DE68914650T2

DE68914650T2 - Durch kraft angetriebene einrichtng mit kühlanlage.

Info

Publication number: DE68914650T2
Application number: DE68914650T
Authority: DE
Inventors: Salvatore Abbratozzato; Friedrich Katz
Original assignee: Black and Decker Inc
Current assignee: Black and Decker Inc
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2009-02-24
Also published as: JP3021500B2; JPH03503834A; DE68914650D1; US4847513A; WO1989008345A1; EP0401287B1; EP0401287A1

Description

Die Erfindung betrifft eine angetriebene Vorrichtung mit Kühleinrichtung und insbesondere eine angetriebene Vorrichtung, die in einer schnurlosen Betriebsart aus einer eingeschlossenen Leistungsquelle arbeiten kann oder in einer Betriebsart mit Schnur aus einer herkömmlichen Leistungsquelle arbeiten kann mit einer Kühleinrichtung arbeiten kann- um Teile der Vorrichtung zu kühlen, während sie in der Betriebsart mit Schnur arbeitet.
Eine Art einer angetriebener Vorrichtung, die in einer schnurlosen Betriebsart arbeitet, enthält typischerweise ein Gehäuse mit einer Kammer zur Aufnahme und Halterung einer eingeschlossenen, herausnehmbaren, in sich geschlossenen Batterieeinheit. Die Batterieeinheit, die innerhalb eines Behälters angebracht ist, umschließt die innerhalb der Einheit enthaltenen Batterien oder Zellen vollständig und stellt die notwendige Gleichstromleistung zum Betrieb der Vorrichtung zur Verfügung. Solche Vorrichtungen können schnurlose Werkzeuge und Geräte wie etwa zum Beispiel Bohrer, Schraubendreher, Schraubendrehbohrer, Bohrhammer, Stichsägen, Kreissägen, Scheren, Heckenscheren, batteriebetriebene Haushaltsgeräte und jede Art von schnurlos betriebenen Vorrichtungen umfassen, die normalerweise in einem relativ hohen Leistungsbereich, beispielsweise oberhalb von 50 W arbeiten. Obwohl die schnurlos angetriebenen Geräte in einem relativ hohen Leistungsbereich arbeiten, benötigen solche Geräte typischerweise keine angetriebene Kühleinrichtung.
Bei manchen Gelegenheiten kann der Benutzer einer angetriebenen, schnurlosen Vorrichtung, wie oben beschrieben, sich in einem Bereich befinden, wo eine kontinuierliche Wechselstromquelle oder eine leistungsstarke Gleichstrom-Spannungsquelle leicht zugänglich ist. Es wäre am effektivsten, wenn der Benutzer die leicht zugängliche Wechselstromquelle oder leistungsstarke Stromquelle benutzen könnte und dadurch Batterieleistung zur Verwendung in Bereichen, wo die Wechselstromquelle oder die leistungsstarke Gleichstromquelle nicht verfügbar ist, aufsparen könnte. In solchen Fällen könnte ein Spannungswandler verwendet werden, um die zum Betrieb der angetriebenen Vorrichtung erforderliche Wechselspannung umzuwandeln. Jedoch ist, wie oben bemerkt, eine typische schnurlose Vorrichtung mit hoher Leistung nicht dazu ausgelegt, eine angetriebene Kühlung zu liefern. Daher wird, wenn eine solche Vorrichtung durch eine dauernd zur Verfügung stehende Quelle angetrieben wird, die Überhitzung des Motors und anderer Komponenten der Vorrichtung zu einem Problem.
Daher besteht ein Bedarf für eine Anlage zum Betrieb einer Niederspannungsvorrichtung in einer Betriebsart mit Schnur, während eine angetriebene Kühlung wenigstens während des Betriebs mit Schnur geliefert wird. Es besteht auch ein Bedarf für eine leichte Anlage, die innerhalb einer angetriebenen Niederspannungsvorrichtung untergebracht werden kann, um die Vorrichtung in einer Betriebsart mit Schnur und mit angetriebener Kühlung zu betreiben, ohne das Gewicht zu erhöhen oder die einfache Tragbarkeit der Vorrichtung zu beeinträchtigen. Weiter ist es unumgänglich, daß eine solche Anlage umschlossen ist, um unter Bedingungen zu arbeiten, die sicher sind.
Das europäische Patent EP-A-0 195 264 offenbart eine angetriebene Vorrichtung, die entweder in einer Betriebsart mit Schnur oder in einer schnurlosen Betriebsart arbeitet, mit: einem Motor, der mit einem vorgeschriebenen Spannungswert zu betreiben ist, einem Gehäuse zur Aufnahme des Motors und mit einem darin gebildeten Hohlraum, einer Versorgung für die schnurlose Betriebsart, die abnehmbar in dem Gehäuse zur Versorgung des Motors in der schnurlosen Betriebsart anbringbar ist, und mit einer Versorgung für die Betriebsart mit Schnur, die herausnehmbar in den Hohlraum einsetzbar ist, wobei die Versorgung für die Betriebsart mit Schnur ein Mittel zur Lieferung von Betriebsleistung bei dem vorgeschriebenen Spannungswert aufweist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine angetriebene Vorrichtung zu schaffen, die in einer schnurlosen Betriebsart aus einer eingeschlossenen Leistungsquelle arbeiten kann oder in einer Betriebsart mit Schnur aus einer herkömmlichen Leistungsquelle mit einer Kühleinrichtung, um aufgeheizte Bereiche der Vorrichtung während des Betriebs in der Betriebsart mit Schnur zu kühlen, arbeiten kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine angetriebene Vorrichtung, die entweder in einer Betriebsart mit Schnur oder in einer schnurlosen Betriebsart betreibbar ist, mit: einem Motor, der bei einem vorgeschriebenen Spannungswert betreibbar ist, einem Gehäuse zur Aufnahme des Motors, das mit einem Hohlraum darin ausgebildet ist; einer Versorgung für die schnurlose Betriebsart, die abnehmbar in dem Gehäuse zur Versorgung des Motors in der schnurlosen Betriebsart anbringbar ist; einer Versorgung für die Betriebsart mit Schnur, die herausnehmbar in den Hohlraum einsetzbar ist; wobei die Versorgung für die Betriebsart mit Schnur Mittel zur Lieferung von Betriebsleistung bei dem vorgeschriebenen Spannungswert aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgung für die Betriebsart mit Schnur weiter aufweist: Kühlmittel, die zur Lieferung von Kühlmedium zu dem Motor ausgelegt sind, Mittel, um den Kühlmitteln Betriebsleistung zu liefern; und Mittel zum Verbinden der Leistungslieferungsmittel mit einer externen Leistungsquelle, um den Betrieb der Leistungslieferungsmittel zu ermöglichen.
Vorzugsweise weist die Versorgung für die schnurlose Betriebsart einen Behälter zur Aufnahme einer Batterieeinheit auf, weist die Versorgung für die Betriebsart mit Schnur einen Behälter zur Aufnahme der Leistungslieferungsmittel und der Kühlmittel auf und ist der Hohlraum so gestaltet, um alternativ den Behälter für die Versorgung für die schnurlose Betriebsart oder den Behälter für die Versorgung für die Betriebsart mit Schnur aufzunehmen.
Vorzugsweise kühlen die Kühlmittel auch die Betriebsleistungslieferungsmittel. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die angetriebene Vorrichtung eine in dem Gehäuse gebildete Kammer zur Aufnahme des Motors auf, wobei die Kammer durch Kühlmediumsöffnungen gekennzeichnet ist, die in beabstandeten Bereichen der Behältermittel gebildet sind, um den Durchgang des Kühlmediums dadurch zu erlauben, Kühlmediumöffnungen, die in beabstandeten Bereichen der Motorkammer gebildet sind, um den Durchgang des Kühlmediums dadurch zu erlauben, und Mittel zum Positionieren von wenigstens einer Kühlmediumsöffnung der Behältermittel in Ausrichtung mit wenigstens einer Kühlmediumsöffnung der Motorkammer, um den Durchgang des Kühlmediums dadurch zu erlauben.
Vorzugsweise enthalten die Kühlmittel einen Kühlmotor und einen Gebläserad, das durch den Kühlmotor betrieben wird. Das Gebläserad reicht um das Äußere des Kühlmotors herum, der eine davon ausgehende Welle aufweist, um das Gebläserad um den Kühlmotor zu halten.
Die Leistungslieferungsmittel arbeiten vorzugsweise in einem Ausgabeleistungsbereich von 50 Watt oder mehr, wobei der Versorgungsspannungswert im Bereich von 3,6 Volt bis 48 Volt Gleichspannung liegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Mittel vorgesehen, um die Behältermittel innerhalb des Hohlraums des Gehäuses zu sichern. Vorzugsweise enthalten die Leistungslieferungsmittel Mittel zum Umwandeln von Spannung einer externen Leistungsquelle in hochfrequente Wechselspannung, Mittel zum Transformieren der hochfrequenten Wechselspannung auf eine niedrigwertige Wechselspannung und Mittel zum Gleichrichten der niedrigwertigen Wechselspannung auf einen Gleichspannungswert gleich dem vorgeschriebenen Spannungswert des Motors.
Eine bevorzugte erfindungsgemäße Versorgung für die Betriebsart mit Schnur, die zur lösbaren Anbringung in einem Hohlraum einer angetriebenen Vorrichtung ausgelegt ist, weist ein Mittel zur Lieferung von Betriebsleistung bei einem vorgeschriebenen Spannungswert auf und ist gekennzeichnet durch Mittel zur Kühlung eines Motors der angetriebenen Vorrichtung, Mittel zum Verbinden der Leistungslieferungsmittel mit dem Motor und den Kühlmitteln, um diesen Betriebsleistung zu liefern, und durch Mittel zum Verbinden der Leistungslieferungsmittel mit einer externen Leistungsquelle, um den Betrieb der Leistungslieferungsmittel zu ermöglichen.
Vorzugsweise weist die Versorgung einen Behälter und an dem Behälter freiliegende Anschlüsse zur Kontaktherstellung mit Anschlüssen in der angetriebenen Vorrichtung, wenn die Versorgung in der Vorrichtung angebracht wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im Wege eines Beispiels detailliert unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer angetriebenen Vorrichtung wie etwa einer elektrischen Kreissäge ist, die mit einem Hohlraum ausgebildet ist, um eine tragbare Leistungsversorgung wie etwa eine Batterieeinheit oder einen Spannungswandler aufzunehmen;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Behälters ist, der gemäß bestimmten Prinzipien der Erfindung einen Spannungswandler, einen Kühlmotor und einen Gebläserad umschließt;
Figur 3 ein Schaltdiagramm des Spannungswandlers ist, der in dem Behälter aus Figur 2 enthalten ist;
Figur 4 eine seitliche Teilansicht des Kühlmotors und des Gebläserads innerhalb des Behälters aus Figur 2 ist;
Figur 5 eine seitliche Teilansicht ist, die den Behälter in einer Position zum Einbau innerhalb des Hohlraums des Gehäuses aus Figur 1 zeigt, und
Figur 6 eine Aufsicht auf die Säge aus Figur 1 ist, die die Richtung des Luftflusses zur Kühlung eines Motors, der die Säge antreibt, und zur Kühlung des Spannungswandlers und des Kühlmotors zeigt.

Beste Ausführungsform der Erfindung

In Figur 1 enthält eine schnurlose angetriebene Vorrichtung wie etwa eine Kreissäge 20, ein Gehäuse 22, das mit einem Hohlraum 23 ausgebildet ist, der eine erste Kammer 24 und eine kleinere zweite Kammer 26 aufweist. Eine Antriebseinrichtung, wie etwa ein Niederspannungsgleichstrommotor 28, ist innerhalb einer Motorkammer 30 angebracht, die im Gehäuse 22 gebildet ist. Ein Behälter 32, der eine Mehrzahl von Zellen einer Batterieeinheit (nicht gezeigt) enthält, ist äußerlich so geformt, in die erste Kammer 24 zu passen, um eine niedrigwertige Spannung zum Betrieb des Motors 28 in einer schnurlosen Betriebsart zu liefern. Das Gehäuse 22 ist mit Öffnungen wie etwa Luftschlitzen 34 ausgebildet, um eine Kühlwirkung für den Motor 28 während des Betriebs in der schnurlosen Betriebsart zu liefern.
Wie in den Figuren 1 und 5 gezeigt, sind die Kammern 24 bzw. 26 mit Böden 36 bzw. 38 gestaltet, die gegeneinander versetzt sind, um eine Schulter 40 in dem Hohlraum zu bilden. Wie in Figur 1 zu sehen, ist eine Federklammer 42 schwenkbar an einem Ende des Gehäuses 22 befestigt. Das gegenüberliegende Ende der Federklammer 42 ist mit gebogenen Bereichen 44 geformt, die in in dem Gehäuse 22 gebildete Öffnungen 46 zur Befestigung einführbar sind. Nachdem der Batterieeinheit-Behälter 32 in die erste Kammer 24 eingesetzt ist, werden die Bereiche 44 der Federklammer 42 in die Öffnungen 46 eingesetzt, um den Batterieeinheit-Behälter in der ersten Kammer festzuhalten. Der Behälter 32 ist mit Anschlüssen 48 und 50 versehen, die innerhalb des Behälters mit den Batterieeinheit-Zellen verbunden sind, um externen Kontakt mit den Zellen zu ermöglichen. Wie in Figur 5 gezeigt, ist eine Seitenwand 52 der Kammer 26 mit einer Einlaßöffnung, wie einer Öffnung 54, versehen, die einen Durchgang zwischen der Kammer 26 und der Motorkammer 30 schafft.
Im Betrieb wird der Behälter 32 in die erste Kammer 24 der Säge 20 eingesetzt und über den Boden 36 bewegt bis der Behälter an der Schulter 40 anliegt. Der Behälter 32 wird dann durch die Federklammer 42 in der ersten Kammer 24 gesichert. Die Anschlüsse 48 bzw. 50 des Behälters 32 stellen Kontakt mit den Anschlüssen 56 bzw. 58 (Figur 5) her, die innerhalb der ersten Kammer 24 angebracht sind. Die Anschlüsse 56 und 58 sind mit dem Motor 28 durch einen Schalter 60 verbindbar, der an einem Griff 61 der Säge 20 angeordnet ist. Wenn ein Benutzer den Schalter 60 niederdrückt, wird Energie aus den Zellen zu dem Motor 28 geliefert, um die Säge 20 in einer schnurlosen Betriebsart zu betreiben.
Eine schnurlose angetriebene Vorrichtung, wie etwa die Säge 20, ist von geringem Gewicht und zum tragbaren Gebrauch ausgelegt. Während eine solche Vorrichtung in allen Arbeitsbereichen einsetzbar ist, ist sie in solchen Arbeitsbereichen besonders nützlich, in denen übliche Leistungsquellen nicht zur Verfügung stehen. In solchen Arbeitsbereichen kann beispielsweise die Säge 20 mittels der niedrigwertigen Gleichspannung von den Zellen innerhalb des Behälters 32 arbeiten, und wird typischerweise in einem Leistungsbereich von beispielsweise 50 Watt oder mehr arbeiten. Während dies den klaren Vorteil solcher schnurlosen Geräte zeigt, haben die Zellen eine begrenzte Ladelebensdauer und müssen wieder aufgeladen werden, wenn diese Lebensdauer verstrichen ist. Folglich ist es wichtig, die Ladelebensdauer der Zellen zu erhalten, wenn immer dies möglich ist.
Zu gewissen Zeiten während der Benutzung einer solchen schnurlosen Vorrichtung kann eine herkömmliche Wechselstromquelle in dem Arbeitsbereich zur Verfügung stehen, und es wäre vernünftig, eine solche Wechselstromquelle anstelle der Leistung der Zellen zu verwenden, um die Ladelebensdauer der Zellen zu erhalten.
Jedoch arbeiten schnurlose Vorrichtungen, wie etwa die Säge 20, bei einem niedrigen Gleichspannungsniveau wie etwa beispielsweise 12 Volt und könnten bei anderen Niveaus wie etwa beispielsweise 24 Volt arbeiten. In typischen Fällen liefern herkömmliche Wechselstromquellen an einigen Orten 120 Volt bei 60 Hz und an anderen Orten 240 Volt bei 50 Hz. In jedem Fall sind Wechselstromquellen offensichtlich ungeeignet, um die schnurlose Vorrichtung zu betreiben.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Spannungswandler 62, wie in Figur 3 dargestellt, in einem ersten Abschnitt 64 eines Behälters 66 untergebracht, der in Figur 2 dargestellt ist. Der erste Abschnitt 64 des Behälters 66 ist in seiner äußeren Gestaltung identisch zu dem Behälter 32 und paßt in die erste Kammer 24 zum Einbau in die Säge 20. Der Behälter 66 enthält ferner einen zweiten Abschnitt 68, der von einem Ende des Abschnitts 64 ausgeht und der einen Kühlmotor 70 und ein Kühlgebläserad 72 mit Gebläseflügeln, wie weiter in Figur 4 gezeigt, umschließt. Der Abschnitt 68 ist kleiner als der Arschnitt 64, wodurch an dem vorderen unteren Ende des Abschnitts 64 eine Schulter 76 gebildet wird, wie in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Ferner ist der zweite Abschnitt 68 des Behälters 66 so gestaltet, in die zweite Kammer 26 der Säge 20 zu passen, wenn der Behälter mit der Säge zusammengesetzt wird.
Von dem Behälter 64 gehen eine Schnur 78 und ein Stecker 80 aus, um die Verbindung des Spannungswandlers 62 mit einer externen Leistungsquelle wie beispielsweise einer Wechselstromquelle zu ermöglichen. Ferner ist an dein Abschnitt 64 des Behälters 66 ein Schalter 82 angebracht, wie in den Figuren 2, 5 und 6 dargestellt, welcher Schalter im Innern des Behälters mit einer Leitung 78 verbunden ist, wie in Figur 3 dargestellt. Weiter ist der Spannungswandler 62 im Inneren des Behälters 66 mit einem Paar von Ausgangsanschlüssen 48 und 50 des Behälters 32 (Figur 1) verbunden. Das mit der Schnur versehene Ende des ersten Abschnitts 64 des Behälters 66 ist mit Öffnungen wie etwa Belüftungsschlitzen 88 versehen, während eine Seitenwand des zweiten Abschnitts 68 mit einer Eingangsöffnung wie der Öffnung 90 gestaltet ist. Wie in Figur 4 dargestellt, ist eine innere Öffnung wie die Öffnung 29 zwischen dem ersten Abschnitt 64 und dem zweiten Abschnitt 68 gebildet, so daß Luft zwischen den Abschnitten frei strömen kann.
Der Spannungswandler 62 ist dazu ausgelegt mit einer Eingangswechselspannung von 120 Volt bei 60 Hz zu arbeiten und liefert eine niedrige Gleichspannung von 12 Volt. Mit Veränderungen in den Schaltungsparametern könnte der Spannungswandler 62 dazu ausgelegt werden, bei anderen Wechselspannungswerten zu arbeiten, und könnte andere Gleichspannungswerte liefern, ohne von dem Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Auch könnte der Spannungswandler 62 von einer Quelle für hohe Gleichspannung versorgt werden, um die geforderte niedrigwertige Gleichspannung zu liefern.
Weiterhin ist der Spannungswandler 62 in der Lage, genügend Leistung für eine Vorrichtung wie etwa die Säge 20 zu liefern, die in einem Leistungsbereich von wenigstens 50 Watt oder mehr arbeitet.
Während der Benutzung der Säge 20 in der schnurlosen Betriebsart kann ein Benutzer sich in der Nähe eines herkömmlichen Wechselstromanschlusses befinden, der eine Verbindung zu einer typischen Wechselstromleistungsquelle bietet. Wie oben erwähnt wäre es für den Benutzer vorteilhaft, die Leistung der Wechselspannungsquelle anstelle der Gleichspannungsquelle der Zellen innerhalb des Behälters 32 zu verwenden, um die Energie der Zellen zu sparen. Mit dem Behälter 66 und dem Spannungswandler 62 kann der Benutzer nun den Behälter 32 aus der ersten Kammer 24 entfernen und den Behälter 66 in die erste Kammer und die zweite Kammer 26 einsetzen. Während des Einsetzens bewegt sich der Behälterabschnitt 68 über den Kammerboden 38 und der Behälterabschnitt 64 über den Kammerboden 36, bis die Behälterschulter 76 an die Hohlraumschulter 40 stößt und dort anliegt. Dann wird die Federklammer 42 in Stellung gebracht, um den Behälter 66 an der Säge 20 zu sichern. Während des Zusammenbaus des Behälters 66 mit der Säge 20 kommen die Anschlüsse 84 bzw. 86 in Kontakt mit den Anschlüssen 56 bzw. 58 (Figuren 3 und 5). Danach wird der Stecker 80 mit der zur Verfügung stehenden Wechselspannungsquelle (nicht gezeigt) verbunden und der Schalter 82 geschlossen, um den Spannungswandler 62 in die Lage zu versetzen, den Kühlmotor 70 zu betreiben und dadurch das Gebläse 72 in Drehung zu versetzen. Zusätzlich liegt eine niedrigwertige Gleichspannung am Schalter 60 an, so daß, sobald der Schalter geschlossen wird, der Motor 28 und die Säge 20 betrieben werden.
Daher ist die Säge 20 in einer schnurlosen Betriebsart betreibbar, wenn der Behälter 32 und die Zellen darin in der Kammer 24 angebracht ist, und ist in einer Betriebsart mit Schnur betreilbar, wenn der Behälter 66 und der Spannungswandler 62 in den Kammern 24 und 26 angebracht sind. Obwohl die Säge 20 zum Betrieb immer eine niedrigwertige Gleichspannung wie etwa 12 Volt benötigt, ist die Säge aufgrund der Austauschbarkeit der Behälter 32 und 66 eine angetriebene Vorrichtung mit zwei Betriebsarten.
Wie in Figur 1 dargestellt, ist das Gehäuse 22 mit Luftschlitzen 34 versehen, die ohne Antrieb für Kühlung des Motors 28 während des Betriebs der Säge 20 in der schnurlosen Betriebsart sorgen. Während diese Art der Kühlung ausreichend ist, wenn die Säge 20 in der schnurlosen Betriebsart betrieben wird, könnte sie nicht hinreichend sein, wenn die Säge in der Betriebsart mit Schnur betrieben wird. Wenn die Säge 20 beispielsweise in der schnurlosen Betriebsart betrieben wird, wird sie in typischen Fällen wegen der begrenzten Lebensdauer der Batterieeinheit-Zellen nicht für lang andauernde und kontinuierliche Perioden betrieben. Wenn die Säge 20 jedoch in der Betriebsart mit Schnur benutzt wird, kann sie aufgrund der ständigen Verfügbarkeit der herkömmlichen Wechselstromquelle und nach den Bedürfnissen und Gewohnheiten des Benutzers über lang andauernde und kontinuierliche Perioden betrieben werden.
In jedem Fall ist es vorteilhaft, die Säge 20 mit einer Vorrichtung zu versehen, um eine angetriebene Kühlung während der Perioden, in denen die Säge in der Betriebsart mit Schnur betrieben wird, zu schaffen, um sicherzustellen, daß eine solche Kühlung zur Verfügung steht, wenn die Säge über lang andauernde Perioden betrieben wird.
In der bevorzugten Ausführungsform wie in Figur 4 dargestellt, ist der Kühlmotor 70 innerhalb des zweiten Abschnitts 68 des Behälters 66 angeordnet. Das Gebläserad 72 mit Flügeln 74 ist auf einer Welle 94 des Kühlmotors 70 angebracht. Das Gebläserad 72 verläuft von der Welle 94 zu dem und um den Motor 70 herum und ist in einer umfassenden Weise um einen Teil des Motors angeordnet. Diese Anordnung des Motors 70 und des Gebläserads 72 spart Raum und sort für Kompaktheit des Behälters 66. Der Spannungswandler 62 (Figur 3) ist innerhalb des ersten Abschnitts 64 des Behälters 66 angebracht und ist mit dem Motor 70 durch Leitungen (nicht gezeigt) verbunden, die durch die innere Öffnung 92 verlaufen.
Wenn der Behälter 66 innerhalb der Kammern 24 und 26 mit Hilfe der an der Hohlraumschulter 40 anliegenden Behälterschulter 76 positioniert ist, ist die Öffnung 90 des Behälters benachbart zu der Öffnung 54 der zweiten Kammer 26 des Hohlraums 22 angeordnet. Bezugnehmend auf Figur 6 liefert der Spannungswandler 62, wenn Schalter 82 betätigt wird, Energie zum Antrieb des Kühlmotors 70, wodurch das Gebläserad 72 in Drehung versetzt wird. Wenn sich das Gebläserad 72 dreht, saugen die Flügel 74 ein Kühlmedium wie etwa Luft durch die Belüftungsschlitze 88 (Figur 2) an dem mit der Schnur versehenen Ende des Behälters 66, durch den Abschnitt 64 des Behälters, der den Spannungswandler 62 umschließt, und in den Abschnitt 68. Die Kühlluft wird dann durch die ausgerichtete Öffnung 90 des Behälters 66 und die Öffnung 54 der zweiten Kammer 26 und in die Motorkammer 30 gedrückt, um den Motor 28 zu kühlen, und tritt danach durch die Gehäuseschlitze 34 aus.
Auf diese Weise wird der Sägenmotor 28 durch den Betrieb des Kühlmotors 70 dauernd gekühlt. Auch der Spannungswandler 62 wird mit dem Kühlmotor 70 gekühlt, was für einen effizienten Betrieb des Spannungswandlers sorgt. Weiter wird die angetriebene Kühlung nur bereitgestellt, wenn sie benötigt wird, d.h. während der Benutzung der Säge 20 in der Betriebsart mit Schnur. Andernfalls, wenn die Säge 20 in der schnurlosen Betriebsart benutzt wird, wird der Motor 28 in einer Weise ohne Antrieb durch die Belüftungsschlitze 34 gekühlt.
Die Säge 20 kann in Betrieb gesetzt werden, indem der Schalter 60 (Figuren 1 und 3) geschlossen wird, wobei sichergestellt ist, daß der Sägenmotor 28 während des Betriebs der Säge in der Betriebsart mit Schnur dauernd mit einer angetriebenen Kühlung versorgt wird.
In der dargestellten Ausführungsform steuert der Schalter 82 die Lieferung von Betriebsleitung zu dem Spannungswandler 62 und dadurch den Betrieb des Motors 70 und, durch den Schalter 60, den Betrieb des Motors 28. Der Betrieb des Spannungswandlers 62 und der Motoren 28 und 70 kann alternativ durch einen geeignet angeschlossenen einzelnen Schalter, wie etwa beispielsweise Schalter 60, gesteuert werden. Nachdem der Behälter 66 mit der Säge 20 zusammengesetzt ist, kann ein Benutzer dann die Säge zusammen mit der angetriebenen Kühlung allein durch Niederdrükken des Schalters 60 in Betrieb setzen.
Der Spannungswandler 62 ist detailliert in der europäischen Patentschrift EP 0 402 395 beschrieben, die am gleichen Tag wie die vorliegende Erfindung eingereicht worden ist, die Bezeichnung Spannungswandler trägt und auf die gleiche Anmelderin wie die vorliegende Anmeldung, Black & Decker Inc., zurückgeht.
Wiederum bezugnehmend auf Figur 3 enthält der Spannungswandler 62 eine erste Leistungsquelle wie eine Leistungseingangsschaltung 102, eine Oszillator-Leistungsversorgung 104, einen Oszillator 106, einen Leistungsschaltkreis 108, eine Betriebsschaltung 110 für den Leistungsschaltkreis, eine zweite Leistungsquelle 112 und einen Lastkreis wie etwa einen Ausgang 114.
Der Oszillator 106 enthält eine CMOS RC-Zeitschaltung 116, die als in sich geschlossener Chip unter der Typenbezeichnung ICM 7555 von Intersil, Inc., Cupertinto, Kalifornien, erhältlich ist. Ein Widerstand 118 und ein Kondensator 120 bestimmen die Betriebsfrequenz des Oszillators 106.
Der Leistungsschaltkreis 108 enthält ein Paar von N-Kanal-MOSFET-Leistungstransistoren 122 und 124, die als spannungssensitive Elemente wirken und während des Betriebs eine kapazitive Ladung entwickeln. Die Betriebsschaltung 110 enthält ein anderes Paar von N-Kanal-MOSFET-Leistungstransistoren 126 und 128.
Die zweite Leistungsquelle 112 enthält einen Kondensator 130, der auf einer Seite mit einer Ausgangsleitung 132 der Leistungseingangsschaltung 102 und auf der anderen Seite mit einer Seite einer Primärwicklung 134 eines Abwärtstransformators 136 des Ausgangs 114 verbunden ist. Die andere Seite der Primärwicklung 134 ist mit einem Knoten zwischen den Drain- und Source-Elektroden der Transistoren 122 und 124 verbunden, wie in Figur 3 dargestellt. Die Außenenden einer mittenangezapften Sekundärwicklung 138 des Transformators 136 sind mit Dioden 140 und 142 eines Vollwellengleichrichters verbunden. Eine positive Ausgangsleitung 144 der gleichgerichteten Ausgabe ist mit den Dioden 140 und 142 verbunden, während eine negative Ausgangsleitung 146 des gleichgerichteten Ausgangs mit der Mittenanzapfung der Sekundärwicklung 138 verbunden ist.
Die Ausgangs leitungen 144 bzw. 146 sind im Inneren des Behälters 66 (Figur 2) mit den Anschlüssen 84 bzw. 86 (Figuren 2, 3 und 6) verbunden. Wie weiter in Figur 3 dargestellt, sind die Anschlüsse 84 bzw. 86 mit Anschlüssen 56 bzw. 58 verbunden, die durch den Schalter 60 mit dem Motor 28 zu verbinden sind.
Im Betrieb ist der Spannungswandler 62 durch die Leitung 78, den Stecker 80 und den Schalter 82 mit einer herkömmlichen Wechselstromquelle verbunden. In der bevorzugten Ausführungsform wird die eingegebene Wechselspannung gleichgerichtet und die gleichgerichtete Spannung wird der Oszillator-Leistungsversorgung 104 zugeführt, um Betriebsleistung für den Oszillator 106 zu Liefern. Wenn der Oszillator 106 in Betrieb ist, arbeiten die Leistungsschalttransistoren 122 und 124 abwechselnd mit der Frequenz des Oszillators.
Während des Betriebs des Transistors 122, ist der Transistor 126 der Betriebsschaltung 110 ebenfalls eingeschaltet, um die Gate- Elektrode des Transistors 128 mit einer Erd-Bezugsleitung 150 zu verbinden, die die andere Ausgangsleitung der Leistungseingangsschaltung 102 ist, um den Transistor 128 im AUS-Zustand zu halten. Ebenfalls während dieser Periode lädt sich ein Kondensator 152 der Betriebsschaltung 110 durch die Source- und Drain-Elektroden des Transistors 122 auf. Weiterhin fließt während des Betriebs des Transistors 122 Strom von der Leitung 132, durch den Kondensator 130, die Primärwicklung 134 und die Drain- und Source-Elektroden des Transistors 122 zu der Leitung 150. Während dieser Periode wird der Kondensator 130 auf einen vorgewählten Spannungswert aufgeladen. Die über der Primärwicklung 134 liegende Spannung wird von der Primärwicklung auf eine aktive erste Hälfte der mittenangezapften Sekundärwicklung 138 herabgestuft.
Schließlich werden unter Steuerung des Oszillators 106 die Transistoren 122 und 166 ausgeschaltet, wodurch die aufgeladene Spannung des Kondensators 152 den Transistor 128 in den EIN- Zustand bringt und dann durch die Drain- und Source-Elektroden von Transistor 128 gekoppelt wird, um den Transistor 124 in den EIN-Zustand zu bringen. Wenn der Transistor 122 ausgeschaltet ist, endet der Stromfluß von der Leistungseingangsschaltung 102 durch den Kondensator 130 und die Primärwicklung 134. Jedoch ist jetzt der Transistor 124 eingeschaltet, wodurch ein geschlossener Stromweg einschließlich des Kondensators 130 und der Primärwicklung 134 geschaffen wird, wodurch normalerweise ein Entladungsweg für den Kondensator geschaffen wird.
Während sich der Kondensator 130 entlädt, wirkt der Kondensator als sekundäre Gleichstromquelle innerhalb des Spannungswandlers 62. Wenn sich der Kondensator 130 entlädt, fließt Strom durch die Drain- und Source-Elektroden des Transistors 124 und durch die Primärwicklung 134 in der entgegengesetzten Richtung zu dem vorhergehenden Stromfluß, als der Transistor 122 in Betrieb war. Im Ergebnis ist dann die gespeicherte Spannung des Kondensators 130 über die Primärwicklung 134, aber mit entgegengesetzter Polarität angelegt. Diese Spannung wird dann von der Primärwicklung 134 auf eine aktive zweite Hälfte der mittenangezapften Sekundärwicklung 138 heruntergestuft, wo die niedrige Spannung gleichgerichtet und zwischen die Ausgangsleitungen 144 und 146 anliegt.
Wenn eine Überstrombedingung im Ausgang des Transformators 136 auftritt, wenn der Transistor 122 im EIN-Zustand ist, z.B. ein Kurzschluß oder eine Überlastbedingung in einem der Motoren 28 und 70, wird die induktive Impedanz des Transformators 136 extrem klein und der Kondensator 130 lädt sich schnell auf den Wert der Versorgungsspannung zwischen den Leitungen 132 und 150 auf. Die Stärke des Feldes um die durch den Transformator 136 repräsentierte induktive Schaltelement ist unter diesen Bedingungen von erheblicher Höhe und versucht, durch die in dem Magnetfeld gespeicherte Energie, den Stromfluß in der gleichen Richtung aufrechtzuerhalten. Normalerweise würde dieser Zustand dazu führen, daß sich der Kondensator 130 auf einen noch höheren Spannungswert auflädt und würde die Schaltung in einen unerwünschten Oszillationsmodus bringen und dadurch den Transformator 136 sättigen.
Um diese durch Überlast induzierte Oszillation mit Transistor 122 in seinem EIN-Zustand zu vermeiden, wird der aus der gespeicherten Energie des magnetischen Feldes der induktiven Schaltung des Transformators 136 resultierende Strom durch eine Schleife gelenkt, die die Drain- und Source-Elektroden des Transistors 122, eine Diode 156 und die Primärwicklung 134 des Transformators 136 enthält. Der resultierende Strom setzt sich in dieser Schleife fort, bis sich das Feld vollständig abgebaut hat. Während dieser Zeit bleibt die Ladung an dein Kondensator 130 bei dem Versorgungsspannungswert und jegliche Tendenz zur Oszillation wird gedämpft, um jegliches katastrophale Ereignis während der Periode, in der der Transistor 122 im EIN-Zustand ist, auszuschließen.
Wenn der Transistor 122 in seinen AUS-Zustand geschaltet ist und der Transistor 124 in seinen EIN-Zustand geschaltet ist, während der Überlast- oder Kurzschlußbedingungen, ist nun der Kondensator 130 in einer geschlossenen Schleife mit der Transformator-Induktivität und den Drain- und Source-Elektroden des Transistors 124. Der Kondensator 130 bleibt aufgeladen auf den Wert der vorhergehenden Ladung, die während der Periode erreicht wurde, in der der Transistor 122 im EIN-Zustand war. Aufgrund der niedrigen Impedanz in der induktiven Schaltung des Transformators 136 entlädt sich der zuvor aufgeladene Kondensator 130 schnell durch die niedrige Impedanz auf im wesentlichen O Volt. Wenn sich der Kondensator 130 schnell entlädt, entwickelt sich schnell ein Magnetfeld um die Transformator-Induktivität. Wenn der Kondensator 130 vollständig entladen ist, tendiert die gespeicherte Energie des Feldes um den Transformator 136 dazu, den Stromfluß in der gleichen Richtung als wenn sich der Kondensator 130 entlädt aufrechtzuerhalten, wodurch der fortgesetzte Stromfluß den Kondensator 130 in negative Richtung aufladen würde. Mit einer negativen Aufladung des Kondensators 130 wären dann die Leistungsversorgung der Leistungseingangsschaltung 102 und die negative Ladung an dem Kondensator in einer kommulativen Beziehung, um eine Gesamtspannung zu ergeben, die die Ausgangsspannung der Leistungseingangsschaltung erheblich überschreitet, wenn der Transistor 122 wieder EIN-geschaltet ist.
Diese Bedingung könnte wiederum zu einem katastrophalen Ereignis führen aufgrund der erheblichen Spannungswerte, die zur Sättigung des Transformators 136 und zur Zerstörung von Schaltungskomponenten führen würden. Eine Diode 158 ist in Parallelschaltung zu dem Kondensator 130 geschaltet, um die oben beschriebene Aufladung des Kondensators 130 in Rückwärtsrichtung auszuschließen. Nachdem sich der Kondensator 130 vollständig entladen hat, wird der aus der gespeicherten Energie des magnetischen Feldes des Transformators 136 resultierende Strom den Weg mit der niedrigsten Impedanz suchen und durch die Diode 158 fließen, um den Kondensator 130 zu umgehen. Schließlich ist die gespeicherte Energie vollständig abgebaut und eine Kontinuitätsbedingung für den Rest der Periode erreicht, wenn der Transistor 24 im EIN- Zustand ist.
Daher werden durch den Anschluß der Dioden 156 und 158 im Spannungswandler 62 unerwünschte Oszillationen im Wandler ausgeschlossen, wenn ein Kurzschluß oder eine Überlast in einer der Lasten auftritt, wie etwa in den Motoren 28 und 70, die mit dem Ausgang des Transformators 136 verbunden sind.
Daher wandelt der Spannungswandler 62 zunächst die niederfrequente Eingabe in eine hohe Gleichspannung, dann auf eine hochfrequente Spannung, die danach transformiert und auf einen niedrigen Glechspannungswert gleichgerichtet wird, der zum Betrieb der Säge 20 erforderlich ist. Die Ausgabe des Spannungswandlers 62 wird dann zu dem Kühlmotor 70 und, durch den Schalter 60, zu dem Sägemotor 28 geleitet. Auf diese Weise werden sowohl der Sägenmotor 28 als auch der Spannungswandler 63 kontinuierlich mit einer angetriebenen Kühlung gekühlt, und der Sägenmotor 28 wird bei Bedarf durch Schlißen des Schalters 60 betrieben.
Während in der bevorzugten Ausführungsform der Spannungswandler 62 einen niederfrequenten, hohen Spannungswert auf einen niedrigen Gleichspannungswert umwandelt, kann der Wandler auch benutzt werden, um einen hohen Gleichspannungswert in einen niedrigen Gleichspannungswert umzuwandeln, indem der hohe Gleichspannungswert direkt auf die Ausgangsseite der Leistungseingangsschaltung 102 gelegt wird. Von diesem Punkt an würde der Wandler 62 in der oben beschriebenen Weise funktionieren, um die Wandlung von Gleichspannung zu Gleichspannung durchzuführen. Daher könnte der Wandler 62 in dem Behälter 66 so ausgebildet werden, daß der Wandler direkt mit einer Quelle für hohe Gleichspannung als externer Leistungsversorgung verbunden werden könnte. Auf diene Weise könnte die Säge 20 durch den Spannungswandler 62 aus der Quelle für hohe Gleichspannung anstelle der niedrigen Gleichspannung der Batteriezellen innerhalb des Behälters 32 versorgt werden und dadurch die Lebensdauer der Zellen erhöhen.
Der Spannungswandler könnte auch so ausgelegt werden, um von einer anderen externen Wechselspannungsquelle als einer mit 120 Volt bei 60 Hz betrieben zu werden, beispielsweise 240 Volt bei 50 Hz. Auch könnte der Spannungswandler so ausgelegt werden, als Ausgabe Gleichspannungswerte im Bereich von 3,6 bis 48 Volt zu liefern. In einem bestimmten Beispiel könnte der Transformator 136 so ausgelegt werden, um eine Transformation auf eine Gleichspannungsausgabe von 24 Volt zwischen den Ausgangsleitungen 144 und 146 zu liefern. Der Spannungswandler 62 könnte dann mit dem Behälter 66 verwendet werden, um die doppelte Betriebsfähigkeit für angetriebene Vorrichtungen zu schaffen, die mit einem Gleichspannungsversorgungswert von 24 Volt arbeiten.
Die Säge 20 ist lediglich ein illustratives Beispiel für viele angetriebene, schnurlose Vorrichtungen, die vielseitiger werden aufgrund der erfindungsgemäßen Fähigkeit zur doppelten Betriebsart mit angetriebener Kühlung. Andere Beispiele für angetriebene schnurlose Vorrichtungen, die durch die erfindunsgemäße Fähigkeit zur doppelten Betriebsart mit angetriebener Kühlung verbessert werden, enthalten, ohne darauf beschränkt zu sein, Schraubendreher, Schraubendrehbohrer, Bohrhammer, Stichsägen, Kreissägen, Heckenscheren, Grasschneider, wie auch batteriebetrieben Haushaltsgeräte und ähnliches.

Claims

1. Angetriebene Vorrichtung, die entweder in einer Betriebsart mit Schnur oder in einer schnurlosen Betriebsart betreibbar ist, mit:

einem Motor (28), der bei einem vorgeschriebenen Spannungswert betreibbar ist,

einem Gehäuse (22) zur Aufnahme des Motors (28), das mit einem Hohlraum (22) darin ausgebildet ist;

einer Versorgung (32) für die schnurlose Betriebsart, die abnehmbar in dem Gehäuse zur Versorgung des Motors in der schnurlosen Betriebsart anbringbar ist;

einer Versorgung (62, 66) für die Betriebsart mit Schnur, die herausnehmbar in den Hohlraum einsetzbar ist;

wobei die Versorgung für die Betriebsart mit Schnur Mittel (62) zur Lieferung von Betriebsleistung bei dem vorgeschriebenen Spannungswert aufweist;

dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgung für die Betriebsart mit Schnur weiter aufweist:

Kühlmittel (70, 72, 74), die zur Lieferung von Kühlmedium zu dem Motor (28) ausgelegt sind,

Mittel (136, 144, 146), um den Kühlmitteln (70, 72, 74) Betriebsleistung zu liefern; und

Mittel (80, 82) zum Verbinden der Leistungslieferungsmittel (62) mit einer externen Leistungsquelle, um den Betrieb der Leistungslieferungsmittel (62) zu ermöglichen.

2. Angetriebene Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei:

die Versorgung für die schnurlose Betriebsart einen Behälter (32) zur Aufnahme einer Batterieeinheit aufweist;

die Versorgung für die Betriebsart mit Schnur einen Behälter (66) zur Aufnahme der Leistungslieferungsmittel (62) und der Kühlmittel (70, 72, 74) aufweist; und

der Hohlraum (23) so gestaltet ist, um alternativ den Behälter (32) für die Versorgung für die schnurlose Betriebsart (32) oder den Behälter (66) für die Versorgung (62, 66) für die Betriebsart mit Schnur aufzunehmen.

3. Angetriebene Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kühlmittel (70, 72, 74) die Betriebsleistungslieferungsmittel (62) kühlen.

4. Angetriebene Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, die weiter eine Kammer (30) aufweist, die in dem Gehäuse (22) gebildet ist, um den Motor (28) aufzunehmen; und gekennzeichnet ist durch:

Kühlmediumsöffnungen (88, 90), die in beabstandeten Bereichen der Behältermittel (66) gebildet sind, um den Durchgang des Kühlmediums dadurch zu ermöglichen;

Kühlmediumsöffnungen (34, 54), die in beabstandeten Bereichen der Motorkammer (30) gebildet sind, um den Durchgang des Kühlmediums dadurch zu ermöglichen, und

Mittel (40, 76) zum Positionieren von wenigstens einer Kühlmediumsöffnung (90) der Behältermittel (66) in Ausrichtung mit wenigstens einer Kühlmediumsöffnung (54) der Motorkammer (30), um den Durchgang des Kühlmediums dadurch zu ermöglichen.

5. Angetriebene Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 2 oder 3, wobei die Kühlmittel (70, 72, 74) aufweisen:

einen Kühlmotor (70), und

ein Gebläserad (72), das durch den Kühlmotor (70) betrieben wird.

6. Angetriebene Vorrichtung nach Ansprüchen 1, 2, 3 oder 5, wobei das Gebläserad (72) um das Äußere des Kühlmotors (70) herumreicht.

7. Angetriebene Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistungslieferungsmittel (62) in einem Leistungsausgabebereich von 50 Watt oder mehr arbeiten.

8. Angetriebene Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Versorgungsspannungswert in einem Bereich von 3,6 Volt bis 48 Volt Gleichspannung liegt.

9. Angetriebene Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Mittel (42) vorgesehen sind, um die Behältermittel (66) innerhalb des Hohlraums (23) des Gehäuses (22) zu sichern.

10. Angetriebene Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistungslieferungsmittel (62) aufweisen:

Mittel (102, 104, 106, 108, 110, 112) zum Umwandeln der Spannung einer externen Leistungsquelle auf eine hochfrequente Wechselspannung;

Mittel (114) zum Transformieren der hochfrequenten Wechselspannung auf eine niedrigwertige Wechselspannung, und

Mittel (140, 142) zum Gleichrichten der niedrigwertigen Wechselspannung auf einen Gleichspannungswert gleich dem vorgeschriebenen Spannungswert des Motors (28).

11. Angetriebene Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch:

eine Welle (94), die von dem Kühlmotor (70) ausgeht, und

wobei das Gebläserad (72) auf der Welle (94) angebracht ist und auf den Kühlmotor (70) zu und um ihn herum verläuft.

12. Leistungsversorgung (60, 62) für eine Betriebsart mit Schnur, die zur lösbaren Anbringung in einem Hohlraum (23) einer angetriebenen Vorrichtung (20) nach Anspruch 1 ausgelegt ist, wobei die Versorgung aufweist:

ein Mittel (62) zur Lieferung der Betriebsleistung mit einem vorgeschriebenen Spannungswert;

gekennzeichnet durch:

Mittel (70, 72, 74) zum Kühlen des Motors (28) der angetriebenen Vorrichtung;

Mittel (136, 144, 146) zum Verbinden der Leistungslieferungsmittel (62) mit dem Motor (28) und den Kühlmitteln (70, 72, 74), um diesen Betriebsleistung zu liefern, und

Mittel (80, 82) zum Verbinden der Leistungslieferungsmittel (62) mit einer externen Leistungsversorgung, um den Betrieb der Leistungslieferungsmittel (62) zu ermöglichen.

13. Leistungsversorgung für eine Betriebsart mit Schnur nach Anspruch 12, wobei die Versorgung einen Behälter (66) und Anschlüsse (84, 86) aufweist, die durch den Behälter (66) hindurch freiliegen, um in Kontakt mit Anschlüssen (56, 58) in der angetriebenen Vorrichtung zu kommen, wenn die Versorgung (62, 66) in der Vorrichtung (20) angebracht wird.