DE1223443B - Sicherheitsschalter fuer kabellose elektromotorisch angetriebene Geraete - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIh

Deutsche Kl.: 21c-41/01

Nummer: 1 223 443

Aktenzeichen: B 73251 VIII d/21 c

Anmeldetag: 24. August 1963

Auslegetag: 25. August 1966

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sicherheitsschalter für kabellose elektromotorisch angetriebene Geräte mit unabhängigen, austauschbaren Batteriesätzen.

Letzthin sind verschiedene elektromotorisch angetriebene Geräte, z. B. Heckenscheren, Bohrmaschinen oder Stichsägen, entwickelt worden, deren Hochleistungs-Gleichstrommotoren mit austauschbaren Batteriesätzen — meist in Form von aufladbaren aufeinandergestapelten elektrischen Zellen mit ent- ίο sprechenden Kontakten — betrieben werden; hierbei kann der verbrauchte Batteriesatz schnell aus dem Gerät herausgenommen und leicht durch eine andere Batterie ersetzt werden, so daß der erste Batteriesatz aufgeladen und das Gerät ohne Unterbrechung weiterverwendet werden kann.

Beim Einsetzen eines neuen Batteriesatzes können jedoch Unfälle auftreten, da durch das bloße Einführen des Batteriesatzes das Gerät bereits angeschaltet wird. Dieses ist besonders gefährlich bei ao Geräten mit freistellenden Schneidklingen, wie z. B. bei Heckenscheren, wenn der Schalter einer solchen kabellosen Heckenschere versehentlich auf »Ein« geschaltet ist.

Zur Verhütung solcher Unfälle soll gemäß Erfin- »5 dung nun ein Sicherheitsschalter vorgeschlagen werden, der einen Eingriff zwischen den Kontakten des Batteriesatzes und denen des Gerätes und somit auch eine Betätigung des Gerätes selbst verhindert, wenn der Schalter vor Einführen des Batteriesatzes versehentlich auf »Ein« gestellt worden sein sollte. Ferner soll mit dem erfindungsgemäßen Sicherheitsschalter der normalerweise herausnehmbare Batteriesatz in der »Ein«-Stellung nicht aus dem kabellosen Gerät entfernt werden können, bevor der Schalter nicht vorher wieder in die »Aus«-Stellung gebracht worden ist. Hierbei soll der Schalter als Schlüssel ausgebildet sein, der in der »Ein«-Stellung nicht abgezogen werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nun ein Sicherheitsschalter für kabellose elektromotorisch angetriebene Geräte mit unabhängigen austauschbaren Batteriesätzen vorgeschlagen, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß im Gehäuse des Gerätes ein von der »Aus«-Stellung in die »Ein«-Stellung des Schalters begrenzt drehbarer isolierter Zapfen gelagert ist, der einen in das Gehäuse einsteckbaren Schlüssel in lösbarem Eingriff zur Drehung des Zapfens aufnimmt und bei Drehung in die »Ein«-Stellung die in dem Gehäuse befindlichen elektrischen Kontakte in Eingriff mit den Kontakten des Batteriesatzes bewegt, und daß Mittel vorgesehen sind, die in der »Ein«- Sicherheitsschalter für kabellose elektromotorisch angetriebene Geräte

Anmelder:

The Black & Decker Manufacturing Company,

Towson, Md. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.rer.nat. J.-D. Frhr. v. Uexküll, Patentanwalt, Hamburg 52, KÖniggrätzstr. 8

Als Erfinder benannt:

Harry L. Beam, Towson, Md.;

Melvin H. Neuhardt, Baltimore, Md. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. Oktober 1962
(231165)

Stellung des Schalters ein Lösen des Batteriesatzes von dem Gehäusestromkreis und ein Abziehen des Schlüssels verhindern.

Vorzugsweise sind die elektrischen Kontakte als zwei mit Abstand zueinander im Gehäuse befestigte frei tragende Streifen ausgebildet, deren Kontaktbereiche aufweisende Enden von dem isolierten Zapfen geführt und durch diesen bewegbar sind und daß mit diesem einheitlich verbundene Mittel vorgesehen sind, um diese Kontaktbereiche in der »Ein«- Stellung in Eingriff mit den Batteriekontakten zu bringen.

Das Schließen der Kontakte, das Verhindern des Herausziehens der Batterie in der »Ein«-Stellung und das Verhindern einer Berührung der Kontakte beim nachträglichen Einsetzen der Batterie in der »Ein«-Stellung wird vorzugsweise dadurch ermöglicht, daß ein Querarm vorgesehen ist, der parallel und mit Abstand zu dem Zapfen etwa in der Mitte durch einen fest angebrachten Hebelarm gehalten wird. Dieser Querarm greift beim Anschalten unter die L-förmigen Kontakte der Batterie und preßt diese auf die Kontakte der Kontaktstreifen. Bei nicht ein-

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gesetzter Batterie liegt er vor den Kontakten und verhindert eine Berührung derselben.

Vorzugsweise reicht das im Querschnitt rechteckig ausgebildete Ende des Zapfens in einen entsprechend geformten Einschnitt eines Ansatzstückes hinein, das durch eine Arretierung, z. B. in Form eines in eine von zwei Kerben des Ansatzstückes eingreifenden federbelasteten Stiftes, bei Drehung des das Ansatzstück und den Zapfen bewegenden Schlüssels in der »Ein«- oder »Aus«-Stellung arretiert wird. Zur Verhinderung des Abziehens des Schlüssels kann am Gehäuse eine geschlitzte Scheibe befestigt sein.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines kabellosen elektrischen Gerätes mit dem Schalter in der »Aus«- Stellung,

Fig. 2 eine Rückansicht in größerem Maßstab des in Fig. 1 gezeigten Gerätes, wobei der den auswechselbaren Batteriesatz aufnehmende rückwärtige Griff vom Gerät abgenommen und der Schalter in »Ein«-Stellung dargestellt ist,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 1 in größerem Maßstab, wobei der Schalter in der »Ein«-Stellung ist,

F ig.· 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 der F i g. 2, F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 der F i g. 2,

Fig. 6 eine auseinandergezogene Darstellung des Schalters in seiner »Aus«-Stellung und die schematisch gezeigte Verbindung zwischen Schalter und Elektromotor,

F i g. 7 eine perspektivische Darstellung eines Teiles aus Fig. 6, wobei die Schaltereinzelteile zusammengesetzt sind und die L-förmigen Kontakte des Batteriesatzes von dem festen Sperrarm des isolierten Schaltergliedes bei eingeschaltetem Schalter gehalten werden, ' -

Fig. 8a bis 8e eine schematische Darstellung der Reihenfolge der einzelnen Schalterstellungen, . ■

F i g. 9 einen Längsschnitt durch den Ansatz des Schalters mit einem Teil des Zapfens in auseinandergezogener Stellung und gestrichelt dargestelltem Schlüssel,

Fig. 10 einen Querschnitt längs der Linie 10-10 aus Fig. 2 in vergrößertem Maßstab mit dem in den Ansatz eingeführten Schlüssel. . .

Die in Fig. 1 gezeigte kabellose elektrische Heckenschere 10 gemäß USA.-Patentschrift 3 212188, die besonders gut mit dem neuen Sicherheitsschalter versehen werden kann, besteht aus einem Motorgehäuse 11, einem Getriebegehäuse 12 mit einer Deckplatte 13, einem am Motorgehäuse 11 mit einer Schraube 15 angebrachten oberen Handgriff 14, einer Schneidvorrichtung 16 mit einer hin- und herbeweglichen Klinge. 17, einem als Griff ausgebildeten und den Batteriesatz enthaltenden rückwärtigen Gehäuse 18, einem schnell und leicht vom Gehäuse 18 abnehmbaren Verschluß 19 und einem durch den Schlüssel betätigten Ein- und Ausschalter 20.

Gemäß Fig. 2 bis 6 ist der obere Handgriff 14 in Längsrichtung in zwei zusammenpassende Hälften geteilt, nämlich in eine Unterhälfte 14 α und eine Oberhälfte 14 b, welche längs einer gemeinsamen Längsmittellinie abnehmbar miteinander verbunden sind. Die Unterhälfte 14 a hat mit Abstand zueinander zwei isolierte Kontakthalter 21 und 22. Der Kontakthalter 21 endet kurz vor der gemeinsamen Längsmittelebene, während der Kontakthalter 22 über diese hinaus und in den Teil hineinragt, der gewöhnlich von in der oberen Hälfte 14 b des Griffs 14 eingeschlossen ist. Der Oberteil 14 & enthält zwei zueinander passende Anschlußstücke23 und 24 (Fig. 6), welche beim Zusammensetzen der beiden Hälften 14 a und 14 δ den Kontakthaltem 21 und 22 gegenüberliegen, an denen zwei nach vorn gebogene Kontaktstreifen 25 und 26 befestigt sind. Der Kontaktstreifen 25 dient als positive und der Kontaktstreifen 26 als

ίο negative Klemme; sie werden vorzugsweise aus einem federnden, gut leitenden Material, z. B. einer Beryllium-Kupfer-Legierung hergestellt. Die unteren Enden 27 und 28 der Kontaktstreifen 25 und 26 besitzen entsprechende elektrische Kontakte 29 und 30, die vorzugsweise aus einem sehr gut leitenden Material, z. B. einer Silberlegierung, bestehen. Die Kontaktstreifen 25 und 26 werden in einem isolierten Zapfen 31 aus Kunststoff oder anderem geeigneten Material geführt und bewegen sich entsprechend den Bewegungen dieses Zapfens. Das Ende 32 des Zapfens 31 hat einen geringeren Durchmesser und ist in einem Ausschnitt 33 im Motorgehäuse 11 begrenzt drehbar gelagert. Das andere Ende 34 des Zapfens 31 hat einen etwa rechteckigen Querschnitt und reicht in einen schlitzförmigen Ausschnitt 35 eines Kragens oder Ansatzstückes 36 hinein. Der Ansatz 36 steht damit im Eingriff mit dem Zapfen 31, so daß eine gemeinsame Drehbewegung möglich ist. Zwischen dem Ansatz 36 und dem Motorgehäuse 11 befindet sich eine Arretierung, die aus einem federbelasteten Stift 37 besteht; dieser wird durch die Feder 40 wahlweise in eine der zwei Längskerben 38 und 39, die auf der Außenfläche des Ansatzes 36 in geeignetem Abstand voneinander verlaufen, hineingezwungen:

Die Feder 40 wird von der in der Vertiefung 42 des Motorgehäuses sitzenden Schraube 41 gehalten. Im Ansatzstück 36 ist ein blinder, innerer schlitzförmiger Einschnitt 4,3, welcher in den Schlitzeinsehnitt 35 übergeht (s. Fig. 9). Das Ende 34. des Zapfens 31 hat ebenfalls einen Schlitz 44, der mit dem Schlitzeinsehnitt 35 im Ansatz 36 in einer Flucht liegt und eine Verbindung ergibt. In den inneren Schlitz 43 des Kragens 36 greift ein federnder Beschlaglappen 45, Ein Schlüssel 46 mit einem Bart 47 und einem HaIsteil 48 wird in das Motorgehäuse 11, und zwar in den Schlitz 43 im Kragen 36 eingesteckt und durch den federnden Beschlaglappen 45 festgehalten. Der Schlüssel 46 läßt sich begrenzt, möglichst um einen kleinen Winkel von etwa 75°, drehen und dreht dabei den Kragen 36 und damit den Zapfen 31 aus seiner ursprünglichen Stellung (Fi g. 6) in eine zweite Position gemäß Fig. 7. Die Auffangstellung des Zapfens 31 entspricht der »Aus«-Stellung des Schalters, während die zweite Lage des Zapfens 31 der »Ein«-Stellung entspricht. In einer kreisförmigen Aussparung 50 im Motorgehäuse 11 ist eine entsprechende Verschlußscheibe 49 mit Schrauben 51 befestigt. Die Verschlußscheibe 49 hat einen Schlitz 52 und einen mit diesem zusammenhängenden kreisf örmigen Ausschnitt 53 (F i g. 6), so daß der Schlüssel 46 eingeführt und durch Drehung den Kragen 36 und den Zapfen 31 drehen kann, wobei der Hals 48 des Schlüssels 46 im runden Ausschnitt 53 der Verschlußscheibe 49 beweglich ist. Daraufhin kann der Schlüssel 46 nicht mehr direkt aus der Heckenschere 10 herausgezogen werden, weil der Bart 47 des Schlüssels sich nicht mehr mit dem Schlitz 52 der Verschlußscheibe 49 in einer Fludht befindet. Infolge-

dessen muß der Schlüssel 46 wieder in seine Ausgangsstellung zurückgedreht werden, wobei gleichzeitig der Schalter wieder in seine »Aus«-Stellung zurückgeht, bevor der Schlüssel 46 abgezogen werden kann. Hiermit ist eine Sicherheitsvorrichtung gegeben, da erstens ein Schlüssel 46 benötigt wird, um das Gerät einzuschalten und zweitens dieser Schlüssel nidht abgezogen werden kann, ohne daß das Gerät zunächst abgestellt wird.

Wie F i g. 2 bis 7 zeigt, hat der isolierte Zapfen 31 einen fest verbundenen und zwischen den beiden Enden in radialer Richtung vorstehenden Hebelarm, an dem ein Querarm 55 fest angebracht ist und sich zu beiden Seiten des Hebelarms 54 in einem gewissen Abstand zu dem Zapfen 31 und im wesentlichen zu diesem parallel erstreckt. Die unteren Enden 27 und

28 der nach vorn vorspringenden Kontaktstreifen 25 und 26 führen jeweils seitlich am Hebelarm 54 vorbei und reichen in den Zwischenraum zwischen dem Zapfen 31 und dem Querarm 55. Auf dem Zapfen 31 ist vorzugsweise eine Fläche 31a zur besseren Kontrolle der Bewegung der hervorstehenden Kontaktteile 25 und 26 vorgesehen, da die Kontaktstreifen 25 und 26 entsprechend der Bewegung des Zapfens 31 bewegt und geführt werden.

Der Schlüssel 46 kann in das Motorgehäuse 11 eingeführt werden und in den Kragen 36 eingreifen, bei Drehung seine Bewegung auf den Kragen 36 und damit auf den Zapfen 31 übertragen, und zwar in einem Weg über einen Winkel von etwa 75°. Demzufolge führt oder bewegt der Hebelarm 54 des Zapfens 31 die unteren Teile 27 und 28 der hervorstehenden Kontaktstreifen 25 und 26, und zwar so, daß. die elektrischen Kontakte 29 und 30 in Berührung mit den entsprechenden Endkontakten 56 und 57 des auswechselbaren Batteriesatzes 58 gebracht werden. Ferner sind die Endkontakte 56 und 57 des Batteriesatzes 58 L-förmig ausgebildet und ragen in den Raum zwischen dem isolierten Zapfen 31 und dem fest mit diesem verbundenen Querarm 55 hinein, wie F i g. 7 zeigt. Auf diese Weise ist es unmöglich, den Batteriesatz 58 aus dem Gehäusegriff 18 der Heckenschere 10 herauszuziehen. Durch diese weitere Sicherung ist es unmöglich, den Batteriesatz 58 aus dem Gerät 10 herauszuziehen, solange der Schalter sich in seiner »Ein«-Stellung befindet. Der Schalter muß erst wieder in seine »Aus«-Stellung gebracht werden, ehe der Batteriesatz 58 herausgenommen werden kann. Es ist also nicht möglich, das Gerät durch einfaches Herausziehen des Batteriesatzes 58 abzustellen; umgekehrt ist es auch unmöglich, den Schalter unvorsichtigerweise in seiner »Aus«-Stellung zu lassen und das Gerät 10 dadurch zu betätigen, daß man einfach den Batteriesatz 58 hineinschiebt. Darüber hinaus ist noch ein zusätzlicher Sicherheitsfaktor gegeben. Wenn der Schalter in »Aus«-Stellung und der Batteriesatz 58 herausgenommen ist, so kann der Schlüssel 46 zwar eingeführt und der Schalter wieder auf »Ein« gedreht werden, ohne daß sich der Batteriesatz 58 im Gehäuse befindet. Dann befindet sich der Arm 55 aber in seiner nach oben gedrehten Stellung gemäß F i g. 2 und wird auf diese Weise das richtige Einführen des Batteriesatzes 58 verhindern und damit auch die Herstellung eines Stromkreises zwischen den Kontakten

29 und 30 und den Endkontakten 56 und 57 des Batteriesatzes unmöglich machen.

F i g. 8 a bis 8 e zeigen die Arbeitsweise des Sicherheitsschalters genauer. In Fig. 8a ist der Schalter in seiner »Aus«-Stellung und der Batteriesatz 58 bereits in das Gerät 10 eingeschoben. In Fig. 8b ist der Schlüssel 46 eingesteckt und in seine »Ein«- Stellung gedreht, wobei der Zapfen 31 so gedreht wurde, daß die Kontaktstreifen, z. B. der Streifen 26 und sein Kontakt 30, den entsprechenden Endkontakt

57 des Batteriesatzes 58 berührt und damit das Gerät 10 betätigt. Der L-förmige Endkontakt 57 ragt dann in den Raum zwischen dem isolierten Zapfen 31 und

ίο dessen fest mit diesem verbundenen Querarm 55 hinein, wodurch ein Herausnehmen des Batteriesatzes

58 unmöglich wird; außerdem kann auch der Schlüssel 46 nicht abgezogen werden. In F i g. 8 c ist der Schalter wieder auf »Aus« gedreht und der Batteriesatz 58 herausgenommen worden. Sollte jetzt der Schalter wieder auf »Ein« gestellt werden, wobei der Batteriesatz 58 bereits, wie in F i g. 8 d gezeigt, entfernt ist, so ist es unmöglich, den Batteriesatz 58 ordnungsgemäß in das rückwärtige Gehäuse 18 einzuführen. Es muß nämlich, wie in Fig. 8e gezeigt, der feste Querarm 55 des Zapfens 31 an dem L-förmigen Kontakt des Batteriesatzes 58 anliegen und einen Kontakt verhindern.

In einer bevorzugten Ausführung besteht der Batteriesatz 58 aus einer Wechselbatteriepackung mit einer Reihe aufladbarer Akkumulatorzellen, welche hintereinander gelagert und elektrisch miteinander verbunden sind. Es können jedoch auch andere Typen von Batteriesätzen Verwendung finden. Wie in F i g. 4 bis 6 gezeigt, hat die Heckenschere 10 einen Hochleistungsgleichstrommotor mit einem Anker 59, der zwischen zwei permanent magnetischen Röhrensegmenten rotiert. Vorzugsweise hat der gewickelte Anker 59 an einem Ende ein Antriebsritzel 61 und einen Kollektor 62 am anderen Ende, auf dem ein Paar elektrische Bürsten 63 und 64 schleifen, vorzugsweise aus einer Silber- oder Kupfer-Graphit-Masse. Die Bürsten 63 und 64 sitzen in geeigneten Bürstenhaltern, von welcher einer bei 65 in Fig. 4 und 5 gezeigt ist. Eine Leitung 66 verbindet den positiven Kontaktstreifen 25 mit einer Kontaktklemme oder dem Endkontakt 67 (Fig. 6); eine Leitung 68 verbindet Anschlußklemme 67 mit der Bürste 63. Schließlich verbindet eine Leitung 69 noch die andere Bürste 64 mit dem negativen Kontaktstreifen 26.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Sicherheitsschalter für kabellose elektromotorisch angetriebene Geräte mit unabhängigen austauschbaren Batteriesätzen, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse des Gerätes (11) ein von der »Aus«-Stellung in die »Ein«- Stellung des Schalters begrenzt drehbarer isolierter Zapfen (31) gelagert ist, der einen in das Gehäuse einsteckbaren Schlüssel (46) in lösbarem Eingriff zur Drehung des Zapfens aufnimmt und bei Drehung in die »Ein«-Stellung die in dem Gehäuse befindlichen elektrischen Kontakte (25 bis 30) in Eingriff mit den Kontakten des Batteriesatzes (56, 57) bewegt, und daß Mittel vorgesehen sind, die in der »Ein«-Stellung des Schalters ein Lösen des Batteriesatzes von dem Gehäusestromkreis und ein Abziehen des Schlüssels verhindern.

2. Sicherheitsschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Kontakte als zwei mit Abstand zueinander im Gehäuse befestigte frei tragende Streifen (25, 26)

ausgebildet sind, deren Enden (27, 28) von dem isolierten Zapfen (31) und einem mit diesem verbundenen Querann (55) bewegt werden und die Kontaktbereiche in der »Ein«-Stellung in Eingriff mit den Batteriekontakten drücken.

3. Sicherheitsschalter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (55), die in der »Ein«-Stellung des Schalters ein Lösen des Batteriesatzes von dem Gehäusestromkreis und ein Abziehen des Schlüssels verhindern, aus dem Querarm (55), der parallel und mit Abstand zu dem isolierten Zapfen (31) durch einen zwischen den beiden Enden des Querarms, bzw. des Zapfens, angebrachten Hebelarm (54) fest mit dem Zapfen verbunden ist, und aus L-förmig ausgebildeten Batteriekontakten bestehen.

4. Sicherheitsschalter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine vorzugsweise im Querschnitt rechteckig ausgebildete Ende (34) des Zapfens (31) in einen entsprechend geformten Einschnitt (44) eines Ansatzstückes (36) hineinreicht, das durch eine Arretierung, vorzugsweise in Form eines in eine von zwei Kerben (38, 39) des Ansatzstückes eingreifenden federbelasteten Stiftes (37), bei Drehung des das Ansatzstück und den Zapfen bewegenden Schlüssels in der »Ein«-Stellung oder »Aus«-Stellung arretierbar ist.

5. Sicherheitsschalter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung des Abziehens des Schlüssels am Gehäuse eine geschlitzte Scheibe (52, 53) befestigt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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