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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf tragbare Elektrowerkzeuge und insbesondere auf Verbindungsabschnitte
zur lösbaren
Verbindung von Leistungssteuermodulen mit elektrischen Geräten und
auf Verfahren zur Verbindung solcher Verbindungsabschnitte.
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Elektrowerkzeuge sind umfassend im
Gebrauch und werden mit sich verbessernder Batterietechnik leichter,
effizienter und allgemein gebräuchlicher.
Jeder Benutzer kann mehrere solcher Werkzeuge für das Ausführen verschiedener Funktionen rund
um das Haus, im Garten und am Arbeitsplatz besitzen. Es hat viele
Versuche gegeben, solche Werkzeuge modular zu gestalten, um eine
unnötige Dopplung
von Hardware zu vermeiden, die bei allen Elektrowerkzeugen eines
Benutzers vorkommen.
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Die Gestaltung des Verbindungsabschnitts zwischen
den gemeinsamen und spezifischen Modulen ist für die Sicherheit und die Zuverlässigkeit
eines solchen modularen System kritisch. Bei der Übertragung
elektrischer Leistung oder von Signalen über einen solchen Verbindungsabschnitt
sollte darauf geachtet werden, dass ein zuverlässiger elektrischer Kontakt
gewährleistet
ist. Weiterhin sollten die Module in einer Art und Weise miteinander
verriegelt sein, die eine unbeabsichtigte Trennung verhindert.
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Modulare, kabellose Systeme, in welchen ein
gemeinsames Modul eire Speicherbatterie und aufgabenspezifische
Module Elektromotoren enthalten, erfordern, dass elektrische Leistung über den Modul-Verbindungsabschnitt übertragen
wird. Es ist bei vielen Anwendungen wichtig, dass die Motoren solcher
Werkzeuge nicht unbeabsichtigt während des
Zusammenbaus und der Demontage des gemeinsamen Moduls oder des Batterieblocks
mit einem aufgabenspezifischen Modul oder mit dem Werkzeugchassis
unter Strom gesetzt werden.
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Beispiele solcher modularen, kabellosen Systeme
sind in dem US-Patent
Nr. 4,810,204 (Wilson) und ebenfalls in der Europäischen Patentveröffentlichung
Nr.
EP 1 030 385 (Sony)
offenbart, die ein Batterieblock-Verbindungssystem offenbaren, das die
Verwendung eines Flansches an dem Batterieblock oder einem elektrischen
Gerät,
das in gleitenden Eingriff in einen Schlitz des anderen Batterieblocks oder
Gerätes
entlang einer geeigneten Verbindungsebene aufgenommen werden soll,
umfasst, wobei ferner ein Verriegelungsmechanismus vorgesehen ist,
der zwischen Batterie und Gerät
verriegelbar ist, um die Batterie und das Gerät in ihrer Eingriffsstellung
zu halten. Der Flansch wird durch eine Aussparung in dem Batterieblock
oder dem Gerät
eingeführt, während sie
sich beide aus einer Nicht-Eingriffsstellung in Richtung auf die
Verbindungsebene zu bewegen.
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Die Erfindung weist einen verbesserten
Verbindungsabschnitt zur lösbaren
Verbindung eines elektrischen Geräts und einem Leistungssteuermodul
auf, der einen Leistungssteuerauslöser aufweist und dazu eingerichtet
ist, einen Motor des Geräts
mit elektrischer Leistung zu versorgen. Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird jetzt ein tragbares Elektrowerkzeug mit einem Leistungssteuermodul
und einem elektrischen Gerät
sowie einem Verbindungsabschnitt zur lösbaren Verbindung des Leistungssteuermoduls
mit dem elektrischen Gerät
zur Verfügung
gestellt, wobei das Leistungssteuermodul einen Leistungssteuerauslöser aufweist
und dazu eingerichtet ist, einen Motor des Geräts mit elektrischer Leistung zu
versorgen, das Werkzeug eine Verbindungsebene zwischen Gerät und Leistungssteuermodul
bildet, wobei dieser Verbindungsabschnitt aufweist: einen sich vom
Modul oder vom Gerät
erstreckenden Flansch und einen im Gerät oder dem Modul ausgebildeten
Schlitz zur Aufnahme des Flansches, wenn Modul und Gerät aufeinanderfolgend
entlang der Ebene des elektrischen Geräts übereinander in eine Eingriffsstellung
geschoben werden,
ein sich vom Modul oder vom Gerät erstreckendes Verriegelungselement
zum Eingriff mit einer Arretierung am Modul oder Gerät, um Modul
und Gerät
lösbar
in ihrer Eingriffsstellung zu halten; und
einen am Modul oder
am Gerät
angebrachten ersten elektrischen Kontakt, der zum Eingriff mit einem zweiten
elektrischen Kontakt am Modul oder am Gerät ausgebildet ist, wenn sich
Modul und Gerät
in ihrer Eingriffsstellung befinden, um elektrische Energie vom
Modul zum Gerät
zu übertragen;
der
Flansch so angeordnet ist, dass er durch eine Aussparung in das
Modul oder das Gerät
eingeführt wird,
wenn Modul und Gerät
in einer Nicht-Eingriffsstellung auf die Ebene des elektrischen
Gerätes
zu bewegt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische
Gerät ferner
einen sich vom Leistungssteuermodul erstreckenden Betätiger aufweist,
der durch den Auslöser betätigbar ist,
und der zum Eingriff mit einem elektrischen Schaltmechanismus des
Geräts
ausgebildet ist, um den elektrischen Stromfluss von dem Leistungssteuermodul
zum Gerät
zu steuern.
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Der Betätiger ist in einigen Fällen ein
Hebel, der sich von dem Leistungssteuermodul erstreckt und zur Bewegung
in einer Richtung entlang der Verbindungsebene ausgebildet ist,
um bei Betätigung des
Auslösers
den elektrischen Schaltmechanismus herunterzudrücken.
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In einigen Fällen weist das Modul oder das Gerät einen
Verriegelungsfreigabemechanismus auf, der zur Handbetätigung zugänglich und
zum Lösen des
Verriegelungselements ausgebildet ist, um das Modul und das Gerät in ihre
Nicht-Eingriffsstellung bewegen zu können. Vorzugsweise ist der
Verriegelungsfreigabemechanismus so aufgebaut und angeordnet, dass
er bei seiner Betätigung
den Betrieb des Betätigers
physisch blockiert. Es ist auch bevorzugt, dass der Betätiger so
aufgebaut und angeordnet ist, dass er bei Betätigung des Auslösers den
Betrieb des Verriegelungsfreigabemechanismus physisch blockiert.
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Der Verriegelungsfreigabemechanismus kann
ein Paar von eindrückbaren
Knöpfen
aufweisen, die durch ein elastisches Element verbunden sind, das
zum Beispiel an gegenüberliegenden
Seiten des Moduls oder des Geräts
angeordnet ist.
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In einigen bevorzugten Ausgestaltungen
ist der Verbindungsabschnitt aufgebaut und ausgestaltet, dass er
ohne Betätigung
des Verriegelungsfreigabemechanismus das Bewegen von Modul und Gerät in ihre
Eingriffsstellung ermöglicht.
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In einigen Fällen ist der Betätiger so
aufgebaut, dass er in Eingriff mit dem Verriegelungsfreigabemechanismus
steht und diesen in einer unverriegelten Stellung hält, wenn
der Auslöser
verlagert ist, während
sich der Verriegelungsfreigabemechanismus in seiner unverriegelten
Stellung befindet. So kann zum Beispiel der Betätiger einen Unterschnitt bilden,
in den hakenförmige
Vorsprünge,
die sich von den gegenüberliegenden Ösen des
Verriegelungsfreigabemechanismus erstrecken, eingreifen können.
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In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführung sind
das Verriegelungselement und der Verriegelungsfreigabemechanismus
Bauteile des Geräts.
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In einigen Ausführungen weist das Modul oder
das Gerät
zwei sich in entgegengesetzten Richtungen im Wesentlichen parallel
zur Verbindungsebene und senkrecht zum Schlitz erstreckende Flansche
auf. Das Modul oder das Gerät
bildet zwei gegenüberliegend
angeordnete Schlitze zur Aufnahme der Flansche in der Eingriffsstellung.
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Das die beiden Flansche aufweisende
Modul oder Gerät
weist in einigen Gestaltungen im Abstand von und parallel zu den
beiden Flanschen einen Zusatzflansch auf. Das Modul oder Gerät weist
ferner einen dritten Schlitz mit von den anderen beiden Schlitzen
abweichenden Abmessungen zur Aufnahme des Zusatzflansches, wenn
Modul und Gerät
in ihre Eingriffsstellung bewegt sind, auf.
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Vorzugsweise ist der Verbindungsabschnitt so
aufgebaut und angeordnet, dass er das Einführen des Flansches durch die
Aussparung nur in einer Ausrichtung von Modul und Gerät gestattet.
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In einigen bevorzugten Verbindungsabschnitten
erstrecken sich die ersten und zweiten elektrischen Kontakte so
entlang der Verbindungsebene, dass sie übereinander gleiten, wenn Modul
und Gerät in
ihre Eingriffsstellung bewegt werden.
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Ferner ist es auch vorteilhaft, dass
der Verbindungsabschnitt einen breiten Schwalbenschwanzbereich aufweist,
der sich vom Gerät
erstreckt und zum Einsetzen durch eine Aussparung im Leistungssteuermodul
in Richtung auf die Verbindungsebene ausgebildet ist, wobei sich
Modul und Gerät
in einer Nicht-Eingriffsstellung befinden. Das Leistungssteuermodul
bildet einen ersten Schlitz, um den breiten Schwalbenschwanzbereich
des Geräts aufzunehmen,
wenn Leistungssteuermodul und Gerät anschließend übereinander entlang der Verbindungsebene
in eine Eingriffsstellung geschoben werden. Der Verbindungsabschnitt
weist auch einen Betätiger
auf, der sich von dem Leistungssteuermodul erstreckt und durch den
Auslöser
betätigbar
ist. Der Betätiger
ist zum Eingriff mit einem elektrischen Schaltmechanismus des Geräts ausgestaltet,
um den elektrischen Stromfluss von dem Leistungssteuermodul zum
Gerät zu
steuern. Ferner weist der Verbindungsabschnitt ein Verriegelungselement
auf, das sich von dem Gerät
erstreckt, um mit einer Arretierung des Leistungssteuermoduls einzugreifen,
um das Modul und das Gerät
lösbar
in ihrer Eingriffsstellung zu halten. Das Verriegelungselement ist
durch einen Verriegelungsfreigabemechanismus betätigbar, der zur Handbetätigung an
dem Gerät
zugänglich
ist. Der Verbindungsabschnitt weist außerdem einen elektrischen Kontakt
auf, der an dem Leistungssteuermodul befestigt ist und ausgestaltet
ist, mit einem elektrischen Kontakt des Geräts einzugreifen, wenn sich
das Modul und das Gerät
in ihrer Eingriffsstellung befinden, um elektrische Energie von
dem Modul zum Gerät
zu übertragen.
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In einigen Fällen weist das Leistungssteuermodul
ferner einen entlang der Verbindungsebene im Abstand vom ersten
Schlitz angeordneten zweiten Schlitz auf, der zur Aufnahme eines
sich vom Gerät erstreckenden
schmalen Schwalbenschwanzbereichs ausgebildet ist, wenn das Modul
und das Gerät entlang
der Verbindungsebene in ihre Eingriffsstellung bewegt werden. Vorzugsweise
hat der breite Schwalbenschwanzbereichs, gemessen über die Verbindungsebene,
eine Breite zwischen etwa 75 mm und 85 mm, und der schmale Schwalbenschwanzbereichs
hat, gemessen über
die Verbindungsebene, eine Breite zwischen etwa 55 mm und 65 mm.
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Weiterhin kann der Verbindungsabschnitt Flansche
an jedem Leistungssteuermodul und an jedem Gerät, eine Verriegelungsklinke,
elektrische Kontakte an jedem Leistungssteuermodul und an jedem
Gerät,
einen Betätiger
und eine Verriegelungsfreigabe aufweisen. Die Flansche sind angeordnet, dass
sie sich überlappen,
wenn das Leistungssteuermodul entlang der Verbindungsebene in eine
Eingriffsstellung an dem Gerät
geschoben ist. Die Verriegelungsklinke erstreckt sich von dem Gerät, um mit einer
Arretierung des Leistungssteuermoduls einzugreifen, um das Modul
lösbar
in seiner Eingriffsstellung zu halten. Die Kontakte sind für den elektrischen Kontakt
ausgebildet, wenn das Modul sich in seiner Eingriffsstellung befindet,
um elektrische Energie vom dem Modul zum Gerät zu übertragen und der Betätiger erstreckt
sich von dem Leistungssteuermodul, um einen elektrischen Schalter
des Geräts
zu aktivieren, wenn ein Auslöser
des Leistungssteuermoduls betätigt
wird. Der Verriegelungsfreigabemechanismus ist für Handbetätigung zugänglich, um die Verriegelungsklinke
zurückzuziehen
und physisch die Aktivierung des elektrischen Schalters durch den Betätiger während der
Installation und beim Entfernen des Leistungssteuermoduls zu blockieren.
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In einigen Ausführungen weist das Leistungssteuermodul
auch eine im Gehäuse
enthaltene Batterie auf (die zum Beispiel einen ergreifbaren Griff bilden
kann), die elektrisch mit dem elektrischen Kontakt verbunden ist.
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In einigen Fällen ist das Leistungssteuermodul
ausgebildet, von einer äußeren Spannungsquelle mit
elektrischer Leistung versorgt zu werden, während es mit dem Gerät verbunden
ist. Das Leistungssteuermodul kann zum Beispiel ein elektrisches
Kabel zur Steckverbindung des Moduls mit einer Wechselspannungs-Steckdose
aufweisen.
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In einigen Fällen weist das Leistungssteuermodul
einen äußeren Kontakt
zur Verbindung mit einer äußeren Gleichspannungsquelle
auf.
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Verschiedene Ausführungen des Leistungssteuermoduls
weisen ein Merkmal oder mehrere der vorher angeführten Merkmale hinsichtlich
des Verbindungsabschnitts der Erfindung auf.
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In einigen Fällen erstreckt sich ein Satz
von Flanschen über
eine größere Breite,
gemessen in einer Richtung senkrecht zu den Schlitzen, als der andere
Satz von Flanschen. In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführung erstreckt
sich der breitere Satz von Flanschen über eine Breite von etwa 82
mm.
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Das Gerät weist in einigen Fällen auch
ein Verriegelungselement auf, das sich nach außen in einen der überstehenden
Schlitze erstreckt und ausgebildet ist, mit einer Arretierung des
Leistungssteuermoduls einzugreifen, um das Modul und das Gerät lösbar in
einer Eingriffsstellung zu halten.
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In einigen Ausführungen ist das entfernbare Leistungssteuermodul
ein Batterieblock, der wenigstens eine elektrische Speicherbatterie
enthält.
Die Batterie kann ausgebildet sein, um über den elektrischen Kontakt,
der sich von dem Leistungssteuermodulgehäuse erstreckt, wieder aufgeladen
zu werden, und sie kann aus gebildet sein, um innerhalb des Batterieblocks
wieder aufgeladen zu werden, wenn der Batterieblock an dem Gerät installiert
ist.
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In einigen bevorzugten Ausführungen
ist das Werkzeug ein Gartenwerkzeug, wie zum Beispiel ein Trimmer,
ein Gebläse,
ein Kultivator, eine Baumschere, ein Heckentrimmer oder Ähnliches.
Das Werkzeug kann auch ein Holzbearbeitungswerkzeug sein, wie zum
Beispiel eine Kreissäge
oder eine Holzschleifmaschine oder eine andere Nutzvorrichtung, wie
zum Beispiel ein Vakuumreiniger.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der
vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum lösbaren Anbringen
eines entfernbaren Leistungssteuermoduls an einem elektrischen Gerät vorgesehen,
beinhaltend
Zurverfügungstellung
eines Geräts
mit einem zur Durchführung
brauchbarer Arbeit angeordneten Elektromotor,
einem Gehäuse mit
einer Verbindungsfläche,
die einen sich erstreckenden Flansch, ein betätigbares Verriegelungselement
und einen elektrischen Kontakt zum Empfang von elektrischer Leistung
aufweist,
einem den Kontakt und den Motor elektrisch koppelnden
Schalter,
einem Verriegelungsfreigabemechanismus, der so aufgebaut
ist, dass er bei Betätigung
sowohl das Verriegelungselement betätigt als auch die Betätigung des
Schalters verhindert,
Zurverfügungstellung eines entfernbaren
Leistungssteuermoduls mit
einem Gehäuse mit einer zur lösbaren Anbringung
an der Befestigungsfläche
des Gerätegehäuses ausgebildeten
Befestigungsfläche,
die sowohl eine Aussparung als auch einen daran angrenzenden und sich
von der Aussparung entlang der Befestigungsfläche des Leistungssteuermoduls
erstreckenden Schlitz bildet,
einem sich von dem Leistungssteuermodulgehäuse erstreckenden
und für
den Eingriff mit dem Kontakt des Gerätegehäuses freiliegenden elektrischen
Kontakt zum Übertragen
von elektrischer Leistung vom Leistungssteuermodul zum Gerätemotor
und
einem bewegbar am Leistungssteuermodulgehäuse angeordneten
und zur Betätigung
durch einen Benutzer freiliegenden Auslöser für die Steuerung des Geräts,
Zusammenführen der
Befestigungsflächen
des Geräts
und des Leistungssteuermoduls in Nichteingriffsstellung in einer
flächigen
Zuordnung und Einführen des
Flansches des Gerätegehäuses in
die Aussparung der Befestigungsfläche des Leistungssteuermodulgehäuses, und
Verschieben
der Befestigungsflächen
von Leistungssteuermodul und Gerät
in einer vorbestimmten Richtung relativ zueinander in eine Eingriffsstellung,
wobei der Flansch der Befestigungsfläche des Geräts vom Schlitz der Befestigungsfläche des
Leistungssteuermoduls aufgenommen und der elektrische Kontakt des
Leistungssteuermoduls in Eingriff mit dem Kontakt des Gerätegehäuses gebracht
wird,
funktionelles Ineingriffbringen des Auslösers des Leistungssteuermoduls
mit dem elektrischen Schalter des Geräts, wenn das Leistungssteuermodul
und das Gerät
in flächiger
Ausrichtung zusammengeführt und
danach in die Eingriffsstellung bewegt werden.
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Die Erfindung kann einen sicheren
und zuverlässigen
Verbindungsabschnitt zwischen den die Leistung liefernden und die
Leistung verbrauchenden Modulen eines Kraftwerkzeugsystems zur Verfügung stellen.
Eine unerwünschte
Leistungsübertragung während der
Montage und Demontage kann vermieden werden und das aus zwei Bewegungen
bestehende Verfahren, das erforderlich ist, die Kontakte freizulegen
und den Verbindungsabschnitt zu trennen, kann gegen ein zufälliges Lösen schützen und es
erfordert einen erwünschten
kleinen Betrag der Gesamtbewegung für den Eingriff. Durch Anordnen des
Auslösers
in einem Griff an dem Batterieblock kann eine komfortable Gewichtsverteilung
erreicht werden. Durch Anordnen des Leistungsschalters in dem Energie-verbrauchenden
Modul kann er effektiv an die Leistungsanforderungen des zugehörigen Motors
angepasst und gewählt
werden, um eine für
das gegebene Werkzeug geeignete Steuerungsart zur Verfügung zu
stellen. Ferner kann eine unbeabsichtigte Inbetriebsetzung des Motors
durch die Spannung, die zufällig
an die Kontakte des Leistungverbrauchenden Moduls angelegt wird,
vermieden werden. Weiterhin kann die Anzahl der elektrischen Kontaktpunkte
an dem Verbindungsabschnitt bei nur zwei gehalten werden, wodurch
die Batterie direkt aufgeladen werden kann, ohne dass irgendwelche Schalter
an dem Leistungsmodul betätigt
werden.
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Andere Vorteile und Ausführungen
sind aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den
Ansprüchen
zu erkennen.
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1 ist
eine Perspektivansicht eines Trimmer-Kraftwerkzeugs.
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2A-2C zeigen
aufeinanderfolgend das Anbringen des Batterieblocks an den Trimmer
von 1.
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3A-3D zeigen
andere Kraftwerkzeuge, die dazu angepasst sind, durch das Anschlussteil
von 2 mit Energie versorgt
zu werden.
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4 ist
eine Perspektivansicht des Netzanschlussteils und zeigt seine Verbindungsfläche.
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5 ist
eine Querschnittsansicht, geschnitten entlang der Linie 5-5 von 4.
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6 ist
eine Perspektivansicht der Batterieblock-Verbindungsfläche des
Trimmerchassis.
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7A und 7B zeigen die Operation des Auslöser-Schalters
zum Erlauben und Verhindern der Freigabe des Verriegelungselements.
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8 ist
eine Perspektivansicht eines aus einem Stück bestehenden Verriegelungs-Freigabeelements.
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9 zeigt
einen auf einer Wiederaufladestation angeordneten Batterieblock.
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10 ist
eine Seitenansicht eines elektrischen Stromversorgungsmoduls mit
Kabelverbindung.
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Bezug auf 1 nehmend, besteht ein Fadentrimmer-Kraftwerkzeug 10 aus
einem mit einem Motor versehenen Chassis 12 und einen entfernbaren
Batterieblock 14. Das Chassis 12 weist einen Kopf 16 mit
einem darin eingebauten Elektromotor (nicht dargestellt) auf, der
ausgebildet ist, um eine teilweise abgeschirmte Drehfadennabe 18 mit
einem sich daraus erstreckenden Fadenelement 19 zum Schneiden
von Unkraut und Gras anzutreiben. Der Kopf 16 ist mit einem
oberen Chassisgehäuse 20 durch
ein Rohr 22 verbunden, durch welches Kabel elektrischen
Strom von dem Batterieblock 14 zu dem Motor des Kopfes 16 leiten.
Der Trimmer wird bei Verwendung mit Hilfe eines vorderen Bügelgriffs 24 und eines
hinteren Griffs 26 an dem Batterieblock mit beiden Händen gehalten.
Ein mit dem Zeigefinger betätigbarer
Auslöser 28 in
dem Griff 26 steuert den Stromfluss von dem Batterieblock
zu dem Trimmermotor und eine Auslöser-Verriegelung 30 verriegelt automatisch
den Auslöser
in seiner "Aus"-Stellung, bis er
betätigt
wird. Das verhindert eine unbeabsichtigte Betätigung des Auslösers.
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Bezug auf 2A bis 2C nehmend,
wird der Batterieblock 14 betriebsbereit in einer Folge
von zwei Bewegungen an dem oberen Chassisgehäuse 20 des Trimmers
befestigt. Als erstes werden, wie in 2A dargestellt
ist, die Verbindungsflächen
des Batterie blocks 14 und des oberen Chassisgehäuse 20 in
einer Bewegung senkrecht zu den Flächen (angezeigt durch den Pfeil "A") zusammengebracht, wobei die Ausrichtanzeigemarke 32 des
Batterieblocks mit einem Anzeigemarke für den "unverriegelten" Zustand 34 des oberen Chassisgehäuses ausgerichtet wird.
Am Ende dieser ersten Bewegung, sind der Batterieblock 14 und
das obere Chassisgehäuse 20 so positioniert,
wie es in 2B dargestellt
ist. Als nächstes
werden die Verbindungsflächen
des Batterieblocks und des oberen Chassisgehäuses entlang ihrer Verbindungsebene 35 übereinander
geschoben, wie es durch die Pfeile "B" in 2B dargestellt ist, bis
die Ausrichtanzeigemarke 32 mit einer Anzeigemarke für den "verriegelten" Zustand 36 des
oberen Chassisgehäuse 20 ausgerichtet
ist und das Verbindungsverriegelungselement (nachfolgend in Bezug
auf 6 bis 8 erläutert) einrastet, um den Batterieblock
an seinem Platz auf dem oberen Chassisgehäuse sicher zu halten. Die Anzeigemarken 32, 34 und 36 sind
einstöckig
als Bestandteile der Kunststoffgehäuse des Batterieblocks und
des oberen Chassis geformt und stellen Bildzeichen dar.
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Um den Batterieblock 14 von
dem oberen Chassisgehäuse 20 zu
trennen, ist die Folge der 2A bis 2C umgekehrt. Zuerst drückt der
Benutzer ein Paar von Verriegelungselementfreigabeknöpfen 38 herunter,
die an jeder Seite des oberen Chassisgehäuse angeordnet sind (in diesen
Ansichten ist nur einer dargestellt). Das Herunterdrücken der
Verriegelungselementfreigabeknöpfe
gibt ein Batterieblockverbindungsverriegelungselement (nicht dargestellt)
frei und ermöglicht
es dem Benutzer, die beiden Verbindungsflächen übereinander in die Position
zu schieben, die in 2B dargestellt
ist, wo sie senkrecht getrennt werden können, wie es in 2A dargestellt ist. Mit
dem Batterieblock so montiert, wie es in 2C dargestellt ist, verhindern die Innenausgestaltung
des Auslösermechanismus
und das Verbindungsverriegelungselement das Herunterdrücken der
Verriegelungselementfreigabeknöpfe 38,
wenn der Auslöser 28 verlagert
ist und verhindert das Verlagern des Auslösers, wenn die Verriegelungselementfreigabeknöpfe heruntergedrückt sind. Somit wirken
der Auslöser
und das Verriegelungselement zusammen, um Kontaktlichtbogenbildung
und ein unbeabsichtigtes Einschalten des Stroms des Trimmermotors
während
der Montage und der Demontage des Batterieblocks sowie ein zufälliges Entriegeln
des Batterieblocks 14 von dem Chassis 12 (1) zu verhindern, während die
Strom verbrauchende Vorrichtung in Betrieb ist.
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Der schnurlose Batterieblock 14 kann
verwendet werden, um eine große
Vielfalt von Kraftwerkzeugen und Ausrüstungen anzutreiben. So zeigen
zum Beispiel 3A bis 3D in dieser Reihenfolge
ein Fadentrimmergehäuse 12,
ein Laubgebläse 40,
einen Heckentrimmer mit großer
Reichweite 42 und eine Baumsäge 44. Jedes Werkzeug
ist mit einer gleichen Batterieblockverbindungsfläche 46 versehen,
die ausgebildet ist, um den Batterieblock aufzunehmen. Andere tragbare,
kabellose Elektrowerkzeuge, wie zum Beispiel Hand-Vakuumreiniger,
Farbspritzgeräte,
Kultivatoren, rotierende Bürsten,
Hochleistungs-Taschenlampen u.ä.
kommen dafür
ebenfalls in Frage. Somit können
ein Batterieblock oder zwei Batterieblöcke verwendet werden, um einen ganzen
Satz von Werkzeugen und Geräten
zu betreiben.
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Die Batterieblockverbindungsausgestaltung wird
nun ausführlicher
erläutert.
Wie in 4 dargestellt,
weist der Batterieblock 14 eine linke Gehäusehälfte 48 und
eine rechte Gehäusehälfte 50 aus Spritzguss-ABS-Kunststoff
auf, die entlang der Linie 52 verbunden sind und durch
eine Reihe von Schrauben-Befestigungselementen zusammengehalten werden,
auf die über
Hülsen 54 zugegriffen
werden kann. Zusammen bilden die Gehäusehälften 48 und 50 eine
im Wesentlichen flache Verbindungs-Stirnfläche (das nahe Ende des in 4 dargestellten Batterieblocks),
um den Batterieblock an jedem der vorher angeführten Werkzeuge zu befestigen.
An der Verbindungs-Stirnfläche
bilden die Gehäusehälften zwei
Sätze von
gegenüberliegenden,
nach innen zeigenden Flanschen 56a und 56b und 58a und 58b, welche
Unterschnitte für
die Aufnahme der nach außen
zeigenden Flansche der Verbindungs-Stirnfläche des Werkzeuggegenstücks definieren.
Benachbart zu den Flanschen 56a und 56b sind die
Verlängerungen
der beiden Gehäusehälften beabstandet, um
eine breite Aussparung 59 mit der Breite "Wa" von etwa 84 Millimetern
(mm) zu bilden, wobei die Innenkanten der Flansche 56a und 56b nur
etwa um 72 mm voneinander getrennt sind. Die Schlitze 60 unter den
Flanschen 56a und 56b nehmen die zusammenwirkenden
Flansche des Werkzeuggegenstücks
auf, die zuerst während
der in 2A dargestellten
Bewegung durch die Aussparung 59 eingeführt werden. Während des
Abtrennens des Batterieblocks erfassen die überhängenden Abschrägungen 61 an
der unteren Kante der Aussparung 59 die Flansche des Werkzeuggegenstücks, wenn
die beiden Verbindungs-Stirnflächen über die
in 2B dargestellte ausgerichtete
Stellung auseinander geschoben werden. Um die Abschrägungen 61 freizulegen,
muss das Werkzeuggehäuse
zuerst geringfügig
in Richtung auf seine verriegelte Stellung zurückbewegt werden, um die Werkzeugflansche
mit der Aussparung 59 auszurichten und den Batterieblock
voll- ständig
von dem Werkzeug zu trennen.
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Die Flansche 58A und 58B sind
nur durch etwa 50 mm getrennt und stehen über die Schlitze 62 über, welche
einen entsprechenden Satz der nach außen weisenden Flansche des
Werkzeuggegenstücks
aufnehmen. Die Differenz in den Trennbreiten der beiden Sätze gegenüberliegender
Flansche hilft, die Batterieblockverbindung zu verkeilen, um ein
Verbinden in allen Ausrichtungen zu verhindern, nur nicht in der
beabsichtigten Ausrichtung. An dem inneren Ende der Schlitze 62,
stellt eine Formwand 64, zusammen mit der Krümmung des
oberen Endes 66 der Verbindungs-Stirnfläche einen festen Anschlag für die in 2B gezeigte Bewegung bereit.
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Wie dargestellt, sind alle Verbindungsflansche
aus Steifigkeitsund Festigkeitsgründen als Doppelwandkonstruktion
ausgebildet. Die Innenwände der
Flansche 56a und 56b sind hinterarbeitet, um verdeckte
Taschen 68 zum Aufnehmen der Klinken des Verbindungsverriegelungselements
zu bilden, wie es nachfolgend erläutert wird. Bei angebrachtem Batterieblock
greifen die Klinken des Verbindungsverriegelungselements mit den
senkrechten Kanten 70 der Taschen 68 ein, um den
Batterieblock an seinem Platz zu verriegeln.
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Von der Verbindungs-Stirnfläche zwischen den
Flanschen 58a und 58b erstreckt sich ein Paar von
elektrischen Phosphorbronzekontakten 72 in elektrischer
Verbindung mit einer wiederaufladbaren Speicherbatterie (nicht dargestellt)
in dem Batterieblock. Die Kontakte sind an einem Klemmbrett 74 befestigt,
das an dem Batterieblockgehäuse
angebracht ist und eine mittlere Rippe 76 bildet, die sich zwischen
den Kontakten erstreckt, um Kurzschließen zu verhindern.
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Von der Verbindungs-Stirnfläche erstreckt sich
weiterhin ein Schalterbetätiger 78,
der bei angebrachtem Batterieblock ausgebildet ist, einen Leistungsschalter
des Werkzeugs (nicht dargestellt) zu betätigen, wenn er durch Herunterdrücken des
Batterieblockauslösers 28 (1) parallel zu der Verbindungs-Stirnfläche bewegt
wird.
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Ein Aufladeanschluss 80 in
der Unterseite des Batterieblocks nimmt einen Gleichstrom-Netzstecker
für das
Wiederaufladen der Batterie auf, wenn sie nicht angewendet wird,
und Blindtaschen 81, die in der Unterseite des Gehäuses ausgebildet sind,
dienen zum Anordnen des Batterieblocks auf einem optionalen Aufladesattel
oder zum Aufhängen des
Batterieblocks an einer vertikalen Fläche.
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Bezug auf 5 nehmend, sind der Schalterbetätiger 78 und
der Auslöser 28 Bestandteile
eines einzigen, einstöckig
geformten Azetalpolymer-Hebels 80, der an einem Drehzapfen 82 drehbar an
dem Batterieblockgehäuse
befestigt ist. Somit reicht die Auslöserverbindung durch die Verbindungsebene
in das Werkzeug, um einen in dem Werkzeug angeordneten Schalter
zu betätigen.
Das ermöglicht
es, den Schalter selbst entsprechend den Anforderungen des Werkzeugmotors
zu dimensionieren, wobei der Motor bei verschiedenen Werkzeugen
variieren kann. Wenn der Auslöser 28 in
Richtung des Pfeils "C" (wie als durchgehende
Linie dargestellt) verlagert wird, wird der Betätiger 78 nach unten
in Richtung des Pfeils "D" bewegt und ein integriert
ausgebildeter Finger 83, der sich von dem Auslöser 28 nach
hinten erstreckt, wird gegen einen Vorsprung des Gehäuses abgelenkt.
Wenn der Auslöser freigegeben
ist, drückt
die Federkraft des ausgelenkten Fingers 83 den Betätiger nach
oben und bringt den Auslöser
in die freigegebene Stellung zurück,
die als gestrichelte Linie dargestellt ist. Ein Vorsprung 84 erstreckt
sich von der oberen Oberfläche
des Auslösers 28,
um mit der Auslöserverriegelung 30 zusammenzuwirken,
die durch einen geformten überstehenden
Finger 85 der Verriegelung 30 nach hinten gegen
einen festen Gehäusevorsprung
gedrückt wird,
wobei sich die Verriegelung 30 in einer vorderen, den Auslöser freigebenden
Stellung befindet, wie es dargestellt ist. Wenn die Verriegelung
auf "Aus" gestellt ist (wie
es dargestellt ist), ist der Auslöser fertig heruntergedrückt. Wenn
der Auslöser
nachfolgend freigegeben wird, bewegt die Federkraft des überstehenden
Fingers 85 die Verriegelung nach hinten (in Richtung des
Pfeils "E"), wo die Unterseite
der Verriegelung an den Vorsprung 84 stößt und ein Verlagern des Auslösers verhindert,
bis die Verriegelung 30 wiederum durch ihr Halten in der
vorderen Stellung, während
der Auslöser 28 verlagert
wird, freigegeben wird.
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In dem Batterieblockgehäuse ist
eine Speicherbatterie 86 mit ausreichender Kapazität eingeschlossen,
um jedes der zugehörigen
Werkzeuge über
einen längeren
Zeitraum zu betätigen.
In einer gegenwärtig
bevorzugten Ausführung
ist die Batterie 86 ein abgedichteter Bleiakkumulator (SLA).
Es können
jedoch auch Nickel-Kadmium
(NiCAD), Nickel-Metallhydrit (NiMH) oder jeder andere Typ einer wiederaufladbaren
Batterie verwendet werden. Vorzugsweise hat die Batterie 86 eine
Betriebskapazität von
wenigstens 5 Ampere-Stunden. Die Batterie 86 bewirkt in
der vorliegenden Ausführung
einen Nenn-Gleichstromspannung von etwa 12 Volt und eine normale
Betriebsstromstärke
für das
Antreiben des Fadentrimmers von etwa 8 bis 12 Ampere.
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Bezug auf 6 nehmend, weist die Verbindungs-Stirnfläche des
oberen Werkzeuggehäuses 20 des
Trimmerchassis einen breiten und einen schmalen Schwalbenschwanzbereich 88 bzw. 90 auf,
die mit den Flanschen der Verbindungs-Stirnfläche des Batterieblockgehäuses zusammenpassen. Der
breite Schwalbenschwanzbereich 88 weist sich nach außen erstreckenden
Flansche 92a und 92b auf, die sich über eine
Breite "Wb" von
etwa 82 mm erstrecken, und bildet einen Kanal 94 zum Aufnehmen des
Schalterbetätigers
des Batterieblocks. Ein Schalter (nicht dargestellt) in der Basis
des Kanals öffnet
und schließt
eine elektrische Schaltung über den
Werkzeugmotor (ebenfalls nicht dargestellt). Die Flansche 92a und 92b stehen über die
Schlitze 96 entlang den Seiten des breiten Schwalbenschwanzbereichs über, wobei
sich in jede Seite davon eine bewegbare Sperrklinke 98 erstreckt.
Der schmale Schwalbenschwanzbereich 90 weist sich nach
außen
erstreckende Flansche 100a und 100b auf, die sich über eine
Gesamtbreite von etwa 48 mm erstrecken und über die Schlitze 102 entlang
den Seiten des schmalen Schwalbenschwanzbereichs überstehen.
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In den schmalen Schwalbenschwanzbereich 90 ist
ein Paar elektrischer Kontakte 104 in elektrischer Kommunikation
mit dem Werkzeugmotor (nicht dargestellt) über den Werkzeug-Netzschalter
(ebenfalls nicht dargestellt) eingeschlossen. Die Kontakte 104,
die in ihrem Aufbau den Kontakten 72 des Batterieblocks
(4) ähnlich sind, sind an einem Klemmbrett 74 mit
einer mittleren Rippe 76 angebracht. Die Außenflächen der
Kontakte 104 (und die Kontakte 72 von 4) sind alle in Bezug auf
die Verbindungsebene zwischen dem Batterieblock und dem Werkzeuggehäuse geneigt.
Während
des Eingriffs sind die Kontakte dazu ausgebildet, übereinander
zu gleiten, wodurch sie helfen, überschüssige Oxidation
und anderes nicht-leitendes Material von ihren Kontaktflächen abzustreifen.
Die geneigte Ausgestaltung hilft auch dabei, zu sichern, dass der
elektrische Kontakt nur entlang einem sehr schmalen Band (die sogenannte "Kontaktlinie") an den äußeren Bereichen
der Kontakte vorhanden ist.
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Der breite und der schmale Schwalbenschwanzbereich
der Verbindungs-Stirnfläche
des Trimmergehäuses
sind auch mit keilförmigen
Rippen 106 sowohl an den inneren und äußeren Stirnflächen der
Flansche 92a, 92b, 100a und 100b versehen.
Die Rippen 106 helfen dabei, das Spiel zwischen dem Batterieblock
und den Chassisgehäusen
zu minimieren und die Gleitreibung zu verringern, indem sie einen
Gleitkontakt nur entlang den schmalen Oberseiten der Rippen sichern.
Somit liefert die Schwalbenschwanzverbindung einen dichten, sicheren
Sitz mit minimalem Aufwand für
das Eingreifen und das Trennen.
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7A und 7B zeigen die Wechselwirkung zwischen
dem Verriegelungsfreigabeelement des Werkzeugs und dem Schalterbetätiger des
Batterieblocks. Während
der Montage und Demontage des Batterieblocks (7B), kommen die beiden Ösen 108 des
Verriegelungsfreigabeelements zwischen dem Betätiger 78 und dem Netzschalter 110 (d.
h. in dem Kanal 94 von 6)
zusammen, um zu verhindern, dass der Betätiger den Kolben 112 an
der Oberseite des Schalters herunterdrückt. Während der Montage des Batterieblocks
an dem Werkzeug, unterstützen
die vorderen Abschrägungen 111 an
den Klinken 98 dabei, die Ösen 108 automatisch
zurückzuziehen,
wenn der Batterieblock in seine Eingriffsstellung geschoben ist,
ohne dass der Benutzer die Verriegelungselementfreigabeknöpfe herunterdrücken muss.
Wenn sich der Batterieblock in seiner montierten Stellung befindet
(wie in 2C), rasten die
Verriegelungsklinken 98 an den äußeren Enden der Verriegelungsfreigabeösen 108 in
die Verriegelungstaschen 68 des Batterieblockgehäuses (7A) ein, wobei die Ösen 108 ausreichend
getrennt sind, um den Durchgang des Betätigers 78 zu erlauben.
Bei verlagertem Auslöser
und sich in Eingriff mit dem Schalter 110 befindlichem
Betätiger 78, blockiert
der Betätiger
die Bewegung der Ösen 108 nach
innen und verhindert, dass der Benutzer das Verriegelungselement
freigibt. Wenn der Auslöser unabsichtlich
verlagert wird, während
sich das Verriegelungselement in der in 7B dargestellten Stellung befindet, greifen
hakenförmige
Vorsprünge 113 mit
einem Unterschnitt 115 des Betätigers 78 ein, um zu
verhindern, dass sich die Ösen
des Verriegelungselements trennen und den Schalter 110 freilegen,
bevor der Auslöser
freigegeben ist. Der Schalter 110 ist in der Fadentrimmerausführung ein
nicht-verriegelnder, Aufschiebe-, Freigabeschalter. Für einige
andere Werkzeuganwendungen werden Schalter mit veränderlichem
Widerstand verwendet, um zum Beispiel Motoren mit veränderlicher
Drehzahl zu steuern. Durch Anordnen des Schalters an dem austauschbaren
Werkzeugchassis anstatt an dem Batterieblock, können verschiedene Schaltertypen
für verschiedene
Werkzeuge verwendet werden, wenn es erwünscht ist.
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Wie in 8 dargestellt,
ist das Verriegelungsfreigabeelement 114 eine einstöckig geformte Kunststoffkomponente
mit zwei Paaren paralleler, gebogener Trägerkomponenten 117,
die sich von einer hinteren Querkomponente 116 erstrecken,
um als Biegefedern zu wirken, um die Ösen 108 und die Knöpfe 38 des
Verriegelungsfreigabeelements in eine nicht-beanspruchte Stellung
wegzudrücken.
Die Parallelträgeranordnung
unterstützt
dabei eine nahezu geradlinige Bewegung der Ösen 108 und der Knöpfe 38 während der
Freigabe und beim Eingreifen des Verriegelungselements. Die Biegung
der Komponenten 117 ist zum Beispiel zu erkennen, indem
man die 7A (Komponenten
gerade) und 7B (Komponenten
gebogen) vergleicht.
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9 zeigt
ein Wiederaufladegestell 118 mit einer Verbindungs-Stirnfläche 120 ähnlich der,
wie sie in Bezug auf 6 beschrieben
ist, jedoch ohne ein Verriegelungselement. Wenn nicht in Benutzung, wird
der Batterieblock 14 gegen die Stirnfläche 120 anliegend
in die Ladevorrichtung gelegt, um seine innere Batterie aufzuladen.
Das Gestell 118 weist geeignete Umform- und Gleichrichtungsschaltungen auf,
um eine gewünschte
Gleichstromspannung für das
Laden direkt über
die Kontakte 72 (4)
des Batterieblocks bereitzustellen. Wechselstromenergie wird über ein
geerdetes Standard-Anschlusskabel 122 von einer Wandsteckdose
(nicht dargestellt) zugeliefert. Zustandslampen 124 zeigen
den Lade- und Verbindungszustand des Batterieblocks an. Das Gestell 118 kann
entweder auf einem Tisch ruhen oder an einer vertikalen Wandfläche hängen.
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Bezug auf 10 nehmend, ist ein Kabel-Netzanschlussblock 126 angepasst,
die in 3A bis 3D dargestellten Werkzeuge
mit Strom zu versorgen, wobei jedoch für die Stromaufnahme ein elektrisches
Kabel 128 für
das Aufnehmen einer Wechselspannung anstatt einer Gleichstrombatterie vorhanden
ist. Sein Gehäuse
enthält
die erforderlichen Stromwandlungsschaltungen (nicht dargestellt) für das Umwandeln
von 110 V Wechselstrom in Gleichstrom der gewünschten Spannung.
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Andere Ausführungen liegen im Schutzumfang
der nachfolgenden Ansprüche.