EP2179427B1 - Control device, particularly in the type of an electric switch for hand-held power tools - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a control device according to the preamble of patent claim 1.
Derartige Steuergeräte finden vor allem als elektrische Schalter für ein Elektrohandwerkzeug mit einem Elektromotor, wie für ein Akku- und/oder Netz-Elektrowerkzeug, Verwendung, Bei diesen Elektrowerkzeugen kann es sich um Bohrmaschinen, Schleifer, Sägen, Hobel, Winkelschleifer o. dgl. handeln.Such controllers are mainly used as electrical switches for a power hand tool with an electric motor, such as for a cordless and / or power tool, use, These power tools may be drills, grinders, saws, planer, angle grinder o. The like. Act ,
Aus der
Das Bauteil erzeugt aufgrund seiner Funktion als Leistungsbauteil eine Verlustleistung in Form von Wärme, die aus dem Gehäuse abzuführen ist. Ebenso können sonstige Teile der Schaltungsanordnung Verlustwärme erzeugen. Zur Abführung dieser Wärme dient ein an der Außenseite des Gehäuses befindlicher Kühlkörper, mit dem das wärmeerzeugende Bauteil und/oder wenigstens Teile der Schaltungsanordnung in wärmeleitender Verbindung stehen. Es hat sich nun herausgestellt, daß in manchen Fällen, insbesondere im Dauerlast - und/oder Blockierfall des Elektrowerkzeugs bei bisherigen Kühlkörpern die Wärmeabfuhr nicht genügend ist. Es liegt auf der Hand, daß in solchen Fällen die Betriebssicherheit des Schalters und damit des Elektrowerkzeugs leidet.Due to its function as a power component, the component generates a power loss in the form of heat, which is dissipated from the housing. Likewise, other parts of the circuit can generate heat loss. To dissipate this heat is a heat sink located on the outside of the housing, with which the heat-generating component and / or at least parts of the circuit arrangement are in heat-conducting connection. It has now been found that in some cases, in particular in the case of continuous load and / or blocking of the power tool in the case of previous heat sinks, the heat dissipation is not sufficient. It is obvious that in such cases, the reliability of the switch and thus the power tool suffers.
In der
Aus der
Sohließlich ist aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kühlkörper derart weiterzuentwickeln, daß die Abführung der Wärme aus dem Gehäuse verbessert ist. Insbesondere soll eine effektive Kühlung des Leistungshalbleiters im Dauerlast- und/oder Blockierfall unter Ausnutzung des im Gerät bestehenden Kühlluftstromes und/oder Beachtung der beengten Platzverhältnisse in der Griffschale und/oder Berücksichtigung der einfachen Kontaktiermöglichkeit zwischen Schalter sowie Motor gegeben sein.The invention has for its object to further develop the heat sink such that the removal of heat from the housing is improved. In particular, an effective cooling of the power semiconductor in Dauerlast- and / or blocking case by utilizing the cooling air flow in the device and / or observance of the cramped space in the handle and / or consideration of the simple possibility of contacting between switch and motor should be given.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Steuergerät durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a generic control device by the characterizing features of claim 1.
Bei dem erfindungsgemäßen Steuergerät ist ein Teil des in den Kühlluftstrom ragenden zweiten Bereichs des Kühlkörpers flügelartig ausgestaltet. In Anpassung an die Flußrichtung des Kühlluftstromes ist der flügelartige zweite Bereich winklig vom restlichen zweiten Bereich abstehend ausgestaltet. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.In the case of the control device according to the invention, part of the second region of the heat sink projecting into the cooling air flow is configured like a wing. In adaptation to the direction of flow of the cooling air flow, the wing-like second region is designed to be angled away from the remaining second region. Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
In üblicher Weise ist bei einem Elektrowerkzeug der Schalter im Elektrowerkzeug-Gehäuse, und zwar bevorzugterweise in dessen Handgriff angeordnet. Um eine weitere Verbesserung der Wärmeabfuhr zu erzielen, reicht der zweite Bereich des Kühlkörpers bis in den Bereich des Kühlluftstromes für das Elektrowerkzeug, der vor allem zur Kühlung des Elektromotors dient, hinein. Entgegen bisherigen Ausgestaltungen ist der zweite Bereich somit bis in den Kühlluftstrom fortgesetzt.In a conventional manner, in a power tool, the switch in the power tool housing, and preferably located in the handle. In order to achieve a further improvement of the heat dissipation, the second region of the heat sink extends into the region of the cooling air flow for the power tool, which serves primarily for cooling the electric motor. Contrary to previous embodiments, the second area is thus continued until the cooling air flow.
Der Kühlkörper kann der abzuführenden Wärme entsprechend angepaßt sein. Hierfür ist der Kühlkörper im Hinblick auf dessen Dicke gestuft ausgestaltet. Der erste Bereich des Kühlkörpers ist vor allem im Bereich des Leistungshalbleiters und/oder des Leistungsbauteils mit einer höheren Materialstärke versehen, um so die Wärmeableitung weiter zu verbessern.The heat sink can be adapted to the dissipated heat accordingly. For this purpose, the heat sink is designed stepped in terms of its thickness. The first region of the heat sink is provided, above all in the region of the power semiconductor and / or the power component, with a higher material thickness in order to further improve heat dissipation.
Vor allem ragt der flügelartige zweite Bereich in den Kühlluftstrom für das Elektrowerkzeug hinein. Weiterhin kann der flügelartige zweite Bereich des Kühlkörpers mit Schlitzen, Durchbrüchen, Öffnungen o. dgl. zur Vergrößerung der Oberfläche und/oder Erleichterung des Luftstroms für den Luftdurchtritt versehen sein. Eine solche Ausgestaltung ist in besonderer Weise dem Bauraum im Elektrowerkzeug angepaßt und optimiert die Wärmeabfuhr.Above all, the wing-like second area projects into the cooling air flow for the power tool. Furthermore, the wing-like second region of the heat sink with slots, apertures, openings o. The like. Be provided to increase the surface and / or facilitate the air flow for the passage of air. Such an embodiment is adapted to the space in the power tool in a special way and optimizes the heat dissipation.
Die Montage des Kühlkörpers im Gehäuse läßt sich in einfacher Weise dadurch bewerkstelligen, daß der zweite Bereich am Austritt aus dem Gehäuse in Bezug auf den ersten Bereich abgewinkelt ist. Dabei bietet es sich an, daß die Abwinkelung in etwa 90° beträgt. Zweckmäßigerweise liegt der zweite Bereich an der Wandung des Gehäuses an. Eine einfache Montage des Kühlkörpers ist dann gegeben, wenn der Kühlkörper beispielsweise mittels Rast- und/oder Schnappverbindungen für den zweiten Bereich am Gehäuse befestigt ist.The mounting of the heat sink in the housing can be accomplished in a simple manner that the second region is angled at the exit from the housing with respect to the first region. It is advisable that the angle is approximately 90 °. The second area expediently bears against the wall of the housing. A simple mounting of the heat sink is given when the heat sink is attached, for example by means of latching and / or snap connections for the second area on the housing.
In üblicher Weise kann das Gehäuse einen Sockel sowie einen Deckel umfassen. Zweckmäßigerweise ist der Kühlkörper am Sockel befestigt. Der einfachen Montage halber kann der Deckel mittels Rast- und/oder Schnappverbindungen am Sockel befestigt sein, wobei dann der zweite Bereich des Kühlkörpers eine Aussparung für die Rast- und/oder Schnappverbindung zwischen Deckel und Sockel aufweist.In the usual way, the housing may include a base and a lid. Conveniently, the heat sink is attached to the base. For ease of installation, the cover can be fixed by means of latching and / or snap connections on the base, in which case the second region of the heat sink has a recess for the latching and / or snap connection between the cover and the base.
Bevorzugterweise beträgt der Winkel zwischen dem flügelartigen zweiten Bereich und dem restlichen zweiten Bereich zwischen 90° und 160°, insbesondere in etwa 120°. Um optimal im Kühlluftstrom befindlich zu sein, überragt der zweite flügelartige Bereich das Gehäuse. Eine weitere Optimierung der Wärmeabfuhr läßt sich dadurch erreichen, daß auch der flügelartige zweite Bereich zumindest teilweise mit einer höheren Materialstärke versehen ist.Preferably, the angle between the wing-like second region and the remaining second region is between 90 ° and 160 °, in particular approximately 120 °. In order to be optimally located in the cooling air flow, the second wing-like area projects beyond the housing. A further optimization of heat dissipation can be achieved in that the wing-like second region is at least partially provided with a higher material thickness.
Für eine kostengünstige Herstellbarkeit ist der Kühlkörper weitgehend einstückig ausgebildet. Dabei bietet es sich an, den Kühlkörper in der Art eines Stanzbiegeteils aus einem gefrästen und/oder gewalzten Blechband herzustellen. Desweiteren kann der Bereich höherer Materialstärke am Kühlkörper durch Aufplattierung, Aufschweißung, Auflötung o. dgl, hergestellt sein. Als Material für den Kühlkörper bieten sich gut wärmeleitfähige Werkstoffe, wie Kupfer, Aluminium, Stahl o. dgl. an.For cost-effective manufacturability of the heat sink is largely formed in one piece. It makes sense to make the heat sink in the manner of a stamped and bent part of a milled and / or rolled sheet metal strip. Furthermore, the region of higher material thickness on the heat sink by plating, welding, soldering o. The like., To be made. As a material for the heat sink are good thermally conductive materials such as copper, aluminum, steel o. The like. At.
Zusammenfassend läßt sich für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung feststellen, daß der Kühlkörper gestuft mit einer höheren Materialstärke im Bereich des Leistungshalbleiters ausgestaltet ist. Die Anordnung des Kühlkörpers im Schalter erfolgt mit einem beidseitig seitlichen Austritt aus dem Schaltergehäuse und einer Fortsetzung des Kühlkörpers bis in den Bereich des Geräte-Kühlluftstromes. Optional kann die Fortsetzung mit Schlitzen für den Luftdurchtritt zur Vergrößerung der Oberfläche und/oder Erleichterung des Luftstroms versehen sein.In summary, it can be found for a particularly preferred embodiment that the heat sink is designed in a stepped manner with a higher material thickness in the region of the power semiconductor. The arrangement of the heat sink in the switch takes place with a discharge on both sides of the switch housing and a continuation of the heat sink into the area of the device cooling air flow. Optionally, the continuation may be provided with slots for the passage of air to increase the surface area and / or facilitate the air flow.
Beim erfindungsgemäßen Schalter ist das Kontaktlager als ein federndes Lager ausgestaltet, derart daß die Kontaktkraft vom Kontaktlager selbst erzeugt wird. Insbesondere wird dabei die Kontaktkraft von der Federkraft des Kontaktlager erzeugt. Eine ansonsten übliche, zur Erzeugung der Kontaktkraft dienende Druckfeder oder Blattfeder ist somit nicht notwendig, wodurch Einzelteile und damit Kosten eingespart werden.In the switch according to the invention, the contact bearing is designed as a resilient bearing, such that the contact force is generated by the contact bearing itself. In particular, the contact force is generated by the spring force of the contact bearing. An otherwise usual, serving to generate the contact force compression spring or leaf spring is thus not necessary, whereby items and thus costs are saved.
In üblicher Weise kann im Gehäuse des Schalters eine Steuer- und/oder Regelelektronik für das Elektrowerkzeug angeordnet sein. Zweckmäßigerweise ist dann im Gehäuse eine Leiterplatte zur Aufnahme von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen für die Steuer- und/oder Regelelektronik befindlich. Zwecks einfacher Montage kann das Kontaktlager direkt auf die Leiterplatte gelötet sein.In the usual way, a control and / or regulating electronics for the power tool can be arranged in the housing of the switch. Conveniently, then in the housing a circuit board for receiving electrical and / or electronic components for the control and / or control electronics is located. For ease of assembly, the contact bearing may be soldered directly to the circuit board.
In einer einfach und kostengünstig herzustellenden Ausgestaltung ist das Kontaktlager mit einem in etwa U-förmigen Abschnitt versehen. Dieser U-förmige Abschnitt weist eine gewisse Elastizität auf, die wiederum zur Erzeugung der die Kontaktkraft ausmachenden Federkraft dient. Der guten Montage halber ist der U-förmige Abschnitt in etwa parallel zur Leiterplatte angeordnet. In einfacher Art und Weise kann ein Schenkel des U-förmigen Abschnitts mittels wenigstens eines abstehenden Steckfußes auf die Leiterplatte gesteckt sein. Es bietet sich dann weiter an, daß der Schenkel am Steckfuß, mit der Leiterplatte verlötet ist.In a simple and inexpensive to manufacture embodiment, the contact bearing is provided with an approximately U-shaped section. This U-shaped section has a certain elasticity, which in turn serves to generate the contact force making up the spring force. For good installation, the U-shaped section is arranged approximately parallel to the printed circuit board. In a simple manner, a leg of the U-shaped portion may be inserted by means of at least one protruding plug foot on the circuit board. It then makes sense further that the leg is soldered to the plug-in, with the circuit board.
In weiterer Ausgestaltung weist der dem einen Schenkel gegenüberliegende weitere Schenkel des U-förmigen Abschnitts eine in etwa senkrecht vom weiteren Schenkel abstehende Lagerfläche auf, wobei sich die Lagerfläche am Ende des weiteren Schenkels des U-formigen Abschnitts anschließt. Eine einfache Herstellung der Lagerfläche ist dadurch gegeben, indem die Lagerfläche aus einem in etwa um 180° gefalteten Abschnitt des weiteren Schenkels besteht.In a further embodiment, the leg opposite one leg of the U-shaped portion has a projecting approximately perpendicularly from the other leg bearing surface, wherein the bearing surface adjoins the end of the other leg of the U-shaped portion. A simple production of the bearing surface is given by the bearing surface consists of an approximately 180 ° folded portion of the other leg.
Der Schaltkontakt kann in funktionssicherer Weise als eine schwenkbare Wippe mit zwei Hebelarmen ausgestaltet sein. Weiter besitzt der Schaltkontakt eine Ausbauchung zwischen den Hebelarmen zur Schwenklagerung der Wippe an der Lagerfläche. Das Betätigungsorgan wirkt über ein Betätigungsglied mittels eines Ansatzes auf die beiden Hebelarme zum Verschwenken des Schaltkontakts ein.The switching contact can be configured in a functionally reliable manner as a pivotable rocker with two lever arms. Next, the switching contact has a bulge between the lever arms for pivotal mounting of the rocker on the bearing surface. The actuator acts via an actuator by means of a lug on the two lever arms for pivoting the switch contact.
Bei leistungsfähigen Elektromotoren fließen entsprechend hohe Ströme, die insbesondere im Fehlerfall, beispielsweise bei einem Blockieren, noch weiter ansteigen können. In solchen Fällen kann es zu einem Verschweißen der Kontakte kommen, so daß das Elektrowerkzeug nicht mehr ausgeschaltet werden kann, was wiederum die Sicherheit für den Benutzer beeinträchtigt. Um dieser Gefahr zu begegnen, bietet sich nachfolgende Weiterbildung des Kontaktsystems an. Der Schaltkontakt wirkt bei dieser weiteren Ausbildung derart mit dem Betätigungsorgan zusammen, daß eine Schiebebewegung quer zur Öffnungs- und/oder Schließbewegung des Schaltkontakts bewirkbar ist. Dadurch erfolgt eine Art von Zwangsabriß der verschweißten Kontakte.With powerful electric motors, correspondingly high currents flow, which can increase even more in the event of a fault, for example during a blockage. In such cases, welding of the contacts may occur so that the power tool can not be turned off, which in turn impairs safety for the user. To counteract this danger, the following development of the contact system is appropriate. The switching contact acts in this further embodiment together with the actuating member, that a sliding movement transverse to the opening and / or closing movement of the switching contact can be effected. This results in a kind of forced tear of the welded contacts.
Um einen kompakt ausgebildeten Schalter zu schaffen, kann eine Stromschiene vom einen Schenkel des U-formigen Abschnitts als elektrische Verbindung zu einem aus dem Gehäuse ragenden elektrischen Anschluß, zu einem Lötanschluß auf der Leiterplatte o. dgl. führen. Die Stromschiene steht zweckmäßigerweise in etwa senkrecht vom einen Schenkel des U-förmigen Abschnitts ab. Der einfachen Herstellbarkeit halber ist die Stromschiene und/oder der U-förmige Abschnitt und/oder die Lagerfläche und/oder der Steckfuß einstückig, und zwar bevorzugterweise in der Art eines Stanzbiegeteils, ausgestaltet. Als Werkstoffe für das Kontaktlager sind gut elektrisch leitfähige Materialien, wie Kupfer, Kupfer-Beryllium o. dgl., geeignet.To provide a compact switch, a bus bar may be connected from one leg of the U-shaped section as an electrical connection to one of the housing projecting electrical connection, lead to a solder connection on the circuit board o. The busbar is expediently approximately perpendicular from one leg of the U-shaped section. For ease of manufacture, the busbar and / or the U-shaped section and / or the bearing surface and / or the plug-in foot are integrally formed, preferably in the manner of a stamped and bent part. As materials for the contact bearing are well electrically conductive materials such as copper, copper beryllium o. The like., Suitable.
Zusammenfassend läßt sich für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung feststellen, daß ein federndes Lager die Kontaktkraft erzeugt, womit eine Druckfeder oder eine Blattfeder eliminiert ist. Das Lager ist direkt auf die Leiterplatte gelötet. Ein Zwangsabriß wird über eine Schiebebewegung quer zur Öffnungs- und/oder Schließbewegung bewirkt.In summary, it can be found for a particularly preferred embodiment that a resilient bearing generates the contact force, whereby a compression spring or a leaf spring is eliminated. The bearing is soldered directly to the PCB. A forced tear is effected via a sliding movement transversely to the opening and / or closing movement.
Beim erfindungsgemäßen Schalter wirkt das Betätigungsorgan auf einen im wesentlichen vertikal beweglichen Stößel ein. Der Stößel ist an einen im wesentlichen horizontal beweglichen Schieber angelenkt. Der Schieber wirkt wiederum auf das Kontaktsystem zum Umschalten derart ein, daß die Bewegung des Betätigungsorgans in etwa in Querrichtung zur Einwirkung auf das Kontaktsystem umgelenkt ist. Ein solcher Schalter besitzt eine schmale Bauform und ist somit zum Einsatz bei beengten Bauräumen geeignet.In the switch according to the invention, the actuator acts on a substantially vertically movable plunger. The plunger is articulated to a substantially horizontally movable slide. The slider in turn acts on the contact system for switching such that the movement of the actuator is deflected approximately in the transverse direction to act on the contact system. Such a switch has a narrow design and is therefore suitable for use in confined spaces.
In einer weiteren Ausbildung ist am Schieber eine Feder angeordnet, bei der es sich um eine Art einer horizontalen Druckfeder handeln kann. Mit Hilfe dieser Feder wird eine negative Kraft-Weg-Kennlinie beim Einschalten des Kontaktsystems erzeugt. Dadurch tritt eine hohe Anfangskraft und eine niedrige Halte-End-Kraft am Stößel beziehungsweise am Betätigungsorgan auf. Vorteilhafterweise spürt der Benutzer beim Einschalten des Elektrowerkzeugs einen deutlichen Druckpunkt, während aufgrund der niedrigen Halte-End-Kraft ein ermüdungsfreier Dauerbetrieb des Elektrowerkzeugs für den Benutzer ermöglicht ist. In kompakter Ausgestaltung befindet sich die Feder in einer kammerartigen Aufnahme am Schieber. Die Feder ist an der dem Kontaktsystem zugeordneten Seite der Kammer mittels eines feststehenden Anschlags festgehalten, wodurch der Schieber beim Betätigen des Betätigungsorgans gegen die Kraft der Feder bewegt wird.In a further embodiment, a spring is arranged on the slide, which may be a kind of horizontal compression spring. With the help of this spring, a negative force-displacement curve is generated when switching on the contact system. This results in a high initial force and a low holding-end force on the plunger or on the actuator. Advantageously, the user feels when switching on the power tool a significant pressure point, while due to the low holding-end force fatigue-free continuous operation of the power tool for the user is possible. In a compact design, the spring is in a chamber-like receptacle on the slider. The spring is held to the contact system associated side of the chamber by means of a fixed stop, whereby the slide is moved upon actuation of the actuating member against the force of the spring.
Das Kontaktsystem umfaßt einen Festkontakt und einen damit zusammenwirkenden, an einem Kontaktlager bewegbar angeordneten Schaltkontakt. Der Schaltkontakt kann als eine schwenkbare Wippe mit zwei Hebelarmen ausgestaltet sein. Das Betätigungsorgan wirkt über ein Betätigungsglied mittels eines Ansatzes auf die beiden Hebelarme zum Verschwenken des Schaltkontakts ein. Zweckmäßigerweise ist das Betätigungsglied am Schieber, und zwar an dessen dem Stößel abgewandten Seite, angeordnet.The contact system comprises a fixed contact and a cooperating, on a contact bearing movably arranged switching contact. The switching contact can be configured as a pivotable rocker with two lever arms. The actuator acts via an actuator by means of a lug on the two lever arms for pivoting the switch contact. Conveniently, the actuator is on the slide, on the side facing away from the plunger, arranged.
In einer schlankbauenden Weiterbildung ist das Gelenk zwischen dem Stößel und dem Schieber als eine Gabel mit einem Stiel ausgestaltet. Die Gabel ist mittels Zapfen drehbar am Stößel gelagert, und der Stiel ist wiederum mittels eines Zapfens drehbar am Schieber gelagert. Bei einer besonders montagefreundlichen Ausgestaltung bestehen das Gelenk, insbesondere die Zapfen des Gelenks, aus einem ersten Kunststoff sowie der Stößel und/oder der Schieber aus einem zweiten Kunststoff, wobei die beiden Kunststoffe sich nicht miteinander verbinden. Das Gelenk zwischen dem Stößel und dem Schieber kann dann durch Montagespritzen im wesentlichen in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Hierzu werden die beiden sich miteinander nicht verbindenden Kunststoffe in die Spritzgießform für das Gelenk sowie für den Stößel und/oder den Schieber gleichzeitig oder nacheinander eingespritzt.In a slimline development, the joint between the plunger and the slider is designed as a fork with a handle. The fork is rotatably supported by pins on the plunger, and the stem is in turn mounted by means of a pin rotatably mounted on the slide. In a particularly easy to assemble configuration, the hinge, in particular the pins of the joint, consist of a first plastic and the plunger and / or the slide of a second plastic, wherein the two plastics do not connect with each other. The joint between the plunger and the slide can then be made by assembly spraying essentially in one operation. For this purpose, the two non-interconnecting plastics are injected into the injection mold for the joint as well as for the plunger and / or the slide simultaneously or sequentially.
Zusammenfassend läßt sich für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung feststellen, daß eine montagegespritzte Umlenkung der Betätigungsbewegung geschaffen ist. Mit entsprechend ausgelegten Federn wird eine negative Kraft-Weg-Kennlinie beim Einschalten erzeugt.In summary, it can be found for a particularly preferred embodiment that a montagegespritzte deflection of the actuating movement is created. With appropriately designed springs, a negative force-displacement curve is generated when switching on.
Beim erfindungsgemäßen Schalter besteht das Sperrglied aus einem Kunststoffsteg. Dadurch daß der bisher verwendete Metallbolzen entsprechend ersetzt ist, ist eine kostengünstigere Lösung für die insbesondere kombinierte Einschaltsperre und/oder Arretierung geschaffen.In the switch according to the invention, the locking member consists of a plastic web. The fact that the previously used metal bolt is replaced accordingly, a more cost-effective solution for the particular combined switch-lock and / or locking is created.
In einer zweckmäßigen sowie montagevereinfachenden Ausgestaltung ist der Kunststoffsteg am Betätigungsorgan bei dessen Herstellung im wesentlichen in einem Arbeitsgang einstückig angespritzt. Der Einfachheit halber kann dabei der Kunststoffsteg aus demselben Kunststoff wie das Betätigungsorgan bestehen.In an expedient and assembly-simplifying configuration of the plastic web is integrally molded on the actuator during its manufacture substantially in one operation. For the sake of simplicity, the plastic web may consist of the same plastic as the actuating member.
Zusätzlich zur Einschaltsperre kann eine Arretierung für das Sperrglied an der Einschaltsperreinrichtung angeordnet sein. Diese ist derart ausgestaltet, daß das Sperrglied in betätigter Stellung des Betätigungsorgans in die Arretierung einführbar und in der Arretierung festgehalten ist. Der erfindungsgemäße Kunststoffsteg eignet sich also sowohl zur Einschaltsperre als auch zur Arretierung.In addition to the switch-on lock may be arranged for the locking member on the Einschaltsperreinrichtung. This is designed such that the locking member is inserted in the actuated position of the actuator in the lock insertable and in the lock. The plastic web according to the invention is thus suitable both for switch-on and for locking.
In zweckmäßiger Weise ist das Betätigungsorgan an dem einen Ende verschwenk- sowie verschiebbar am Gehäuse angeordnet. Am anderen Ende übergreift das Betätigungsorgan in der Art einer hohlen Kappe die Einschaltsperreinrichtung. Es bietet sich dann an, daß der Kunststoffsteg beidseitig an den Innenwänden des hohlen Betätigungsorgans angespritzt ist.Conveniently, the actuator is pivotally and slidably disposed on the housing at one end. At the other end, the actuator engages over the Einschaltsperreinrichtung in the manner of a hollow cap. It is then advisable that the plastic web is molded on both sides of the inner walls of the hollow actuator.
Zusammenfassend läßt sich für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung feststellen, daß ein Ersatz für den bisher verwendeten Metallbolzen durch einen Kunststoffsteg vorgenommen ist.In summary, it can be seen for a particularly preferred embodiment that a replacement for the previously used metal bolt is made by a plastic web.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Aufdickung des Kühlkörpers im Bereich des Leistungshalbleiters im Blockierfall mehr Wärme aufgenommen und vom Leistungshalbleiter abgezogen wird. Aufgrund des größeren Querschnitts kann auch im Dauerlastfall deutlich mehr Wärme abtransportiert und in den Bereich des Kühlluftstroms weitergeleitet werden. Hierdurch kann ein niedriger spezifizierter und deutlich günstigerer Leistungshalbleiter verwendet werden. Es ergibt sich damit auch eine Kostenersparnis. Außerdem ist durch die verbesserte Abführung der Verlustwärme die Betriebssicherheit des Steuergeräts und/oder des Schalters verbessert.The advantages achieved by the invention are in particular that more heat is absorbed by the thickening of the heat sink in the region of the power semiconductor in the blocking case and subtracted from the power semiconductor. Due to the larger cross section, significantly more heat can be transported away and forwarded to the area of the cooling air flow even in the case of continuous load. This allows a lower specified and much cheaper power semiconductor can be used. This also results in a cost savings. In addition, the reliability of the control unit and / or the switch is improved by the improved dissipation of heat loss.
Die mit der Erfindung erzielten weiteren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein kostengünstiges Kontaktsystem geschaffen ist. So werden beim zweipoligen Schalter zwei Druck- und/oder Zug- und/oder Blattfedern zur Erzeugung des Kontaktdrucks samt Montage eingespart. Das Kontaktsystem öffnet und/oder schließt unabhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit. Die Kontaktkraft wird unmittelbar nach dem Schließen aufgebaut. Die direkte Verbindung zur Elektronik-Leiterplatte spart Bauraum im Schalter. Zusätzliche Verbindungselemente, beispielsweise Kontaktfedern, zwischen dem mechanischen Kontaktsystem und der Elektronik entfallen dadurch. Das Kontaktsystem kann einen Schiebeeffekt besitzen, so daß das Kontaktsystem mit einem Zwangsabriß ausgestattet ist. Leicht verschweißte Kontakte lassen sich somit durch eine Bewegung quer zur Schließrichtung leichter abreißen und/oder lösen.The advantages achieved by the invention are in particular that a cost-effective contact system is created. This is how two-pole switches become two Pressure and / or tension and / or leaf springs for generating the contact pressure saved together with assembly. The contact system opens and / or closes independently of the actuation speed. The contact force is built up immediately after closing. The direct connection to the electronic circuit board saves installation space in the switch. Additional connecting elements, such as contact springs, between the mechanical contact system and the electronics thereby eliminated. The contact system may have a sliding effect, so that the contact system is equipped with a forced tear. Slightly welded contacts can thus be more easily torn off and / or released by a movement transversely to the closing direction.
Die ebenfalls mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine günstige Kraft-Weg-Charakteristik am Betätiger gegeben ist. Die Erzeugung einer niedrigen Haltekraft am Betätiger wirkt einer Ermüdung des Bedieners entgegen. Die niedrige Haltekraft verringert die Wahrscheinlichkeit, daß der Anwender bei Ermüdung unbeabsichtigt in die Nähe des Ausschaltpunktes gerät. Außerdem ist vorteilhafterweise eine höhere Einschaltkraft notwendig. Eine solche negative Kraft-Weg-Kennlinie, bei der die Anfangskraft höher als die Endkraft ist, sorgt dafür, daß die Einschaltbewegung in der Regel in einem Zug bis zur Endstellung durchgeführt wird. Der Umlenkmechanismus von vertikaler in eine horizontale Bewegung, der über drei beweglich ineinander gespritzte Teile realisierbar ist, ermöglicht zusammen mit den beteiligten Druckfedern die gewünschte Kraftcharakteristik.The advantages also achieved with the invention are in particular that a favorable force-displacement characteristic is given to the actuator. The generation of a low holding force on the actuator counteracts fatigue of the operator. The low holding force reduces the likelihood that the user inadvertently gets close to the switch-off point during fatigue. In addition, advantageously, a higher turn-on force is necessary. Such a negative force-displacement characteristic, in which the initial force is higher than the final force, ensures that the switch-on is usually carried out in one go to the end position. The deflection mechanism from vertical to horizontal movement, which can be realized by means of three movably molded parts, together with the associated compression springs, enables the desired force characteristic.
Die schließlich noch mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine Kostenersparnis durch den Entfall des Bolzens sowie eine Verkürzung der Montagezeiten gegeben ist.The finally achieved with the invention advantages are in particular that a cost saving is given by the elimination of the bolt and a shortening of the assembly times.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
-
Fig. 1 einen elektrischen Schalter in perspektivischer Gesamtansicht, -
Fig. 2 den Kühlkörper des Schalters ausFig. 1 als Einzelteil in perspektivischer Ansicht, -
Fig. 3 das Kontaktsystem des Schalters ausFig. 1 , -
Fig. 4 die Ausgestaltung der Umlenkung der Betätigungsbewegung für den Schalter und -
Fig. 5 eine Einschaltsperreinrichtung für das Betätigungsorgan des Schalters.
-
Fig. 1 an electrical switch in perspective overall view, -
Fig. 2 the heat sink of the switchFig. 1 as an individual part in perspective view, -
Fig. 3 the contact system of the switchFig. 1 . -
Fig. 4 the embodiment of the deflection of the actuating movement for the switch and -
Fig. 5 a Einschaltsperreinrichtung for the actuator of the switch.
In
Schließlich befindet sich im Gehäuse 2 eine elektrische Schaltungsanordnung zur Steuerung und/oder Regelung des Elektromotors. Die Schaltungsanordnung dient als Steuerelektronik zur Drehzahlveränderung des Elektromotors. Hierzu weist die Schaltungsanordnung wenigstens ein zugehöriges, wärmeerzeugendes Leistungsbauteil 10 (siehe
Um die während des Betriebs des Elektrowerkzeugs entstehende Verlustwärme aus dem Gehäuse 2 abzuführen, stehen das wärmeerzeugende Leistungsbauteil 10 und/oder wenigstens Teile der Schaltungsanordnung mit einem wenigstens teilweise an der Außenseite des Gehäuses 2 befindlichen Kühlkörper 6 in wärmeleitender Verbindung. Wie näher aus
Wie bereits erwähnt, ist der Schalter 1 im Handgriff des Elektrowerkzeugs, das ein Elektrowerkzeug-Gehäuse besitzt, angeordnet. Der zweite Bereich 12 des Kühlkörpers 6 reicht bis in den Bereich des Kühlluftstromes für das Elektrowerkzeug, der zur Kühlung des Elektromotors dient, hinein. Aufgrund dieser Fortsetzung 12' des zweiten Bereiches 12 dient somit der Kühlluftstrom gleichzeitig auch zur Kühlung des Schalters 1. Wie weiter aus
Wie man anhand von
Das Gehäuse 2 für den Schalter 1 umfaßt einen Sockel 34 sowie einen Deckel 35. Der Kühlkörper 6 ist mittel der Rast- und/oder Schnappverbindungen 33 am Sockel 34 befestigt. Weiter ist auch der Deckel 35 mittels Rast- und/oder Schnappverbindungen 36 am Sockel 34 befestigt. Der zweite Bereich 12 des Kühlkörpers 6 weist eine Aussparung 54 für die Aufnahme der Rast- und/oder Schnappverbindung 36 zwischen Deckel 35 und Sockel 34 auf.The
Wie bereits erwähnt ragen die Flügel 12', 12" in angepaßter Weise entsprechend den Verhältnissen im Elektrowerkzeug-Gehäuse in den Kühlluftstrom hinein. Hierzu ist gemäß
Der Kühlkörper 6 ist gemäß
Das Kontaktsystem 7 für den Schalter 1 ist näher in
Im Gehäuse 2 befindet sich eine Leiterplatte 16, die zur Aufnahme von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen für die Steuer- und/oder Regelelektronik für das Elektrowerkzeug dient. Der U-förmige Abschnitt 15 ist in etwa parallel zur Leiterplatte 16 angeordnet und das Kontaktlager 14 ist mit seinem U-formigen Abschnitt 15 direkt auf die Leiterplatte 16 gelötet. Hierzu ist der eine Schenkel 37 des U-förmigen Abschnitts 15 mittels wenigstens eines abstehenden Steckfußes 39 auf die Leiterplatte 16 gesteckt. Der Schenkel 37 ist dann am Steckfuß 39 mit der Leiterplatte 16 verlötet.In the
Ein weiterer Schenkel 38 des U-förmigen Abschnitts 15, der dem einen Schenkel 37 gegenüberliegt, weist eine in etwa senkrecht vom weiteren Schenkel 38 abstehende Lagerfläche 40 auf. Die Lagerfläche 40 schließt sich am Ende des weiteren Schenkels 38 des U-förmigen Abschnitts 15 an und besteht aus einem in etwa um 180° gefalteten Abschnitt des weiteren Schenkels 38. Der Schaltkontakt 8 ist als eine schwenkbare Wippe mit zwei Hebelarmen 41, 42 ausgestaltet. Der Schaltkontakt 8 besitzt eine Ausbauchung 43 zwischen den Hebelarmen 41, 42 zur Schwenklagerung der Wippe an der Lagerfläche 40. Das Betätigungsorgan 3 wirkt dann über das Betätigungsglied 17 mittels des Ansatzes 18 auf die beiden Hebelarme 41, 42 zum Verschwenken des Schaltkontakts 8 ein. Dabei wirkt weiterhin das Betätigungsorgan 3 über eine Schiebefläche 19 am Betätigungslied 17 derart mit dem Schaltkontakt 8 zusammen, daß eine Schiebebewegung für den Schaltkontakt 8 quer zur Öffnungs- und/oder Schließbewegung beim Umschalten des Kontaktsystems 7 erzeugt wird. Aufgrund dieser Schiebebewegung ist eine Art von Zwangsabriß für den Schaltkontakt 8 bewirkbar, um somit einem Verschweißen der Kontakte 8, 9 zu begegnen. Zusammenfassend ist festzustellen, daß ein Kontaktsystem 7 mit federndem Lager 14 geschaffen ist, wobei das federnde Lager 14 die Kraft zum Öffnen und/oder Schließen der Kontakte 8, 9 erzeugt, und wobei ein Zwangsabriß über die Schiebebewegung erfolgt.Another
Schließlich ist eine Stromschiene 44 von dem einen Schenkel 37 des U-förmigen Abschnitts 15 abgehend angeordnet, die als elektrische Verbindung zu dem aus dem Gehäuse 2 ragenden elektrischen Anschluß 5 (siehe
In
Am Schieber 22 ist eine Feder 23 in der Art einer horizontalen Druckfeder angeordnet. Dadurch ist eine negative Kraft-Weg-Kennlinie beim Einschalten des Kontaktsystems 7 erzeugbar. Das bedeutet, daß eine hohe Anfangskraft und eine niedrige Halte-End-Kraft am Stößel 20 beziehungsweise am Betätigungsorgan 3 vorliegt. Die Feder 23 ist in einer kammerartigen Aufnahme 45 am Schieber 22 befindlich und ist an der dem Kontaktsystem 7 zugeordneten Seite der Kammer 45 mittels eines feststehenden Anschlags 46 festgehalten. Dadurch wird dann der Schieber 22 beim Betätigen des Betätigungsorgans 3 gegen die Kraft der Feder 23 bewegt. Das Gelenk 21 zwischen dem Stößel 20 und dem Schieber 22 ist als eine Gabel 47 mit einem Stiel 48 ausgestaltet. Die Gabel 47 ist mittels Zapfen 49 drehbar am Stößel 20 gelagert und der Stiel 48 ist mittels eines Zapfens 50 drehbar am Schieber 22 gelagert.On the
Das bewegliche Gelenk 21 zwischen dem Stößel 20 und dem Schieber 22 ist in einfacher Weise durch Montagespritzen im wesentlichen in einem Arbeitsgang hergestellt. Hierzu bestehen das Gelenk 21, und zwar insbesondere die Zapfen 49, 50 des Gelenks 21, aus einem ersten Kunststoff sowie der Stößel 20 und/oder der Schieber 22 aus einem zweiten Kunststoff, wobei die beiden Kunststoffe sich nicht miteinander verbinden. Zum Montagespritzen werden dann die beiden sich miteinander nicht verbindende Kunststoffe in die Spritzgießform für das Gelenk 21 sowie für den Stößel 20 und/oder den Schieber 22 gleichzeitig oder nacheinander eingespritzt.The movable joint 21 between the
Die Umlenkung der Betätigungsbewegung von einer vertikalen in eine horizontale Bewegung trägt zusammen mit der horizontalen Druckfeder 23 zur Erzeugung der hohen Anfangskraft sowie niedrigen Haltekraft bei. Außerdem wird dadurch ein schlanker Schalter 1 geschaffen, der insbesondere zum Einsatz im Handgriff eines Zweihandwinkelschleifers geeignet ist.The deflection of the actuating movement from a vertical to a horizontal movement contributes together with the
Wie der
Das Sperrglied 26 besteht aus einem Kunststoffsteg, womit der bisher verwendete Metallbolzen ersetzt sowie eine erleichterte Montage erzielt ist. Der Kunststoffsteg 26 besteht aus demselben Kunststoff wie das Betätigungsorgan 3 und ist am Betätigungsorgan 3 angespritzt, und zwar ist der Kunststoffsteg 26 beidseitig an den Innenwänden 51 des hohlen Betätigungsorgans 3 angespritzt. Hierfür ist die Sperrkulisse für die Einschaltsperre 24 und die Arretierung 29 auch entsprechend angepaßt.The locking
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann die Erfindung nicht nur bei Elektrowerkzeugschaltern eingesetzt werden, sondern kann auch an anderen Schaltern, beispielsweise solchen für Elektrohaushaltsgeräte, Elektrogartengeräte, Werkzeugmaschinen o. dgl., Verwendung finden. Desgleichen läßt sich die Erfindung auch an Steuergeräten mit oder ohne Gehäuse, beispielsweise für die Leistungselektronik des Elektrowerkzeugs, für Kraftfahrzeuge o. dgl., einsetzen.The invention is not limited to the described and illustrated embodiment. Rather, it also encompasses all expert developments within the scope of the invention defined by the claims. Thus, the invention can not only be used in power tool switches, but can also be found on other switches, such as those for household electrical appliances, electrical gardening equipment, machine tools o. The like., Use. Likewise, the invention can also control devices with or without housing, for example, for the power electronics of the power tool, for motor vehicles o. The like., Use.
- 1:1:
- elektrischer Schalterelectrical switch
- 2:2:
- Gehäusecasing
- 3:3:
- Betätigungsorgan (von Schalter)Actuator (from switch)
- 4,5:4,5:
- elektrischer Anschluß (am Schalter)electrical connection (at the switch)
- 6:6:
- Kühlkörperheatsink
- 7:7:
- KontaktsystemContact system
- 8:8th:
- Schaltkontakt / KontaktSwitching contact / contact
- 9:9:
- Festkontakt / KontaktFixed contact / contact
- 10:10:
- Leistungsbauteil / Bauteil / TriacPower component / component / triac
- 11:11:
- (erster) Bereich (des Kühlkörpers)(first) area (of the heat sink)
- 12:12:
- (zweiter) Bereich (des Kühlkörpers)(second) area (of the heat sink)
- 12':12 ':
- Fortsetzung / zweiter Bereich / FlügelContinuation / second area / wing
- 12":12 ":
- zweiter Bereich / (weiterer) Flügelsecond area / (further) wings
- 13:13:
- (Lüftungs)Schlitz(Ventilation) slot
- 14:14:
- Kontaktlager / federndes LagerContact bearing / spring bearing
- 15:15:
- U-förmiger Abschnitt (von Kontaktlager)U-shaped section (from contact bearing)
- 16:16:
- Leiterplattecircuit board
- 17:17:
- Betätigungsgliedactuator
- 18:18:
- Ansatz (an Betätigungsglied)Approach (to actuator)
- 19:19:
- Schiebeflächesliding surface
- 20:20:
- Stößeltappet
- 21:21:
- Gelenkjoint
- 22:22:
- Schieberpusher
- 23:23:
- (Druck)Feder(Pressure) spring
- 24:24:
- Einschaltsperreinrichtung / EinschaltsperreSwitch-on blocking device / switch-on inhibit
- 25:25:
- Auflaufgliedcasserole link
- 26:26:
- Sperrglied / KunststoffstegLocking link / plastic bridge
- 27,28:27.28:
- Pfeilarrow
- 29:29:
- Arretierunglock
- 30,31:30.31:
- Richtungspfeilarrow
- 32:32:
- Kante / AbwinklungEdge / bend
- 33:33:
- Rast- und/oder Schnappverbindung (für Kühlkörper)Latching and / or snap connection (for heat sink)
- 34:34:
- Sockel (von Gehäuse)Socket (of housing)
- 35:35:
- Deckel (von Gehäuse)Cover (of housing)
- 36:36:
- Rast- und/oder Schnappverbindung (für Deckel)Latching and / or snap connection (for cover)
- 37:37:
- Schenkel (von U-förmigen Abschnitt)Thigh (from U-shaped section)
- 38:38:
- (weiterer) Schenkel (von U-förmigen Abschnitt)(further) thigh (from U-shaped section)
- 39:39:
- SteckfußSteckfuß
- 40:40:
- Lagerfläche (von Kontaktlager)Bearing surface (from contact bearing)
- 41,42:41.42:
- Hebelarm (von Schaltkontakt)Lever arm (from switching contact)
- 43:43:
- Ausbauchungbulge
- 44:44:
- Stromschieneconductor rail
- 45:45:
- Aufnahme (am Schieber) / KammerRecording (on slide) / chamber
- 46:46:
- Anschlagattack
- 47:47:
- Gabel (von Gelenk)Fork (from joint)
- 48:48:
- Stiel (von Gelenk)Stem (of joint)
- 49,50:49.50:
- Zapfenspigot
- 51:51:
- Innenwand (von Betätigungsorgan)Inner wall (of actuator)
- 52:52:
- Ende (von Betätigungsorgan)End (of actuator)
- 53:53:
- (anderes) Ende (von Betätigungsorgan)(other) end (of actuator)
- 54:54:
- Aussparung (im Kühlkörper)Recess (in the heat sink)
Claims (16)
- Control device, in particular an electric switch (1) for use in an electrical tool with an electric motor, comprising a housing (2) for holding at least one heat-generating component (10), wherein the heat-generating component (10) is in heat-conducting connection with a cooling body (6) located on the outside of the housing (2), wherein the cooling body (6) consists of at least two sections (11, 12), wherein the first section (11) of the cooling body (6) is arranged in the housing (2) such that the heat-generating component (10) is in direct heat-conducting connection with the first section (11), and wherein the second section (12) of the cooling body (6) projects out of the housing (2), characterised in that part of the second section (12', 12") of the cooling body (6) is designed to be wing-like and in that the wing-like second section (12', 12") protrudes at an angle from the remaining second section (12).
- Control device according to claim 1, characterised in that the heat-generating component (10) is arranged in an electric circuit arrangement which is used for controlling or regulating the electric motor by means of the corresponding control or regulation of the electric load current flowing through the component (10) to the electric motor, and in that the heat-generating component (10) is a power transistor, an MOS-FET or a TRIAC.
- Control device according to claim 1 or 2, characterised in that the switch (1) is used for arrangement in an electric tool with an electric tool housing and in that the second section (12) of the cooling body (6) extends into the section of the cooling air flow for the electric motor of the electric tool.
- Control device according to claim 1, 2, or 3, characterised in that the second section (12) of the cooling body (6) exits on both sides laterally out of the housing (2).
- Control device according to any one of claims 1 to 4, characterised in that the cooling body (6) is configured to be graduated with regard to its thickness, wherein the first section (11) of the cooling body (6) is provided with greater material thickness in the region of the power component (10).
- Control device according to any one of claims 1 to 5, characterised in that the wing-like second section (12', 12") projects into the cooling air flow for the electric tool.
- Control device according to any one of claims 1 to 6, characterised in that the wing-like second section (12') of the cooling body (6) is provided with slots (13), gaps or openings for the passage of air to increase the surface and/or facilitate the air flow.
- Control device according to any one of claims 1 to 7, characterised in that the second section (12) is angled at the outlet out of the housing (2) in relation to the first section (11), in that the second section (12) bears against the wall of the housing (2) and in that the cooling body (6) is secured by means of locking and/or snap connections (33) for the second section (12) on the housing (2).
- Control device according to any one of claims 1 to 8, characterised in that the housing (2) comprises a base (34) and a cover (35), in that the cooling body (6) is secured to the base (34) and in that the cover (35) is secured by means of locking and/or snap connections (36) to the base (34),
wherein the second section (12) of the cooling body (6) comprises a recess (54) for the locking and/or snap connection (36) between the cover (35) and base (34). - Control device according to any one of claims 1 to 9, characterised in that the angle between the wing-like second section (12', 12") and the remaining second section (12) is between 90° and 170°.
- Control device according to claim 10, characterised in that the angle between the wing-like second section (12', 12") and the remaining second section (12) is about 120°.
- Control device according to any one of claims 1 to 11, characterised in that the wing-like second section (12') is provided at least partly with a greater material strength.
- Control device according to any one of claims 1 to 12, characterised in that the cooling body (6) is largely configured in one piece.
- Control device according to any one of claims 1 to 13, characterised in that the section with greater material strength on the cooling body (6) is produced by plating, welding or soldering.
- Control device according to any one of claims 1 to 14, characterised in that the cooling body (6) is made of copper, aluminium or steel.
- Control device according to any one of claims 1 to 15, characterised in that the second wing-like section (12', 12") projects over the housing (2).
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