DE102014214949A1

DE102014214949A1 - Haushalt-Wäschebehandlungsmaschine mit einer durch einen Elektromotor antreibbaren Wäschetrommel und Verfahren zum Montieren

Info

Publication number: DE102014214949A1
Application number: DE102014214949.5A
Authority: DE
Inventors: Tom Weber
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2016-02-04
Anticipated expiration: 2034-07-31
Also published as: CN106414833A; CN106414833B; WO2016016114A1; EP3175030A1; DE102014214949B4

Abstract

Die Haushalt-Wäschebehandlungsmaschine gemäß der Erfindung ist vorzugsweise eine Frontlader-Waschmaschine. Sie hat eine durch einen Elektromotor antreibbare Wäschetrommel 2 und ein Riemengetriebe zwischen Wäschetrommel 2 und Elektromotor, bei dem die Wäschetrommel 2 mit einer Antriebswelle 3 fest verbunden ist und die Antriebswelle 3 mit einer Riemenscheibe 12 des Riemengetriebes verbunden ist. Es soll die Aufgabe gelöst werden, eine Konstruktion einer stoffschlüssigen – vorzugsweise durch Schweißen zerstörungsfrei unlösbaren – Verbindung zwischen der Antriebswelle und der Riemenscheibe vorzuschlagen, bei der die Riemenscheibe von sich aus absolut rechtwinklig zur Achse der Antriebswelle steht und die beim Schweißen eingetragene Wärmemenge weder den Verbindungsbereich förmlich verändert noch das nächstliegende Wälzlager thermisch beeinträchtigt. Außerdem sollen alternativ zum Schweißen auch andere eingesetzte stoffschlüssige Verbindungstechniken ausreichende Drehmomentübertragungen ermöglichen. Hierfür ist die Riemenscheibe 12 im Bereich der Verbindung mit der Antriebswelle 3 mit einem Flansch 11 mit Innengewinde 10 versehen. Ferner ist das von der Wäschetrommel 2 wegweisende Ende 8 der Antriebswelle 3 vorzugsweise mit einer flachen topfartigen Vertiefung 13 versehen und hat ein in das Innengewinde 10 eingreifendes Außengewinde 9, Außerdem sind die beiden Gewinde 9, 10 unlösbar, nämlich stoffschlüssig, miteinander verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Haushalt-Wäschebehandlungsmaschine mit einer durch einen Elektromotor antreibbaren Wäschetrommel und einem Riemengetriebe zwischen Wäschetrommel und Elektromotor, bei dem die Wäschetrommel mit einer Antriebswelle fest verbunden ist und die Antriebswelle mit einer Riemenscheibe des Riemengetriebes verbunden ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Montieren einer solchen Maschine.
In zunehmendem Maße werden moderne Haushalt-Wäschebehandlungsmaschinen, insbesondere Waschmaschinen, mit Schwingsystemen ausgestattet, die einen zerstörungsfrei nicht mehr zu öffnenden Laugenbehälter, etwa zum Austauschen der Wäschetrommel, umfassen. Dies hängt damit zusammen, dass moderne Konstruktionen von Schwingsystemen standfester geworden sind und im täglichen Betrieb immer seltener Defekte erleiden. Sollte dennoch ein Defekt daran auftreten, wird es wirtschaftlicher, das gesamte Schwingsystem auszutauschen, anstatt einzelne Teile oder Baugruppen zu ersetzen.
Diese Tatsache hat dazu geführt, sich die Verbindung zwischen Antriebswelle und Riemenscheibe zu rationalisieren, für die bisher immer eine lösbare Verbindung angestrebt wurde. Daher ist eine eingangs beschriebene Haushalt-Wäschebehandlungsmaschine durch DE 10 2010 062 520 A1 bekannt geworden, in der es nicht mehr für erforderlich gehalten wird, diese Verbindung zerstörungsfrei lösbar zu gestalten, so dass auch an dieser Stelle eine rationellere Konstruktion gefunden wurde. Dazu wurde vorschlagsgemäß auf eine Schraubverbindung vollständig verzichtet, weil eine solche für die sichere Drehmoment-Übertragung eine zusätzliche Formschluss-Verbindung benötigt hatte (siehe dort Absatz [0002]). Die Lösung wurde darin gesehen, dass die Riemenscheibe an der Antriebswelle zerstörungsfrei unlösbar angeordnet ist, insbesondere angeschweißt ist. Eine solche Schweißverbindung kann die erforderlichen Drehmomente sicher übertragen, vermindert den konstruktiven Aufwand für diese Verbindung enorm und muss unter der vorstehenden Prämisse ohnehin nie wieder gelöst werden.
Bedauerlicherweise hat diese Verbindung noch erhebliche Nachteile. So ist bei der Montage der Riemenscheibe nicht sicherzustellen, dass ohne eine zusätzliche Führung die Scheibe absolut rechtwinklig zur Achse der Antriebswelle steht. Vor dem Schweißen ist nämlich ein Verkanten der Scheibe möglich, das nur durch eine aufwändigere Montagevorrichtung verhindert werden kann. Da es sich bei der Antriebswelle um Vollmaterial handelt, das zum Aufschmelzen im Schweißprozess erheblich mehr Energie erfordert als die aus Blech bestehende Riemenscheibe, muss befürchtet werden, dass das weichere Blechmaterial bereits weggeschmolzen ist, bevor das Vollmaterial der Antriebswelle verbindungsfähig aufgeschmolzen ist und einen Stoffschluss mit dem Blechmaterial erhalten kann. Ferner hat die vorgeschlagene Konstruktion einen zu geringen Abstand der Schweißstelle zum Wälzlager, das daher beim Schweißen einen zu hohen Wärmeeintrag erleiden kann und sich zu deformieren droht bzw. seine Fettfüllung verloren geht. Schließlich bietet die vorgeschlagene Konstruktion keine genügend große Kontaktfläche für andere stoffschlüssige Verbindungen, z. B. Kleben oder Löten. Bei dieser geringen Kontaktfläche wäre eine solche, zum Schweißen alternative Verbindung nicht standfest genug gegenüber den erforderlichen Übertragungsmomenten.
Andere Schweißverbindungen an dieser Stelle sind durch DE 7 004 816 U und durch DE 10 2008 013 200 A1 bekannt. Sie betreffen allerdings Hohlwellen und dienen nur zum Befestigen eines Flansches an der Hohlwelle, an den die Riemenscheibe mittel mehrerer Schrauben befestigt wird oder nur zum Befestigen eines Flansches an einer Radscheibe, entsprechend der Riemenscheibe der eingangs beschriebenen Maschine. Dieser Flansch wird durch eine zentrale Schraube mit einer Welle befestigt und durch eine Nut-/Keil-Verbindung drehsicher gehalten. Die jeweiligen Nachteile treffen entsprechend zu, insbesondere die aufwändigere Darstellung.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für die zuvor beschriebenen Aspekte geeignete Konstruktion einer stoffschlüssigen – zerstörungsfrei unlösbaren – Verbindung zwischen der Antriebswelle und der Riemenscheibe zu finden.
Diese Aufgabe wird durch eine Haushalt-Wäschebehandlungsmaschine der eingangs beschriebenen Art gelöst, welche die Merkmale im Kennzeichen des Anspruches 1 aufweist, und durch ein Montageverfahren für eine solche Maschine gemäß den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruches 5 oder 7.
Bei der erfindungsgemäßen Wäschebehandlungsmaschine ist demnach die Riemenscheibe im Bereich der Verbindung mit der Antriebswelle mit einem Flansch mit Innengewinde versehen. Ferner hat das von der Wäschetrommel wegweisende Ende der Antriebswelle, welches vorzugsweise mit einer flachen topfartigen Vertiefung versehen ist, ein in das Innengewinde eingreifendes Außengewinde. Und die beiden Gewinde sind unlösbar, nämlich stoffschlüssig, miteinander verbunden und dienen nur der lagesicheren Vorbereitung der Verbindung und der Aufnahme von einem Teil der auftretenden Drehkräfte. Im Verfahren zum Montieren einer solchen Maschine wird das Innengewinde des Flansches der Riemenscheibe auf das Außengewinde des äußeren Endes der in die Lagerung eingeführten Antriebswelle mit hartem Anschlag aufgeschraubt. Danach sitzt die Riemenscheibe bereits sicher und rechtwinklig zur Achse der Antriebswelle. Anschließend werden die von der Wäschetrommel wegweisenden Enden der Antriebswelle und des Flansches, vorzugsweise die freien Ringflächen, miteinander verschweißt oder verlötet, damit Welle und Scheibe alle beim Betrieb der Maschine auftretenden Drehmomente absolut sicher übertragen können. Alternativ zum Verschweißen oder Verlöten kann auf das Außengewinde des äußeren Endes der in die Lagerung eingeführten Antriebswelle ein Kleber aufgetragen und dann das Innengewinde des Flansches der Riemenscheibe mit hartem Anschlag aufgeschraubt werden. Die Verklebung benötigt nur eine geringe Aushärtezeit und ist während dieser Zeit bereits durch die Gewindeverbindung gesichert.
Diese Lösung hat gegenüber dem Stand der Technik mehrere Vorteile. Insbesondere die Vorbereitung der Antriebwelle durch eine am von der Wäschetrommel wegweisenden Ende mit einer flachen topfartigen Vertiefung schafft an der späteren Schweißverbindung ein Bauteil, das wie der Flansch der Riemenscheibe in gleicher Geschwindigkeit und Mende Wärme aufnehmen kann. Daher werden beide Bauteile zum selben Zeitpunkt aufschmelzen und ineinander fließen. Dies ist die Grundlage für eine zuverlässige Verbindung. Vorher stellt bereits die Gewindeverbindung automatisch die rechtwinklige Position der Riemenscheibe zur Achse der Antriebswelle sicher. Durch die Flanschform beider miteinander zu verbindender Bauteile wird die Wärme an einer entfernter vom Wälzlager liegenden Stelle eingeleitet und das Wälzlager geschützt. Zudem genügen für die stoffschlüssige Verbindung kleine Schmelzzonen, weil die Gewindeverbindung bereits einen Teil der Drehmomente übernimmt. Die Konstruktion ermöglicht zur Einstellung der übertragbaren Momente auch eine Einfügung einer Axialkräfte erzeugenden Federscheibe. Schließlich sind auch andere stoffschlüssige Verbindungsverfahren wie Klebung und Lötung anwendbar, wobei auch in diesem Fall die Wälzlager vor zu hohem Wärmeeintrag geschützt werden.
Unter diesen Gesichtspunkten ist es von Vorteil, wenn der Flansch und die topfartige Vertiefung von der Wäschetrommel wegweisende freie Ringflächen aufweisen, die zumindest annähernd in einer gemeinsamen Ebene liegen und mittels Schweißung oder Lötung unlösbar miteinander verbunden sind. Dadurch kann insbesondere bei einer Schweißung der fern vom Wälzlager stattfindende Wärmeeintrag zusammen mit den kleinen Schmelzzonen von Punktschweißungen an den Ringflächen das Wälzlager am besten schonen.
Wenn die Antriebswelle zumindest am von der Wäschetrommel wegweisenden Ende auf einem Wälzlager gelagert ist und zwischen dem Außenring des Wälzlagers und der zur Wäschetrommel weisenden Kontaktfläche der Riemenscheibe ein Federring angeordnet ist, kann eine zusätzliche Axialkraft erzeugt werden, welche einen Teil der Übertragungsmomente aufbringt und von den Stoffschlussverbindungen fern hält.
Die Merkmale der Unteransprüche können – soweit dies technisch nicht ausgeschlossen ist – untereinander und/oder mit weiteren aus der nachfolgenden Beschreibung offenbarten Merkmalen beliebig miteinander kombiniert werden, ohne die Erfindung zu verlassen.
Anhand des in der angehängten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Die Zeichnung zeigt
in 1 den axialen Querschnitt eines Lagerbereichs einer Antriebswelle für eine fliegende Lagerung einer Wäschetrommel in einer Frontlader-Waschmaschine und
in 2 eine Explosionsdarstellung des Verbindungsbereichs des äußeren Endes der Antriebswelle mit der Riemenscheibe in der Situation kurz vor dem Fügen des Innengewindes mit dem Außengewinde.
Die Rückwand 1 einer in einem – hier ein aus Kunststoff hergestellten – Laugenbehälter gelagerter Wäschetrommel 2 ist in 1 fest mit einer Antriebswelle 3 verbunden. Vom Laugenbehälter ist hier nur der Teil dargestellt, in dem an seiner Rückwand das Lagergehäuse 4 integriert ist. Hier ist das Lagergehäuse 4 für die Antriebswelle 3 durchbrochen, die zusammen mit der Wäschetrommel 2 in diesem Lagergehäuse 4 auf zwei Wälzlagern 5 und 6 fliegend gelagert ist. Dabei ist das innere Wälzlager 5 durch eine Wellendichtung 7 – hier nur schematisch angedeutet – gegen Flüssigkeit aus dem Laugenbehälter geschützt.
Die Antriebswelle 3 hat an den Lagerstellen Absätze, die den Sitz der Wälzlager 5 und 6 beim Aufpressen definieren. Ein weiterer Absatz am äußeren Ende der Antriebswelle 3, das ist das von der Wäschetrommel 2 wegweisende Ende 8, enthält ein Außengewinde 9, das in ein Innengewinde 10 am Flansch 11 der Riemenscheibe 12 eingreift. Die Riemenscheibe 12 ist in hier nicht dargestellter Weise über einen Antriebsriemen mit einem Ritzel eines Elektromotors verbunden. Das Ende 8 ist stirnseitig mit einer topfartigen Vertiefung 13 versehen, durch die ein dünnwandiger Randbereich 14 am Ende 8 entsteht, der etwa so dick ist wie das Blech der Riemenscheibe 12. Die beiden ringförmigen Stirnflächen 15 und 16 des Flansches 11 und des Randbereichs 14 liegen zumindest annähernd in einer Ebene und können dadurch leicht von einem Schweißpunkt 17 gemeinsam erfasst werden, von denen etwa drei Stück oder mehr auf den Stirnflächen 15 und 16 gleichmäßig verteilt liegen. Anstelle dieser Schweißpunkte 17 können die beiden Stirnflächen 15 und 16 auch geschlossen ringförmig miteinander verschweißt sein.
Zur Montage dieses Teils der Maschine werden zunächst die mit dem Außengewinde 9 versehene Antriebswelle 3 in das Lagergehäuse 4 eingeführt und die Wellendichtung 7 sowie die Wälzlager 5 und 6 eingepresst. Gemäß 2 wird sodann auf das Außengewinde 9 das Innengewinde 10 des Flansches 11 der Riemenscheibe 12 mit hartem Anschlag aufgeschraubt. Zum Aufbringen höherer Axialkräfte wird zwischen den Innenring des äußeren Wälzlagers 6 und der dem Lager zugewandten Fläche der Riemenscheibe 12 noch ein Federring 18 eingelegt, der beim Aufschrauben des Flansches 11 völlig eben gepresst wird. Anschließend werden die freien Stirnflächen 15 und 16 mittels Schweißpunkten 17 miteinander verschweißt.
Alternativ zum Verschweißen kann das Montageverfahren durch eine Klebetechnik anstelle des Schweißens variiert werden. Dazu wird nach dem Verfahrensschritt des Einpressens der Wälzlager 5 und 6 das Außengewinde 9 mit einer dünnen Kleberschicht belegt, und dann erst das Innengewinde 10 des Flansches 11 aufgeschraubt. Der Kleber muss so eingestellt sein, dass er mit den Gewindeflächen einen innigen adhäsiven Kontakt eingeht. Wahlweise kann auch hier ein Federring 18 eingelegt werden, ein Verschweißen nach dem Aufschrauben erübrigt sich jedoch. Vielmehr muss dem Kleber Zeit zum Aushärten gegeben werden, die aber bis zum nächsten Montageschritt der Wäschebehandlungsmaschine, der die erfindungsgemäße Verbindung belasten könnte – hier nicht näher erläutert –, ohnehin verfließt.
Die Erfindung soll sich auch auf die kinematische Umkehrung des Verbindungsbereichs erstrecken, bei dem das Gewinde der Antriebswelle 3 an der Innenseite des dünnwandigen Bereichs 14 der topfartigen Vertiefung 13 angebracht ist. Dazu sollte jedoch die topfartige Vertiefung 13 etwas tiefer geformt sein als im dargestellten Beispiel. Zugleich müsste dann das Gewinde am Flansch 11 auf dessen Außenseite angebracht sein, um mit dem Gewinde des Endes 8 zu korrespondieren. Da in diesem Beispiel aber die Anbringung des Federrings und der Schweißpunkte eine kompliziertere Ausformung des Flanschbereichs der Riemenscheibe erforderte, wird das dargestellte Beispiel hinsichtlich der Verteilung der Gewinde auf Innen- und Außenseiten favorisiert.
Bezugszeichenliste

1: Rückwand der Wäschetrommel
2: Wäschetrommel
3: Antriebswelle
4: Lagergehäuse
5: inneres Wälzlager
6: äußeres Wälzlager
7: Wellendichtung
8: äußeres Ende der Antriebswelle
9: Außengewinde
10: Innengewinde
11: Flansch der Riemenscheibe
12: Riemenscheibe
13: topfartige Vertiefung
14: dünnwandiger Randbereich
15: Stirnfläche des Flansches
16: Stirnfläche der topfartigen Vertiefung
17: Schweißpunkte
18: Federring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010062520 A1 [0003]
DE 7004816 U [0005]
DE 102008013200 A1 [0005]

Claims

Haushalt-Wäschebehandlungsmaschine mit einer durch einen Elektromotor antreibbaren Wäschetrommel (2) und einem Riemengetriebe zwischen Wäschetrommel (2) und Elektromotor, bei dem die Wäschetrommel (2) mit einer Antriebswelle (3) fest verbunden ist und die Antriebswelle (3) mit einer Riemenscheibe (12) des Riemengetriebes verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemenscheibe (12) im Bereich der Verbindung mit der Antriebswelle (3) mit einem Flansch (11) mit Innengewinde (10) versehen ist, dass das von der Wäschetrommel (2) wegweisende Ende (8) der Antriebswelle (3) ein in das Innengewinde (10) eingreifendes Außengewinde (9) hat, und dass die beiden Gewinde (9, 10) unlösbar, nämlich stoffschlüssig, miteinander verbunden sind.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das von der Wäschetrommel (2) wegweisende Ende (8) der Antriebswelle (3) mit einer flachen topfartigen Vertiefung (13) versehen ist.
Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (11) und die topfartige Vertiefung (13) von der Wäschetrommel (2) wegweisende freie ringförmige Stirnflächen (15, 16) aufweisen, die zumindest annähernd in einer gemeinsamen Ebene liegen und mittels Schweißung oder Lötung unlösbar miteinander verbunden sind.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die unlösbare Verbindung mittels Punktschweißen (17) realisiert ist.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (3) zumindest am von der Wäschetrommel (2) wegweisenden Ende (8) auf einem Wälzlager (6) gelagert ist und zwischen dem Innenring des Wälzlagers (6) und der zur Wäschetrommel (2) weisenden Kontaktfläche der Riemenscheibe (12) ein Federring (18) angeordnet ist.
Verfahren zum Montieren der Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Außengewinde (9) des äußeren Endes (8) der in die Lagerung eingeführten Antriebswelle (3) das Innengewinde (10) des Flansches (11) der Riemenscheibe (12) mit hartem Anschlag aufgeschraubt wird und anschließend die von der Wäschetrommel (2) wegweisenden Enden der Antriebswelle (3) und des Flansches (11) miteinander verschweißt oder verlötet werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufschrauben der Riemenscheibe (12) die von der Wäschetrommel (2) wegweisenden freien ringförmigen Stirnflächen (15, 16) des Flansches (11) und der Antriebswelle (3) der miteinander verschweißt oder verlötet werden.
Verfahren zum Montieren der Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Außengewinde (9) des äußeren Endes (8) der in die Lagerung eingeführten Antriebswelle (3) ein Kleber aufgetragen und dann das Innengewinde (10) des Flansches (11) der Riemenscheibe (12) mit hartem Anschlag aufgeschraubt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufschrauben der Riemenscheibe (12) ein Federring (18) gemäß Anspruch 5 auf die Antriebswelle (3) gezogen wird.