WO2019063210A1 - Akkupack - Google Patents

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Publication number
WO2019063210A1
WO2019063210A1 PCT/EP2018/072641 EP2018072641W WO2019063210A1 WO 2019063210 A1 WO2019063210 A1 WO 2019063210A1 EP 2018072641 W EP2018072641 W EP 2018072641W WO 2019063210 A1 WO2019063210 A1 WO 2019063210A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery pack
housing
reinforcing element
mechanical interface
interface
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/072641
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marcin Rejman
Wolf Zahn
Florian Kneer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN201880063678.0A priority Critical patent/CN111148605B/zh
Publication of WO2019063210A1 publication Critical patent/WO2019063210A1/de

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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

Definitions

  • a mechanical interface for connecting a battery pack with a consumer is known.
  • the mechanical interface is usually made of a plastic, such as fiber-reinforced polyamide or polycarbonate.
  • the use of rechargeable battery packs in ever more powerful devices that require more energy also increases the weight of the battery packs. Due to the increased weight of the battery pack, there are new demands on the mechanical interface of the battery pack and the consumer. Disclosure of the invention
  • the invention relates to a battery pack, in particular a hand tool machine battery pack, with a housing in which at least one battery cell is arranged, and with a mechanical interface, via which the battery pack can be mechanically connected to an external consumer.
  • the mechanical interface has increased strength.
  • the mechanical interface alternatively or additionally has an increased wear resistance.
  • the life of the battery pack can be extended.
  • the battery pack is part of a system that is composed of the battery pack and the consumer, wherein the consumer is supplied with energy during operation via the battery pack.
  • both the battery pack and the consumer each have a mechanical Interface, which correspond to each other.
  • the system comprises an adapter which comprises at least two mechanical interfaces, via which the adapter is mechanically connectable to the battery pack and the consumer.
  • the battery cell may be formed as a galvanic cell having a structure in which a cell pole comes to lie at one end and another cell pole at an opposite end.
  • the battery cell has a positive cell pole at one end and a negative cell pole at an opposite end.
  • the battery cells are designed as NiCd or NiMh, particularly preferably as lithium-based battery cells.
  • the battery voltage of the battery pack is usually a multiple of the voltage of a single battery cell and results from the circuit (parallel or serial) of the battery cells. With standard battery cells with a voltage of 3.6 V, this results in exemplary battery voltage of 3.6 V, 7.2 V, 10.8 V, 14.4 V, 18 V, 36 V, etc.
  • the battery cell as formed at least substantially cylindrical round cell, wherein the cell poles are arranged at the ends of the cylindrical shape.
  • the electrical interface comprises at least two electrical contact elements which are designed to transmit energy.
  • the electrical interface may have a secondary charging coil element for inductive charging.
  • the electrical interface may comprise further contact elements, which are designed to transmit additional information, which is preferably determined via an electronic system, to the consumer.
  • This may be, for example, a state of charge of the battery pack, a temperature within the battery pack, an encoding or a residual capacity of the battery pack. It is conceivable that the electronics regulates or controls the charging and / or discharging process of the battery pack.
  • the electronics may for example comprise at least one printed circuit board, a computing unit, a transistor, a capacitor and / or a memory.
  • the electronics can also be one or have a plurality of sensor elements, for example for determining the temperature within the battery pack.
  • the electronics may alternatively or additionally comprise an encoding element, such as a coding resistor.
  • the consumer may in particular be designed as a portable device.
  • the consumer is designed as a garden implement, such as a lawnmower or hedge trimmer, as a hand tool, such as an angle grinder, a screwdriver, a drill, a hammer drill, etc., or as a measuring tool, such as a laser range finder.
  • the consumer can be designed as a radio, as a lamp or as a suction.
  • the battery pack interface is provided in particular for a system comprising a battery pack and a consumer, in which the weight portion of the battery pack is at least 1/8 of the total weight, preferably at least V 4 of the total weight, preferably at least 1/3 of the total weight.
  • the mechanical interface of the battery pack and the corresponding mechanical interface of the consumer are in particular designed to enter into a non-positive and / or positive connection with each other.
  • the connection is preferably detachable, wherein in the context of this application a detachable connection is to be understood to mean a tool-free and non-destructive detachable connection.
  • at least one of the mechanical interfaces comprises a fixing element, via which the battery pack can be fixed to the load.
  • the fixation is releasable via an actuating element, wherein the actuating element can be arranged on the battery pack and / or on the consumer.
  • the actuator may be formed, for example, as a button, lever or push button.
  • a mechanical interface of a battery pack or of a consumer is to be understood as meaning a mechanical interface with increased strength and / or wear resistance. which is reinforced by appropriate constructive means or by the choice of material.
  • the mechanical interface preferably has at least in part a higher tensile strength and / or extension limit than the housing of the battery pack or the housing of the consumer.
  • the average tensile strength and / or the mean extension limit of the mechanical interface is greater than the average tensile strength and / or elongation limit of the housing of the battery pack or the consumer, in particular in the region of the respective mechanical interface.
  • a stretch limit should be understood to mean a limit beyond which a component loaded with a tensile force passes through a transition from an elastic to a plastic region.
  • the mechanical interface has a bearing surface, and a ratio between the bearing surface of the mechanical interface and a weight of the battery pack is less than 5 cm 2 / kg, in particular less than 1 cm 2 / kg, preferably smaller is less than 0.5 cm 2 / kg.
  • the ratio between the bearing surface of the mechanical interface and the weight of the battery pack is in a range between 0.2 cm 2 / kg and 0.8 cm 2 / kg, preferably in a range between 0.3 cm 2 / kg, and 0.5 cm 2 / kg.
  • the support surface should be understood to mean, in particular, the total support surface.
  • a mechanical interface with increased strength is installed only in systems in which it is also needed.
  • a contact surface of the mechanical interface is to be understood as meaning, in particular, a surface of the battery pack or of the consumer which is covered by the battery
  • the support surface is aligned during operation of the consumer in normal operation substantially perpendicular to the acting heavy weight force. Furthermore, it is proposed that the housing essentially consists of a
  • Housing material is formed and that at least one reinforcing element is arranged in at least one connecting region of the mechanical interface, which is formed of a material which has a higher strength and / or wear resistance than the housing material.
  • this can effectively increase the strength of the mechanical cutting be realized.
  • the housing of the battery pack is in particular at least partially formed from a plastic.
  • the housing is made of polycarbonate or polyethylene, preferably of high density polyethylene (PE-HD).
  • the housing is at least partially, in particular completely, formed as an outer housing.
  • a housing material is to be understood as meaning, in particular, the material from which the housing consists of at least 50%, preferably at least 75%, preferably at least 90%.
  • the mechanical interface of the battery pack is at least partially applied to the mechanical interface of the load.
  • the support surface is in particular arranged completely within the connection region.
  • the connecting region and / or the material of the reinforcing element preferably has a higher tensile strength and / or a higher extension limit than the housing material. In particular, the average tensile strength and / or extension limit of the housing is increased by the reinforcing element.
  • the connecting region of the mechanical interface comprises a connecting element, which is designed for a non-positive and / or positive connection of the battery pack with the consumer.
  • the connecting element is in particular connected to the reinforcing element in such a way that the strength and / or the wear resistance of the connecting element are increased.
  • the connecting element and / or the reinforcing element are designed in such a way that the battery pack can be guided by the connecting element and / or the reinforcing element to produce the non-positive and / or positive connection.
  • the connecting element can be designed, for example, as a guide rail, in particular a linear guide rail, as a guide groove, as a guide rib or the like.
  • the reinforcing element be partially, in particular completely, arranged on an outer surface of the connecting element is.
  • both the strength and the wear resistance of the connecting element can be increased by this measure.
  • the outer surface of the connecting element may in particular be designed as a guide surface along which the battery pack can be guided for producing the positive and / or positive connection.
  • the outer surface is designed in particular as the bearing surface, which is loaded with the weight of the consumer or the battery pack in the connected state.
  • the reinforcing element is partially or fully enclosed by the connecting element.
  • the strength of the mechanical interface, in particular of the connecting element can thereby be increased.
  • the reinforcing element is arranged at a distance from the outer surface of the connecting element, whereby advantageously the reinforcing element can be protected by the connecting element before Verl s wear and / or corrosion.
  • each connecting element is connected to at least one reinforcing element, in particular a single reinforcing element. Furthermore, it is proposed that the connecting elements 20 are connected to a single reinforcing element. Advantageously, a particularly effective increase in strength can be achieved thereby.
  • the reinforcing element is non-positively and / or positively connected to the connecting element.
  • the connection can be
  • the reinforcing element is connected to the connecting element by means of a screw connection, a clip connection, an adhesive connection or the like.
  • the reinforcing element with the connecting element by means of a non or conditional solving
  • Baren connection is connected, for example by means of an encapsulation or a hot riveting.
  • the reinforcing element is formed as an insert.
  • an amplification of the mechanical interface can thereby be realized in a cost-effective manner.
  • the connecting element is made by encapsulation of the reinforcing element.
  • the reinforcing element is formed of a metal or a metal alloy.
  • the reinforcing element may be formed from a plastic that is different from the plastic of the housing or from a ceramic.
  • the housing is designed in several parts, wherein the housing has at least one interface housing, which comprises the mechanical interface.
  • the assembly of the battery pack and / or the consumer can be simplified by a multi-part housing.
  • the interface housing is essentially formed from a metal or from a metal alloy.
  • the interface housing is preferably formed of a non-ferrous metal.
  • the interface housing is made of a non-ferrous metal alloy based on aluminum, zinc or magnesium.
  • the non-ferrous metal alloy has an iron content that does not exceed 50%.
  • the interface housing has at least the connecting element, wherein the connecting element is formed from a metal or from a metal alloy.
  • the connecting element is formed from a metal or from a metal alloy.
  • the interface housing at least an electrical contact element, which for the electrical connection of the at least one battery cell formed with the consumer, in an electrical contact region partially surrounds.
  • the electrical contact element is assigned in particular to the electrical interface described above.
  • the interface housing has at least one insulating element, which is arranged in the electrical contact region.
  • a short circuit can be prevented by the insulating element.
  • Insulating element is in particular arranged between two electrical contact elements or between the electrical contact element and the interface housing, in particular an electrically conductive and / or metallic region of the interface housing.
  • the insulating element is designed in particular as an electrical insulator.
  • the insulating element is positively, positively and / or materially connected to the interface housing.
  • the insulating member may be exemplified as an injection molded part, as an insulating film or as a coating.
  • the battery pack has at least one heat conducting element, which is designed to form a thermal connection between the interface housing and a heat source arranged in the housing of the battery pack.
  • a heat source should be understood to mean, in particular, a current-carrying component within the battery pack, in particular in the region of the electronics of the battery pack, or a component heated by the current-carrying components.
  • the heat source can be, for example, the printed circuit board of the electronics, an electronic component which is arranged on the electronics, a solder joint or
  • the heat-conducting element preferably has a thermal conductivity which is higher than the thermal conductivity of the air.
  • the heat-conducting element preferably has a higher thermal conductivity than the average thermal conductivity of the housing.
  • the heat-conducting element may be formed, for example, from a heat-conducting medium, such as, for example, a thermal paste or a heat-conducting foil.
  • the heat-conducting element is positively, positively and / or materially connected to the interface housing and / or the heat source.
  • the heat-conducting element is located on the interface housing and the heat source.
  • the invention relates to a method for producing a battery pack with a mechanical interface as described above, in which the mechanical interface is produced in particular by means of a multi-component injection molding process.
  • the mechanical interface is produced in particular by means of a multi-component injection molding process.
  • at least one plastic component has an increased tensile strength, this component being used to produce the reinforcing element.
  • the interface housing is manufactured by the multi-component injection molding process.
  • the mechanical interface may be made by a die casting process or a hybrid injection molding process.
  • an essentially made of a metal or a metal alloy interface housing is produced by means of the die-casting process and produced by means of the hybrid injection molding an existing essentially plastic interface housing formed as a metallic inserts reinforcing elements.
  • the connecting element is produced by encapsulation of the reinforcing element.
  • the reinforcing element has at least one hole or at least one recess.
  • the reinforcing element has a plurality of holes or recesses, which lead to a better adhesion or connection of the plastic with the reinforcing element during encapsulation of the reinforcing element.
  • the invention relates to a consumer, in particular a hand tool, with a mechanical interface as described above.
  • the invention relates to a system comprising a battery pack and a consumer with at least one mechanical interface, preferably in each case one mechanical interface, as described above.
  • the mechanical interface according to the invention is assigned to a battery pack by way of example. Since the mechanical interface of the consumer essentially corresponds to the mechanical interface of the battery pack, it is obvious to a person skilled in the art to also apply the embodiments of the mechanical interface of the battery pack to a corresponding mechanical interface of the consumer.
  • Fig. 1 is a side view of a system with a consumer and a battery pack
  • FIG. 2 is a perspective view of a battery pack
  • FIG. 3 is a perspective view of the battery pack according to FIG.
  • Fig. 4a is an exploded view of a mechanical according to the invention
  • FIG. 4b shows a cross section through the mechanical interface according to FIG. 4a;
  • FIG. 5 shows a cross section through the drawn in Figure 1 plane A.
  • Fig. 6 is an exploded view of an alternative embodiment of the mechanical interface according to the invention.
  • Fig. 7a is an exploded view of an alternative embodiment of the mechanical interface
  • FIG. 7b shows a cross section through the mechanical interface according to FIG. 7a;
  • Fig. 8 is a plan view of a battery pack with a further alternative
  • FIG. 9a shows a cross section through the battery pack according to FIG. 8 (through the plane
  • Fig. 9b is a longitudinal section through the battery pack according to Fig. 9a (through the
  • Fig. 10 is a longitudinal section of a battery pack with a further alternative
  • FIG. 1 shows a side view of a system 10 made of a consumer 14 designed as a handheld power tool 12 and a battery pack 18 embodied as a handheld power tool battery pack 16.
  • the hand tool 12 and the battery pack 18 each have a mechanical interface 20, 22, via which the two components of the system 10 are connected to each other.
  • the hand tool 12 is exemplified as a hammer drill 24 is formed.
  • the hand tool 12 has a housing 26, at the rear end of a handle 28 is arranged with an operating switch 30 for switching on and off of the power tool 12.
  • a tool holder 31 is arranged, which is provided for receiving an insert tool 32.
  • the transmission 36 includes a percussion unit 40 and is disposed above the electric motor 34.
  • an electronics 42 is arranged, via which the hand tool 12 is regulated or controllable.
  • the battery pack 18 is disposed below the handle 28 and adjacent to the electronics 42.
  • the battery pack 18 and the consumer 14 each have a mutually corresponding electrical interface 44, 46, via which the battery pack 18 is electrically connected to the load 14, in particular the electronics 42 of the consumer 14 connectable. In the connected state, the battery pack 18 provides the power supply to the consumer 14.
  • the battery pack 18 has a weight that corresponds to approximately Vi of the weight of the system 10.
  • the mechanical interfaces 20 , 22 are formed so that they have an increased strength.
  • FIG. 2 shows the battery pack 18 with the mechanical interface 22 in a perspective view.
  • the battery pack 18 is mechanically detachably connected to the load 14 via the mechanical interface 22.
  • the Ak- Kupack 18 has a housing 48, which is designed as an example of several parts.
  • the housing 48 consists of a plastic-containing housing material.
  • the housing 48 is formed of a polycarbonate or a high density polyethylene.
  • the housing 48 has on its underside a main body 50, on its upper side an interface housing 52 and on its side surfaces two opposite side walls 54.
  • the housing parts 50, 52, 54 are connected to each other via fastening elements 56, which are exemplified as screws.
  • the housing parts 50, 52, 54 are all at least partially formed as outer housing parts.
  • a charge status indicator 58 is arranged, via which the state of charge of the battery pack 18 can be displayed.
  • the charge status indicator 58 is integrated in the housing 48, in particular in the main body 50.
  • the housing 48, in particular the interface housing 52 comprises the mechanical interface 22 with a fixing element 60 and with the electrical interface 46.
  • the battery pack 18 is designed, for example, as a sliding coupler.
  • the battery pack 18 is inserted by means of a relative movement in the insertion direction 66 in the power tool 12 and thereby guided by the connecting elements 62 of the battery pack 18 and the connecting elements 64 of the consumer.
  • About the connecting elements 62, 64 of the two mechanical interfaces 20, 22 of the battery pack 18 is non-positively and positively releasably connected to the load 14.
  • the relative movement for connecting the battery pack 18 has a degree of freedom of one.
  • the fixing element 60 is designed as a spring-loaded latching element, which is pivotally mounted in the housing 48 of the battery pack 18. The locking takes place via an insertion of the battery pack 18 along the insertion direction 66, wherein the fixing element 60 engages at the end of the relative movement in an undercut position.
  • the mechanical interface 22 has a switch designed as a button Actuator 68 which is movably coupled to the fixing member 60.
  • the fixing element 60 moves into the housing 48 of the battery pack 18, and the lock between the battery pack 18 and the consumer 14 is released, so that the battery pack 18 can be solved with a relative movement in the insertion direction 66 opposite movement ,
  • the battery pack 18 without the interface housing 52 and without the side walls 54 is shown.
  • the main body 50 of the housing 48 has a cell holder area.
  • At least one rechargeable battery cell 70 is accommodated in the cell holder region, the battery pack 18 in this embodiment having, by way of example, ten rechargeable battery cells 70 connected in parallel and / or in series.
  • the battery cells 70 are arranged in two layers, with one layer each having five battery cells 70.
  • the battery cells 70 are cylindrical in shape and have electrical cell poles 72 at their end faces.
  • the connection of the battery cells 70 with each other is realized via cell connector 74.
  • the cell connectors 74 are formed for electrical connection of the battery cells 70 with each other in parallel and / or series connection.
  • two or four battery cells 70 are connected to each other via cell connectors 74. Furthermore, it can be seen that the individual battery cells 70 are received for mechanical fixation in the cell holder area of the main body 50 at a distance from each other.
  • the cell holder area is used in addition to the fixing of the battery cells 70 in the housing 48 for cooling the battery cells 70 and is made of a thermally conductive material, such as aluminum or a good heat-conducting plastic.
  • the cell holder region has sleeve-like insulating walls, so that the individual battery cells 70 are separated and electrical insulation of the individual battery cells 70 can be ensured from one another.
  • the electronics 78 includes a circuit board 80.
  • the electronics 78 is connected to the charge status indicator 58.
  • On the printed circuit board 80 are electrical contact elements 82, which are provided for charging and discharging the battery pack 18, and further contact elements 84, which are used for transmitting state information. Formations, such as the state of charge or the temperature of the battery pack 18, to the consumer 14 are formed arranged.
  • the electrical contact elements 82 and the further contact elements 84 are assigned to the electrical interface 46.
  • the electrical contact elements 82, 84 are arranged in the assembled state of the battery pack 18 in recesses 83 (see FIG. 2) in the housing 48, in particular in the interface housing 52.
  • the electrical contact elements 82 are connected to the electronics 78 and to the battery cells 70.
  • the electrical connection of the electrical contact elements 82 with the battery cells 70 via trained as solder joints pads 86 to which the battery cells 70 are soldered via the cell connectors 74 formed as wires with electrical conductors 88.
  • a welded joint of the cell connector 74 with the electrical conductor 88 is conceivable.
  • the solder joints 86 are disposed between the electronics 78 and the battery cells 70.
  • the interface housing 52 is formed as a part of the outer casing of the battery pack 18.
  • the interface housing 52 includes the mechanical interface 22 of the battery pack, which is formed with increased strength and wear resistance.
  • the interface housing 52 is positively connected to two reinforcing elements 90, which are arranged in particular in the connection region 92 of the mechanical interface 22.
  • the interface housing 52 has the same material as the housing material of the housing 48.
  • the interface housing 52 is formed of a plastic.
  • the reinforcing element 90 is formed from a metal sheet.
  • the reinforcing element 90 is formed as a stamped and bent part.
  • connection region 92 is spanned by the region in which the connection elements 62 of the battery pack 18 form a non-positive and positive connection with the corresponding connection elements 64 of the consumer 14.
  • the connecting elements 62 of the battery pack 18 designed as guide grooves extend essentially parallel to the insertion direction 66. In order to produce a non-positive connection, it is conceivable that the connecting elements have cone-shaped partial sections by way of example.
  • the interface housing 52 has two connecting elements 62, which are each connected to a single reinforcing element 90. The connection of the interface housing 52 with the reinforcing elements 90 is not solvable formed and is generated in particular in the manufacture of the interface housing 52.
  • the interface housing 52 is manufactured via a hybrid injection molding process in which the reinforcing elements 90 designed as sheet metal inserts are inserted into the injection molding tool for the interface housing 52 and injection-molded, in particular molded with a plastic.
  • the reinforcing element 90 is connected by another type of connection, for example by material bonding by gluing to the connecting element 62.
  • the reinforcing elements 90 have a plurality of recesses 94 in order to reinforce the connection between the interface housing 52 and the reinforcing element 90. The length of the
  • Reinforcing element 90 preferably corresponds to the length of the connecting element 62, wherein the length of the connecting element 62 is to be understood in particular the length of the region of the connecting element 62, in which the battery pack 18 is guided when connecting to the consumer 14.
  • the length of the reinforcing element 90 at least 30% of the length of the connecting element 62, in particular at least 50% of the length of the connecting element 62, preferably at least 75% of the length of the connecting element 62 corresponds.
  • more than one reinforcing element 90 is connected to a connecting element 62 and reinforces it.
  • FIG. 4b shows a section through a perspective view of the interface housing 52 connected to the reinforcement elements 90.
  • the reinforcing element 90 is connected to the mechanical interface 22 and the
  • the cross-sectional profile of the reinforcing element 90 take various forms, such as L-, U-, T-, double T-shaped or a combination of these forms.
  • the amplification element
  • the reinforcing element 90 is formed as an outer surface 96 of the connecting element 62.
  • the reinforcing member 90 is formed of a corrosion-resistant metal or a corrosion-resistant metal alloy.
  • the reinforcing element 90 is preferably designed as a bearing surface 98 of the connecting element 62, which in the connected state adjoins the corresponding connecting element.
  • ment 64 of the consumer 14 is applied, and acts on the one of the weight of the battery pack 18 outgoing weight force.
  • the interface housing 52 is connected via the fastening elements 56 configured as screws to the further housing parts 54 of the housing 48 of the battery pack 18.
  • the interface housing 52 fastener receptacles 100 (see Fig.
  • the reinforcing member 90 also has at least one fastener retainer 102 (see FIG. 4a) disposed adjacent the fastener receptacle 100 of the interface housing 52 in the connected condition such that fastener 56 extends through both Fastener receptacles 100, 102 is received.
  • the force which acts on the contact surfaces 98 is thus also absorbed by at least one or two of the fastening elements 56.
  • FIG. 5 shows a cross section through the mechanical interface 20 of the load 14 and the mechanical interface 22 of the battery pack 18 of the system 10 according to FIG. 1.
  • the consumer 14 has an electrical interface 44, which comprises a plurality of electrical contacts 104 and via which the electrical interface 44 of the consumer 14 with the electrical interface 46 of the battery pack 18 is electrically connected.
  • the electrical contacts 104 are disposed on a contact holder 105, which is in the handle 28 of the consumer 14, in particular in the foot of the handle 28 of the consumer 14, attached.
  • the mechanical interface 22 of the battery pack 18 is reinforced by means of reinforcing elements 90.
  • the mechanical interface 20 of the consumer 14 is formed with reinforcing elements.
  • the connecting element 64 bears against three outer surfaces of the connecting element 62 of the battery pack 18, wherein two of the three outer surfaces of the connecting element 62 are formed from the reinforcing element 90.
  • the orientation of the system 10 is substantially the same. Chen the orientation shown in Fig. 1, wherein the battery pack 18 is disposed at the lower end of the power tool 12. As already described above, in this orientation, a force acts on the bearing surface 98 of the connecting element 62, starting from the weight of the battery pack 18.
  • Fig. 6 shows an alternative embodiment of the mechanical interface 22a with an alternative reinforcement element 90a.
  • the mechanical interface 22a comprises a single reinforcing element 90a connected to the interface housing 52a such that all the connecting elements 62a of the mechanical interface 22a are reinforced by the single reinforcing element 90a.
  • the reinforcing element 90a consists of two partial areas 106a, which substantially correspond to the reinforcing elements 90 of the previous embodiment, wherein the two partial areas 106a are connected to one another via cross braces 108a.
  • the strength of the mechanical interface 22a can be further increased thereby.
  • FIG. 7a shows a further alternative embodiment of the mechanical interface 22b with an alternative reinforcement element 90b.
  • the interface housing 52b is, as described above, formed from a plastic and comprises two connecting elements 62b.
  • the connecting elements 62b are, as described above, connected in each case to a reinforcing element 90b, in particular connected to one another via a hybrid injection molding method.
  • the reinforcing elements 90b are formed as a sheet metal insert and extend along the longitudinal extent of the connecting elements 62b.
  • the reinforcing elements 90b have a plurality of holes 94, by means of which the connection of the reinforcing element 90b to the connecting element 62b can be reinforced, in which the interface housing 52b or the connecting element 62b engages with the reinforcing element 90b during the production process. Furthermore, the reinforcing elements 90b each have three fastening element receptacles 102b.
  • FIG. 7b shows a section through the mechanical interface 22b.
  • the reinforcing element 90b does not form the outer surface 96b of the connecting element 62b.
  • the reinforcement element is ment 90b in the connection area substantially completely enclosed by the interface housing 52b and the connecting element 62b.
  • the reinforcing member 90b is enclosed by the interface housing 52b such that the reinforcing member 90b is shielded from moisture by the interface housing 52b and thus moisture from outside can not contact the reinforcing member 90b.
  • a non-corrosion-resistant metal or a non-corrosion-resistant metal alloy can thereby be used to produce the reinforcing element 90b.
  • FIG. 8 shows a further alternative embodiment of the battery pack 18c with a mechanical interface 22c in a plan view.
  • the structure of the battery pack 18c substantially corresponds to the structure of the battery pack 18 according to FIGS. 2 and 3, but differs essentially in the mechanical interface 22c, which has a metallic interface housing 52c.
  • the housing 48c of the battery pack 18c is in this embodiment formed predominantly of plastic or of a plastic-containing material.
  • the housing 48c of the battery pack 18c is in this embodiment formed predominantly of plastic or of a plastic-containing material.
  • plastic or a plastic-containing material By predominantly should be understood in this context in particular that at least 50%, preferably at least 75%, of the outer surface of the housing is formed by plastic or a plastic-containing material.
  • the main body 50c and the side walls 54c are formed of a plastic-containing material.
  • the interface housing 52c is formed of aluminum, for example. Alternatively, however, other metal or metal alloys, especially non-metals are suitable.
  • the interface housing 52c comprises connecting elements 62c, which, as already described above, are designed for non-positive and / or positive connection to a consumer 14.
  • the connecting elements 62c are formed integrally with the interface housing 52c and in particular as guide grooves.
  • the outer surfaces 96c of the connecting elements 62c are partially formed as guide surfaces, along which the battery pack 18c is guided during connection to the consumer 14.
  • the outer surfaces 96c of the connecting elements 62c are preferably machined such that the wear in the region of the guide surfaces is reduced.
  • the outer surfaces 96c may be machined by means of milling, grinding, polishing, etc. Due to the metallic mechanical interface 22c, the battery pack in the mechanical Interface 22c, in particular in the region of the connecting elements 62c, a tensile strength or stretch limit, which is higher than the average tensile strength or stretch limit of the housing 48c.
  • Fig. 9a a section through the drawn in Fig. 8 level B is shown.
  • the plane B passes through the interface housing 52c and arranged in recesses 83c of the interface housing 52c electrical contact elements 82c, 84c.
  • the electrical contact elements 82c, 84c are each arranged between two lateral walls 110c of the interface housing 52, which delimit the electrical contact region 112c spatially.
  • the electrical contact elements 82c, 84c are exemplified as spring contacts.
  • the battery pack 18c has insulating elements 114c.
  • the insulating elements 114c are preferably connected via a non-positive and / or positive or a material connection with interface housing 52c.
  • the insulating elements 114c are in particular arranged such between an electrical contact element 82c, 84c or another current-carrying element, for example an electronic component 81c (see FIG.
  • the insulating members 114c may be formed, for example, as an insulating film 116c.
  • the insulation elements 114c designed as insulating film 116c can, for example, be connected in a material-bonded manner via an adhesive connection to the lateral walls 112c which surround the electrical contact elements 82c, 84. Below the electrical contact elements 82c, 84c, the printed circuit board 80c and above the electrical contact elements 82c, 84c, the interface housing 52c is arranged.
  • an insulating member 114c arranged, for example, as an insulating insert 118c is formed (see Fig. 9b).
  • the insulating insert may be formed as an injection molded part and attached by means of a clip connection to the inner surface of the interface housing 52c.
  • the entire inner surface of the interface housing 52c is coated with an electrically insulating plastic coating.
  • FIG. 10 shows a further alternative embodiment of the battery pack 18d with a mechanical interface 22d.
  • the mechanical interface 22d is metallic.
  • the battery pack 18d is shown in a longitudinal section.
  • An insulating element 114d is arranged above the electronics 78d, in particular above the printed circuit board 80d, on the inner surface of the interface housing 52d.
  • heat sources 120d are arranged, which heat up when charging or discharging the battery pack 18d.
  • the heat sources 120d may be designed as current-carrying elements or else as a component that heats up via a current-carrying element.
  • the battery pack 18d has heat-conducting elements 122d, which are designed to thermally connect the heat sources 120d to the metallic interface housing 52d, whereby an efficient heat transport can advantageously be realized out of the interior of the housing 48d of the battery pack 18d.
  • the heat-conducting element 122d is formed by way of example as a heat-conducting foil, which is designed to be adhesive on both sides for easy assembly.
  • the heat-conducting elements 122d are in contact both with the heat sources 120d and with the interface housing 52d, in particular directly.
  • the size of the heat-conducting elements 122d is preferably substantially adapted to the size of the heat sources 120d to be cooled.
  • the insulating element 114d advantageously has recesses in which the heat-conducting elements 122d are arranged and through which the heat-conducting elements 122d can be thermally connected to the interface housing 52d.
  • the heat-conducting elements 122d are in particular designed to be electrically insulating.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Akkupack, insbesondere einen Handwerkzeugmaschinenakkupack, mit einem Gehäuse, in welchem zumindest eine Akkuzelle angeordnet ist, und mit einer mechanischen Schnittstelle, über die der Akkupack mit einem externen Verbraucher mechanisch verbindbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass die mechanische Schnittstelle eine erhöhte Festigkeit aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
Akkupack
Stand der Technik
Aus der DE 10 2015 207 730 AI ist eine mechanische Schnittstelle zur Verbindung eines Akkupacks mit einem Verbraucher bekannt. Die mechanische Schnittstelle ist üblicherweise aus einem Kunststoff, wie beispielsweise faserverstärktes Polyamid oder Polycarbonat hergestellt. Durch den Einsatz von Akku- packs in immer leistungsfähigeren Geräten, die einen erhöhten Energiebedarf aufweisen, steigt auch das Gewicht der Akkupacks. Aufgrund des erhöhten Gewichts des Akkupacks ergeben sich neue Anforderungen an die mechanische Schnittstelle des Akkupacks und die des Verbrauchers. Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Akkupack, insbesondere einen Handwerkzeugma- schinenakkupack, mit einem Gehäuse, in welchem zumindest eine Akkuzelle angeordnet ist, und mit einer mechanischen Schnittstelle, über die der Akkupack mit einem externen Verbraucher mechanisch verbindbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass die mechanische Schnittstelle eine erhöhte Festigkeit aufweist. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass die mechanische Schnittstelle alternativ oder zusätzlich eine erhöhte Verschleißbeständigkeit aufweist. Vorteilhaft kann dadurch die Lebensdauer des Akkupacks verlängert werden.
Der Akkupack ist insbesondere Teil eines Systems, das sich aus dem Akkupack und dem Verbraucher zusammensetzt, wobei der Verbraucher während des Betriebs über den Akkupack mit Energie versorgt wird. Zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen dem Akkupack und dem Verbraucher weist sowohl der Akkupack als auch der Verbraucher jeweils eine mechanische Schnittstelle auf, die zueinander korrespondieren. Des Weiteren ist auch denkbar, dass das System einen Adapter umfasst, der zumindest zwei mechanische Schnittstellen umfasst, über die der Adapter mit dem Akkupack und dem Verbraucher mechanisch verbindbar ist.
Eine elektrische Verbindung des Akkupacks mit dem Verbraucher erfolgt über eine elektrische Schnittstelle des Akkupacks und eine elektrische Schnittstelle des Verbrauchers, die zueinander korrespondieren. Insbesondere sind über die elektrischen Schnittstellen des Akkupacks und des Verbrauchers die zumindest eine Akkuzelle des Akkupacks mit einer Antriebseinheit des Verbrauchers elektrisch verbindbar. Die Akkuzelle kann als eine galvanische Zelle ausgebildet sein, die einen Aufbau aufweist, bei dem ein Zellpol an einem Ende und ein weiterer Zellpol an einem gegenüberliegenden Ende zu liegen kommen. Insbesondere weist die Akkuzelle an einem Ende einen positiven Zellpol und an einem gegenüberliegenden Ende einen negativen Zellpol auf. Bevorzugt sind die Akkuzellen als NiCd- oder NiMh-, besonders bevorzugt als lithiumbasierte Akkuzellen, ausgebildet. Die Akkuspannung des Akkupacks ist in der Regel ein Vielfaches der Spannung einer einzelnen Akkuzelle und ergibt sich aus der Schaltung (parallel oder seriell) der Akkuzellen. Bei gängigen Akkuzellen mit einer Spannung von 3,6 V ergeben sich somit beispielhafte Akkuspannung von 3,6 V, 7,2 V, 10,8 V, 14,4 V, 18 V, 36 V, etc. Bevorzugt ist die Akkuzelle als zumindest im Wesentlichen zylinderförmige Rundzelle ausgebildet, wobei die Zellpole an Enden der Zylinderform angeordnet sind. Die elektrische Schnittstelle umfasst insbesondere zumindest zwei elektrische Kontaktelemente, die zur Übertragung von Energie ausgebildet sind. Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Schnittstelle ein sekundäres Ladespulenelement zur induktiven Ladung aufweisen. Zusätzlich kann die elektrische Schnittstelle weitere Kontaktelemente aufweisen, die dazu ausgebildet sind, zusätzliche Informationen, die vorzugsweise über eine Elektronik ermittelt werden, an den Verbraucher zu übertragen. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Ladezustand des Akkupacks, um eine Temperatur innerhalb des Akkupacks, um eine Codierung oder um eine Restkapazität des Akkupacks handeln. Es ist denkbar, dass die Elektronik den Lade- und/oder Entladevorgang des Akkupacks regelt oder steuert. Die Elektronik kann beispielsweise zumindest eine Leiterplatte, eine Recheneinheit, einen Transistor, einen Kondensator und/oder einen Speicher aufweisen. Die Elektronik kann zudem ein oder mehrere Sensorelemente aufweisen, beispielsweise zur Ermittlung der Temperatur innerhalb des Akkupacks. Die Elektronik kann alternativ oder zusätzlich ein Codierungselement, wie beispielsweise ein Codierungswiderstand, aufweisen.
Der Verbraucher kann insbesondere als ein tragbares Gerät ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Verbraucher als ein Gartengerät, wie beispielsweise ein Rasenmäher oder eine Heckenschere, als eine Handwerkzeugmaschine, wie beispielsweise ein Winkelschleifer, ein Schrauber, eine Bohrmaschine, ein Bohrhammer, etc. oder als ein Messwerkzeug, wie beispielsweise ein Laserentfer- nungsmessgerät, ausgebildet. Alternativ ist auch denkbar, dass der Verbraucher als Radio, als eine Lampe oder als eine Absaugung ausgebildet sein kann. Die Akkupackschnittstelle ist insbesondere für ein System aus einem Akkupack und einem Verbraucher vorgesehen, bei dem der Gewichtsanteil des Akkupacks zumindest 1/8 des Gesamtgewichts, vorzugsweise zumindest V4 des Gesamtgewichts, bevorzugt zumindest 1/3 des Gesamtgewichts, ist. Bei derartigen Gewichtsverhältnissen kann es aufgrund des hohen Gewichts der Akkupacks und der Masseträgheit des Akkupacks zu einer sehr hohen Belastung der mechanischen Verbindung im Falle eines Fallenlassens des System kommen, die zu einer nicht reversiblen Schädigung der mechanischen Schnittstelle führen kann. Die mechanische Schnittstelle des Akkupacks und die korrespondierende mechanische Schnittstelle des Verbrauchers sind insbesondere dazu ausgebildet, eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung miteinander einzugehen. Die Verbindung ist bevorzugt lösbar ausgebildet, wobei im Zusammenhang mit dieser Anmeldung unter einer lösbaren Verbindung eine werkzeuglos und zerstörungsfrei lösbare Verbindung verstanden werden soll. Vorzugsweise umfasst zumindest eine der mechanischen Schnittstellen ein Fixierelement, über das der Akkupack am Verbraucher fixierbar ist. Bevorzugt ist die Fixierung über ein Betätigungselement lösbar, wobei das Betätigungselement an dem Akkupack und/oder an dem Verbraucher angeordnet sein kann. Das Betätigungselement kann beispielsweise als Knopf, Hebel oder als Taster ausgebildet sein.
Unter einer mechanischen Schnittstelle mit einer erhöhten Festigkeit und/oder Verschleißbeständigkeit soll im Zusammenhang dieser Anmeldung insbesondere eine mechanische Schnittstelle eines Akkupacks oder eines Verbrauchers ver- standen werden, die mittels geeigneter konstruktiver Mittel oder durch die Wahl des Materials verstärkt ist. Bevorzugt weist die mechanische Schnittstelle zumindest teilweise eine höhere Zugfestigkeit und/oder Streckungsgrenze auf, als das Gehäuse des Akkupacks oder das Gehäuse des Verbrauchers. Vorzugsweise ist die mittlere Zugfestigkeit und/oder die mittlere Streckungsgrenze der mechanischen Schnittstelle größer als die mittlere Zugfestigkeit und/oder Streckungsgrenze des Gehäuses des Akkupacks bzw. des Verbrauchers insbesondere im Bereich der jeweiligen mechanischen Schnittstelle. Unter einer Streckungsgrenze soll in diesem Kontext eine Grenze verstanden werden, ab der ein mit einer Zug- kraft belastetes Bauteil einen Übergang von einem elastischen in einen plastischen Bereich durchläuft.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die mechanische Schnittstelle eine Auflagefläche aufweist, und ein Verhältnis zwischen der Auflagefläche der mechani- sehen Schnittstelle und einem Gewicht des Akkupacks kleiner ist als 5 cm2/kg, insbesondere kleiner ist als 1 cm2/kg, vorzugsweise kleiner ist als 0,5 cm2/kg. Alternativ ist auch denkbar, dass das Verhältnis zwischen der Auflagefläche der mechanischen Schnittstelle und dem Gewicht des Akkupacks in einem Bereich zwischen 0,2 cm2/kg und 0,8 cm2/kg liegt, bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,3 cm2/kg, und 0,5 cm2/kg liegt. In diesem Kontext soll unter der Auflagefläche insbesondere die Gesamtauflagefläche verstanden werden. Vorteilhaft wird dadurch eine mechanische Schnittstelle mit erhöhter Festigkeit nur in Systemen verbaut, in denen diese auch benötigt wird. Unter einer Auflagefläche der mechanischen Schnittstelle soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Flä- che des Akkupacks oder des Verbrauchers verstanden werden, die von dem
Verbraucher oder von dem Akkupack mit einer Kraft beaufschlagt wird. Dabei ist die Auflagefläche während des Betriebs des Verbrauchers im normalen Betrieb im Wesentlichen senkrecht zu der wirkenden Schwergewichtskraft ausgerichtet. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse im Wesentlichen aus einem
Gehäusematerial ausgebildet ist und dass in zumindest einem Verbindungsbereich der mechanischen Schnittstelle zumindest ein Verstärkungselement angeordnet ist, das aus einem Material ausgebildet ist, welches eine höhere Festigkeit und/oder Verschleißbeständigkeit aufweist als das Gehäusematerial. Vorteilhaft kann dadurch eine effektive Erhöhung der Festigkeit der mechanischen Schnitt- stelle realisiert werden. Unter einem Material sollen in diesem Zusammenhang insbesondere die Werkstoffe verstanden werden, aus denen das Bauteil besteht. Das Gehäuse des Akkupacks ist insbesondere zumindest teilweise aus einem Kunststoff ausgebildet. Vorzugsweise ist das Gehäuse aus Polycarbonat oder aus Polyethylen, bevorzugt aus Polyethylen mit einer hohen Dichte (PE-HD), ausgebildet. Das Gehäuse ist zumindest teilweise, insbesondere vollständig, als ein Außengehäuse ausgebildet. Unter einem Gehäusematerial soll in diesem Zusammenhang insbesondere das Material verstanden werden, aus dem das Gehäuse zu zumindest 50%, vorzugsweise zu zumindest 75%, bevorzugt zu zumin- dest 90%, besteht. Im Verbindungsbereich liegt im verbundenen Zustand die mechanische Schnittstelle des Akkupacks an der mechanischen Schnittstelle des Verbrauchers zumindest teilweise an. Die Auflagefläche ist insbesondere vollständig innerhalb des Verbindungsbereichs angeordnet. Bevorzugt weist der Verbindungsbereich und/oder das Material des Verstärkungselements eine höhe- re Zugfestigkeit und/oder eine höhere Streckungsgrenze als das Gehäusematerial auf. Insbesondere wird durch das Verstärkungselement die mittlere Zugfestigkeit und/oder Streckungsgrenze des Gehäuses erhöht.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der Verbindungsbereich der mechanischen Schnittstelle ein Verbindungselement umfasst, welches zu einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung des Akkupacks mit dem Verbraucher ausgebildet ist. Das Verbindungselement ist insbesondere derart mit dem Verstärkungselement verbunden, dass die Festigkeit und/oder die Verschleißbeständigkeit des Verbindungselements erhöht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement und/oder das Verstärkungselement derart ausgebildet sind, dass der Akkupack zur Herstellung der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung durch das Verbindungselements und/oder das Verstärkungselement führbar sind. Das Verbindungselement kann beispielsweise als eine Führungsschiene, insbesondere eine lineare Führungsschiene, als eine Führungsnut, als eine Führungsrippe oder dergleichen ausgebildet sein.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement teilweise, insbesondere vollständig, an einer Außenfläche des Verbindungselements angeordnet ist. Vorteilhaft kann durch diese Maßnahme sowohl die Festigkeit als auch die Verschleißbeständigkeit des Verbindungselements erhöht werden. Die Außenfläche des Verbindungselements kann insbesondere als eine Führungsfläche ausgebildet sein, entlang der der Akkupack zur Herstellung der kraft- und/oder form- 5 schlüssigen Verbindung führbar ist. Zudem ist die Außenfläche insbesondere als die Auflagefläche ausgebildet, die mit der Gewichtskraft des Verbrauchers oder des Akkupacks im verbundenen Zustand belastet wird.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement teilweise oder voll- 10 ständig von dem Verbindungselement umschlossen ist. Vorteilhaft kann dadurch die Festigkeit der mechanischen Schnittstelle, insbesondere des Verbindungselements, erhöht werden. Insbesondere ist das Verstärkungselement beabstandet von der Außenfläche des Verbindungselements angeordnet, wodurch vorteilhaft das Verstärkungselement durch das Verbindungselement vor Verl s schleiß und/oder Korrosion geschützt werden kann.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass jedes Verbindungselement mit zumindest einem Verstärkungselement, insbesondere einem einzelnen Verstärkungselement, verbunden ist. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Verbindungs- 20 elemente mit einem einzelnen Verstärkungselement verbunden sind. Vorteilhaft kann dadurch eine besonders effektive Erhöhung der Festigkeit erzielt werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement kraft- und/oder formschlüssig mit dem Verbindungselement verbindbar ist. Die Verbindung kann lös-
25 bar, insbesondere werkzeuglos lösbar, ausgebildet sein. Beispielhaft ist denkbar, dass das Verstärkungselement mittels einer Schraubverbindung, einer Klipsverbindung, einer Klebeverbinudung oder dergleichen mit dem Verbindungselement verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass das Verstärkungselement mit dem Verbindungselement mittels einer nicht oder bedingt lös-
30 baren Verbindung verbunden ist, beispielsweise mittels eines Umspritzens oder eines Heißnietens.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement als ein Einlegeteil ausgebildet ist. Vorteilhaft kann dadurch eine Verstärkung der mechani- 35 sehen Schnittstelle auf eine kostengünstige Art realisiert werden. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement durch Umspritzen des Verstärkungselements hergestellt ist.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement aus einem Metall oder einer Metall-Legierung ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Verstärkungselement aus einem sich von dem Kunststoff des Gehäuses unterscheidenden Kunststoff oder aus einer Keramik ausgebildet sein.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse mehrteilig ausgebildet ist, wobei das Gehäuse zumindest ein Schnittstellengehäuse aufweist, welches die mechanische Schnittstelle umfasst. Vorteilhaft kann durch ein mehrteiliges Gehäuse die Montage des Akkupacks und/oder des Verbrauchers vereinfacht werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Schnittstellengehäuse im Wesentlichen aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung ausgebildet ist. Vorteilhaft kann dadurch eine mechanische Schnittstelle mit einer besonders hohen Festigkeit und/oder Verschleißbeständigkeit realisiert werden. Das Schnittstellengehäuse ist vorzugsweise aus einem Nichteisenmetall ausgebildet. Bevorzugt ist das Schnittstellengehäuse aus einer Nichteisenmetalllegierung, die auf Aluminium, Zink oder Magnesium basiert, ausgebildet. Die Nichteisenmetalllegierung weist dabei einen Eisenanteil auf, der 50% nicht übersteigt.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Schnittstellengehäuse zumindest das Verbindungselement aufweist, wobei das Verbindungselement aus einem Metall o- der aus einer Metalllegierung ausgebildet ist. Vorteilhaft kann dadurch auf konstruktiv einfache Weise eine mechanische Schnittstelle mit hoher Festigkeit realisiert werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Schnittstellengehäuse zumindest ein elektrisches Kontaktelement, welches zur elektrischen Verbindung der zumindest einen Akkuzelle mit dem Verbraucher ausgebildet, in einem elektrischen Kontaktbereich teilweise umgibt. Das elektrische Kontaktelement ist insbesondere der zuvor beschriebenen elektrischen Schnittstelle zugeordnet. Vorteilhaft wird das zumindest eine elektrische Kontaktelement durch das Schnittstellengehäuse geschützt.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Schnittstellengehäuse zumindest ein Isolierelement aufweist, das im elektrischen Kontaktbereich angeordnet ist. Vor- teilhaft kann durch das Isolierelement ein Kurzschluss unterbunden werden. Das
Isolierelement ist insbesondere zwischen zwei elektrischen Kontaktelementen oder zwischen dem elektrischen Kontaktelement und dem Schnittstellengehäuse, insbesondere einem elektrisch leitfähigen und/oder metallischen Bereich des Schnittstellengehäuses, angeordnet. Das Isolierelement ist insbesondere als ein elektrischer Isolator ausgebildet.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Isolierelement kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit dem Schnittstellengehäuse verbunden ist. Das Isolierelement kann beispielhaft als ein Spritzgussteil, als eine Isolierfolie oder als eine Beschichtung ausgebildet sein.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Akkupack zumindest ein Wärmeleitelement aufweist, welches zu einer thermischen Verbindung zwischen dem Schnittstellengehäuse und einer im Gehäuse des Akkupacks angeordneten Wärmequelle ausgebildet ist. Unter einer Wärmequelle soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein stromführendes Bauteil innerhalb des Akkupacks, insbesondere im Bereich der Elektronik des Akkupacks, oder ein durch die stromführenden Bauteile erwärmtes Bauteil verstanden werden. Bei der Wärmequelle kann es sich beispielsweise um die Leiterplatte der Elektronik, ein elektro- nisches Bauteil, das auf der Elektronik angeordnet ist, eine Lötstelle oder
Schweißstelle, elektrische Leitungen, Sicherungen, etc. handeln. Vorzugsweise weist das Wärmeleitelement eine Wärmeleitfähigkeit auf, die höher ist als die Wärmeleitfähigkeit der Luft. Bevorzugt weist das Wärmeleitelement eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf, als die mittlere Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses. Das Wärmeleitelement kann beispielhaft aus einem Wärmeleitmedium, wie beispielsweise einer Wärmeleitpaste oder einer Wärmeleitfolie, ausgebildet sein.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Wärmeleitelement kraft-, form- und/oder stoffschlüssig mit dem Schnittstellengehäuse und/oder der Wärmequelle verbun- den ist. Insbesondere liegt das Wärmeleitelement an dem Schnittstellengehäuse und der Wärmequelle an.
Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Akkupacks mit einer mechanischen Schnittstelle wie zuvor beschrieben, in welchem die mechanische Schnittstelle insbesondere mittels eines Mehrkomponentenspritzgussver- fahrens hergestellt wird. Insbesondere weist zumindest eine Kunststoffkomponente dabei eine erhöhte Zugfestigkeit auf, wobei diese Komponente zur Herstellung des Verstärkungselements eingesetzt wird. Insbesondere wird das Schnittstellengehäuse über das Mehrkomponentenspritzgussverfahren hergestellt.
Alternativ kann die mechanische Schnittstelle mittels eines Druckgussverfahrens oder eines Hybrid-Spritzgussverfahren hergestellt werden. Insbesondere wird mittels des Druckgussverfahrens ein im Wesentlichen aus einem Metall oder einer Metalllegierung bestehendes Schnittstellengehäuse hergestellt und mittels des Hybrid-Spritzgussverfahrens ein im Wesentlichen aus Kunststoff bestehendes Schnittstellengehäuse mit als metallischen Einlegeteilen ausgebildeten Verstärkungselementen hergestellt. Zudem wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement durch Umspritzen des Verstärkungselements hergestellt wird.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Verstärkungselement zumindest ein Loch oder zumindest eine Aussparung aufweist. Vorzugsweise weist das Verstärkungselement eine Vielzahl an Löchern oder Aussparungen auf, die beim Umspritzen des Verstärkungselements zu einer besseren Haftung bzw. Verbindung des Kunststoffs mit dem Verstärkungselement führen.
Weiterhin betrifft die Erfindung einen Verbraucher, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine, mit einer mechanischen Schnittstelle wie zuvor beschrieben. Zudem betrifft die Erfindung ein System aus einem Akkupack und einem Verbraucher mit zumindest einer mechanischen Schnittstelle, vorzugsweise jeweils einer mechanischen Schnittstelle, wie zuvor beschrieben. Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Bezugszeichen von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung, die sich im Wesentlichen entsprechen, werden mit derselben Zahl und mit einem die Ausführungsform kennzeichnenden Buchstaben versehen.
In den folgenden Ausführungsbeispielen ist die erfindungsgemäße mechanische Schnittstelle beispielhaft einem Akkupack zugeordnet. Da die mechanische Schnittstelle des Verbrauchers zu der mechanischen Schnittstelle des Akkupacks im Wesentlichen korrespondiert, ist es für den Fachmann naheliegend, die gezeigten Ausführungsformen der mechanischen Schnittstelle des Akkupacks auch auf eine korrespondierende mechanische Schnittstelle des Verbrauchers anzuwenden.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Systems mit einem Verbraucher und einem Akkupack;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Akkupacks;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Akkupacks gemäß Fig
Schnittstellengehäuse;
Fig. 4a eine Explosionszeichnung einer erfindungsgemäße mechanische
Schnittstelle;
Fig. 4b ein Querschnitt durch die mechanische Schnittstelle gemäß Fig. 4a;
Fig. 5 ein Querschnitt durch die in Fig. 1 eingezeichnete Ebene A; Fig. 6 eine Explosionszeichnung einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäße mechanische Schnittstelle;
Fig. 7a eine Explosionszeichnung einer alternativen Ausführungsform der mechanischen Schnittstelle;
Fig. 7b ein Querschnitt durch die mechanische Schnittstelle gemäß Fig. 7a;
Fig. 8 eine Draufsicht eines Akkupacks mit einer weiteren alternativen
Ausführungsform der mechanischen Schnittstelle;
Fig. 9a ein Querschnitt durch den Akkupack gemäß Fig. 8 (durch die Ebene
B); Fig. 9b ein Längsschnitt durch den Akkupack gemäß Fig. 9a (durch die
Ebene C);
Fig. 10 ein Längsschnitt eines Akkupacks mit einer weiteren alternativen
Ausführungsform der mechanischen Schnittstelle.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Systems 10 aus einem als eine Handwerkzeugmaschine 12 ausgebildeten Verbraucher 14 und einem als ein Handwerk- zeugmaschinenakkupack 16 ausgebildeten Akkupack 18 gezeigt. Die Handwerkzeugmaschine 12 und der Akkupack 18 weisen jeweils eine mechanische Schnittstelle 20, 22 auf, über die die beiden Komponenten des Systems 10 miteinander verbunden sind. Die Handwerkzeugmaschine 12 ist beispielhaft als ein Bohrhammer 24 ausgebildet. Die Handwerkzeugmaschine 12 weist ein Gehäuse 26 auf, an dessen rückseitigem Ende ein Handgriff 28 mit einem Betriebsschalter 30 zum Ein- und Ausschalten der Handwerkzeugmaschine 12 angeordnet ist. Am vorderen Ende des Gehäuses 26 der Handwerkzeugmaschine 12 ist eine Werkzeugaufnahme 31 angeordnet, die zur Aufnahme eines Einsatzwerkzeugs 32 vorgesehen ist. Zwischen dem Handgriff 28 und der Werkzeugaufnahme 31 ist eine einen Elektromotor 34 und ein Getriebe 36 aufweisende Antriebseinheit 38 angeordnet. Das Getriebe 36 umfasst eine Schlagwerkeinheit 40 und ist oberhalb des Elektromotors 34 angeordnet. Unterhalb des Elektromotors 34 ist eine Elektronik 42 angeordnet, über die die Handwerkzeugmaschine 12 regel- oder steuerbar ist. Der Akkupack 18 ist unterhalb des Handgriffs 28 und benachbart zu der Elektronik 42 angeordnet. Der Akkupack 18 und der Verbraucher 14 weisen jeweils eine zueinander korrespondierende elektrische Schnittstelle 44, 46 auf, über die der Akkupack 18 elektrisch mit dem Verbraucher 14, insbesondere der Elektronik 42 des Verbrauchers 14 verbindbar ist. Im miteinander verbundenen Zustand stellt der Akkupack 18 die Energieversorgung für den Verbraucher 14 bereit. Der Akkupack 18 weist ein Gewicht auf, das ca. Vi des Gewichts des Systems 10 entspricht. Durch das Gewicht und die Anordnung des Akkupacks 18 ergibt sich beim Betrieb des Systems 10 eine erhöhte Belastung im Bereich der mechanischen Schnittstellen 20, 22. Um die Lebensdauer des Systems 10, insbesondere der mechanischen Schnittstellen 20, 22 zu verlängern, sind die mechanischen Schnittstellen 20, 22 derart ausgebildet, dass sie eine erhöhte Festigkeit aufweisen.
In Fig. 2 ist der Akkupack 18 mit der mechanischen Schnittstelle 22 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Der Akkupack 18 ist über die mechanische Schnittstelle 22 mechanisch mit dem Verbraucher 14 lösbar verbunden. Der Ak- kupack 18 weist ein Gehäuse 48 auf, das beispielhaft mehrteilig ausgebildet ist. Das Gehäuse 48 besteht aus einem kunststoffhaltigen Gehäusematerial. Vorzugsweise ist das Gehäuse 48 aus einem Polycarbonat oder einem Polyethylen mit hoher Dichte ausgebildet. Das Gehäuse 48 weist auf seiner Unterseite einen Grundkörper 50, auf seiner Oberseite ein Schnittstellengehäuse 52 und an seinen Seitenflächen zwei gegenüberliegende Seitenwände 54 auf. Die Gehäuseteile 50, 52, 54 sind über Befestigungselemente 56, die beispielhaft als Schrauben ausgebildet sind, miteinander verbunden. Die Gehäuseteile 50, 52, 54 sind alle zumindest teilweise als Außengehäuseteile ausgebildet. Auf der Vorderseite des Akkupacks 18 ist eine Ladezustandsanzeige 58 angeordnet, über die der Ladezustand des Akkupacks 18 anzeigbar ist. Die Ladezustandsanzeige 58 ist im Gehäuse 48, insbesondere im Grundkörper 50, integriert. Das Gehäuse 48, insbesondere das Schnittstellengehäuse 52, umfasst die mechanische Schnittstelle 22 mit einem Fixierelement 60 und mit der elektrischen Schnittstelle 46. Der Akkupack 18 ist beispielhaft als Schiebeakkupack ausgebildet. Beim Anbringen des Akkupacks 18 werden Verbindungselemente 62 der mechanischen Schnittstelle 22 des Akkupacks 18, die beispielhaft als Führungsnuten ausgebildet sind, mit korrespondierenden Verbindungselementen 64 (siehe Fig. 4) der mechanischen Schnittstelle 20 des Verbrauchers 14, die beispielhaft als Führungsschienen ausgebildet sind, in Eingriff gebracht. Der Akkupack 18 wird mittels einer Relativbewegung in Einschubrichtung 66 in die Handwerkzeugmaschine 12 eingeschoben und dabei durch die Verbindungselemente 62 des Akkupacks 18 und die Verbindungselemente 64 des Verbrauchers geführt. Über die Verbindungselemente 62, 64 der beiden mechanischen Schnittstellen 20, 22 wird der Akkupack 18 kraft- und formschlüssig lösbar mit dem Verbraucher 14 verbunden. Die Relativbewegung zum Verbinden des Akkupacks 18 weist einen Freiheitsgrad von eins auf.
Zur Verriegelung des Akkupacks 18 mit dem Verbraucher 14 weist die mechanische Schnittstelle 22 das Fixierelement 60 auf. Das Fixierelement 60 ist als federbelastetes Rastelement ausgebildet, das schwenkbar im Gehäuse 48 des Akkupacks 18 gelagert ist. Die Verriegelung erfolgt über ein Einschieben des Akkupacks 18 entlang der Einschubrichtung 66, wobei das Fixierelement 60 am Ende der Relativbewegung in eine Hinterschnittstellung einrastet. Zum Lösen der Verriegelung weist die mechanische Schnittstelle 22 ein als ein Taster ausgebildetes Betätigungselement 68 auf, das mit dem Fixierelement 60 beweglich gekoppelt ist. Durch eine Betätigung des Betätigungselements 68 bewegt sich das Fixierelement 60 in das Gehäuse 48 des Akkupacks 18 hinein, und die Verriegelung zwischen dem Akkupack 18 und dem Verbraucher 14 wird gelöst, sodass der Akkupack 18 mit einer der Relativbewegung in Einschubrichtung 66 entgegengesetzten Bewegung gelöst werden kann.
In Fig. 3 ist der Akkupack 18 ohne das Schnittstellengehäuse 52 und ohne die Seitenwände 54 gezeigt. Der Grundkörper 50 des Gehäuses 48 weist einen Zellenhalterbereich auf. Im Zellenhalterbereich ist zumindest eine Akkuzelle 70 aufgenommen, wobei der Akkupack 18 in dieser Ausführungsform beispielhaft zehn parallel und/oder seriell verschaltete Akkuzellen 70 aufweist. Die Akkuzellen 70 sind dabei zweilagig angeordnet, wobei eine Lage jeweils fünf Akkuzellen 70 aufweist. Die Akkuzellen 70 sind zylinderförmig ausgebildet und weisen an ihren Stirnflächen elektrische Zellpole 72 auf. Die Verbindung der Akkuzellen 70 untereinander wird über Zellverbinder 74 realisiert. Die Zellverbinder 74 sind zur elektrischen Verschaltung der Akkuzellen 70 untereinander in Parallel- und/oder Reihenschaltung ausgebildet. In der dargestellten Ausführungsform sind jeweils zwei oder vier Akkuzellen 70 über Zellverbinder 74 miteinander verbunden. Ferner ist zu erkennen, dass die einzelnen Akkuzellen 70 zur mechanischen Fixierung in dem Zellenhalterbereich des Grundkörpers 50 beabstandet voneinander aufgenommen sind. Der Zellenhalterbereich dient neben der Fixierung der Akkuzellen 70 in dem Gehäuse 48 auch zur Kühlung der Akkuzellen 70 und wird aus einem wärmeleitfähigen Material, beispielsweise Aluminium oder einem gut wärmeleitenden Kunststoff, gebildet. Des Weiteren weist der Zellenhalterbereich hülsenartige Isolierwandungen auf, so dass die einzelnen Akkuzellen 70 separiert werden und eine elektrische Isolierung der einzelnen Akkuzellen 70 voneinander gewährleistet werden kann.
Oberhalb des Zellenhalterbereichs, insbesondere im Bereich zwischen dem Grundkörper 50 und dem Schnittstellengehäuse 52, ist eine Elektronik 78 angeordnet. Die Elektronik 78 umfasst eine Leiterplatte 80. Die Elektronik 78 ist mit der Ladezustandsanzeige 58 verbunden. Auf der Leiterplatte 80 sind elektrische Kontaktelemente 82, die zum Laden und Entladen des Akkupacks 18 vorgesehen sind, und weitere Kontaktelemente 84, die zur Übermittlung von Zustandsin- formationen, wie beispielsweise den Ladezustand oder die Temperatur des Akkupacks 18, an den Verbraucher 14 ausgebildet sind, angeordnet. Die elektrischen Kontaktelemente 82 und die weiteren Kontaktelemente 84 sind der elektrischen Schnittstelle 46 zugeordnet. Die elektrischen Kontaktelemente 82, 84 sind im montierten Zustand des Akkupacks 18 in Ausnehmungen 83 (siehe Fig. 2) im Gehäuse 48, insbesondere im Schnittstellengehäuse 52, angeordnet. Die elektrischen Kontaktelemente 82 sind mit der Elektronik 78 und mit den Akkuzellen 70 verbunden. Die elektrische Verbindung der elektrischen Kontaktelemente 82 mit den Akkuzellen 70 erfolgt über als Lötstellen ausgebildete Kontaktstellen 86, an denen die Akkuzellen 70 über die Zellverbinder 74 mit als Drähte ausgebildeten elektrischen Leitern 88 verlötet sind. Alternativ ist auch eine Schweißverbindung des Zellverbinders 74 mit dem elektrischen Leiter 88 denkbar. Die Lötstellen 86 sind zwischen der Elektronik 78 und den Akkuzellen 70 angeordnet.
In Fig. 4a ist einer Explosionsdarstellung das Schnittstellengehäuse 52 gezeigt. Das Schnittstellengehäuse 52 ist als ein Teil des Außengehäuses des Akkupacks 18 ausgebildet. Das Schnittstellengehäuse 52 umfasst die mechanische Schnittstelle 22 des Akkupacks, die mit einer erhöhten Festigkeit und Verschleißbeständigkeit ausgebildet ist. Hierzu ist das Schnittstellengehäuse 52 formschlüssig mit zwei Verstärkungselementen 90 verbunden, die insbesondere im Verbindungsbereich 92 der mechanischen Schnittstelle 22 angeordnet sind. Das Schnittstellengehäuse 52 weist dasselbe Material wie das Gehäusematerial des Gehäuses 48 auf. Insbesondere ist das Schnittstellengehäuse 52 aus einem Kunststoff ausgebildet. Das Verstärkungselement 90 ist aus einem Blech ausgebildet. Insbesondere ist das Verstärkungselement 90 als ein Stanz- Biegeteil ausgebildet. Der Verbindungsbereich 92 wird durch den Bereich aufgespannt, in dem die Verbindungselemente 62 des Akkupacks 18 eine kraft- und formschlüssige Verbindung mit den korrespondierenden Verbindungselementen 64 des Verbrauchers 14 eingehen. Die als Führungsnuten ausgebildeten Verbindungselemente 62 des Akkupacks 18 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zu der Einschubrichtung 66. Um eine kraftschlüssige Verbindung herzustellen, ist es denkbar, dass die Verbindungselemente beispielhaft konusförmige Teilabschnitte aufweisen. Das Schnittstellengehäuse 52 weist zwei Verbindungselemente 62 auf, die jeweils mit einem einzelnen Verstärkungselement 90 verbunden sind. Die Verbindung des Schnittstellengehäuses 52 mit den Verstärkungselementen 90 ist nicht lösbar ausgebildet und wird insbesondere bei der Herstellung des Schnittstellengehäuses 52 erzeugt. Vorzugsweise wird das Schnittstellengehäuse 52 über ein Hybrid-Spritzgussverfahren hergestellt, bei dem die als Blecheinleger ausgebildeten Verstärkungselemente 90 in das Spritzgusswerkzeug für das Schnittstellenge- 5 häuse 52 eingelegt und umspritzt werden, insbesondere mit einem Kunststoff umspritzt. Alternativ ist auch denkbar, dass das Verstärkungselement 90 durch eine andere Verbindungsart, beispielhaft stoffschlüssig durch Verkleben mit dem Verbindungselement 62 verbunden wird. Die Verstärkungselemente 90 weisen mehrere Aussparungen 94 auf, um die Verbindung zwischen dem Schnittstellen- 10 gehäuse 52 und dem Verstärkungselement 90 zu verstärken. Die Länge des
Verstärkungselements 90 entspricht vorzugsweise der Länge des Verbindungselements 62, wobei unter der Länge des Verbindungselements 62 insbesondere die Länge des Bereichs des Verbindungselements 62 verstanden werden soll, in dem der Akkupack 18 beim Verbinden mit dem Verbraucher 14 geführt wird. Ali s ternativ ist auch denkbar, dass die Länge des Verstärkungselements 90 zumindest 30% der Länge des Verbindungselements 62, insbesondere zumindest 50% der Länge des Verbindungselements 62, vorzugsweise zumindest 75% der Länge des Verbindungselements 62, entspricht. Des Weiteren ist denkbar, dass mehr als ein Verstärkungselement 90 mit einem Verbindungselement 62 verbun- 20 den ist und dieses verstärkt.
In Fig. 4b ist ein Schnitt durch eine perspektivische Ansicht des mit den Verstärkungselementen 90 verbundenen Schnittstellengehäuses 52 gezeigt. Das Verstärkungselement 90 ist mit der mechanischen Schnittstelle 22 bzw. dem
25 Schnittstellengehäuse 52 derart verbunden, dass das Verstärkungselement 90 im Querschnitt teilweise vollständig, teilweise einseitig von dem Schnittstellengehäuse 52 umschlossen ist. Das Querschnittsprofil des Verstärkungselements 90 verschieden Formen annehmen, wie beispielsweise L-, U-, T-, Doppel T- förmig oder eine Kombination dieser Formen. Insbesondere ist das Verstärkungsele-
30 ment 90 derart angeordnet, dass das Verstärkungselement 90 als eine Außenfläche 96 des Verbindungselements 62 ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Verstärkungselement 90 aus einem korrosionsbeständigen Metall oder einer korrosionsbeständigen Metalllegierung ausgebildet. Das Verstärkungselement 90 ist vorzugsweise als eine Auflagefläche 98 des Verbindungselements 62 ausgebil- 35 det, die im verbundenen Zustand an dem korrespondierenden Verbindungsele- ment 64 des Verbrauchers 14 anliegt, und auf die eine von dem Gewicht des Akkupacks 18 ausgehende Gewichtskraft wirkt. Das Schnittstellengehäuse 52 wird über die als Schrauben ausgebildeten Befestigungselemente 56 mit den weiteren Gehäuseteilen 54 des Gehäuses 48 des Akkupacks 18 verbunden. Hierfür weist das Schnittstellengehäuse 52 Befestigungselementaufnahmen 100 (siehe Fig. 4a) auf, die beispielhaft als Schraubdome ausgebildet sind. Um die Festigkeit der mechanischen Schnittstelle 22 weiter zu erhöhen, weist das Verstärkungselement 90 ebenfalls zumindest eine Befestigungselementaufnahme 102 (siehe Fig. 4a) auf, die im verbundenen Zustand derart benachbart zu dem Befestigungselementaufnahmen 100 des Schnittstellengehäuses 52 angeordnet ist, dass das Befestigungselement 56 durch beide Befestigungselementaufnahmen 100, 102 aufgenommen wird. Vorteilhaft wird dadurch die Kraft, die auf die Auflageflächen 98 wirkt, somit auch durch zumindest eines bzw. zwei der Befestigungselemente 56 aufgenommen.
In Fig. 5 ist ein Querschnitt durch die mechanische Schnittstelle 20 des Verbrauchers 14 und die mechanische Schnittstelle 22 des Akkupacks 18 des Systems 10 gemäß Fig. 1 gezeigt. Der Verbraucher 14 weist eine elektrische Schnittstelle 44 auf, die mehrere elektrische Kontakte 104 umfasst und über die die elektrische Schnittstelle 44 des Verbrauchers 14 mit der elektrischen Schnittstelle 46 des Akkupacks 18 elektrisch verbindbar ist. Die elektrischen Kontakte 104 sind auf einem Kontakthalter 105 angeordnet, der im Handgriff 28 des Verbrauchers 14, insbesondere im Fuß des Handgriffs 28 des Verbrauchers 14, befestigt ist.
In dieser Ausführungsform greift das als Führungsschiene ausgebildete Verbindungselement 64 des Verbrauchers 14 in das korrespondierende, als Führungsnut ausgebildete, Verbindungselement 62 des Akkupacks 18 ein. In dieser Ausführungsform ist lediglich die mechanische Schnittstelle 22 des Akkupacks 18 mittels Verstärkungselementen 90 verstärkt. Alternativ oder zusätzlich ist allerdings auch denkbar, dass die mechanische Schnittstelle 20 des Verbrauchers 14 mit Verstärkungselementen ausgebildet ist. Das Verbindungselement 64 liegt an drei Außenflächen des Verbindungselements 62 des Akkupacks 18 an, wobei zwei der drei Außenflächen des Verbindungselements 62 aus dem Verstärkungselement 90 ausgebildet sind. Während eines normalen Betriebs der Handwerkzeugmaschine 12 entspricht die Orientierung des Systems 10 im Wesentli- chen der in Fig. 1 dargestellten Orientierung, wobei der Akkupack 18 am unteren Ende der Handwerkzeugmaschine 12 angeordnet ist. In dieser Orientierung wirkt wie bereits zuvor beschrieben, eine Kraft ausgehend vom Gewicht des Akkupacks 18 auf die Auflagefläche 98 des Verbindungselements 62.
In Fig. 6 ist eine alternative Ausführungsform der mechanischen Schnittstelle 22a mit einem alternativen Verstärkungselement 90a gezeigt. Die mechanische Schnittstelle 22a umfasst ein einzelnes Verstärkungselement 90a, das derart mit dem Schnittstellengehäuse 52a verbunden ist, dass alle Verbindungselemente 62a der mechanischen Schnittstelle 22a durch das einzelne Verstärkungselement 90a verstärkt werden. Das Verstärkungselement 90a besteht aus zwei Teilbereichen 106a, die im Wesentlichen den Verstärkungselementen 90 des vorherigen Ausführungsbeispiels entsprechen, wobei die zwei Teilbereiche 106a über Querverstrebungen 108a miteinander verbunden sind. Vorteilhaft kann dadurch die Festigkeit der mechanischen Schnittstelle 22a weiter erhöht werden.
In Fig. 7a ist eine weitere alternative Ausführungsform der mechanischen Schnittstelle 22b mit einem alternativen Verstärkungselement 90b gezeigt. Das Schnittstellengehäuse 52b ist, wie zuvor beschrieben, aus einem Kunststoff ausgebildet und umfasst zwei Verbindungselemente 62b. Die Verbindungselemente 62b sind, wie zuvor beschrieben, mit jeweils einem Verstärkungselement 90b verbunden, insbesondere über ein Hybrid-Spitzgussverfahren miteinander verbunden. Die Verstärkungselemente 90b sind als Blecheinleger ausgebildet und erstrecken sich entlang der Längserstreckung der Verbindungselemente 62b. Die Verstärkungselemente 90b weisen eine Vielzahl an Löchern 94 auf, über die die Verbindung des Verstärkungselements 90b mit dem Verbindungselement 62b verstärken werden kann, in dem sich das Schnittstellengehäuse 52b bzw. das Verbindungselement 62b mit dem Verstärkungselement 90b beim Herstellungs- prozess verkrallt. Des Weiteren weisen die Verstärkungselemente 90b jeweils drei Befestigungselementaufnahmen 102b auf.
In Fig. 7b ist ein Schnitt durch die mechanische Schnittstelle 22b gezeigt. Im Unterschied zu der Ausführungsform der mechanischen Schnittstelle 22 gemäß Fig. 4 bildet das Verstärkungselement 90b nicht die Außenfläche 96b des Verbindungselements 62b. Wie im Querschnitt zu sehen ist, ist das Verstärkungsele- ment 90b im Verbindungsbereich im Wesentlichen vollständig von dem Schnittstellengehäuse 52b bzw. dem Verbindungselement 62b umschlossen. Vorzugsweise ist das Verstärkungselement 90b derart von dem Schnittstellengehäuse 52b umschlossen, dass das Verstärkungselement 90b durch das Schnittstellen- gehäuse 52b gegenüber Feuchtigkeit abgeschirmt ist und somit keine Feuchtigkeit von außen in Kontakt mit dem Verstärkungselement 90b kommen kann. Vorteilhaft kann dadurch ein nicht korrosionsbeständiges Metall oder eine nicht korrosionsbeständige Metalllegierung zur Herstellung des Verstärkungselements 90b eingesetzt werden.
In Fig. 8 ist eine weitere alternative Ausführungsform des Akkupacks 18c mit einer mechanischen Schnittstelle 22c in einer Draufsicht gezeigt. Der Aufbau des Akkupacks 18c entspricht im Wesentlichen dem Aufbau des Akkupacks 18 gemäß Fig. 2 und 3, unterscheidet sich jedoch im Wesentlichen durch die mechani- sehe Schnittstelle 22c, die ein metallisches Schnittstellengehäuse 52c aufweist.
Das Gehäuse 48c des Akkupacks 18c ist in dieser Ausführungsform überwiegend aus Kunststoff oder aus einem kunststoffhaltigen Material ausgebildet. Unter überwiegend soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass zumindest 50%, vorzugsweise zumindest 75%, der Außenfläche des Gehäuses durch Kunststoff oder ein kunststoff haltiges Material ausgebildet ist.
Insbesondere sind der Grundkörper 50c und die Seitenwände 54c aus einem kunststoffhaltigen Material ausgebildet. Das Schnittstellengehäuse 52c ist beispielhaft aus Aluminium ausgebildet. Alternativ sind allerdings auch andere Metall oder Metalllegierungen, insbesondere Nichtmetalle geeignet. Das Schnittstel- lengehäuse 52c umfasst Verbindungselemente 62c, die wie bereits zuvor beschrieben zur kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung mit einem Verbraucher 14 ausgebildet sind. Die Verbindungselemente 62c sind einstückig mit dem Schnittstellengehäuse 52c und insbesondere als Führungsnuten ausgebildet. Die Außenflächen 96c der Verbindungselemente 62c sind teilweise als Führungsflä- chen ausgebildet, entlang derer der Akkupack 18c beim Verbinden mit dem Verbraucher 14 geführt wird. Die Außenflächen 96c der Verbindungselemente 62c sind vorzugsweise derart mechanisch bearbeitet, dass der Verschleiß im Bereich der Führungsflächen reduziert wird. Beispielhaft können die Außenflächen 96c mittels Fräsen, Schleifen, Polieren, etc. bearbeitet sein. Durch die metallische mechanische Schnittstelle 22c weist der Akkupack im Bereich der mechanischen Schnittstelle 22c, insbesondere im Bereich der Verbindungselemente 62c, eine Zugfestigkeit bzw. Streckungsgrenze auf, die höher ist, als die mittlere Zugfestigkeit bzw. Streckungsgrenze des Gehäuses 48c.
In Fig. 9a ist ein Schnitt durch die in Fig. 8 eingezeichnete Ebene B gezeigt. Die Ebene B verläuft durch das Schnittstellengehäuse 52c und die in Ausnehmungen 83c des Schnittstellengehäuses 52c angeordneten elektrischen Kontaktelemente 82c, 84c. Der Bereich, in dem die elektrischen Kontaktelemente 82c, 84c angeordnet sind, insbesondere der von der Ausnehmung 83c aufgespannte Bereich, bildet einen elektrischen Kontaktbereich 112c, in welchem das elektrische Kontaktelement 82c oder das weitere elektrische Kontaktelement 84c mit den korrespondierenden elektrischen Schnittstelle 44 des Verbrauchers 14 elektrisch verbindbar ist. Insbesondere sind die elektrischen Kontaktelemente 82c, 84c jeweils zwischen zwei seitlichen Wänden 110c des Schnittstellengehäuses 52 angeordnet, die den elektrischen Kontaktbereich 112c räumlich begrenzen. Die elektrischen Kontaktelemente 82c, 84c sind beispielhaft als Federkontakte ausgebildet. Um sicherzustellen, dass kein elektrischer Kontakt der elektrischen Kontaktelemente 82c, 84c mit dem elektrisch leitfähigen Schnittstellengehäuse 52c hergestellt wird, weist der Akkupack 18c Isolierelemente 114c auf. Die Isolierelemente 114c sind vorzugsweise über eine kraft- und/oder formschlüssige oder über eine stoffschlüssige Verbindung mit Schnittstellengehäuse 52c verbunden. Die Isolierelemente 114c sind insbesondere derart zwischen einem elektrischen Kontaktelement 82c, 84c oder einem anderen stromführenden Element, beispielsweise einem elektronischen Bauteil 81c (siehe Fig. 9b) der Elektronik 78c des Akkupacks 18c, angeordnet, dass das Schnittstellengehäuse 52c nicht unter Strom gesetzt werden kann, wodurch vorteilhaft Kurzschlüsse bei einem metallischen Schnittstellengehäuse 52c unterbunden werden können. Die Isolierelemente 114c können beispielsweise als eine Isolierfolie 116c ausgebildet sein. Die als Isolierfolie 116c ausgebildeten Isolierelemente 114c können beispielsweise stoffschlüssig über eine Klebeverbindung mit den seitlichen Wänden 112c, die die elektrischen Kontaktelemente 82c, 84 umgeben, verbunden werden. Unterhalb der elektrischen Kontaktelemente 82c, 84c ist die Leiterplatte 80c und oberhalb der elektrischen Kontaktelemente 82c, 84c ist das Schnittstellengehäuse 52c angeordnet. Insbesondere ist ergänzend auf der Innenfläche des Schnittstellengehäuses 52c oberhalb der elektrischen Kontaktelemente 82c, 84c ebenfalls ein Isolierelemente 114c angeordnet, das beispielsweise als ein Isoliereinleger 118c ausgebildet ist (siehe Fig. 9b). Der Isoliereinleger kann als ein Spritzgussteil ausgebildet und mittels einer Klipsverbindung an der Innenfläche des Schnittstellengehäuses 52c angebracht sein. Alternativ ist auch denkbar, dass die gesamte Innenfläche des Schnittstellengehäuses 52c mit einer elektrisch isolierenden Kunststoffbeschichtung beschichtet ist.
In Fig. 10 ist eine weitere alternative Ausführungsform des Akkupacks 18d mit einer mechanischen Schnittstelle 22d gezeigt. Analog zu der vorherigen Ausführungsform ist die mechanische Schnittstelle 22d metallisch ausgebildet. Der Akkupack 18d ist in einem Längsschnitt gezeigt. An der Innenfläche des Schnittstellengehäuses 52d ist oberhalb der Elektronik 78d, insbesondere oberhalb der Leiterplatte 80d, ein Isolierelement 114d angeordnet. Innerhalb des Akkupacks 18d, insbesondere auf der Leiterplatte 80d sind Wärmequellen 120d angeordnet, die sich beim Laden oder Entladen des Akkupacks 18d erwärmen. Die Wärmequellen 120d können als stromführende Elemente oder auch als ein über ein stromführendes Element sich erwärmendes Bauteil ausgebildet sein. Zur effizienten Kühlung weist der Akkupack 18d Wärmeleitelemente 122d, die dazu ausgebildet sind, die Wärmequellen 120d mit dem metallischen Schnittstellengehäuse 52d thermisch zu verbinden, wodurch vorteilhaft ein effizienter Wärmetransport aus dem inneren des Gehäuses 48d des Akkupacks 18d heraus realisiert werden kann. Das Wärmeleitelement 122d ist beispielhaft als eine Wärmeleitfolie ausgebildet, die doppelseitig klebend zur einfachen Montage ausgebildet ist. Die Wärmeleitelemente 122d liegen sowohl an den Wärmequellen 120d als auch am Schnittstellengehäuse 52d, insbesondere direkt, an. Die Größe der Wärmeleitelemente 122d ist vorzugsweise im Wesentlichen an die Größe der zu kühlenden Wärmequellen 120d angepasst. Vorteilhaft weist das Isolierelement 114d Ausnehmungen auf, in denen die Wärmeleitelemente 122d angeordnet sind und durch die die Wärmeleitelemente 122d mit dem Schnittstellengehäuse 52d thermisch verbindbar ist. Die Wärmeleitelemente 122d sind insbesondere elektrisch isolierend ausgebildet.

Claims

Ansprüche
1. Akkupack, insbesondere Handwerkzeugmaschinenakkupack, mit einem Gehäuse (48), in welchem zumindest eine Akkuzelle (70) angeordnet ist, mit einer mechanischen Schnittstelle (22), über die der Akkupack (18) mit einem externen Verbraucher (14) mechanisch verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Schnittstelle (22) eine erhöhte Festigkeit aufweist.
2. Akkupack nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Schnittstelle (22) eine Auflagefläche (98) aufweist, und ein Verhältnis zwischen der Auflagefläche (98) der mechanischen Schnittstelle (22) und einem Gewicht des Akkupacks (18) kleiner ist als 5 cm2/kg.
3. Akkupack nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (48) im Wesentlichen aus einem Gehäusematerial ausgebildet ist und dass in zumindest einem Verbindungsbereich (96) der mechanischen Schnittstelle (22) zumindest ein Verstärkungselement (90) angeordnet ist, das aus einem Material ausgebildet ist, das eine höhere Festigkeit aufweist, als das Gehäusematerial.
4. Akkupack nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsbereich (96) der mechanischen Schnittstelle (22) ein Verbindungselement (62) umfasst, welches zu einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung des Akkupacks (18) mit dem Verbraucher (14) ausgebildet ist.
5. Akkupack nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (62) und/oder das Verstärkungselement (90) derart ausgebildet sind, dass der Akkupack (18) zur Herstellung der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung durch das Verbindungselement (62) und/oder das Verstärkungselement (90) führbar ist.
6. Akkupack nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (90) teilweise, insbesondere vollständig, an einer Außenfläche (96) des Ver- bindungselements (62) angeordnet ist.
7. Akkupack nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (90b) teilweise oder vollständig von dem Verbindungselement (62b) umschlossen ist.
8. Akkupack nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Verbindungselement (62) mit zumindest einem Verstärkungselement (90), insbesondere einem einzelnen Verstärkungselement (90), verbunden ist.
9. Akkupack nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (62a) mit einem einzelnen Verstärkungselement (90a) verbunden sind.
10. Akkupack nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (90) kraft- und/oder formschlüssig mit dem Verbindungselement (62) verbindbar ist.
11. Akkupack nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (90) als ein Einlegeteil ausgebildet ist.
12. Akkupack nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (62) durch Umspritzen des Verstärkungselements (90) hergestellt ist.
13. Akkupack nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (90) aus einem Metall oder einer Metall-Legierung ausgebildet ist.
14. Akkupack nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (90) aus einem sich von dem Kunststoff des Gehäuses (48) unterscheidenden Kunststoff oder aus einer Keramik ausgebildet ist.
15. Verfahren zur Herstellung eines Akkupacks nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Schnittstelle (22) mittels eines Mehrkomponentenspritzgussverfahrens oder mittels eines Hybrid- Spritzgussverfahren hergestellt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (62) durch Umspritzen des Verstärkungselements (90) hergestellt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (90) zumindest ein Loch (94) oder zumindest eine Aussparung (94) aufweist.
18. Verbraucher, insbesondere Handwerkzeugmaschine, zur Verbindung mit einem Akkupack mit einer mechanischen Schnittstelle (22; 22a; 22b) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
19. System aus einem Akkupack (18; 18a; 18b) und einem Verbraucher (14) mit einer mechanischen Schnittstelle (22; 22a; 22b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021115105A1 (de) 2021-06-11 2022-12-15 Metabowerke Gmbh Akkubetriebene Handwerkzeugmaschine
EP4190499A1 (de) * 2021-12-01 2023-06-07 Hilti Aktiengesellschaft System, schnittstelle, werkzeugmaschine und energieversorgungsvorrichtung
US20240186638A1 (en) * 2022-12-06 2024-06-06 Milwaukee Electric Tool Corporation Battery pack assembly

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5902080A (en) * 1997-07-11 1999-05-11 Roto Zip Tool Corporation Spiral cutting tool with detachable battery pack
US20060151189A1 (en) * 2005-01-10 2006-07-13 Shuming Wu Power tool with battery power supply
EP2000267A2 (de) * 2007-06-07 2008-12-10 Makita Corporation Tragbares elektrisches Werkzeug
US20130031762A1 (en) * 2011-08-01 2013-02-07 Justin Terrance Chellew Devices including power tools with non-binding linear slides and associated methods
DE102014225998A1 (de) * 2014-12-16 2016-06-16 Robert Bosch Gmbh Handwerkzeugmaschine
DE102015207730A1 (de) 2015-04-28 2016-11-03 Robert Bosch Gmbh Ladegerät für ein Akkupack einer Handwerkzeugmaschine
US20160359151A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 Milwaukee Electric Tool Corporation Support member for battery pack top housing

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10076833B2 (en) * 2013-10-10 2018-09-18 Makita Corporation Electric tools
DE102015201574A1 (de) * 2014-04-17 2015-10-22 Robert Bosch Gmbh Akkuvorrichtung
DE102014224575A1 (de) * 2014-12-02 2016-06-02 Robert Bosch Gmbh Akkuvorrichtung

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5902080A (en) * 1997-07-11 1999-05-11 Roto Zip Tool Corporation Spiral cutting tool with detachable battery pack
US20060151189A1 (en) * 2005-01-10 2006-07-13 Shuming Wu Power tool with battery power supply
EP2000267A2 (de) * 2007-06-07 2008-12-10 Makita Corporation Tragbares elektrisches Werkzeug
US20130031762A1 (en) * 2011-08-01 2013-02-07 Justin Terrance Chellew Devices including power tools with non-binding linear slides and associated methods
DE102014225998A1 (de) * 2014-12-16 2016-06-16 Robert Bosch Gmbh Handwerkzeugmaschine
DE102015207730A1 (de) 2015-04-28 2016-11-03 Robert Bosch Gmbh Ladegerät für ein Akkupack einer Handwerkzeugmaschine
US20160359151A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 Milwaukee Electric Tool Corporation Support member for battery pack top housing

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