Beschreibung
Titel
Schnittstellenelement, Schnittstellenelementaufnähme sowie Elektrogerät
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Schnittstellenelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Schnittstellenelementauf- nähme gemäß Anspruch 6, ein Elektrogerät gemäß Anspruch 10 sowie eine Verwendung gemäß Anspruch 11.
Schnittstellenelemente, unter denen auch Schnittstellenbau- gruppen zu subsumieren sind, werden für die unterschiedlichsten Funktionen in Elektrogeräten eingesetzt. Sie kommen überall dort zur Anwendung, wo zwei Teile, nämlich das Schnittstellenelement und eine Schnittstellenelementaufnähme aufeinander bzw. ineinander gebracht werden. Häufig han- delt es sich bei einem Schnittstellenelement um einen Batteriefachdeckel zum Verschließen eines Batteriefachs (Schnittstellenelementaufnähme) eines Elektrogerätes oder um eine (elektrische) Schnittstelle zwischen einem Batteriefach und einem elektrischen Antrieb oder einer Elektro- nik. Derartige Schnittstellenelemente weisen üblicherweise elektrische Kontakte auf, die an dem aus Hartkunststoff ausgebildeten Schnittstellenelement, meist durch Umsprit- zen, festgelegt sind. Neben oder anstelle einer elektrischen Kontaktierung können bekannte Schnittstellenelemente die unterschiedlichsten Funktionen erfüllen und hierzu beispielsweise Kodierrippen, Führungsrippen, Anschlagsrippen, etc. aufweisen.
In der Praxis erfordern Schnittstellenpartner (Schnittstellenelement und Schnittstellenelementaufnähme) eine genaue Toleranzeinhaltung zueinander, um die Schnittstellenpartner relativ zueinander exakt positionieren zu können.
Bei bekannten Schnittstellenpartnern erfolgt die Positionierung entweder möglichst spielfrei oder mit einem definierten Spiel, also schwimmend. Bei der spielfreien Positionierung soll eine möglichst genaue Passung erreicht wer- den. Bei der schwimmenden Positionierung soll dem Schnittstellenelement hingegen die Möglichkeit gegeben werden, sich relativ zur Schnittstellenelementaufnähme zu bewegen, beispielsweise um Toleranzabweichungen auszugleichen oder Vibrationsverschiebungen zuzulassen. Bei der bekannten schwimmenden Positionierung besteht die Option, das
Schnittstellenelement durch mechanische, aus starrem Material ausgebildete, Federelemente federnd zu gestalten, also eine schwimmende Lagerung mit Nennposition und Rückstellkräften zu realisieren. Alternativ ist eine nicht federnde, also frei schwimmende Positionierung der Schnittstellenpartner zueinander möglich.
Nachteilig bei schwimmend relativ zueinander positionierbaren Schnittstellenpartnern ist, dass diese in der Regel ei- ne mangelnde Verschmutzungsresistenz aufweisen, wodurch die Relativverstellmöglichkeit zwischen den Schnittstellenpartnern im Laufe der Zeit verloren geht, mit dem Resultat, dass die Schnittstellenpartner ihre Funktion nicht mehr hinreichend erfüllen können. Bei einer festen, spielfreien Positionierung ist wiederum von Nachteil, dass überhaupt keine Anpassung der Schnittstellenpartner relativ zueinander möglich ist, sodass der Anwendungsbereich einer spielfreien Positionierung begrenzt ist.
Allgemein haben sämtliche bekannten Schnittstellenpartner den Nachteil, dass stoßartige Belastungen von Hartkomponen- tenabschnitten aufgenommen werden, und, insbesondere bei dauerhafter Belastung, zu Bruch oder anderen Beschädigungen führen .
Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schnittstellenelement sowie eine Schnittstellenelementauf- nahme für ein Schnittstellenelement vorzuschlagen, mit denen zum einen eine exakte Relativpositionierung möglich ist und zum anderen Beschädigungen sicher vermieden werden.
Weiterhin besteht die Aufgabe darin, ein entsprechend optimiertes Elektrogerät vorzuschlagen.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Schnittstellenelementes mit den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich der Schnittstellenelementaufnähme mit den Merkmalen des Anspruchs 6, hinsichtlich des Elektrogerätes mit den Merkma- len des Anspruchs 10 sowie durch eine Verwendung gemäß Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen Positionierabschnitt aus einem elastischen Material vorzusehen,
der ein Relativverschieben des Hartkomponentenabschnittes des Schnittstellenelementes relativ zur Schnittstellenele- mentaufnähme ermöglicht. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, den Positionierabschnitt am Schnittstellenelement und/oder an der Schnittstellenelementaufnähme zu realisieren. Wesentlich ist es lediglich, dass der Positionierabschnitt aus einem elastischeren (weicheren) Material ausgebildet ist als der Hartkomponentenabschnitt des Schnittstellenelementes. Anders ausgedrückt besteht die Erfindung darin, zwischen dem Hartkomponentenabschnitt des Schnittstellenelementes und einem Hartkomponentenabschnitt der Schnittstellenelementaufnähme einen aus einem elastischen Material ausgebildeten Positionierabschnitt vorzusehen, der durch eigenes elastisches Verformen eine Relativbewegung zwischen den beiden Hartkomponentenabschnitten der Schnittstellenpartner zulässt. Durch die Ausbildung des Positionierabschnittes aus einem elastischen Material ist bevorzugt eine Relativbewegung des Hartkomponentenabschnittes des Schnittstellenelementes zur Schnittstellenelementauf- nähme entlang sämtlicher Raumachsen möglich. Zusätzlich ermöglicht der elastische Positionierabschnitt mit Vorteil zusätzlich eine Verschwenkbewegung des Hartkomponentenabschnittes um mindestens eine, vorzugsweise um sämtliche drei, Raumachsen. Ein nach dem Konzept der Erfindung ausge- bildetes Schnittstellenelement bzw. eine nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete Schnittstellenelementaufnähme kombiniert ausschließlich die Vorteile einer spielfreien und einer schwimmenden Positionierung und vermeidet deren Nachteile. So ist zum einen eine exakte Relativpositionie- rung der Schnittstellenpartner zueinander möglich und gleichzeitig wird die Verschmutzungsresistenz erhöht. Anders ausgedrückt wird die Relativbewegungsfunktion des Positionierabschnittes durch über die Lebensdauer auftretende
Verschmutzungen nicht eingeschränkt, da die Relativbewegung zwischen dem mindestens einen Hartkomponentenabschnitt des Schnittstellenelementes und dem mindestens einen Hartkomponentenabschnitt der Schnittstellenelementaufnähme nur durch eine (innere) Materialverformung des Positionierabschnittes und nicht durch eine gleitende Relativbewegung realisiert ist. Darüber hinaus wird eine erhöhte mechanische Festigkeit als bei spielfreier und gleitend schwimmender Positionierung realisiert. Ferner wird die mechanische Robustheit, insbesondere die Bruchfestigkeit, aufgrund der Stoßabsorptionsfunktion des Positionierabschnittes erhöht. Insbesondere wird durch den Positionierabschnitt ein verbessertes Dämpfungsverhalten realisiert. Hieraus wiederum resultiert eine verbesserte Vibrationsbeständigkeit als bei bekannten Positionierungen. Darüber hinaus ist die Passgenauigkeit im Vergleich zu bekannten schwimmenden Positionierungen optimiert. Ferner können die einzuhaltenden Toleranzgrenzen aufgrund der Ausbildung des Positionierabschnittes aus einem elastischen Material vergrößert werden.
Bei der Auslegung des Positionierabschnittes ist darauf zu achten, dass sich die Kennlinien des elastischen Materials im Vergleich zu Federelementen höchst unlinear ausfallen, d.h. es werden geringe Rückstellkräfte nahe der neutralen Stellung und relativ hohe Rückstellkräfte am Ende des ReIa- tivverschiebungsweges erreicht.
Unter einem Schnittstellenelement im Sinne der Erfindung werden sämtliche Bauteile oder Baugruppen verstanden, die eine funktionelle Schnittstelle zwischen zwei Funktionselementen des Elektrogerätes erfüllen. Bevorzugt handelt es sich bei dem Schnittstellenelement, wie später noch erläutert werden wird, um ein elektrisches Schnittstellenelement
mit einem elektrischen Kontakt zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einem Batterie- und/oder Akkumulatorfach und dem eigentlichen Elektrogerät, insbesondere dem mindestens einen Elektromotor und/oder der Elektronik des Elektrogerätes. Dabei liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das Schnittstellenelement dauerhaft fest oder lösbar mit der Schnittstellenelementaufnähme verbunden ist. Wesentlich ist, dass im aneinander festgelegten Zustand von Schnittstellenelement und Schnittstellenelementaufnähme und/oder beim Montieren der Schnittstellenpartner eine Relativbewegung des Hartkomponentenabschnittes des Schnittstellenelementes relativ zu einem Hartkomponentenabschnitt der Schnittstellenelementaufnähme ermöglicht wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass sowohl der Positionierabschnitt als auch der Hartkomponentenabschnitt aus Kunststoff ausgebildet sind, wobei der den Positionierabschnitt bildende Kunststoff bei Raumtemperatur, also bei etwa 200C, weicher ist als das Kunst- Stoffmaterial des Hartkomponentenabschnittes. Besonders geeignet zur Ausbildung des Positionierabschnittes ist Kunststoffelastomermaterial . Besonders bevorzugt ist der Positionierabschnitt aus einem thermoplastischen Elastomermaterial (TPE) ausgebildet.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Positionierabschnitt unmittelbaren Kontakt zum Hartkomponentenabschnitt des Schnittstellenelementes bzw. der Schnittstellenelementaufnähme hat. Hierzu ist es mög- lieh, den Positionierabschnitt als von dem Hartkomponentenabschnitt separates Bauteil auszubilden und die Bauteile aneinander anliegend, vorzugsweise formschlüssig, anzuordnen. Bevorzugt sind jedoch der Positionierabschnitt und der
Hartkomponentenabschnitt als unlösbares Verbundbauteil, insbesondere als Mehrkomponentenspritzgussteil, ausgebildet. Bevorzugt handelt es sich um eine Zwei-Komponenten- KunstStoffumspritzung.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform des Schnittstellenelementes bzw. der Schnittstellenelementauf- nahme, bei der an dem Hartkomponentenabschnitt des Schnittstellenelementes oder an einem Hartkomponentenabschnitt der Schnittstellenelementaufnähme mindestens ein Funktionsabschnitt festgelegt ist oder aber der Funktionsabschnitt von dem jeweiligen Hartkomponentenabschnitt gebildet ist. So ist es beispielsweise möglich, dass der Hartkomponentenabschnitt mindestens einen elektrischen Kontakt oder mindes- tens eine Kodierrippe und/oder mindestens eine Führungsrippe und/oder mindestens eine Anschlagrippe aufweist oder bildet. Bei einer derartigen Ausführungsform kommen dem Hartkomponentenabschnitt im Wesentlichen harte, statische Funktionen zu, wohingegen dem Positionierabschnitt die wei- chen, dynamischen Funktionen zukommen, insbesondere das Abfangen von Vibrationen und Stößen sowie sonstiger Kräfte und das Garantieren einer Beweglichkeit des Schnittstellenelementes relativ zur Schnittstellenelementaufnähme . Bevorzugt stellt der Positionierabschnitt auch Rückstellkräfte bereit, beispielsweise um an dem Hartkomponentenabschnitt festgelegte Kontakte in Richtung auf eine Batterie oder einen Akkumulator mit einer Federkraft zu beaufschlagen.
Wie eingangs erwähnt, ist eine Ausführungsform des Schnitt- Stellenelementes als elektrisches Schnittstellenelement bevorzugt, bei dem ein als elektrischer Kontakt ausgebildeter Funktionsabschnitt vorgesehen ist, wobei der elektrische Kontakt, also der Funktionsabschnitt zum Herstellen einer
elektrisch leitenden Verbindung zwischen einer Batterie und/oder einem Akkumulator und einer Elektrik, insbesondere einem Antriebsmotor und/oder einer Elektronik, des Elektrogerätes dient. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungs- form, bei der der mindestens eine elektrische Kontakt von dem Hartkomponentenabschnitt des Schnittstellenelementes umspritzt ist. Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der Hartkomponentenabschnitt wiederum, zumindest abschnittsweise, insbesondere randseitig, von dem aus einem elastischen Material gebildeten Positionierabschnitt umspritzt ist.
Neben dem zuvor beschriebenen Schnittstellenelement und der zuvor beschriebenen Schnittstellenelementaufnähme führt die Erfindung auf ein Elektrogerät mit einem zuvor beschriebenen Schnittstellenelement und/oder einer zuvor beschriebenen Schnittstellenelementaufnähme . Dabei ist es möglich, dass sowohl das Schnittstellenelement als auch die Schnittstellenelementaufnähme jeweils einen Positionierabschnitt aus einem elastischen Material aufweisen, wobei die beiden Positionierabschnitte im montierten Zustand unmittelbar aneinander anliegen. Besonders bevorzugt ist es jedoch, entweder nur dem Schnittstellenelement oder nur der Schnittstellenelementaufnähme einen Positionierabschnitt aus einem elastischen Material unmittelbar zuzuordnen, wobei der Positionierabschnitt im montierten Zustand unmittelbaren Kontakt zu einem Hartkomponentenabschnitt des jeweils anderen Bauelementes der Schnittstellenelementaufnähme oder des Schnittstellenelementes hat.
Darüber hinaus führt die Erfindung auf eine Verwendung eines zuvor beschriebenen Schnittstellenelementes und/oder einer zuvor beschriebenen Schnittstellenelementaufnähme in
oder an einem Elektrogerät, insbesondere einem Elektrowerk- zeug oder einem Haushaltsgerät, besonders bevorzugt in oder an einem Elektrohandwerkzeug, insbesondere zur Ausbildung einer Schnittstelle zwischen zwei Funktionsabschnitten des Elektrogerätes.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Anordnung, um- fassend ein Schnittstellenelement und eine
Schnittstellenelementaufnähme, wobei das Schnitt¬ stellenelement in einer Ansicht von unten gezeigt ist,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Anordnung gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von oben,
Fig. 3 eine alternative Anordnung eines Schnittstellenelementes und einer Schnittstellenelementaufnähme und
Fig. 4 eine weitere alternative Anordnung eines Schnitt¬ stellenelementes und einer Schnittstellenelement¬ aufnähme .
Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .
In Fig. 1 ist eine Anordnung bestehend aus einem als elektrisches Schnittstellenelement ausgebildeten Schnittstellenelement 1 und einer das Schnittstellenelement 1 haltenden Schnittstellenelementaufnähme 2 gezeigt. Die Schnittstel- lenelementaufnähme 2 ist in dem gezeigten Ausführungsbei- spiel Bestandteil eines Gehäuses 3 eines nicht weiter dargestellten Elektrogerätes, umfassend einen ebenfalls nicht gezeigten elektrischen Antriebsmotor.
Das nach der einmaligen Montage dauerhaft in der Schnitt- stellenelementaufnähme 2 gehaltene Schnittstellenelement 1 stellt mit Hilfe von als elektrische Kontakte ausgebildeten Funktionsabschnitten 4, 5 den elektrischen Kontakt zwischen nicht gezeigten Akkumulatoren und dem ebenfalls nicht gezeigten elektrischen Antriebsmotor des Elektrogerätes her.
Zu erkennen ist ein Hartkomponentenabschnitt 6 des Schnittstellenelementes 1, mit dem die als metallische, elektrische Kontakte ausgebildeten Funktionselemente 4, 5 umspritzt sind. Am Hartkomponentenabschnitt 6 sind weitere, als Kodierrippen ausgebildete Funktionsabschnitte 7, 8 ausgeformt .
Der Hartkomponentenabschnitt 6 ist randseitig umspritzt von einem Positionierabschnitt 9, bestehend aus Elastomermate- rial, hier TPE. Das Verbundbauteil (hier Mehrkomponenten- spritzgussteil) umfassend den Hartkomponentenabschnitt 6 und den Positionierabschnitt 9 ist mit Hilfe des Positionierabschnitts 9 in einer Ausnehmung 10 eines Hartkomponen-
tenabschnitts 11 der Schnittstellenelementaufnähme 2 klemmend gehalten. Durch die elastische Ausbildung des Positionierabschnittes 9 ist der Hartkomponentenabschnitt 6 mit seinen Funktionsabschnitten 4, 5, 7, 8 in gewissen Grenzen relativ zu dem Hartkomponentenabschnitt 11 der Schnittstellenelementaufnähme 2 in sämtliche Raumrichtungen beweglich.
In Fig. 2 ist eine weitere perspektivische Ansicht der Anordnung aus Schnittstellenelement 1 und Schnittstellenele- mentaufnahme 2 gemäß Fig. 1 gezeigt, wobei das Schnittstellenelement 1 in einer Ansicht von oben zu sehen ist. Zu erkennen ist der zentrische Hartkomponentenabschnitt 6 der randseitig von dem Positionierabschnitt 9 umspritzt ist, welcher wiederum das Schnittstellenelement 1 in der Schnittstellenelementaufnähme 2 festlegt. Auf separate Befestigungsmittel kann aufgrund der Ausbildung des Positionierabschnitts mit Vorteil verzichtet werden. Aus Fig. 2 sind die als elektrische Kontakte ausgebildeten Funktionselemente 7, 8 in einer Ansicht von unten gezeigt. Zu erken- nen ist ferner, dass der Hartkomponentenabschnitt 11 der Schnittstellenelementaufnähme 2 in radialer Richtung ein Stück weit in den Positionierabschnitt 9 hineinragt - anders ausgedrückt wird der Hartkomponentenabschnitt 11 der Schnittstellenelementaufnähme 2 abschnittsweise von dem Po- sitionierabschnitt 9 des Schnittstellenelementes 1 umgriffen .
In Fig. 3 ist in einer schematischen, teilgeschnittenen Ansicht eine alternative Anordnung, umfassend ein Schnitt- Stellenelement 1 und eine Schnittstellenelementaufnähme 2 gezeigt. Das Schnittstellenelement 1 umfasst einen Hartkomponentenabschnitt 6, an dem als elektrische Kontakte ausgebildete Funktionsabschnitte 4, 5 festgelegt sind. Der Hart-
komponentenabschnitt 6 ist randseitig umspritzt von einem einen Positionierabschnitt 9 bildenden elastischen Material. Der umlaufende Positionierabschnitt 9 wiederum ist in einer umlaufenden Aufnahmetasche 12 der Schnittelementauf- nähme 2 aufgenommen, wobei die Aufnahmetasche 12 wiederum von zwei parallel zueinander verlaufenden nach innen weisenden Stegen 13, 14 eines Hartkomponentenabschnittes 11 der Schnittstellenelementaufnähme 2 gebildet ist.
In Fig. 4 ist eine alternative Anordnung, umfassend ein
Schnittstellenelement 1 sowie eine Schnittstellenelementaufnähme 2 gezeigt. Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist der Positionierabschnitt 9 nicht integraler Bestandteil des Schnittstellenelementes 1, sondern in- tegraler Bestandteil der Schnittstellenelementaufnähme 2. Hierzu ist der Positionierabschnitt 9 mit einem Hartkompo- nentenabschnitt 11 der Schnittstellenelementaufnähme 2 als Mehrkomponentenspritzgussteil ausgebildet. Alternativ kann der Positionierabschnitt 9 auch als von dem Hartkomponen- tenabschnitt 11 separates Bauteil ausgebildet sein und beispielsweise durch Klemmen an dem Hartkomponentenabschnitt 11 gehalten werden. Weiter alternativ ist ein Festlegen des Positionierabschnittes 9 durch Kleben am Hartkomponentenabschnitt 11 realisierbar.
Wie aus Fig. 4 hervorgeht, ist der Positionierabschnitt 9 im Querschnitt U-förmig ausgebildet und bildet eine Aufnahmetasche für das Schnittstellenelement 1. Der Positionierabschnitt 9 ist dabei in einer Aufnahmetasche 12 der Schnittstellenelementaufnähme 2 gehalten, wobei die Aufnahmetasche 12 in Analogie zu Fig. 3 von zwei parallelen Stegen 13, 14 gebildet ist.
Von dem Positionierabschnitt 9 der Schnittstellenelement- aufnahme 2 ist ein Hartkomponentenabschnitt 6 des Schnittstellenelementes 1 gehalten, wobei von dem Hartkomponentenabschnitt 6 als elektrische Kontakte ausgebildete Funktionsabschnitte 4, 5 zum Herstellen eines elektrischen Kontaktes zu einem Akkumulator umspritzt sind.