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Schwingantrieb, insbesondere für Trockenrasiergeräte
Als Antrieb für Trockenrasiergeräte sind unter anderem Schwingankerantriebe in verschiedenster Auf- bauart bekannt. Eine der bekannten Aufbauarten, deren Verbesserung die Erfindung zum Ziele hat, ist in Fig. 1 der Zeichnung schematisch dargestellt : Der Antrieb besteht aus einem Elektromagneten 1 und einem quer vor dessen Polstirnflächen hin-und herschwingenden Anker 2, der an einer Traverse 3 befe- stigt und mittels dieser auf zwei an verschiedenen Stellen der Ankerlängsachse angreifenden Biegefe- dern 4, z.
B. Blattfedern, schwingfähig abgestützt ist, u. zw. in solcher Anordnung, dass sich der Anker 2 in seiner dargestellten Ruhestellung seitlich zur Polstirnfläche des Magneten 1 versetzt befindet und im Betrieb durch die periodische Anziehungskraft des Magneten 1 periodisch mittig vor die Polstirnfläche des Magneten 1 hingezogen wird. Die Schwingbewegungsrichtung des Ankers ist mit dem Doppelpfeil 20 gekennzeichnet. Das Vorhandensein und die Ausbildung der Traverse 3 ist für die Wirkungsweise des Schwingankerantriebes an sich belanglos, so dass der Anker 2 beispielsweise auch unmittelbar am Kopfende der Biegefedern 4 befestigt sein könnte.
Es gibt auch Schwingankerantriebe anderer Aufbauart, bei der der Anker nicht quer vor den Polstirnflächen, sondern senkrecht zu den Polstirnflächen hin-und herschwingt. Die erstgenannte, in Fig. 1 dargestellte Aufbauart hat aber den Vorteil, dass der Luftspalt zwischen Magnet und Anker bedeutend kleiner und dass damit der Wirkungsgrad besser sein kann.
Stellt man sich in Fig. 1 jede der beiden Biegefedern 4 als einen starren Hebel vor, der sowohl am Fussende 41 als auch am Kopfende 42 drehbar gelagert ist, so bewegt sich beim Betrieb des dargestellten Antriebes das Kopfende 42 jeder Biegefeder 4 nicht auf einer Geraden in der gewünschten Schwingbewegungsrichtung des Ankers 2, sondern auf einem Kreisbogen, dessen Mittelpunkt am Fussende 41 liegt und der vom Kopfende 42 aus abwärts verläuft. Auch bei fester Einspannung der Biegefedern 4 am Fuss- und Kopfende, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, bewegt sich das Kopfende 42 jeder Biegefeder auf einer Kurve abwärts. In jedem Fall hat dies zur Folge, dass sich auch der Anker 2 bei jedem Einschwingen auf einer Kurve senkt.
Da sich dabei beide Enden des Ankers auf einer gleichen Kurve und in jederzeit gleichem Masse senken, bleibt der Anker zwar in jedem Zeitpunkt seiner Schwingbewegung parallel zu seiner Ruhelage ; seine Längsachse erfährt also trotz der kurvenförmigen Bewegung des Ankers keinerlei Drehbewegung, sondern lediglich eine Parallelverschiebung ; bei dieser Parallelverschiebung aber nähert er sich jedesmal den Polstirnflächen des Magneten. Der Luftspalt zwischen Magnet und Anker muss also gross genug bemessen werden, damit der Anker bei dem kurvenförmigen Einschwingen nicht an die Polstirnflächen des Magneten anstösst.
Würde man bei der Anordnung nach Fig. 1 eine der beiden Biegefedern fortlassen, den Anker also nur auf einer einzigen Biegefeder abstützen, die den Anker beispielsweise auch an seiner Längsmitte halten könnte, so würde, eine starre Verbindung des Ankers mit dem Kopfende der Biegefeder vorausgesetzt, die Längsachse des Ankers bei jedem Einschwingen nicht nur die vorerwähnte Parallelverschiebung quer zu seiner Längsachse erfahren, sondern zusätzlich auch noch eine Drehbewegung.
Bei einem bekannten Rasiergerät, bei dem ein Schneidmesser in einer solchen Weise auf einer einzigen Blattfeder schwingfähig abgestützt ist, ist die Blattfeder so ausgebildet, dass sie eine entlang ihrer Längsachse sich stetig ändernde Biegesteifigkeit besitzt, mit der kleinsten Biegesteifigkeit nahe der Einspannstelle und mit der grössten
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Biegesteifigkeit am Kopfende der Blattfeder. Eine solche Blattfeder nimmt beim Durchbiegen eine andere
Biegeform ein als eine normale Blattfeder, die auf ihrer ganzen Länge gleiche Biegesteifigkeit aufweist, und ihr Kopfende erfährt beim Einschwingen eine geringere Drehbewegung als das Kopfende einer norma- len Blattfeder ; völlig vermieden wird aber eine Drehbewegung des Kopfendes der Blattfeder und des an dem Kopfende befestigten Schneidmessers auch in diesem Falle nicht.
Ein näheres Eingehen auf diese be- kannte Ausführungsform der Blattfeder eines Schwingankerantriebes und die vorerwähnte Drehbewegung erübrigt sich indessen hier, da sich die folgenden Ausführungen ausschliesslich wieder nur mit dem Fall befassen, dass der Anker eines Schwingankerantriebes auf an verschiedenen Stellen der Ankerlängsachse angreifenden Biegefedern, z. B. Blattfedern, abgestützt ist, wobei also nur eine Parallelverschiebung der
Ankerlängsachse, aber keine Drehbewegung stattfindet. Der Erfinder hat aber noch eine weitere Ursache erkannt, die bei der in Fig. 1 gezeigten Aufbauart eines Schwingankerantriebes einer Verkleinerung des
Luftspaltes zwischen Magnet und Anker entgegensteht und die insbesondere bei so kleinen Ausführung- formen eines Schwingankerantriebes auftreten kann, wie sie in Trockenrasiergeräten erforderlich sind.
Die Erkenntnis beruht auf der Überlegung, dass auf den Anker nicht nur eine Anziehungskraft in der Rich- tung parallel zu den Polstirnflächen des Magneten einwirkt, sondern auch eine Anziehungskraft in Rich- tung der Polachse bzw. der Polachsen des Magneten. Der Einfachheit halber sei im folgenden in Anleh- nung an Fig. l der Zeichnung die erstere Anziehungskraft als die waagrechte und die letztere als die senkrechte Anziehungskraft bezeichnet.
Der Erfinder hat erkannt, dass die senkrechte Anziehungskraft, die erheblich grösser ist als die waagrechte Anziehungskraft, bei kleinen Schwingankerantrieben, bei denen die den Anker abstützenden Biegefedern vergleichsweise schwach sind, ein bisher nicht beachtetes Ausknicken der Biegefedern bewirkt, das sich in einer Verkürzung der Hebellänge zwischen dem Kopf- und Fussende jeder der Biegefedern auswirkt und somit ebenfalls eine Annäherung des Ankers an die Polstirnflächen des Magneten bei jedem Einschwingen zur Folge hat. Die Annäherung des Ankers an die Polstirnflächen ist also in diesem Fall noch grösser als bei nicht ausknickenden Biegefedern. Diese Erscheinung ist zwar gering, für die Bemessung des Luftspaltes aber dennoch bedeutsam.
Unbewusst hat man zwar diese Erscheinung auch schon bisher mitberücksichtigt, indem man den Luftspalt gross genug bemessen hat, dass der Anker nicht am Magnet anstösst ; zwangsläufig ergab sich damit aber eine grössere Luftspaltbemessung, als sie bei Kenntnis der vorliegenden Erfindung erreichbar ist. Bei Untersuchungen an Schwingankerantrieben, bei denen der Schwingungshub des Ankers in waagrechter Richtung in der Grössenordnung von etwa 3 mm lag, wurde ein Schwingungshub des Ankers in senkrechter Richtung von etwa 0, 3 mm festgestellt, also in einer Grössenordnung, die allein mit der Kreisbogenform der Schwingbewegung nicht begründbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingankerantrieb der in Fig. 1 gezeigten Aufbauart so abzuwandeln, dass er trotz der kreisbogenförmigen Bewegung des Ankers und trotz der gegebenenfalls vorhandenen Durchknickmöglichkeit der Biegefedern eine kleinere Bemessung des Luftspaltes zwischen Magnet und Anker ermöglicht, als es bisher bei den bekannten Geräten erreicht wurde. Die Erfindung bezieht sich also auf einen Schwingankerantrieb, insbesondere für Trockenrasiergeräte, mit einem Elektromagnet und einem quer vor dessen Polstirnflächen hin-und herschwingenden Anker, der auf zwei an verschiedenen Stellen der Ankerlängsachse angreifenden Biegefedern, z. B.
Blattfedern, schwingfähig abgestützt ist, u. zw. in solcher Anordnung, dass sich der Anker in seiner Ruhestellung seitlich zur Polstirnfläche des Magneten versetzt befindet und im Betrieb durch die periodische Anziehungskraft des Magneten periodisch mittig vor die Polstirnfläche des Magneten hingezogen wird. Erfindungsgemäss ist ein solcher Schwingankerantrieb dadurch gekennzeichnet, dass die Fussenden der Biegefedern gegenüber den Kopfenden der Biegefedern in der gleichen Richtung seitlich versetzt angeordnet sind, in der der Anker vom Magnet im Betrieb hingezogen wird.
Zwei einfache Ausführungsbeispiele zur Ausbildung eines solchen Schwingankerantriebes sind in Fig. 2 und 3 dargestellt, an denen die Erfindung näher erläutert wird. Einander in den Figuren entsprechende Einzelteile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 2 haben die Biegefedern 4 wie in Fig. 1 im entspannten Zustand eine gerade Form, doch sind sie zur Schwingbewegungsrichtung 20 unter einem von 900 abweichenden Winkel angeordnet. Auch bei diesem Aufbau hat die Schwenkbewegung der Biegefedern eine kreisbogenförmige Bewegung des Kopfendes 42 zur Folge. und ebenso kann auch bei diesem Aufbau ein Ausknicken der Biegefedern eintreten. Die gegenüber Fig. 1 versetzte Anordnung der Fussenden 41 hat aber zur Folge, dass sich das Kopfende 42 der Biegefedern beim Einschwingen, auf einer Kreisbogenbahn nicht mehr senkt, sondern hebt. Während sich also bei dem bekannten Aufbau nach Fig. 1 die Wirkungen der beiden genannten Erscheinungen summieren, stehen sie nach Fig. 2 einander entgegen, und bei günstiger Abstimmung aufeinander heben sie sich sogar gegenseitig auf.
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Die günstigste Abstimmung des Schiefstellwinkels der Biegefedern kann leicht ermittelt werden.
Wenn beispielsweise mit Biegefedern von einer bestimmten Federstärke bei einer Anordnung nach Fig. 1 gemäss dem oben berichteten Versuchsergebnis ein waagrechter Hub des Ankers von 3 mm und ein senkrechter Hub von 0, 3 mm festgestellt wurde, so ist es lediglich erforderlich, den Tangens des Schiefstellwinkels der Biegefedern, also das Verhältnis der in Fig. 2 eingezeichneten Strecken a und b zueinander, so zu wählen, dass a : b = 3 : 0, 3= 10 : 1 ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Fussenden 41 der Biegefedern in der gleichen Weise wie in Fig. 2 seitlich versetzt vorgesehen, doch sind hier die Biegefedern nicht gerade, sondern schwach Sförmig gebogen ausgebildet und derart angeordnet, dass ihre Enden zur Schwingbewegungsrichtung 20 unter einem Winkel von 900 stehen. Während die Ausführungsform nach Fig. 2 den Vorteil gerader Biegefedern hat, ergibt sich nach Fig. 3 der Vorteil der gleichartigen Ausbildung der Traverse an ihren beiden Enden wie auch unter Umständen der gleichartigen Ausbildung der am Fussende befindlichen Befestigungsmittel für die Biegefedern.
Der Magnet 1 und der Anker 2 können beim Erfindungsgegenstand an sich beliebige Form und Aufbauart aufweisen. Beispielsweise können die Polstirnflächen des Magneten in bekannter Weise ganz oder teilweise abgeschrägt sein, desgleichen die Polstirnflächen des Ankers. Der Anker kann statt der aus der Zeichnung ersichtlichen U-Form auch die Form eines geraden Blockes haben. Auch die Biegefedern können anders als dargestellt sein ; beispielsweise können die beiden aus der Zeichnung ersichtlichen Biegefedern die Schenkel einer etwa U-förmig gebogenen Blattfeder sein, an deren Mittelstück der Anker befestigt ist, wie es an sich bekannt ist, sofern nur die Fussenden der beiden U-Schenkel gegenüber den Kopfenden erfindungsgemäss versetzt sind. Statt Blattfedern können beispielsweise auch Drahtfedern oder Drahtfederbündel als Biegefedern dienen.
Jede der beiden Biegefedern kann auch durch eine Mehrzahl zueinander parallel angeordneter einzelner Biegefedern ersetzt sein, die zusammen wie eine einzige Biegefeder wirken.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schwingankerantrieb, insbesondere für Trockenrasiergeräte, mit einem Elektromagnet und einem
EMI3.1
setzt befindet und im Betrieb durch die periodische Anziehungskraft des Magneten periodisch mittig vor die Polstirnfläche des Magneten hingezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Fussenden (41) der Biegefedern (4) gegenüber den Kopfenden (42) in der gleichen Richtung seitlich versetzt angeordnet sind, in die der Anker vom Magneten im Betrieb gezogen wird.