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Die
vorliegende Erfindung betrifft Handwerkzeuge, welche elektrisch
mittels Batterien oder Akkumulatoren betrieben werden.
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Solche
Handwerkzeuge sind im Stand der Technik bekannt und weisen unter
anderem Versorgungsleitungen auf, um wenigstens den im Antriebsteil
angeordneten Motor mit der notwendigen elektrischen Energie aus
einer Stromquelle zu versorgen. Neben diesen Versorgungsleitungen
sind in Abhängigkeit
des jeweiligen Handwerkzeugs weitergehende elektrische Schaltungen
vorgesehen, die zum Beispiel die Steuerung des Antriebs beim Anfahren
oder beim Abbremsen regeln oder Schaltelemente für die Steuerung des Handwerkzeugs
durch den Bediener.
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Solche
mit Batterien oder Akkumulatoren betriebene Handwerkzeuge, werden
insbesondere für Bohrmaschinen
oder Schraubenzieher, Sägen, Schleifmaschinen
oder dergleichen verwendet. Ein Vorteil von solchen Handwerkzeugen
ist die ortsunabhängige
Einsatzmöglichkeit,
insbesondere die Unabhängigkeit
von dem üblicherweise
verwendeten Stromnetz.
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Ein
Nachteil bei der Verwendung solcher Handwerkzeuge ist, dass die
Stromquelle aufgrund der notwendigen Leistung für den anzutreibenden Motor
relativ schwer ist und ein relativ großes Volumen einnimmt. Aus diesem
Grund hat es sich insbesondere für
die Anordnung von Bohrmaschinen bzw. Schraubendrehern als besonders
günstig
erwiesen, die Stromquelle im Bereich des Handgriffteils anzuordnen,
um hierdurch einen Gewichtsausgleich zu dem verhältnismäßig schweren Antriebsteil bereit
zu stellen. In dieser Ausgleichsfunktion für die Gewichtsverteilung ergibt
sich unter anderem das Problem, dass insbesondere bei engen Arbeitsbedingungen,
wie beispielsweise der Montage von Möbeln, die Anordnung der Stromquelle
bzgl. des Antriebsteils oder der Werkzeugaufnahme möglichst
variabel sein sollte, um den gegebenen Platzverhältnissen unter anderem durch
Veränderung
der Lage der Stromquelle angepasst werden können.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es die im Stand der Technik bekannten
Nachteile wenigstens teilweise zu überwinden und insbesondere ein
System aus Stromquelle und Antriebsteil bereit zu stellen, welches
den individuellen Bedürfnissen
des Benutzers und dem bei der Arbeit zur Verfügung stehenden Arbeitsraum
einfach angepasst werden kann.
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Die
Aufgabe wird gelöst
mit einem batteriebetriebenen Handwerkzeug gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen
eines solchen Handwerkzeugs sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das
erfindungsgemäße batteriebetriebene Handwerkzeug
weist wenigstens einen Antriebsteil und eine Stromquelle auf, die
mittels einer lösbaren und
drehbeweglichen Verbindungseinrichtung koppelbar sind. Das Antriebsteil
weist wenigstens einen Handgriff, ein Motorgehäuse und vorzugsweise eine Werkzeugaufnahme
auf. Die Verbindungseinrichtung zwischen dem Antriebsteil und der
Stromquelle weist ihrerseits wenigstens eine Halteeinrichtung und
eine vorgegebene Anzahl von Kontaktmitteln auf, welche eine stromleitende
Verbindung zwischen wenigstens zwei Versorgungsleitungen bereit
stellen.
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Das
erfindungsgemäße batteriebetriebene Handwerkzeug
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung wenigstens
eine Rasteinrichtung aufweist, welche die Ausrichtung der Stromquelle
bezüg lich
des Antriebsteils in einer Vielzahl von vorgegebenen Rastpositionen
fixiert.
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Als
Stromquelle wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Stromversorgungseinrichtung verstanden, die den Betrieb
eines Elektromotors insbesondere im Niederspannungsbereich ermöglicht. Solch
eine Stromversorgungseinrichtung kann eine Batteriestromversorgung
sein oder aber auch eine wideraufladbare Akkumulatoreinrichtung
wie sie im Stand der Technik in verschiedenen Ausführungsformen,
wie beispielsweise als Nickel-Cadmium-Akkumulatoren, Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren, Lithium-Ionen-Akkumulatoren
und dergleichen bekannt sind. Auch alternative ortsunabhängige Stromversorgungseinrichtungen
wie z.B. Brennstoffzellen, Solarzellen und dergleichen liegen im
Sinn der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist
die Rasteinrichtung des Handwerkzeugs wenigstens ein Eingriffselement
und wenigstens ein Aufnahmeelement auf, wobei wenigstens eines dieser
beiden Elemente am Antriebsteil bzw. im Bereich des Handgriffs des
Handwerkzeugs angeordnet ist. Gemäß einer besonders bevorzugter
Ausführungsform
ist das zweite Element an der Stromquelle bzw. im Bereich der Verbindungseinrichtung
an der Stromquelle angeordnet.
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Die
Verbindungseinrichtung des erfindungsgemäßen Handwerkzeugs fixiert insbesondere
wenigstens mittels der Rasteinrichtung, die Ausrichtung der Stromquelle
bezüglich
des Antriebsteils im Betrieb. Dies bietet den Vorteil, dass die
Ausrichtung der Stromquelle zum Antriebsteil nicht nur für den Betrieb gewählt werden
kann, sondern vielmehr, dass die Ausrichtung der Stromquelle bezüglich des
Antriebsteils auch während
des Betriebs eines solchen erfindungsgemäßen Handwerkzeugs durch einfaches Verdrehen
der Stromquelle möglich
ist.
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Die
Aufnahmeeinrichtung der Verbindungseinrichtung weist gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Ausnehmungen auf, welche
in Wechselwirkung mit dem Eingriffselement oder den Eingriffselementen
die Relativpositionen des Antriebsteil zur Stromquelle bestimmen.
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Diese
Ausrichtung erfolgt gemäß der vorliegenden
Erfindung dadurch, dass das Eingriffselement ein vorgespanntes Bauteil,
wie beispielsweise eine Kugel, ein Stift, ein abgerundeter Stift,
ein Kegel, ein Kegelspitz, ein Kegelstumpf, Kombinationen hieraus
oder dergleichen ist und welches derart gelagert ist, dass sie der
Relativdrehbewegung zwischen Stromquelle und Antriebsteil eine vorgegebene
Kraft entgegensetzt, um insbesondere ein unbeabsichtigtes Verdrehen
der Stromquelle bezüglich
des Antriebsteils zu verhindern.
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Wird
diese, durch das Eingriffselement insbesondere in Kombination mit
einem Vorspannungselement, z.B. Feder o.ä. aufgebrachte Kraft überwunden,
so wird gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
das vorgespannte Eingriffselement zurückbewegt und kann anschließend wieder
aufgrund seiner Vorspannung in einer anderen Ausnehmung des Aufnahmeelements
einrasten.
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Solch
eine Vorspannung des Eingriffelements kann beispielsweise durch
eine Feder wie eine Spiralfeder oder Blattfeder, aber auch durch
andere elastische Elemente erfolgen, die eine ausreichende Vorspannkraft
auf das Eingriffselement aufbringen können.
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Durch
die Wechselwirkung zwischen Eingriffselement und Aufnahmeelement
kann eine unterschiedliche Vielzahl von Stellpositionen definiert
werden, die im wesentlichen durch den Abstand der Ausnehmungen im
Aufnahmeelement bestimmt werden.
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Es
liegt auch im Sinn der vorliegenden Erfindung die Kontur der Ausnehmungen
im Aufnahmeelement derart zu wählen,
dass insbesondere ein kontinuierlicher Kontakt zwischen dem Eingriffselement und
dem Aufnahmeelement sichergestellt ist. Solche Formen von Ausnehmungen
sind beispielsweise im Bereich der Zahnradtechnik bekannt und können eine
Vielzahl von unterschiedlichen geometrischen Abmessungen und Teilungen
aufweisen. Als Kontur wird hierbei insbesondere die Stirnseite des
Aufnahmeelements versanden, in dessen Bereich das Eingriffselement
vorzugsweise in Kontakt tritt.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Rastverbindung
d.h. sowohl das Aufnahmeelement, als auch das Eingriffselement wenigstens
teilweise aus einem stromleitenden Material hergestellt. Dies kann
beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Rastverbindung bzw. dass
Eingriffselement aus Metall hergestellt werden oder aber wenigstens
Teile der Oberfläche
metallisch ausgeführt
ist.
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Um
eine weitere Verbesserung der stromleitenden Eigenschaft der Rastverbindung,
insbesondere zwischen dem Eingriffselement und dem Aufnahmeelement
zu gewährleisten,
ist es vorteilhaft, wenigstens im Bereich des Aufnahmeelements,
welches durch das Eingriffselement berührt wird, ein besonders leitfähiges Material
wie beispielsweise Kupfer oder Gold aufzubringen, um insbesondere
eine korrosionsbedingte Verschlechterung der stromleitenden Eigenschaft
zu reduzieren und auch für
eine dauerhafte Benutzung eine ausreichend stromleitende Verbindung
zwischen den Bauteilen sicherzustellen.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Rastverbindung
wenigstens ein Kontaktmittel auf, durch welches die stromleitende
Verbindung zwischen dem Antriebsteil und der Stromquelle erfolgt.
Dies kann, wie zuvor erörtert,
dadurch erfolgen, dass die Stromverbindung über das Eingriffselement und
das Aufnahmeelement bzw. deren Kontakt bereit gestellt wird.
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Das
erfindungsgemäße Handwerkzeug weist
ferner im Bereich zwischen der Stromquelle und dem Antriebsteil
bzw. dem Handgriff eine Halteeinrichtung auf, welche neben einem
Lager wenigstens eine axiale Klemmvorrichtung aufweist, die in das
Lager bzw. einen hieran angrenzenden Bereich eingreift. Solch eine
Klemmvorrichtung ist beispielsweise ein vorgespannter Bügel, der
in eine umlaufende Nut (Lager) des Gegenstücks eingreift und vorzugsweise
mit einem einzelnen Betätigungselement durch
den Bediener geöffnet
werden kann. Die Öffnung
erfolgt vorzugsweise manuell.
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Es
liegt selbstverständlich
auch im Sinn der vorliegenden Erfindung, dass andere Halteeinrichtungen
vorgesehen sind, die eine axiale Verbindung und eine freie Rotationsbeweglichkeit
insbesondere zwischen der Stromquelle und dem Antreibsteil ermöglichen.
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Die
Verbindungseinrichtung des erfindungsgemäßen Handwerkzeugs weist bevorzugt
wenigstens eine Drehachse auf, welche gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführungsform
wenigstens ein Kontaktmittel aufweist.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ergeben sich durch die Kombination des Kontaktmittels im Bereich
der Drehachse und der stromleitenden Verbindung zwischen dem Aufnahmeelement
und dem Eingriffselement die für
einen Stromkreislauf notwendigen Kontaktpunkte.
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Die
Kontaktmittel des erfindungsgemäßen Handwerkzeugs
weisen gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform eine elektrisch
leitende Verbindung auf, die beispielsweise mittels Reibschluss
und/oder Kraftschluss und/oder Formschluss und/oder Stoffschluss
bereit gestellt wird. Insbesondere liegt auch die Kombinationen
aus den verschiedenen Verbindungsarten im Sinn der vorliegenden
Erfindung, wobei unter anderem durch die Kombination von einer stoffschlüssigen mit
einer reibschlüssigen
Verbindung eine dauerhafte, flexible, elektri sche Verbindung zwischen
der Stromquelle und dem Antriebsteil bereit gestellt werden kann.
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Um
ein möglichst
einfaches Zusammenführen
der Stromquelle mit dem Antriebsteil bereit zu stellen, kann gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform das Aufnahmeelement
im Bereich der Grundflächen
Abschrägungen
aufweisen, so dass die Einführung
des Aufnahmeelements verbessert wird. Unter anderem wird hierdurch
bei dem Zusammenführen
der beiden Abschnitte die Halteklammer der Halteeinrichtung auseinander
geschoben und somit das Verbinden der beiden Elemente vereinfacht.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Stromquelle
im Bezug auf den Antriebsteil und den Handgriff exzentrisch insbesondere
zu wenigstens einer Symmetrieachse oder -ebene angeordnet, wodurch
insbesondere die Gewichtsverteilung des Akkumulators im Bezug auf das
Gesamthandwerkzeug verändert
werden kann.
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Die
Stromquelle selbst hat gemäß der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise eine Grundform, welche quadratisch, rechteckig
mit und ohne Abrundungen, oval, trapezförmig, rund, Kombinationen hieraus
oder dergleichen aufweist. Es liegt ferner auch im Sinn der vorliegenden
Erfindung, dass eine Verbindungseinrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde
für akku-
oder batteriebetriebene Handwerkzeuge verwendet wird, wie sie beispielsweise
Akkuschrauber, Akkutrennschleifer, Akkuhobel, Akkufräsen, Akkuschleifgeräte oder
dergleichen darstellen.
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Obwohl
die vorstehende Erfindung anhand einzelner Ausführungsbeispiele beschrieben
wird, liegt es im Sinn der vorliegenden Erfindung insbesondere die
Rastverbindung auch für
andere Bereiche der Stromübertragung
zu verwenden, insbesondere dann, wenn drehbewegliche Stromverbindungen
benötigt
werden.
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Weitere
Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen und
den Ansprüchen.
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Es
zeigt:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine Stromquelle in Verbindung mit einem Bereich des Antriebsteils
eines batteriebetriebenen Werkzeugs;
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2 einen
schematischen Querschnitt durch die Stromquelle und dem aufgesteckten
Antriebsteil entlang der Linie A-A gemäß 1;
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3 einen
schematischen, horizontalen Querschnitt durch die Stromquelle mit
dem aufgestreckten Antriebsteil entlang der Linie B-B gemäß 1;
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4 einen
weiteren schematischen, horizontalen Querschnitt entlang der Linie
C-C durch den Verbindungsbereich des batteriebetriebenen Handwerkszeugs
gemäß 1.
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Nachfolgend
wird die Erfindung lediglich beispielhaft an einem Akkuschrauber
als bevorzugte Ausführungsform
beschrieben. Die Erfindung kann jedoch ebenso bei beliebigen anderen
Handwerkzeugen Verwendung finden, insbesondere bei Handwerkzeugen
mit verhältnismäßig geringen
elektrischen Leistungsanforderungen.
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1 ist
ein Längsquerschnitt
durch ein batteriebetriebenes Handwerkzeug mit einem Antriebsteil
und einer Stromquelle 1, wobei das Antriebsteil nur mit
dem unteren Abschnitt des Handgriffes 8 dargestellt ist.
Wesentlicher Inhalt der Darstellung ist der Verbindungsbereich zwischen
der Stromquelle und dem Antriebsteil. Hierbei weist die Stromquelle 1 ein Gehäuse 2 auf,
das beispielsweise im wesentlichen die Akkumulatoren 10 und
wenigstens einen Teil der Verbindungseinrichtung 7 aufnimmt.
Die Verbindungs-einrichtung 7 der Stromquelle umfasst hierbei die
Kontakte 3, die gemäß dem hier
gezeigten Ausführungsbeispiel
abgerundete Stifte sind, die mittels einer Feder 6 in der
Aussparung 12 gehalten werden. Die Stifte 3 weisen
ferner Anschlagelemente 13 auf, die ein Austreten der Stifte
aus der Öffnung 12 verhindern.
Die Feder 6 nimmt gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
eine Aufnahme 14 auf und stellt neben der mechanischen
Vorspannung des Kontaktstiftes 3, eine elektrisch leitende
Verbindung zwischen der Aufnahme 14 und dem Kontakt 3 bereit.
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Die
Aufnahme 14 ist gemäß der vorliegenden
Erfindung über
eine Verbindungsleitung mit einem elektrischen Pol der Stromquelle
bzw.den Stromquellen verbunden.
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In 1 ist
ferner der untere Bereich des Handgriffes 8 als Teil des
Antriebsteils dargestellt. Dieser weist neben dem Gehäuse 8 des
Handwerkzeuges einen Kontakt 4 auf, der in zusammengebauter
Position eine elektrische Verbindung zwischen einem weiteren Pol
der Stromquelle und der Antriebseinrichtung bereit stellt.
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Gemäß der hier
dargestellten Ausführungsform
ist dieser Kontakt 4 ein abgeflachter Stift der mittels
einem Anschlagelement 15 in der Öffnung 16 des Antriebsteils
gehalten wird und auf den Konakt 5 der Spannungsquelle
gedrückt
wird. Der Kontaktsift 4 ist mittels einer Feder 17 vorgespannt,
so dass insbesondere beim zusammenstecken der Stromquelle 1 mit
dem Antriebsteil eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen
Pol des Akkumulators bzw. dem Konatk 5 und einer weiteren
elektrischen Verbindungsleitung des Antriebsteils bereit gestellt
wird. Hierbei ist die Feder 17 derart angeordnet, dass
sowohl über
die Verbindung zum Kontakt 4 als auch über die Verbindung zur Aufnahmeneinrichtung 18 eine
elektrisch leitende Verbindung bereit gestellt wird.
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Gemäß der Ausführungsform
aus 1 rasten die Kontakte 3 in das Aufnahmeelement 19 des Handgriffes
ein und stellen neben der mechanischen Verbindung zwischen der Stromquelle 1 und
dem Antriebsteil auch eine elektrisch leitende Verbindung bereit.
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Betrachtet
man diese Ausführungsform,
so wird klar, dass die Verbindungseinrichtung wie sie im Ausführungsbeispiel
nach 1 dargestellt ist, insbesondere zwei elektrische
Kontakte zwischen der Stromquelle 1 und dem Antriebsteil
und eine mechanische Verbindung zwischen den zwei vorgenannten Bauteilen
bereit stellt.
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Zur
Sicherung der Verbindung zwischen dem Antriebsteil und der Stromquelle 1 weist
das Ausführungsbeispiel
aus 1 eine Halteeinrichtung 26 auf, die wenigstens
eine Feder 9 und einen Druckknopf 11 umfasst.
Hierbei greifen die Bügelfedern
in die Nut 21 des Antriebsteils ein und arretiert somit den
Antriebsteil mit der Stromquelle 1. Zum lösen der Verbindung
wird der Druckknopf 11 durch den Bediener betätigt, so
dass die zweiteilige Bügelfeder
auseinander gedrückt
wird und aus dem Bereich der Nut 21 herausgleitet. Damit
wird die mechanische Fixierung des Antriebsteils mit der Stromquelle
geöffnet und
die beiden Teile können
getrennt werden. Hierbei ist dann lediglich die durch die Kontakte 3 und
die Federn 6 auf die Aufnahmeeinrichtung 22 wirkende Kraft
zu überwinden.
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2 zeigt
die Stromquelle und den unteren Teil des Antriebsteil aus 1 in
einem Querschnitt entlang der Linie A-A, wobei insbesondere die
Bügelfeder 9,
welche im Eingriff mit der Ausnehmung 21 steht, zu erkennen
ist. Ferner ist auch der Kontakt 4 zu erkennen, der unter
anderem aufgrund der Vorspannung durch die Feder 17 in
elektrisch leitenden Kontakt mit wenigstens einem elektrischen Pol
der Stromquelle 1 steht. Ferner sind die Akkumulatoren 10
im Querschnitt dargestellt.
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3 ist
eine schematische, horizontale Schnittdarstellung der Vorrichtung
aus 1 entlang der Linie B-B, in welcher neben den
Kontakten 3 auch die Aufnahmeeinrichtung 22 mit
den entsprechend rund ausgeführten
Ausnehmungen 24 dargestellt ist.
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Die
Kontakte 3 sind über
die Federn 6 vorgespannt und können in Richtung der Pfeile 23 bewegt werden.
Die Beweglichkeit der Kontakte ist derart bemessen, dass bei Überwindung
einer vorgegebenen Kraft die Kontakte 3 soweit zurück gleiten,
dass die Stromquelle gegenüber
dem Antriebsteil verdreht werden kann. Die Aufnahmeeinrichtung 22,
welche in der hier dargestellten Form auch als Kontaktkranz bezeichnet
wird, bietet aufgrund der Verteilung der Ausnehmungen 24 eine
vorgegebene Anzahl an Rastpositionen, welche die Relativposition
der Stromquelle 1 zum Antriebsteil bzw. Handgriff 8 bestimmen.
Sowohl in den vorgegebenen Rastpositionen, als auch in Zwischenstellungen
ist es gemäß dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiels
möglich,
den Betrieb des elektrisch betriebenen Handwerkzeuges sicher zu
stellen, da auch in den Zwischenstellungen ein elektrisch leitender
Kontakt zwischen den Kontakten 3 und der Aufnahmeeinrichtung 22 sichergestellt
ist.
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Bevorzugt
ist es jedoch, dass die Relativposition des Antriebsteils zur Stromquelle 1 durch
die Ausnehmungen 24 und den Eingriff der Kontakte 3 bestimmt
wird.
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Es
liegt ferner im Sinn der vorliegenden Erfindung, dass die Ausnehmungen 24 derart
gestaltet sind, dass sie insbesondere der Oberflächenkontur der Kontakte 3 angepasst
ist, so dass ein möglichst guter
elektrisch leitender Kontakt zwischen den beiden Elementen sichergestellt
ist. Dies kann unter anderem auch dadurch verbessert werden, dass
neben den verwendeten Materialien des Kontaktkranzes 22 und
der Kontakte 3 zusätzliche
Hilfsmittel wie beispielsweise Kontaktmittel verwendet wird, um
eine ausreichende elektrische Verbindung zwischen den beiden Elementen
bereit zu stellen. Auch die Ausführung
der beiden kontaktierenden Teile durch ein korrosionsbeständiges Material
wie beispielsweise eine Goldplatinierung oder nicht rostenden Stahl
liegt im Sinn der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt
eine weitere schematische, horizontale Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
aus 1, bei welcher insbesondere die Halteeinrichtung 26,
respektive die Federbügel 9 in ihrer
Anordnung im Gehäuse
der Stromquelle zu erkennen sind. Auch ist der Druckknopf 11 dargestellt, der
ein auseinander gleiten der beiden Haltebügel durch Betätigung des
Bedieners ermöglicht.
Neben dieser Halteeinrichtung sind auch die Kontaktstifte 3, der
Kontaktkranz 22 und das Gehäuse 2 der Stromquelle 1 abgebildet.