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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Schnittstellenelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1, eine Schnittstellenelementaufnahme gemäß Anspruch 6, ein Elektrogerät gemäß Anspruch
10 sowie eine Verwendung gemäß Anspruch
11.
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Schnittstellenelemente,
unter denen auch Schnittstellenbaugruppen zu subsumieren sind, werden
für die
unterschiedlichsten Funktionen in Elektrogeräten eingesetzt. Sie kommen überall dort
zur Anwendung, wo zwei Teile, nämlich
das Schnittstellenelement und eine Schnittstellenelementaufnahme
aufeinander bzw. ineinander gebracht werden. Häufig handelt es sich bei einem
Schnittstellenelement um einen Batteriefachdeckel zum Verschließen eines Batteriefachs
(Schnittstellenelementaufnahme) eines Elektrogerätes oder um eine (elektrische) Schnittstelle
zwischen einem Batteriefach und einem elektrischen Antrieb oder
einer Elektronik. Derartige Schnittstellenelemente weisen üblicherweise
elektrische Kontakte auf, die an dem aus Hartkunststoff ausgebildeten
Schnittstellenelement, meist durch Umspritzen, festgelegt sind.
Neben oder anstelle einer elektrischen Kontaktierung können bekannte Schnittstellenelemente
die unterschiedlichsten Funktionen erfüllen und hierzu beispielsweise
Kodierrippen, Führungsrippen,
Anschlagsrippen, etc. aufweisen.
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In
der Praxis erfordern Schnittstellenpartner (Schnittstellenelement
und Schnittstellenelementaufnahme) eine genaue Toleranzeinhaltung
zueinander, um die Schnittstellenpartner relativ zueinander exakt positionieren
zu können.
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Bei
bekannten Schnittstellenpartnern erfolgt die Positionierung entweder
möglichst
spielfrei oder mit einem definierten Spiel, also schwimmend. Bei der
spielfreien Positionierung soll eine möglichst genaue Passung erreicht
werden. Bei der schwimmenden Positionierung soll dem Schnittstellenelement hingegen
die Möglichkeit
gegeben werden, sich relativ zur Schnittstellenelementaufnahme zu
bewegen, beispielsweise um Toleranzabweichungen auszugleichen oder
Vibrationsverschiebungen zuzulassen. Bei der bekannten schwimmenden
Positionierung besteht die Option, das Schnittstellenelement durch mechanische,
aus starrem Material ausgebildete, Federelemente federnd zu gestalten,
also eine schwimmende Lagerung mit Nennposition und Rückstellkräften zu
realisieren. Alternativ ist eine nicht federnde, also frei schwimmende
Positionierung der Schnittstellenpartner zueinander möglich.
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Nachteilig
bei schwimmend relativ zueinander positionierbaren Schnittstellenpartnern
ist, dass diese in der Regel eine mangelnde Verschmutzungsresistenz
aufweisen, wodurch die Relativverstellmöglichkeit zwischen den Schnittstellenpartnern
im Laufe der Zeit verloren geht, mit dem Resultat, dass die Schnittstellenpartner
ihre Funktion nicht mehr hinreichend erfüllen können. Bei einer festen, spielfreien Positionierung
ist wiederum von Nachteil, dass überhaupt
keine Anpassung der Schnittstellenpartner relativ zueinander möglich ist,
sodass der Anwendungsbereich einer spielfreien Positionierung begrenzt
ist.
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Allgemein
haben sämtliche
bekannten Schnittstellenpartner den Nachteil, dass stoßartige Belastungen
von Hartkomponentenabschnitten aufgenommen werden, und, insbesondere
bei dauerhafter Belastung, zu Bruch oder anderen Beschädigungen
führen.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Aufgabe
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Schnittstellenelement
sowie eine Schnittstellenelementaufnahme für ein Schnittstellenelement
vorzuschlagen, mit denen zum einen eine exakte Relativpositionierung
möglich
ist und zum anderen Beschädigungen
sicher vermieden werden. Weiterhin besteht die Aufgabe darin, ein
entsprechend optimiertes Elektrogerät vorzuschlagen.
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Technische Lösung
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich des Schnittstellenelementes mit den Merkmalen
des Anspruchs 1, hinsichtlich der Schnittstellenelementaufnahme mit
den Merkmalen des Anspruchs 6, hinsichtlich des Elektrogerätes mit
den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie durch eine Verwendung gemäß Anspruch
11 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest
zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen Positionierabschnitt
aus einem elastischen Material vorzusehen, der ein Relativverschieben
des Hartkomponentenabschnittes des Schnittstellenelementes relativ
zur Schnittstellenelementaufnahme ermöglicht. Dabei liegt es im Rahmen
der Erfindung, den Positionierabschnitt am Schnittstellenelement und/oder
an der Schnittstellenelementaufnahme zu realisieren. Wesentlich
ist es lediglich, dass der Positionierabschnitt aus einem elastischeren
(weicheren) Material ausgebildet ist als der Hartkomponentenabschnitt
des Schnittstellenelementes. Anders ausgedrückt besteht die Erfindung darin,
zwischen dem Hartkomponentenabschnitt des Schnittstellenelementes
und einem Hartkomponentenabschnitt der Schnittstellenelementaufnahme
einen aus einem elastischen Material ausgebildeten Positionierabschnitt
vorzusehen, der durch eigenes elastisches Verformen eine Relativbewegung
zwischen den beiden Hartkomponentenabschnitten der Schnittstellenpartner
zulässt.
Durch die Ausbildung des Positionierabschnittes aus einem elastischen
Material ist bevorzugt eine Relativbewegung des Hartkomponentenabschnittes
des Schnittstellenelementes zur Schnittstellenelementaufnahme entlang
sämtlicher Raumachsen
möglich.
Zusätzlich
ermöglicht
der elastische Positionierabschnitt mit Vorteil zusätzlich eine
Verschwenkbewegung des Hartkomponentenabschnittes um mindestens
eine, vorzugsweise um sämtliche
drei, Raumachsen. Ein nach dem Konzept der Erfindung ausgebildetes
Schnittstellenelement bzw. eine nach dem Konzept der Erfindung ausgebildete
Schnittstellenelementaufnahme kombiniert ausschließlich die
Vorteile einer spielfreien und einer schwimmenden Positionierung
und vermeidet deren Nachteile. So ist zum einen eine exakte Relativpositionierung
der Schnittstellenpartner zueinander möglich und gleichzeitig wird
die Verschmutzungsresistenz erhöht.
Anders ausgedrückt
wird die Relativbewegungsfunktion des Positionierabschnittes durch über die
Lebensdauer auftretende Verschmutzungen nicht eingeschränkt, da
die Relativbewegung zwischen dem mindestens einen Hartkomponentenabschnitt
des Schnittstellenelementes und dem mindestens einen Hartkomponentenabschnitt
der Schnittstellenelementaufnahme nur durch eine (innere) Materialverformung
des Positionierabschnittes und nicht durch eine gleitende Relativbewegung
realisiert ist. Darüber
hinaus wird eine erhöhte
mechanische Festigkeit als bei spielfreier und gleitend schwimmender
Positionierung realisiert. Ferner wird die mechanische Robustheit,
insbesondere die Bruchfestigkeit, aufgrund der Stoßabsorptionsfunktion
des Positionierabschnittes erhöht.
Insbesondere wird durch den Positionierabschnitt ein verbessertes Dämpfungsverhalten
realisiert. Hieraus wiederum resultiert eine verbesserte Vibrationsbeständigkeit
als bei bekannten Positionierungen. Darüber hinaus ist die Passgenauigkeit
im Vergleich zu bekannten schwimmenden Positionierungen optimiert.
Ferner können
die einzuhaltenden Toleranzgrenzen aufgrund der Ausbildung des Positionierabschnittes
aus einem elastischen Material vergrößert werden.
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Bei
der Auslegung des Positionierabschnittes ist darauf zu achten, dass
sich die Kennlinien des elastischen Materials im Vergleich zu Federelementen
höchst
unlinear ausfallen, d. h. es werden geringe Rückstellkräfte nahe der neutralen Stellung
und relativ hohe Rückstellkräfte am Ende
des Relativverschiebungsweges erreicht.
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Unter
einem Schnittstellenelement im Sinne der Erfindung werden sämtliche
Bauteile oder Baugruppen verstanden, die eine funktionelle Schnittstelle
zwischen zwei Funktionselementen des Elektrogerätes erfüllen. Bevorzugt handelt es
sich bei dem Schnittstellenelement, wie später noch erläutert werden
wird, um ein elektrisches Schnittstellenelement mit einem elektrischen
Kontakt zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einem
Batterie- und/oder Akkumulatorfach und dem eigentlichen Elektrogerät, insbesondere
dem mindestens einen Elektromotor und/oder der Elektronik des Elektrogerätes. Dabei
liegt es im Rahmen der Erfindung, dass das Schnittstellenelement
dauerhaft fest oder lösbar mit
der Schnittstellenelementaufnahme verbunden ist. Wesentlich ist,
dass im aneinander festgelegten Zustand von Schnittstellenelement
und Schnittstellenelementaufnahme und/oder beim Montieren der Schnittstellenpartner
eine Relativbewegung des Hartkomponentenabschnittes des Schnittstellenelementes
relativ zu einem Hartkomponentenabschnitt der Schnittstellenelementaufnahme
ermöglicht
wird.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass sowohl
der Positionierabschnitt als auch der Hartkomponentenabschnitt aus
Kunststoff ausgebildet sind, wobei der den Positionierabschnitt bildende
Kunststoff bei Raumtemperatur, also bei etwa 20°C, weicher ist als das Kunststoffmaterial
des Hartkomponentenabschnittes. Besonders geeignet zur Ausbildung
des Positionierabschnittes ist Kunststoffelastomermaterial. Besonders
bevorzugt ist der Positionierabschnitt aus einem thermoplastischen Elastomermaterial
(TPE) ausgebildet.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der
Positionierabschnitt unmittelbaren Kontakt zum Hartkomponentenabschnitt
des Schnittstellenelementes bzw. der Schnittstellenelementaufnahme
hat. Hierzu ist es möglich,
den Positionierabschnitt als von dem Hartkomponentenabschnitt separates
Bauteil auszubilden und die Bauteile aneinander anliegend, vorzugsweise
formschlüssig,
anzuordnen. Bevorzugt sind jedoch der Positionierabschnitt und der Hartkomponentenabschnitt
als unlösbares
Verbundbauteil, insbesondere als Mehrkomponentenspritzgussteil,
ausgebildet. Bevorzugt handelt es sich um eine Zwei-Komponenten-Kunststoffumspritzung.
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Von
besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform
des Schnittstellenelementes bzw. der Schnittstellenelementaufnahme,
bei der an dem Hartkomponentenabschnitt des Schnittstellenelementes
oder an einem Hartkomponentenabschnitt der Schnittstellenelementaufnahme
mindestens ein Funktionsabschnitt festgelegt ist oder aber der Funktionsabschnitt
von dem jeweiligen Hartkomponentenabschnitt gebildet ist. So ist
es beispielsweise möglich,
dass der Hartkomponentenabschnitt mindestens einen elektrischen
Kontakt oder mindestens eine Kodierrippe und/oder mindestens eine
Führungsrippe und/oder
mindestens eine Anschlagrippe aufweist oder bildet. Bei einer derartigen
Ausführungsform kommen
dem Hartkomponentenabschnitt im Wesentlichen harte, statische Funktionen
zu, wohingegen dem Positionierabschnitt die weichen, dynamischen
Funktionen zukommen, insbesondere das Abfangen von Vibrationen und
Stößen sowie
sonstiger Kräfte
und das Garantieren einer Beweglichkeit des Schnittstellenelementes
relativ zur Schnittstellenelementaufnahme. Bevorzugt stellt der
Positionierabschnitt auch Rückstellkräfte bereit,
beispielsweise um an dem Hartkomponentenabschnitt festgelegte Kontakte
in Richtung auf eine Batterie oder einen Akkumulator mit einer Federkraft
zu beaufschlagen.
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Wie
eingangs erwähnt,
ist eine Ausführungsform
des Schnittstellenelementes als elektrisches Schnittstellenelement
bevorzugt, bei dem ein als elektrischer Kontakt ausgebildeter Funktionsabschnitt
vorgesehen ist, wobei der elektrische Kontakt, also der Funktionsabschnitt
zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einer
Batterie und/oder einem Akkumulator und einer Elektrik, insbesondere
einem Antriebsmotor und/oder einer Elektronik, des Elektrogerätes dient.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der mindestens
eine elektrische Kontakt von dem Hartkomponentenabschnitt des Schnittstellenelementes
umspritzt ist. Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform,
bei der der Hartkomponentenabschnitt wiederum, zumindest abschnittsweise,
insbesondere randseitig, von dem aus einem elastischen Material gebildeten
Positionierabschnitt umspritzt ist.
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Neben
dem zuvor beschriebenen Schnittstellenelement und der zuvor beschriebenen
Schnittstellenelementaufnahme führt
die Erfindung auf ein Elektrogerät
mit einem zuvor beschriebenen Schnittstellenelement und/oder einer
zuvor beschriebenen Schnittstellenelementaufnahme. Dabei ist es
möglich,
dass sowohl das Schnittstellenelement als auch die Schnittstellenelementaufnahme
jeweils einen Positionierabschnitt aus einem elastischen Material
aufweisen, wobei die beiden Positionierabschnitte im montierten
Zustand unmittelbar aneinander anliegen. Besonders bevorzugt ist
es jedoch, entweder nur dem Schnittstellenelement oder nur der Schnittstellenelementaufnahme
einen Positionierabschnitt aus einem elastischen Material unmittelbar
zuzuordnen, wobei der Positionierabschnitt im montierten Zustand unmittelbaren
Kontakt zu einem Hartkomponentenabschnitt des jeweils anderen Bauelementes
der Schnittstellenelementaufnahme oder des Schnittstellenelementes
hat.
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Darüber hinaus
führt die
Erfindung auf eine Verwendung eines zuvor beschriebenen Schnittstellenelementes
und/oder einer zuvor beschriebenen Schnittstellenelementaufnahme
in oder an einem Elektrogerät,
insbesondere einem Elektrowerkzeug oder einem Haushaltsgerät, besonders
bevorzugt in oder an einem Elektrohandwerkzeug, insbesondere zur
Ausbildung einer Schnittstelle zwischen zwei Funktionsabschnitten
des Elektrogerätes.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand
der Zeichnungen. Diese zeigen in:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Anordnung, umfassend ein Schnittstellenelement
und eine Schnittstellenelementaufnahme, wobei das Schnittstellenelement
in einer Ansicht von unten gezeigt ist,
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2 eine
perspektivische Darstellung der Anordnung gemäß 1 in einer
Ansicht von oben,
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3 eine
alternative Anordnung eines Schnittstellenelementes und einer Schnittstellenelementaufnahme
und
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4 eine
weitere alternative Anordnung eines Schnittstellenelementes und
einer Schnittstellenelementaufnahme.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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In
den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen
Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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In 1 ist
eine Anordnung bestehend aus einem als elektrisches Schnittstellenelement
ausgebildeten Schnittstellenelement 1 und einer das Schnittstellenelement 1 haltenden
Schnittstellenelementaufnahme 2 gezeigt. Die Schnittstellenelementaufnahme 2 ist
in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
Bestandteil eines Gehäuses 3 eines
nicht weiter dargestellten Elektrogerätes, umfassend einen ebenfalls
nicht gezeigten elektrischen Antriebsmotor.
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Das
nach der einmaligen Montage dauerhaft in der Schnittstellenelementaufnahme 2 gehaltene Schnittstellenelement 1 stellt
mit Hilfe von als elektrische Kontakte ausgebildeten Funktionsabschnitten 4, 5 den
elektrischen Kontakt zwischen nicht gezeigten Akkumulatoren und
dem ebenfalls nicht gezeigten elektrischen Antriebsmotor des Elektrogerätes her.
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Zu
erkennen ist ein Hartkomponentenabschnitt 6 des Schnittstellenelementes 1,
mit dem die als metallische, elektrische Kontakte ausgebildeten Funktionselemente 4, 5 umspritzt
sind. Am Hartkomponentenabschnitt 6 sind weitere, als Kodierrippen ausgebildete
Funktionsabschnitte 7, 8 ausgeformt.
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Der
Hartkomponentenabschnitt 6 ist randseitig umspritzt von
einem Positionierabschnitt 9, bestehend aus Elastomermaterial,
hier TPE. Das Verbundbauteil (hier Mehrkomponentenspritzgussteil)
umfassend den Hartkomponentenabschnitt 6 und den Positionierabschnitt 9 ist
mit Hilfe des Positionierabschnitts 9 in einer Ausnehmung 10 eines
Hartkomponen tenabschnitts 11 der Schnittstellenelementaufnahme 2 klemmend
gehalten. Durch die elastische Ausbildung des Positionierabschnittes 9 ist
der Hartkomponentenabschnitt 6 mit seinen Funktionsabschnitten 4, 5, 7, 8 in
gewissen Grenzen relativ zu dem Hartkomponentenabschnitt 11 der
Schnittstellenelementaufnahme 2 in sämtliche Raumrichtungen beweglich.
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In 2 ist
eine weitere perspektivische Ansicht der Anordnung aus Schnittstellenelement 1 und Schnittstellenelementaufnahme 2 gemäß 1 gezeigt,
wobei das Schnittstellenelement 1 in einer Ansicht von
oben zu sehen ist. Zu erkennen ist der zentrische Hartkomponentenabschnitt 6 der
randseitig von dem Positionierabschnitt 9 umspritzt ist,
welcher wiederum das Schnittstellenelement 1 in der Schnittstellenelementaufnahme 2 festlegt.
Auf separate Befestigungsmittel kann aufgrund der Ausbildung des Positionierabschnitts
mit Vorteil verzichtet werden. Aus 2 sind die
als elektrische Kontakte ausgebildeten Funktionselemente 7, 8 in
einer Ansicht von unten gezeigt. Zu erkennen ist ferner, dass der
Hartkomponentenabschnitt 11 der Schnittstellenelementaufnahme 2 in
radialer Richtung ein Stück
weit in den Positionierabschnitt 9 hineinragt – anders
ausgedrückt
wird der Hartkomponentenabschnitt 11 der Schnittstellenelementaufnahme 2 abschnittsweise von
dem Positionierabschnitt 9 des Schnittstellenelementes 1 umgriffen.
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In 3 ist
in einer schematischen, teilgeschnittenen Ansicht eine alternative
Anordnung, umfassend ein Schnittstellenelement 1 und eine
Schnittstellenelementaufnahme 2 gezeigt. Das Schnittstellenelement 1 umfasst
einen Hartkomponentenabschnitt 6, an dem als elektrische
Kontakte ausgebildete Funktionsabschnitte 4, 5 festgelegt
sind. Der Hart komponentenabschnitt 6 ist randseitig umspritzt von
einem einen Positionierabschnitt 9 bildenden elastischen
Material. Der umlaufende Positionierabschnitt 9 wiederum
ist in einer umlaufenden Aufnahmetasche 12 der Schnittelementaufnahme 2 aufgenommen,
wobei die Aufnahmetasche 12 wiederum von zwei parallel
zueinander verlaufenden nach innen weisenden Stegen 13, 14 eines
Hartkomponentenabschnittes 11 der Schnittstellenelementaufnahme 2 gebildet
ist.
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In 4 ist
eine alternative Anordnung, umfassend ein Schnittstellenelement 1 sowie
eine Schnittstellenelementaufnahme 2 gezeigt. Im Gegensatz
zu dem Ausführungsbeispiel
gemäß 3 ist
der Positionierabschnitt 9 nicht integraler Bestandteil
des Schnittstellenelementes 1, sondern integraler Bestandteil
der Schnittstellenelementaufnahme 2. Hierzu ist der Positionierabschnitt 9 mit
einem Hartkomponentenabschnitt 11 der Schnittstellenelementaufnahme 2 als
Mehrkomponentenspritzgussteil ausgebildet. Alternativ kann der Positionierabschnitt 9 auch
als von dem Hartkomponentenabschnitt 11 separates Bauteil
ausgebildet sein und beispielsweise durch Klemmen an dem Hartkomponentenabschnitt 11 gehalten
werden. Weiter alternativ ist ein Festlegen des Positionierabschnittes 9 durch
Kleben am Hartkomponentenabschnitt 11 realisierbar.
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Wie
aus 4 hervorgeht, ist der Positionierabschnitt 9 im
Querschnitt U-förmig
ausgebildet und bildet eine Aufnahmetasche für das Schnittstellenelement 1.
Der Positionierabschnitt 9 ist dabei in einer Aufnahmetasche 12 der
Schnittstellenelementaufnahme 2 gehalten, wobei die Aufnahmetasche 12 in
Analogie zu 3 von zwei parallelen Stegen 13, 14 gebildet
ist.
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Von
dem Positionierabschnitt 9 der Schnittstellenelementaufnahme 2 ist
ein Hartkomponentenabschnitt 6 des Schnittstellenelementes 1 gehalten, wobei
von dem Hartkomponentenabschnitt 6 als elektrische Kontakte
ausgebildete Funktionsabschnitte 4, 5 zum Herstellen
eines elektrischen Kontaktes zu einem Akkumulator umspritzt sind.