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Die Erfindung betrifft eine Wasserweiche zur Verteilung von Wasser innerhalb eines wasserführenden Haushaltgeräts, insbesondere eines Geschirrspülautomaten.
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Wasserweichen an sich sind aus dem Stand der Technik bekannt. Üblicherweise weist eine Wasserweiche einen Einlass und mehrere Auslässe auf. Innerhalb der Wasserweiche ist eine Verstelleinrichtung angeordnet. Diese lässt sich relativ zu einem Gehäuse der Wasserweiche verdrehen. Die Verstelleinrichtung weist Ausnehmungen auf, welche je nach Position der Verstelleinrichtung den Einlass mit bestimmten Auslässen der Wasserweiche fluidtechnisch verbinden.
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Die Verstelleinrichtung ist üblicherweise als Drehschieber ausgebildet. Zum Verstellen des Drehschiebers ist eine Antriebsvorrichtung vorgesehen. Die Antriebsvorrichtung, beispielsweise ein Motor, ist mittels eines Kurbeltriebs mit dem Drehschieber verbunden. In der Folge führt eine Rotationsbewegung des Antriebs zu einer Pendeldrehbewegung des Drehschiebers. Eine derartige Wasserweiche ist aus der
WO 03/005875 A1 bekannt.
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Wenngleich sich die aus dem Stand der Technik bekannten Wasserweichen im alltäglichen Praxiseinsatz bewährt haben, besteht Verbesserungsbedarf. Dies insbesondere hinsichtlich eines einfacheren Aufbaus der Wasserweiche.
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Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, eine Wasserweiche zur Verteilung von Wasser innerhalb eines wasserführenden Haushaltgeräts, insbesondere eines Geschirrspülautomaten, vorzuschlagen, welche gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Wasserweichen einfacher im Aufbau ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Wasserweiche mit wenigstens einem Einlass, einer Vielzahl von Auslässen, einer Pumpe, einer Verstelleinrichtung und einem gemeinsamen drehrichtungsvariablen Antrieb vorgeschlagen, wobei mittels des Antriebs die Pumpe oder die Verstelleinrichtung antreibbar sind, wobei die Verstelleinrichtung unter Zwischenordnung einer Getriebeanordnung mit dem Antrieb gekoppelt ist, welche Getriebeanordnung ein Freilauflager aufweist und mittels welcher Getriebeanordnung die Verstelleinrichtung in einer Drehrichtung des Antriebs leerläuft.
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Eine Pumpe ist dabei insbesondere eine Umwälzpumpe, welche das Wasser innerhalb eines wasserführenden Haushaltgeräts, insbesondere eines Geschirrspülautomaten nach dem Umlaufprinzip umwälzt.
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Der Kern der Erfindung besteht darin, dass ein gemeinsamer drehrichtungsvariabler Antrieb für die Pumpe und die Verstelleinrichtung vorgesehen ist. Die Drehrichtung des Antriebs ist dabei deterministisch steuerbar. Mittels einer Getriebeanordnung ist der Antrieb mit der Verstelleinrichtung gekoppelt, wobei die Getriebeanordnung wenigstens ein Freilauflager aufweist. Erfindungsgemäß bewirkt diese Ausbildung dass die Verstelleinrichtung bei einer ersten Drehrichtung des Antriebs leerläuft, und bei einer zweiten Drehrichtung des Antriebs angetrieben wird. In der ersten Drehrichtung des Antriebs ist nur die Pumpe antreibbar, in der zweiten Drehrichtung des Antriebs ist nur die Verstelleinrichtung antreibbar. Es ist somit möglich, nur einen gemeinsamen Antrieb zum Betrieb der Pumpe und zum Verstellen der Verstelleinrichtung zu verwenden.
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Die Verstelleinrichtung ist in ihrer Position relativ zu einem Gehäuse der Wasserweiche verdrehbar. Je nach Position der Verstelleinrichtung ist einer der Auslässe oder eine Vielzahl von Auslässen fluidtechnisch mit dem Einlass verbunden. Eine Verstellung der Position der Verstelleinrichtung dauert üblicherweise 0,5 bis 1 Sekunde. Die Verweildauer in einer Position beträgt üblicherweise 0,5 bis 1 Minute. Dies ist auch vom Einsatzort der Wasserweiche abhängig. Die Wasserweiche kann beispielsweise in einer Geschirrspülmaschine, einer Waschmaschine oder dergleichen eingesetzt werden. An die Auslässe der Wasserweiche sind Sprüharme, Wasserleitungen und/oder dergleichen anschließbar. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Auslässe der Wasserweiche abwechselnd fluidtechnisch mit dem Einlass verbunden werden. Die Verstelleinrichtung ist vollumlaufend ausgebildet. Somit ist erreicht, die Verstelleinrichtung nur mit einer möglichen Drehrichtung zu betreiben.
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Der gemeinsame Antrieb kann durch einen Elektromotor gebildet sein. Auch ein hydraulischer Antrieb ist denkbar. Mittels des gemeinsamen Antriebs ist wahlweise die Pumpe oder die Verstelleinrichtung antreibbar. Erfindungswesentlich ist, dass ein und derselbe Antrieb für die bestimmungsgemäße Funktion von Pumpe und Verstelleinrichtung vorgesehen ist. Der Antrieb ist als drehrichtungsvariabler Antrieb ausgebildet. Im Falle eines Elektromotors bedeutet dies beispielsweise, dass der Motor beim Anliegen einer positiven Spannung in eine erste Richtung dreht, und beim Anliegen einer negativen Spannung in eine zweite Richtung dreht. In vorteilhafter Weise ist es somit möglich, durch die Vorgabe einer bestimmten Drehrichtung des Antriebs eine Verstellung der Verstelleinrichtung zu bewirken. Die Vorteile dieser Ausbildung umfassen geringere Kosten durch den Wegfall eines zusätzlichen Antriebs, eine kompaktere Bauweise der gesamten Wasserweiche sowie der Wegfall bauteilintensiver Komponenten wie beispielsweise eines Kurbeltriebs.
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Die Getriebeanordnung kann beispielsweise als ein- oder mehrstufiges Stirnradgetriebe, Planetengetriebe oder dergleichen ausgebildet sein. Die Zahnräder können beispielsweise als geradverzahnte oder schrägverzahnte Stirnräder oder dergleichen ausgebildet sein. Entscheidend ist, dass in einer Drehrichtung des Antriebs eine Kraft des Antriebs mittels der Getriebeanordnung auf die Verstelleinrichtung übertragbar ist.
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Erfindungswesentlich ist, dass die Getriebeanordnung ein Freilauflager aufweist, wodurch mittels der Getriebeanordnung die Verstelleinrichtung in einer Drehrichtung des Antriebs leerläuft. Dabei ist jede Form von Freilauflager denkbar, insbesondere ein Freilauflager mit Klemmkörpern oder Sperrklinken. Dreht der Antrieb in eine erste Richtung, so wird das Freilauflager in Sperrrichtung betrieben. Die Drehbewegung des Antriebs ist auf die Verstelleinrichtung übertragbar. Die Verstelleinrichtung dreht. Dreht der Antrieb in eine zweite Richtung, so wird das Freilauflager in Freilaufrichtung betrieben. Eine Kraft des Antriebs ist nicht auf die Verstelleinrichtung übertragbar. Die Verstelleinrichtung verweilt also in ihrer jeweiligen Position, während der Antrieb in die andere Richtung läuft. In vorteilhafter Weise ist es somit möglich, mit ein und demselben Antrieb entweder die Pumpe oder die Verstelleinrichtung zu betreiben. In vorteilhafter Weise ist nur ein Antrieb notwendig, um zwei Funktionen zu erfüllen. Hierdurch wird ein in der Fachwelt vorherrschendes Vorurteil überwunden, nach welchem die Verstelleinrichtung einer Wasserweiche einen eigenen Antrieb erfordert.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung weist die Getriebeanordnung eine Ausgangswelle des Antriebs auf, welche Ausgangswelle ein Freilauflager aufweist, welches ein erstes Zahnrad trägt, welches erste Zahnrad mit einem zweiten Zahnrad zusammenwirkt, welches zweite Zahnrad von einer zweiten Welle getragen ist, welche die Eingangswelle für die Verstelleinrichtung bildet. Das zweite Zahnrad ist dabei form- oder kraftschlüssig mit der zweiten Welle verbunden. Somit ist ein Drehmoment vom zweiten Zahnrad auf die zweite Welle übertragbar. Vorzugsweise weist die Getriebeanordnung durch entsprechende Ausbildung der Zahnräder eine geeignete Übersetzung auf, welche die Winkelgeschwindigkeit des Antriebs in eine gewünschte Winkelgeschwindigkeit der Verstelleinrichtung umsetzt.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist die zweite Welle mittels eines zweiten Freilauflagers gelagert. Das zweite Freilauflager kann dabei in einem Gehäuse der Wasserweiche angeordnet sein. In vorteilhafter Weise dient das zweite Freilauflager der verbesserten Funktion der Getriebeanordnung. Wird das erste Freilauflager in Freilaufrichtung betrieben, ist ein geringfügiges ”Mitschleppen” des ersten Zahnrads möglich. Hieraus resultiert eine geringfügige Rotation der zweiten Welle. Das zweite Freilauflager schafft Abhilfe. Es ist in einer derartigen Freilaufrichtung montiert, dass es bei einem bestimmungsgemäßen Antreiben der Verstelleinrichtung in Freilaufrichtung läuft und in der Gegenrichtung sperrt. In vorteilhafter Weise wird ein unbeabsichtigtes Verstellen der Verstelleinrichtung unterbunden.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist ein drittes Zahnrad mit der zweiten Welle verbunden. Die Verstelleinrichtung selbst kann eine umlaufende Außenverzahnung aufweisen. Das dritte Zahnrad ist mit der Außenverzahnung der Verstelleinrichtung im Eingriff. Somit steht das dritte Zahnrad mit der Verstelleinrichtung in Wirkverbindung. In vorteilhafter Weise ermöglicht diese zweite Getriebestufe ein weiteres Anpassen der Übersetzung der gesamten Getriebeanordnung. Es ist möglich, die Drehbewegung des Antriebs mit einer im Vergleich zum Stand der Technik geringen Anzahl an Maschinenelementen auf die Verstelleinrichtung zu übertragen, bei gleichzeitiger Wahl einer geeigneten Winkelgeschwindigkeit zur Verstellung der Verstelleinrichtung. Auf einen Kurbeltrieb, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist, kann verzichtet werden.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Wasserweiche eine Messvorrichtung zur Positionsmessung der Verstelleinrichtung auf. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass eine diskrete Position der Verstelleinrichtung mittels eines an der Verstelleinrichtung angeordneten Nockens erkannt wird. Weitere Betriebsstellungen der Verstelleinrichtung können durch eine Messung des relativen Verdrehwinkels angefahren werden. Es ist jedoch auch möglich, dass jede Betriebsstellung der Verstelleinrichtung identifizierbar ist. Hierzu kann beispielsweise in jeder Betriebsstellung eine Nockenausbildung vorgesehen sein, welche eindeutig identifizierbar ist. Als Messvorrichtung kann beispielsweise ein Mikroschalter vorgesehen sein, der sich im Kontakt mit einem Nocken in einem geschalteten Zustand befindet.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Dabei zeigt die einzige 1 schematisch die erfindungsgemäße Wasserweiche mit Getriebeanordnung.
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Die 1 zeigt eine Wasserweiche 1. Die Wasserweiche 1 umfasst ein Gehäuse 3. In dem Gehäuse 3 ist eine erste Welle 12 drehbar gelagert. Die Welle 12 ist von einem nicht dargestellten Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor, angetrieben. Auf der Welle 12 ist ein Freilauflager 10 angeordnet. Das Freilauflager 10 kann insbesondere form- und/oder kraftschlüssig mit der Welle 12 verbunden sein. Das Freilauflager 10 trägt außenumfangsseitig ein erstes Zahnrad 11. Das erste Zahnrad 11 kann insbesondere form- und/oder kraftschlüssig mit dem Freilauflager 10 verbunden sein.
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In einer ersten Drehrichtung der Welle 12 ist das Freilauflager 10 in Sperrrichtung betreibbar. Somit dreht in der ersten Drehrichtung das Zahnrad 11 mit der Welle 12 mit. In einer zweiten Drehrichtung der Welle 12 ist das Freilauflager 10 in Freilaufrichtung betreibbar. Das Zahnrad 11 dreht in diesem Fall nicht mit der Welle 12 mit. Eine Relativdrehung zwischen Welle 12 und Zahnrad 11 ist möglich.
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Das erste Zahnrad 11 ist mit einem zweiten Zahnrad 21 im Eingriff. Bei den Zahnrädern 11, 21 kann es sich beispielsweise um gradverzahnte oder schrägverzahnte Stirnräder handeln. Das zweite Zahnrad 21 ist auf einer zweiten Welle 22 getragen. Zweites Zahnrad 21 und zweite Welle 22 sind kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden.
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Im Gehäuse 3 ist ein zweites Freilauflager 20 kraft- und/oder formschlüssig festgelegt. Die zweite Welle 22 ist mittels des zweiten Freilauflagers 20 im Gehäuse 3 drehbar gelagert. Dazu ist die zweite Welle 22 kraft- und/oder formschlüssig mit dem zweiten Freilauflager 20 verbunden. Erste Welle 12 und zweite Welle 22 sind parallel zueinander im Gehäuse 3 angeordnet.
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Dreht der Antrieb – und damit die erste Welle 12 – in einer ersten Richtung, der sogenannten Verstellrichtung, so wird das erste Freilauflager 10 im Sperrbetrieb betrieben. Dadurch dreht das erste Zahnrad 11 mit der Welle 12 mit. Die Drehbewegung des ersten Zahnrads 11 wird auf das zweite Zahnrad 21 übertragen. Dem Kraftfluss folgend dreht sich die Welle 22 mit dem zweiten Zahnrad 21 mit. Das zweite Freilauflager 20 ist derart angeordnet, dass es in diesem Betriebszustand in Freilaufrichtung betrieben wird. Somit dreht in der Verstellrichtung nur die Verstelleinrichtung, die Pumpe hingegen nicht.
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Dreht der Antrieb – und damit die erste Welle 12 – hingegen in einer zweiten Richtung, der sogenannten Pumprichtung, wird das erste Freilauflager 10 in Freilaufrichtung betrieben. In der Pumprichtung wird eine nicht dargestellte Pumpe der Wasserweiche angetrieben. Ein Verstellen der Verstelleinrichtung 2 ist dann nicht erwünscht. Erfindungsgemäß wird in der Pumprichtung des Antriebs das zweite Freilauflager 20 im Sperrbetrieb betrieben. In vorteilhafter Weise wird somit auch ein unbeabsichtigtes und/oder geringfügiges Verstellen der Verstelleinrichtung 2 unterbunden. Somit dreht in der Pumprichtung nur die Pumpe, die Verstelleinrichtung hingegen nicht.
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Die zweite Welle 22 trägt ein drittes Zahnrad 31. Dazu ist das Zahnrad 31 kraft- und/oder formschlüssig mit der zweiten Welle 22 verbunden. Das Zahnrad 31 ist im Eingriff mit einer umlaufenden Außenverzahnung der Verstelleinrichtung 2. Eine Drehbewegung der zweiten Welle 22 ist somit mittels des dritten Zahnrads 31 auf die Verstelleinrichtung 2 übertragbar. Dreht der Antrieb in Verstellrichtung ist somit die Verstelleinrichtung 2 verstellbar.
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Die Anzahl der Zähne der drei Zahnräder 11, 21, 31 sowie die Zähnezahl der Außenverzahnung der Verstelleinrichtung 2 ist derart konfigurierbar, dass die Winkelgeschwindigkeit der ersten Welle 12 bei der Übertragung auf die Verstelleinrichtung 2 reduziert wird. Gleichzeitig steht zum Verstellen der Verstelleinrichtung 2 ein erhöhtes Drehmoment zur Verfügung. Somit lässt sich die Verstelleinrichtung 2 auch gegen vergleichsweise hohe Reibungskräfte, wie sie beispielsweise aus Verschmutzungen oder Verkalkungen resultieren, verfahren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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