DE102008040061A1

DE102008040061A1 - Elektrowerkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102008040061A1
Application number: DE102008040061A
Authority: DE
Inventors: Wolf Matthias; Rainer Glauning
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2010-01-07
Also published as: JP5575121B2; CN103753507B; EP2307174B1; JP2011526217A; CN102083595A; US20110147031A1; EP2307174A1; CN102083595B; WO2010000535A1; US8733470B2; CN103753507A

Abstract

Bei einer Elektrowerkzeugmaschine mit einer Schnittstelle (14), über die die Elektrowerkzeugmaschine mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack (20) verbindbar ist, ist eine Kopplungsvorrichtung (30) vorgesehen, die über die Schnittstelle (14) mechanisch und elektrisch mit der Elektrowerkzeugmaschine verbindbar ist, wobei die Kopplungsvorrichtung (30) mindestens eine erste Akkuschnittstelle (40) zur Verbindung mit einem ersten Akkupack (60) und mindestens eine zweite Akkuschnittstelle (50) zur Verbindung mit einem zweiten Akkupack (70) aufweist.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrowerkzeugmaschine mit einer Schnittstelle, über die die Elektrowerkzeugmaschine mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack verbindbar ist.
Üblicherweise bieten Hersteller derartiger Elektrowerkzeugmaschinen unterschiedliche Akkupacks mit verschiedenen Baugrößen und/oder Nennspannungen an, wobei jeder Akkupack von seiner Baugröße, seiner Nennspannung und/oder seiner Leistung her einem bestimmten Typ von Elektrowerkzeugmaschine zugeordnet ist. Auch werden in der Regel verschiedene Akkutypen angeboten, wie z. B. NiCd, NiMh und Li-Ion. Aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte sind insbesondere Li-Ion-Akkupacks weit verbreitet. Nennspannung und Kapazität der jeweils verwendeten bzw. verfügbaren Akkupacks bestimmen in der Regel Leistung und Laufzeit der Elektrowerkzeugmaschinen.
Nachteilig am Stand der Technik ist, dass Elektrowerkzeugmaschinen, die einen großen Energiebedarf erfordern und bei denen ggf. auch kurzzeitig sehr hohe Leistungsspitzen erforderlich sein können, wie z. B. bei großen Winkelschleifern oder Kettensägen, mit derzeit verfügbaren Akkupacks nicht effizient betreibbar sind. Des Weiteren bestehen für Li-Ion-Akkupacks besondere Regeln zu Transportsicherheit und Handhabung, wenn eine bestimmte Kapazität überschritten wird. Dadurch wird die Wirtschaftlichkeit solch großer Li-Ion-Akkupacks nachteilig beeinflusst.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine neue Elektrowerkzeugmaschine mit netzunabhängiger Stromversorgung bereit zu stellen, bei der ein Betrieb mit großem Energiebedarf mit hohen Leistungsspitzen und/oder verlängerter Laufzeit mit derzeit verfügbaren Akkupacks effizient ermöglicht wird.
Dieses Problem wird gelöst durch eine Elektrowerkzeugmaschine mit einer Schnittstelle, über die die Elektrowerkzeugmaschine mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack verbindbar ist, wobei eine Kopplungsvorrichtung vorgesehen ist, die über die Schnittstelle mechanisch und elektrisch mit der Elektrowerkzeugmaschine verbindbar ist. Die Kopplungsvorrichtung weist mindestens eine erste Akkuschnittstelle zur Verbindung mit einem ersten Akkupack und eine zweite Akkuschnittstelle zur Verbindung mit einem zweiten Akkupack auf.
Die Erfindung ermöglicht somit eine Bereitstellung von zwei oder mehr Akkupacks zum Betrieb einer einzelnen Elektrowerkzeugmaschine, sodass deren Laufzeit verlängert und/oder deren Leistung vergrößert werden kann. Hierbei erlaubt die Kopplungsvorrichtung eine anwendungsspezifische Ausrüstung der Elektrowerkzeugmaschine mit einem oder mehreren Akkupacks. Somit können auch Elektrowerkzeugmaschinen, die vom Hersteller ursprünglich nicht zum Betrieb mit mehr als einem Akkupack ausgelegt sind, mit zwei oder mehr Akkupacks betrieben werden. Auch können Elektrowerkzeugmaschinen, die für einen Betrieb mit einem leistungsstarken Akkupack vorgesehen sind, nun alternativ z. B. mit zwei oder mehr leistungsschwächeren Akkupacks der gleichen Familie betrieben werden.
Dabei ist der Begriff Elektrowerkzeugmaschine nicht auf handgehaltene Elektrowerkzeuge beschränkt, sondern umfasst auch beispielsweise Rasenmäher oder Benchtop-Systeme, wie etwas große Standsägen.
Die Kopplungsvorrichtung weist bevorzugt eine Kopplungsschnittstelle auf, die mechanisch und elektrisch mit der Schnittstelle der Elektrowerkzeugmaschine verbindbar ist. Der erste und zweite Akkupack weisen vorzugsweise jeweils eine Verbindungsschnittstelle auf, über die der erste und zweite Akkupack wahlweise mit der ersten und zweiten Akkuschnittstelle der Kopplungsvorrichtung oder der Schnittstelle der Elektrowerkzeugmaschine verbindbar sind. Bevorzugt weisen der erste und zweite Akkupack identische Baugrößen, Nennspannungen und/oder Kapazitäten auf.
Die an der Kopplungsvorrichtung vorgesehenen Akkuschnittstellen entsprechen somit bevorzugt der an der Elektrowerkzeugmaschine vorgesehenen Schnittstelle, sodass bei einem Betrieb mit nur einem der ersten oder zweiten Akkupacks dieser auch unmittelbar an der Elektrowerkzeugmaschine anschließbar ist. Die Elektrowerkzeugmaschine ist somit erfindungsgemäß auch ohne die Kopplungsvorrichtung betreibbar.
Gemäß einer Ausführungsform weisen der erste und zweite Akkupack unterschiedliche Baugrößen, Nennspannungen und/oder Kapazitäten auf.
Somit kann die Elektrowerkzeugmaschine über die Kopplungsvorrichtung mechanisch und elektrisch mit Akkupacks verbunden werden, die ursprünglich nicht zum Betrieb der Elektrowerkzeugmaschine vorgesehen sind, deren Verwendung jedoch eine Leistungssteigerung und/oder Laufzeitverlängerung im Betrieb der Elektrowerkzeugmaschine bewirken können.
Inbesondere besitzt Kopplungsvorrichtung auch zumindest eine Steuervorrichtung, die es erlaubt, die über die Kopplungsvorrichtung verkoppelten Akkuelement gezielt anzusteuern, um diese beispielsweise nacheinander zu nutzten, gleichzeitig zu betreiben oder auch gleichmäßig zu entladen.
Die Kopplungsvorrichtung kann somit vorzugsweise zur Parallelschaltung des ersten und zweiten Akkupacks ausgebildet sein.
Damit kann die Laufzeit der Elektrowerkzeugmaschine verlängert werden. Des Weiteren kann durch ein paralleles Entladen eine geringere Belastung jedes einzelnen Akkupacks und somit eine geringere Selbsterwärmung erreicht werden, sodass die Lebensdauer der Akkupacks gesteigert werden kann. Darüber hinaus kann der Elektrowerkzeugmaschine durch paralleles Entladen auch ein höherer Strom zur Verfügung gestellt werden, als dies ein einzelner Akkupack spezifikationsgemäß könnte.
Alternativ hierzu ist die Kopplungsvorrichtung zur Reihenschaltung des ersten und zweiten Akkupacks ausgebildet.
Somit kann die Elektrowerkzeugmaschine mit einer größeren elektrischen Spannung betrieben werden.
Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, den Energiegehalt eines einzelnen Akku unter einer Gefahrenschwelle zu halten, gleichzeitig jedoch ein Gerät zu betreiben, welches eine deutlich höheren Energiebedarf aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Kopplungsvorrichtung eine Umschalteinrichtung auf. Diese ist dazu ausgebildet, die Elektrowerkzeugmaschine im Betrieb selektiv mit dem ersten oder dem zweiten Akkupack elektrisch leitend zu verbinden. Die Umschalteinrichtung ist bevorzugt ein manuell betätigbarer Schalter.
Somit kann im Betrieb der Elektrowerkzeugmaschine in Abhängigkeit vom Ladezustand des ersten bzw. zweiten Akkupacks eine Umschaltung zwischen diesen beiden erfolgen, um somit die Laufzeit der Elektrowerkzeugmaschine zu verlängern.
Das Eingangs genannte Problem wird auch durch eine Kopplungsvorrichtung für eine Elektrowerkzeugmaschine gelöst. Die Elektrowerkzeugmaschine hat eine Schnittstelle, über die die Elektrowerkzeugmaschine mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack verbindbar ist. Die Kopplungsvorrichtung ist über die Schnittstelle mechanisch und elektrisch mit der Elektrowerkzeugmaschine verbindbar und weist mindestens eine erste Akkuschnittstelle zur Verbindung mit einem ersten Akkupack und eine zweite Akkuschnittstelle zur Verbindung mit einem zweiten Akkupack auf.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt:
1 eine perspektivische Darstellung einer Elektrowerkzeugmaschine mit einer Kopplungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Elektrowerkzeugmaschine 10 mit einem Gehäuse 12, an dem ein Handgriff 16 und eine Schnittstelle 14 vorgesehen sind. Die Elektrowerkzeugmaschine 10 ist zur netzunabhängigen Stromversorgung über die Schnittstelle 14 mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack 20 verbindbar. In 1 ist die Elektrowerkzeugmaschine 10 beispielhaft als Akku-Bohrschrauber ausgebildet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Akku-Bohrschrauber beschränkt ist, sondern vielmehr bei unterschiedlichen Akku-betriebenen Elektrowerkzeugmaschinen Anwendung finden kann, z. B. bei einem Bohrhammer, einem Winkelschleifer, oder auch größeren, insbesondere auch nicht handgehaltenen Elektrowerkzeugen, wie etwa einem Rasenmäher etc.
Der Akkupack 20 hat eine Verbindungsschnittstelle 22 mit Führungs- bzw. Rastelementen 28, 29 zum Führen bzw. Verrasten des Akkupacks 20 in der Schnittstelle 14 der Elektrowerkzeugmaschine 10, die entsprechende Führungsschienen bzw. Gegenrastelemente 18, 19 aufweist, die mit den Führungs- bzw. Rastelementen 28, 29 zusammenwirken, um eine mechanische Verbindung zwischen der Elektrowerkzeugmaschine 10 und dem Akkupack 20 zu erstellen. Zur Erstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Akkupack 20 und der Elektrowerkzeugmaschine 10 sind an der Verbindungsschnittstelle 22 des Akkupacks 20 Kontaktelemente 27 vorgesehen, welche entsprechende Anschlusskontakte 17, die sich in 1 an der Unterseite der Schnittstelle 14 befinden und deshalb nur gestrichelt dargestellt sind, kontaktieren.
Vor einer Inbetriebnahme der Elektrowerkzeugmaschine 10 wird der Akkupack 20 in Richtung eines Pfeils 25 in das Gehäuse 12 eingeschoben und dort verrastet, wobei automatisch eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlusskontakten 17 der Schnittstelle 14 und den Kontaktelementen 27 der Verbindungsschnittstelle 22 hergestellt wird. Die Verrastung kann zur Entnahme des Akkupacks 20 z. B. durch Drücken eines Freigabeknopfs 11 gelöst werden.
Die Elektrowerkzeugmaschine 10 kann dann auf bekannte Art und Weise verwendet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass Aufbau und Funktionalität der Elektrowerkzeugmaschine 10, der Schnittstelle 14, des Akkupacks 20 sowie der Verbindungsschnittstelle 22 hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt ist und deshalb nicht weiter beschrieben wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Kopplungsvorrichtung 30 vorgesehen, die anstelle des Akkupacks 20 über die Schnittstelle 14 mechanisch und elektrisch mit der Elektrowerkzeugmaschine 10 verbindbar ist. Hierzu hat die Kopplungsvorrichtung 30 eine Kopplungsschnittstelle 32, die zumindest kompatibel und vorzugsweise im Wesentlichen baugleich mit der Verbindungsschnittstelle 22 ist und Führungs- bzw. Rastelemente 38, 39 und Kontaktelemente 37 aufweist, sodass auf eine weitere Beschreibung der Kopplungsschnittstelle 32 verzichtet werden kann. Dementsprechend kann die Kopplungsvorrichtung 30 zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit der Elektrowerkzeugmaschine 10 analog wie oben in Bezug auf den Akkupack 20 beschrieben in Richtung eines Pfeils 35 in das Gehäuse 12 eingeschoben und dort verrastet werden.
Die Kopplungsvorrichtung 30 ist nach Art eines mechanischen Adapters ausgebildet und weist mindestens eine erste Akkuschnittstelle 40 zur Verbindung mit einem ersten Akkupack 60 und eine zweite Akkuschnittstelle 50 zur Verbindung mit einem zweiten Akkupack 70 auf. Die Erfindung ist jedoch nicht auf zwei Akkuschnittstellen beschränkt. Vielmehr können auch Adapter mit drei oder mehr Akkuschnittstellen realisiert werden, z. B. in Abhängigkeit von der Gehäusegröße einer zugeordneten Elektrowerkzeugmaschine. Beispielsweise kann ein Adapter für einen Bohrschrauber zwei Akkuschnittstellen aufweisen, während ein Adapter für einen Rasenmäher vier Akkuschnittstellen aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kopplungsvorrichtung 30 zur Parallelschaltung der Akkupacks 60, 70 ausgebildet. Somit kann die Elektrowerkzeugmaschine 10 die Akkupacks 60, 70 in einer Betriebsart sequentiell verwenden, wodurch die Laufzeit der Maschine 10 verlängert wird. In einer weiteren Betriebsart kann durch gleichzeitige Verwendung beider Akkupacks 60, 70 eine wesentliche höhere Leistung bei Spitzenlasten ermöglicht werden. Durch gleichzeitiges Entladen beider Akkupacks 60, 70 kann auch die kontinuierliche Leistung der Elektrowerkzeugmaschine 10 erhöht werden, sodass mit der Kopplungsvorrichtung 30 eine netzunabhängige Stromversorgung auch bei Elektrowerkzeugmaschinen erreicht werden kann, die mit derzeit verfügbaren Akkupacks nicht sinnvoll betrieben werden können, z. B. bei großen Winkelschleifern oder Kettensägen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Kopplungsvorrichtung 30 zur Reihenschaltung der Akkupacks 60, 70 ausgebildet. Somit kann die Elektrowerkzeugmaschine 10 mit einer größeren elektrischen Spannung betrieben werden.
Je nach Ausführungsform der Kopplungsvorrichtung 30 ermöglicht diese nicht nur eine gleichzeitige Verwendung der Akkupacks 60, 70 durch die Elektrowerkzeugmaschine 10, sondern auch ein gleichzeitiges bzw. sequentielles Aufladen der Akkupacks 60, 70 an einer geeigneten Laderschnittstelle. Dies vereinfacht den Ladevorgang insbesondere bei einer Mehrzahl von Akkupacks.
Die Akkuschnittstellen 40, 50 sind bevorzugt im Wesentlichen baugleich zur Schnittstelle 14 ausgeführt. Z. B. hat die Akkuschnittstelle 40 Führungsschienen bzw. Gegenrastelemente 48, 49 sowie Anschlusskontakte 47. Deshalb kann hier auf eine weitere Beschreibung der Akkuschnittstellen 40, 50 verzichtet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Akkupacks 60, 70 identische Baugrößen, Nennspannungen und/oder Kapazitäten auf. Alternativ hierzu weisen die Akkupacks 60, 70 unterschiedliche Baugrößen, Nennspannungen und/oder Kapazitäten auf.
Die Akkupacks 60, 70 haben Verbindungsschnittstellen 62, 72, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung im Wesentlichen baugleich zur Verbindungsstelle 22 des Akkupacks 20 ausgeführt sind. Z. B. hat die Verbindungsschnittstelle 72 des Akkupacks 70 Führungs- bzw. Rastelemente 78, 79 sowie Kontaktelemente 77. Deshalb kann hier auf eine weitere Beschreibung der Verbindungsschnittstellen 62, 72 verzichtet werden. Somit können die Akkupacks 60, 70 wahlweise mit einer der Akkuschnittstellen 40, 50 oder mit der Schnittstelle 14 der Elektrowerkzeugmaschine 10 verbunden werden. Zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit den Akkuschnittstellen 40, 50 werden die Akkupacks 60 bzw. 70 analog wie oben in Bezug auf den Akkupack 20 beschrieben in Richtung von Pfeilen 65 bzw. 75 in die Kopplungsvorrichtung 30 eingeschoben und dort verrastet.
Es wird darauf hingewiesen, dass in Bezug auf 1 ein Ausführungsbeispiel beschrieben ist, in dem die Verbindungsschnittstellen 62, 72 im Wesentlichen baugleich zueinander und zur Verbindungsstelle 22 des Akkupacks 20 ausgeführt sind. Es ist jedoch ebenso möglich, die Verbindungsschnittstellen 62, 72 unterschiedlich auszuführen, um somit z. B. einen Einsatz von Akkupacks verschiedener Hersteller an der Elektrowerkzeugmaschine 10 zu ermöglichen.
Wie aus 1 ersichtlich, kann die Kopplungsvorrichtung 30 eine Umschalteinrichtung 90 aufweisen. Diese ist dazu ausgebildet, die Elektrowerkzeugmaschine 10 im Betrieb selektiv mit einem der Akkupacks 60, 70 elektrisch leitend zu verbinden. Die Umschalteinrichtung 90 kann durch eine geeignete Steuereinrichtung der Elektrowerkzeugmaschine 10 realisiert werden. In 1 ist beispielhaft ein manuell betätigbarer Schalter 80, z. B. ein Kippschalter, zur Realisierung der Umschalteinrichtung 90 dargestellt.
Vielfache Modifikationen und Abänderungen der Elektrowerkzeugmaschine 10 und der Kopplungsvorrichtung 30 sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich. Beispielsweise kann anstelle der Kopplungsvorrichtung 30 eine Mehrzahl von Schnittstellen zur Aufnahme einer Mehrzahl von Akkupacks am Gehäuse 12 der Elektrowerkzeugmaschine 10 vorgesehen sein. Des Weiteren kann eine der Akkuschnittstellen 40, 50 an der Kopplungsvorrichtung 30 eine passive Schnittstelle sein, d. h. eine Schnittstelle ohne Kontaktelemente, die lediglich zur Aufnahme eines Ersatzakkupacks dient.

Claims

Elektrowerkzeugmaschine mit einer Schnittstelle (14), über die die Elektrowerkzeugmaschine mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack (20) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kopplungsvorrichtung (30) vorgesehen ist, die über die Schnittstelle (14) mechanisch und elektrisch mit der Elektrowerkzeugmaschine verbindbar ist, wobei die Kopplungsvorrichtung (30) mindestens eine erste Akkuschnittstelle (40) zur Verbindung mit einem ersten Akkupack (60) und mindestens eine zweite Akkuschnittstelle (50) zur Verbindung mit einem zweiten Akkupack (70) aufweist.
Elektrowerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung (30) eine Kopplungsschnittstelle (32) aufweist, die mechanisch und elektrisch mit der Schnittstelle (14) der Elektrowerkzeugmaschine verbindbar ist.
Elektrowerkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens erste und zweite Akkupack (40, 50) jeweils eine Verbindungsschnittstelle (62, 72) aufweisen, über die der mindestens erste und zweite Akkupack (60, 70) wahlweise mit der mindestens ersten und zweiten Akkuschnittstelle (40, 50) oder der Schnittstelle (14) der Elektrowerkzeugmaschine verbindbar sind.
Elektrowerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens erste und zweite Akkupack (60, 70) identische Baugrößen, Nennspannungen und/oder Kapazitäten aufweisen.
Elektrowerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens erste und zweite Akkupack (60, 70) unterschiedliche Baugrößen, Nennspannungen und/oder Kapazitäten aufweisen.
Elektrowerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung (30) zur Parallelschaltung des mindestens ersten und zweiten Akkupacks (60, 70) ausgebildet ist.
Elektrowerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung (30) zur Reihenschaltung des mindestens ersten und zweiten Akkupacks (60, 70) ausgebildet ist.
Elektrowerkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung (30) eine Umschalteinrichtung (90) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Elektrowerkzeugmaschine im Betrieb selektiv mit dem mindestens ersten oder dem mindestens zweiten Akkupack (60, 70) elektrisch leitend zu verbinden.
Elektrowerkzeugmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschalteinrichtung (90) ein manuell betätigbarer Schalter (80) ist.
Elektrowerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung mehr als zwei Akkuschnittstellen (40) zur Verbindung mit mehr als zwei Akkupacks (60, 70) aufweist.
Kopplungsvorrichtung für eine Elektrowerkzeugmaschine (10) mit mindestens einer Schnittstelle (14), über die die Elektrowerkzeugmaschine mechanisch und elektrisch mit mindestens einem Akkupack (20) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung über die mindestens eine Schnittstelle (14) mechanisch und elektrisch mit der Elektrowerkzeugmaschine (10) verbindbar ist, wobei die Kopplungsvorrichtung (30) mindestens eine erste Akkuschnittstelle (40) zur Verbindung mit einem ersten Akkupack (60) und mindestens eine zweite Akkuschnittstelle (50) zur Verbindung mit einem zweiten Akkupack (70) aufweist.