EP4778679A1 - Batteriebetriebenes elektrowerkzeug mit mehreren akkumulatoreinheiten - Google Patents

Batteriebetriebenes elektrowerkzeug mit mehreren akkumulatoreinheiten

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Publication number
EP4778679A1
EP4778679A1 EP25152746.1A EP25152746A EP4778679A1 EP 4778679 A1 EP4778679 A1 EP 4778679A1 EP 25152746 A EP25152746 A EP 25152746A EP 4778679 A1 EP4778679 A1 EP 4778679A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power tool
tool according
circuit board
electrical
accumulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP25152746.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Bader
Michael UNSÖLD
Antonios DRAGANIS
Karin Groth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
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Priority to PCT/EP2025/086238 priority patent/WO2026153705A1/de
Publication of EP4778679A1 publication Critical patent/EP4778679A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00—Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • B25F5/02—Construction of casings, bodies or handles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D17/00—Details of, or accessories for, portable power-driven percussive tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2250/00—General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/041—Cable management or routing of electrical cables and wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25D—PERCUSSIVE TOOLS
    • B25D2250/00—General details of portable percussive tools; Components used in portable percussive tools
    • B25D2250/091—Electrically-powered tool components

Definitions

  • the present invention relates to a battery-operated power tool with two handle sections arranged opposite each other on a machine housing, each of which is assigned a detachably attached accumulator unit, wherein the two accumulator units are electrically connected in series and are connected to a control electronics housed in the machine housing via electrical lines.
  • the application of the invention extends primarily to particularly powerful power tools in which at least two separate battery units are electrically connected in series to keep the current load low and the operating time high. This allows battery units of a power tool system to also be used individually for smaller power tools without the need for special custom-made components and matching chargers.
  • the solution according to the invention is particularly applicable to power tools in which each battery unit is assigned to opposing handle sections arranged on a machine housing, for example, demolition hammers and the like.
  • the design includes a generic power tool, designed as a demolition hammer, with a vertical working axis. Handle sections are arranged on both sides of the machine housing, each with a battery unit beneath it. The two battery units can be inserted into corresponding slots molded directly onto the machine housing. Internal electrical wiring runs via electrical contacts integrated into the slots to control electronics, also integrated into the machine housing, which primarily serves to control the motor. The control electronics are located in the head area of the power tool and can be operated via externally located electrical switches.
  • the object of the present invention is to further improve a battery-operated power tool of the generic type in such a way that an ergonomic arrangement of the accumulator units on the machine housing with simple cable routing and connection is possible.
  • the invention includes the technical teaching that an electrical series connection of both accumulator units of the power tool is made with a circuit board and thus outside the electrical lines.
  • the advantage of the solution according to the invention lies particularly in the fact that the electrical series connection is easier to manufacture, since the at least two-pole power line coming from each accumulator unit, as well as optional signal lines leading to the accumulator unit, which serve, for example, for communication between the device electronics and the respective accumulator unit, are not wired together, but rather via an intermediate circuit board, preferably placed centrally between the accumulator units in the machine housing, which is part of the control electronics.
  • the solution according to the invention is easy to assemble.
  • a separate cable harness can lead to each interface of the accumulator units, and the cable harnesses can be identical.
  • the motor electronics for controlling a DC electric motor are also located on the circuit board of the series connection of the two battery units.
  • a separate circuit board for the motor electronics which is located downstream of the separate circuit board of the series connection and is supplied with electrical current for operating the electric motors.
  • Such a configuration allows the motor electronics to be positioned outside the shortest possible path between the two battery units. Short electrical leads minimize transmission losses.
  • a circuit board separate from the motor electronics a standardized platform motor electronics can be used for various devices, so that only the circuit board for the series connection of the battery units and the leads to the battery units need to be designed specifically for each device.
  • an electronic circuit be arranged on the circuit board of the series connection, which controls the discharge of the accumulator units in such a way that they are discharged simultaneously, regardless of an initial state of charge.
  • the two accumulator units have different initial states of charge, they are discharged simultaneously to maintain a continuous power supply. This advantageously improves or maximizes the operating time of the accumulator units.
  • the electrical conductors run at least partially within cable ducts surrounding them, which are attached to the respective handle sections.
  • the attachment is preferably achieved by screwing.
  • the cable ducts prevent the insulation of the electrical conductors from abrasion due to vibrations within the machine.
  • the electrical conductors in the area of the handle sections be provided with intermediate connectors.
  • the receiving interface of the battery units can be formed integrally with the handle brackets, and the plug connection arranged thereon facilitates the assembly of the electrical conductors.
  • a battery-powered power tool designed as a demolition hammer has two handle sections 2a and 2b arranged opposite each other on a machine housing 1, spaced apart from one another.
  • the two handle sections 2a and 2b comprise handles that are pivotably mounted on the machine housing 1 to ensure vibration decoupling and protection against vibration damage to the user and to protect the attached battery unit 3a and 3b, respectively.
  • control electronics associated with an integrated electric motor are housed within the machine housing 1.
  • the two battery units 3a and 3b are electrically connected in series via electrical lines 4a and 4b, respectively, and are connected to the control electronics. As can be seen in the example of the routing of the electrical lines 4b, these run directly over a pivot axis S of the associated pivotable handle section 2b.
  • the electrical series connection of the two accumulator units 3a and 3b is implemented with a circuit board 5, which is located outside the electrical lines 4a and 4b are arranged.
  • the motor electronics 6 for controlling the electric motors are integrated in an electronics housing.
  • the electrical cables 4a and 4b run partially within surrounding cable ducts 7a and 7b, respectively.
  • the cable ducts 7a and 7b are detachably attached to their respective handle sections (not shown here) by means of screws.
  • the electrical lines 4a and 4b are connected to the accumulator units 3a and 3b respectively via their respective intermediate connectors 8a and 8b.
  • the electrical lines 4a and 4b are joined to form a cable bundle which, in addition to a two-pole power supply line for the transmission of direct current from the accumulator unit 4a and 4b to the circuit board 5, also includes various signal lines for the signal connection between motor electronics and the respective electronics of the accumulator units 4a, 4b.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein batteriebetriebenes Elektrowerkzeug mit zwei einander gegenüberliegend an einem Maschinengehäuse (1) angeordneten Handgriffabschnitten (2a, 2b), denen je eine lösbar hieran befestigte Akkumulatoreinheit (3a, 3b) zugeordnet ist, wobei die beiden Akkumulatoreinheiten (3a, 3b) elektrisch in Reihe miteinander verschaltet und mit einer im Maschinengehäuse (1) untergebrachten Steuerelektronik über elektrische Leitungen (4a, 4b) verbunden sind, wobei die elektrische Reihenschaltung der beiden Akkumulatoreinheiten (3a, 3b) mit einer Leiterplatte (5) außerhalb der elektrischen Leitungen (4a, 4b) realisiert ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein batteriebetriebenes Elektrowerkzeug mit zwei einander gegenüberliegend an einem Maschinengehäuse angeordneten Handgriffabschnitten, denen je eine lösbar hieran befestigte Akkumulatoreinheit zugeordnet ist, wobei die beiden Akkumulatoreinheiten elektrisch in Reihe miteinander verschaltet und mit einer im Maschinengehäuse untergebrachten Steuerelektronik über elektrische Leitungen verbunden sind.
  • Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf besonders leistungsstarke Elektrowerkzeuge, bei denen mindestens zwei separate Akkumulatoreinheiten elektrisch in Reihe geschaltet sind, um die Strombelastung gering und die Reichweite hochzuhalten. Hierdurch können Akkumulatoreinheiten eines Elektrowerkzeugsystems auch einzeln für kleinere Elektrowerkzeuge verwendet werden, ohne dass spezielle Einzelanfertigungen samt passender Ladegeräte erforderlich wären. Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich insbesondere auf Elektrowerkzeuge anwenden, bei denen je eine Akkumulatoreinheit einander gegenüberliegenden an einem Maschinengehäuse angeordneten Handgriffabschnitten zugeordnet sind, beispielsweise Abbruchhämmer und dergleichen.
  • Aus der US 2023/0027574 geht ein gattungsgemäßes Elektrowerkzeug hervor, welches als Abbruchhammer ausgebildet ist und über eine vertikale Arbeitsachse verfügt, wobei beidseits eines Maschinengehäuses Handgriffabschnitte angeordnet sind, worunter je eine Akkumulatoreinheit angeordnet ist. Die beiden Akkumulatoreinheiten sind dabei in je zugeordnete Einschübe einsteckbar, welche direkt am Maschinengehäuse angeformt sind. Über eine in die Einschübe eingebrachte elektrische Kontaktierung verlaufen maschineninterne elektrische Leitungen zu einer im Maschinengehäuse ebenfalls integrierten Steuerelektronik, welche vornehmlich zur Motorsteuerung dient. Die Steuerelektronik ist dabei im Kopfbereich des Elektrowerkzeugs angeordnet und über ortsnah platzierte äußere elektrische Schalter betätigbar.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein batteriebetriebenes Elektrowerkzeug der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass eine ergonomische Anordnung der Akkumulatoreinheiten am Maschinengehäuse mit einer einfachen Leitungsführung und -verschaltung realisierbar ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird ausgehend von einem batteriebetriebenen Elektrowerkzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass eine elektrische Reihenschaltung beider Akkumulatoreinheiten des Elektrowerkzeugs mit einer Leiterplatte erfolgt und damit außerhalb der elektrischen Leitungen.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass sich die elektrische Reihenschaltung fertigungstechnisch einfacher ausführen lässt, da die von jeder Akkumulatoreinheit kommende zumindest zweipolige Stromleitung sowie optionale zur Akkumulatoreinheit führende Signalleitungen, welche beispielsweise zur Kommunikation zwischen Geräteelektronik und der jeweiligen Akkumulatoreinheit dienen, nicht miteinander verdrahtet werden, sondern unter Zwischenschaltung einer vorzugsweise mittig zwischen den Akkumulatoreinheiten im Maschinengehäuse platzierten Leiterplatte, die Bestandteil der Steuerelektronik ist. Die erfindungsgemäße Lösung ist einfach montierbar. Zu jeder Schnittstelle der Akkumulatoreinheiten kann ein separater Kabelbaum führen, wobei die Kabelbäume identisch ausführbar sind.
  • Bei entsprechender Positionierung der Kabelbäume sind im Betrieb des Geräts auf die Kabelbäume auftretende Bewegungen vorteilhafterweise gering. Darüber hinaus kann hierdurch eine beispielsweise durch im Betrieb des Geräts auftretende Vibration verursachte Kabelbiegung reduziert werden und die Gefahr von Schäden am jeweiligen Kabelbaum beispielsweise in Form eines Kabelbruchs reduziert werden.
  • Vorzugsweise befindet sich auf der Leiterplatte der Reihenschaltung der beiden Akkumulatoreinheiten ebenfalls die Motorelektronik zur Ansteuerung eines als Gleichstrommotor ausgebildeten Elektromotors. Es ist jedoch auch möglich, dass eine separate Leiterplatte für die Motorelektronik vorgesehen ist, welche der ebenfalls separaten Leiterplatte der Reihenschaltung nachgelagert ist und von dieser mit elektrischem Strom zum Betrieb der Elektromotoren versorgt wird. Eine derartige Konfiguration eröffnet die Möglichkeit, die Motorelektronik außerhalb des kürzesten Leitungsweges zwischen den beiden Akkumulatoreinheiten anzuordnen. Kurze elektrische Leitungen minimieren die Leitungsverluste. Durch die Verwendung einer separat von der Motorelektronik ausgeführten Leiterplatte kann für verschiedene Geräte eine standadisierte Plattform-Motorelektronik eingesetzt werden, so dass für das jeweilige Gerät lediglich die Leiterplatte für die Reihenschaltung der Akkumulatoreinheiten und die Leitungen zu den Akkumulatoreinheiten gerätespezifisch auszuführen sind.
  • Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass auf der Leiterplatte der Reihenschaltung außerdem eine elektronische Schaltung angeordnet ist, welche die Entladung der Akkumulatoreinheiten derart steuert, dass diese unabhängig von einem anfänglichen Ladezustand gleichzeitig entladen werden. Obwohl die beiden Akkumulatoreinheiten insoweit einen unterschiedlichen Anfangsladezustand aufweisen, werden diese zur Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen Stromversorgung gleichzeitig entladen. Hierdurch keine eine Laufzeit der Akkulatoreinheiten vorteilhafterweise verbessert bzw. Maximiert werden.
  • Gemäß einer anderen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die elektrischen Leitungen zumindest teilweise innerhalb von diesen umgebenden Kabelkanälen verlaufen, die an den je zugeordneten Handgriffabschnitten befestigt sind. Die Befestigung erfolgt vorzugsweise durch eine Verschraubung. Die Kabelkanäle verhindern insbesondere ein Aufreiben der Isolation der elektrischen Leitungen infolge von maschineninternen Vibrationen.
  • Gemäß einer anderen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die elektrischen Leitungen im Bereich der Handgriffabschnitte mit Zwischensteckverbindern versehen sind. So kann beispielsweise die Aufnahmeschnittstelle der Akkumulatoreinheiten einstückig mit Haltegriffbügeln ausgebildet sein und die hieran angeordnete Steckverbindung erleichtert die Montage der elektrischen Leitungen.
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
  • Fig. 1
    eine teilgeschnittene Seitenansicht eines als Abbruchhammer ausgebildeten batteriebetriebenen Elektrowerkzeugs, und
    Fig. 2
    eine perspektivische Teilschnittansicht einer elektrischen Verkabelung von Akkumulatoreinheiten des Elektrowerkzeugs gemäß Fig. 1.
  • Nach Fig. 1 besitzt ein als Abbruchhammer ausgebildetes batteriebetriebenes Elektrowerkzeug zwei beabstandet zueinander und einander gegenüberliegend an einem Maschinengehäuse 1 angeordnete Handgriffabschnitte 2a und 2b. Die beiden Handgriffabschnitte 2a und 2b umfassen Handgriffe, die schwenkbar am Maschinengehäuse 1 gelagert sind, um eine Schwingungsentkopplung und ein Schutz vor Vibrationsschäden des Benutzers sowie für die hieran angebrachte Akkumulatoreinheit 3a bzw. 3b zu gewährleisten. Demgegenüber ist eine einem integrierten - hier nicht weiter dargestellten - Elektromotor zugeordnete Steuerelektronik innerhalb des Maschinengehäuses 1 untergebracht. Die beiden Akkumulatoreinheiten 3a und 3b sind über elektrische Leitungen 4a bzw. 4b elektrisch in Reihe miteinander verschaltet und mit der Steuerelektronik verbunden. Wie exemplarisch im Verlauf der elektrischen Leitungen 4b erkennbar ist, verlaufen diese direkt über eine Schwenkachse S des zugeordneten verschwenkbaren Handgriffabschnitts 2b.
  • Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die elektrische Reihenschaltung der beiden Akkumulatoreinheiten 3a und 3b mit einer Leiterplatte 5 realisiert, die außerhalb der elektrischen Leitungen 4a bzw. 4b angeordnet ist. Separat von der der Leiterplatte 5 zur Herstellung der Reihenschaltung für die beiden Akkumulatoreinheiten 3a und 3b ist die Motorelektronik 6 zur Ansteuerung der Elektromotoren in einem Elektronikgehäuse integriert.
  • Zum Schutz vor Beschädigungen verlaufen die elektrischen Leitungen 4a und 4b teilweise innerhalb von diese umgebenden Kabelkanälen 7a bzw. 7b. Die Kabelkanäle 7a und 7b sind an den je zugeordneten - hier nicht weiter dargestellten - Handgriffabschnitten lösbar per Verschraubung befestigt.
  • Im Bereich der Handgriffabschnitte sind die elektrischen Leitungen 4a und 4b über je zugeordnete Zwischensteckverbinder 8a bzw. 8b an die Akkumulatoreinheiten 3a bzw. 3b angeschlossen.
  • Die elektrischen Leitungen 4a und 4b sind zu einem Kabelstrang gefügt, welcher hier neben einer zweipoligen Stromversorgungsleitung für die Übertragung des Gleichstroms von der Akkumulatoreinheit 4a und 4b zur Leiterplatte 5 auch diverse Signalleitungen zur Signalverbindung zwischen Motorelektronik und der jeweiligen Elektronik der Akkumulatoreinheiten 4a, 4b umfasst.
  • Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, die erfindungsgemäße Lösung auf andere Elektrowerkzeuge mit zumindest zwei Akkumulatoreinheiten, welche beispielsweise aus Ergonomiegründen ortsfern voneinander angeordnet sind, anzuwenden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Maschinengehäuse
    2
    Handgriffabschnitt
    3
    Akkumulatoreinheit
    4
    elektrische Leitung
    5
    Leiterplatte
    6
    Motorelektronik
    7
    Kabelkanal
    8
    Zwischensteckverbinder

Claims (10)

  1. Batteriebetriebenes Elektrowerkzeug mit zwei einander gegenüberliegend an einem Maschinengehäuse (1) angeordneten Handgriffabschnitten (2a, 2b), denen je eine lösbar hieran befestigte Akkumulatoreinheit (3a, 3b) zugeordnet ist, wobei die beiden Akkumulatoreinheiten (3a, 3b) elektrisch in Reihe miteinander verschaltet und mit einer im Maschinengehäuse (1) untergebrachten Steuerelektronik über elektrische Leitungen (4a, 4b) verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Reihenschaltung der beiden Akkumulatoreinheiten (3a, 3b) mit einer Leiterplatte (5) außerhalb der elektrischen Leitungen (4a, 4b) realisiert ist.
  2. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte (5) der Reihenschaltung der beiden Akkumulatoreinheiten (3a, 3b) die Motorelektronik (6) mit integriert ist.
  3. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine separate Leiterplatte für die Motorelektronik (6) vorgesehen ist, welcher der ebenfalls separaten Leiterplatte (5) der Reihenschaltung nachgelagert ist und von dieser mit elektrischem Strom versorgt wird.
  4. Elektrowerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte (5) der Reihenschaltung außerdem eine elektronische Schaltung angeordnet ist, welche die Entladung der Akkumulatoreinheiten (3a, 3b) derart steuert, dass diese unabhängig von einem anfänglichen Ladezustand gleichzeitig entladen werden.
  5. Elektrowerkzeug nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass jede Akkumulatoreinheit (3a, 3b) lösbar unterhalb der Handgriffabschnitte (2a, 2b) des Maschinengehäuses (1) angeordnet ist.
  6. Elektrowerkzeug nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass dieses als ein Abbruchhammer mit vertikaler Arbeitsachse (A) ausgebildet ist.
  7. Elektrowerkzeug nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leitungen (4a, 4b) von den Akkumulatoreinheiten (3a, 3b) zur mindestens einen Leiterplatte (5) direkt über eine Schwenkachse (S) der verschwenkbaren Handgriffabschnitte (2a, 2b) verlaufen.
  8. Elektrowerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leitungen (4a, 4b) zumindest teilweise innerhalb von diese umgebenden Kabelkanälen (7a, 7b) verlaufen, die an den je zugeordneten Handgriffabschnitten (2a, 2b) befestigt sind.
  9. Elektrowerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leitungen (4a, 4b) im Bereich der Handgriffabschnitte (2a, 2b) mit Zwischensteckverbindern (8a, 8b) versehen sind.
  10. Elektrowerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leitungen (4a, 4b) Stromversorgungs- und/oder Signalleitungen sind.
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WO (1) WO2026153705A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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