DE102014010099A1

DE102014010099A1 - Bodenpflegegerät

Info

Publication number: DE102014010099A1
Application number: DE102014010099.5A
Authority: DE
Inventors: Achim Liffers; 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: 2015-11-12
Anticipated expiration: 2034-07-06
Also published as: US9737185B2; US20150320276A1; CA2890800C; EP2944244A1; DE102014010099B4; EP2944244B1; CA2890800A1

Abstract

Bei einem Bodenpflegegerät als Bürststaubsauger mit einem dem Boden zugewandten Bürstvorsatz zur Aufnahme einer angetriebenen Bürstwalze mit einer Überlastsicherung, wobei eine elektrische Sicherheitsabschaltung über eine Schaltanordnung oberhalb einer Drehmomentwelle durch Überlast erfolgt, ist vorgesehen, eine einfache Schaltmechanik mit einer Sicherheitsabschaltung bei Überlast auf einfache Weise anzuordnen. Hierbei ist vorgesehen, dass oberhalb der Drehmomentschwelle über ein ansprechbares Kupplungselement mit einem zugeordneten Rotationskörper als Wirbelstromscheibe aus elektrisch leitfähigem Material koppelbar ist. Der Wirbelstromscheibe ist mindestens ein Magnet zugeordnet, der auf einem ortsfest gelagerten beweglichen Träger als Schwenkarm positioniert ist. Eine Verstellung des Schwenkarmes erfolgt durch ein vom erzeugten Wirbelstrom der gekoppelten Wirbelstromscheibe. Hierbei wird durch den Schwenkarm eine korrespondierende Schaltanordnung eine Sicherheitsabschaltung gesteuert.

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 Schaltanordnung 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 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. Zusätzlich besteht der Mangel, dass neben den gesteuerten Abschaltvorrichtungen immer ein zusätzlicher Schalter als Hauptschalter erforderlich und relativ großer Aufwand für elektronische Steuerungen gegeben ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Überlastabschaltung eines Motors für gattungsgemäße Bürststaubsauger zu verbessern und eine einfache mechanische Drehmomenterfassung mit einem zugeordneten Auslösemechanismus zu ermöglichen und eine gute Funktionsfähigkeit zu gewährleisten.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass im Antriebstrang ein angetriebenes Element der Einheit zur Drehmomenterfassung angeordnet ist, das oberhalb der Drehmomentschwelle über ein einschaltbares Kupplungselement mit einem zugeordneten Rotationskörper als Wirbelstromscheibe aus elektrisch leitfähigem Material koppelbar ist und der Wirbelstromscheibe mindestens ein Magnet zugeordnet ist, der auf einem ortsfest gelagerten beweglichen Träger schwenkbar positioniert ist und eine Verstellung des Trägers durch ein vom erzeugten Wirbelstrom gebildetes Magnetfeld der gekoppelten Wirbelstromscheibe erfolgt und der Träger eine korrespondierende Schaltungsanordnung, wie ein Schaltelement, als Sicherheitsabschaltung steuert.
Durch die Verwendung einer Wirbelstromscheibe und einem zugeordneten schwenkbaren Träger mit einem Magnet wird eine einfache Schaltmechanik ermöglicht, die eine Sicherheitsabschaltung bei Überlast auf einfache Weise mechanisch gewährleistet. Zusätzlich werden durch diese Ausbildung Zeitverzögerungen für die Schaltbewegung ermöglicht, um Drehmomentspitzen auszugleichen.
Zur Abschaltung eines Motors über die Schaltanordnung ist vorgesehen, dass die Schaltungsanordnung als elektrischer Schalter, Reed-Kontakt, Lichtschranke oder mechanischer federgespannter Schalter ausgebildet ist.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das angetriebene Element der Einheit zur Drehmomenterfassung das verbindbare Kupplungselement der Wirbelstromscheibe über eine Kontaktfläche als schlupfarme Verbindung zuordnet.
Eine vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Magnet am beweglichen Träger beabstandet zur Wirbelstromschreibe angeordnet ist und die magnetischen Feldlinien im Wesentlichen senkrecht die Seitenflächen der Wirbelstromscheibe durchdringen.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass der Magnet berührungsfrei als Joch die Wirbelstromscheibe umfasst.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Wirbelstromscheibe über ein zentrales Lager zur Rotation und axialer Festsetzung konzentrisch auf einer Welle mit dem angetriebenen Element und dem Kupplungselement angeordnet ist.
Eine einfache Ausbildung wird dadurch geschaffen, dass der bewegliche Träger als ortsfest gelagerter schwenkbarer Hebel ausgebildet ist, wobei die Schwenkbahn des Magneten über den Hebel annähernd parallel zur Rotationsebene der Wirbelstromschreibe verläuft.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass der bewegliche Träger als ortsfestgelagerter, schwenkbarer Hebel ausgebildet ist, wobei die Schwenkbahn des Magneten über den Hebel annähernd zur aussenliegenden Rotationsbahn der Wirbelstromscheibe beabstandet verläuft.
Um einen unbeabsichtigten Schaltvorgang bei auftretenden Stoßbeanspruchungen auf dem Bürstvorsatz zu vermeiden, ist von besonderer Bedeutung, dass auf dem schwenkbaren Hebel als Träger ein schwenkbar angeordneter Arretierungshebel mit einem der Wirbelstromscheibe berührungsfrei zugeordneten Magneten an einem Teilarm des Arretierungshebels angeordnet ist, wobei der Arretierungshebel am Schwenkhebel über ein Federelement vorgespannt und der Teilarm abgespreizt wird sowie der abgespreizte Teilarm des Arretierungshebels in der vorgespannten Ausgangsstellung über einen ortsfesten Anschlag als Sperre für den schwenkbaren Hebel dient und bei Rotation der Wirbelstromscheibe durch ein vom erzeugten Wirbelstrom gebildetes Magnetfeld der Arretierungshebel über den Magneten durch Verschwenken die Sperrwirkung freigibt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
1 einen Bürststaubsauger mit einem Bürstvorsatz und einem aufgesetzten Filtergehäuse,
2 einen Bürstvorsatz in perspektivischer Darstellung mit einer Einheit zur Drehmomenterfassung und Schaltelementen,
3 eine Seitenansicht einer Wirbelstromscheibe mit zugeordnetem Schwenkhebel,
4 eine Darstellung des Schwenkhebels mit Arretierungshebel und Zuordnung zum Schaltelement und
5 eine vergrößerte Darstellung des Schwenkhebels mit zugeordnetem Arretierungshebel und
6 eine Schnittdarstellung einer Einheit zur Drehmomenterfassung nach Linie VI-VI der 3
Bei einem dargestellten Bürststaubsauger ist ein Bürstvorsatz 1 über ein schwenkbares Verbindungselement 3 als Anschlussstutzen mit einem aufsetzbaren Filtergehäuse 2 verbunden. Der Bürstvorsatz besitzt einen nicht näher dargestellten elektrischen Antrieb mit einem Antriebsritzel 4 für eine Bürstwalze 5 über einen Antriebstrang 6, 7 und gleichzeitig für ein ebenfalls nicht näher dargestelltes Sauggebläse.
Im Antriebstrang 6, 7 ist ein mitdrehendes Element 8 einer Einheit 9 zur mechanischen Drehmomenterfassung angeordnet. Hierbei ist bei Überschreiten einer Drehmomentschwelle durch Überlast ein einschaltbares bzw. ausfahrbares Kupplungselement 10 als Scheibenelement der Einheit 9 zur Drehmomenterfassung ein zugeordneter Rotationskörper als Wirbelstromscheibe 11 beaufschlagbar. Die Wirbelstromscheibe 11 ist über ein Lager 12 konzentrisch auf einer Welle 20 mit dem Element 8 und dem Kupplungselement 10 der Einheit 9 zur Drehmomenterfassung über eine Kontaktfläche 24 als schlupfarme Verbindung koppelbar.
Zur Durchführung eines Schaltvorganges ist ein beweglicher Träger als ortsfest gelagerter schwenkbarer Hebel 13 parallel der Wirbelstromscheibe 11 zugeordnet, der zur Ausbildung eines Wirbelstroms einen Magneten 14 im außenliegenden Bereich trägt. Hierbei verläuft die Rotationsbahn des Hebels 13 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 13 angeordneten Magneten 14 eine Kraft auf den verschwenkbaren Hebel 13 ausgeübt, der somit verschwenkt wird und durch einen verbundenen Auslösearm 15 über eine Auslösemechanik 28 einen Schalter 16 zur Abschaltung des Antriebs 4 betätigt.
In diesem Fall besitzt der schwenkbare Hebel 13 zur Sicherung einer unbeaufsichtigten Auslösung eines Schaltvorganges einen zusätzlichen Arretierungshebel 17, der über eine Schwenkachse 27 als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist. Der Arretierungshebel 17 ist mit einem der Wirbelstromscheibe 11 berührungsfrei zugeordneten Magneten 18 am Teilarm 21 versehen, wobei der Arretierungshebel 17 am Schwenkhebel 13 über ein Federelement 22 vorgespannt sowie mit seinem Teilarm 21 abgespreizt angeordnet ist. Der Arretierungshebel 17 ist in der vorgespannten Ausgangsstellung über einen ortsfesten Anschlag 19 als Sperre gehalten und blockiert den schwenkbaren Hebel 13. Bei Rotation der Wirbelstromscheibe 11 erfolgt durch das vom erzeugten Wirbelstrom gebildete Magnetfeld über den Magneten 18 des Arretierungshebels 17 eine Verstellung und eine Freigabe vom Anschlag 19, so dass die Sperre aufgehoben wird. Hierdurch wird der schwenkbare Hebel 13 freigegeben und ist somit ebenfalls verschwenkbar.
In dieser Ausführung wird die in dem Antriebstrang 6, 7 eingeschaltete Einheit 9 zur Drehmomenterfassung mit einem Untersetzungsgetriebe kombiniert. Die Welle 20 besitzt einen Abtrieb 23 zur Bürstwalze 5. Hierbei ist das Element 8 in diesem Fall als Antriebsscheibe drehbar und unverschiebbar über ein Lager auf der Welle 20 angeordnet sowie mit dem Kupplungselement als Kupplungsscheibe 10 zur Bildung einer Drehmomenterfassung über eine Feder 25 gekoppelt. Dabei ist die Kupplungsscheibe 10 mit der Welle 20 über Mitnehmer gekoppelt und axial gegen die Kraft einer Feder 26 verschiebbar. Die Verbindung zum Antrieb 4 zwischen dem Element als Antriebsscheibe 8 und dem Kupplungselement 10 erfolgt im Normalbetrieb über die Feder 25, wobei Rippen 27 in Form einer Rampenausbildung oberhalb einer Drehmomentschwelle das Kupplungselement 10 durch Verdrehung gegenüber dem Element 8 sich nach außen zur Kopplung und Antrieb der Wirbelstromscheibe 11 einstellt.

Claims

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 Schaltanordnung oberhalb einer Drehmomentschwelle durch Überlast erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebstrang (6, 7) ein angetriebenes Element (8) der Einheit (9) zur Drehmomenterfassung angeordnet ist, das oberhalb der Drehmomentschwelle über ein einschaltbares Kupplungselement (10) mit einem zugeordneten Rotationskörper als Wirbelstromscheibe (11) aus elektrisch leitfähigem Material koppelbar ist und der Wirbelstromscheibe (11) mindestens ein Magnet (14) zugeordnet ist, der auf einem ortsfest gelagerten beweglichen Träger (13) schwenkbar positioniert ist und eine Verstellung des Trägers (13) durch ein vom erzeugten Wirbelstrom gebildetes Magnetfeld der gekoppelten Wirbelstromscheibe (11) erfolgt und der Träger (13) eine korrespondierende Schaltungsanordnung, wie ein Schaltelement (15), als Sicherheitsabschaltung steuert.
Bodenpflegegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (15) als elektrischer Schalter, Reed-Kontakt, Lichtschranke oder mechanischer federgespannter Schalter ausgebildet ist.
Bodenpflegegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das angetriebene Element (8) der Einheit (9) zur Drehmomenterfassung das verbindbare Kupplungselement (10) der Wirbelstromscheibe (11) über eine Kontaktfläche als schlupfarme Verbindung zuordnet.
Bodenpflegegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (14) am beweglichen Träger (13) beabstandet zur Wirbelstromschreibe (11) angeordnet ist und die magnetischen Feldlinien im Wesentlichen senkrecht die Seitenflächen der Wirbelstromscheibe (11) durchdringen.
Bodenpflegegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (14) berührungsfrei als Joch die Wirbelstromscheibe (11) umfasst.
Bodenpflegegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstromscheibe (11) über ein zentrales Lager zur Rotation und axialer Festsetzung konzentrisch auf einer Welle (20) mit dem angetriebenen Element (8) und dem Kupplungselement (10) angeordnet ist.
Bodenpflegegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Träger (13) als ortsfest gelagerter schwenkbarer Hebel ausgebildet ist, wobei die Schwenkbahn des Magneten (14) über den Hebel (13) annähernd parallel zur Rotationsebene der Wirbelstromscheibe (11) verläuft.
Bodenpflegegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Träger (13) als ortsfestgelagerter, schwenkbarer Hebel ausgebildet ist, wobei die Schwenkbahn des Magneten (14) über den Hebel (13) annähernd zur aussenliegenden Rotationsbahn der Wirbelstromscheibe (11) beabstandet verläuft.
Bodenpflegegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem schwenkbaren Hebel (13) als Träger ein schwenkbar angeordneter Arretierungshebel (17) mit einem der Wirbelstromscheibe (11) berührungsfrei zugeordneten Magneten (18) an einem Teilarm (21) des Arretierungshebels (17) angeordnet ist, wobei der Arretierungshebel (17) am Schwenkhebel (13) über ein Federelement (20) vorgespannt und der Teilarm (21) abgespreizt wird sowie der abgespreizte Teilarm (21) des Arretierungshebels (17) in der vorgespannten Ausgangsstellung über einen ortsfesten Anschlag (19) als Sperre für den schwenkbaren Hebel (13) dient und bei Rotation der Wirbelstromscheibe (11) durch ein vom erzeugten Wirbelstrom gebildetes Magnetfeld der Arretierungshebel (17) über den Magneten (18) durch Verschwenken die Sperrwirkung freigibt.