aufladbare Akkupack eingelegt oder eingeschoben wird.
Es können
auch zwei oder mehrere Aufnahmemittel vorgesehen sein, um zwei oder
mehrere Akkupacks gleichzeitig zu laden. Das Aufnahmemittel und die
Kontaktelemente bilden die Ladegerät-Akkupack-Schnittstelle (nachfolgend vereinfachend
auch als Schnittstelle bezeichnet).
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Erfindungsgemäß besteht
das Ladegerät aus
mindestens zwei Modulen, wobei das Gehäuse ein erstes Modul und das
Aufnahmemittel und die Kontaktelemente ein zweites Modul bilden.
Demnach bildet die Ladegerät-Akkupack-Schnittstelle
ein eigenständiges
Modul. Dies hat nicht nur den Vorteil, dass das Ladegerät modulartig
zusammengebaut werden kann, was die Montage des Ladegeräts vereinfacht.
Darüber
hinaus kann eine universell einsetzbare Schnittstelle geschaffen
werden, die in unterschiedlichste Ladegeräte eingebaut werden kann. So
muss die Schnittstelle nicht für
jeden Typ von Ladegerät
neu konzipiert werden. Außerdem
vereinheitlicht dies die Montage von unterschiedlichsten Ladegeräten, da
die gleiche Montage für
unterschiedliche Ladegeräte
angewendet werden kann.
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Um
das zweite Modul mit dem ersten Modul zu verbinden, weist das Gehäuse vorzugsweise
eine Ausnehmung zur Aufnahme des zweiten Moduls auf. Das zweite
Modul ist mit dem ersten Modul verbindbar, indem es in die Ausnehmung
eingebracht und an dem Gehäuse
befestigbar ist. Die beiden Module können auf unterschiedlichste
Weise miteinander verbunden sein. Sie können beispielsweise miteinander
verschraubt sein oder formschlüssig,
z. B. mittels Rastelementen, verbunden sein. Auch eine stoffschlüssige Verbindung
durch Kleben, Schweißen
o. a. ist möglich.
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In
einer weitergehenden Ausführungsform
ist das zweite Modul auswechselbar gestaltet. Dies bedeutet, dass
für ein
Ladegerät
zwei oder mehrere verschiedene Ladegerät-Akkupack-Schnittstellen als Module
vorgesehen sind, die von einem Bediener des Ladegeräts ausgetauscht
werden können.
Hierfür
ist das erste Modul mit dem zweiten Modul lösbar verbunden.
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Das
zweite Modul, welches die Schnittstelle bildet, kann mit weiteren
Elementen versehen sein. Neben den zwei elektrischen Kontaktelementen
zur Spannungsversorgung umfasst die Schnittstelle vorzugsweise mindestens
ein weiteres Kontaktelement, welches mit einem entsprechenden Gegenkontaktelement
des Akkupacks eines in das Aufnahmemittel eingeführten Akkupacks kontaktiert.
Dieses und weitere Kontaktelemente dienen beispielsweise der Datenübertragung.
Die an dem Ladegerät
vorgesehenen Kontaktelemente können
gleich oder verschieden ausgeführt
sein. Sie sind jeweils entsprechend ihrer Funktion, d. h. Spannungsversorgung
oder Datenaustausch, verschaltet. Die Kontaktelemente können als
Berührkontaktelemente
oder als Schleifkontaktelemente ausgeführt sein. Berührkontaktelemente
und Schleifkontaktelemente sind an sich aus dem Stand der Technik
bekannt. Weiterhin können
die Kontaktelemente federnd ausgeführt sein. Federnde Kontaktelemente
(Kontaktfedern) sind ebenfalls an sich aus dem Stand der Technik
bekannt.
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Ferner
umfasst das zweite Modul vorzugsweise Mittel zur mechanischen Codierung,
welche mit korrespondierenden Mitteln am Akkupack zusammenwirken.
Als mechanische Codiermittel eignen sich beispielsweise Nuten, Rippen,
Stifte und andere Vorsprünge
und Ausnehmungen. Mit den Mitteln zur mechanischen Codierung soll
verhindert werden, dass ein Akkupack in die Schnittstelle des Ladegeräts eingeführt wird,
für den
das Ladegerät
nicht geeignet ist, beispielsweise weil der Akkupack auf Lithium-Ionen-Technologie
basiert und das Ladegerät
für Nickelmetallhydrid-Akkupacks
ausgelegt ist. Ladegeräte
sind im Allgemeinen dafür
ausgelegt, einen speziellen Typ von Akkupacks zu laden. Daher ist
es wichtig, dass ein Akkupack nicht in die Aufnahmemittel des Ladegeräts eingesteckt
werden kann, wenn das Ladegerät
nicht für
den Akkupack ausgelegt ist.
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Des
Weiteren umfasst das zweite Modul vorzugsweise Mittel zur Führung des
Akkupacks in dem Aufnahmemittel. Führungsmittel bewirken, dass
der Akkupack einfach und bestimmungsgemäß in das Aufnahmemittel, z.
B. einen Aufnahmeschacht, einführbar
ist. Die an dem zweiten Modul vorgesehenen Führungsmittel wirken mit korrespondierenden
Mitteln an dem Akkupack zusammen. Korrespondierende Führungsmittel
können
z. B. eine Führungsrippe und
eine Führungsnut
sein. Ferner können
zusätzlich Mittel
zur mechanischen Kopplung an dem zweiten Modul vorgesehen sein,
so dass der Akkupack in dem Aufnahmemittel des zweiten Moduls sicher
aufnehmbar ist. Dies kann beispielsweise durch korrespondierende
mechanische Kopplungsmittel an dem zweiten Modul und dem Akkupack
realisiert sein, die beim Einbringen des Akkupacks in das Aufnahmemittel
derart ineinander greifen, dass ein Formschluss bewirkt wird. Eines
der korrespondierenden mechanischen Kopplungsmittel kann auch ein
federbelasteter Riegel sein.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das zweite Modul mindestens einen Lüfter. Der Lüfter dient beispielsweise zur
Kühlung
eines Akkupacks während
des Ladevorgangs. Mit Hilfe des Lüfters wird Kühlluft in
einen kühlbaren
Akkupack, der in das Ladegerät
eingesteckt ist, hineingeblasen und durch diesen hindurchgeblasen.
Die umgekehrte Strömungsrichtung,
bei der Kühlluft
durch eine Eintrittsöffnung
in den Akkupack einströmt
und von dem Lüfter
durch den Akkupack hindurch gesogen wird, ist ebenfalls möglich. Ist
der Lüfter
an dem zweiten Modul angebracht, so hat dies den Vorteil, dass der Luftweg
erheblich kürzer
ist als bei einem Ladegerät, bei
dem der Lüfter
an einer anderen Stelle im Gehäuse
untergebracht ist. Der Lüfter
ist vorzugsweise an der Unterseite des Aufnahmemittels befestigt,
z. B. angeschraubt.
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Das
zweite Modul umfasst weiterhin vorzugsweise mindestens eine Lufteinlassöffnung und/oder
eine Luftauslassöffnung.
Ist eine Öffnung
in dem zweiten Modul für
den Lufteinlass vorgesehen, so saugt der Lüfter Luft über diese Lufteinlassöffnung an
und bläst
die Luft durch das Ladegerät
und/oder einen kühlbaren
Akkupack. Hierfür
ist in dem Gehäuse
des Ladegeräts
und/oder in dem Gehäuse
des Akkupacks eine Luftauslassöffnung
vorgesehen. Alternativ kann eine Öffnung in dem zweiten Modul
für den
Luftauslass vorgesehen sein, aber die der Lüfter Luft von innen ausbläst. Hierbei
weist das Gehäuse des
Ladegeräts
und/oder der Akkupack eine Lufteinlassöffnung auf, über die
der Lüfter
Luft von außen ansaugt.
An der Lufteinlass- und/oder Luftauslassöffnung des zweiten Moduls ist
bevorzugt ein Filter oder ein Lüftungsgitter
bzw. Lüftungsschlitze
angebracht. Dies verhindert, dass grobe Schmutz- und Staubpartikel
in das Ladegerät
eindringen und möglicherweise den
Lüfter
beschädigen
können.
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In
einer weiterführenden
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ladegeräts umfasst
das zweite Modul mindestens eine Wasserauslassöffnung. Das Aufnahmemittel
des zweiten Moduls ist vorzugsweise in Form einer Ausnehmung ausgebildet,
in die der Akkupack eingesteckt, eingeschoben oder eingelegt wird.
Die Aufnahmemittel können
außerdem
schräg an
dem Ladegerät
angeordnet sein, was das Einführen
des Ladegeräts
erleichtert. Dabei ist das Aufnahmemittel am oberen Ende geöffnet und
am unteren Ende geschlossen. In der Ausnehmung des Aufnahmemittels
kann sich z. B. beim Arbeiten im Freien Wasser, z. B. Kondenswasser,
Regenwasser, ansammeln. Wasser in dem Aufnahmemittel ist unerwünscht, da
sich an dem Aufnahmemittel die elektrischen Kontaktelemente befinden.
Mit Hilfe von Wasserauslassöffnungen
in dem zweiten Modul kann das Wasser abfließen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weisen die Kontaktelemente ein Isoliermittel auf. Als Isoliermittel
können
ein Isolierkragen und/oder eine Kontaktgrundisolierung geeignet
sein. Die Isoliermittel sind insbesondere am Fuß der elektrischen Kontaktelemente
vorgesehen. Falls sich Wasser in dem Aufnahmemittel ansammelt, verhindern
die Isoliermittel, dass die elektrischen Kontaktelemente mit Wasser
in Berührung
kommen, zumindest solange sich nur eine geringfügige Menge Wasser in dem Aufnahmemittel
ansammelt.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen
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1 eine
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Ladegeräts in perspektivischer
Ansicht
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2 das
erste Modul des Ladegeräts
nach 1 in perspektivischer Ansicht
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3a das
zweite Modul des Ladegeräts nach 1 in
perspektivischer Ansicht von oben
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3b das
zweite Modul des Ladegeräts nach 1 in
perspektivischer Ansicht von unten.
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In 1 ist
perspektivisch eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Ladegeräts 1 für einen
aufladbaren Akkupack für
ein Elektrowerkzeug dargestellt. Das Ladegerät 1 hat ein Gehäuse 12,
in dem die elektronischen Komponenten (nicht dargestellt) des Ladegeräts 1 untergebracht
sind. Das Ladegerät 1 weist
ferner Mittel 22 zur Aufnahme eines Akkupacks (nicht dargestellt)
in Form eines Aufnahmeschachts auf. Das Aufnahmemittel 22 wird durch
eine Ausnehmung gebildet, in die der Akkupack eingeführt wird.
Das Aufnahmemittel 22 ist gemäß 1 schräg an dem
Gehäuse 12 des
Ladegeräts 1 angeordnet.
Es ist am oberen Ende offen und am unteren Ende geschlossen ausgeführt, so
dass der Akkupack von oben eingeführt werden kann. Am unteren
Ende des Aufnahmemittels 22 sind elektrische Kontaktelemente 23, 24 angeordnet.
Zwei Kontaktelemente 23 dienen der Spannungsversorgung. Zwei
weitere Kontaktelemente 24 sind für den Datenaustausch zwischen
Ladegerät
und Akkupack vorgesehen. Ist ein Akkupack in das Aufnahmemittel 22 eingeführt, kontaktieren
die Kontaktelemente 23, 24 korrespondierende Kontaktelemente
des Akkupacks. Das Aufnahmemittel 22 und die Kontaktelemente 23, 24 bilden
die Ladegerät-Akkupack-Schnittstelle.
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Das
Ladegerät 1 besteht
aus mindestens zwei Modulen, wobei das Gehäuse 12 ein erstes
Modul 10 und das Aufnahmemittel 22 und die Kontaktelemente 23, 24 ein
zweites Modul 20 bilden. Die Ladegerät-Akkupack-Schnittstelle bildet
also ein eigenständiges
Modul 20.
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In 2 ist
das erste Modul 10 abgebildet. Um das zweite Modul 20 mit
dem ersten Modul 10 zu verbinden, weist das Gehäuse 12 eine
Ausnehmung 13 zur Aufnahme des zweiten Moduls 20 auf.
Bei der Montage des Ladegeräts 1 wird
das zweite Modul 20 in die Ausnehmung 13 des ersten
Moduls 10 eingebracht und mit diesem verschraubt. Dazu
weist das zweite Modul 20 Verschraubungsösen 25 (3a) auf.
In der dargestellten Ausführungsform weist
das Gehäuse 12 an
den Längsseiten
der Ausnehmung 13 Mittel 14 zur Führung des
Akkupacks auf. Die als Rippen ausgeführte Führungsmittel 14 greifen
in korrespondierende Nuten des Akkupacks ein, so dass der Akkupack
sicher in die Aufnahmemittel 22 eingeführt werden kann. Alternativ
können
diese Führungsmittel auch
an dem zweiten Modul angebracht sein (nicht dargestellt).
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3a zeigt
das zweite Modul 20 perspektivisch von oben, so dass die
Seite des zweiten Moduls 20 erkennbar ist, die im montierten
Zustand nach außen
weist. Dagegen zeigt 3b das zweite Modul 20 perspektivisch
von unten, wobei die Seite des zweiten Moduls 20 erkennbar
ist, die im montierten Zustand nach innen in das Innere des Gehäuses 12 weist.
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Neben
dem Aufnahmemittel 22 und den Kontaktelementen 23, 24 ist
das zweite Modul mit einem Mittel 26 zur mechanischen Codierung
versehen. Das Codiermittel 26 ist in der dargestellten
Ausführungsform
als quadratischer Stift ausgebildet. Beim Einbringen des Akkupacks
in das Aufnahmemittel 22 wirkt das Codiermittel 26 mit
einem korrespondierenden Mittel am Akkupack zusammen. Nur wenn der aufladbare
Akkupack ein korrespondierendes Mittel aufweist, kann der Akkupack überhaupt
ordnungsgemäß in das
Aufnahmemittel eingebracht werden. Damit wird verhindert, dass ein
Akkupack in das Aufnahmemittel eingeführt wird, der nicht geeignet
ist, von dem Ladegerät
aufgeladen zu werden.
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Das
zweite Modul 20 weist in der dargestellten Ausführungsform
außerdem
einen Lüfter 27 sowie
eine Lufteinlassöffnung
bzw. eine Luftauslassöffnung 28 auf.
Der Lüfter 27 dient
zur Kühlung
eines kühlbaren
Akkupacks während
des Ladevorgangs und zur Kühlung
der elektronischen Komponenten des Ladegeräts 1. Mit Hilfe des
Lüfters
wird Kühlluft in
einen kühlbaren
Akkupack, der in das Aufnahmemittel 22 eingesteckt ist,
hineingeblasen und durch diesen hindurchgeblasen. Der Lüfter 27 ist
an der Unterseite 29 des Aufnahmemittels 22 befestigt,
z. B. angeschraubt. An der Lufteinlass- bzw. Luftauslassöffnung 28 ist
ein Lüftungsgitter 30 angebracht.
Dieses verhindert, dass grobe Schmutz- und Staubpartikel in das
Ladegerät 1 eindringen
und möglicherweise
den Lüfter 27 beschädigen können.
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Des
Weiteren sind an dem zweiten Modul zwei Wasserauslassöffnung 31 vorgesehen.
Falls sich Wasser am unteren Ende des Aufnahmemittels 22 ansammelt,
kann es über
die Wasserauslassöffnungen 31 abfließen.
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In 3a ist
gut zu erkennen, dass die elektrischen Kontaktelemente 23, 24 Isoliermittel 32 aufweisen.
Am Fuß der
elektrischen Kontaktelemente 23, 24 sind aus einem
elektrisch nicht leitenden Material, insbesondere aus Kunststoff,
Isolierkragen und eine Kontaktgrundisolierung als Isoliermittel 32 angebracht.
Falls sich Wasser in dem Aufnahmemittel 22 ansammelt, verhindern
die Isoliermittel 32, dass die elektrischen Kontaktelemente 23, 24 mit
Wasser in Berührung
kommen.