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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Elektrowerkzeuge. Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System schnurloser Elektrowerkzeuge.
Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung, jedoch ohne Beschränkung auf
die spezielle Ausführung
und/oder Anwendung, die zu Zwecken der Erläuterung dargestellt und beschrieben
sind, auf ein System schnurloser Elektrowerkzeuge mit einer verbesserten
Schnittstelle für
die Batterieeinheit. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin
auf ein zugehöriges
Verfahren.
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Schnurlose
Elektrowerkzeuge mit untereinander austauschbaren Batterieeinheiten
sind aus dem Stand der Technik weitgehend bekannt. Ein solches System
ist zum Beispiel in dem gemeinschaftlich übertragenen
U.S.-Patent Nr. 3,952,239 dargestellt
und beschrieben. Das
U.S.-Patent
Nr. 3,952,239 offenbart ein System von Werkzeugen, das
einzelne Werkzeugköpfe
verwendet, von denen jeder seine eigenen wesentlichen Elemente,
beispielsweise einen Motor und ein Schneidblatt oder ein Spannfutter,
aufweist. Dieser Systemtyp verringert den Platzbedarf für die Werkzeuglagerung
und erhöht
die Lebensdauer für
jeden Motor. Ein anderer wichtiger Aspekt von Systemen, wie sie
beispielsweise durch das
U.S.-Patent
Nr. 3,952,239 offenbart sind, ist die Tatsache, dass sie
eine verbesserte Nutzung der darin enthaltenen Nickel-Kadmium-Batterien und eines
zugehörigen
Batterieladegeräts
gestatten, die beide Systemelemente mit besonders hohen Kosten sind.
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Während die
dem Stand der Technik entsprechenden Systeme, einschließlich des
in dem
U.S.-Patent Nr. 3,952,239 offenbarten
Typs, jedoch nicht auf dieses beschränkt, sich für viele Anwendungszwecke als
geeignet erwiesen haben, haben sie alle bestimmte Nachteile und/oder
Einschränkungen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein schnurloses elektrisches
Werkzeugsystem zur Verfügung
gestellt, gekennzeichnet durch:
eine aufladbare Batterieeinheit
mit einem Batterieeinheit-Anschlussblock,
der einen positiven Messeranschluss und einen negativen Messeranschluss
umfasst,
einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler mit einem Wandlergehäuse und
ferner mit positiven und negativen Buchsenanschlüssen, wobei die positiven und negativen
Buchsenanschlüsse
in dem Wandlergehäuse
zurückversetzt
und ausgestaltet sind, den positiven bzw. negativen Messeranschluss
aufzunehmen, und
ein schnurloses elektrisches Werkzeug mit
einem Gehäuse
und positiven und negativen Steckeranschlüssen zum Eingriff mit dem positiven
bzw. dem negativen Buchsenanschluss des Wandlers, wobei das schnurlose
elektrische Werkzeug ferner positive und negative Buchsenanschlüsse hat,
die ausgestaltet sind, den positiven bzw. den negativen Messeranschluss
aufzunehmen, wobei die positiven und negativen Buchsenanschlüsse des
Werkzeugs in dem Gehäuse
des Werkzeugs zurückversetzt
sind.
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Weiterer
Nutzen und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem
Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Erfindung bezieht, aus
dem Lesen der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführung und
aus den beigefügten
Ansprüchen
im Zusammenhang mit den beigefügten
Zeichnungen deutlich.
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1A bis 1C sind
Darstellungen eines ersten schnurlosen Elektrowerkzeugs eines Systems von
schnurlosen Elektrowerkzeugen, das gemäß den Merkmalen einer ersten
bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
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2 ist
eine vergrößerte Explosionsansicht einer
ersten Batterieeinheit des in 1A dargestellten
Systems von schnurlosen Elektrowerkzeugen.
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3 ist
eine Ansicht der Batterieeinheit aus 2 von oben.
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4 ist
eine Ansicht der Batterieeinheit aus 2 von vorn.
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5 ist
eine Ansicht der Batterieeinheit aus 2 von der
rechten Seite.
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6A ist
eine vergrößerte Explosionsansicht
eines Werkzeuganschlussblocks, der von dem schnurlosen Elektrowerkzeug
der 1A bis 1C getragen
wird.
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6B ist
eine Endansicht des Hauptgehäusebereichs
des Werkzeuganschlussblocks.
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7 ist
eine perspektivische Ansicht des Batterieeinheit-Anschlussblocks aus 2.
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8 ist
eine Querschnittsansicht, die die Schnittstelle zwischen der Batterieeinheit
und dem Werkzeug darstellt.
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9 ist
eine Ansicht von der rechten Seite einer zweiten Batterieeinheit
für das
der vorliegenden Erfindung.
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10 ist
eine Ansicht von der rechten Seite einer dritten Batterieeinheit
für das
System von schnurlosen Elektrowerkzeugen der vorliegenden Erfindung.
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11 ist
eine teilweise Explosions- und teilweise aufgebrochene Ansicht,
die ein Batterieeinheitladegerät
des Systems der vorliegenden Erfindung darstellt, das in betriebsmäßiger Verbindung
mit der ersten Batterieeinheit gezeigt ist.
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12 ist
eine perspektivische Ansicht eines Batterieeinheitladegeräts aus 11.
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13 ist
eine perspektivische Ansicht eines zweiten schnurlosen Elektrowerkzeugs
des Systems der vorliegenden Erfindung, das in betriebsmäßiger Verbindung
mit einem Wandler dargestellt ist.
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14 ist
eine Querschnittsansicht, die die Schnittstelle zwischen dem schnurlosen
Elektrowerkzeug und dem Wandler darstellt.
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15 ist
eine Seitenansicht eines dritten Systems von schnurlosen Elektrowerkzeugen
der vorliegenden Erfindung.
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16 ist
eine schematische Darstellung, die die Kompatibilität der verschiedenen
Batterien und Werkzeuge der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Allgemein
auf die Zeichnungen Bezug nehmend, ist ein System schnurloser Elektrowerkzeuge dargestellt,
das gemäß den Merkmalen
einer bevorzugten Ausführung
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Als Beispiel sind schnurlose
Elektrowerkzeuge des Systems dargestellt, die zum Beispiel eine Kreissäge 10 (1), eine Hubsäge 12 (13)
und eine Bohrmaschine 14 (15) umfassen.
Die Werkzeuge 10 bis 14 weisen jeweils einen herkömmlichen Gleichstrommotor
(nicht dargestellt) auf, der ausgestaltet ist, mit einer gemeinsamen
Spannung angetrieben zu werden. In dem Ausführungsbeispiel sind die Werkzeuge 10 bis 14 dazu
vorgesehen, mit einer elektrischen Spannung von 24 Volt angetrieben
zu wer den. Für
Fachleute ist zu erkennen, dass die vorliegende Erfindung weder
auf die speziellen, in den Zeichnungen dargestellten Werkzeugtypen
noch auf die angeführten
Spannungen beschränkt
ist. Diesbezüglich
sind die Merkmale der vorliegenden Erfindung praktisch auf jeden
Werkzeugtyp und jede Speisespannung anwendbar.
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Weiterhin
auf die Zeichnungen Bezug nehmend ist das System der vorliegenden
Erfindung ferner so dargestellt, dass es allgemein eine erste wiederaufladbare
Batterieeinheit 16 enthält.
Das System der vorliegenden Erfindung ist ferner so dargestellt, dass
es allgemein einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 18 und
ein Batterieladegerät 20 zum Laden
der Batterieeinheit 16 aufweist. Das Batterieladegerät 20 ist
in 11 teilweise weggeschnitten und in betriebsmäßiger Verbindung
mit der Batterieeinheit 16 dargestellt. Der in 13 gezeigte
Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler
ist abnehmbar an der Hubsäge 12 befestigt.
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Der
Kern der vorliegenden Erfindung betrifft insbesondere die Schnittstellen
zwischen den Werkzeugen 10 bis 14 und der Batterieeinheit 16,
die Schnittstellen zwischen den Werkzeugen 10 bis 14 und
dem Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler 18 und die Schnittstellen
zwischen der Batterieeinheit 16 und dem Batterieladegerät 20.
Im Rest der vorliegenden ausführlichen
Beschreibung ist es so zu verstehen, dass die Werkzeugschnittstelle
jedes der Werkzeuge 10 bis 14 im Wesentlichen
identisch ist.
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Insbesondere
Bezug auf 2 bis 6 nehmend
ist die wiederaufladbare Batterieeinheit 16 der vorliegenden
Erfindung so dargestellt, dass sie allgemein ein Gehäuse 22,
eine Batterie 24, die im dargestellten Ausführungsbeispiel
eine 24-Volt Nickel-Kadmium-Batterie
ist, und einen Batterieeinheit-Anschlussblock 26 aufweist.
Das Gehäuse 22 ist
so dargestellt, dass es eine erste Schalenhälfte 28 und eine zweite
Schalenhälfte 30 hat,
die an einer in Längsrichtung
verlaufenden Trennlinie 32 zusammengefügt sind. Alternativ ist es
klar, dass das Gehäuse 22 ein
Paar von Hälften
aufweisen kann, die an einer quer verlaufenden Trennlinie zusammengefügt sind, oder
es können
verschiedene andere Konstruktionen mit zwei oder mehr Gehäusebereichen
vorgesehen sein.
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Die
erste Schalenhälfte 28 und
die zweite Schalenhälfte 30 des
Gehäuses 22 wirken
zusammen, um einen oberen Bereich 34, der eine erste Kammer 36 bildet,
und einen unteren Bereich 38 auszubilden, der eine zweite
Kammer 40 bildet. Die erste Kammer 36 nimmt den
Batterieeinheit-Anschlussblock 26 auf, während die
zweite Kammer 40 die Batterie 24 aufnimmt. Der
Batterieeinheit-Anschlussblock 26 ist gegen eine Quer-
und Längsbewegung
in Bezug auf das Gehäuse 22 mit
Ausnahme einer minimalen Bauteilstapeltoleranz befestigt. In einer
Anwendung hat das Batterieeinheitsgehäuse 22 eine Gesamtlänge von
etwa 11,5 cm, eine Gesamtbreite von etwa 9,5 cm und eine Gesamthöhe von etwa
9,5 cm.
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In
dem Ausführungsbeispiel
sind die erste Schalenhälfte 28 und
die zweite Schalenhälfte 30 des Gehäuses 22 jeweils
einstückig
aus einem festen Kunststoff oder aus einem anderen geeigneten Material
aufgebaut. Die erste Schalenhälfte 28 und
die zweite Schalenhälfte 30 sind
durch Gewinde bildende Befestigungselemente 42 zusammengefügt. Die Gewinde
bildenden Befestigungselemente 42 erstrecken sich durch
zusammenwirkende Öffnungen 44 und
Schraubenvorsprungsbereiche 46, die einstückig mit
den Schalenhälften 28 und 30 gebildet
sind. Beim Zusammenbau bilden die Befestigungselemente 42 Gewinde
in den Schraubenvorsprungsbereichen 46 des Gehäuses 30 aus.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die erste Schalenhälfte 28 des Gehäuses 22 ausgebildet,
um eine Umfangsnut 50 aufzuweisen, die dazu angepasst ist,
eine passende Rippe (nicht speziell dargestellt) aufzunehmen, die sich
in Umfangsrichtung entlang der zweiten Schalenhälfte 30 erstreckt.
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Um
die lösbare
Befestigung der Batterieeinheit 16 am Werkzeug 10 zu
erleichtern, ist der obere Bereich 34 des Gehäuses 22 so
ausgebildet, dass er ein Paar von Führschienen 52 aufweist.
Die Führschienen 52,
die nachfolgend noch ausführlicher
beschrieben werden, werden verschiebbar in den zusammenwirkenden
Nuten 54 aufgenommen, die durch Schienen 55 gebildet
werden, die in einem Gehäuse 56 des
Werkzeugs 10 gebildet sind. Um die abnehmbare Befestigung
der Batterieeinheit 16 am Werkzeug 10 weiter zu
erleichtern, bildet der obere Bereich 34 des Gehäuses 22 eine
Vertiefung 58. Die Vertiefung 58 ist dazu angepasst,
eine Verriegelung oder mehrere Verriegelungen 59 aufzunehmen,
die vom Gehäuse 56 des
Werkzeugs 10 gehalten werden. Die Verriegelung 59 ist
herkömmlich
hinsichtlich des Aufbaus und der Betriebsweise und ist in eine abwärts gerichtete
Stellung durch eine Feder vorgespannt, um nach dem Einsetzen der
wiederaufladbaren Batterieeinheit 16 in die Vertiefung 58 einzugreifen.
Das Entfernen der Batterieeinheit 16 wird dabei verhindert,
bis die Federvorspannung der Verriegelung 59 in einer herkömmlichen
Weise, soweit es die Erfindung betrifft, überwunden wird.
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Weiter
auf 2 bis 5 und zusätzlich auf 7 und 8 Bezug
nehmend, ist der Batterieeinheit-Anschlussblock 26 so dargestellt,
dass er allgemein einen Hauptkörperbereich 60,
der aus festem Kunststoff oder aus einem anderen geeigneten Material
hergestellt ist, und mehrere Anschlüsse 62 aufweist. Die
Anschlüsse 62 sind
allgemein eben geformte Messeranschlüsse, von denen jeder in einer Ebene
ausgerichtet ist, die senkrecht zu einem Boden 64 (dargestellt
in 2) liegt, der teilweise die obere Kammer 36 des
Gehäuses 22 bildet.
Jeder Messeranschluss 62 weist ein erstes Ende 66 auf, das
sich nach unten von dem Hauptkörperbereich 60 erstreckt.
Die Messeranschlüsse 62 weisen
jeweils ein zweites Ende 68 auf, das sich nach vorn erstreckt.
In der bevorzugten Ausführung
sind die zweiten Enden 68 der Messeranschlüsse 62 beabstandet zu
dem Boden 64 angeordnet. Wie vollständiger nachfolgend zu erkennen
ist, bietet eine solche Beabstandung des Messeranschlusses 62 vom
Boden 64 einen verbesserten Freiraum um die Messeranschlüsse 62 und
verringert die Gefahr einer Verunreinigung der Anschlüsse 62 durch
Dreck und anderen Schmutz. Weiterhin ermöglicht eine solche Beabstandung
der Anschlüsse 62 vom
Boden 64 das vollständige
Umgeben der Kontakte des Ladegeräts 20 mit
isolierendem Material. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung
wird nachfolgend noch ausführlicher
erläutert.
Ferner sind in der bevorzugten Ausführung die vorderen Spitzen
der Messeranschlüsse 62 und
die Führungsschienen 52 quer
ausgerichtet.
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Der
Hauptkörper 60 des
Anschlussblocks 26 ist zwischen den Schalenhälften 28 und 30 des
Gehäuses 22 gehalten
dargestellt. Diese Anordnung verbessert den Zusammenbau, indem es
dem Anschlussblock 26 ermöglicht wird, elektrisch an
der Batterie 24 befestigt und nachfolgend zwischen den Schalenhälften 28 und 30 gehalten
zu werden. Der Hauptkörper 60 ist
so dargestellt, dass er ein Paar gekrümmter Nuten 70 aufweist,
die an seiner unteren Fläche
zum Aufnehmen der Schraubenvorsprungsbereiche 46 des Gehäuses 20 nach
dem Zusammenbau vorgesehen sind. Gleichermaßen weist eine obere Seite
des Hauptkörpers 60 eine
Vertiefung 72 für
das Aufnehmen der Vertiefung 58 des Gehäuses 22 auf. Der Hauptkörperbereich 60 ist
ferner so dargestellt, dass er mehrere isolierende. Bereiche 74 hat,
die zwischen dem benachbarten Messeranschluss 62 und auch
außerhalb
des äußersten
Endes jedes der Messeranschlüsse 62 angeordnet
sind. Die isolierenden Bereiche 74 schützen die Messeranschlüsse 62 gegen
unbeabsichtigte Berührung
oder Beschädigung.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist
der Batterieeinheit-Anschlussblock 26 vier Messeranschlüsse 62 auf.
Zwei der Messeranschlüsse 62 sind
der positive und der negative Anschluss der Batterie 24.
Ein dritter Anschluss 62 kann verwendet werden, um die
Temperatur der Batterie 24 zu überwachen, und ein vierter
Anschluss kann zur Erkennung der Batterie verwendet werden. Die
speziellen Funktionen des dritten und des vierten Messeranschlusses 62 gehen über den
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung hinaus und brauchen hierin
nicht ausführlich
beschrieben zu werden. Für Fachleute
ist es klar, dass innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung
zusätzliche
Anschlüsse 62 verwendet
werden können.
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Unter
besonderer Bezugnahme auf 6A und
B und 8 wird ein durch das Werkzeug 10 getragener
Anschlussblock 76 beschrieben. Der Werkzeuganschlussblock 76 ist
an dem Gehäuse 56 befestigt,
um eine Querbewegung relativ zu dem Gehäuse mit Ausnahme der Bauteilstapeltoleranz
zu verhindern. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Werkzeuganschlussblock 76 so
am Gehäuse 56 befestigt,
dass eine Bewegung in Längsrichtung
verhindert wird. Wie nachfolgend jedoch erläutert wird, können bestimmte
Anwendungen eine begrenzte Verlagerung des Werkzeuganschlussblocks 76 in
Längsrichtung
erfordern.
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Der
Werkzeuganschlussblock 76 ist so dargestellt, dass er allgemein
einen Hauptkörperbereich 80,
ein erstes oder negatives Anschlusselement 82 und ein zweites
oder positives Anschlusselement 84 hat. Das erste Anschlusselement 82 weist
einen negativen Steckeranschluss 86 und einen negativen Buchsenanschluss 88 auf.
Gleichermaßen
hat das zweite Anschlusselement einen positiven Steckeranschluss 90 und
einen positiven Buchsenanschluss 92. Wie weiter unten erläutert, sind
die Buchsenanschlüsse 88 und 92 dazu
angepasst, die positiven und negativen Messeranschlüsse 62 des
Batterieeinheit-Anschlussblocks 26 aufzunehmen. Die Steckeranschlüsse 86 und 90 sind
dazu angepasst, das Werkzeug 10 elektrisch an dem Wandler 18 zu
befestigen. Wie in 8 dargestellt ist, werden die
Steckeranschlüsse 86 und 90 des
Werkzeuganschlussblocks 76 in den Freiräumen, die in dem Ausführungsbei spiel
als in jeder der Schienen 52 vorgesehene Öffnungen 96 dargestellt
sind, aufgenommen, wenn die Batterieeinheit 16 funktionsmäßig an dem Werkzeug 10 angebracht
ist. Alternativ können
die Freiräume 96 für die Aufnahme
der Steckeranschlüsse 86 und 90 die
Form von Nuten haben, die in den Schienen 52 vorgesehen
sind, oder die Schienen können
aufgeschnitten sein. Man erkennt, dass die Steckeranschlüsse 86 und 90 keine
elektrische Funktion ausüben,
wenn die Batterieeinheit 16 am Werkzeug 10 befestigt
ist.
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Wie
insbesondere in der Endansicht in 6B und
in der Querschnittsansicht in 8 dargestellt
ist, weist der Hauptkörper 80 des
Werkzeuganschlussblocks 76 mehrere Fensterrahmen 98 auf, die
jeweils ein Fenster oder eine Öffnung 100 zum Aufnehmen
und Führen
der Messeranschlüsse 62 bilden.
Die Buchsenanschlüsse 88 und 92 des
Werkzeuganschlussblocks 76 sind innerhalb eines der Fensterrahmen 98 angeordnet.
Die Fensterrahmen 98 sind allgemein U-förmig und weisen jeweils ein Paar
sich in Längsrichtung
erstreckender Schenkel 102 auf, die durch ein Zwischensegment 103 verbunden
sind. Für
das Aufnehmen der isolierenden Bereiche 74 sind zwischen
benachbarten Fensterrahmen 98 Öffnungen 104 vorgesehen.
In dem Ausführungsbeispiel
sind die Enden jedes der Schenkel 102 der Rahmen 98 allgemein
dreieckig in der Form, um so Einführflächen für die isolierenden Bereiche 74 in
die Öffnungen 104 und
auch für
die Messeranschlüsse 62 in
ihre jeweilige Öffnung 100 zu
bilden.
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Wie
am deutlichsten aus 6B ersichtlich ist, weist der
Hauptkörperbereich 80 des
Werkzeuganschlussblocks 76 ein Paar seitlich beabstandeter Schienen 97 auf.
Der Hauptkörperbereich 80 hat
ferner ein Paar von Öffnungen 101,
die die Steckeranschlüsse 86 und 90 aufnehmen.
Die Schienen 97 sind dazu angepasst, in den Nuten 99 aufgenommen zu
werden, die unmittelbar unter den Führschienen 52 im Gehäuse 30 der
Batterieeinheit 16 vorgesehen sind.
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Wie
weiterhin nachfolgend erläutert
wird, bewirken die quer beabstandeten Schienen 97 das Herstellen
einer engen Passung mit den Nuten 99 für das präzise Ausrichten des Werkzeuganschlussblocks 76 zu
dem Batterieeinheit-Anschlussblock 26.
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Speziell
auf 11 Bezug nehmend, ist dort eine teilweise aufgebrochene
Ansicht des Batterieladegeräts 20 des
Systems gemäß der vorliegenden Erfindung
in funktionsmäßiger Verbindung
mit einer Batterieeinheit 16, teilweise zum Zweck der Erläuterung
weggeschnitten, dargestellt. 12 ist
eine perspektivische Ansicht des Ladegeräts 20, das mit entfernter
Batterieeinheit 16 dargestellt ist. In der bevorzugten
Ausführung
ist das Batterieladegerät 20 ein nicht-isoliertes
Ladegerät.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Ausdruck "nicht-isoliert", dass die Ausgangsspannung nicht von
der Netzeingangsspannung isoliert ist. Das Batterieladegerät 20 weist
ein Gehäuse 110 mit
einer zurückversetzten
offenen Aufnahme 111 auf. Das Gehäuse 110 des Batterieladegeräts hat ferner
einen hinteren Verbindungsbereich 112 zum mechanischen
Eingriff mit dem oberen Bereich 34 des Batterieeinheitgehäuses 22.
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Der
hintere Kupplungsbereich 112 weist ein Paar gegenüberliegender
Nuten 54 auf, die denen ähneln, die im Werkzeuggehäuse 56 vorgesehen sind
und die die Führschienen 52 der
Batterieeinheit 22 aufnehmen. Das Batterieladegerät 20 hat
ferner einen Satz von Buchsenanschlüssen mit mindestens einem Paar
Buchsenanschlüsse 114 für das Aufnehmen
des positiven und des negativen Messeranschlusses 62 des
Batterieanschlussblocks 26. Ein elektrisches Kabel 116 liefert
Wechselstrom (z.B. 120-V-Wechselstrom) zum Batterieladegerät 20.
Das benachbarte Positionieren der positiven und negativen Messeranschlüsse 62 ermöglicht eine
Schaltungsauslegung des Ladegeräts,
die die elektromagnetische Beeinflussung verringert.
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Das
Batterieladegerätgehäuse 110 ist
am deutlichsten in 12 dargestellt, um mehrere Messeranschlussöffnungen 140 entsprechend
der Anzahl der Messeranschlüsse 62 der
Batterieeinheit 16 zu bilden. Die Messeranschlussöffnungen 140 werden
durch isolierende Bereiche 142 gebildet, die dazu angepasst
sind, zusammenwirkend die isolierenden Bereiche 74 der
Batterieeinheit 16 aufzunehmen. Diesbezüglich sind die benachbarten
isolierenden Bereiche 142 voneinander beabstandet, um Öffnungen 144 zur
Aufnahme der isolierenden Bereiche 74 zu bilden. Die isolierenden
Bereiche 142 des Ladegerätgehäuses 110 weisen jeweils
ein Paar vertikal ausgerichteter Seitenwände 146 und ein horizontal
ausgerichtetes oberes Segment 148 auf. Die oberen Segmente 148 dienen
dazu, die Anschlüsse 114 abzudecken,
um ein unbeabsichtigtes Berühren
oder Beschädigen
zu verhindern. Da die Messeranschlüsse 62 der Batterieeinheit 16 vertikal
vom Boden 64 beabstandet sind, können die oberen Segmente 148 dazwischen
angeordnet werden. Fachleute werden verstehen, dass der Rest des
Batterieladegeräts 20 im
Aufbau herkömmlich
ist, soweit es die vorliegende Erfindung betrifft.
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Die
Batterieeinheit 16 wird in das Ladegerät 20 eingesetzt, indem
zuerst die Batterieeinheit 16 vertikal auf der Aufnahme 111 positioniert
und dann nach hinten verschoben wird, um die Schienen 52 der
Einheit 16 mit den Nuten 54 des Ladegeräts 20 in Eingriff
zu bringen. Während
sich die Einheit 16 auf der Aufnahme 111 befindet,
wird sie durch die Rippen 113 abgestützt. Die offene Aufnahme 111 erleichtert das
Anordnen der Einheit 16 im Ladegerät 20, da die Einheit 16 zunächst durch
Anordnen auf der Aufnahme 111 grob zu dem Ladegerät 20 ausgerichtet
und dann durch einen Verschiebevorgang nach hinten mechanisch und
elektrisch verbunden wird. Es wird eine mechanische Schnittstelle
mit verbesserter Stabilität
bereitgestellt. Für
den Fall, dass ein Benutzer die Einheit 16 und das Ladegerät 20 anhebt,
indem er nur die Einheit 16 ergreift, verhindern die sich
in Eingriff befin denden Schienen 52 und Nuten 54 mögliche beschädigende
Belastungen für
die elektrischen Anschlüsse.
Somit verbessert die Kombination von Einsetzaufnahme 111 und
hinterem Verbindungsbereich 112 die Einsetzergonomie und
die mechanische Stabilität
der Verbindung.
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Nun
auf 13 Bezug nehmend, ist der Wandler 18 des
Systems der vorliegenden Erfindung funktionsmäßig an der Hubsäge 12 befestigt
dargestellt. Es ist wiederum klar, dass das in 13 dargestellte
spezielle Werkzeug 12 lediglich ein Beispiel ist. Diesbezüglich kann
der Wandler 18 mit der in 10 dargestellten
Kreissäge,
mit der in 15 dargestellten Bohrmaschine 14 oder
mit jedem anderen ähnlich
aufgebauten Werkzeug gemäß den Merkmalen
der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Der Wandler 18 aus 13 ist
speziell für
das Wandeln einer Netz-Wechselspannung
in eine 24-Volt Gleichspannung angepasst.
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In
der bevorzugten Ausführung
ist der Wandler 18 ein nicht-isolierter Wandler und weist ein Gehäuse 120 und
ein elektrisches Stromkabel 122 auf. Das Gehäuse 120 ähnelt im
Wesentlichen dem des Gehäuses 22 der
Batterieeinheit 16. In dieser Hinsicht hat das Gehäuse 120 erste
und zweite Schalenhälften,
die an einer sich in Längsrichtung
erstreckenden Trennlinie zusammengefügt sind. Alternativ kann das
Gehäuse 120 drei
(3) oder mehr Teile aufweisen. Ein oberer Bereich 122 des
Gehäuses 120 weist
ein Paar von Führschienen 124 ähnlich denen
der Batterieeinheit 16 auf.
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Weiter
auf 13 und zusätzlich
auf 14 Bezug nehmend, ist der Wandler 18 so
dargestellt, dass er ein Paar Buchsenanschlüsse 128 aufweist, die
dazu angepasst sind, die Steckeranschlüsse 86 und 90 des
Werkzeuganschlussblocks 76 aufzunehmen. Die Buchsenanschlüsse 128 sind
im oberen Bereich 122 des Gehäuses 120 des Wandlers 18 zurückversetzt.
In der bevorzugten Ausführung
sind die Buchsenanschlüsse 128 um
etwa 8 mm oder mehr in das Gehäuse 120 des
Wandlers 18 zurückversetzt. Durch
den Wandler 18 wird Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt
und über
die Anschlüsse 128 dem
Werkzeug 12 zugeführt.
Wenn der Wandler funktionsmäßig am Werkzeug 12 installiert
ist, sind die Buchsenanschlüsse 88 und 92 des
Werkzeuganschlussblocks 76 elektrisch außer Betrieb.
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Wie
vorher erläutert,
sind die in den Zeichnungen dargestellten Werkzeugbeispiele 10 bis 14 speziell
ausgestaltet, um mit 24-Volt Gleichspannung betrieben zu werden.
Unter Bezugnahme auf die schematische Darstellung von 16 ist
das System der vorliegenden Erfindung so dargestellt, dass es außerdem zweite
und dritte Linien B und C von schnurlosen Werkzeugen aufweist, die
speziell für den
Betrieb mit anderen Spannungen bestimmt sind. Mit Ausnahme ihrer
Motoren sind die zweiten und dritten Linien B und C der schnurlosen
Werkzeuge weitgehend identisch mit den Werkzeugen 10 bis 14 der
ersten Linie A. Zu Zwecken der Identifizierung sind die Werkzeuge
der zweiten und dritten Linien B und C in den Zeichnungen durch
gemeinsame Bezugszahlen gekennzeichnet, die mit einem Strich bzw.
mit zwei Strichen versehen sind. Man erkennt, dass die Werkzeuge 10' bis 14' und 10'' bis 14'' durch zweite
bzw. dritte Spannungen angetrieben werden. In dem Ausführungsbeispiel
sind die zweiten und dritten Spannungen jeweils niedriger bzw. höher als
die erste Spannung. Die mehreren Linien A bis C an Werkzeugen, die
funktionsmäßig durch
Spannungen verschiedener Werte angetrieben werden, bieten einem
Benutzer eine weiten Auswahlbereich, um speziellen Leistungsanforderungen
zu genügen.
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Wie
in 9 und 10 dargestellt, ist das System
der vorliegenden Erfindung so dargestellt, dass es zweite und dritte
Batterieeinheiten 16' und 16'' aufweist, um Strom mit zweiten
bzw. dritten Spannungen zu liefern. Die zweiten und dritten Batterieeinheiten 16' und 16'' sind im Aufbau im Wesentlichen
mit dem Aufbau der ersten Batterieeinheit 16 identisch.
Aus diesem Grund werden die vorher in Bezug auf die erste Batterieeinheit 16 eingeführten Bezugszahlen
verwendet, um gemeinsame Elemente der zweiten und dritten Batterieeinheiten 16' und 16'' zu bezeichnen.
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Die
dritte Batterieeinheit 16'' unterscheidet sich
von der ersten Batterieeinheit dadurch, dass ihr Gehäuse 22 in
Längsrichtung
wesentlich länger
ist, um zusätzliche
Batteriezellen aufzunehmen. In dem Ausführungsbeispiel sind die Breiten-
und Höhenabmessungen
der dritten Batterieeinheit 16'' identisch mit
den entsprechenden Abmessungen der ersten Batterieeinheit 16.
Die Schienen 52 der dritten Batterieeinheit 16'' sind entsprechend länger entsprechend
den in den Gehäusen 56 der
Werkzeuge 10 bis 14 der dritten Linie ausgebildeten
Nuten 54.
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Das
System der vorliegenden Erfindung ist dazu bestimmt, den funktionsmäßigen Eingriff
jeder Batterieeinheit (z.B. 16 oder 16'') mit einem Werkzeug niedrigerer Spannung
zu verhindern, um so die Elektromotoren vor Beschädigungen
zu schützen. Zum
Beispiels ist die dritte Batterieeinheit 16'' mit
höherer
Spannung dazu bestimmt, sowohl von den Werkzeugen 10 bis 14 der
ersten Linie A als auch von den Werkzeugen 10' bis 14' der zweiten
Linie B ausgesperrt zu sein. Diesbezüglich ist das Gehäuse 22 der
dritten Batterieeinheit 16'' so dargestellt,
dass es eine Sperrrippe 130 aufweist. In der dargestellten Ausführung erstreckt
sich die Rippe 130 etwa 86 mm von einer Bezugswand 132 und
ist etwa zwei mm hoch und zwei mm breit. Die Bezugswand 132 begrenzt
normalerweise die Verschiebung der Schienen 52 in Bezug
auf die Nuten 54. Eine geeignete Anschlagfläche 133 kommt
mit der Rippe 130 in Eingriff und verhindert den Eingriff
der dritten Batterieeinheit 16'',
die eine höhere
Spannung für
die Anschlussblöcke 76 der
Werkzeuge der ersten und der zweiten Linien A und B aufweist.
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Speziell
auf 5 Bezug nehmend, ist die erste Batterieeinheit 16 dazu
ausgestaltet, bezüglich der
Werkzeuge 10' bis 14' der zweiten
Linie B mit niedrigerer Spannung ausgesperrt zu sein, und ist nicht
lang genug, um mit dem Anschlussblock der dritten Linie C in Eingriff
zu kommen. Die erste Batterieeinheit 16 weist eine Sperrrippe 134 auf,
die sich etwa 14 mm von der Bezugswand 132 erstreckt. Die Sperrrippe 134 ist
wiederum etwa zwei mm hoch und zwei mm breit. Wenn auch nicht speziell
dargestellt, erkennt man, dass die Nuten 54 der Werkzeuge 10 bis 14 der
ersten Linie A ausgebildet sind, um die Sperrrippe 134 aufzunehmen,
während
die Nuten der Werkzeuge mit niedrigerer Spannung der zweiten Linie
B nicht so ausgestaltet sind.
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Speziell
auf 9 Bezug nehmend, welche die zweite Batterieeinheit 16 darstellt,
erkennt man, dass die zweite Batterieeinheit 16' nicht speziell
dazu bestimmt ist, mechanisch gegenüber irgendeinem der Werkzeuge
einer der Linien A bis C ausgesperrt zu sein. Die Länge der
Batterieeinheit 16',
die in der bevorzugten Ausführung
mit der Länge
der ersten Batterieeinheit 16 identisch ist, ist jedoch
nicht ausreichend, um mit dem Werkzeuganschlussblock der dritten
Linie C von Werkzeugen in Eingriff zu kommen. Die Batterieeinheit 16' ist dazu angepasst,
sowohl in der Linie A als auch der Linie B der ersten und zweiten
Werkzeuge zu arbeiten. In der vorher erläuterten, alternativen Anordnung,
in der die dritte Batterieeinheit 16'' mit
höherer
Spannung eine Länge
aufweist, die mit der Länge
der ersten und zweiten Batterieeinheiten 16 und 16' identisch ist,
müsste
die zweite Batterieeinheit 16' mit niedrigerer Spannung nicht
gegenüber
den Werkzeugen der Werkzeuglinie C mit höherer Spannung ausgesperrt
sein. Für
bestimmte Anwendungen kann jedoch nicht genug Leistung zur Verfügung stehen.
Die gestrichelte Linie zwischen den Batterieeinheiten 16 und 16' und den Werkzeugen
der dritten Linie C, die in 16 dargestellt
ist, deutet diese Alternative an, bei der ein elektrischer Eingriff
nicht verhindert wird.
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Die
Anbringung der Batterieeinheit 16 am Gehäuse 56 richtet
automatisch die Messeranschlüsse 62 der
Batterieeinheit 16 zu den Buchsenanschlüssen 88 und 92 des
Werkzeuganschlussblocks 76 aus. Wenn die Batterieeinheit 16 in
das Werkzeuggehäuse 56 eingesetzt
ist, erfolgt das Ausrichten der Messeranschlüsse 62 der Einheit
mit den Buchsenanschlüssen 88 und 92 des
Werkzeugs in zwei Schritten. In einem ersten Schritt befinden sich die
Führschienen 52 in
loser Eingriff mit den passenden Nuten 54 des Werkzeugs.
Die Gesamtbewegung der Batterieeinheit 16 in Bezug auf
das Gehäuse 56 beträgt etwa
60 mm. In dem zweiten Schritt, der während den letzten etwa 22 mm
der Bewegung der Einheit 16 in Bezug auf das Gehäuse 56 ausgeführt wird, gelangen
die Nuten 99 in dem Gehäuse 30 der
Batterieeinheit 16 mit den Schienen 97 des Anschlussblocks 76 in
einer engen Passung in Eingriff. In der bevorzugten Ausführung befinden
sich das Gehäuse 30 und
die Ausrichtungsschienen 97 in einem engen Eingriff. Dieser
Eingriff richtet die Batterieeinheit 16 genau zu dem Werkzeuganschlussblock 76 aus
und wiederum den Batterieeinheit-Anschlussblock 26 zu dem
Werkzeuganschlussblock 76 aus. Normalerweise kommen die
Messeranschlüsse 62 der
Einheit 16 mit den Werkzeugbuchsenanschlüssen 88 und 92 ohne
weitere Ausrichtung in Eingriff. Wenn die Anschlussmesser 62 verbogen
sind, können
die Anschlussmesser 62 mit einem zugehörigen Fensterrahmen 98 des
Werkzeuganschlussblocks 76 eingreifen. Die abgeschrägten Schenkel 102 des
Rahmens 98 geben beim Richten eines geringfügig verbogenen
Anschlussmessers 76 Unterstützung. Wenn das Anschlussmesser 62 stark
verbogen ist, wird das Einführen
des Anschlussmessers 62 in die Öffnung 100 durch den
Rahmen 98 verhindert.
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Wie
vorher erwähnt,
kann es alternativ auch erwünscht
sein, dem Werkzeuganschlussblock 76 im Werkzeuggehäuse 56 eine
Verschiebung in Längsrichtung
zu ermöglichen.
Wenn bei einer solchen Anordnung die Einheit-Anschlussmesser 62 in
die Werkzeug-Buchsenanschlüsse 88 und 92 eingeführt werden,
kommen die Batterie-Anschlussmesser 62 mit den Werkzeug-Buchsenanschlüssen 88 und 92 in Eingriff
und verschieben den Werkzeuganschlussblock 76 geringfügig nach
hinten. Eine solche Verschiebung kann zum Beispiel eine Größenordnung von
etwa 2 mm haben. Wenn der Werkzeuganschlussblock 76 seine
Verschiebungsgrenze relativ zu dem Werkzeuggehäuse 56 erreicht, werden
die Batterie-Anschlussmesser 62 zwischen die Werkzeug-Buchsenanschlüsse 88 und 92 geführt. Dann sind
die Batterie-Anschlussmesser 62 fest zwischen den Werkzeug-Buchsenanschlüssen 88 und 92 eingeklemmt.
Wenn sich die Batterieeinheit 16 infolge von Schwingungen
des Werkzeugs 10 relativ zum Werkzeuggehäuse 56 entlang
einer Achse parallel zu den Führschienen 52 bewegt,
bewegen sich die Einheit 16 und der Werkzeuganschlussblock 76 zusammen.
Diese gemeinsame Bewegung des Werkzeuganschlussblocks 76 und
der Einheit 16 kann den Verschleiß der Batterie-Anschlussmesser 62 und
der Werkzeug-Buchsenanschlüsse 88 und 92 verringern.
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Insbesondere
auf 2 Bezug nehmend, ist die Batterieeinheit 16 der
vorliegenden Erfindung dargestellt, Vorsprünge 160 aufzuweisen,
um das Herausnehmen der Batterieeinheit 16 aus dem Werkzeuggehäuse 56 oder
aus dem Ladegerät 20 zu
erleichtern. In dem Ausführungsbeispiel
weist jede der Gehäusehälften 28 und 30 ein
Paar vertikal beabstandeter Vorsprünge 160 auf, die an
einer Querseite des Gehäuses 22 benachbart
zu einer Rückseite
des Gehäuses 22 angeordnet
sind. Jeder Vorsprung 160 ist konvex gekrümmt dargestellt
und weist einen vorderen Bereich auf, den der Benutzer direkt mit
einem Daumen oder Zeigefinger berühren kann. So gestattet es
zum Beispiel die Breite der Batterieeinheit 16 dem Benutzer,
einen oberen Vorsprung 160 der zweiten Gehäusehälfte 30 mit
dem rechten Daumen und einen oberen Vorsprung 160 der ersten
Gehäusehälfte 28 mit
dem rechten Zeigefinger zu ergreifen. Die unteren Vorsprünge 160 können in
im Wesentlichen gleicher Weise beim Einsetzen der Batterieeinheit 16 in
das Ladegerät 20 benutzt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung bietet eine Anzahl von Vorteilen. Ein Vorteil
der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus dem Bereitstellen einer
Batterieeinheit für
ein schnurloses Elektrowerkzeug mit einer ersten und zweiten Gehäusehälfte und
dem Bilden einer oberen und unteren Kammer. Eine Batterie kann in der
unteren Kammer angeordnet werden, und ein Batterieeinheit-Anschlussblock
in der oberen Kammer angeordnet werden. Ein solcher Aufbau vereinfacht
den Zusammenbau, erhöht
die Lebensdauer der Einheit und ist insbesondere für schwere
Einheiten mit einer großen
Anzahl von Batteriezellen geeignet.
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Ein
zweiter Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus dem Bereitstellen
einer Batterieeinheit für
ein schnurloses Elektrowerkzeug mit sich in Längsrichtung erstreckenden Führschienen
für den
Eingriff des Werkzeugs mit zwischen den Schienen angeordneten, sich
in Längsrichtung
erstreckenden Anschlussmessern. Die vorderen Spitzen der Anschlussmesser
und der Führschienen
sind quer miteinander ausgerichtet. Ein solcher Aufbau vereinfacht
die Ausrichtung und trägt
zur genauen Ausrichtung der Anschlussmesser mit den Führschienen
bei, wodurch zur Ausrichtung der Einheit-Anschlussmesser mit den
Werkzeuganschlüssen
beigetragen wird.
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Ein
dritter Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus dem Bereitstellen
einer Batterieeinheit für
ein schnurloses Elektrowerkzeug mit einem Gehäuse, das eine obere Kammer
bildet, die einen Anschlussblock aufnimmt. Der Anschlussblock weist mehrere
Einheitanschlüsse
auf, die senkrecht zu und nach oben beabstandet von einem Boden
der oberen Kammer angeordnet sind, wodurch ein vergrößerter Freiraum
um die Anschlüsse
herum zur Verfügung gestellt
und auch das Verschmutzungspotential der Anschlüsse mit kleinen Schmutzteilchen
verringert wird.
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Ein
vierter Vorteil der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren der lösbaren
und elektrischen Verbindung der Batterieeinheit mit einem Werkzeuganschlussblock
eines schnurlosen Elektrowerkzeugs. Die Batterieeinheit wird zuerst
durch Eingriff der Führschienen
mit den zusammenwirkenden, von dem Werkzeug getragenen Schienen
grob entlang einer Längsachse
des Werkzeuggriffs zentriert. Danach wird die Batterieeinheit durch
Eingriff der Batterieeinheitanschlüsse infolge des Eingriffs des Werkzeuganschlussblocks
mit der Batterieeinheit fein zentriert.
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Ein
fünfter
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass eine Batterieeinheit
für ein
schnurloses Elektrowerkzeug zur Verfügung gestellt wird, welche
geeignete Vorsprünge
aufweist, um das Herausnehmen von Hand zu erleichtern.
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Ein
sechster Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus dem
Bereitstellen eines Systems von schnurlosen Elektrowerkzeugen mit
einer wiederaufladbaren Batterieeinheit mit Stecker- oder vorspringenden
Anschlüssen
(zum Verbinden mit zurückversetzten
oder Buchsenanschlüssen
eines Werkzeugs und mit zurückversetzten
oder Buchsenanschlüssen
eines Ladegeräts),
einem nicht-isolierten Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler mit zurückversetzten
oder Buchsenanschlüssen
für das
Verbinden mit dem Werkzeug und mit einem nicht-isolierten Ladegerät mit zurückversetzten
Anschlüssen
zum Verbinden mit der Batterieeinheit. Die Verwendung von nicht-isolierten (im Vergleich
zu isolierten) Komponenten vereinfacht den Aufbau und verringert
die Kosten. Die Erfindung stellt einen Wandler mit Buchsenanschlüssen und
eine Batterieeinheit mit Steckeranschlüssen zur Verfügung, die
mechanisch und elektrisch mit einem Werkzeug kompatibel sind, das sowohl über Steck-
als auch über
Buchsenanschlüsse
verfügt.
Das ermöglicht
es, das System sowohl mit einer schnurlosen Gleichstrom-Einheit
als auch mit einem über
Stromkabel gespeisten Wechselstrom-Gleichstrom- Wandler zu betreiben. Das bietet dem
Benutzer Flexibilität
bei der Wahl der Spannungsquellen.
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Ein
siebter Vorteil der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus dem Bereitstellen
eines Systems schnurloser Elektrowerkzeuge mit einem Ladegerät, das ein
Gehäuse
mit einer offenen, zurückversetzten Aufnahme
für das
vertikale Aufnehmen einer wiederaufladbaren Batterieeinheit und
einen Verbindungsbereich (vorzugsweise Nuten) für ein mechanisches Ausrichten
der Batterieeinheit- und Ladegerätanschlüsse und
auch für
ein mechanisches Verbinden der Batterieeinheit in dem Ladegerät aufweist,
sodass eine Längsverschiebung
der Batterieeinheit in Richtung auf den Verbindungsbereich eine
vertikale Verschiebung der Batterieeinheit in Bezug auf das Gehäuse verhindert.
Das vertikale Einsetzen der Einheit in eine offene Ladegerätaufnahme
zu Anfang vor dem Eingreifen der Einheitschienen in die passenden Nuten
des Ladegeräts
vereinfacht die Ausrichtung der Batterieeinheit zu den Nuten des
Ladegeräts. Dieses
Verfahren ist besonders für
große,
schwere Batterien geeignet.
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Während die
Erfindung in Bezug auf eine bevorzugte Ausführung beschrieben und in den
Zeichnungen dargestellt wurde, ist es für Fachleute klar, dass zahlreiche
Veränderungen
ausgeführt
werden können,
ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie er in den
Ansprüchen
definiert ist. Weiterhin können
viele Modifikationen erfolgen, um eine spezielle Situation oder
ein spezielles Material an die Merkmale der Erfindung anzupassen,
ohne im Wesentlichen von ihrem Schutzumfang abzuweichen. Es ist
daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die spezielle,
durch die Zeichnungen dargestellte und in der Beschreibung als beste
Ausführungsart
der Erfindung beschriebene Ausführung
beschränkt
ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungen einschließt, die
in die Beschreibung der beigefügten
Ansprüche
fallen.