DE102013203806B4

DE102013203806B4 - Handwerkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102013203806B4
Application number: DE102013203806.2A
Authority: DE
Inventors: Manfred Schuele; Helmut Wanek; Cornelius Boeck; Daniel Barth; Joachim Schadow; Joerg Maute; Florian Esenwein; Manfred Lutz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2023-12-14
Anticipated expiration: 2033-03-07
Also published as: DE102013203806A1

Abstract

Handwerkzeugmaschine, insbesondere Winkelschleifer, mit einer Gehäuseeinheit (10, 110, 210, 310), mit einer Antriebseinheit (12), mit einer Elektronikeinheit (14) und mit einer Kühleinheit (16), die zumindest teilweise zu einer Kühlung der Gehäuseeinheit (10, 110, 210, 310), der Antriebseinheit (12) und/oder der Elektronikeinheit (14) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (16, 116, 216, 316) zumindest ein Kühlelement (18, 118, 218, 318) mit zumindest einer Mikrostruktur umfasst.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits eine Handwerkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen worden. Insbesondere sind die DE 10 2010 026 555 A1 , DE 10 2007 056 783 A1 , DE 10 2007 012 395 A1 und die JP 2008-125 296 A als Stand der Technik zu betrachten.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Handwerkzeugmaschine, insbesondere Winkelschleifer, mit einer Gehäuseeinheit, mit einer Antriebseinheit, mit einer Elektronikeinheit und mit einer Kühleinheit, die zumindest teilweise zu einer Kühlung der Gehäuseeinheit, der Antriebseinheit und/oder der Elektronikeinheit vorgesehen ist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Kühleinheit zumindest ein Kühlelement mit zumindest einer Mikrostruktur umfasst. Unter einer „Gehäuseeinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zumindest teilweise dazu vorgesehen ist, die Antriebseinheit und/oder die Elektronikeinheit und/oder zumindest eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Funktionseinheit der Handwerkzeugmaschine gegenüber einer Umgebung der Handwerkzeugmaschine zumindest teilweise abzuschirmen und/oder abzukapseln, und die insbesondere dazu vorgesehen ist, von einem Bediener der Handwerkzeugmaschine zumindest teilweise direkt kontaktiert und/oder zumindest teilweise umfasst zu werden.
Unter einer „Antriebseinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die in einem Betriebszustand zumindest teilweise zu einem Antrieb eines mit der Handwerkzeugmaschine gekoppelten Einsatzwerkzeugs vorgesehen ist. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgestaltet, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Die Antriebseinheit umfasst vorzugsweise zumindest einen Elektromotor. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Antriebseinheit zumindest teilweise pneumatisch und/oder auf eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Weise antreibbar ausgebildet ist.
Unter einer „Elektronikeinheit“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Einheit verstanden werden, die zumindest in einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine zumindest teilweise zu einer Steuerung und/oder zu einer Regelung, insbesondere der Antriebseinheit der Handwerkzeugmaschine, vorgesehen ist. Vorzugsweise umfasst die Elektronikeinheit zumindest eine Motorsteuerung der Antriebseinheit. Die Elektronikeinheit weist vorzugsweise Elektronikkomponenten wie insbesondere zumindest einen Transistor, zumindest einen Kondensator, zumindest einen Prozessor, besonders bevorzugt zumindest einen Feldeffekttransistor (MOSFET) und/oder zumindest einen Bipolartransistor, insbesondere mit isolierter Gate-Elektrode, (IGBT) auf.
Unter einer „Kühlung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine zumindest teilweise Abführung thermischer, insbesondere in einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine entstehender und/oder abgegebener Energie, insbesondere von zumindest einer wärmekritischen Komponente, insbesondere der Funktionseinheit, der Handwerkzeugmaschine, verstanden werden. Unter einer „wärmekritischen Komponente“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Element, eine Einheit und/oder ein Bereich der Handwerkzeugmaschine verstanden werden, deren Betrieb und/oder deren Funktion durch die, insbesondere in einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine entstehende, thermische Energie negativ beeinflusst und/oder durch die insbesondere in einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine entstehende thermische Energie zumindest teilweise zerstört werden kann/können. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst insbesondere die Funktionseinheit die zumindest eine wärmekritische Komponente der Handwerkzeugmaschine. Die Kühlvorrichtung kann, alternativ oder zusätzlich, zumindest teilweise auch zu einer Kühlung einer anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Einheit und/oder eines anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Elements und/oder Bereichs der Handwerkzeugmaschine, wie insbesondere eines Griffbereichs, vorgesehen sein.
Unter einer „Mikrostruktur“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine dreidimensionale Struktur des Kühlelements, in zumindest einem Schnitt entlang einer Schnittebene und/oder an einer Oberfläche des Kühlelements betrachtet, verstanden werden, die zumindest eine Ausbuchtung aufweist, die, in Richtung der Flächennormalen der Schnittebene und/oder der Oberfläche des Kühlelements betrachtet, insbesondere um zumindest 0,05 mm, vorzugsweise um zumindest 0,1 mm, bevorzugt um zumindest 1 mm und besonders bevorzugt um zumindest 2 mm und insbesondere um höchstens 10 mm, vorzugsweise um höchstens 7,5 mm, bevorzugt um höchstens 5 mm und besonders bevorzugt um höchstens 2,5 mm hinaus- und/oder hineinragt und sich die zumindest eine Ausbuchtung in einem Flächenbereich erstreckt, der insbesondere zwischen 500 mm² und 0,05 mm², vorzugsweise zwischen 100 mm² und 0,1 mm², bevorzugt zwischen 50 mm² und 0,5 mm² und besonders bevorzugt zwischen 10 mm² und 1 mm² beträgt. Vorzugsweise weist das Kühlelement im Bereich der Mikrostruktur in einem Volumenbereich um 1 cm³ eine Oberfläche, insbesondere eine Grenzfläche, auf, die einen Flächeninhalt von insbesondere zumindest 30 cm², vorzugsweise zumindest 100 cm², bevorzugt zumindest 300 cm² und besonders bevorzugt zumindest 1000 cm² aufweist. Vorzugsweise erstreckt sich die Mikrostruktur zumindest teilweise durch das Kühlelement hindurch.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine bevorzugt gute Kühlung und somit insbesondere eine vorteilhaft hohe Leistungsdichte der Handwerkzeugmaschine erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Mikrostruktur des Kühlelements zumindest teilweise eine thermische Abgabefläche bildet. Unter einer „thermischen Abgabefläche“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bereich des Kühlelements verstanden werden, der zumindest teilweise zu einer erhöhten Abgabe thermischer Energie, insbesondere gegenüber einem an die Abgabefläche angrenzenden Bereich, zumindest teilweise über eine thermische Strahlung und/oder Konvektion, vorgesehen ist. Das Kühlelement ist vorzugsweise dazu vorgesehen, thermische Energie über die Abgabefläche an eine Umgebung des Kühlelements und/oder besonders bevorzugt an einen Kühlfluidstrom abzugeben. Dadurch kann eine bevorzugt gute Kühlung der Antriebseinheit und/oder der Elektronikeinheit und somit eine vorteilhaft hohe Leistungsdichte der Handwerkzeugmaschine erreicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Kühlelement dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise von einem Kühlfluidstrom durchströmt zu werden. Unter „zumindest teilweise durchströmen“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass der Kühlfluidstrom entlang einer Wegstrecke, die zumindest 25 %, vorzugsweise zumindest 50 %, bevorzugt zumindest 75 % und besonders bevorzugt zumindest nahezu 100 % einer kleinsten Erstreckung des Kühlelements entspricht, zumindest teilweise radial innerhalb des Kühlelements strömt. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Abgabefläche des Kühlelements zumindest teilweise in dem Kühlfluidstrom angeordnet. Unter einem „Kühlfluid“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Fluid verstanden werden, das zu einer Aufnahme und/oder zu einem Transport vorgesehen ist und das insbesondere von einer Umgebungsluft zumindest teilweise in einer Zusammensetzung, einem Druck, einer Temperatur und/oder einer anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft abweicht. Unter einem „Fluid“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Stoff oder ein Stoffgemisch verstanden werden, der/das einer, insbesondere beliebig langsamen, Scherung zumindest nahezu keinen Widerstand entgegensetzt. Das Kühlfluid kann einen flüssigen und/oder gasförmigen Aggregatszustand aufweisen. Das Kühlfluid umfasst vorzugsweise Öl, Wasser, Luft, insbesondere Druckluft, Kohlendioxid und/oder einen anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Stoff und/oder ein anderes, einem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Stoffgemisch. Dadurch kann eine bevorzugt hohe Abgabe thermischer Energie von dem Kühlelement an den Kühlfluidstrom und somit eine vorteilhaft effektive Kühlung erreicht werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Mikrostruktur des Kühlelements zumindest teilweise eine geometrisch definierte Struktur aufweist. Unter „geometrisch definiert“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine zumindest in einem Bereich, insbesondere von zumindest 50 mm², vorzugsweise von zumindest 100 mm², bevorzugt von zumindest 500 mm² und besonders bevorzugt von zumindest 1000 mm², regelmäßige, sich insbesondere wiederholende, Struktur verstanden werden. Die Mikrostruktur weist vorzugsweise eine Bienenwabenstruktur, eine Golfballoberflächenstruktur und/oder eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Struktur auf. Dadurch kann eine bevorzugt gute Kühlung erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Mikrostruktur des Kühlelements zumindest teilweise eine poröse Struktur aufweist. Unter „porös“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere „kleine Löcher und/oder Poren aufweisend“ verstanden werden. Vorzugsweise ist die poröse Struktur zumindest teilweise von einem Schaum, insbesondere von einem Metallschaum und/oder einem Graphitschaum, gebildet. Dadurch kann eine vorteilhaft einfache, kostengünstige und leichte Ausgestaltung des Kühlelements erreicht werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Kühlelement eine Makrostruktur aufweist. Unter einer „Makrostruktur“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine zumindest zweidimensionale, vorzugsweise eine dreidimensionale Struktur des Kühlelements verstanden werden, die zumindest teilweise zu einer Vergrößerung einer Oberfläche, insbesondere gegenüber einer ebenen Ausgestaltung, vorgesehen ist und/oder die zumindest teilweise zu einer erhöhten Abgabe thermischer Energie, insbesondere gegenüber einer ebenen Ausgestaltung, zumindest teilweise über eine thermische Strahlung und/oder Konvektion vorgesehen ist und/oder die zumindest teilweise gegenüber einer, insbesondere ebenen, Ausgestaltung einer angrenzende Fläche um insbesondere zumindest 0,5 cm, vorzugsweise um zumindest 1 cm und besonders bevorzugt um zumindest 2 cm hinaus- und/oder hineinragt. Dadurch kann eine bevorzugt gute Kühlung der Antriebseinheit und/oder der Elektronikeinheit und somit eine vorteilhaft hohe Leistungsdichte der Handwerkzeugmaschine erreicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Kühlelement zumindest teilweise eine variable Dichte aufweist. Unter „variabel“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Dichte des Kühlelements, entlang zumindest einer Raumrichtung betrachtet, zumindest zwei, wesentlich voneinander abweichende Werte aufweist, wobei die Werte der Dichte zeitlich betrachtet zumindest im Wesentlichen unveränderbar ausgebildet sind und/oder wobei eine aktive Einstellung und/oder Beeinflussung der Werte der Dichte des Kühlelements durch einen Bediener ausgeschlossen ist. Unter „wesentlich voneinander abweichend“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass sich die Werte der Dichte, entlang zumindest einer Raumrichtung betrachtet, insbesondere um zumindest 1 %, vorzugsweise um zumindest 2 % und bevorzugt um zumindest 5 % des Werts einer durchschnittlichen und/oder gemittelten Dichte des Kühlelements unterscheiden. Unter „zumindest im Wesentlichen unveränderbar“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass der Wert der Dichte zeitlich betrachtet insbesondere um weniger als 25 %, vorzugsweise um weniger als 15 %, bevorzugt um weniger als 10 % und besonders bevorzugt um weniger als 5 % des Werts einer durchschnittlichen und/oder gemittelten Dichte des Kühlelements schwankt. Dadurch kann eine vorteilhaft hohe Wärmeleitfähigkeit sowie eine bevorzugt hohe Abgabe thermischer Energie erreicht werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Antriebseinheit zumindest einen EC-Motor umfasst. Unter einem „EC-Motor“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein bürstenloser, elektrisch kommutierter Motor verstanden werden. Dadurch kann eine bevorzugt leistungsstarke und vorteilhaft kompakte Ausgestaltung der Antriebseinheit der Handwerkzeugmaschine erreicht werden.
Des Weiteren wird eine Kühleinheit einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine vorgeschlagen.
Des Weiteren wird ein Verfahren zu einer Kühlung einer Antriebseinheit und/oder Elektronikeinheit einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine mittels einer Kühleinheit vorgeschlagen.
Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine in einer perspektivischen Ansicht,
2a die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine in einer schematischen Schnittansicht,
2b einen Ausschnitt eines Kühlelements in einer schematischen Schnittansicht,
3 eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine in einer schematischen Schnittansicht,
4a eine weitere alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine in einer schematischen Schnittansicht,
4b eine Antriebseinheit mit einem Kühlelement in einer perspektivischen Darstellung und
5 eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine in einer schematischen Schnittansicht

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In 1 ist eine Handwerkzeugmaschine dargestellt. Die Handwerkzeugmaschine ist von einem Winkelschleifer gebildet. Es sind jedoch auch andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltungen der Handwerkzeugmaschine wie beispielsweise als Bohrmaschine, Bohrhammer, Oszillationshandwerkzeugmaschine oder Schwingschleifer denkbar. Die Handwerkzeugmaschine weist eine Gehäuseeinheit 10 auf. Die Gehäuseeinheit 10 umfasst ein Gehäuse 20 und ein Getriebegehäuse 22. Das Gehäuse 20 ist aus einem Kunststoff gebildet. Das Gehäuse 20 bildet einen Haupthandgriff 24, der dazu vorgesehen ist, von einer Bedienerhand eines Bedieners umfasst zu werden. In Haupterstreckungsrichtung 26 der Handwerkzeugmaschine betrachtet ist an einem Ende des Gehäuses 20 ein Stromkabel 28 angeordnet. Das Stromkabel 28 ist zu einer Versorgung einer Antriebseinheit 12 der Handwerkzeugmaschine mit elektrischer Energie vorgesehen. Das Stromkabel 28 ist dazu vorgesehen, mit einem elektrischen Stromnetz verbunden zu werden. Hierzu weist das Stromkabel 28 ein nicht dargestelltes Steckerelement auf. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Handwerkzeugmaschine von einer Akkuhandwerkzeugmaschine gebildet ist. Die Handwerkzeugmaschine weist ferner ein Schaltelement 30 auf, das von einem Bediener betätigbar ausgebildet ist. Das Schaltelement 30 ist zu einer Aktivierung der Antriebseinheit 12 vorgesehen. Das Schaltelement 30 ist von einem Schaltschieber gebildet.
Das Getriebegehäuse 22 ist an einem dem Stromkabel 28 gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 20 mit dem Gehäuse 20 verbunden. Das Getriebegehäuse 22 ist aus einem Metall gebildet. Das Getriebegehäuse 22 ist aus Aluminium gebildet. Die Handwerkzeugmaschine umfasst eine nicht näher dargestellte Werkzeugaufnahme 32, die dazu vorgesehen ist, ein Einsatzwerkzeug 34 aufzunehmen und verliersicher zu halten. Das Einsatzwerkzeug 34 ist von einer Schleifscheibe gebildet. Das Einsatzwerkzeug 34 ist lösbar mit der Werkzeugaufnahme 32 verbunden. Die Werkzeugaufnahme 32 ist, senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung 26 der Handwerkzeugmaschine betrachtet, an einem offenen Ende des Getriebegehäuses 22 angeordnet. Die Werkzeugaufnahme 32 ragt aus dem Getriebegehäuse 22 hinaus. Zudem ist mit einem Flansch des Getriebegehäuses 22 eine Schutzhaube 36 gekoppelt. Die Schutzhaube 36 ist lösbar mit der Handwerkzeugmaschine verbunden.
Die Handwerkzeugmaschine weist zudem einen Zusatzhandgriff 38 auf. Der Zusatzhandgriff 38 ist dazu vorgesehen, von einer weiteren Bedienerhand des Bedieners umfasst zu werden. Der Zusatzhandgriff 38 ist lösbar mit der Handwerkzeugmaschine gekoppelt. Eine Haupterstreckungsrichtung 40 des Zusatzhandgriffs 38 verläuft in einem an der Handwerkzeugmaschine montierten Zustand des Zusatzhandgriffs 38 senkrecht zu der Haupterstreckungsrichtung 26 der Handwerkzeugmaschine und parallel zu einer Haupterstreckungsebene des Einsatzwerkzeugs 34.
Die Handwerkzeugmaschine weist die Antriebseinheit 12, eine Elektronikeinheit 14 und eine Kühleinheit 16 auf (2a). Die Gehäuseeinheit 10 der Handwerkzeugmaschine umschließt die Antriebseinheit 12, die Elektronikeinheit 14 und die Kühleinheit 16. Die Antriebseinheit 12 umfasst einen Elektromotor. Die Antriebseinheit 12 umfasst einen EC-Motor. Die Antriebseinheit 12 weist eine Abtriebswelle 42 auf, die über eine Getriebeeinheit 44 mit einer Antriebswelle 46 verbunden ist. Die Getriebeeinheit 44 weist ein nicht dargestelltes Winkelgetriebe auf. Die Antriebswelle 46 ist zu einem Antrieb eines hier nicht dargestellten Einsatzwerkzeugs, das mit der Werkzeugaufnahme 32 gekoppelt ist, vorgesehen. Die Antriebswelle 46 ist mit der Werkzeugaufnahme 32 verbunden. Die Antriebswelle 46 ist form- und/oder kraftschlüssig mit der Werkzeugaufnahme 32 gekoppelt. Die Antriebswelle 46 erstreckt sich senkrecht zu der Abtriebswelle 42. Die Antriebswelle 46 verläuft senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung 26 der Handwerkzeugmaschine.
Die Antriebseinheit 12 ist wirkungsmäßig mit der Elektronikeinheit 14 verbunden. Die Antriebseinheit 12 ist elektronisch mit der Elektronikeinheit 14 verbunden. Die Elektronikeinheit 14 ist zu einer Steuerung oder Regelung der Antriebseinheit 12 vorgesehen. Die Elektronikeinheit 14 kann alternativ oder zusätzlich auch zu einer Steuerung oder Regelung einer weiteren, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Funktionseinheit vorgesehen sein. Die Elektronikeinheit 14 umfasst Feldeffekttransistoren. Die Elektronikeinheit 14 umfasst Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET). Alternativ oder zusätzlich kann die Elektronikeinheit 14 auch andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Elektronikkomponenten wie beispielsweise einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) umfassen.
Die Kühleinheit 16 ist zu einer Kühlung der Gehäuseeinheit 10 vorgesehen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Kühleinheit 16 alternativ oder zusätzlich zu einer Kühlung der Antriebseinheit 12, der Elektronikeinheit 14 oder einer anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Funktionseinheit der Handwerkzeugmaschine vorgesehen ist. Die Kühleinheit 16 umfasst ein Lüfterelement 48, das in einem Betriebszustand zu einer Erzeugung eines Kühlstroms vorgesehen ist. Das Lüfterelement 48 ist von einem Lüfterrad gebildet. Das Lüfterelement 48 ist drehfest mit der Abtriebswelle 42 der Antriebseinheit 12 verbunden. Das Lüfterelement 48 erzeugt in einem Betriebszustand einen Kühlstrom, der von einer Einlassöffnung 50 an einem dem Stromkabel 28 zugewandten Ende der Handwerkzeugmaschine zu einer Auslassöffnung 52 im Getriebegehäuse 22 verläuft. Der von dem Lüfterelement 48 in einem Betriebszustand erzeugte Kühlstrom strömt an der Elektronikeinheit 14 und an der Antriebseinheit 12 vorbei, nimmt dabei thermische Energie auf und transportiert die thermische Energie durch die Auslassöffnung 52 aus der Handwerkzeugmaschine heraus.
Die Kühleinheit 16 umfasst ein Kühlelement 18, das eine Mikrostruktur aufweist. Das Kühlelement 18 weist eine geometrisch definierte Struktur auf. Das Kühlelement 18 ist mittels eines Sinterverfahrens hergestellt, bei dem kugelförmige Elemente in einem Kontaktbereich miteinander formschlüssig verbunden werden (2b). Das Kühlelement 18 besteht aus einem metallischen Werkstoff. Das Kühlelement 18 weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit von zumindest $30 \frac{W}{m*K},$
vorzugsweise von zumindest $50 \frac{W}{m*K},$
besonders vorzugsweise von zumindest $80 \frac{W}{m*K},$
bevorzugt von zumindest $100 \frac{W}{m*K}$
und besonders bevorzugt von zumindest $200 \frac{W}{m*K}$
auf. Das Kühlelement 18 ist luftdurchlässig ausgebildet. Das Kühlelement 18 ist an der Auslassöffnung 52 in dem Getriebegehäuse 22 angeordnet. Das Kühlelement 18 ist in die Auslassöffnung 52 eingepasst und verliersicher mit dem Getriebegehäuse 22 verbunden. Das Kühlelement 18 ist dazu vorgesehen, von dem Kühlstrom durchströmt zu werden.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass das Kühlelement 18 der Kühleinheit 16 an der Einlassöffnung 50 im Gehäuse 20 der Handwerkzeugmaschine angeordnet ist. Dadurch kann eine Filterung des Kühlstroms erreicht werden und ein Eindringen von Staub und Schmutz in die Handwerkzeugmaschine vorteilhaft sicher verhindert werden.
In einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine erwärmt sich die Getriebeeinheit 44. Die von der Getriebeeinheit 44 abgegebene thermische Energie erwärmt das aus einem Metall gebildete Getriebegehäuse 22. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit wird die thermische Energie an das Kühlelement 18 weitergeleitet und auf dieses übertragen. Die Mikrostruktur des Kühlelements 18 bildet eine thermische Abgabefläche, über die die thermische Energie in einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine an den Kühlstrom, der das Kühlelement 18 durchströmt, abgegeben und von der Handwerkzeugmaschine wegtransportiert wird. Dadurch kann eine Kühlung des Getriebegehäuses 22 und der Getriebeeinheit 44 erreicht werden. Durch eine Reduzierung einer Temperatur des Getriebegehäuses 22, mit dem ein Bediener in einem Betriebszustand beim Führen der Handwerkzeugmaschine in Kontakt kommen kann, können ein vorteilhaft hoher Bedienkomfort und eine bevorzugt hohe Bediensicherheit erreicht werden.
Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 und 2, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in 3 die Ziffer 1, den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 4a und 4b die Ziffer 2 und den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in 5 die Ziffer 3 vorangestellt.
In 3 ist eine alternativ ausgestaltete Handwerkzeugmaschine mit einer Antriebseinheit 12 und mit einer Elektronikeinheit 14, die von einer Gehäuseeinheit 110, die ein Gehäuse 20 und ein Getriebegehäuse 122 umfasst, umschlossen sind und die in Aufbau und Funktion der bereits beschriebenen Handwerkzeugmaschine entsprechen, dargestellt. Die Handwerkzeugmaschine weist ferner eine Kühleinheit 116 auf. Die Kühleinheit 116 ist zu einer Kühlung der Gehäuseeinheit 110 vorgesehen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Kühleinheit 116 alternativ oder zusätzlich zu einer Kühlung der Antriebseinheit 12, der Elektronikeinheit 14 oder einer anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Funktionseinheit der Handwerkzeugmaschine vorgesehen ist. Die Kühleinheit 116 umfasst ein Lüfterelement 148, das dem bereits beschriebenen Lüfterelement 48 entspricht und das in einem Betriebszustand einen Kühlstrom erzeugt, der von einer Einlassöffnung 50 an einem einem Stromkabel 28 zugewandten Ende der Handwerkzeugmaschine zu einer Auslassöffnung 152 im Getriebegehäuse 122 verläuft.
Die Kühleinheit 116 umfasst ein Kühlelement 118, das eine Mikrostruktur aufweist. Die Mikrostruktur des Kühlelements 118 weist eine poröse Struktur auf. Das Kühlelement 118 ist aus einem Metallschaum gebildet. Das Kühlelement 118 weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit von zumindest $30 \frac{W}{m*K},$
vorzugsweise von zumindest $50 \frac{W}{m*K},$
besonders vorzugsweise von zumindest $80 \frac{W}{m*K},$
bevorzugt von zumindest $100 \frac{W}{m*K}$
und besonders bevorzugt von zumindest $200 \frac{W}{m*K}$
auf. Das Kühlelement 118 weist eine variable Dichte auf. Die Dichte des Kühlelements 118 bezieht sich, makroskopisch betrachtet, auf das Verhältnis zwischen der räumlichen Gesamterstreckung des Kühlelements 118 und den in der Mikrostruktur enthaltenen Hohlräumen des Kühlelements 118. Je mehr Hohlräume in der Mikrostruktur des Kühlelements 118 enthalten sind, desto geringer ist die Dichte des Kühlelements 118.
Das Kühlelement 118 ist luftdurchlässig ausgebildet. Das Kühlelement 118 ist an der Auslassöffnung 152 in dem Getriebegehäuse 122 angeordnet. Das Kühlelement 118 ist in die Auslassöffnung 152 eingepasst und verliersicher mit dem Getriebegehäuse 122 verbunden. Das Kühlelement 118 ist dazu vorgesehen, von dem Kühlstrom durchströmt zu werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass das Kühlelement 118 der Kühleinheit 116 an der Einlassöffnung 50 im Gehäuse 20 der Handwerkzeugmaschine angeordnet ist. Dadurch kann eine Filterung des Kühlstroms erreicht werden und ein Eindringen von Staub und Schmutz in die Handwerkzeugmaschine vorteilhaft sicher verhindert werden. Das Getriebegehäuse 122 und das Kühlelement 118 sind in Haupterstreckungsrichtung 26 der Handwerkzeugmaschine teilweise überlappend angeordnet und bilden einen sich verengenden Kühlstromkanal 154. Das Kühlelement 118 der Kühleinheit 116 bildet einen großflächigeren Auslassbereich, durch den der Kühlstrom nach außen strömt. Dadurch kann ein vollständiges Verdecken der Auslassöffnung 152 durch eine Hand des Bedieners verhindert und eine zuverlässige Kühlung erreicht werden. Der Kühlstromkanal 154 zwischen dem Kühlelement 118 und dem Getriebegehäuse 122 weist einen abnehmenden Querschnitt auf, sodass ein gleichmäßiges Ausströmen des Kühlstroms durch das Kühlelement 118 erreicht werden kann.
In einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine erwärmt sich die Getriebeeinheit 44. Die von der Getriebeeinheit 44 abgegebene thermische Energie erwärmt das aus einem Metall gebildete Getriebegehäuse 122. In einem äußeren, dem Getriebegehäuse 122 zugewandten Bereich weist das Kühlelement 118 eine höhere Dichte auf als in einem, senkrecht zur Strömungsrichtung des Kühlstroms betrachtet, inneren Bereich. Durch eine hohe Dichte des Kühlelements 118 kann eine hohe Wärmeleitfähigkeit erreicht werden. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit in dem, senkrecht zur Strömungsrichtung des Kühlstroms betrachtet, äußeren, dem Getriebegehäuse 122 zugewandten Bereich des Kühlelements 118 wird die thermische Energie an das Kühlelement 118 weitergeleitet und auf dieses übertragen. Die Mikrostruktur des Kühlelements 118 bildet eine thermische Abgabefläche, über die die thermische Energie in einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine an den Kühlstrom, der das Kühlelement 118 durchströmt, abgegeben und von der Handwerkzeugmaschine wegtransportiert wird.
Durch die geringe Dichte in dem, senkrecht zur Strömungsrichtung des Kühlstroms betrachtet, inneren Bereich des Kühlelements 118 kann ein geringer Strömungswiderstand bei einem Durchströmen des Kühlelements 118 und eine gute Abgabe der thermischen Energie an den Kühlstrom erreicht werden. Dadurch kann eine Kühlung des Getriebegehäuses 122 und der Getriebeeinheit 44 erreicht werden. Durch eine Reduzierung einer Temperatur des Getriebegehäuses 122, mit dem ein Bediener in einem Betriebszustand beim Führen der Handwerkzeugmaschine in Kontakt kommen kann, können ein vorteilhaft hoher Bedienkomfort und eine bevorzugt hohe Bediensicherheit erreicht werden.
In 4a ist eine alternativ ausgestaltete Handwerkzeugmaschine mit einer Antriebseinheit 210 und mit einer Elektronikeinheit 12, die von einer Gehäuseeinheit 210, die ein Gehäuse 20 und ein Getriebegehäuse 222 umfasst, umschlossen sind und die in Aufbau und Funktion der bereits beschriebenen Handwerkzeugmaschine entsprechen, dargestellt. Die Handwerkzeugmaschine weist ferner eine Kühleinheit 216 auf. Die Kühleinheit 216 ist zu einer Kühlung der Antriebseinheit 12 vorgesehen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Kühleinheit 216 alternativ oder zusätzlich zu einer Kühlung der Gehäuseeinheit 210, der Elektronikeinheit 14 oder einer anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Funktionseinheit der Handwerkzeugmaschine vorgesehen ist. Die Kühleinheit 216 umfasst ein Lüfterelement 248, das dem bereits beschriebenen Lüfterelement 48 entspricht und das in einem Betriebszustand einen Kühlstrom erzeugt, der von einer Einlassöffnung 50 an einem einem Stromkabel 28 zugewandten Ende der Handwerkzeugmaschine zu einer Auslassöffnung 252 im Getriebegehäuse 222 verläuft.
Die Kühleinheit 216 umfasst ein Kühlelement 218, das eine Mikrostruktur aufweist. Die Mikrostruktur des Kühlelements 218 weist eine poröse Struktur auf. Das Kühlelement 218 ist aus einem Metallschaum gebildet. Das Kühlelement 218 weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit von zumindest $30 \frac{W}{m*K},$
vorzugsweise von zumindest $50 \frac{W}{m*K},$
besonders vorzugsweise von zumindest $80 \frac{W}{m*K},$
bevorzugt von zumindest $100 \frac{W}{m*K}$
und besonders bevorzugt von zumindest $200 \frac{W}{m*K}$
auf. Das Kühlelement 218 weist eine variable Dichte auf. Die Dichte des Kühlelements 218 bezieht sich, makroskopisch betrachtet, auf das Verhältnis zwischen der räumlichen Gesamterstreckung des Kühlelements 218 und den in der Mikrostruktur enthaltenen Hohlräumen des Kühlelements 218. Je mehr Hohlräume in der Mikrostruktur des Kühlelements 218 enthalten sind, desto geringer ist die Dichte des Kühlelements 218. Das Kühlelement 218 ist luftdurchlässig ausgebildet.
Das Kühlelement 218 ist mit der Antriebseinheit 12 verbunden. Das Kühlelement 218 ist an einer Außenseite der Antriebseinheit 12 befestigt und fest mit der Antriebseinheit 12 verbunden. Das Kühlelement 218 erstreckt sich in Umfangsrichtung um die Antriebseinheit 12 herum (4b). Das Kühlelement 218 ist fest mit der Außenseite der Antriebseinheit 12 verbunden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass zwischen dem Kühlelement 218 und der Außenseite der Antriebseinheit 12 ein Wärmeleitelement angeordnet ist. Das Wärmeleitelement ist beispielsweise von einer Wärmeleitfolie, einer Wärmeleitpaste, einem Wärmeleitsilikon und/oder einem anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Wärmeleitelement ausgebildet. Es ist zudem denkbar, dass zwischen dem Kühlelement 218 und der Außenseite der Antriebseinheit 12 ein Element zur elektrischen Isolation oder Entkoppelung angeordnet ist. Das Kühlelement 218 weist zudem eine Makrostruktur auf. Das Kühlelement 218 ist, in Umfangsrichtung der Antriebseinheit 12 betrachtet, wellenförmig ausgebildet. Das Kühlelement 218 weist, parallel zur Abtriebswelle 42 der Antriebseinheit 12 betrachtet, eine Materialerstreckung auf, die weniger als 25 % einer Gesamterstreckung des Kühlelements 218, parallel zur Abtriebswelle 42 der Antriebseinheit 12 betrachtet, beträgt. Dadurch kann eine vorteilhaft leichte Ausgestaltung des Kühlelements 218 und zugleich eine große Kontaktfläche mit dem Kühlstrom erreicht werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Kühlelement 218 zylinderförmig ausgebildet ist und sich um die Antriebseinheit 12 herum erstreckt, wobei eine Materialerstreckung, parallel zur Abtriebswelle 42 der Antriebseinheit 12 betrachtet, einer Gesamterstreckung des Kühlelements 218 entspricht.
In einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine erwärmt sich die Antriebseinheit 12. In einem radial inneren, der Antriebseinheit 12 zugewandten Bereich weist das Kühlelement 218 eine höhere Dichte auf als in einem radial äußeren Bereich. Durch eine hohe Dichte des Kühlelements 218 kann eine hohe Wärmeleitfähigkeit erreicht werden. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit in dem radial inneren, der Antriebseinheit 12 zugewandten Bereich des Kühlelements 218 wird die thermische Energie an das Kühlelement 218 weitergeleitet und auf dieses übertragen. Die Mikrostruktur des Kühlelements 218 bildet eine thermische Abgabefläche, über die die thermische Energie in einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine an den Kühlstrom, der das Kühlelement 218 teilweise durchströmt, abgegeben und von der Antriebseinheit 12 wegtransportiert wird. Durch die geringe Dichte in dem radial äußeren Bereich des Kühlelements 218 kann ein geringer Strömungswiderstand bei einem Durchströmen des Kühlelements 218, eine große thermische Abgabefläche und somit eine gute Abgabe der thermischen Energie an den Kühlstrom erreicht werden. Dadurch kann eine Kühlung der Antriebseinheit 12 erreicht werden.
In 5 ist eine alternativ ausgestaltete Handwerkzeugmaschine mit einer Antriebseinheit 12 und mit einer Elektronikeinheit 14, die von einer Gehäuseeinheit 310, die ein Gehäuse 20 und ein Getriebegehäuse 322 umfasst, umschlossen sind und die in Aufbau und Funktion der bereits beschriebenen Handwerkzeugmaschine entsprechen, dargestellt. Die Handwerkzeugmaschine weist ferner eine Kühleinheit 316 auf. Die Kühleinheit 316 ist zu einer Kühlung der Gehäuseeinheit 310 vorgesehen. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Kühleinheit 14 alternativ oder zusätzlich zu einer Kühlung der Antriebseinheit 12, der Elektronikeinheit 14 oder einer anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Funktionseinheit der Handwerkzeugmaschine vorgesehen ist. Die Kühleinheit 316 umfasst ein Lüfterelement 348, das dem bereits beschriebenen Lüfterelement 48 entspricht und das in einem Betriebszustand einen Kühlstrom erzeugt, der von einer Einlassöffnung 50 an einem einem Stromkabel 28 zugewandten Ende der Handwerkzeugmaschine zu einer Auslassöffnung 352 im Getriebegehäuse 322 verläuft.
Die Gehäuseeinheit 310 umfasst ein Zusatzgehäuseelement 356, das dazu vorgesehen ist, nachträglich mit der fertig montierten und betriebsbereiten Handwerkzeugmaschine gekoppelt zu werden. Das Zusatzgehäuseelement 356 wird dazu auf das Getriebegehäuse 322 der Gehäuseeinheit 310 aufgeschoben und kraftschlüssig und verliersicher an dem Getriebegehäuse 322 gehalten. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass das Zusatzgehäuseelement 356 formschlüssig mit dem Getriebegehäuse 322 koppelbar ausgebildet ist. Das Zusatzgehäuseelement 356 ist lösbar mit dem Getriebegehäuse 322 verbunden. Das Zusatzgehäuseelement 356 überdeckt die Auslassöffnung 358 im Getriebegehäuse 322, durch die der Kühlstrom in einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine ausströmt. Das Zusatzgehäuseelement 356 ist aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Zusatzgehäuseelement 356 aus einem anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden, insbesondere wärmeleitfähigen, Werkstoff oder Werkstoffgemisch gebildet ist.
Das Zusatzgehäuseelement 356 weist mehrere Auslassöffnungen 358 auf. Die Kühleinheit 316 umfasst mehrere Kühlelemente 318, die jeweils eine Mikrostruktur aufweisen. Die Mikrostruktur der Kühlelemente 318 weist eine poröse Struktur auf. Die Kühlelemente 318 sind aus einem Metallschaum gebildet. Die Kühlelemente 318 weisen eine hohe Wärmeleitfähigkeit von zumindest $30 \frac{W}{m*K},$
vorzugsweise von zumindest $50 \frac{W}{m*K},$
besonders vorzugsweise von zumindest $80 \frac{W}{m*K},$
bevorzugt von zumindest $100 \frac{W}{m*K}$
und besonders bevorzugt von zumindest $200 \frac{W}{m*K}$
auf. Die Kühlelemente 318 sind luftdurchlässig ausgebildet. Jeweils eines der Kühlelemente 318 ist an jeweils einer der Auslassöffnungen 358 in dem Zusatzgehäuseelement 356 angeordnet. Die Kühlelemente 318 sind jeweils in die Auslassöffnung 358 eingepasst und verliersicher mit dem Zusatzgehäuseelement 356 verbunden. Insgesamt weist das Zusatzgehäuseelement 356 drei Auslassöffnungen 358 mit jeweils einem Kühlelement 318 auf. Die Kühlelemente 318 sind dazu vorgesehen, von dem Kühlstrom durchströmt zu werden. Alternativ oder zusätzlich ist es auch denkbar, dass eines der Kühlelemente 318 der Kühleinheit 316 an der Einlassöffnung 50 im Gehäuse 20 und/oder der Auslassöffnung 352 im Getriebegehäuse 322 der Handwerkzeugmaschine angeordnet ist. Dadurch kann eine Filterung des Kühlstroms erreicht werden und ein Eindringen von Staub und Schmutz in die Handwerkzeugmaschine vorteilhaft sicher verhindert werden.
Das Getriebegehäuse 322 und das Zusatzgehäuseelement 356 sind in Haupterstreckungsrichtung 26 der Handwerkzeugmaschine teilweise überlappend angeordnet und bilden einen Kühlstromkanal 354. Das Zusatzgehäuseelement 356 der Gehäuseeinheit 310 weist einen großflächigen Auslassbereich, durch den der Kühlstrom nach außen strömt, auf. Dadurch kann ein vollständiges Verdecken der Auslassöffnungen 358 durch eine Hand des Bedieners verhindert und eine zuverlässige Kühlung erreicht werden. Der Kühlstromkanal 354 zwischen dem Zusatzgehäuseelement 356 und dem Getriebegehäuse 322 weist einen abnehmenden Querschnitt auf, sodass ein gleichmäßiges Ausströmen des Kühlstroms durch die Kühlelemente 316 erreicht werden kann.
In einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine erwärmt sich die Getriebeeinheit 44. Die von der Getriebeeinheit 44 abgegebene thermische Energie erwärmt das aus einem Metall gebildete Getriebegehäuse 322. Aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Zusatzgehäuseelements 356 und der Kühlelemente 318 wird die thermische Energie an die Kühlelemente 318 weitergeleitet und auf diese übertragen. Die Mikrostruktur der Kühlelemente 318 bildet eine thermische Abgabefläche, über die die thermische Energie in einem Betriebszustand der Handwerkzeugmaschine an den Kühlstrom, der die Kühlelemente 318 durchströmt, abgegeben und von der Handwerkzeugmaschine wegtransportiert wird.

Claims

Handwerkzeugmaschine, insbesondere Winkelschleifer, mit einer Gehäuseeinheit (10, 110, 210, 310), mit einer Antriebseinheit (12), mit einer Elektronikeinheit (14) und mit einer Kühleinheit (16), die zumindest teilweise zu einer Kühlung der Gehäuseeinheit (10, 110, 210, 310), der Antriebseinheit (12) und/oder der Elektronikeinheit (14) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (16, 116, 216, 316) zumindest ein Kühlelement (18, 118, 218, 318) mit zumindest einer Mikrostruktur umfasst.
Handwerkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur des Kühlelements (18, 118, 218, 318) zumindest teilweise eine thermische Abgabefläche bildet.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Kühlelement (18, 118, 218, 318) dazu vorgesehen ist, zumindest teilweise von einem Kühlfluidstrom durchströmt zu werden.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur des Kühlelements (18) zumindest teilweise eine geometrisch definierte Struktur aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur des Kühlelements (118, 218, 318) zumindest teilweise eine poröse Struktur aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Kühlelement (218) eine Makrostruktur aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (118, 218) zumindest teilweise eine variable Dichte aufweist.
Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (12) zumindest einen EC-Motor umfasst.
Kühleinheit (16, 116, 216, 316) einer Handwerkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Kühlung einer Gehäuseeinheit (10, 110, 210, 310), einer Antriebseinheit (12) und/oder einer Elektronikeinheit (14) einer Handwerkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mittels einer Kühleinheit (16, 116, 216, 316) nach Anspruch 9.