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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinheit für elektrische
Werkzeuge, wobei die Schalteinheit Wärme abstrahlende Bauelemente aufweist.
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Solche
Schalteinheiten sind allgemein bekannt.
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Sie
bilden beispielsweise eine Komponente von elektrischen Werkzeugen
und insbesondere von elektrischen Werkzeugen, in welchen die Leistung des
im Werkzeug eingebauten (Haupt)-Elektromotors gesteuert werden muss.
Diese umfassen unter anderem, aber nicht ausschließlich, Bohrmaschinen, Sägemaschinen
u. dgl..
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Die
vorliegende Schalteinheit hat Bauelemente, in welchen elektrische
Energie während
des Betriebes in Wärme
umgewandelt wird. Diese umfassen Halbleiter, Widerstände usw..
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Dieses
Problem tritt bei netzgespeisten Werkzeugen auf, aber auch, und
zwar in größerem Ausmaß, bei batteriegespeisten
Werkzeugen. Im zuletzt genannten Fall wird das Problem dadurch verursacht,
dass infolge der niedrigeren Spannungen die Ströme höher sind, was im Allgemeinen
zu einer höheren
Wärmeabstrahlung
führt.
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Die
Wärmeabstrahlung
beeinträchtigt
die Zuverlässigkeit
der elektrischen Schalteinheit, kann die Lebensdauer der relevanten
Bauelemente verkürzen und
kann zu einer thermischen Verformung des Gehäuses des Werkzeugs führen.
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Um
diese Probleme zu verhindern sind solche Bauelemente für hohe Leistung
so dimensioniert, dass sie einen relativ großen Raum einnehmen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung dieser
Art zu schaffen, bei der unter Beibehaltung der Lebensdauer der
Schalteinheit die Abmessungen der Bauelemente und dadurch der Schalteinheit
reduziert werden können
und die auch mit geringeren Kosten hergestellt werden kann.
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Die
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die Schalteinheit einen Ventilator aufweist, der wenigstens
die Wärme
abstrahlenden Bauelemente kühlen kann.
Die Kühlung
kann hierbei direkt und indirekt stattfinden, und der Ventilator
kann auch zur Kühlung des
(Haupt)-Elektromotors beitragen.
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Der
Ventilator wird dabei einen Luftstrom erzeugen, der entlang der
in Frage stehenden Bauelemente geleitet wird. Die Wärme, welche
in diesen Bauelementen entwickelt wird, kann so abgeführt werden,
dass die relevanten Bauelemente selbst im Fall einer hohen Leistung
mit kleinen Abmessungen realisiert sein können. Die Kühlung findet vorzugsweise lokal
statt, was mit kleinen Ventilatoren und einem konzentrierten Luftstrom
zu der gewünschten Kühlung führen kann.
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Anzumerken
ist, dass es auf dem Gebiet der Computer allgemein bekannt ist,
Ventilatoren zum Zweck der Kühlung
von Wärme
abstrahlenden elektronischen Bauelementen zu verwenden.
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Ungeachtet
der Tatsache, dass in PCs ein extrem hoher Grad an Miniaturisierung
stattgefunden hat, sind sie immer noch in relativ große Gehäuse eingebaut.
Hierbei kann die Unterbringung eines solchen Gebläses daher
ohne viele Probleme erfolgen.
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Im
Fall von elektrischen Werkzeugen ist die Situation anders; hier
steht der größte Raum
für den (Haupt)-Elektromotor
zur Verfügung,
während
für die Schalteinheit
nur ein begrenzter Raum zur Verfügung steht.
Die Verwendung eines Ventilators bei einer solchen Konfiguration
ist daher mit den allgemein anwendbaren Voraussetzungen nicht vereinbar.
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Es
ist beispielsweise aus der DE-A-3 430 023 bekannt, den (Haupt)-Elektromotor
eines elektrischen (Hand)-Werkzeuges mit einem Ventilator zu kühlen, der
in dem voluminösen
Teil des Gehäuses platziert
ist, das für
den (Haupt)-Elektromotor bestimmt ist, während die Schalteinheit in
einem sehr viel engeren Handgriffteil dieses Gehäuses angeordnet ist, wobei
dieser engere oder kleinere Teil ohne Luftaustrittsabführmittel
gestaltet ist und die Schalteinheit darüber hinaus keine Wärme abstrahlenden Bauelemente
aufweist. Ein kühlender
Luftstrom verläuft
nicht entlang der Schalteinheit, die auch keine Wärme abstrahlenden
Bauelemente aufweist, so dass ein Luftstrom, wenn er strömen würde, nicht
einen Bedarf zum Kühlen
der Schalteinheit erfüllen würde.
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In
der DE-A-3 045 610 ist ferner eine elektrische Schalteinheit gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 offenbart.
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Ferner
ist anzumerken, dass im Fall von Batterien od. dgl. als Energiequelle
für Gleichstrommotoren
eine Zwangskühlung
der Schalteinheit mit einem Ventilator eine leicht durchführbare Alternative
oder eine Maßnahme
zusätzlich
zum Kühlen
des (Haupt)-Elektromotors
darstellen kann.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
sind die Wärme
abstrahlenden Bauelemente thermisch an einen Kühlkörper gekoppelt und der Ventilator
ist so ausgebildet, dass er den Kühlkörper kühlt.
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Je
nach der relevanten Konfiguration der Schalteinheit ist es in einigen
Situationen günstig,
einen Kühlkörper anzubringen.
Die Erfindung sieht daher eine Maßnahme zu diesem Zweck vor.
Die Kühlung
findet hierbei indirekt statt. Es ist selbstverständlich möglich, die
Kühlung
des Kühlkörpers durch
den Ventilator mit der direkten Kühlung der Bauelemente durch
den Luftstrom vom Ventilator zu kombinieren.
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Die
Bauelemente strahlen nicht in allen Betriebssituationen des elektrischen
Werkzeuges Wärme
ab. Es ist daher günstig,
den Grad der Kühlung
in Abhängigkeit
vom Maß der
Wärmeabstrahlung
dieser Bauelemente zu gestalten. Der relevante Ventilator kann dann
gesteuert werden mittels eines Signals zur Repräsentation der Leistung, das
beispielsweise in der Schalteinheit, bereits vorhanden ist und das
die Leistung repräsentiert,
oder durch Messen der Temperatur der in Frage stehenden Bauelemente.
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Es
ist möglich,
den Ventilator in einer Wand des Gehäuses der Schalteinheit zu platzieren.
Dann ist es günstig
den Ventilator für
die Kühlung
im Luftstrom stromaufwärts
der Bauelemente zu platzieren.
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Die
vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden
Figuren im einzelnen erläutert;
es zeigt:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht einer mit einem Ventilator
versehenen Schalteinheit;
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2 eine
schematische perspektivische Ansicht der in der 1 gezeigten
Ventilatoreinheit aus einem anderen Blickwinkel;
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3 in
Entsprechung zu 1 eine zweite Ausführungsform
einer Schalteinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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4 eine
schematische perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform
einer Schalteinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung; und
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5 eine
schematische perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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1 zeigt
eine Schalteinheit, die insgesamt mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet
ist. Die Schalteinheit hat ein Gehäuse 2, in welchem
verschiedene Bauelemente einschließ lich Wärme abstrahlender Bauelemente
platziert sind. Ein Druckknopf 3 ist in an sich bekannter
Art und Weise an der Vorderseite des Gehäuses angeordnet, während ein
Handgriff 4 mit einem Polumkehrschalter oberhalb des Druckknopfes
angeordnet ist.
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An
einer Seite des Gehäuses 2 ist
eine Kühlplatte 5 angeordnet
und in der Kühlplatte 5 ist
eine Öffnung 6 ausgebildet,
in der eine Ventilatoreinheit 7 platziert ist. Die Ventilatoreinheit 7 besteht
aus einer Kombination aus einem Elektromotor und einem Lüfterrad.
Der Elektromotor ist in dieser Zeichnung nicht dargestellt, da er
in dem Gehäuse
der Ventilatoreinheit 7 angeordnet ist. Das Lüfterrad 8 ist
im Ventilatorgehäuse 7 angeordnet.
An jeder Seite der Öffnung 6 sind
in der Kühlplatte
Vorsprünge 9 ausgebildet,
an denen die Ventilatoreinheit 7 mittels Schrauben 10 befestigt
ist.
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Es
dürfte
klar sein, dass zahlreiche andere mögliche Befestigungsmittel angewandt
werden können.
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Der
Motor der Ventilatoreinheit 7 ist mittels elektrischer
Leiter mit den geeigneten spannungsführenden Teilen verbunden, die
in der Schalteinheit 1 vorhanden sind, so dass die Ventilatoreinheit 7 zu den
geeigneten Zeitpunkten beginnen kann, sich zu drehen.
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Wenn
die Ventilatoreinheit 7 dreht, erzeugt sie einen Luftstrom,
der von dem Ventilator in das Innere des Schaltgehäuses übertragen
wird. Der Luftstrom verlässt
dann das Schaltgehäuse
an der Unterseite.
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Der
Luftstrom verläuft
hierbei nicht nur über die
Wärme abstrahlenden
Bauelemente, die in dem Schaltgehäuse angeordnet sind, wie beispielsweise der
Halbleiter 11 in 2, sondern
auch über
die Kühlplatte 5.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist diese Kühlplatte 5 an
andere Wärme
abstrahlende Bauelemente, wie beispielsweise Widerstände, die
in der Zeichnung nicht dargestellt sind, thermisch gekoppelt. Es
ist jedoch auch möglich,
einen Ventilator so zu platzieren, dass der erzeugte Luftstrom die Bauelemente
oder den Kühlkörper kühlt.
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Es
ist jedoch im Prinzip möglich,
durch Ändern
der Position der Flügel
des Lüfterrades 8 oder durch Ändern der
Rotationsrichtung des Ventilators zu bewirken, dass der Luftstrom
in die andere Richtung verläuft.
Angesichts der Tatsache, dass es möglich ist, in dem Ventilator
vor dem Luftstrom ein Filter zu platzieren, wird die erstgenannte
Option im allgemeinen bevorzugt.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
der Erfindung, die sich von der in den 1 und 2 gezeigten
Ausführungsform
dadurch unterscheidet, dass die Kühlplatte 5 eine andere
unterschiedliche Form hat. Die Kühlplatte 5 ist
hierbei mit einem gebogenen Teil 12 versehen. Infolge des
gebogenen Teils 12 hat der Kühlkörper 5 eine sehr viel
größere Kühlfläche als
der Kühlkörper 5 der
ersten Ausführungsform
gemäß 1 oder 2.
Hierbei ist es somit möglich,
Bauelemente, die für
eine größere Leistung dimensioniert
sind, mit dem Kühlkörper thermisch
zu koppeln.
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Wie
bei der vorstehenden Ausführungsform ist
die Ventilatoreinheit 7 relativ zur Hauptfläche der Kühlplatte 5 etwas
erhaben angeordnet. Dies hat zur Folge, dass zwischen dem Gehäuse der
Ventilatoreinheit 7 und der Kühlplatte ein Luftspalt vorhanden ist.
Bin Teil des von der Ventilatoreinheit 7 erzeugten Luftstroms
wird daher nicht in das Gehäuse
eintreten, sondern entlang der Außenseite der Kühlplatte
verdrängt.
Der Luftstrom wird selbstverständlich
den Kühlkörper hierbei
kühlen.
Infolge der spezifischen Gestaltung der in der 3 gezeigten
Ausführungsform
wird diese Kühlwirkung
noch größer sein
als bei der in der 1 gezeigten Ausführungsform.
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4 zeigt
eine stark abweichende Ausführungsform
der Erfindung; hierbei ist ein Halbleiter 11, der eine
relativ große
Wärmemenge
abstrahlt, auf einem separaten Kühlkörper 13 angeordnet.
Auf dem Kühlkörper ist
eine Ventilatoreinheit 7 platziert, deren Konstruktion
derjenigen der vorhergehenden Ausführungsformen entspricht. Diese
Baugruppe ist jedoch vollständig
getrennt vom Schaltgehäuse 2 angeordnet
und mit der eigentlichen Schalteinheit mittels dreier Leitungen 14 verbunden.
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Infolge
dieser Trennung der Funktionen wird es einfach, die Kühlung des
Wärme abstrahlenden Halbleiters 11 zu
optimieren. Eine Öffnung,
die in der Zeichnung nicht dargestellt ist, wird hierbei im Kühlkörper 13 angeordnet,
um den von der Ventilatoreinheit 7 erzeugten Luftstrom
zu führen.
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Schließlich zeigt 5 eine
Ausführungsform,
bei dem das signifikanteste Wärme
abstrahlende Bauelement, d. h. der Halbleiter 11 an der
Außenseite
des Kühlkörpers 5 platziert
ist. Die Konstruktion dieser Ausführungsform entspricht ansonsten großenteils
der Konstruktion der anhand der 1, 2 und 3 beschriebenen
Ausführungsformen.
Bei der Ausführungsform
gemäß 5 ist
die Ventilatoreinheit 7 direkt am Kühlkörper 5 platziert,
so dass ein von der Ventilatoreinheit erzeugter Luftstrom an die
Innenseite des Kühlkörpers 5 verdrängt wird
und dort seine Kühlfunktion
ausübt.
Hierbei ist der Wärme
abstrahlende Halbleiter 11 selbstverständlich in sehr effizienter
Weise an den Kühlkörper thermisch
gekoppelt. Im Kühlkörper 5 ist
eine Öffnung 15 zum
Durchführen
von Verbindungsstiften 16 für das Befestigen des Halbleiters 11 angeordnet. Der
von der Ventilatoreinheit 7 erzeugte Luftstrom wird nicht
nur den Kühlkörper 5 kühlen, sondern
auch die anderen Wärme
abstrahlenden Bauelemente, die im Inneren des Gehäuses 2 angeordnet
sind.
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Es
ist klar zu ersehen, dass zahlreiche Variationen der hier gezeigten
Konfigurationen angewandt werden können, ohne von der Erfindung
abzuweichen.
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Der
Ventilator kann somit zur Kühlung
des Hauptmotors eines elektrischen (Hand)-Werkzeuges beitragen oder
dessen gesamte Kühlung
bewirken.