Elektrisch betriebene Handwerkzeuge
Hans Einhell AG Landau
Die vorliegende Erfindung betrifft Handwerkzeuge, welche elektrisch mittels Batterien oder Akkumulatoren betrieben werden.
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.
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.
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.
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.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem batteriebetriebenen Handwerkzeug gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen eines solchen Handwerkzeugs sind Gegenstand der Unteransprüche.
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.
Das erfindungsgemäße batteriebetriebene Handwerkzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung wenigstens eine Rasteinrichtung aufweist, welche die Ausrichtung der Stromquelle
bezüglich des Antriebsteils in einer Vielzahl von vorgegebenen Rastpositionen fixiert.
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.
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.
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.
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.
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.
Wird diese, durch das Eingriffselement insbesondere in Kombination mit einem Vorspannungselement, z.B. Feder o.a. 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 Betätigungsetement durch den Bediener geöffnet werden kann. Die Öffnung erfolgt vorzugsweise manuell.
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.
Die Verbindungseinrichtung des erfindungsgemäßen Handwerkzeugs weist bevorzugt wenigstens eine Drehachse auf, welche gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wenigstens ein Kontaktmittel aufweist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ergeben sich durch die Kombination des Kontaktmittels im Bereich der Drehachse und der stromleitenden Verbindung zwischen dem Aufπahmeelement und dem
Eingriffselement die für einen Stromkreislauf notwendigen Kontaktpunkte.
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, elektrische Verbindung zwischen der Stromquelle und dem Antriebsteil bereit gestellt werden kann.
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.
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.
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.
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 dreh beweg liehe Stromverbindungen benötigt werden.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen und den Ansprüchen.
Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Stromquelle in Verbindung mit einem Bereich des Antriebsteils eines batteriebetriebenen Werkzeugs;
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch die Stromquelle und dem aufgesteckten Antriebsteil entlang der Linie A-A gemäß Fig. 1;
Fig. 3 einen schematischen, horizontalen Querschnitt durch die
Stromquelle mit dem aufgestreckten Antriebsteil entlang der Linie B- B gemäß Fig. 1;
Fig.4 einen weiteren schematischen, horizontalen Querschnitt entlang der Linie C-C durch den Verbindungsbereich des batteriebetriebenen Handwerkszeugs gemäß Fig. 1.
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.
Fig. 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 Verbindungseinrichtung 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.
Die Aufnahme 14 ist gemäß der vorliegenden Erfindung über eine Verbindungsleitung mit einem elektrischen Pol der Stromquelle bzw.den Stromquellen verbunden.
In Fig. 1 ist ferner der untere Bereich des Handgriffes 8 als Teil des Antriebsteils dargestellt. Dieser weist neben dem Gehäuse 6 des Handwerkzeuges einen Kontakt 4 auf, der in zusammengebauter Position eine elektrische Verbindung zwischen einem weiteren Pol der Stromquelle und der Antriebseinrichtung bereit stellt.
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.
Gemäß der Ausführungsform aus Fig. 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.
Betrachtet man diese Ausführungsform, so wird klar, dass die
Verbindungseinrichtung wie sie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 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.
Zur Sicherung der Verbindung zwischen dem Antriebsteil und der Stromquelle 1 weist das Ausführungsbeispiel aus Fig. 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.
Fig. 2 zeigt die Stromquelle und den unteren Teil des Antriebsteil aus Fig. 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.
Fig. 3 ist eine schematische, horizontale Schnittdarstellung der Vorrichtung aus Fig. 1 entlang der Linie B-B, in welcher neben den Kontakten 3 auch die Aufπahmeeinrichtung 22 mit den entsprechend rund ausgeführten Ausnehmungen 24 dargestellt ist.
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.
Bevorzugt ist es jedoch, dass die Relativposition des Antriebsteils zur Stromquelle 1 durch die Ausnehmungen 24 und den Eingriff der Kontakte 3 bestimmt wird.
Es liegt ferner im Sinn der vorliegenden Erfindung, dass die Ausnehmuπgen 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.
Fig. 4 zeigt eine weitere schematische, horizontale Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Fig. 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, derein 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.