DE102014010098B4

DE102014010098B4 - Bodenpflegegerät

Info

Publication number: DE102014010098B4
Application number: DE102014010098.7A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Boll; Thomas Stein
Original assignee: Stein and Co GmbH
Current assignee: Stein and Co GmbH
Priority date: 2014-05-06
Filing date: 2014-07-05
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2034-07-06
Also published as: US9560945B2; EP2944245A1; CA2890795C; DE102014010098A1; CA2890795A1; EP2944245B1; US20150320277A1

Abstract

Bodenpflegegerät als Bürststaubsauger, mit einem dem Boden zugewandten Bürstvorsatz (1) zur Aufnahme einer angetriebenen Bürstwalze mit einer Überlastsicherung, wobei der Bürstvorsatz (1) über ein verschwenkbares Verbindungselement als Anschlussstutzen für ein aufsetzbares Filtergehäuse mit einer Handhabe als Handgriff über korrespondierende Anschlüsse verbindbar ist, und wobei der Bürstvorsatz (1) mindestens einen elektrischen Motor für ein Sauggebläse sowie zum Antrieb der Bürstwalze (5) aufweist, der eine Einheit zur Drehmomenterfassung zugeordnet ist, wobei eine Sicherheitsabschaltung über eine auslösbare Schalteinheit oberhalb einer Drehmomentschwelle durch Überlast erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (9) zur Drehmomenterfassung durch eine Antriebsscheibe (8) gebildet und auf einer Welle (13) drehbar gelagert ist, wobei die Welle (13) ein drehfestes Abtriebselement (28) zur Bürstwalze (5) aufweist und die Antriebsscheibe (8) über eine Drehfeder (23) mit einer Kupplungsscheibe (10) gekoppelt ist, die axial auf der Welle (13) verschiebbar und über Mitnehmer (19) mit der Welle (13) drehfest gekoppelt ist, sowie an der Antriebsscheibe (8) Rampen (24) gebildet sind, die oberhalb einer Drehmomentschwelle die Kupplungsscheibe (10) mit korrespondierenden Rampen (25) durch relative Verdrehung axial verstellen, und durch die Stellbewegung über ein korrespondierendes Schaltelement (18) einer Schaltungsanordnung (14, 16, 17) eine Sicherheitsabschaltung steuerbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bodenpflegegerät als Bürststaubsauger mit einem dem Boden zugewandten Bürstvorsatz zur Aufnahme einer angetriebenen Bürstwalze mit einer Überlastsicherung, wobei der Bürstvorsatz über ein verschwenkbares Verbindungselement als Anschlussstutzen für ein aufsetzbares Filtergehäuse mit einer Handhabe als Handgriff über korrespondierende Anschlüsse verbindbar ist und der Bürstvorsatz mindestens einen elektrischen Motor für ein Sauggebläse sowie zum Antrieb der Bürstwalze aufweist und der Bürstwalze eine Einheit zur Drehmomenterfassung zugeordnet ist und eine Sicherheitsabschaltung über eine auslösbare Schalteinheit oberhalb einer Drehmomentschwelle durch Überlast erfolgt.
Es ist bekannt, Sicherheitsvorrichtungen für Bürststaubsauger auszubilden, die bei Überlast und Blockieren der angetriebenen Bürstenwalze eine mechanische oder elektronische Entkopplung durchführen. Hierbei ist vorgesehen, entweder durch Rutschen eines kraftschlüssig angeordneten Riemen zum Antrieb durch eine eingebaute Rutsch- oder Ratschenkupplung mit einer Steuerung, die die Leistung des Antriebs überwacht, eine elektronische Abschaltung vorzunehmen oder eine elektronische Abschaltung über eine Drehmomentmessung und -auswertung durch Mikrocontroller mit anschließender elektronisch ausgelöster Abschaltung des elektrischen Antriebs vorzunehmen. Insbesondere bei Geräten mit nur einem Motor für Gebläse und Bürstenantrieb ist dieses nur sehr aufwendig und kostenintensiv zu lösen, um eine lange Standfestigkeit und Betriebssicherheit zu gewährleisten. Druckschriftlicher Stand der Technik ist in der US 5 056 175 A der Anmelderin und in der US 5 555 962 A gezeigt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine mechanische Drehmomenterfassung eines Motors für gattungsgemäße Bürststaubsauger zu verbessern, um einen zugeordneten Auslösemechanismus zu betätigen und eine gute Funktionsfähigkeit zu gewährleisten.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass die Einheit zur Drehmomenterfassung durch eine Antriebsscheibe gebildet und auf einer Welle drehbar gelagert ist, wobei die Welle ein drehfestes Abtriebselement zur Bürstwalze aufweist und die Antriebsscheibe über eine Drehfeder mit einer Kupplungsscheibe gekoppelt ist, die axial auf der Welle verschiebbar und über Mitnehmer mit der Welle drehbar gekoppelt ist, sowie an der Antriebsscheibe Rampen gebildet sind, die oberhalb einer Drehmomentschwelle die Kupplungsscheibe mit korrespondierenden Rampen durch relative Verdrehung axial verstellen, und durch die Stellbewegung über ein korrespondierendes Schaltelement einer Schaltungsanordnung eine Sicherheitsabschaltung steuerbar ist.
Hierdurch wird eine kompakte, verschleißarme Einheit zur mechanischen Drehmomenterfassung und Steuerung von Schaltelementen geschaffen. Dabei wird durch die Drehfeder gleichzeitig eine Dämpfung insbesondere für die Riementriebe des Systems durchgeführt, um Stoßbelastungen auszugleichen. Zusätzlich werden Zeitverzögerungen für die Stellbewegung der Kupplungsscheibe ermöglicht, um Drehmomentenspitzen auszugleichen.
Hierbei ist vorgesehen, dass die Schaltungsanordnung als elektrischer Schalter, Reed-Kontakt, Lichtschranke oder mechanischer federgespannter Schalter zur Abschaltung des Motors angeordnet ist.
Eine einfache Lösung einer Schaltungsanordnung besteht darin, dass ein mit der Kupplungsscheibe koppelbares Auslöseelement durch eine drehbar koaxial auf der Welle angeordnete Wirbelstromscheibe gebildet ist, die mit zugeordneten Magneten eine Kraft vom drehenden System auf ein ortsfest angeordnetes Schaltelement überträgt und einen Schaltvorgang zur Sicherheitsabschaltung des Motors auslöst.
Eine kompakte Ausbildung wird dadurch geschaffen, dass die Antriebsscheibe eine tassenförmige Aufnahme für die Drehfeder, Kupplungsscheibe mit Mitnehmer und die Rampen aufweist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kupplungsscheibe einen Ansatz aufweist, der stirnseitige Rampen trägt und ein axial ausgerichtetes Langloch zur Aufnahme des Mitnehmers als Stift zur Kopplung mit der Welle aufweist.
Zur Erhöhung einer Kippsicherung der Antriebsscheibe ist vorgesehen, dass die Antriebsscheibe zusätzlich auf dem Ansatz der Kupplungsscheibe unter Zwischenschaltung zugeordneter Buchsen rotarisch und axial verschiebbar gelagert ist.
Zur Verbesserung der Funktionssicherheit wird vorgeschlagen, dass der verschiebbaren Kupplungsscheibe eine Rückstellfeder als Gegenkraft zum Rampenaufstieg zugeordnet ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 einen Bürststaubsauger mit einem Bürstvorsatz und einem aufgesetzten Filtergehäuse,
2 eine Schnittdarstellung einer Einheit zur Drehmomenterfassung mit einer Schalteinrichtung,
3 eine schaubildliche Darstellung der Einheit zur Drehmomenterfassung entsprechend 2,
4 eine perspektivische Darstellung einer Kupplungsscheibe mit Drehfeder auf der Welle mit einem Langloch im Ansatz für den Mitnehmer zur Wellenkopplung,
5 einen Bürstvorsatz in perspektivischer Darstellung mit einer Einheit zur Drehmomenterfassung und Schaltelementen und
6 eine Seitenansicht einer Wirbelstromscheibe mit zugeordnetem Schwenkhebel als Schaltelement.
Bei einem dargestellten Bürststaubsauger ist ein Bürstvorsatz 1 über ein schwenkbares Verbindungselement 3 als Anschlussstutzen mit einem aufsetzbaren Filtergehäuse 2 verbunden. Der Bürstvorsatz 1 besitzt einen nicht näher dargestellten elektrischen Antrieb mit einem Antriebsritzel 4 für eine Bürstwalze 5 über einen Antriebsstrang 6, 7 und gleichzeitig für ein ebenfalls nicht näher dargestelltes Sauggebläse.
Im Antriebsstrang 6, 7 ist eine mitdrehende Antriebsscheibe 8 einer Einheit 9 zur mechanischen Drehmomenterfassung auf einer Welle 13 angeordnet. Hierbei ist bei Überschreiten einer Drehmomentschwelle durch Überlast durch ein einschaltbares bzw. ausfahrbares Kupplungselement 10 als Scheibenelement der Einheit 9 zur Drehmomenterfassung ein zugeordneter Rotationsköper als Wirbelstromscheibe 11 beaufschlagbar. Die Wirbelstromscheibe 11 ist über ein Lager 12 konzentrisch auf der Welle 13 mit der Antriebsscheibe 8 und dem angetriebenen Kupplungselement 10 der Einheit 9 zur Drehmomenterfassung über eine Kontaktfläche als schlupfarme Verbindung koppelbar.
Zur Durchführung eines Schaltvorganges ist ein beweglicher Träger als ortsfest gelagerter schwenkbarer Hebel 14 parallel der Wirbelstromscheibe 11 zugeordnet, der zur Ausbildung eines Wirbelstroms einen Magneten 15 im außenliegenden Bereich trägt. Hierbei verläuft die Rotationsbahn des Hebels 14 sowie die Rotationsebene der Wirbelstromscheibe 11 annähernd parallel.
Beim Überschreiten der Drehmomentschwelle wird somit die Wirbelstromscheibe 11 über das Kupplungselement 10 angetrieben. Dabei wird durch vom erzeugten Wirbelstrom gebildeten Magnetfeld über den am Hebel 14 angeordneten Magneten 15 eine Kraft auf den verschwenkbaren Hebel 14 ausgeübt, der somit verschwenkt wird und durch einen verbundenen Auslösearm 16 wird über eine Auslösemechanik 17 ein Schalter 18 zur Abschaltung des Antriebs 4 betätigt.
In dieser Ausführung wird die in dem Antriebsstrang 6, 7 eingeschaltete Einheit 9 zur Drehmomenterfassung mit einem Untersetzungsgetriebe kombiniert. Die Welle 13 besitzt dabei einen Antrieb 28 zur Bürstwalze 5.
Zur Bildung der Einheit 9 zur Drehmomenterfassung ist die Antriebsscheibe 8 über ein Lager auf der Welle 13 unverschiebbar verdrehbar angeordnet. Die zugeordnete Kupplungsscheibe 10 ist auf der Welle 13 verschiebbar angeordnet und über einen Mitnehmer 19 mit der Welle 13 gekoppelt. Die Kupplungsscheibe 10 besitzt einen in den Bereich eines gebildeten Aufnahmeraumes der Antriebsscheibe 8 eingreifenden Ansatz 22, der durch eine Buchse 20 umhüllt ist und einer Buchse 21 der Antriebsscheibe 8 zugeordnet ist. Der Ansatz 22 besitzt ein in Richtung der Wellenachse angeordnetes Langloch 27, in das der mit der Welle 13 verbundene Mitnehmer 19 in Form eines Stiftes eingreift. Die Antriebsscheibe 8 und die Kupplungsscheibe 10 sind zur Bildung einer Drehmomenterfassung über eine Drehfeder 23 gekoppelt, die jeweils an der Antriebsscheibe 8 und der Kupplungsscheibe 10 festgelegt ist.
Die Verbindung zwischen Antriebsscheibe 8 und Kupplungsscheibe 10 zum Antrieb der Welle 13 erfolgt somit über die Drehfeder 23. Beim Überschreiten einer Drehmomentschwelle kommt es zur Verdrehung der Kupplungsscheibe 10 gegenüber der Antriebsscheibe 8 gegen die Kraft der Drehfeder 23.
Die Antriebsscheibe 8 und die Kupplungsscheibe 10 besitzen zugeordnete Rampen 24, 25, die die verschiebbare Kupplungsscheibe 10 durch Verdrehen zueinander beim Überschreiten der Drehmomentschwelle nach außen gegen die Kraft einer zugeordneten Rückstellfeder 26 verschieben und die nach einem Schaltvorgang die Kupplungsscheibe 10 in ihre Ausgangslage zurückbringen.
Durch die Stellbewegung der Kupplungsscheibe 10 nach außen ist dann eine korrespondierende Auslösemechanik 17 mit einem Schalter 18 zum Abschalten eines angetriebenen Antriebsritzels 4 durchführbar. In diesem Fall wird die vorgenannte Abschaltung über einen Auslösearm 16 eines verschwenkbaren Hebels 14 durch die koppelbare Wirbelstromscheibe 11 vorgenommen. Selbstverständlich ist durch die Stellbewegung der Kupplungsscheibe 10 auch jede andere Schaltung auslösbar.

Claims

Bodenpflegegerät als Bürststaubsauger, mit einem dem Boden zugewandten Bürstvorsatz (1) zur Aufnahme einer angetriebenen Bürstwalze mit einer Überlastsicherung, wobei der Bürstvorsatz (1) über ein verschwenkbares Verbindungselement als Anschlussstutzen für ein aufsetzbares Filtergehäuse mit einer Handhabe als Handgriff über korrespondierende Anschlüsse verbindbar ist, und wobei der Bürstvorsatz (1) mindestens einen elektrischen Motor für ein Sauggebläse sowie zum Antrieb der Bürstwalze (5) aufweist, der eine Einheit zur Drehmomenterfassung zugeordnet ist, wobei eine Sicherheitsabschaltung über eine auslösbare Schalteinheit oberhalb einer Drehmomentschwelle durch Überlast erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (9) zur Drehmomenterfassung durch eine Antriebsscheibe (8) gebildet und auf einer Welle (13) drehbar gelagert ist, wobei die Welle (13) ein drehfestes Abtriebselement (28) zur Bürstwalze (5) aufweist und die Antriebsscheibe (8) über eine Drehfeder (23) mit einer Kupplungsscheibe (10) gekoppelt ist, die axial auf der Welle (13) verschiebbar und über Mitnehmer (19) mit der Welle (13) drehfest gekoppelt ist, sowie an der Antriebsscheibe (8) Rampen (24) gebildet sind, die oberhalb einer Drehmomentschwelle die Kupplungsscheibe (10) mit korrespondierenden Rampen (25) durch relative Verdrehung axial verstellen, und durch die Stellbewegung über ein korrespondierendes Schaltelement (18) einer Schaltungsanordnung (14, 16, 17) eine Sicherheitsabschaltung steuerbar ist.
Bodenpflegegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (14, 16, 17) als elektrischer Schalter, Reed-Kontakt, Lichtschranke oder mechanischer federgespannter Schalter zur Abschaltung des Motors angeordnet ist.
Bodenpflegegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Kupplungsscheibe (10) koppelbares Auslöseelement durch eine drehbar koaxial auf der Welle (13) angeordnete Wirbelstromscheibe (11) gebildet ist, die mit zugeordneten Magneten (15) eine Kraft vom drehenden System auf ein ortsfest angeordnetes Schaltelement (14) überträgt und einen Schaltvorgang zur Sicherheitsabschaltung des Motors auslöst.
Bodenpflegegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsscheibe (8) eine tassenförmige Aufnahme für Drehfeder (23), Kupplungsscheibe (10) mit Mitnehmer (19) und die Rampen (24, 25) aufweist.
Bodenpflegegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheibe (10) einen Ansatz (22) aufweist, der stirnseitige Rampen (25) trägt und ein axial ausgerichtetes Langloch (27) zur Aufnahme des Mitnehmers (19) als Stift zur Kopplung mit der Welle (13) aufweist.
Bodenpflegegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsscheibe (8) zusätzlich auf dem Ansatz (22) der Kupplungsscheibe (10) unter Zwischenschaltung zugeordneter Buchsen (20, 21) rotatorisch und axial verschiebbar gelagert ist.
Bodenpflegegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der verschiebbaren Kupplungsscheibe (10) eine Rückstellfeder (26) als Gegenkraft zum Rampenaufstieg zugeordnet ist.