-
Stand der Technik
-
Handwerkzeugmaschinen mit Kunststoffgehäusen werden in der Regel mit Glasfasern verstärkt. Hieraus ergibt sich eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit des Gehäuses, was wiederum zu einem Wärmestau an Stellen innerhalb der Handwerkzeugmaschine führen kann, die nicht oder nicht ausreichend von einer Luftströmung entwärmt werden können.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine mit einem Gehäuse, in welchem ein Motor aufgenommen ist, mit einer Elektronik, die zur Regelung oder Steuerung der Handwerkzeugmaschine ausgebildet ist, mit einer Kühleinheit, die zur Kühlung des Motors und/oder der Elektronik ausgebildet ist, wobei die Handwerkzeugmaschine ein Wärmetransportelement aufweist, das dazu ausgebildet ist, die Wärme innerhalb der Handwerkzeugmaschine zu transportieren, wobei der Wärmetransport zwischen der Elektronik und der Kühleinheit erfolgt. Es wird vorgeschlagen, dass das Wärmetransportelement als ein Nanoröhrchen, insbesondere als ein Kohlenstoffnanoröhrchen, oder als eine Graphenfaser ausgebildet ist. Vorteilhaft kann dadurch ein sehr effektiver und kostengünstiger Wärmetransport realisiert werden.
-
Die Handwerkzeugmaschine kann beispielhaft als ein Schrauber, ein Winkelschleifer, ein Gartenwerkzeuggerät, wie beispielsweise eine Heckenschere, eine Bohrmaschine, ein Bohrhammer, ein Multi-Tool, ein Exzenterschleifer, etc. ausgebildet sein. Die Handwerkzeugmaschine umfasst eine Werkzeugaufnahme, in der ein Einsatzwerkzeug lösbar verbindbar ist und die über den Motor rotatorisch und/oder linear oszillierend antreibbar ist. Der Motor kann über ein Getriebe und/oder ein Schlagwerk mit der Werkzeugaufnahme verbunden sein. Da mit dem Betrieb des Motors eine große Wärmeerzeugung einhergeht, ist die Kühlungseinheit vorzugsweise im Bereich des Motors angeordnet, insbesondere angrenzend an den Motor angeordnet.
-
Die Elektronik der Handwerkzeugmaschine kann temperaturempfindliche Bauteile wie beispielsweise eine Leiterplatine, einen Microcontroller, einen Speicherchip, diverse Sensoren, wie beispielsweise einen GPS-Sensor, ein Beschleunigungs- oder Gyrosensor sowie Löt- oder Schweißstellen, die die Leiterplatte mit elektrischen Verbindungskabeln verbinden, etc. umfassen. Die Elektronik der Handwerkzeugmaschine kann in der Nähe des Motors oder auch weit vom Motor beabstandet im Gehäuse der Handwerkzeugmaschine angeordnet sein. Es ist beispielhaft denkbar, dass die Handwerkzeugmaschine mit einem Handwerkzeugmaschinenakkupack mit Energie versorgbar ist, und dass die Elektronik im Bereich der Schnittstelle der Handwerkzeugmaschine mit dem Handwerkzeugmaschinenakkupack angeordnet ist. Alternativ ist auch denkbar, dass die Elektronik im Bereich eines Betriebsschalters angeordnet ist, über den die Handwerkzeugmaschine ein- und ausgeschaltet werden kann.
-
Unter einem Wärmetransportelement soll im Kontext dieser Anmeldung insbesondere ein Feststoffelement verstanden werden, in welchem ein Wärmefluss aufgrund eines Temperaturunterschieds entsteht. Vorzugsweise erfolgt die Wärmeleitung unter einem sehr geringen Wärmeverlust, sodass die Wärme effektiv in einen Bereich mit einer Kühleinheit transportiert werden kann. Vorteilhaft kann über das Wärmetransportelement auch eine weit von der Kühleinheit beabstandete Elektronik effektiv durch die Kühleinheit gekühlt werden. Im Kontext mit dieser Anmeldung soll unter einer weiten Beabstandung insbesondere eine Entfernung von zumindest 50 % des Durchmessers des Motors, vorzugsweise zumindest dem Durchmesser des Motors, bevorzugt zumindest 200 % des Durchmessers des Motors und besonders bevorzugt zumindest 400 % des Durchmessers des Motors verstanden werden. Vorzugsweise ist das Wärmetransportelement stoffschlüssig mit der Elektronik und/oder der Kühleinheit verbunden.
-
Das Wärmetranssportelement kann aus einem einwandigen oder einem mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhrchen ausgebildet sein. Des Weiteren ist auch denkbar, dass das Wärmetransportelement aus einer Vielzahl von Kohlenstoffnanoröhrchen besteht, die in die gleiche Richtung, vorzugsweise parallel zueinander, verlaufen. Auch ist denkbar, dass das Wärmetransportelement aus einem Kunststoff, der zu einem gewissen Prozentteil, vorzugsweise unter 10 %, bevorzugt unter 1 %, aus Kohlenstoffnanoröhrchen besteht, ausgebildet ist.
-
Unter einer Graphenfaser soll dabei insbesondere ein kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff verstanden werden. Die Graphenfasern können mittels eines Nassspinnverfahren aus Graphit oder Graphen hergestellt werden. Die Dicke der Graphenfasern beträgt vorzugsweise maximal wenige Zehntel Millimeter. Es ist denkbar mehrere Graphenfasern zu einem Wärmetransportelement miteinander zu verbinden.
-
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Kühleinheit ein passives Kühlelement aufweist. Vorteilhaft kann dadurch eine energiesparende Kühlung realisiert werden. Unter einem passiven Kühlelement soll dabei insbesondere ein Kühlkörper, vorzugsweise ein metallischer Kühlkörper, der eine Vielzahl von Kühlrippen, insbesondere zueinander parallelen Kühlrippen, aufweist, verstanden werden. Vorzugsweise weist der Kühlkörper zumindest vier Kühlrippen, bevorzugt zumindest zehn Kühlrippen auf.
-
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Kühleinheit ein aktives Kühlelement aufweist. Vorteilhaft kann dadurch eine effektive Kühlung realisiert werden. Das aktive Kühlelement ist insbesondere als ein Ventilator ausgebildet. Der Ventilator ist vorzugsweise als ein Axialventilator ausgebildet, der von dem Motor angetrieben wird. Über das aktive Kühlelement wird ein Luftstrom erzeugt, über den der Elektromotor und die in dem Luftstrom angeordneten Bauteile gekühlt werden können. Vorzugsweise ist das passive Kühlelement im Bereich des Luftstroms, insbesondere in der Nähe des aktiven Kühlelements angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass die Kühleinheit ein Peltier-Element aufweist.
-
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Wärmetransportelement mit dem passiven und/oder mit dem aktiven Kühlelement verbunden, insbesondere an dem passiven und/oder an dem aktiven Kühlelement befestigt, ist. Vorteilhaft kann dadurch die Wärme effizient zu dem Kühlelement transportiert werden. Die Befestigung des Wärmetransportelements mit dem Kühlelement erfolgt bevorzugt über eine stoffschlüssige Verbindung.
-
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Wärmetransportelement mit dem Gehäuse der Handwerkzeugmaschine verbunden ist. Das Wärmetransportelement kann im Gehäuse eingelassen sein und/oder in einem aus Kunststoff gefertigten Gehäuse eingearbeitet sein. Vorteilhaft kann dadurch die Kühlung der Handwerkzeugmaschine weiter verbessert werden. Des Weiteren kann durch die Kohlenstoffnanoröhrchen die Stabilität des Gehäuses der Handwerkzeugmaschine erhöht werden.
-
Figurenliste
-
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.
-
Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Handwerkzeugmaschine mit einem Wärmetransportelement;
- 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Handwerkzeugmaschine mit einem Wärmetransportelement.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
In der 1 ist in einer schematischen Ansicht eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine 10a gezeigt. Die Handwerkzeugmaschine 10a ist beispielhaft als ein Akkuschrauber ausgebildet. Die Handwerkzeugmaschine 10a weist ein Gehäuse 12a auf, das pistolenförmig ausgebildet ist. Das Gehäuse 12a weist einen Griffbereich 14a auf, der zwischen einer Akkuschnittstelle 16a, die zur Aufnahme eines Handwerkzeugmaschinenakkupacks 18a ausgebildet ist, und einem Motorgehäuse 20a angeordnet ist. Im Griffbereich 14a ist ein Betriebsschalter 22a angeordnet, über den die Handwerkzeugmaschine 10a ein- und ausgeschaltet werden kann. Der Betriebsschalter 22a ist im oberen Bereich des Griffbereichs 14a und unterhalb des Motorgehäuses 20a angeordnet. Im Motorgehäuse 20a ist ein Motor 24a, der über ein Getriebe 26a mit einer Werkzeugaufnahme 28a gekoppelt ist, angeordnet. Die Werkzeugaufnahme 28a ist derart ausgebildet, dass ein Einsatzwerkzeug (nicht dargestellt) lösbar mit ihr verbunden werden kann. Des Weiteren ist im Motorgehäuse 20a eine Kühleinheit 30a angeordnet, die dazu ausgebildet ist, den Motor 24a zu kühlen. Die Kühleinheit 30a umfasst ein aktives Kühlelement 32a, das als Axialventilator ausgebildet ist. Das aktive Kühlelement 32a ist drehfest mit einer Motorwelle 34a des Motors 24a gekoppelt. Beim Betrieb der Handwerkzeugmaschine 10a wird über den Motor 24a sowohl die Werkzeugaufnahme 28a als auch das aktive Kühlelement 32a rotatorisch angetrieben und ein Kühlluftstrom erzeugt. Das Gehäuse 12a der Handwerkzeugmaschine 10a weist nicht dargestellte Lufteingangsöffnungen auf der der Werkzeugaufnahme 28a gegenüberliegenden Seite des Motorgehäuses 20a auf, über die der Kühlluftstrom in das Gehäuse 12a eintreten kann. Im Bereich zwischen den Lufteingangsöffnungen und dem aktiven Kühlelement 32a ist ein als metallischer Kühlkörper ausgebildetes passives Kühlelement 36a angeordnet.
-
Die Akkuschnittstelle 16a ist im unteren Bereich des Griffbereichs 14a angeordnet. Über die Akkuschnittstelle 16a ist die Handwerkzeugmaschine 10a lösbar mit dem Handwerkzeugmaschinenakkupack 18a mechanisch und elektrisch verbunden. Im Bereich der Akkuschnittstelle 16a ist eine Elektronik 38a der Handwerkzeugmaschine 10a angeordnet. Die Elektronik 38a ist um über 300 % des Durchmessers des Motors 24a von dem Kühleinheit 30a beabstandet. Die Elektronik 38a ist über ein Wärmetransportelement 40a derart mit der Kühleinheit 30a, insbesondere der passiven Kühlelement 36a verbunden, dass die Wärme im Bereich der Elektronik 38a effektiv zu der Kühleinheit 30a transportiert wird. Das Wärmetransportelement 40a ist als ein Kohlenstoffnanoröhrchen ausgebildet.
-
In der 2 in einer schematischen Ansicht eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Handwerkzeugmaschine 10b gezeigt. Die Handwerkzeugmaschine 10b ist beispielhaft als ein netzbetriebener Winkelschleifer ausgebildet. Die Handwerkzeugmaschine 10b weist ein Gehäuse 12b auf, das an seinem rückseitigen Ende ein Netzkabel 18b umfasst, das mit einer Energiequelle, wie beispielsweise einem Stromnetz verbindbar ist. Im Gehäuse 12b ist ein Motor 24b mit einer Motorwelle 34b angeordnet. Das Gehäuse 12b erstreckt sich im Wesentlich entlang einer Rotationsachse der Motorwelle 34b. Der Motor 24b ist über ein Winkelgetriebe 26b mit der Werkzeugaufnahme 28b gekoppelt, an der ein als eine Trennscheibe ausgebildetes Einsatzwerkzeug 29b lösbar befestigt ist. Der Motor 24b ist im vorderen Bereich des Gehäuses 12b und eine Elektronik 38b ist im hinteren Bereich des Gehäuses 12b angeordnet. Im Bereich des Motors 24b, insbesondere benachbart zu dem Motor 24b, ist eine Kühleinheit 30b angeordnet. Die Kühleinheit 30b umfasst ein als Axialventilator ausgebildetes aktives Kühlelement 32b. Das aktive Kühlelement 32b ist drehfest mit der Motorwelle 34b gekoppelt und zwischen dem Motor 24b und dem Getriebe 26b angeordnet. Das aktive Kühlelement 32b ist dazu ausgebildet, einen Kühlluftstrom zu erzeugen, der über Lufteingangsöffnungen 41b in das Gehäuse 12b eintritt. Die Lufteinlassöffnungen sind am rückseitigen Ende des Gehäuses 12b angeordnet, insbesondere stirnseitig angeordnet. Die Handwerkzeugmaschine 10b weist zudem einen Luftkanal 42b auf, über den die Kühlluft von den Lufteingangsöffnungen 41b an der Elektronik 38b vorbei zum Motor 24b geführt wird, wodurch eine effektive Motorkühlung gewährleistet werden kann. Der Luftkanal ist vorzugsweise zumindest abschnittsweise im Wesentlichen geschlossen ausgebildet. Insbesondere trennt eine Wand des Luftkanals 42b die Kühlluft innerhalb des Luftkanals 42b von der Elektronik 38b derart, dass die Elektronik 38b nicht direkt mit Kühlluft versorgt bzw. gekühlt wird. Der Luftkanal 42b wird in diesem Beispiel durch das Gehäuse 12b gebildet, es ist allerdings auch denkbar, dass der Luftkanal 42b aus einem mit dem Gehäuse 12b verbundenen Bauteil ausgebildet ist.
-
Die Handwerkzeugmaschine 10b umfasst des Weiteren ein Wärmetransportelement 40b, das aus einem Bündel von Kohlenstoffnanoröhrchen besteht und die Elektronik 38b mit dem Luftkanal 42b verbindet. Innerhalb des Luftkanals 42b ist ein als metallischer Kühlkörper ausgebildetes passives Kühlelement 36b angeordnet. Das Wärmetransportelement 40b ist vorteilhaft an der Elektronik 38b und an dem passiven Kühlelement 36b stoffschlüssig befestigt. Zwischen der Elektronik 38b und dem passiven Kühlelement 36b ist das Wärmetransportelement 40b zumindest teilweise durch das Gehäuse 12b geführt, beziehungsweise in das Gehäuse 12b eingelassen.
-
Alternativ ist auch denkbar, dass der hintere Bereich 44b des Gehäuses 12b, in dem die Elektronik 38b und ein Teil des Luftkanals 42b angeordnet sind, aus einem Kunststoff ausgebildet ist, das mit Kohlenstoffnanoröhrchen angereichert ist, beispielsweise 10 % Kohlenstoffnanoröhrchen. Vorteilhaft kann dadurch die Wärme von der Elektronik 38b zum Luftkanal 42b effektiv transportiert und gleichzeitig die Stabilität des Gehäuses 12b erhöht werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass das gesamte Gehäuse 12b der Handwerkzeugmaschine 10b aus einem Kunststoff ausgebildet ist, dass mit Kohlenstoffnanoröhrchen angereichert ist.
