DE102008036395A1

DE102008036395A1 - Steuergerät, insbesondere in der Art eines elektrischen Schalters für Elektrohandwerkzeuge

Info

Publication number: DE102008036395A1
Application number: DE102008036395A
Authority: DE
Inventors: Alfons Steidle; Timo Schutzbach; Klaus Fiederer; Gerhard Niklewski; Daniel Hafen; Thomas BRÜNTRUP
Original assignee: Marquardt GmbH
Current assignee: Marquardt GmbH
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2009-02-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät, insbesondere einen elektrischen Schalter (1) zur Verwendung für Elektrohandwerkzeug, wie ein Akku- und/oder Netz-Elektrowerkzeug, beispielsweise Bohrmaschinen, Schleifer, Sägen, Hobel, Winkelschleifer o. dgl., mit einem Elektromotor. Der Schalter (1) besitzt ein Gehäuse (2) zur Aufnahme wenigstens eines wärmeerzeugenden Leistungsbauteils, wie eines Leistungstransistors, eines MOS-FETs, eines Triacs o. dgl., das insbesondere in einer elektrischen Schaltungsanordnung angeordnet ist. Die Schaltungsanordnung dient beispielsweise zur Steuerung und/oder Regelung des Elektromotors durch entsprechende Steuerung und/oder Regelung des durch das Leistungsbauteil zum Elektromotor fließenden elektrischen Laststroms. Das wärmeerzeugende Leistungsbauteil und/oder wenigstens Teile der Schaltungsanordnung stehen mit einem an der Außenseite des Gehäuses (2) befindlichen Kühlkörper (6) in wärmeleitender Verbindung. Der Kühlkörper (6) weist wenigstens zwei Bereiche auf, wobei der erste Bereich des Kühlkörpers (6) im Gehäuse (2) angeordnet ist, derart, daß das wärmeerzeugende Bauteil und/oder wenigstens Teile der Schaltungsanordnung in direkter Verbindung mit dem ersten Bereich stehen, und wobei der zweite Bereich (12) des Kühlkörpers (6) aus dem Gehäuse (2), insbesondere in der Art eines beidseitig seitlichen Austritts aus dem Gehäuse (2), herausragt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuergerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Steuergeräte finden vor allem als elektrische Schalter für ein Elektrohandwerkzeug mit einem Elektromotor, wie für ein Akku- und/oder Netz-Elektrowerkzeug, Verwendung. Bei diesen Elektrowerkzeugen kann es sich um Bohrmaschinen, Schleifer, Sägen, Hobel, Winkelschleifer o. dgl. handeln.
Aus der DE 195 08 925 A1 ist ein elektrischer Schalter für ein Elektrowerkzeug bekannt, der ein Gehäuse zur Aufnahme einer elektrischen Schaltungsanordnung zur Steuerung und/oder Regelung des Elektromotors aufweist. Bei einer solchen Schaltungsanordnung kann es sich um einen Elektronikbaustein für die Steuerung und/oder Regelung der Drehzahl des Elektromotors, beispielsweise durch Pulsweitenmodulation, handeln. Weitere Einsatzfälle für einen solchen Elektronikbaustein können die Steuerung und/oder Regelung des Freilaufs, beispielsweise durch Dioden, des Drehmoments, beispielsweise durch Stromregelung, oder anderer Kenngrößen, wie automatische Abschaltung, automatische Regelung, elektronische Bremsung, elektronischer Sanftanlauf des Elektromotors o. dgl., sein. Die im Gehäuse befindliche Schaltungsanordnung enthält nun wiederum wenigstens ein Bauteil, wie einen Leistungshalbleiter, einen Leistungstransistor, einen MOS-FET, einen Triac o. dgl., das zur entsprechenden Steuerung und/oder Regelung des durch das Bauteil zum Elektromotor fließenden elektrischen Laststroms dient.
Das Bauteil erzeugt aufgrund seiner Funktion als Leistungsbauteil eine Verlustleistung in Form von Wärme, die aus dem Gehäuse abzuführen ist. Ebenso können sonstige Teile der Schaltungsanordnung Verlustwärme erzeugen. Zur Abführung dieser Wärme dient ein an der Außenseite des Gehäuses befindlicher Kühlkörper, mit dem das wärmeerzeugende Bauteil und/oder wenigstens Teile der Schaltungsanordnung in wärmeleitender Verbindung stehen. Es hat sich nun herausgestellt, daß in manchen Fällen, insbesondere im Dauerlast- und/oder Blockierfall des Elektrowerkzeugs bei bisherigen Kühlkörpern die Wärmeabfuhr nicht genügend ist. Es liegt auf der Hand, daß in solchen Fällen die Betriebssicherheit des Schalters und damit des Elektrowerkzeugs leidet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kühlkörper derart weiterzuentwickeln, daß die Abführung der Wärme aus dem Gehäuse verbessert ist. Insbesondere soll eine effektive Kühlung des Leistungshalbleiters im Dauerlast- und/oder Blockierfall unter Ausnutzung des im Gerät bestehenden Kühlluftstromes und/oder Beachtung der beengten Platzverhältnisse in der Griffschale und/oder Berücksichtigung der einfachen Kontaktiermöglichkeit zwischen Schalter sowie Motor gegeben sein.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Steuergerät durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Steuergerät weist der Kühlkörper wenigstens zwei Bereiche auf. Der erste Bereich des Kühlkörpers ist im Gehäuse angeordnet, derart daß das wärmeerzeugende Bauteil und/oder wenigstens Teile der Schaltungsanordnung in direkter Verbindung mit dem ersten Bereich stehen, also am ersten Bereich in wärmeleitender Verbindung befestigt sind. Der zweite Bereich des Kühlkörpers ragt aus dem Gehäuse heraus, insbesondere in der Art eines beidseitig seitlichen Austritts aus dem Gehäuse. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In üblicher Weise ist bei einem Elektrowerkzeug der Schalter im Elektrowerkzeug-Gehäuse, und zwar bevorzugterweise in dessen Handgriff angeordnet. Um eine weitere Verbesserung der Wärmeabfuhr zu erzielen, reicht der zweite Bereich des Kühlkörpers bis in den Bereich des Kühlluftstromes für das Elektrowerkzeug, der vor allem zur Kühlung des Elektromotors dient, hinein. Entgegen bisherigen Ausgestaltungen ist der zweite Bereich somit bis in den Kühlluftstrom fortgesetzt.
Der Kühlkörper kann der abzuführenden Wärme entsprechend angepaßt sein. Hierfür ist der Kühlkörper im Hinblick auf dessen Dicke gestuft ausgestaltet. Der erste Bereich des Kühlkörpers ist vor allem im Bereich des Leistungshalbleiters und/oder des Leistungsbauteils mit einer höheren Materialstärke versehen, um so die Wärmeableitung weiter zu verbessern.
Ein Teil des in den Kühlluftstrom ragenden zweiten Bereichs des Kühlkörpers kann flügelartig ausgestaltet sein. Vor allem ragt dann der flügelartige zweite Bereich in den Kühlluftstrom für das Elektrowerkzeug hinein. Weiterhin kann der flügelartige zweite Bereich des Kühlkörpers mit Schlitzen, Durchbrüchen, Öffnungen o. dgl. zur Vergrößerung der Oberfläche und/oder Erleichterung des Luftstroms für den Luftdurchtritt versehen sein. Eine solche Ausgestaltung ist in besonderer Weise dem Bauraum im Elektrowerkzeug angepaßt und optimiert die Wärmeabfuhr.
Die Montage des Kühlkörpers im Gehäuse läßt sich in einfacher Weise dadurch bewerkstelligen, daß der zweite Bereich am Austritt aus dem Gehäuse in Bezug auf den ersten Bereich abgewinkelt ist. Dabei bietet es sich an, daß die Abwinkelung in etwa 90° beträgt. Zweckmäßigerweise liegt der zweite Bereich an der Wandung des Gehäuses an. Eine einfache Montage des Kühlkörpers ist dann gegeben, wenn der Kühlkörper beispielsweise mittels Rast- und/oder Schnappverbindungen für den zweiten Bereich am Gehäuse befestigt ist.
In üblicher Weise kann das Gehäuse einen Sockel sowie einen Deckel umfassen. Zweckmäßigerweise ist der Kühlkörper am Sockel befestigt. Der einfachen Montage halber kann der Deckel mittels Rast- und/oder Schnappverbindungen am Sockel befestigt sein, wobei dann der zweite Bereich des Kühlkörpers eine Aussparung für die Rast- und/oder Schanppverbindung zwischen Deckel und Sockel aufweist.
In Anpassung an die Flußrichtung des Kühlluftstromes kann der flügelartige zweite Bereich winklig vom restlichen zweiten Bereich abstehend ausgestaltet sein. Bevorzugterweise beträgt der Winkel zwischen diesen Bereichen zwischen 90° und 160°, insbesondere in etwa 120°. Um optimal im Kühlluftstrom befindlich zu sein, überragt der zweite flügelartige Bereich das Gehäuse. Eine weitere Optimierung der Wärmeabfuhr läßt sich dadurch erreichen, daß auch der flügelartige zweite Bereich zumindest teilweise mit einer höheren Materialstärke versehen ist.
Für eine kostengünstige Herstellbarkeit ist der Kühlkörper weitgehend einstückig ausgebildet. Dabei bietet es sich an, den Kühlkörper in der Art eines Stanzbiegeteils aus einem gefrästen und/oder gewalzten Blechband herzustellen. Desweiteren kann der Bereich höherer Materialstärke am Kühlkörper durch Aufplattierung, Aufschweißung, Auflötung o. dgl. hergestellt sein. Als Material für den Kühlkörper bieten sich gut wärmeleitfähige Werkstoffe, wie Kupfer, Aluminium, Stahl o. dgl. an.
Zusammenfassend läßt sich für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung feststellen, daß der Köhlkörper gestuft mit einer höheren Materialstärke im Bereich des Leistungshalbleiters ausgestaltet ist. Die Anordnung des Kühlkörpers im Schalter erfolgt mit einem beidseitig seitlichen Austritt aus dem Schaltergehäuse und einer Fortsetzung des Kühlkörpers bis in den Bereich des Geräte-Kühlluftstromes. Optional kann die Fortsetzung mit Schlitzen für den Luftdurchtritt zur Vergrößerung der Oberfläche und/oder Erleichterung des Luftstroms versehen sein.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die Aufdickung des Kühlkörpers im Bereich des Leistungshalbleiters im Blockierfall mehr Wärme aufgenommen und vom Leistungshalbleiter abgezogen wird. Aufgrund des größeren Querschnitts kann auch im Dauerlastfall deutlich mehr Wärme abtransportiert und in den Bereich des Kühlluftstroms weitergeleitet werden. Hierdurch kann ein niedriger spezifizierter und deutlich günstigerer Leistungshalbleiter verwendet werden. Es ergibt sich damit auch eine Kostenersparnis. Außerdem ist durch die verbesserte Abführung der Verlustwärme die Betriebssicherheit des Steuergeräts und/oder des Schalters verbessert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
1 einen elektrischen Schalter in perspektivischer Gesamtansicht,
2 den Kühlkörper des Schalters aus 1 als Einzelteil in perspektivischer Ansicht,
3 das Kontaktsystem des Schalters aus 1,
4 die Ausgestaltung der Umlenkung der Betätigungsbewegung für den Schalter und
5 eine Einschaltsperreinrichtung für das Betätigungsorgan des Schalters.
In 1 ist ein elektrischer Schalter 1 gezeigt, der zur Verwendung für ein Elektrohandwerkzeug mit einem Elektromotor, wie für ein Akku- und/oder Netz-Elektrowerkzeug, geeignet ist. Bei den Elektrowerkzeugen kann es sich beispielsweise um Bolumaschinen, Schleifer, Sägen, Hobel, Winkelschleifer o. dgl. handeln. Insbesondere ist der Schalter 1 zur Verwendung im Handgriff eines Zweihandwinkelschleifers geeignet. Der Schalter 1 besitzt ein Gehäuse 2 zur Aufnahme eines einen beweglichen Schaltkontakt 8 sowie einen Festkontakt 9 umfassenden Kontaktsystems 7 (siehe 3). Am Gehäuse 2 ist ein manuell vom Benutzer durch Verschwenken bewegbares Betätigungsorgan 3 angeordnet. Das Betätigungsorgan 3 wirkt bei dessen Betätigung auf den Schaltkontakt 8 zur Umschaltung des Kontaktsystems 7 ein, so daß das Elektrowerkzeug mittels des Betätigungsorgans 3 ein- und/oder ausschaltbar ist. Am Gehäuse 2 befinden sich weiterhin elektrische Anschlüsse 4 zur Verbindung des Schalters 1 mit einer Energiequelle sowie elektrische Anschlüsse 5 zur Verbindung des Schalters 1 mit dem Elektromotor.
Schließlich befindet sich im Gehäuse 2 eine elektrische Schaltungsanordnung zur Steuerung und/oder Regelung des Elektromotors. Die Schaltungsanordnung dient als Steuerelektronik zur Drehzahlveränderung des Elektromotors. Hierzu weist die Schaltungsanordnung wenigstens ein zugehöriges, wärmeerzeugendes Leistungsbauteil 10 (siehe 2), wie einen Leistungshalbleiter, einen Leistungstransistor, einen MOS-FET, einen Triac o. dgl., auf, wodurch eine entsprechende Steuerung und/oder Regelung des durch das Leistungsbauteil 10 zum Elektromotor fließenden elektrischen Laststroms erfolgt.
Um die während des Betriebs des Elektrowerkzeugs entstehende Verlustwärme aus dem Gehäuse 2 abzuführen, stehen das wärmeerzeugende Leistungsbauteil 10 und/oder wenigstens Teile der Schaltungsanordnung mit einem wenigstens teilweise an der Außenseite des Gehäuses 2 befindlichen Kühlkörper 6 in wärmeleitender Verbindung. Wie näher aus 2 hervorgeht weist der Kühlkörper 6 wenigstens zwei Bereiche 11, 12 auf, die in etwa in der Gestalt eines U's angeordnet sind. Der erste Bereich 11 des Kühlkörpers 6 ist derart im Gehäuse 2 angeordnet, daß das wärmeerzeugende Bauteil 10 und/oder wenigstens Teile der Schaltungsanordnung am ersten Bereich 11 in wärmeleitender Verbindung befestigt sind und somit in direkter Verbindung mit dem ersten Bereich 11 stehen. Der zweite Bereich 12 des Kühlkörpers 6 ragt aus dem Gehäuse 2 in der Art eines beidseitig seitlichen Austritts aus dem Gehäuse 2 heraus, wie man anhand der 1 erkennt.
Wie bereits erwähnt, ist der Schalter 1 im Handgriff des Elektrowerkzeugs, das ein Elektrowerkzeug-Gehäuse besitzt, angeordnet. Der zweite Bereich 12 des Kühlkörpers 6 reicht bis in den Bereich des Kühlluftstromes für das Elektrowerkzeug, der zur Kühlung des Elektromotors dient, hinein. Aufgrund dieser Fortsetzung 12' des zweiten Bereiches 12 dient somit der Kühlluftstrom gleichzeitig auch zur Kühlung des Schalters 1. Wie weiter aus 2 zu entnehmen ist, ist der Kühlkörper 6 im Hinblick auf dessen Dicke gestuft ausgestaltet. So ist der erste Bereich 11 des Kühlkörpers 6 im Bereich des Leistungsbauteils 10 mit einer höheren Materialstärke d1 versehen. Die Materialstärke d2 im zweiten Bereich 12, 12' ist entsprechend geringer. Dadurch wird eine verbesserte Wärmeableitung gerade im kritischen Bereich des Leistungsbauteils 10, wo eine große Verlustwärme entsteht, erzielt. Ein Teil des zweiten Bereich 12' des Kühlkörpers 6 ist flügelartig ausgestaltet, womit dieser in besserer sowie angepaßter Weise in den Kühlluftstrom für das Elektrowerkzeug hineinragt. Wie anhand von 1 erkennbar ist der flügelartige zweite Bereich 12' an der Frontseite des Kühlkörpers 6 angeordnet. Zusätzlich können noch weitere Teile des zweiten Bereichs 12'' flügelartig ausgestaltet sein, wobei diese weiteren Flügel 12'' an der vorderen Oberseite des Kühlkörpers 6 befindlich sind. Dadurch kann die Ausnutzung des Kühlluftstroms zur Wärmeabfuhr weiter optimiert werden. Der zweite Bereich 12' des Kühlkörpers 6 ist mit Schlitzen 13, Durchbrüchen, Öffnungen o. dgl. zur Vergrößerung der Oberfläche und/oder Erleichterung des Luftstroms für den Luftdurchtritt versehen. Mit anderen Worten handeltes sich um einen gestuften Kühlkörper 6, der im Bereich des Triacs 10 aufgedickt ist und Lüftungsschlitze 13 an den vorderen Flügeln 12' besitzt.
Wie man anhand von 2 sieht, ist der zweite Bereich 12 in Bezug auf den ersten Bereich 11 an einer Kante 32 abgewinkelt. Diese Abwinklung 32 befindet sich gemäß 1 am Austritt des Kühlkörpers 6 aus dem Gehäuse 2. Die Abwinkelung 32 beträgt in etwa 90°, so daß der zweite Bereich 12 dann an der jeweiligen Wandung des Gehäuses 2 anliegt. Wie weiter der 1 zu entnehmen ist, ist der Kühlkörper 6 mittels Rast- und/oder Schnappverbindungen 33 für den zweiten Bereich 12 am Gehäuse 2 befestigt.
Das Gehäuse 2 für den Schalter 1 umfaßt einen Sockel 34 sowie einen Deckel 35. Der Kühlkörper 6 ist mittel der Rast- und/oder Schnappverbindungen 33 am Sockel 34 befestigt. Weiter ist auch der Deckel 35 mittels Rast- und/oder Schnappverbindungen 36 am Sockel 34 befestigt. Der zweite Bereich 12 des Kühlkörpers 6 weist eine Aussparung 54 für die Aufnahme der Rast- und/oder Schnappverbindung 36 zwischen Deckel 35 und Sockel 34 auf.
Wie bereits erwähnt ragen die Flügel 12', 12'' in angepaßter Weise entsprechend den Verhältnissen im Elektrowerkzeug-Gehäuse in den Kühlluftstrom hinein. Hierzu ist gemäß 1 der flügelartige zweite Bereich 12', 12'' winklig vom restlichen zweiten Bereich 12 abstehend ausgestaltet. Der Winkel zwischen den Bereichen 12, 12' und/oder den Bereichen 12, 12'' beträgt zwischen 90° und 170°. Bei einem Zweihandwinkelschleifer-Schalter hat sich ein Winkel von in etwa 120° als besonders optimal erwiesen. Besonders günstig ist für die Wärmeabfuhr auch, wenn der zweite flügelartige Bereich 12', 12'' das Gehäuse 2 überragt. Eine weitere Optimierung der Wärmeabfuhr kann schließlich noch dadurch erreicht werden, indem der flügelartige zweite Bereich 12' zumindest teilweise mit einer höheren Materialstärke d3 versehen ist, wie in 2 zu sehen ist.
Der Kühlkörper 6 ist gemäß 2 weitgehend einstückig ausgestaltet. Ein solcher Kühlkörper 6 läßt sich aus einem gefrästen oder gewalzten Blechband aus Kupfer, Aluminium, Stahl o. dgl. in der Art eines Stanzbiegeteils herstellen. Die Bereiche mit höherer Materialstärke d1, d3 am Kühlkörper 6 lassen sich durch Aufplattierung, Aufschweißung, Auflötung o. dgl. des weiteren Materials herstellen.
Das Kontaktsystem 7 für den Schalter 1 ist näher in 3 zu sehen. Das Betätigungsorgan 3 wirkt mit einem Betätigungsglied 17 zum Umschalten des Kontaktsystems 7 zusammen, wie nachfolgend noch näher erläutert ist. Der mittels des Betätigungsglieds 17 über einen Ansatz 18 bewegliche Schaltkontakt 8 ist an einem Kontaktlager 14 schwenkbar gelagert. Das Kontaktlager 14 ist als ein federndes Lager ausgestaltet, derart daß die Kontaktkraft von der Federkraft des Kontaktlagers 14 selbst erzeugt wird. Damit kann die ansonsten übliche, mit dem Schaltkontakt 8 in Zusammenwirkung stehende Druckfeder oder Blattfeder eliminiert werden. Zur Erzeugung der Federkraft weist das Kontaktlager 14 einen in etwa U-förmig ausgestalteten Abschnitt 15 auf.
Im Gehäuse 2 befindet sich eine Leiterplatte 16, die zur Aufnahme von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen für die Steuer- und/oder Regelelektronik für das Elektrowerkzeug dient. Der U-förmige Abschnitt 15 ist in etwa parallel zur Leiterplatte 16 angeordnet und das Kontaktlager 14 ist mit seinem U-förmigen Abschnitt 15 direkt auf die Leiterplatte 16 gelötet. Hierzu ist der eine Schenkel 37 des U-förmigen Abschnitts 15 mittels wenigstens eines abstehenden Steckfußes 39 auf die Leiterplatte 16 gesteckt. Der Schenkel 37 ist dann am Steckfuß 39 mit der Leiterplatte 16 verlötet.
Ein weiterer Schenkel 38 des U-förmigen Abschnitts 15, der dem einen Schenkel 37 gegenüberliegt, weist eine in etwa senkrecht vom weiteren Schenkel 38 abstehende Lagerfläche 40 auf. Die Lagerfläche 40 schließt sich am Ende des weiteren Schenkels 38 des U-förmigen Abschnitts 15 an und besteht aus einem in etwa um 180° gefalteten Abschnitt des weiteren Schenkels 38. Der Schaltkontakt 8 ist als eine schwenkbare Wippe mit zwei Hebelarmen 41, 42 ausgestaltet. Der Schaltkontakt 8 besitzt eine Ausbauchung 43 zwischen den Hebelarmen 41, 42 zur Schwenklagerung der Wippe an der Lagerfläche 40. Das Betätigungsorgan 3 wirkt dann über das Betätigungsglied 17 mittels des Ansatzes 18 auf die beiden Hebelarme 41, 42 zum Verschwenken des Schaltkontakts 8 ein. Dabei wirkt weiterhin das Betätigungsorgan 3 über eine Schiebefläche 19 am Betätigungslied 17 derart mit dem Schaltkontakt 8 zusammen, daß eine Schiebebewegung für den Schaltkontakt 8 quer zur Öffnungs- und/oder Schließbewegung beim Umschalten des Kontaktsystems 7 erzeugt wird. Aufgrund dieser Schiebebewegung ist eine Art von Zwangsabriß für den Schaltkontakt 8 bewirkbar, um somit einem Verschweißen der Kontakte 8, 9 zu begegnen. Zusammenfassend ist festzustellen, daß ein Kontaktsystem 7 mit federndem Lager 14 geschaffen ist, wobei das federnde Lager 14 die Kraft zum Öffnen und/oder Schließen der Kontakte 8, 9 erzeugt, und wobei ein Zwangsabriß über die Schiebebewegung erfolgt.
Schließlich ist eine Stromschiene 44 von dem einen Schenkel 37 des U-förmigen Abschnitts 15 abgehend angeordnet, die als elektrische Verbindung zu dem aus dem Gehäuse 2 ragenden elektrischen Anschluß 5 (siehe 1), zu einem nicht weiter gezeigten Lötanschluß auf der Leiterplatte 16 o. dgl. dient. Die Stromschiene 44 steht in etwa senkrecht von dem einen Schenkel 37 des U-förmigen Abschnitts 15 ab. Zweckmäßigerweise sind die Stromschiene 44 und/oder der U-förmige Abschnitt 15 und/oder die Lagerfläche 40 und/oder der Steckfuß 39 einstückig in der Art eines Stanzbiegeteils ausgestaltet. Das solchermaßen in der Art eines Multifunktionsteils ausgestaltete Kontaktlager 14 kann aus Kupfer, Kupfer-Beryllium o. dgl. bestehen.
In 4 ist näher die Ausgestaltung zur schaltenden Einwirkung des Betätigungsorgans 3 auf das Kontaktsystem 7 zu sehen. Hierzu wirkt das Betätigungsorgan 3 bei dessen Bedienung durch den Benutzer zunächst auf einen gemäß Richtungspfeil 30 im wesentlichen vertikal beweglichen Stößel 20 ein. Der Stößel 20 ist mittel eines Gelenks 21 an einen gemäß Richtungspfeil 31 im wesentlichen horizontal beweglichen Schieber 22 angelenkt. Am Schieber 22 befindet sich das Betätigungsglied 17, und zwar an dessen dem Stößel 20 abgewandten Seite, so daß der Schieber 22 auf das Kontaktsystem 7 zum Umschalten einwirkt, indem die Bewegung des Betätigungsorgans 3 in etwa in Querrichtung zur Einwirkung auf das Kontaktsystem 7 umgelenkt ist.
Am Schieber 22 ist eine Feder 23 in der Art einer horizontalen Druckfeder angeordnet. Dadurch ist eine negative Kraft-Weg-Kennlinie beim Einschalten des Kontaktsystems 7 erzeugbar. Das bedeutet, daß eine hohe Anfangskraft und eine niedrige Halte-End-Kraft am Stößel 20 beziehungsweise am Betätigungsorgan 3 vorliegt. Die Feder 23 ist in einer kammerartigen Aufnahme 45 am Schieber 22 befindlich und ist an der dem Kontaktsystem 7 zugeordneten Seite der Kammer 45 mittels eines feststehenden Anschlags 46 festgehalten. Dadurch wird dann der Schieber 22 beim Betätigen des Betätigungsorgans 3 gegen die Kraft der Feder 23 bewegt. Das Gelenk 21 zwischen dem Stößel 20 und dem Schieber 22 ist als eine Gabel 47 mit einem Stiel 48 ausgestaltet. Die Gabel 47 ist mittels Zapfen 49 drehbar am Stößel 20 gelagert und der Stiel 48 ist mittels eines Zapfens 50 drehbar am Schieber 22 gelagert.
Das bewegliche Gelenk 21 zwischen dem Stößel 20 und dem Schieber 22 ist in einfacher Weise durch Montagespritzen im wesentlichen in einem Arbeitsgang hergestellt. Hierzu bestehen das Gelenk 21, und zwar insbesondere die Zapfen 49, 50 des Gelenks 21, aus einem ersten Kunststoff sowie der Stößel 20 und/oder der Schieber 22 aus einem zweiten Kunststoff, wobei die beiden Kunststoffe sich nicht miteinander verbinden. Zum Montagespritzen werden dann die beiden sich miteinander nicht verbindende Kunststoffe in die Spritzgießform für das Gelenk 21 sowie für den Stößel 20 und/oder den Schieber 22 gleichzeitig oder nacheinander eingespritzt.
Die Umlenkung der Betätigungsbewegung von einer vertikalen in eine horizontale Bewegung trägt zusammen mit der horizontalen Druckfeder 23 zur Erzeugung der hohen Anfangskraft sowie niedrigen Haltekraft bei. Außerdem wird dadurch ein schlanker Schalter 1 geschaffen, der insbesondere zum Einsatz im Handgriff eines Zweihandwinkelschleifers geeignet ist.
Wie der 1 entnommen werden kann, ist der Schalter 1 mit einer Einschaltsperreinrichtung 24 für das Betätigungsorgan 3 ausgerüstet. Die Einschaltsperreinrichtung 24, die in Detailansicht näher in 5 zu sehen ist, umfaßt ein Auflaufglied 25 am Gehäuse 2 sowie ein Sperrglied 26 am Betätigungsorgan 3. Die Einschaltsperreinrichtung 24 wirkt derart, daß das Betätigungsorgan 3 in etwa quer zur Betätigungsrichtung gemäß Pfeil 27 zur Überwindung der Einschaltsperreinrichtung 24, und zwar insbesondere des Auflaufglieds 25, also in Richtung gemäß Pfeil 28 verschiebbar ist.
Hierfür ist das Betätigungsorgan 3 an dem einen Ende 52 (siehe 1) verschwenk- sowie verschiebbar am Gehäuse 2 angeordnet. Zur Zusammenwirkung mit der Einschaltsperreinrichtung 24 übergreift das Betätigungsorgan 3 in der Art einer hohlen Kappe am anderen Ende 53 die Einschaltsperreinrichtung 24, wie besonders gut in 5 zu erkennen ist. Außerdem kann das Sperrglied 26 in betätigter Stellung des Betätigungsorgans 3 in eine korrespondierende Arretierung 29, die ebenfalls an der Einschaltsperreinrichtung 24 angeordnet ist, eingeführt werden, womit das Betätigungsorgan 3 für den Dauerbetrieb des Elektrowerkzeugs in der Arretierung 29 festgehalten ist.
Das Sperrglied 26 besteht aus einem Kunststoffsteg, womit der bisher verwendete Metallbolzen ersetzt sowie eine erleichterte Montage erzielt ist. Der Kunststoffsteg 26 besteht aus demselben Kunststoff wie das Betätigungsorgan 3 und ist am Betätigungsorgan 3 angespritzt, und zwar ist der Kunststoffsteg 26 beidseitig an den Innenwänden 51 des hohlen Betätigungsorgans 3 angespritzt. Hierfür ist die Sperrkulisse für die Einschaltsperre 24 und die Arretierung 29 auch entsprechend angepaßt.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann die Erfindung nicht nur bei Elektrowerkzeugschaltern eingesetzt werden, sondern kann auch an anderen Schaltern, beispielsweise solchen für Elektrohaushaltsgeräte, Elektrogartengeräte, Werkzeugmaschinen o. dgl., Verwendung finden. Desgleichen läßt sich die Erfindung auch an Steuergeräten mit oder ohne Gehäuse, beispielsweise für die Leistungselektronik des Elektrowerkzeugs, für Kraftfahrzeuge o. dgl., einsetzen.

1: elektrischer Schalter
2: Gehäuse
3: Betätigungsorgan (von Schalter)
4, 5: elektrischer Anschluß (am Schalter)
6: Kühlkörper
7: Kontaktsystem
8: Schaltkontakt/Kontakt
9: Festkontakt/Kontakt
10: Leistungsbauteil/Bauteil/Triac
11: (erster) Bereich (des Kühlkörpers)
12: (zweiter) Bereich (des Kühlkörpers)
12': Fortsetzung/zweiter Bereich/Flügel
12'': zweiter Bereich/(weiterer) Flügel
13: (Lüftungs)Schlitz
14: Kontaktlager/federndes Lager
15: U-förmiger Abschnitt (von Kontaktlager)
16: Leiterplatte
17: Betätigungsglied
18: Ansatz (an Betätigungsglied)
19: Schiebefläche
20: Stößel
21: Gelenk
22: Schieber
23: (Druck)Feder
24: Einschaltsperreinrichtung/Einschaltsperre
25: Auflaufglied
26: Sperrglied/Kunststoffsteg
27, 28: Pfeil
29: Arretierung
30, 31: Richtungspfeil
32: Kante/Abwinklung
33: Rast- und/oder Schnappverbindung (für Kühlkörper)
34: Sockel (von Gehäuse)
35: Deckel (von Gehäuse)
36: Rast- und/oder Schnappverbindung (für Deckel)
37: Schenkel (von U-förmigen Abschnitt)
38: (weiterer) Schenkel (von U-förmigen Abschnitt)
39: Steckfuß
40: Lagerfläche (von Kontaktlager)
41, 42: Hebelarm (von Schaltkontakt)
43: Ausbauchung
44: Stromschiene
45: Aufnahme (am Schieber)/Kammer
46: Anschlag
47: Gabel (von Gelenk)
48: Stiel (von Gelenk)
49, 50: Zapfen
51: Innenwand (von Betätigungsorgan)
52: Ende (von Betätigungsorgan)
53: (anderes) Ende (von Betätigungsorgan)
54: Aussparung (im Kühlkörper)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19508925 A1 [0003]

Claims

Steuergerät, insbesondere elektrischer Schalter (1) zur Verwendung für ein Elektrowerkzeug mit einem Elektromotor, wie ein Akku- und/oder Netz-Elektrowerkzeug, beispielsweise Bohrmaschinen, Schleifer, Sägen, Hobel, Winkelschleifer o. dgl., mit einem Gehäuse (2) zur Aufnahme wenigstens eines wärmeerzeugenden Bauteils (10), wie eines Leistungstransistors, eines MOS-FETs, eines Triacs o. dgl., das insbesondere in einer elektrischen Schaltungsanordnung, die beispielsweise zur Steuerung und/oder Regelung des Elektromotors durch entsprechende Steuerung und/oder Regelung des durch das Bauteil (10) zum Elektromotor fließenden elektrischen Laststroms dient, angeordnet ist, wobei das wärmeerzeugende Bauteil (10) und/oder wenigstens Teile der Schaltungsanordnung mit einem an der Außenseite des Gehäuses (2) befindlichen Kühlkörper (6) in wärmeleitender Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (6) wenigstens zwei Bereiche (11, 12) aufweist, daß der erste Bereich (11) des Kühlkörpers (6) im Gehäuse (2) angeordnet ist, derart daß das wärmeerzeugende Bauteil (10) und/oder wenigstens Teile der Schaltungsanordnung in direkter wärmeleitender Verbindung mit dem ersten Bereich (11) stehen, und daß der zweite Bereich (12) des Kühlkörpers (6) aus dem Gehäuse (2), insbesondere in der Art eines beidseitig seitlichen Austritts aus dem Gehäuse (2), herausragt.
Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (1) in einem Elektrowerkzeug mit einem Elektrowerkzeug-Gehäuse, insbesondere in dessen Handgriff angeordnet ist, und daß vorzugsweise der zweite Bereich (12) des Kühlkörpers (6) bis in den Bereich des Kühlluftstromes für das Elektrowerkzeug, insbesondere für dessen Elektromotor, hineinreicht.
Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (6) im Hinblick auf dessen Dicke gestuft ausgestaltet ist, und daß vorzugsweise der erste Bereich (11) des Kühlkörpers (6), insbesondere im Bereich des Leistungsbauteils (10), mit einer höheren Materialstärke versehen ist.
Steuergerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des zweiten Bereichs (12', 12'') des Kühlkörpers (6) flügelartig ausgestaltet ist, daß vorzugsweise der flügelartige zweite Bereich (12', 12'') in den Kühlluftstrom für das Elektrowerkzeug hineinragt, und daß weiter vorzugsweise der flügelartige zweite Bereich (12') des Kühlkörpers (6) mit Schlitzen (13), Durchbrüchen, Öffnungen o. dgl. für den Luftdurchtritt zur Vergrößerung der Oberfläche und/oder Erleichterung des Luftstroms versehen ist.
Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich (12) am Austritt aus dem Gehäuse (2) in Bezug auf den ersten Bereich (11) abgewinkelt ist, daß vorzugsweise die Abwinkelung (32) in etwa 90° beträgt, daß weiter vorzugsweise der zweite Bereich (12) an der Wandung des Gehäuses (2) anliegt, und daß noch weiter vorzugsweise der Kühlkörper (6), insbesondere mittels Rast- und/oder Schnappverbindungen (33) für den zweiten Bereich (12) am Gehäuse (2) befestigt ist.
Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) einen Sockel (34) sowie einen Deckel (35) umfaßt, daß vorzugsweise der Kühlkörper (6) am Sockel (34) befestigt ist, und daß weiter vorzugsweise der Deckel (35) mittels Rast- und/oder Schnappverbindungen (36) am Sockel (34) befestigt ist, wobei insbesondere der zweite Bereich (12) des Kühlkörpers (6) eine Aussparung (54) für die Rast- und/oder Schanppverbindung (36) zwischen Deckel (35) und Sockel (34) aufweist.
Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der flügelartige zweite Bereich (12', 12'') winklig vom restlichen zweiten Bereich (12) absteht, daß vorzugsweise der Winkel zwischen den Bereichen (12, 12') und/oder den Bereichen (12, 12'') zwischen 90° und 170°, insbesondere in etwa 120°, beträgt, und daß weiter vorzugsweise der flügelartige zweite Bereich (12') zumindest teilweise mit einer höheren Materialstärke versehen ist.
Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (6) weitgehend einstückig, insbesondere in der Art eines Stanzbiegeteils aus einem gefrästen und/oder gewalzten Blechband hergestellt, ausgebildet ist, daß vorzugsweise der Bereich höherer Materialstärke am Kühlkörper (6) durch Aufplattierung, Aufschweißung, Auflötung o. dgl. hergestellt ist, und daß weiter vorzugsweise der Kühlkörper (6) aus Kupfer, Aluminium, Stahl o. dgl. besteht.
Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite flügelartige Bereich (12', 12'') das Gehäuse (2) überragt.