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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für eine Düse, insbesondere Bodendüse, eines Reinigungsgeräts, zum Beispiel eines Staubsaugers, mit einem Gehäuse, mit einer in dem Gehäuse gelagerten, um eine Drehachse drehbaren Spindel, mit einer auf der Spindel gelagerten und durch eine Rotation der Spindel translatorisch bewegbaren Spindelmutter, die einen Endanschlag aufweist, mit einem Motor, der eine Motorwelle aufweist, mit einem oder mehreren eine Rotation der Motorwelle auf die Spindel übertragenden Übertragungselementen. Eine entsprechende Verstelleinrichtung ist beispielsweise bekannt aus der
DE 32 23 419 C2 .
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Ferner betrifft die Erfindung eine Düse für ein Reinigungsgerät, insbesondere Bodendüse, mit mindestens einem in seiner Position verstellbaren Bauteil.
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Düsen der vorangehend beschriebenen Art sind allgemein bekannt und dienen als Vorsatzgeräte für elektrische Reinigungsgeräte der Saugbearbeitung von Oberflächen. Ein Beispiel für ein solches Reinigungsgerät ist ein Staubsauger. Hierbei dient eine sogenannte Bodendüse zur Saugbearbeitung von Bodenbelägen, insbesondere von Hartböden oder Teppichböden. Grundsätzlich können mit den gattungsgemäßen Düsen auch im sogenannten Überbodenbereich Polster oder dergleichen abgesaugt werden.
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Grundsätzlich ist im Sinne der vorliegenden Erfindung der Begriff Reinigungsgerät nicht nur auf Staubsauger bezogen, sondern umfasst jegliche Form von insbesondere elektrischem Reinigungsgerät, beispielsweise auch Geräte zur Reinigung von Fensterscheiben oder dergleichen. Gleichwohl wird aber im Folgenden, da es sich hierbei um den bevorzugten Anwendungsfall handelt, beispielhaft in erster Linie auf Staubsauger Bezug genommen. Der Begriff Staubsauger ist im Sinne der Erfindung nicht auf elektrische Haushaltsstaubsauger beschränkt, sondern umfasst auch selbsttätig verfahrbare Geräte, insbesondere Fußboden-Reinigungsroboter.
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Düsen für Reinigungsgeräte sind häufig für einen speziellen zu reinigenden Belag ausgebildet, das heißt es gibt beispielsweise spezielle Düsen, die besonders für die Saugbearbeitung von Teppichböden ausgelegt sind, und andere Düsen, die speziell für die Saugbearbeitung von Hartböden ausgelegt sind. Aus dem Stand der Technik sind aber auch Bodendüsen bekannt, die verstellbar sind und dadurch die Reinigung unterschiedlicher Bodenbeläge ermöglichen. Zu diesem Zweck ist eine Verstelleinrichtung für Düsen bekannt, mit der ein Bürstenkörper, beispielsweise eine Bürstenwalze mit auf einer Bürstenwelle angeordneten Borsten, in seiner Position vertikal verstellt werden kann. Mit anderen Worten ist es möglich, mit einer Verstelleinrichtung zum Zwecke der Saugbearbeitung von beispielsweise Hartböden den Bürstenkörper in eine vertikal angehobene Position zu verfahren, so dass bei der Saugbearbeitung der Bürstenkörper keinen Kontakt zum Boden hat und insbesondere auch nicht rotiert. Für die Reinigung von beispielsweise Teppichböden kann der Bürstenkörper über die Verstelleinrichtung in eine vertikal abgesenkte Position verfahren werden, in der der Bürstenkörper mit dem Bodenbelag in Kontakt kommt und rotiert.
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Eine Verstelleinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist aber nicht nur auf die Anwendung in Verbindung mit einer Düse, insbesondere Bodendüse, eines Reinigungsgeräts beschränkt, sondern kann auch zum Verstellen der Position anderer Bauteile des Reinigungsgeräts verwendet werden, beispielsweise auch die Verstellung von Klappen, Borstenleisten oder dergleichen. Sogar die Verstellung der gesamten Düse gegenüber anderen Bauteilen des Reinigungsgeräts, beispielsweise dem Gerätestiel, könnte grundsätzlich mit einer solchen Verstelleinrichtung realisiert werden.
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Aus dem Stand der Technik sind Verstelleinrichtungen mit einem selbsthemmenden Spindeltrieb bekannt, denen das Prinzip zugrunde liegt, dass ein Elektromotor über eine Motorwelle eine Spindel antreibt, das heißt eine Rotation auf die Spindel überträgt. Durch die Rotation wird eine auf der Spindel gelagerte Spindelmutter, deren Innengewinde zu dem Außengewinde der Spindel korrespondiert, translatorisch bewegt. Die Spindelmutter ist dazu durch ein weiteres Bauteil an der Rotation gehindert, so dass sie selbst keine, zumindest keine nennenswerte, Drehbewegung ausführt, sondern sich nur bei Rotation der Spindel in axialer Richtung der Spindelachse (Drehachse der Spindel) bewegen kann. Erreicht die Spindelmutter bei einem selbsthemmenden Spindeltrieb eine Endlage, in der die translatorische Bewegung der Spindelmutter durch Kontakt eines Endanschlags der Spindelmutter mit einem anderen Bauteil gestoppt wird, schaltet der Motor ab. Dies kann durch eine zeitliche Abschaltung oder aufgrund eines ansteigenden Motorstroms erfolgen.
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Wenn die Abschaltung des Motors nur über die Erkennung des Motorstroms erfolgt, führt dies dazu, dass der Rotor bzw. die Motorwelle aus voller Drehzahl, inklusive der kinetischen Energie des Rotors, die Spindelmutter ungedämpft in die Endlage verfährt. Dadurch wird die Spindelmutter zwischen Spindel und dem jeweils anderen Bauteil, welches die translatorische Bewegung der Spindelmutter stoppt, beispielsweise einem Gehäuse der Verstelleinrichtung, verklemmt bzw. eingespannt. Soll die Spindelmutter später wieder aus dieser Position zurückbewegt werden, fehlt dem Motor die Rotationsenergie, um die eingespannte Spindelmutter wieder aus der Verklemmung zu lösen.
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Um die letztgenannte Problematik zu vermeiden, sind aus dem Stand der Technik Rutschkupplungen und Überlastkupplungen bekannt, die das eingeleitete Moment begrenzen. Darüber hinaus ist es bekannt, die Abschaltung des Motors über einen Endschalter vor dem Erreichen der jeweiligen Endlage zu bewirken. Die bekannten Lösungen bestehen aber immer aus mehreren Bauteilen, die montiert oder über einen aufwendigen 2K-Prozess (Herstellung eines Verbundteils aus einer Hartkomponente und einer Weichkomponente) hergestellt werden müssen. Klassische Rutsch- bzw. Überlastkupplungen haben auch immer ein Losbrech- und ein Rutschmoment. Üblicherweise liegt das Losbrechmoment immer oberhalb des Rutschmomentes, so dass zum Lösen bzw. Zurückfahren aus einer durch Blockieren erreichten Endlage eine erhöhte Motorleistung notwendig ist. Beide Momente sind abhängig von der Montage und den Bauteiltoleranzen und haben einen breiten Auslöse- und Arbeitsbereich.
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Klassische Rutschkupplungen unterliegen auch einem Verschleiß während der Lebensdauer. Alle zuvor genannten Lösungen führen zu einem erhöhten Montageaufwand und entsprechend erhöhten Herstellungskosten.
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Unabhängig von der vorangehenden Problematik sind aus der
DE 10 2011 017 198 A1 und der
CH 93051 A elastische Elemente bekannt, die innerhalb eines Zahnrades eine Rotationsbewegung einer Nabe auf einen radial davon beabstandeten Zahnradkranz übertragen, um Getriebepartner in einem Getriebe in verbesserter Weise koppeln zu können.
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Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verstelleinrichtung der eingangs genannten Art und eine entsprechende Düse für ein Reinigungsgerät bereitzustellen, die mit möglichst einfachen Mitteln eine zuverlässige Verstellung gewährleistet.
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Die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung bei einer Verstelleinrichtung für (bzw. zum Einbau in) eine Düse, insbesondere Bodendüse, eines Reinigungsgeräts, zum Beispiel eines Staubsaugers,
- – mit einem Gehäuse, wobei es sich bei dem Gehäuse um ein separates (eigenes) Gehäuse der Verstelleinrichtung oder das Gehäuse der Vorrichtung (zum Beispiel der Düse) handeln kann, in die die Verstelleinrichtung eingebaut ist,
- – mit einer in dem Gehäuse gelagerten, um eine Drehachse drehbaren Spindel, die insbesondere ein Außengewinde aufweist,
- – mit einer auf der Spindel gelagerten und durch eine Rotation der Spindel translatorisch (relativ zu Spindel und Gehäuse) bewegbaren Spindelmutter, die einen Endanschlag (zum Beispiel in Form eines Vorsprungs oder Kragens) sowie insbesondere ein zu dem Außengewinde der Spindel korrespondierendes Innengewinde aufweist,
- – mit einem Motor, insbesondere Elektromotor, der eine Motorwelle aufweist,
- – mit einem oder mehreren eine Rotation der Motorwelle auf die Spindel übertragenden Übertragungselementen,
dadurch gelöst, dass mindestens eines der die Rotation übertragenden Übertragungselemente in einer Rotationsrichtung federnd ausgebildet ist.
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Mit einem Übertragungselement zur Übertragung der Rotation der Motorwelle auf die Spindel ist ein drehbar gelagertes Bauteil gemeint, welches an beliebiger Stelle zwischen Motorwelle und Spindel angeordnet ist und indirekt (über ein oder mehrere andere Bauteile) oder direkt mit der Motorwelle und/oder der Spindel in Kontakt ist. Das einzelne oder die mehreren Übertragungselemente überträgt bzw. übertragen eine Rotation der Motorwelle somit direkt oder indirekt auf die Spindel.
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Federnd bedeutet, dass das jeweilige Übertragungselement zumindest abschnittsweise in der jeweiligen Rotationsrichtung elastisch verformbar ausgebildet ist, derart, dass eine Relativbewegung zwischen zwei Enden (Endabschnitten) des Übertragungselements, beispielsweise zwischen einem äußeren Endabschnitt und einem in radialer Richtung dazu beabstandeten inneren Endabschnitt, möglich ist. Die federnde bzw. elastische Eigenschaft ist dabei zumindest in einer der beiden Rotationsrichtungen, vorzugsweise in beiden Rotationsrichtungen, vorgesehen.
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Durch die federnde Ausbildung des Übertragungselements in Rotationsrichtung wird erfindungsgemäß ermöglicht, dass das vom Motor erzeugte Drehmoment nicht schlagartig, auf „Null-Winkelgraden”, abgebremst wird, die Spindelmutter also nicht ungedämpft in die jeweilige Endlage verfährt, sondern das Drehmoment über einen gewissen Winkelbereich allmählich reduziert wird, indem das federnde Übertragungselement die kinetische Energie zumindest zum Teil aufnimmt. Das elastische bzw. federnde Übertragungselement wird bei Belastung in Rotationsrichtung aus einer Ausgangslage ausgelenkt und/oder verformt und bewegt sich bei Entlastung wieder in den Ursprungszustand zurück. Auf diese Weise wird die Spindelmutter bzw. ihre Bewegung gedämpft und die von dem federnden Übertragungselement aufgenommene Energie kann insbesondere auch dazu genutzt werden, die Spindel, sobald die Spindelmutter die Endlage erreicht hat, wieder etwas zurückzudrehen, so dass das System im Ruhezustand kraft- bzw. momentenfrei verbleibt.
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Im Folgenden werden nun weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung beschrieben. So ist gemäß einer Ausgestaltung das federnd ausgebildete Übertragungselement ein mit der Spindel drehfest verbundenes Rad, insbesondere Zahnrad. Das Zahnrad ist vorzugsweise ein außenverzahntes Zahnrad, beispielsweise Stirnrad. Mit der Motorwelle kann entsprechend ein Ritzel verbunden sein, wobei das Ritzel insbesondere direkt in die Verzahnung des Zahnrades eingreift, um die Rotation der Motorwelle auf das Zahnrad zu übertragen. Wie im Weiteren noch näher erläutert werden wird, ist das mit der Spindel drehfest verbundene Rad, insbesondere Zahnrad, zumindest in einem Abschnitt elastisch ausgebildet, um die in einer Rotationsrichtung oder beiden Rotationsrichtungen federnde Eigenschaft zu gewährleisten. Alternativ zu einem federnden Übertragungselement in Form eines wie zuvor definierten Rades ist es auch denkbar, in der Spindel und/oder der Motorwelle einen Torsionsstab vorzusehen, also einen elastischen Abschnitt, der in Rotationsrichtung federnde Eigenschaften hat und dadurch eine Relativbewegung der beiden Enden der Spindel bzw. der Motorwelle zuläßt, wenn die Enden gegeneinander verdreht werden. Die Spindel und/oder Motorwelle kann selbstverständlich auch vollständig als ein solcher Torsionsstab ausgebildet sein. Eine weitere Alternative für ein federndes Element ist beispielsweise eine elastische Hülse, die in radialer Richtung zwischen Spindel und einem mit der Spindel verbundenen Rad, insbesondere Zahnrad, angeordnet ist. Eine solche Hülse kann alternativ auch zwischen Motorwelle und Ritzel vorgesehen sein. Die Hülse erlaubt es aufgrund ihrer elastischen bzw. federnden Eigenschaften in Rotationsrichtung, dass das Rad gegenüber der Spindel bzw. das Ritzel gegenüber der Motorwelle um einen gewissen Winkelbereich verdreht werden kann und nach Entlastung wieder in die Ausgangslage zurückfedert. Auch Kombinationen der vorangehend definierten Alternativen für ein federnd ausgebildetes Übertragungselement sind denkbar.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung weist das mit der Spindel drehfest verbundene Rad, insbesondere Zahnrad, einen Radkranz, insbesondere verzahnten Radkranz, und mindestens ein federndes Verbindungselement auf, das den Radkranz mit der Spindel oder mit einer mit der Spindel drehfest verbundenen Radnabe des Rades verbindet. Anstelle nur eines einzelnen federnden Verbindungselements sind insbesondere mindestens zwei, drei oder mehr Verbindungselemente, die vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang angeordnet sind, vorgesehen, die den Radkranz mit der Spindel oder mit einer mit der Spindel drehfest verbundenen Radnabe des Rades verbinden. Ein solches Verbindungselement erlaubt es aufgrund seiner federnden bzw. elastischen Eigenschaften, dass der Radkranz gegenüber der Spindel und/oder Radnabe in einer oder beiden Rotationsrichtungen bei Belastung um einen gewissen Winkelbereich verdrehbar ist. Dabei verformt sich das federnde Verbindungselement, wobei eine Entlastung dazu führt, dass das Verbindungselement wieder seine ursprüngliche Form und/oder Lage einnimmt.
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Insbesondere ist der Radkranz (bei bestimmungsgemäßen Gebrauch) relativ zur Spindel und/oder Radnabe um einen Winkel in einem Bereich von 1 bis 90°, bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 45°, besonders bevorzugt in einem Bereich von 5 bis 20°, um die Drehachse der Spindel verdrehbar. Mit anderen Worten ist das Material und/oder die Form des federnd ausgebildeten Übertragungselements bzw. Verbindungselements so gewählt, also das federnd ausgebildete Übertragungselement bzw. Verbindungselement so ausgebildet, dass die vorangehend beschriebene Funktionsweise gewährleistet wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist beispielsweise vorgesehen, dass das mindestens eine federnde Verbindungselement stegförmig ausgebildet ist. Das Rad weist also einen radial umlaufenden Radkranz auf sowie einen oder mehrere Verbindungsstege, die den Radkranz mit einer Nabe des Rades oder direkt mit der Spindel verbinden. Insbesondere erstreckt sich das mindestens eine Verbindungselement zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, entlang bzw. parallel zu einer Ebene, die orthogonal zu der Drehachse der Spindel verläuft. Das Verbindungselement durchquert also den Bereich zwischen Radkranz und Spindel in radialer Richtung. Insbesondere ist das mindestens eine Verbindungselement dabei in einem Schnitt entlang der Ebene, die orthogonal zu der Drehachse der Spindel verläuft, also in einem radialen Schnitt, zumindest abschnittsweise gebogen, vorzugsweise S-förmig gebogen. Durch eine oder mehrere Biegungen, insbesondere durch die beschriebene S-Form, wird gewährleistet, dass sich das Verbindungselement optimal verformen kann, wodurch der Radkranz gegenüber der Spindel und/oder Radnabe unter Last in einer oder beiden Rotationsrichtungen verdreht werden kann.
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Gemäß wieder einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung können einzelne Abschnitte oder das gesamte Rad einstückig (das heißt integral bzw. in einem Stück gefertigt) ausgebildet sein. So kann das mindestens eine Verbindungselement, insbesondere alle Verbindungselemente, mit dem Radkranz und/oder mit der Spindel und/oder mit der Radnabe einstückig (integral) verbunden sein. Mit anderen Worten kann also die Verbindung zwischen Radkranz und jeweiligem Verbindungselement einstückig sein. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Verbindung zwischen jeweiligem Verbindungselement und Radnabe einstückig sein. Auch die ggf. vorhandene Radnabe kann einstückig mit der Spindel verbunden sein. Ist keine Radnabe vorgesehen, die als separates Element auf der Spindel gelagert ist, kann auch das jeweilige Verbindungselement einstückig direkt mit der Spindel verbunden sein. Insbesondere ist die Gesamtheit aus Spindel und Rad einstückig ausgebildet. Anstelle einer einstückigen Verbindung kann im jeweiligen Fall auch eine stoffschlüssige, kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung vorgesehen sein.
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Eine einstückige Verbindung der einzelnen Komponenten und/oder die federnden Eigenschaften des federnd ausgebildeten Übertragungselements bzw. Verbindungselements lassen sich besonders einfach dadurch realisieren, dass die einzelnen einstückig miteinander verbundenen Elemente bzw. Abschnitte und insbesondere das gesamte Rad oder die Gesamtheit aus Rad und Spindel aus ein und demselben Kunststoff bestehen. Grundsätzlich sind auch andere Werkstoffe, beispielsweise Metall, zusätzlich oder alternativ zu Kunststoff denkbar.
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Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung weist die Spindel einen Steigungswinkel in einem Bereich von 1 bis 20°, bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 10°, besonders bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 5°, auf. Als Steigungswinkel wird der Winkel zwischen einer zu der Drehachse der Spindel senkrechten Achse und der Abwicklung der Schraubenlinie über eine volle Umdrehung bezeichnet (Arcustangens von Steigung/(Flankendurchmesser × π)), wobei die Steigung bei metrischen Gewinden der Weg ist, der durch eine volle Umdrehung zurückgelegt wird. Ein relativ geringer Steigungswinkel hat den Vorteil, dass sich die Spindel durch die während des Dämpfungsvorgangs gespeicherte Federenergie, wenn die Spindelmutter in der Endlage blockiert, wieder besonders einfach zurückbewegen läßt, wodurch das System kraft- bzw. momentenfrei wird, wenn es sich im Ruhezustand befindet.
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Die Aufgabe wird ferner gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung bei einer Düse für ein Reinigungsgerät, zum Beispiel für einen Staubsauger, insbesondere eine Bodendüse, mit mindestens einem in seiner Position verstellbaren Bauteil, dadurch gelöst, dass die Düse eine Verstelleinrichtung aufweist, wie sie zuvor beschrieben wurde, und das Bauteil mit der Spindelmutter mechanisch verbunden ist. Bei dem verstellbaren Bauteil handelt es sich beispielsweise um einen Bürstenkörper, insbesondere eine Bürstenwalze.
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Bei der erfindungsgemäßen Düse bewirkt die Verstelleinrichtung, dass das in seiner Position verstellbare Bauteil, also beispielsweise der Bürstenkörper, motorbetrieben vertikal angehoben oder abgesenkt werden kann, wobei die angehobene und die abgesenkte Position jeweils mit einer Endlage der Spindelmutter der Verstelleinrichtung übereinstimmt bzw. durch die jeweilige Endlage definiert wird. Aufgrund des federnd ausgebildeten Übertragungselements, welches erfindungsgemäß Teil der Verstelleinrichtung ist, wird auf einfache Weise verhindert, dass die Spindelmutter in der jeweiligen Endlage zwischen Spindel und einem weiteren Bauteil, insbesondere dem Gehäuse, eingespannt wird bzw. verklemmt und dadurch das in seiner Position verstellbare Bauteil, beispielsweise der Bürstenkörper, in der jeweiligen angehobenen oder abgesenkten Position blockiert ist.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäß als Übertragungselement verwendeten Rades ist der relativ geringe Platzbedarf, so dass eine besonders kleinbauende Bauweise einer Verstelleinrichtung erreicht wird, die Mittel zum Verhindern eines Verklemmens der Spindelmutter aufweist. Diesbezüglich ist von besonderem Vorteil, dass ein solches Rad, insbesondere Zahnrad, ohnehin in der Regel Bestandteil einer gattungsgemäßen Verstelleinrichtung ist, so dass das das Verklemmen verhindernde Mittel erfindungsgemäß keinen zusätzlichen Bauraum einnimmt, da es in ein ohnehin vorhandenes Element integriert ist. Die aus dem Stand der Technik bekannten Mittel (Rutsch- bzw. Überlastkupplungen, Endschalter oder dergleichen) nehmen wesentlich mehr Bauraum ein und haben zugleich eine vergleichsweise komplizierte Konstruktion zur Folge. Durch die erfindungsgemäß erreichte kleinbauende Bauweise läßt sich die Verstelleinrichtung optimal in Vorrichtungen mit geringem Platzbedarf wie beispielsweise in eine Düse für ein Reinigungsgerät bzw. einen Staubsauger integrieren. Letzteres ist daher auch die bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung, nämlich zum Verstellen der Position eines Bauteils, insbesondere eines Bürstenkörpers, in der Düse eines Reinigungsgeräts.
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Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind unter anderem, dass die Konstruktion die gesamte Lebensdauer keinem nennenswerten Verschleiß unterliegt, ganz anders als zum Beispiel bei Überlast- bzw. Rutschkupplungen. Durch die einteilige Bauweise kann die Verstelleinrichtung außerdem besonders einfach aufgebaut werden und Verschleiß weiter minimiert werden. Eine einteilige Bauweise hat auch den Vorteil, dass zwischen den einteilig miteinander verbundenen Elementen keine Toleranzen vorhanden sind. Erfindungsgemäß kann durch die besondere Ausbildung des federnden Übertragungselements auch auf besonders einfache Weise eine Anpassung an unterschiedliche Anwendungsfälle erfolgen, indem nämlich lediglich die Geometrien und/oder Materialspezifikationen des jeweils federnden Übertragungselements und insbesondere des Rades, zum Beispiel Zahnrades, leicht abgewandelt werden brauchen.
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Noch ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, gerade im Vergleich zu Rutsch- bzw. Überlastkupplungen, dass breite Auslöse- und Arbeitsbereiche vermieden werden, wodurch die Verstelleinrichtung und insbesondere das Lösen der Spindelmutter aus der Endlage besonders zuverlässig und präzise funktioniert.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung und die erfindungsgemäße Düse auszugestalten und weiterzubilden. Diesbezüglich sei einerseits verwiesen auf die den Patentansprüchen 1 und 9 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:
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1 einen Haushaltsstaubsauger mit einer Bodendüse mit integrierter Verstelleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und
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2 ein Ausführungsbeispiel einer Verstelleinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist als bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung ein Reinigungsgerät in Form eines Staubsaugers 3, insbesondere Elektro-Haushaltsstaubsaugers, dargestellt. Der Staubsauger 3 ist als handgeführtes Stielgerät ausgeführt. Dieses weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel den folgenden Aufbau auf:
Der Staubsauger 3 weist zunächst ein Basisgerät 16 auf, welches bevorzugt einen Elektromotor für eine Saug-/Gebläseeinheit aufweist. An dem Basisgerät 16 ist ein zur Aufnahme des aufgesaugten Staubgutes vorgesehener Staubsammelraum 17 angedockt. Dieser beinhaltet bevorzugt einen Staubfilterbeutel (nicht dargestellt).
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Die Stromversorgung des in dem Basisgerät 16 integrierten Elektromotors erfolgt über ein Elektrokabel 18, welches auch die im weiteren noch beschriebene Verstelleinrichtung 1 mit Strom versorgt.
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Weiter ist an dem Basisgerät 16 eine Steckaufnahme für einen Gerätestiel 19 vorgesehen. Dieser weist endseitig einen Handgriff 20 auf.
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Zur Bodenbearbeitung ist das Basisgerät 16 strömungsmäßig mit einem Vorsatzgerät in Form einer Saugdüse 2, hier einer Bodendüse, verbunden. Die Ausführungsform zeigt eine Bodendüse 2 mit einem rotierenden Bauteil 15 in Form eines Bürstenkörpers zum Lösen und Aufnehmen von Schmutzpartikeln von einem Bodenbelag. Der hier beispielhaft dargestellte Bürstenkörper 15 ist in vertikaler Richtung, also in einer Richtung senkrecht zum Bodenbelag, um mehrere Millimeter anhebbar bzw. absenkbar. 1 zeigt beispielhaft den abgesenkten Zustand des Bürstenkörpers 15.
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In 1 ist schließlich schematisch eine Verstelleinrichtung 1 für die Bodendüse 2 und insbesondere zur Verstellung der vertikalen Position des Bauteils bzw. Bürstenkörpers 15 dargestellt. Dabei sind einzelne Komponenten, die im Folgenden noch näher erläutert werden, der Verstelleinrichtung 1 in einem separaten Gehäuse 4 gelagert, von dem in 2 die untere Hälfte, das heißt die untere Gehäuseschale, dargestellt ist. Das Gehäuse 4 ist hier ein separates, von dem Düsengehäuse 21 der Bodendüse 2 verschiedenes Gehäuse. Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, einzelne oder alle Komponenten der Verstelleinrichtung 1 ohne separates Gehäuse 4 in dem Düsengehäuse 21 anzuordnen.
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Die Verstelleinrichtung 1 für die beispielhaft in 1 dargestellte Düse 2 weist eine in dem hier eigenen Gehäuse 4 gelagerte, um eine Drehachse X drehbare Spindel 5 mit einem Außengewinde auf. Ferner ist eine auf der Spindel 5 gelagerte und durch eine Rotation der Spindel 5 in eine der Rotationsrichtungen R und R' translatorisch bewegbare Spindelmutter 6 vorgesehen, die ein dem Außengewinde der Spindel 5 entsprechendes Innengewinde aufweist. Die Spindelmutter 6 weist ferner einen Endanschlag 7 in Form eines Vorsprungs und/oder Kragens auf, der mit entsprechenden Elementen bzw. Anschlagmitteln eines anderen Bauteils (nicht dargestellt) in zwei Endlagen so zusammenwirkt, dass die translatorische Bewegung der Spindelmutter 6 in die jeweilige Richtung gestoppt wird.
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Die Verstelleinrichtung 1 weist ferner einen Elektromotor 8 mit einer Motorwelle 9 auf. Ferner sind als Übertragungselemente zur Übertragung einer Rotation der Motorwelle 9 auf die Spindel 5 ein Ritzel 10 (erstes Übertragungselement) und ein Zahnrad 11 in Form eines Stirnrades (zweites Übertragungselement) vorgesehen. Die Motorwelle 9 überträgt eine Rotation auf das drehfest damit verbundene Ritzel 10, dessen Verzahnung in die Verzahnung des Stirnrades 11 eingreift und dadurch eine Rotation auf das Stirnrad 11 überträgt. Das Stirnrad 11 ist wiederum drehfest mit der Spindel 5 verbunden und überträgt darüber die Rotation weiter auf die Spindel 5. Die Spindelmutter 6 wird durch nicht dargestellte Elemente an einer Rotation (einem Mitdrehen) gehindert und wird durch die Rotation der Spindel 5 somit zu einer translatorischen Bewegung koaxial zur Drehachse X der Spindel 5 veranlasst.
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Das zweite Übertragungselement in Form des Zahnrades 11 ist in den beiden gegenläufigen Rotationsrichtungen R und R' federnd ausgebildet. So weist das Zahnrad 11 einen von der Spindel 5 in radialer Richtung beabstandeten Radkranz 12 auf, der mit einer Außenverzahnung versehen ist. In dem radialen Zwischenraum zwischen dem Radkranz 12 und der Spindel 5 sind stegförmige Verbindungselemente 13 vorgesehen, die den Radkranz 12 mit einer Radnabe 14 des Zahnrades 11 verbinden. Die Radnabe 14 ist wiederum auf die Spindel 5 drehfest aufgesteckt.
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Das gesamte Zahnrad 11 bestehend aus Radkranz 12, Verbindungselementen 13 und Radnabe 14 ist einstückig aus Kunststoff ausgebildet. Die Verbindungselemente 13 erstrecken sich in einer Ebene E, die orthogonal zu der Drehachse X der Spindel 5 verläuft. Die Verbindungselemente 13 sind in einem Schnitt entlang der Ebene E S-förmig gebogen, so dass eine erste Biegung in die Rotationsrichtung R und eine daran angrenzende zweite Biegung in die entgegengesetzte Rotationsrichtung R' weist.
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Durch ihre spezielle Ausgestaltung, die durch die Form und/oder das Material charakterisiert ist, haben die Verbindungselemente 13 elastische bzw. federnde Eigenschaften. Diese federnden Eigenschaften bewirken, dass unter Last der Radkranz 12 gegenüber der Nabe 14 und der damit drehfest verbundenen Spindel 5 um einen Winkel von hier beispielshaft maximal 10° um die Drehachse X der Spindel 5 verdrehbar ist. Fährt die Spindelmutter 6 in einer Endlage vor einen Anschlag, wodurch ihre translatorische Bewegung gestoppt wird, verdreht sich, da die Rotation des Motors 8 bzw. der Motorwelle 9 nicht unmittelbar stoppt, der Radkranz 12 gegenüber der Nabe 14 und Spindel 5 weiter, wobei die federnden Verbindungsstege 13 einen Teil der überschüssigen Energie speichern. Dies hat zur Folge, dass durch das eingeleitete Drehmoment des Motors 8 die Spindelmutter 6 nicht verklemmt, sondern ihre jeweilige Endlage gedämpft erreicht. Stoppt dann der Motor 8, beispielsweise durch Erkennung eines ansteigenden Motorstroms, wird der Radkranz 12 entlastet und durch die zurückfedernden Verbindungsstege 13 wieder in die ursprüngliche Ausgangslage vor der Relativbewegung zurückbewegt. In der Folge des Zurückfederns entgegen der vorhergehenden Belastungsrichtung wird gleichzeitig auch die Spindel 5 um einen bestimmten Winkelbereich zurückbewegt, wodurch auch die Spindelmutter 6 automatisch von ihrer Endlage zurückbewegt wird. Letzteres wird auch zusätzlich durch den hier relativ geringen Steigungswinkel der Spindel 5 von beispielsweise 3° begünstigt.
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Durch das schlagartige frei werden der gespeicherten Energie in den federnden Verbindungselementen 13 wird also zusätzlich zu dem eigentlichen Dämpfungseffekt auch noch erreicht, dass das System kraft- bzw. momentenfrei wird, wenn es sich im Ruhezustand befindet.
