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Title:
MACHINE TOOL AND ARRANGEMENT FOR THE THROUGHFLOW OF COOLANT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/039823
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a machine tool, especially a manual power tool, comprising a housing (10) provided with an arrangement containing openings (14) for the throughflow of a coolant for cooling at least one motor arranged in the housing (10). According to the invention, the openings (14) respectively have cross-sectional surfaces of between 0.15 mm2 and 10 mm2. The invention also relates to an arrangement for the throughflow of coolant.

Inventors:
DEHDE JOERG (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/002130
Publication Date:
May 06, 2005
Filing Date:
September 24, 2004
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
DEHDE JOERG (DE)
International Classes:
B24B23/00; B24B23/02; B25F5/00; (IPC1-7): B24B23/00
Foreign References:
DE3048519A11982-07-15
US4970993A1990-11-20
GB1026341A1966-04-20
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Claims:
Ansprüche
1. Werkzeugmaschine, insbesondere handgeführte Elektrowerk zeugmaschine, mit einem Gehäuse (10) mit einer Durchlass öffnungen (14) aufweisenden Kühlmitteldurchtrittsanord nung eines Kühlmediums zum Kühlen zumindest eines in dem Gehäuse (10) angeordneten Motors, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnungen (14) jeweils Querschnittsflä chen im Bereich von 0,15 mm2 bis 10 mm2 aufweisen..
2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnungen (14) zumindest an einem Kühl mittelauslass vorgesehen sind.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Durchlassöffnungen (14) in einer Plat te angeordnet sind, die mit dem Gehäuse (10) verbunden ist.
4. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnungen (14) eine Tiefe aufweisen, die mindestens einer Quererstre ckung der Durchlassöffnungen (14) entspricht.
5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnungen (14) rund ausgebildet sind.
6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Elemente (20) in einem Strö mungsweg innerhalb des Gehäuses (10) mit abgerundeten Kanten versehen und/oder zumindest bereichsweise in eine Gussmasse (34) eingebettet sind.
7. Kühlmitteldurchtrittsanordnung mit Durchlassöffnungen (14) für ein Kühlmittel, insbesondere für eine Werkzeug maschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöff nungen (14) jeweils Querschnittsflächen im Bereich von 0,15 mm2 bis 10 mm2 aufweisen.
8. Kühlmitteldurchtrittsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnungen (14) eine Lochstruktur (18) mit in Spalten (24) und Zeilen (26) an geordneten Durchlassöffnungen (14) bilden.
9. Kühlmitteldurchtrittsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnungen (14) eine Tiefe aufweisen, die mindestens einer Quererstre ckung der Durchlassöffnungen (14) entspricht.
10. Kühlmitteldurchtrittsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stegbreite zwi schen zwei nächst benachbarten Durchlassöffnungen (14) höchstens einer Quererstreckung der Durchlassöffnungen (14) entspricht.
11. Kühlmitteldurchtrittsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnun gen (14) in Spalten (24) und/oder Zeilen (26) mit glei cher Stegbreite angeordnet sind.
12. Kühlmitteldurchtrittsanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnun gen (14) in Gruppen (28) zusammengefasst sind, die spal tenweise und/oder zeilenweise im Wesentlichen gleich be abstandet sind.
13. Kühlmitteldurchtrittsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnungen (14) inner halb der Gruppen (28) unterschiedliche Durchmesser und/oder Stegbreiten aufweisen.
14. Kühlmitteldurchtrittsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnun gen (14) im. Wesentlichen zylindrisch ausgebildet sind.
Description:
Werkzeugmaschine und Kühlmitteldurchtrittsanordnung Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschine sowie einer Kühlmitteldurchtrittsanordnung nach den Oberbegriffen der un- abhängigen Ansprüche.

Es ist bekannt, bei Werkzeugmaschinen Lüftungsschlitze zum Luftdurchtritt vorzusehen, um Kühlluft zur Kühlung eines im Gehäuse befindlichen Elektromotors zuzuführen und abzuführen.

Das Geräusch der Luftströmung kann vom Bediener als störend empfunden werden. Eine Verringerung des Geräuschs lässt sich z. B. mit einer Vergrößerung der Fläche, die mit Lüftung- schlitzen versehen ist, erreichen. Allerdings schwächen die Lüftungsschlitze die Stabilität des Gehäuses, so dass die Fläche aus Stabilitätsgründen beschränkt sein muss, und es muss auch ein Berührungsschutz vor offenen elektrischen oder sich bewegenden Teilen im Gehäuse gewährleistet sein.

Vorteile der Erfindung Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschine, insbeson- dere handgeführte Elektrowerkzeugmaschine, mit einem Gehäuse mit einer Durchlassöffnungen aufweisenden Kühlmitteldurch- trittsanordnung zum Kühlen zumindest eines in dem Gehäuse an- geordneten Motors.

Es wird vorgeschlagen, dass die Durchlassöffnungen jeweils Querschnittsflächen im Bereich von 0,15 mm2 bis 10 mm2 auf- weisen. Bevorzugt liegt die Querschnittsfläche unter 3,5 mm2, besonders bevorzugt um 0,8 mm2. Günstig sind möglichst klei- ne, dicht benachbarte Durchlassöffnungen. Bei einem Gehäuse kann eine wesentlich größere Fläche mit den Durchlassöffnun- gen versehen werden als mit üblichen Lüftungsschlitzen. mög- lich ist, wobei eine Gehäusestabilität im Wesentlichen unbe- einflusst bleibt. Trotz Vergrößerung der Fläche bleibt ein Berührschutz erhalten und wird sogar verbessert, da die Durchmesser der Durchlassöffnungen deutlich kleiner sind als die Öffnungen üblicher Lüftungsschlitze. Ferner wird durch eine Vergrößerung der Fläche zu beiden Seiten der Durchlass- öffnungen praktisch automatisch ein ausreichender Expansions- raum für eine Kühlmittelströmung, insbesondere Luftströmung, geschaffen. Ein möglichst großer Expansionsraum ist vorteil- haft für eine geringe Geräuschentwicklung. Günstig ist, die Durchlassöffnungen in einer Lochstruktur mit in Spalten und Zeilen angeordneten Durchlassöffnungen anzuordnen.

Sind die Durchlassöffnungen zumindest an einem Kühlmittelaus- lass vorgesehen, kann vermieden werden, dass in einem Ar- beitsbereich Staub aufwirbelt und/oder die austretende Strö- mung von einem Bediener als störend empfunden wird.

Weisen die Durchlassöffnungen eine Tiefe auf, die mindestens einer Quererstreckung der Durchlassöffnungen entspricht, liegt eine für eine Geräuschreduktion besonders günstige Geo- metrie vor. Bei einer elliptisch geformten Durchlassöffnung kann die Quererstreckung beispielsweise der großen oder klei- nen Halbachse entsprechen ; bei einer runden Durchlassöffnung entspricht die Quererstreckung dem Durchmesser. Günstig ist, die Tiefe mindestens doppelt so groß zu wählen wie die Größe der Quererstreckung.

Sind die Durchlassöffnungen in einer Platte angeordnet, die mit dem Gehäuse verbunden ist, kann diese individuell an ein Gerät angepasst und für. diesen Einsatz optimiert werden. Die Platte kann einstückig mit dem Gehäuse sein oder als separa- tes Teil mit dem Gehäuse gefügt werden. Gegebenenfalls ist die Platte austauschbar. Die Platte kann z. B. aus Kunststoff gefertigt sein und mit einem Kunststoff-oder Metallgehäuse verbunden sein.

Sind die Durchlassöffnungen rund ausgebildet, ergibt sich ei- ne leicht zu fertigende Struktur, die beispielsweise mit üb- lichen Gieß-oder Spritzverfahren hergestellt werden kann.

Sind Elemente in einem Strömungsweg innerhalb des Gehäuses mit abgerundeten Kanten versehen und/oder in eine Gussmasse eingebettet, können strömungsgünstige Kanten und Bereiche ge- schaffen werden, die nur eine geringe Geräuschentwicklung verursachen. Scharfe Kanten werden vorteilhaft vermieden.

Günstig ist, im Gehäuse angeordnete Verstrebungen eines Schalters in eine Gussmasse einzubetten.

Die Erfindung geht ferner aus von einer Kühlmitteldurch- trittsanordnung zur Kühlung eines in einem Gehäuse angeordne- ten Körpers.

Es wird vorgeschlagen, dass die Durchlassöffnungen jeweils Querschnittsflächen im Bereich von 0,15 mm2 bis 10 mm2 auf- weisen. Bevorzugt liegt die Querschnittsfläche unter 3,5 mm2, besonders bevorzugt um 0,8 mm2. Damit ist eine zur Ge- räuschreduktion vorteilhafte Verringerung der Strömungsge- schwindigkeit einer Kühlmittelströmung, die durch die Durch- lassöffnungen tritt, sowie eine Verkleinerung einer Wirbel- größe von Strömungswirbeln erreichbar. Eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit lässt sich besonders durch, eine großflächige Anordnung von vorzugsweise runden Durchlassöff- nungen mit kleinen Querschnittsflächen erzielen. Durch eine Vergrößerung einer die Durchlassöffnungen aufweisenden Fläche mit im Wesentlichen gleich bleibenden Durchmessern und Ab- ständen der Durchlassöffnungen kann die Strömungsgeschwindig- keit herabgesetzt werden. Bei entsprechend kleinen Durchmes- sern von etwa 0,5 mm bis etwa 3 mm kann die Wirbelgröße be- sonders vorteilhaft herabgesetzt werden und beim Durchtritt durch die Durchlassöffnungen kleinere Ablösewirbel der Strö- mung gebildet werden. Vorzugsweise ist der Durchmesser gerin- ger als 2 mm, besonders bevorzugt um 1 mm. Die Geräuschent- wicklung wird stark durch die Strömungsgeschwindigkeit und die Wirbelgröße beeinflusst. Je kleiner Strömungsgeschwindig- keit und Wirbelgröße sind, desto geringer ist die Geräusch- entwicklung. Dies wird durch vorzugsweise geringe Abstände der Durchlassöffnungen weiter verbessert. Gleichzeitig bleibt, im Gegensatz beispielsweise zu Lüftungsschlitzen, ei- ne mechanische Stabilität der Anordnung mit Durchlassöffnun- gen im Wesentlichen erhalten, selbst wenn die Anzahl der Durchlassöffnungen und damit die Gesamtfläche stark vergrö- ßert wird. Trotz der Vielzahl von Durchlassöffnungen wird Schall besonders günstig an der Anordnung von eng benachbar- ten Durchlassöffnungen mit kleinen Querschnittsflächen und dazwischen angeordneten Stegen reflektiert. Beim Durchtritt der Strömung durch die Vielzahl von Durchlassöffnungen bildet sich zudem eine im Wesentlichen ungerichtete Strömung aus. Es lassen sich damit Verwirbelungen leicht vermeiden.

Bei einer großflächigen Anordnung ist ein hoher Kühlmittel- durchsatz mit geringer Strömungsgeschwindigkeit und dement- sprechend reduziertem Geräusch ermöglicht. Die Kühlmittel- strömung ist nach dem Durchtritt durch die Durchlassöffnungen im Wesentlichen ungerichtet und weit gefächert, so dass sich die Strömung um die Lochstruktur verteilen kann, woraus eine deutliche Geräuschreduktion resultiert. Ferner kann mit der ungerichteten Strömung, insbesondere in einem Auslassbereich, eine Verwirbelung, etwa von Staub, vermieden werden. Die Lochstruktur ist leicht zu fertigen und kann für verschiedene Einsatzzwecke in ihrer Kontur, Größe wie auch den Abmessungen der Durchlassöffnungen individuell gestaltet werden.

Weisen die Durchlassöffnungen eine Tiefe auf, die mindestens einer Quererstreckung der Durchlassöffnungen entspricht, er- gibt sich ein Strömungswiderstand, der nur kleine Ablösewir- bel verursacht und bei dem bei geringer Strömungsgeschwindig- keit ein hoher Kühlmitteldurchsatz möglich ist. Die Durch- lassöffnungen können beliebig geformt, beispielsweise rund, elliptisch oder eckig, sein. Bei einer elliptisch geformten Durchlassöffnung kann die Quererstreckung beispielsweise der großen oder kleinen Halbachse entsprechen ; bei einer runden Durchlassöffnung entspricht die Quererstreckung dem Durchmes- ser. Bei einer bevorzugten runden Durchlassöffnung liegt der Durchmesser günstigerweise zwischen 0,5 mm und 3 mm, beson- ders bevorzugt um 1 mm. Vorteilhaft ist es, den Durchmesser bzw. die Quererstreckung möglichst klein zu wählen. Je klei- ner diese ist, desto geringer ist die Geräuschentwicklung.

Entspricht eine Stegbreite zwischen zwei nächst benachbarten Durchlassöffnungen höchstens einer Quererstreckung der Durch- lassöffnungen, kann eine möglichst dichte Anordnung von Durchlassöffnungen erreicht werden. Vorzugsweise ist die Stegbreite so gering wie möglich, jedoch groß genug, dass noch eine ausreichende mechanische Stabilität der Anordnung gewährleistet ist. Der Fachmann wird Quererstreckung, Steg- breite und Tiefe der Durchlassöffnungen und gegebenenfalls ein Material, in dem Durchlassöffnungen angeordnet sind, sinnvoll aufeinander abstimmen.

Sind die Durchlassöffnungen in den Spalten und/oder Zeilen mit gleicher Stegbreite angeordnet, ergibt sich eine dichte Anordnung mit hohem Kühlmitteldurchsatz.

Sind die Durchlassöffnungen in Gruppen zusammengefasst, die spaltenweise und/oder zeilenweise im Wesentlichen gleich be- abstandet sind, kann die Strömung beeinflusst werden, um auf einen Einsatzort der Anordnung abgestimmt zu werden.

Bevorzugt weisen die Durchlassöffnungen innerhalb der Gruppe unterschiedliche Quererstreckungen und/oder Stegbreiten auf.

Damit kann gezielt ein Strömungsbeeinflussung vorgenommen werden.

Sind die Durchlassöffnungen zylindrisch ausgebildet, ergibt sich eine besonders vorteilhafte Geräuschreduktion. Diese Geometrie ist leicht zu fertigen. Alternativ können die Durchlassöffnungen konisch ausgebildet sein. Vorzugsweise ist ein Neigungswinkel einer Seitenwand geringer als 10°, z. B. etwa 8°.

Zeichnung Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe- schreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination.

Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammen- fassen.

Es zeigen : Fig. 1 einen bevorzugten Deltaschleifer mit Loch- struktur, Fig. 2 (a) eine bevorzugte Lochstruktur, (b) eine Vergrößerung der Lochstruktur, (c) einen Schnitt durch mehrere zylindrisch ausgebildete Durchlassöffnungen und (d) einen Schnitt durch mehrere konisch ausgebildete Durchlassöffnun- gen, Fig. 3 eine Ansicht im Gehäuseinnern mit in eine Gussmasse eingebetteten Elementen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Die Erfindung ist besonders für luftgekühlte Werkzeugmaschi- nen, insbesondere handgeführte Elektrowerkzeugmaschinen, ge- eignet. Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Werkzeugmaschine in Ge- stalt eines Deltaschleifers mit einer erfindungsgemäßen Kühl- mitteldurchtrittsanordnung mit Durchlassöffnungen 14, 14'für ein Kühlmittel zur Kühlung eines in einem Gehäuse 10 angeord- neten Motors, insbesondere eines Elektromotors, durch den ein Einsatzwerkzeug 12 antreibbar ist.

Eine Mehrzahl von kleinen, eng benachbarten, vorzugsweise in Draufsicht runden Durchlassöffnungen 14, 14'sind durch Stege 22 getrennt. Als bevorzugtes Kühlmittel wird beispielsweise Luft durch einen nicht dargestellten Lüfter im Gehäuse 10 an- gesaugt. Die Durchlassöffnungen 14'sind günstigerweise zu- mindest an einem Luftauslassbereich angeordnet.

Die Durchlassöffnungen 14, 14 sind vorzugsweise jeweils in einer Platte angeordnet, die mit dem Gehäuse 10 verbunden ist. Sie kann verklebt, verschweißt, geklemmt oder geschraubt sein. Die Platte kann auch einstückig mit dem Gehäuse 10 sein.

Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, bilden die Durchlassöffnungen 14 in einer bevorzugten Ausgestaltung eine gitterartige Loch- struktur 18 (Fig. 2 a). Die Durchlassöffnungen 14 sind güns- tigerweise in Spalten 24 und Zeilen 26 angeordnet. Es kann auch eine unregelmäßige Anordnung, z. B. mit statistischer Verteilung, vorgesehen sein. In einer ersten Zeile 26 sind Durchlassöffnungen 14 mit gleichen Abständen nebeneinander angeordnet. In der nächstfolgenden Zeile 26 sind die Durch- lassöffnungen 14 über den Stegen 22 der unteren Zeile 26 an- geordnet. Dies ermöglicht die dichteste Anordnung der Durch- lassöffnungen 14. Optional können die Durchlassöffnungen 14 in verschiedenen Zeilen 26 auch direkt übereinander angeord- net sein. Ebenso ist eine regellose oder statistische Anord- nung der Durchlassöffnungen 14 möglich.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Durchlassöffnungen 14 zu Gruppen 28 zusammengefasst, die mit im Wesentlichen re- gelmäßigen Abständen angeordnet sind. Innerhalb einer Gruppe 28 können die Durchlassöffnungen 14 mit unterschiedlichen Durchmessern z. B. regelmäßig angeordnet sein. So können Durchlassöffnungen 14 innerhalb einer Zeile 26 der Gruppe 28 gleich ausgebildet sein, die nächstfolgenden Zeilen 26 jedoch jeweils unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Alternativ kann innerhalb einer Gruppenspalte 30 und/oder Gruppenzeile 32 der Durchmesser variieren und beispielsweise im mittleren Bereich der Gruppe 28 maximal sein.

Fig. 2 b zeigt eine Vergrößerung eines Randbereichs einer An- ordnung mit Durchlassöffnungen 14. Vorzugsweise sind die Durchlassöffnungen 14 zylindrisch ausgebildet, wie in Fig. 2 b dargestellt ist. Dies hat einen großen Effekt hinsichtlich der Geräuschreduktion. Günstigerweise entspricht eine Tiefe der Durchlassöffnungen 14 mindestens dem Durchmesser der Durchlassöffnungen 14. Bei einem besonders bevorzugten Durch- messer von etwa 1 mm, bzw. einer Querschnittsfläche von etwa 3 mm2, ist eine Tiefe von etwa 2 mm günstig.

Eine alternative, konische Ausbildung der Durchlassöffnungen 14 zeigt Fig. 2 c mit einem relativ geringen Neigungswinkel der Wände von weniger als 10°.

Zweckmäßig ist, die Durchlassöffnungen 14 so am Gehäuse 10 anzuordnen und/oder deren Fläche so auszugestalten, dass Ge- räusche abstrahlende Komponenten, wie ein Lager oder ein Ge- trieberaum, von einem geschlossenen Bereich des Gehäuses 10 abgeschottet sind.

Zur Verbesserung der Geräuschreduktion können zusätzliche Maßnahmen im Strömungsweg innerhalb des Gehäuses 10 vorgenom- men werden. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Im Strömungsweg zwischen einem Kühlmitteleinlass und einem Kühlmittelauslass befindliche Elemente 20 sind günstigerweise mit gerundeten Kanten versehen. Verstrebungen etwa eines Schalters im Strö- mungsweg sind in einer Gussmasse 34 eingegossen. Vorzugsweise werden scharfe Kanten im Strömungsweg vermieden.

Ferner kann ein Diffusor vorgesehen sein, der einen Kühlmit- telstrom so beeinflusst, dass dieser möglichst ungerichtet ist. Darüber hinaus kann ein für eine Geräuschreduktion opti- mierter Lüfter zum Ansaugen des Kühlmittels eingesetzt wer- den.

Bezugszeichen 10 Gehäuse 12 Einsatzwerkzeug 14 Durchlassöffnung 18 Lochstruktur 20 Element 22 Steg 24 Spalte 26 Zeile 28 Gruppe 30 Gruppenspalte 32 Gruppenzeile 34 Gussmasse