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Die Erfindung betrifft eine Elektrowerkzeugmaschine mit einem drehbar gelagerten Bürstenträger zum Umschalten des Elektromotors zwischen einem Rechtslauf und einem Linkslauf nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2004 037 899 A1 ist eine Elektromaschine mit einem Elektromotor sowie einem drehbar gelagerten Bürstenelement zum Umschalten des Elektromotors zwischen einem Rechtslauf und einem Linkslauf bekannt. Das Bürstenelement umfasst einen Bürstenhalter und ein vom Bürstenelement separat ausgeführten und formschlüssig mit dem Bürstenelement verbundenes Schaltmittel, wobei das Schaltmittel ein Betätigungslement zur Betätigung durch einen Bediener der Elektromaschine aufweist. Das Schaltmittel ist in einer Axialrichtung des Elektromotors auf das am Elektromotor angeordnete Bürstenelement aufsteckbar und in Axialrichtung mit dem Bürstenelement verbunden.
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Weiterhin sind Elektrowerkzeugmaschinen bekannt, bei denen ein drehbar um einen Kommutator gelagerter Bürstenträger zum Umschalten des Elektromotors zwischen einem Rechtslauf und einem Linkslauf vorgesehen ist, wobei ein quer zu einer Hauptarbeitsrichtung der Elektrowerkzeugmaschine betätigbares Umschaltelement zum mechanischen Verdrehen des Bürstenträgers in eine erste und zumindest eine zweite Position für den Rechts- bzw. Linkslauf vorgesehen ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Elektrowerkzeugmaschine mit einem gegenüber dem Stand der Technik verbesserten und dennoch kostengünstigen, verdrehbaren Bürstenträger bereit zu stellen, der präzise, leicht und langlebig zu bedienen ist.
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Elektrowerkzeugmaschine, bei der gegenüber dem Stand der Technik vorgesehen ist, dass das Umschaltelement eine erste und zumindest eine zweite Aussparung für ein einstückig mit dem Gehäuse verbundenes Federelement derart aufweist, dass ein Vorsprung des Federelements in der ersten Position des Bürstenträgers in die erste Aussparung und in der zweiten Position des Bürstenträgers in die zumindest zweite Aussparung eingreift. Damit ergibt sich in vorteilhafter Weise eine gleichzeitig präzise und kostengünstige Umschaltung des Elektromotors. In bevorzugter Weise wird das Umschaltelement linear quer zur Hauptarbeitsrichtung der Elektrowerkzeugmaschine betätigt, um ein mechanischen Verdrehen des Bürstenträgers über einen Hebelmechanismus zu bewirken. Es sind aber auch andere Umschaltwege z.B. parallel zur Hauptarbeitsrichtung oder rotatorisch um den Kommutator des Elektromotos denkbar. Sowohl das Umschaltelement als auch das Federelement können als Kunststoff-Spritzgussteile hergestellt werden. Alternativ oder ergänzend können aber auch auch andere Herstellverfahren, wie z.B. Formpressen oder 3D-Print, und Materialen, wie z.B. Aluminium oder andere Metalle, zum Einsatz kommen.
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Als „Elektrowerkzeugmaschine“ soll zum einen jedes Gerät zur Bearbeitung von Werkstücken mittels eines elektrisch angetriebenen Einsatzwerkzeugs verstanden werden, bei dem ein Recht- und Linkslauf sinnvoll ist. Somit kann die Elektrowerkzeugmaschine als Elektrohandwerkzeug oder als stationäre Elektrowerkzeugmaschine ausgebildet sein. Typische Elektrowerkzeugmaschinen sind in diesem Zusammenhang Hand- oder Standbohrmaschinen, Schrauber, Schlagbohrmaschinen, Hobel, Winkelschleifer, Schwingschleifer, Poliermaschinen oder dergleichen. Aber auch Gartengeräte wie Rasentrimmer, Astsägen oder dergleichen lassen sich unter dem Begriff Elektrowerkzeugmaschine subsumieren. Weiterhin sollen Geräte als Elektrowerkzeugmaschinen verstanden werden, die typischerweise auf Baustellen zum Einsatz kommen. Beispiele hierfür sind Gebläse, Pumpen, Mischmaschinen, etc.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das Federelement an seinem Vorsprung derart geteilt, dass jeweils ein Federarm einstückig mit einer Gehäusehälfte des Gehäuses verbunden ist. Dies ermöglicht eine besonders effiziente und einfache Herstellung des Federelements in Verbindung mit dem Gehäuse.
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Mit Vorteil weist der Vorsprung des Federelements ein Feder-Nut-System zur formschlüssigen Verbindung der Federarme auf. Somit lässt sich zum Einen eine hohe Federkraft erzielen, die eine präzise Bedienung des Umschaltelements ermöglicht. Zum Anderen ergibt sich das vollständige Federelement sehr einfach und schnell durch das Zusammenfügen beider Gehäusehalbschalen.
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Die Bedienung des Umschaltelements sowie dessen haptische Rückmeldung lassen sich weiter verbessern, indem die Aussparungen des Umschaltelements jeweils Schrägflächen oder Phasen zur Führung des Vorsprungs in beide Betätigungsrichtungen aufweisen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Bürstenträger in axialer Richtung des Kommutators durch zumindest einen Vorsprung des Gehäuses gehalten oder mit einer Kraft in Richtung einer Kontaktplatte des Elektromotors beaufschlagt. Dabei weist die Kontaktplatte zumindest eine Leiterbahn zur elektrischen Kontaktierung von in Köchern des Bürstenträgers gehaltenen Bürsten auf, wobei die zumindest eine Leiterbahn eine Federkraft erzeugt, die der Haltekraft des Vorsprungs entgegen wirkt. Auf diese Weise lässt sich ein Zwischenraum zwischen der Kontaktplatte und dem relativ dazu verdrehbaren Bürstenträger minimieren oder gar vollständig vermeiden, so dass hier im Betrieb nahezu kein Staub eindringen kann, was die Leichtgängigkeit erhält und die Langlebigkeit des gesamten Umschaltmechanismus garantiert. So bewirkt ein dauerhaft präzises Umschalten eine deutlich höhere Bürstenstandzeit der in dem Bürstenträger gehaltenen Bürsten infolge eines verringerten Bürstenfeuers.
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Eine Verringerung des Bürstenfeuers ergibt sich zudem, wenn der Bürstenträger an seinem äußeren Umfang zumindest einen teilweise umlaufenden Führungseinschnitt mit einem ersten und einem zweiten Endanschlag zur jeweiligen Begrenzung der ersten und der zweiten Position aufweist. Der Führungseinschnitt wirkt mit dem Vorsprung des Gehäuses und/oder mit einem weiteren Vorsprung des Gehäuses derart zusammen, dass der erste und der zweite Endanschlag die Verdrehung des Bürstenträgers begrenzen. Hierdurch ist stets eine exakte Endlage der Bürsten und eine saubere Kommutierung gewährleistet.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale sowie aus der Zeichnung und der nachfolgen den Beschreibung.
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Ausführungsbeispiele
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der 1 bis 5 beispielhaft erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen in den Figuren auf gleiche Bestandteile mit einer gleichen Funktionsweise hindeuten. Einzelne Bestandteile der Ausführungsbeispiele wird der Fachmann bei Bedarf entsprechend kombinieren.
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Es zeigen
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- 1: eine Elektrowerkzeugmaschine mit einem erfindungsgemäßen Umschaltelement in einer Seitenansicht,
- 2: eine Detailansicht eines hinteren Teils eines Elektromotors der Elektrowerkzeugmaschine samt Kontaktplatte und erfindungsgemäßem Bürstenträger,
- 3: perspektivische Ansichten der Kontaktplatte (3a) sowie des erfindungsgemäßen Bürstenträgers (3b),
- 4: perspektivische Ansichten des erfindungsgemäßen Umschaltelements (4a) sowie des erfindungsgemäßen Bürstenträgers im montierten Zustand und
- 5: eine weitere perspektivische Ansicht der Kontaktplatte und des erfindungsgemäßen Bürstenträgers im montierten Zustand.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist eine als Schlagbohrmaschine ausgebildete Elektrowerkzeugmaschine 10 mit einem aus zwei Gehäusehalbschalen 12a, 12b bestehenden Gehäuse 12 gezeigt. Innerhalb des Gehäuses 12 ist ein in 2 in einer Teilansicht dargestellter Elektromotor 14 aufgenommen, dessen Drehrichtung 16 eines nicht dargestellten, in einem Werkzeughalter 18 eingespannten Einsatzwerkzeugs über ein Umschaltelement 20 wählbar ist. Dabei kann als Einsatzwerkzeug z.B. ein Bohrer, ein Meißel, ein Schraubbit oder dergleichen zum Einsatz kommen. Die Drehrichtung 14 umfasst einen Rechtslauf und einen diesem entgegengesetzten Linkslauf, wobei unter einem Rechtlauf eine Drehrichtung 14 im Uhrzeigersinn und unter einem Linkslauf eine Drehrichtung 14 entgegen dem Uhrzeigersinn zu verstehen ist. Das Umschaltelement 20 ist in räumlicher Nähe zu einem Hauptbetätigungselement 22 angeordnet, mit dem ein Bediener der Elektrowerkzeugmaschine 10 den Elektromotor 14 in Betrieb nehmen kann. Idealerweise ist es möglich, dass der Bediener über den Druckweg des Hauptbetätigungselements 22 auch eine Drehzahl des Elektromotors 14 verändern kann. Mit Hilfe eines Moduswahlschalters 24 kann der Bediener zudem zwischen einem Bohr-, einem Schlagbohr-, einem Meißel- und einem Schraubbetrieb wählen. Weiterhin hat er die Möglichkeit, für bestimmte Betriebsmodus (z.B. Schlagbohr- und Meißelbetrieb) das Hauptbetätigungselement 22 mit Hilfe eines Arretierschalters 26 in einer eingedrückten Position für einen Dauerbetrieb zu arretieren. Die Funktionsweise der Schalter und Betätigungselemente sind dem Fachmann im Wesentlichen bekannt, so dass hierauf im Detail nicht weiter eingegangen werden soll. Auch die exakte, lokale Position der Schalter und Betätigungselemente an der Elektrowerkzeugmaschine 10 ist nicht erfindungswesentlich und kann daher von dem gezeigten Ausführungsbeispiel ohne Einfluss auf die Erfindung abweichen, zumal die Erfindung ebenso für andere, eingangs erwähnte Elektrowerkzeugmaschinen Anwendung finden kann. Aus diesem Grund wurden nicht erfinderwesentliche Bestandteile der in 1 gezeigten Elektrowerkzeugmaschine 10, wie z.B. der Handgriff, der Zusatzhandgriff sowie die sich daran befindende Bohrtiefenmessvorrichtung und die Stromversorgung nicht mit Bezugszeichen versehen. Es sei zudem erwähnt, dass die Erfindung sowohl für netzbetriebene als auch für kabellos per Energiespeicher betriebene Elektrowerkzeugmaschinen 10 Verwendung finden kann.
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2 zeigt in einer Teilansicht den Elektromotor 14 der Elektrowerkzeugmaschine 10. Der Elektromotor 14 weist eine Motorwelle 26 auf, die in mindestens einem im Gehäuse 12 aufgenommenen Lager 28 drehbar gelagert ist. Drehfest auf der Motorwelle 26 befindet sich ein Rotor 30, dessen Wicklungen 32 über einen ebenfalls drehfest mit der Motorwelle 26 verbundenen Kommutator 34 mit Energie versorgt werden. Die Arbeitsweise eines derartigen DC-Motors 14 ist dem Fachmann hinlänglich bekannt, so dass hier nicht weiter darauf eingegangen werden soll.
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Über das Hauptbetätigungselement 22 lässt sich die Energieversorgung der Wicklungen 32 des Elektromotors 14 in bekannter Weise steuern. Betätigt der Bediener das als Schalter, Taster und/oder Potentiometer 36 ausgebildete Hauptbetätigungselment 22, fließt ein Strom über Kabelverbindungen 38 und damit elektrisch verbundenen Leiterbahnen 40 einer im Gehäuse 12 aufgenommenen und/oder an einem Stator 42 des Elektromotors 14 befestigten Kontaktplatte 44 zu den in Köchern 44 eines Bürstenträgers 48 radial verschieblich gelagerten Kohlebürsten 50. Die Kohlebürsten 50 werden durch eine Federkraft gegen Lamellen 52 des Kommutators 34 gedrückt, so dass über die Lamellen 52 ein Strom durch die Wicklungen 32 des Rotors 30 fließen kann, um diesen in eine Drehbewegung zu versetzen.
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Um die Drehrichtung 16 des Rotors 30 und damit des Einsatzwerkzeugs zu verändern, kann der Bediener den Bürstenträger 48 um einen definierten Winkel um den Kommutator 34 verdrehen. Aus diesem Grund erfolgt die elektrische Kontaktierung der Kohlebürsten 50 auch über die Leiterbahnen 40 der Kontaktplatte 44. 3a zeigt in einer perspektivischen Ansicht noch einmal die Kontaktplatte 44 mit den Leiterbahnen 40. In 3b ist in einer perspektivischen Ansicht die erfindungsgemäße Bürstenplatte 48 mit den leeren Köchern 46 gezeigt. An seinem äußeren Umfang 54 weist der Bürstenträger 48 zwei teilweise umlaufenden Führungseinschnitte 56 mit jeweils einem ersten und einem zweiten Endanschlag 58a, 58b zur Begrenzung des Bürstenträgers 48 bzw. der Kohlebürsten 50 in einer ersten und einer zweiten Position 60a, 60b für den Rechts- bzw. den Linkslauf auf (vgl. hierzu auch 4b).
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4a zeigt das erfindungsgemäße Umschaltelement 20 zur Verdrehung des Bürstenträgers 48 über einen als Gabel ausgebildeten Arm 62 des Umschaltelements 20, der mit einem axialen Vorsprung 64 des Bürstenträgers 48 (vgl. 3b) derart zusammenwirkt, dass er die lineare Bewegung des Umschaltelements 20 in eine rotatorische Bewegung des Bürstenträgers 48 übersetzt. Mit den Gehäusehalbschalen 12a, 12b des Gehäuses 12 ist jeweils ein Federarm 64a, 64b eines Federelements 64 einstückig verbunden. Da die Gehäusehalbschalen 12a, 12b in der Regel aus Kunststoff bestehen, gilt Entsprechendes für die Federarme 64a, 64b. Es ist aber auch denkbar, dass die Gehäusehalbschalen 12a, 12b und die Federarme 64a, 64b aus Aluminium oder Spritzguss gefertigt sind. Das Umschaltelement 20 weist für die erste Position 60a des Bürstenträgers 48 eine erste Aussparung 66a und für die zweite Position 60b des Bürstenträgers 48 eine zweite Aussparung 66b derart auf, dass ein Vorsprung 68 des Federelements 64 in der ersten Position 60a des Bürstenträgers 48 in die erste Aussparung 66a und in der zweiten Position 60b des Bürstenträgers 48 in die zweite Aussparung 66b eingreift.
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Das Federelement 64 ist an seinem Vorsprung 68 derart geteilt, dass ein Feder-Nut-System 70 eine formschlüssige Verbindung der Federarme 64a, 64b in Federrichtung bewirkt. So kann durch einfaches Zusammensetzen der beiden Gehäusehalbschalen 12a, 12b mit den daran befindlichen Federarmen 64a, 64b ein wirkungsvolles Federelement 64 realisiert werden. Weiterhin weisen die Aussparungen 66a, 66b des Umschaltelements 20 jeweils Schrägflächen oder Phasen 72 zur Führung des Vorsprungs 58 in beide Betätigungsrichtungen des Umschaltelements 20 auf. Dies ermöglicht eine relativ leichtgängig und trotzdem präzisere Betätigung des Umschaltelements 20.
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Um weiterhin den Verschleiß der Kohlebürsten 50 infolge des Umschaltens so minimal wie möglich zu halten, wird der Verdrehweg des Bürstenhalters 48 gemäß 4b durch gehäuseseitige Vorsprünge 74, die jeweils einstückig mit den Gehäusehalbschalen 12a bzw. 12b verbunden sind, begrenzt, wobei in der ersten Position 60a jeweils die ersten Endanschläge 58a und in der zweiten Position 60b jeweils die zweiten Endanschläge 58b der teilweise umlaufenden Führungseinschnitte 56 an den gehäuseseitigen Vorsprüngen 74 anschlagen.
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In 5 ist der verdrehbare Bürstenträger 48 in einer perspektivischen Seitenansicht im montierten Zustand in der Elektrowerkzeugmaschine 10 gezeigt, wobei lediglich die Gehäusehalbschale 12a des Gehäuses 12 dargestellt ist. Zur besseren Übersichtlichkeit wurde zudem auf die Darstellung der Motorwelle 26, des Lagers 28 und des Kommutators 34 verzichtet. Gut zu erkennen sind einer der umlaufenden Führungseinschnitte 56 des Bürstenträgers 48 mit seinen Endanschlägen 58a, 58b sowie die Köcher 46 mit den sich darin befindenden Kohlebürsten 50, die durch jeweils eine von einem in 3b sichtbaren stiftartigen Vorsprung 76 gehaltene Spiralfeder 78 in radialer Richtung gegen die Lamellen 52 des Kommutators 34 gedrückt werden. Die Leiterbahnen 40 der Kontaktplatte 44 sind derart vorgebogen, dass sie eine Federkraft in axialer Richtung weg vom Elektromotor 14 erzeugen. Dabei wirken sie gegen die Haltekraft eines einstückig mit der Gehäusehalbschale 12a verbundenen Vorsprungs 80, der auf einer axialen Umlaufkante 82 des Bürstenträgers 48 läuft. Einen entsprechenden Vorsprung 80 kann auch die Gehäusehalbschale 12b aufweisen. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Vorsprünge 80 zum Einsatz kommen. Somit kann ein Spalt zwischen dem Bürstenträger 48 und der Kontaktplatte 44 durch die Beaufschlagung des Bürstenträgers 48 mit einer Kraft in Richtung der Kontaktplatte 44 des Elektromotors 14 infolge des Vorsprungs 80 minimiert oder gar vollständig vermieden werden, was wiederum Schwergängigkeit des Bürstenträgers 48 durch eindringenden Staub oder Schmutz verhindert.
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Es sei abschließend noch darauf hingewiesen, dass das gezeigte Ausführungsbeispiel weder auf die 1 bis 5 noch auf die gezeigte Schlagbohrmaschine beschränkt ist. Wie bereits eingangs erwähnt, kann die Erfindung bei allen Elektrowerkzeugen zum Einsatz kommen, die eine Link-Rechtslauf-Umschaltung aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004037899 A1 [0002]
