DE19508925A1 - Elektrischer Schalter, insbesondere für Elektrohandwerkzeuge - Google Patents
Elektrischer Schalter, insbesondere für ElektrohandwerkzeugeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei Elektrohandwerkzeugen dient ein im Handgriff
untergebrachter elektrischer Schalter zur manuellen
Betätigung durch den Benutzer, wobei im Gehäuse des Schalters
elektronische Bauteile zur Ansteuerung weiterer Funktionen,
wie der Drehzahlsteuerung oder Drehzahlregelung,
untergebracht sein können. Insbesondere bei Akku-
Elektrowerkzeugen ist aufgrund der hohen fließenden Ströme
dafür zu sorgen, daß die im Schalter entstehende Wärme sicher
nach außen abgeführt wird.
Aus der DE-OS 41 14 854 ist ein derartiger elektrischer
Schalter, der insbesondere zur Verwendung in einem Akku-
Elektrowerkzeug mit einem Gleichstrommotor bestimmt ist,
bekannt geworden. Der Schalter besitzt ein Gehäuse zur
Aufnahme zweier Kontaktsysteme, ein bewegbares
Betätigungsorgan, das auf die Schaltkontakte der beiden
Kontaktsysteme einwirkt, und eine im Gehäuse befindliche
Steuerelektronik sowie einen zugehörigen Leistungstransistor
zur Drehzahlveränderung des Elektromotors. Zur Ableitung der
Verlustwärme steht der in einem Wanddurchbruch des Gehäuses
angeordnete Leistungstransistor über eine Kühlfahne mit einem
an der Außenseite des Gehäuses befindlichen, den
Wanddurchbruch abdeckenden Kühlkörper in wärmeleitender
Verbindung. Im Inneren des Gehäuses befindet sich ein
Lagerblech, das zur Aufnahme weiterer elektrischer Bauteile,
wie eines der Kontaktsysteme dient. Von diesem Lagerblech
führt wiederum ein als Verbindungsbolzen ausgebildetes
stromführendes Trägerteil zum Leistungstransistor. Mittels
einer die Kühlfahne am Leistungstransistor durchsetzenden
Schraube ist der Kühlkörper am Verbindungsbolzen befestigt,
so daß das Trägerteil gleichzeitig zur Ableitung von Wärme
aus dem Inneren des Gehäuses auf den Kühlkörper dient.
Der Verbindungsbolzen benötigt ein Innengewinde zur Aufnahme
der Schraube für den Kühlkörper. Als nachteilig hat sich
herausgestellt, daß es sich bei dem Verbindungsbolzen um ein
fertigungsaufwendiges Teil handelt, das zudem mit dem
Lagerblech verlötet oder verschweißt werden muß. Ein weiterer
zusätzlicher Arbeitsgang ist bei der Montage für das
Verschrauben des Kühlkörpers notwendig. Somit ist die Montage
des bekannten Schalters aufwendig und damit teuer.
Weiterhin ist nachteilig, daß bei der Montage des Kühlkörpers
nicht gewährleistet ist, daß die Kühlfahne des
Leistungstransistors am Kühlkörper anliegt. In diesem Fall
kann ein schlechter Wärmeübergang zwischen dem
Leistungstransistor und dem Kühlkörper bestehen, so daß die
Verlustwärme des Leistungstransistors unvollkommen abgeführt
wird. Folglich kann der Schalter aufgrund einer unzulässigen
Erwärmung zerstört werden.
Der Wanddurchbruch ist bei diesem Schalter zwar mit dem
aufgeschraubten Kühlkörper nach außen verschlossen. Da
Elektrohandwerkzeuge jedoch häufig unter extremen
Einsatzbedingungen betrieben werden, ist es nicht
auszuschließen, daß Staub und Schmutz zwischen dem Kühlkörper
und der Gehäusewand am Wanddurchbruch ins Innere des Gehäuses
eindringen kann, insbesondere wenn sich die Schraube durch
Vibrationen des Elektrohandwerkzeugs lockert. Dadurch besteht
die Gefahr eines vorzeitigen Ausfalls des Schalters.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen
elektrischen Schalter derart auszugestalten, daß die Montage
vereinfacht und verbessert ist. Weiterhin soll der Schutz vor
Eindringen von Staub und Schmutz in das Gehäuse verbessert
werden.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen elektrischen
Schalter durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen
insbesondere darin, daß eine Vereinfachung der Herstellung
und eine Vereinfachung sowie Automatisierbarkeit der Montage
des Schalters erzielt wird. So wird der Kühlkörper bei der
Montage am Gehäuse lediglich an das Trägerteil angesetzt, wo
es kraft- und/oder formschlüssig gehalten ist. Zusätzliche
Befestigungsmittel am Trägerteil sind nicht notwendig,
wodurch sich eine teuere und arbeitsaufwendige
Schraubverbindung des Kühlkörpers am Gehäuse einsparen läßt.
Gleichzeitig mit der Montage des Kühlkörpers wird der
Leistungshalbleiter derart positioniert, daß ein optimaler
Wärmeübergang zum Kühlkörper gewährleistet ist. Somit wird
mit der Erfindung eine Verbesserung und eine Verbilligung des
Schalters erzielt.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Trägerteil als
einstückig von einem im Inneren des Schalters befindlichen
Lagerteil, an dem der Schaltkontakt eines Kontaktsystems
angelenkt ist, abgehender stromführender und wärmeleitender
Verbindungssteg ausgebildet. Ein derartiges Trägerteil ist
als Stanzteil einfach und kostengünstig herzustellen. Der
Verbindungssteg durchsetzt die Kühlfahne am
Leistungshalbleiter sowie eine Öffnung im Kühlkörper. Der
Verbindungssteg kann an seinem dem Kühlkörper zugewandten
Ende konisch ausgebildet sein, so daß der Kühlkörper bei der
Montage lediglich mittels seiner Öffnung auf den
Verbindungssteg aufgepreßt wird. Damit wird der Kühlkörper
kraftschlüssig am Verbindungssteg gehalten. Das konische Ende
des Verbindungsstegs bietet gleichzeitig eine Art von
Toleranzausgleich, so daß die Kühlfahne des
Leistungshalbleiters bei der Montage stets in ordnungsgemäße
Anlage an den Kühlkörper für die Ausbildung eines guten
Wärmeübergangs kommt. Es ist auch möglich, den die Öffnung
des Kühlkörpers durchsetzenden Teil des Verbindungsstegs zu
verdrehen, so daß eine Art Formschluß durch die Verschränkung
zwischen dem Verbindungssteg und dem Kühlkörper erzielt wird.
Weiter ist es möglich, den Verbindungssteg in der Öffnung des
Kühlkörpers unter Ausbildung eines Formschlusses zu
verstemmen oder zu verprägen.
Der Schalter kann entsprechend weiteren Ausgestaltungen der
Erfindung, die Gegenstand der Unteransprüche sind, auf
wirkungsvolle Weise vor Eindringen von Staub und Schmutz,
selbst beim Einsatz unter extremen Bedingungen, mit
Sicherheit geschützt werden. Der Rand des Wanddurchbruchs ist
mit einem ringsumlaufenden, einstückig mit dem Gehäuse
verbundenen, im wesentlichen starren Dichtrand oder einer
ebensolchen flexiblen Dichtlippe versehen. An diesem
Dichtrand oder dieser Dichtlippe liegt wiederum der
Kühlkörper aufgrund der Halterung am Trägerteil mit einem
gewissen Anpreßdruck an. Dadurch wird die Lebensdauer des
Schalters verlängert und dessen Betriebssicherheit
gesteigert.
Der Dichtrand oder die Dichtlippe läßt sich auf einfache
Weise in einem Arbeitsgang bei der Herstellung des Gehäuses
des Schalters im Spritzgießverfahren mit anspritzen, wobei
vorzugsweise dasselbe thermoplastische Material für den
Dichtrand oder die Dichtlippe wie für das Gehäuse verwendet
wird. Zur Erzielung der Elastizität der Dichtlippe, mit der
diese am Kühlkörper anliegt, besitzt diese eine geringere
Dicke wie die Gehäusewand, wobei die Dichtlippe als ungefähr
u-förmiger, federnder Ansatz ausgestaltet sein kann.
Gegenüber dem bekannten Schalter kann eine weitere
Verbilligung durch eine Vereinfachung einzelner Komponenten
des Schalters bei gleicher oder sogar noch verbesserter
Funktionalität erzielt werden. So können an der
Schalterunterseite Anschlußklammern für einen Akku angeordnet
sein, wobei die Anschlußklammern aus einem einzigen Stanzteil
durch entsprechendes Abbiegen hergestellt sind. Dadurch
werden aufwendige Schweißverbindungen eingespart. Bei einem
im Schalter integrierten Umschalter für die Drehrichtung des
Elektromotors kann schließlich der Betätigungshebel für die
Umschaltung mit einem Hakenelement versehen sein, das in eine
Rast- und Druckpunkt-Kulisse eingreift. Sowohl das
Hakenelement als auch die Kulisse können aus Kunststoff
bestehen und im Spritzgießverfahren hergestellt sein, womit
teuere Federelemente aus Metall eingespart werden.
Eine weitere Vereinfachung der Montage des Schalters läßt
sich erzielen, indem an der Außenseite des Gehäuse, vor allem
in der Nähe des Dichtrandes oder der Dichtlippe befindliche
Fixier- und/oder Rastelemente angeordnet sind, auf die der
Kühlkörper aufgeschnappt ist. Der Kühlkörper kann aus Kupfer,
Aluminium o. dgl. bestehen und an seiner Oberfläche
strukturiert sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 einen elektrischen Schalter für ein
Elektrohandwerkzeug in Seitenansicht,
Fig. 2 eine Frontansicht des elektrischen Schalters
in Richtung des Pfeils 5 aus Fig. 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt entlang der Linie 3-3 aus
Fig. 1,
Fig. 4 einen Längsschnitt entlang der Linie 4-4 aus
Fig. 3,
Fig. 5 eine Seitenansicht wie in Fig. 1, wobei der an
sich nicht sichtbare Wanddurchbruch
gestrichelt eingezeichnet ist,
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 aus
Fig. 3,
Fig. 7 schematisch eine Schaltungsanordnung für den
elektrischen Schalter,
Fig. 8 einen elektrischen Schalter wie in Fig. 1 in
einer weiteren Ausführungsform und
Fig. 9 einen Schnitt wie in Fig. 6 in nochmals einer
weiteren Ausführungsform.
Ein elektrischer Schalter 1 zur Drehzahlregulierung von
Elektromotoren, der insbesondere in Elektrohandwerkzeugen mit
einem Elektromotor und zwar vor allem in Akku-
Elektrowerkzeugen mit einem Gleichstrommotor, wie
beispielsweise Bohrmaschinen, Elektroschrauber o. dgl., zur
Verwendung kommt, ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Der
Schalter 1 besitzt ein Gehäuse 2, das aus einem
thermoplastischen Kunststoff, insbesondere einem
glasfaserverstärkten Polyamid besteht. Am Gehäuse 2 ist ein
als Drücker ausgebildetes, bewegbares Betätigungsorgan 3 mit
einem daran befestigten, ins Innere des Schalters 1 führenden
Betätigungsstößel 4 angeordnet. Das Betätigungsorgan 3 kann
manuell in Richtung des Pfeiles 5 gegen eine in Fig. 3
gezeigte Druckfeder 53 bewegt werden, so daß es nach
Loslassen wieder in die Ausgangsstellung entsprechend dem
Pfeil 5′ zurückkehrt. Mit Hilfe des Betätigungsorgans 3 wird
das Elektrohandwerkzeug eingeschaltet und je nach Stellung
des Betätigungsorgans 3 die Drehzahl des Elektromotors
reguliert.
Im Gehäuse 2 des Schalters 1 ist weiter ein Umschalter für
die Drehrichtung des Elektromotors mit einem in Fig. 3
sichtbaren Kontaktsystem 13 integriert, wobei das
Kontaktsystem 13 als Polwendeschalter für den Elektromotor
ausgebildet ist und über einen Betätigungshebel 6 betätigbar
ist. Der Betätigungshebel 6 ist in zwei Schaltstellungen
bewegbar, nämlich in eine erste für den Rechtslauf und in
eine zweite für den Linkslauf des Elektromotors, wobei
entsprechend der jeweiligen Schaltstellung des
Betätigungshebels 6 der Stromkreis zum Elektromotor so
geschaltet ist, daß der Elektromotor rechts oder links läuft.
Am Betätigungshebel 6 ist im Inneren des Gehäuses 2 ein
einstückig mit dem Betätigungshebel 6 ausgestaltetes
Hakenelement 42 angeordnet, das in eine korrespondierende
Kulisse 43 zur Erzeugung eines Druckpunktes bei der
Umschaltung sowie einer Rastung in den jeweiligen
Schaltstellungen eingreift. Sowohl das Hakenelement 42 als
auch die Kulisse 43 bestehen aus Kunststoff.
An der Unterseite des Gehäuses 2 befinden sich zwei in den
Schalter 1 hineinführende Anschlüsse 7 für die
Stromzuführung. Die Anschlüsse 7 sind an der Außenseite des
Gehäuses 2 mit Anschlußklammern 8 versehen, wie insbesondere
der Fig. 2 entnommen werden kann. An die Anschlußklammern 8
wird der Akku angesteckt. Die Anschlußklammern 8 sind
einstückig mit den Anschlüssen 7 verbunden, indem die
Anschlüsse 7 mit den Anschlußklammern 8 als entsprechend
gebogenes Stanzteil ausgestaltet sind.
Wie in Fig. 3 näher zu sehen ist, geht im Inneren des
Gehäuses 2 vom ersten Anschluß 7 einstückig eine
Kontaktschiene 9 ab, die zu zwei im Gehäuse 2 befindlichen
Kontaktsystemen 11, 12 führt, auf die das Betätigungsorgan 3
mittels einer Nockensteuerung einwirkt. Für diese
Nockensteuerung befinden sich an einem Ansatz 15 des
Betätigungsstößels 4 Nocken 24, 25, wobei der Nocken 24 in
Fig. 3 eigentlich verdeckt liegt und daher teilweise
aufgebrochen dargestellt ist. Das Kontaktsystem 12 ist an
einem Lagerblech 32 angeordnet, von dem wiederum eine
Kontaktbahn 54 zu einem Kontakt des Kontaktsystems 13 des
Umschalters für die Drehrichtung des Elektromotors verläuft.
Vom zweiten Anschluß 7 geht eine weitere Kontaktschiene 10
ab, die durch das Gehäuse 2 zum anderen Kontakt des
Kontaktsystems 13 führt. An diesem Umschalter befinden sich
dann schließlich noch Anschlüsse 14 an der Oberseite des
Gehäuses 2 zur Verbindung mit Zuleitungen für den
Elektromotor, wie wiederum in Fig. 2 gezeigt ist.
Wie weiter in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Kontaktschiene 10
so ausgebildet, daß diese sowie ein am Lagerblech 32
befestigter Kontaktarm 44 eine Kontaktstelle 45 für eine am
Betätigungsstößel 4 angeordnete Kontaktbrücke 46 bilden.
Befindet sich das Betätigungsorgan 3 in der in Fig. 3
gezeigten, unbetätigten Stellung, so schließt die
Kontaktbrücke 46 den Elektromotor über die Kontaktstelle 45
kurz und bewirkt damit eine Bremsung des Elektromotors.
Die Kontaktsysteme 11, 12 bestehen jeweils aus einem mit der
Kontaktschiene 9 in Verbindung stehenden Festkontakt 16, 17
und einem in einem Schneidenlager 18, 19 drehbaren
Schaltkontakt 20, 21, der mittels einer Zugfeder 22, 23 in
Schließrichtung mit einer Kraft beaufschlagt ist. Durch die
Nocken 24, 25 an dem Ansatz 15 des Betätigungsstößels 4
werden die Schaltkontakte 20, 21 bei unbetätigtem
Betätigungsorgan 3 in zwangsweise geöffneter Stellung
gehalten, indem der Nocken 24, 25 auf das eine Ende des
Schaltkontakts 20, 21 einwirkt, womit die Kontaktverbindung
zwischen dem anderen Ende des Schaltkontakts 20, 21 und dem
Festkontakt 16, 17 geöffnet ist. Wird das Betätigungsorgan 3
in Richtung des Pfeiles 5 gemäß Fig. 1 bewegt, so ist über
die Geometrie des jeweiligen Nockens 24, 25 die Stellung des
Betätigungsorgans 3 bestimmt, bei der das Kontaktsystem 11,
12 schließt oder öffnet. An einer bestimmten
Betätigungsstellung des Betätigungsorgans 3 gibt der Nocken
24, 25 das eine Ende des Schaltkontakts 20, 21 frei, wodurch
die Zugfeder 22, 23 das andere Ende des Schaltkontakts 20, 21
an den Festkontakt 16, 17 zieht, so daß die elektrische
Verbindung dann geschlossen ist.
Durch entsprechende Ausgestaltung der Nocken 24, 25 schaltet
bei Bewegung des Betätigungsorgans 3 in Richtung des Pfeils 5
gemäß Fig. 1 zunächst das Kontaktsystem 11, womit die
Spannungsversorgung vom Akku für eine im Gehäuse 2
befindliche Steuerelektronik 26 sowie einem zugehörigen
Leistungshalbleiter 28 zur Drehzahlveränderung des
Elektromotors eingeschaltet wird. Die Steuerelektronik 26
ist, wie in Fig. 4 zu sehen ist, auf einer Leiterplatte 27
angeordnet. Zur Regulierung der Drehzahl befindet sich im
Inneren des Gehäuses 2 in einer Aufnahme 50 am Ansatz 15 des
Betätigungsstößels 4 ein Schleifer 51. Dieser Schleifer 51
gleitet mit einem Ende auf einer auf der Leiterplatte 27
befindlichen Widerstandsbahn 52, womit der Schleifer 51 und
die Widerstandsbahn 52 ein Potentiometer bilden. Durch
Bewegung des Betätigungsorgans 3 wird der Schleifer 51 linear
auf der Widerstandsbahn 52 bewegt und damit die Stellung des
Potentiometers verändert. Der der jeweiligen Stellung des
Potentiometers entsprechende elektrische Widerstand, der
somit in Korrelation zu der jeweiligen Stellung des
Betätigungsorgans 3 steht, dient als Sollwert für die
Drehzahleinstellung und -regelung des Elektromotors mittels
der auf der Leiterplatte 27 befindlichen Steuerelektronik 26.
Entsprechend diesem Sollwert wird der Elektromotor von der
Steuerelektronik 26 über den Leistungshalbleiter 28 durch
eine Puls-Weiten-Modulation angesteuert. Als
Leistungshalbleiter 28 kann ein Leistungstransistor,
beispielsweise ein MOS-FET Verwendung finden.
Schaltungsanordnungen für eine derartige Steuerelektronik 26
sind bekannt, so daß es nicht notwendig ist, hierauf näher
einzugehen.
Der Leistungshalbleiter 28 ist mit seinen Anschlüssen 29
ebenfalls auf der Leiterplatte 27 angeordnet und besitzt eine
Kühlfahne 30, die als weiterer Anschluß des
Leistungshalbleiters 28 für den zu steuernden Motorstrom über
ein als Verbindungssteg ausgebildetes Trägerteil 31 mit dem
Lagerblech 32 elektrisch leitend verbunden ist. Vom
Lagerblech 32 führt die in Fig. 3 gezeigte Kontaktbahn 54,
wie bereits erwähnt, weiter zum Kontaktsystem 13 des
Umschalters für die Drehrichtung des Elektromotors. Eine
Freilaufdiode 47 ist zum Schutz der Steuerelektronik 26
zwischen dem Lagerblech 32 und der Kontaktschiene 10
angelenkt bzw. befestigt. Bei vollständig eingedrückten
Betätigungsorgan 3 wird das auf dem Lagerblech 32 angeordnete
Kontaktsystem 12 von dem Nocken 25 geschaltet, so daß die
Steuerelektronik 26 über das Kontaktsystem 12 überbrückt ist
und der maximale Motorstrom für Vollast direkt von der
Kontaktschiene 9 über das Kontaktsystem 12 und die
Kontaktbahn 54 zum Kontaktsystem 13 des Umschalters für die
Drehrichtung fließt.
Zur besseren Verdeutlichung ist in Fig. 7 die beschriebene
Schaltungsanordnung für den elektrischen Schalter 1
schematisch wiedergegebenen. Ein Akku 56 ist mit den
Anschlüssen 7 des Schalters 1 verbunden. Der Akku 56 dient
als Energiequelle für einen Elektromotor 57, der wiederum an
die Anschlüsse 14 des Schalters 1 angeschlossen ist. Über den
Schalter 1 wird der Elektromotor 57, wie bereits beschrieben,
entsprechend der Stellung des Betätigungsorgans 3 sowie des
Betätigungshebels 6 angesteuert.
Um die während des Betriebs im Leistungshalbleiter 28
entstehende Wärme an die Umgebung abführen zu können, ist der
Leistungshalbleiter 28 an einem rechteckformigen
Wanddurchbruch 33 in einer Gehäusewand 39 des Gehäuses 2
angeordnet, wie insbesondere der Fig. 4 zu entnehmen ist. Der
Wanddurchbruch 33 ist mit einem an der Außenseite des
Schaltergehäuses 2 befindlichen Kühlkörper 34 abgedeckt, der
an einem um den Wanddurchbruch 33 ringsumlaufenden, wie der
Fig. 5 zu entnehmen ist, im wesentlichen starren Dichtrand 37
staubdicht mittels eines gewissen Anpreßdrucks anliegt. Der
Dichtrand 37 besteht aus demselben Material wie das Gehäuse 2
und ist an das Gehäuse 2 einstückig angespritzt. Weiter steht
der Kühlkörper 34 durch Anlage an der Kühlfahne 30
wärmeleitend mit dem Leistungshalbleiter 28 in Verbindung.
Zur Abführung von Wärme aus dem Inneren des Gehäuses 2,
beispielsweise der in der Freilaufdiode 47 und im
Kontaktsystem 12 erzeugten Wärme, ist das Lagerblech 32 über
das stromführende und wärmeleitende Trägerteil 31, das die
Kühlfahne 30 des Leistungshalbleiters 28 an einer Öffnung 59
durchsetzt, mit dem Kühlkörper 34 verbunden.
Das Trägerteil 31 ist als Verbindungssteg entsprechend der
Fig. 4 einstückig von dem als Stanzteil ausgebildeten
Lagerblech 32 abgebogen und damit am Lagerblech 32 im Inneren
des Gehäuses 2 befestigt. Der aus Metall, beispielsweise
Kupfer, Aluminium o. dgl. bestehende Kühlkörper 34 wird an
der Außenseite des Gehäuses 2 durch das Trägerteil 31
gehalten. Dazu ist das Trägerteil 31 derart ausgebildet, daß
es aus dem Inneren des Gehäuses 2 durch den Wanddurchbruch 33
ragt und wenigstens bis zum Kühlkörper 34 reicht, wo dann der
Kühlkörper 34 kraft- und/oder formschlüssig direkt am
Trägerteil 31 angeordnet ist. So wird der Kühlkörper 34 ohne
zusätzliche Befestigungsmittel, insbesondere also ohne
Schrauben, Nieten o. dgl. unverrückbar am Trägerteil 31
gehalten, wobei durch einen gewissen Anpreßdruck sowohl auf
das Trägerteil 31 als auch auf die Kühlfahne 30 ein guter
Wärmeübergang sichergestellt ist. Zur zusätzlichen
Verbesserung des Wärmeübergangs vom Kühlkörper 34 auf die
Umgebung, kann dessen Oberfläche zur Vergrößerung der
Wärmeübergangsfläche noch strukturiert sein, beispielsweise
indem Erhebungen und Vertiefungen eingearbeitet sind.
Das Trägerteil 31 ist vorliegend ungefähr senkrecht stehend
zum Kühlkörper 34 angeordnet und reicht etwas über den
Kühlkörper 34 hinaus, wobei das der Außenseite des Gehäuses 2
zugeordnete Teil 58 des Trägerteils 31 den Kühlkörper 34 an
einer Öffnung 48 durchsetzt. In einer ersten Ausführungsform
ist zur Halterung des Kühlkörpers 34 der Teil 58 des
Trägerteils 31, der im Bereich des Kühlkörpers 34 befindlich
ist, konisch ausgebildet, wie insbesondere in Fig. 6 zu sehen
ist. Bei der Montage wird der Kühlkörper 34 mittels seiner
Öffnung 48 auf das Trägerteil 31 am konischen Teil 58 soweit
aufgepreßt bis der Kühlkörper 34 am Dichtrand 37 anliegt.
Dabei wird ein Kraftschluß zwischen dem Kühlkörper 34 und dem
Trägerteil 31 hergestellt. Zweckmäßigerweise kann die Montage
des Kühlkörpers 34 so erfolgen, daß sich die konischen
Seitenflanken des Teils 58 in dem die Öffnung 48 umgebenden
Material des Kühlkörpers 34 einschneiden, wodurch der
Kraftschluß noch weiter erhöht wird. Gleichzeitig kommt beim
Aufpressen des Kühlkörpers 34 auf das Trägerteil 31 der
Kühlkörper 34 mit der Kühlfahne 30 des Leistungshalbleiters
28 in Berührung. Der Leistungshalbleiter 28 wird dabei
mittels des Kühlkörpers 34 in seine Endlage gedrückt, so daß
eine sichere und plane Anlage der Kühlfahne 30 am Kühlkörper
34 und damit ein guter Wärmeübergang gewährleistet sind.
Durch das Aufpressen des Kühlkörpers 34 bis zur Anlage am
Dichtrand 37 werden vorteilhafterweise durch das konische
Teil 58 Fertigungstoleranzen unter Erhalt des Kraftschlusses
zwischen dem Trägerteil 31 und dem Kühlkörper 34
ausgeglichen, so daß auch stets eine sichere Staubdichtheit
des Schalters 1 gewährleistet ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Teil 58 am
Trägerteil 31 im wesentlichen rechteckförmig ausgebildet. Der
Kühlkörper 34 wird mit der Öffnung 48 auf das Trägerteil 31
aufgesetzt, wobei der Teil 58 übersteht. Zweckmäßigerweise
ist die Öffnung 48 von einer Vertiefung 55 im Kühlkörper 34
an dessen äußerer Oberfläche umgeben. Der überstehende Teil
58 des Trägerteils 31 wird anschließend in der Vertiefung 55
durch eine Verdrehung o. dgl. mit einer Verschränkung 49
versehen, wie in Fig. 8 zu sehen ist. Dadurch ist der
Kühlkörper 34 am Trägerteil 31 mittels einer Art von
Formschluß gehalten. Selbstverständlich kommen auch noch
weitere Möglichkeiten der Halterung des Kühlkörpers 34 am
Trägerteil 31 in Frage. So kann der Kühlkörper 34 auch am
Trägerteil 31 verstemmt oder verprägt sein.
Die Montage des Kühlkörpers 34 an der Außenseite des Gehäuses
2 durch kraft- und/oder formschlüssige Anordnung am
Trägerteil 31 kann weiter erleichtert werden, wenn an der
Außenseite des Gehäuses 2 Fixier- und/oder Rastelemente
angeordnet sind. Als Rasthaken 35 ausgebildete Rastelemente
sind in Fig. 4 gezeigt, die in der Art von
Schnappverbindungen in Ausnehmungen 36 am Kühlkörper 34 bei
dessen Montage einrasten. Weitere als Nippel 61, Noppen,
Zapfen o. dgl. ausgebildete Fixierelemente, auf die der
Kühlkörper 34 bei der Montage zur Justierung und Fixierung am
Gehäuse 2 mittels nicht weiter gezeigter Nuten im Kühlkörper
34 aufgeschoben wird, sind in Fig. 3 zu sehen. Durch diese
Fixier- oder Rastelemente wird der Kühlkörper 34 noch
zusätzlich am Gehäuse 2 gehalten.
Ein Eindringen von Staub und Schmutz in das Gehäuse 2 des
Schalters 1 ist dadurch wirksam verhindert, daß der
Kühlkörper 34 mit einem gewissen Anpreßdruck am Dichtrand 37
anliegt und damit den Wanddurchbruch 33 abdichtet. Eine
weitere Verbesserung läßt sich gegebenenfalls noch dadurch
erreichen, indem der Dichtrand als Dichtlippe 60 ausgebildet
ist, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Die Dichtlippe 60 ist zur
Außenseite des Gehäuses 2 gerichtet. Das der Außenseite des
Gehäuses 2 zugeordnete Ende der Dichtlippe 60 steht in
kraftschlüssiger Verbindung mit dem Kühlkörper 34, indem die
Dichtlippe 60 elastisch am Kühlkörper anliegt. Alternativ
oder auch zusätzlich zur kraftschlüssigen Verbindung kann die
Dichtlippe 60 auch formschlüssig mit dem Kühlkörper 34 in
Verbindung stehen. Dazu greift das der Außenseite des
Gehäuses 2 zugeordnete Ende der Dichtlippe 60 beispielsweise
in eine ringsumlaufende, korrespondierende Nut 38 am
Kühlkörper 34 ein.
Die Dichtlippe 60 kann aus demselben thermoplastischen
Kunststoff wie die Gehäusewand 39 bestehen und einstückig mit
dem Gehäuse 2 verbunden sein. Die Dichtlippe 60 läßt sich
besonders einfach herstellen, wenn sie bei der Herstellung
der Gehäusewand 39 in einem Arbeitsgang mit angespritzt wird.
Zur Erzielung der notwendigen Elastizität ist die Dichtlippe
60 mit einer gegenüber der Gehäusewand 39 geringeren Dicke
ausgestaltet. Dazu ist die Dichtlippe 60 als elastischer,
federnder Ansatz 41 ausgebildet, der ungefähr eine U-Form mit
einer Vertiefung 40 zur Gehäusewand 39 besitzt. Der Ansatz 41
steht von der Oberfläche der Gehäusewand 39 mit einem Winkel
ab, wobei es sich um einen Winkel von ungefähr 50 bis 90 Grad
handeln kann.
Aufgrund der kraft- und/oder formschlüssigen direkten
Verbindung zwischen Trägerteil 31 und Kühlkörper 34 liegt der
Kühlkörper 34 mit einer gewissen Anpreßkraft derart an dem
Dichtrand 37 oder der Dichtlippe 60 an, daß eine sichere
Abdichtung erzielt wird. Die Anpreßkraft kann noch durch die
Schnappwirkung der Rasthaken 35 auf den Kühlkörper 34 erhöht
sein, insbesondere wenn die Rasthaken 35, Nippel 61 o. dgl.
in der Nähe des Dichtrandes 37 oder der Dichtlippe 60
angeordnet sind, wie in Fig. 4 oder 5 zu sehen ist.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und
dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfaßt
vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen
des Erfindungsgedankens. So kann ein derartiger Schalter
nicht nur in Akku-Geräten eingesetzt werden, sondern auch für
am Wechselstromnetz betriebene Elektrogeräte Verwendung
finden. Wie an sich bekannt, wird bei derartigen
Einsatz fällen eine als Phasenanschnittsteuerung ausgebildete
Steuerelektronik mit einem Triac als Leistungshalbleiter
verwendet.
Bezugszeichenliste
1: Schalter
2: Gehäuse
3: Betätigungsorgan
4: Betätigungsstößel
5, 5′: Pfeil (für Bewegung des Betätigungsorgans)
6: Betätigungshebel
7: Anschluß
8: Anschlußklammer
9, 10: Kontaktschiene
11, 12: Kontaktsystem
13: Kontaktsystem (Umschalter)
14: Anschluß
15: Ansatz (am Betätigungsstößel)
16, 17: Festkontakt
18, 19: Schneidenlager
20, 21: Schaltkontakt
22, 23: Zugfeder
24, 25: Nocken
26: Steuerelektronik
27: Leiterplatte
28: Leistungshalbleiter
29: Anschluß (Leistungshalbleiter)
30: Kühlfahne
31: Trägerteil
32: Lagerblech
33: Wanddurchbruch
34: Kühlkörper
35: Rasthaken
36: Ausnehmung (Kühlkörper)
37: Dichtrand
38: Nut (am Kühlkörper)
39: Gehäusewand
40: Vertiefung
41: Ansatz
42: Hakenelement (Umschalter)
43: Kulisse
44: Kontaktarm
45: Kontaktstelle
46: Kontaktbrücke
47: Freilaufdiode
48: Öffnung (im Kühlkörper)
49: Verschränkung
50: Aufnahme
51: Schleifer
52: Widerstandsbahn
53: Druckfeder
54: Kontaktbahn
55: Vertiefung (im Kühlkörper)
56: Akku
57: Elektromotor
58: Teil des Trägerteils (an der Außenseite)
59: Öffnung (in Kühlfahne)
60: Dichtlippe
61: Nippel
2: Gehäuse
3: Betätigungsorgan
4: Betätigungsstößel
5, 5′: Pfeil (für Bewegung des Betätigungsorgans)
6: Betätigungshebel
7: Anschluß
8: Anschlußklammer
9, 10: Kontaktschiene
11, 12: Kontaktsystem
13: Kontaktsystem (Umschalter)
14: Anschluß
15: Ansatz (am Betätigungsstößel)
16, 17: Festkontakt
18, 19: Schneidenlager
20, 21: Schaltkontakt
22, 23: Zugfeder
24, 25: Nocken
26: Steuerelektronik
27: Leiterplatte
28: Leistungshalbleiter
29: Anschluß (Leistungshalbleiter)
30: Kühlfahne
31: Trägerteil
32: Lagerblech
33: Wanddurchbruch
34: Kühlkörper
35: Rasthaken
36: Ausnehmung (Kühlkörper)
37: Dichtrand
38: Nut (am Kühlkörper)
39: Gehäusewand
40: Vertiefung
41: Ansatz
42: Hakenelement (Umschalter)
43: Kulisse
44: Kontaktarm
45: Kontaktstelle
46: Kontaktbrücke
47: Freilaufdiode
48: Öffnung (im Kühlkörper)
49: Verschränkung
50: Aufnahme
51: Schleifer
52: Widerstandsbahn
53: Druckfeder
54: Kontaktbahn
55: Vertiefung (im Kühlkörper)
56: Akku
57: Elektromotor
58: Teil des Trägerteils (an der Außenseite)
59: Öffnung (in Kühlfahne)
60: Dichtlippe
61: Nippel
Claims (11)
1. Elektrischer Schalter, insbesondere zur Verwendung für
ein Elektrohandwerkzeug mit einem Elektromotor (57), wie ein
Akku-Elektrowerkzeug mit einem Gleichstrommotor, mit einem
Gehäuse (2) zur Aufnahme eines Kontaktsystems (11, 12), mit
einem bewegbaren Betätigungsorgan (3), das auf wenigstens
einen Schaltkontakt (20, 21) des Kontaktsystems (11, 12)
einwirkt, und mit einer Steuerelektronik (26) sowie einem
zugehörigen Leistungshalbleiter (28) zur Drehzahlveränderung
des Elektromotors (57), wobei der Leistungshalbleiter (28)
über ein stromführendes und wärmeleitendes Trägerteil (31)
mit einem im Gehäuse (2) befindlichen Bauteil, wie dem
Kontaktsystem (12), in Verbindung steht und wobei der
Leistungshalbleiter (28) weiter mit einem an der Außenseite
des Gehäuses (2) befindlichen Kühlkörper (34) in
wärmeleitender Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß
das Trägerteil (31) durch einen Wanddurchbruch (33) des
Gehäuses (2) wenigstens bis zum Kühlkörper (34) reicht und
daß der Kühlkörper (34) kraft- und/oder formschlüssig direkt
am Trägerteil (31) gehalten ist.
2. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der an seiner Oberfläche gegebenenfalls
strukturierte Kühlkörper (34) aus Metall, wie Kupfer,
Aluminium o. dgl. besteht, daß der Leistungshalbleiter (28)
vorzugsweise im Wanddurchbruch (33) des Gehäuses (2)
angeordnet ist, und daß weiter vorzugsweise der
Wanddurchbruch (33) des Gehäuses (2) mit dem Kühlkörper (34)
abgedeckt ist, wobei der Kühlkörper (34) insbesondere ohne
zusätzliche Befestigungsmittel am Trägerteil (31) angeordnet
ist.
3. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Schaltkontakt (21) des Kontaktsystems
(12) und gegebenenfalls eine Freilaufdiode (47) zum Schutz
der Steuerelektronik (26) an einem gemeinsamen Lagerblech
(32) angelenkt bzw. befestigt sind, wobei das Lagerblech (32)
über einen das Trägerteil (31) bildenden Verbindungssteg, der
insbesondere einstückig von dem als Stanzteil ausgebildeten
Lagerblech (32) abgebogen ist, mit dem Leistungshalbleiter
(28) und dem Kühlkörper (34) verbunden ist, indem der
Verbindungssteg gegebenenfalls eine am Leistungshalbleiter
(28) angeordnete Kühlfahne (30) sowie eine im Kühlkörper (34)
befindliche Öffnung (48) durchsetzt.
4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das Trägerteil (31) ungefähr senkrecht
zum Kühlkörper (34) angeordnet ist, wobei vorzugsweise der
der Außenseite des Gehäuses (2) zugeordnete Teil (58) des
Trägerteils (31) die Öffnung (48) im Kühlkörper (34)
durchsetzt, die insbesondere von einer Vertiefung (55)
umgeben ist.
5. Elektrischer Schalter nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Teil (58) des Trägerteils (31) im
Bereich des Kühlkörpers (34) konisch ausgebildet ist, so daß
der Kühlkörper (34) mittels seiner Öffnung (48) auf das
Trägerteil (31) aufgepreßt ist, oder daß das Trägerteil (31)
durch eine Verdrehung o. dgl., gegebenenfalls in der die
Öffnung (48) umgebenden Vertiefung (55) im Kühlkörper (34),
mit einer Verschränkung (49) versehen ist, oder daß der
Kühlkörper (34) im Bereich der Öffnung (48) mit dem
Trägerteil (31) verstemmt, verprägt o. dgl. ist.
6. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des Wanddurchbruchs (33)
mit einem ringsumlauf enden, einstückig mit dem Gehäuse (2)
verbundenen und zur Außenseite des Gehäuses (2) gerichteten
Dichtrand (37) oder einer ebensolchen Dichtlippe (60)
versehen ist, wobei das der Außenseite des Gehäuses (2)
zugeordnete Ende des Dichtrandes (37) oder der Dichtlippe
(60) in kraft- und/oder formschlüssiger Verbindung,
insbesondere unter einem Anpreßdruck, mit dem Kühlkörper
(34) steht.
7. Elektrischer Schalter nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) aus einem
thermoplastischen Kunststoff, insbesondere einem
glasfaserverstärkten Polyamid besteht, wobei der Dichtrand
(37) oder die Dichtlippe (60) vorzugsweise aus demselben
thermoplastischen Kunststoff wie die Gehäusewand (39) mit
einer gegenüber der Gehäusewand (39) geringeren Dicke besteht
und der Dichtrand (37) oder die Dichtlippe (60) weiter
vorzugsweise bei der Herstellung der Gehäusewand (39) mit
angespritzt wird.
8. Elektrischer Schalter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dichtlippe (60) als elastischer,
federnder Ansatz (41), vorzugsweise ungefähr in U-Form mit
einer Vertiefung (40) zur Gehäusewand (39) ausgebildet ist,
wobei der Ansatz (41) von der Oberfläche der Gehäusewand
(39), insbesondere mit einem Winkel von ungefähr 50 bis 90
Grad absteht und wobei die Dichtlippe (37) vorzugsweise in
eine korrespondierende Nut (38) am Kühlkörper (34) eingreift.
9. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des Gehäuses
(2) Fixier- und/oder Rastelemente, wie Rasthaken (35), Nippel
(61), Nocken, Zapfen o. dgl., insbesondere in der Nähe des
Dichtrandes (37) oder der Dichtlippe (60) angeordnet sind,
die gegebenenfalls in der Art von Schnappverbindungen in
Ausnehmungen (36) am Kühlkörper (34) zu dessen Fixierung am
Gehäuse (2) einrasten.
10. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die in das Gehäuse (2)
hineinführenden Anschlüsse (7) für die Stromzuführung an der
Außenseite des Gehäuses (2) mit Anschlußklammern (8),
insbesondere zum Anschluß an einen Akku (56) versehen sind,
wobei die Anschlußklammern (8) vorzugsweise einstückig mit
den Anschlüssen (7) verbunden sind, indem die Anschlüsse (7)
mit den Anschlußklammern (8) als entsprechend gebogenes
Stanzteil ausgestaltet sind.
11. Elektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) ein mittels eines
Betätigungshebels (6) betätigbarer Umschalter für die
Drehrichtung des Elektromotors (57) integriert ist, wobei am
Betätigungshebel (6) im Inneren des Gehäuses (2) ein
insbesondere einstückig mit dem Betätigungshebel (6)
ausgestaltetes Hakenelement (42) angeordnet ist, das zur
Erzeugung eines Druckpunktes sowie von Raststellungen bei der
Umschaltung in eine korrespondierende Kulisse (43) eingreift
und wobei das Hakenelement (42) und die Kulisse (43)
vorzugsweise aus Kunststoff bestehen.
Priority Applications (4)
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Publications (1)
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Family
ID=7756478
Family Applications (2)
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Family Applications After (1)
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