DE102018002418A1

DE102018002418A1 - Elektrisches Haushaltsgerät mit Türverschluss

Info

Publication number: DE102018002418A1
Application number: DE102018002418.1A
Authority: DE
Inventors: Albert Dirnberger; Georg Spiessl; Markus Lang; Michael Irlbacher
Original assignee: emz Hanauer GmbH and Co KGaA
Current assignee: emz Hanauer GmbH and Co KGaA
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2019-09-26
Anticipated expiration: 2038-03-24
Also published as: DE102018002418B4

Abstract

Ein elektrisches Haushaltsgerät, beispielsweise eine Waschmaschine, umfasst einen Türverschluss (24) mit einem elektromagnetisch verstellbaren Riegelelement (34), welches durch aufeinander folgende Steuerimpulse für einen Elektromagnet (38) abwechselnd zwischen einer Entriegelungsstellung und einer Verriegelungsstellung verstellbar ist. Ein für die Magnetkraft des Elektromagnets wirksamer Luftspalt (l) ist in der Entriegelungsstellung des Riegelelements (34) kleiner als in der Verriegelungsstellung. Zugleich sorgt ein elektrisch in Reihe mit der Magnetspule (48) des Elektromagnets (38) geschalteter Kaltleiter (PTC-Widerstand) für eine Reduzierung des Spulenstroms im Fall einer Fehlfunktion eines Thyristors oder Triacs, mittels dessen die Steuerimpulse für den Elektromagnet erzeugt werden. Der Kaltleiter ist so abgestimmt, dass im Fehlerfall des Triacs zuverlässig das Riegelelement (34) in seine Verriegelungsstellung eingestellt wird und dort verharrt.

Description

Die Erfindung befasst sich mit einem elektrischen Haushaltsgerät mit einer Tür und einer Verschlussbaugruppe für die Tür, wobei die Verschlussbaugruppe eine Verriegelungsfunktion aufweist.
Elektrische Haushaltsgeräte wie beispielsweise Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen, Wäschetrockner, Backöfen und dergleichen, welche eine Tür aufweisen, die im Betrieb des Haushaltsgeräts geschlossen sein soll, weisen herkömmlich eine Verschlussbaugruppe auf, welche eine Funktion zum Geschlossenhalten der Tür bereitstellt. Hierzu weist die Verschlussbaugruppe herkömmlicherweise ein Schließelement auf, welches zwischen einer Freigabestellung und einer Verschließstellung bewegbar ist. In der Schließstellung (bei geschlossener Tür) steht das Schließelement mit einem Gegenschließelement in Eingriff, wobei durch diesen Eingriff bewirkt wird, dass die Tür geschlossengehalten wird. In der Freigabestellung dagegen gibt das Schließelement das Gegenschließelement frei, so dass die zuvor geschlossene Tür geöffnet werden kann. Für das Schließelement sind im Stand der Technik verschiedene Ausgestaltungen bekannt. Bei bestimmten herkömmlichen Ausgestaltungen ist das Schließelement von einem drehbar gelagerten Drehglied gebildet, welches ein von zwei Backen begrenztes Greifmaul bildet, in das beim Schließen der Tür ein das Gegenschließelement bildender Schließbügel eintaucht. Bei anderen herkömmlichen Ausgestaltungen ist das Schließelement von einem linear beweglichen Schieber gebildet, welcher beim Schließen der Tür in Verhakungseingriff mit einem Schließhaken gelangt.
Bei manchen Haushaltsgeräten besteht aus Gründen der Benutzersicherheit der Wunsch, die Verschlussbaugruppe - nachdem die Tür geschlossen wurde - in einen Verriegelungszustand einstellen zu können, in welchem der Benutzer die Tür nicht öffnen kann. Erst nachdem die Verschlussbaugruppe aus dem Verriegelungszustand in einen Entriegelungszustand zurückgebracht wurde, ist es dem Benutzer möglich, die Tür zu öffnen. Beispielsweise ist es bei Waschmaschinen üblich, im Waschbetrieb die Tür nicht nur geschlossen zu halten, sondern sie zusätzlich zu verriegeln. Auch bei Pyrolyse-Backöfen ist es bekannt, während des Pyrolyse-Betriebs die Backofentür zu verriegeln, um ein Öffnen der Tür zu verhindern und den Benutzer so vor den enorm hohen Temperaturen, die während des Pyrolyse-Betriebs herrschen, zu schützen.
Für die Verriegelungsfunktion weist bei herkömmlichen Haushaltsgeräten die Verschlussbaugruppe einen Verriegelungsmechanismus auf, welcher ein abwechselnd in eine Entriegelungsstellung und eine Verriegelungsstellung einstellbares Riegelelement umfasst. Zur Betätigung des Riegelelements weist der Verriegelungsmechanismus einen Elektromagnet-Aktuator auf, der impulsartig bestromt wird und bei jedem Steuerimpuls eine Umstellung des Riegelelements zwischen der einen Stellung und der anderen Stellung desselben bewirkt.
Es hat sich gezeigt, dass bei bestimmten herkömmlichen Haushaltsgeräten eine Versorgungssteuerschaltung, welche zur Ansteuerung des Elektromagnet-Aktuators dient, in einen Fehlerzustand geraten kann, in welchem sie im Rhythmus einer Netzwechselspannung zeitlich beabstandete Steuerimpulse an den Elektromagnet-Aktuator liefert, die jeweils eine Betätigung des Elektromagnet-Aktuators hervorrufen und entsprechend jedes Mal einen Stellungswechsel des Riegelelements bewirken. Die in kurzen zeitlichen Abständen wiederholt eintreffenden Steuerimpulse können den Elektromagnet-Aktuator thermisch zerstören. Es kann so mit der Zerstörung des Elektromagnet-Aktuators ein undefinierter Zustand eintreten, bei dem nicht vorhersehbar ist, ob das Riegelelement in seiner Entriegelungsstellung oder in seiner Verriegelungsstellung zurückbleibt. Dies birgt Gefahrenpotential für den Benutzer, weil es beispielsweise während des Waschbetriebs einer Waschmaschine oder während des Pyrolyse-Betriebs eines Pyrolyse-Backofens aus Sicherheitsgründen für den Benutzer unmöglich sein sollte, die Tür zu öffnen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein elektrisches Haushaltsgerät mit einer Tür-Verschlussbaugruppe bereitzustellen, die ein hohes Maß an Sicherheit vor unerwünschter Gefährdung des Benutzers bietet.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein elektrisches Haushaltsgerät mit einer Tür, einer Verschlussbaugruppe für die Tür und einer elektrischen Versorgungssteuerschaltung für die Verschlussbaugruppe vor. Die Versorgungssteuerschaltung ist zu verschiedenen Betriebszuständen fähig, in denen sie für die Verschlussbaugruppe eine Betriebsspannung mit jeweils unterschiedlichem Spannungsverlauf bereitstellt. Die Betriebszustände umfassen einen ersten Betriebszustand, in dem die Betriebsspannung aus einer Vielzahl von in zeitlichem Abstand insbesondere mit einer Frequenz von etwa 50 Hz oder 60 Hz periodisch aufeinanderfolgenden Spannungsteilwellen zusammengesetzt ist. Die Verschlussbaugruppe umfasst dabei ein zwischen einer Freigabestellung und einer Schließstellung bewegbares Schließelement, welches in der Schließstellung in Schließeingriff mit einem Gegenschließelement steht und in der Freigabestellung das Gegenschließelement für ein Öffnen der Tür freigibt.
Ferner umfasst die Verschlussbaugruppe einen Verriegelungsmechanismus mit einem in eine Entriegelungsstellung und eine Verriegelungsstellung einstellbaren Riegelelement, welches in der Verriegelungsstellung eine Blockierung des Schließelements gegen Bewegung aus der Schließstellung in die Freigabestellung bewirkt und in der Entriegelungsstellung eine Bewegung des Schließelements aus der Schließstellung in die Freigabestellung zulässt. Soweit hier von einer Verriegelungsstellung die Rede ist, ist damit nicht notwendig eine einzige, definierte Position oder Orientierung des Riegelelements gemeint. Der Begriff der Verriegelungsstellung ist vielmehr so zu verstehen, dass er stellvertretend steht für einen Bereich möglicher Positionen oder/und Orientierungen des Riegelelements, in denen das Riegelelement seine Verriegelungswirkung für das Schließelement entfaltet. Insoweit ist der Begriff der Verriegelungsstellung wie ein Verriegelungszustand zu verstehen. Gleiches gilt für die Entriegelungsstellung.
Der Verriegelungsmechanismus weist zudem einen Elektromagnet mit einer Magnetspule und einem in mechanischer Stellverbindung mit dem Riegelelement stehenden Anker auf. In der Entriegelungsstellung ist ein für die Magnetkraft wirksamer Luftspalt des Elektromagnets kleiner als in der Verriegelungsstellung des Riegelelements. Die Magnetspule ist in einem Strompfad angeordnet, an welchem die Betriebsspannung anliegt. In diesem Strompfad ist ferner ein Stromreduzierelement zur Reduzierung des Spulenstroms in dem ersten Betriebszustand angeordnet. Das Stromreduzierelement ist hinsichtlich seiner Stromreduktionswirkung derart gewählt, dass es in dem ersten Betriebszustand eine bestimmte Spannungsteilwelle der Betriebsspannung gibt, welche eine Überführung des Riegelelements aus der Entriegelungsstellung in die Verriegelungsstellung bewirkt, wobei ab der bestimmten Spannungsteilwelle keine nachfolgende Spannungsteilwelle der Betriebsspannung eine Überführung des Riegelelements in die Entriegelungsstellung ermöglicht.
Der erste Betriebszustand der Versorgungssteuerschaltung ist ein Fehlerzustand, den die Versorgungssteuerschaltung beispielsweise einnimmt, wenn ein in der Versorgungssteuerschaltung enthaltener Thyristor oder Triac nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert.
Bei ordnungsgemäßer Funktion des Thyristors oder Triacs kann mittels desselben aus einer Wechselspannung ein definierter Teil gezielt herausgeschnitten werden, beispielsweise eine Halbwelle oder ein Teil einer Halbwelle oder - bei einem Triac - ein sich über mehr als eine Halbwelle oder sogar mehr als eine ganze Periode erstreckender Teil der Wechselspannung. Mittels eines derartigen von dem Thyristor oder Triac erzeugten Steuerimpulses ist eine einmalige Betätigung des Elektromagnets möglich, mit der Folge, dass das Riegelelement seine Stellung wechselt. Nur wenn der Thyristor oder Triac entsprechend angesteuert wird (z.B. von einem geeigneten Steuergerät des Haushaltsgeräts), erzeugt er einen weiteren Steuerimpuls für den Elektromagnet.
Bei einer Fehlfunktion des Thyristors oder Triacs hingegen kann es sein, dass der Thyristor bzw. Triac ungesteuert fortlaufend Halbwellen (bzw. Teilwellen) derselben Polarität der Wechselspannung zu dem Strompfad mit dem Elektromagnet durchlässt. Jede dieser Halbwellen kann zu einer Betätigung des Elektromagnets führen, mit der Folge, dass das Riegelelement im Rhythmus der Halbwellen seine Stellung ändert. Die Wechselspannung ist beispielsweise eine Netzwechselspannung oder eine davon abgeleitete Wechselspannung und besitzt eine der Netzwechselspannung entsprechende Frequenz. Weltweit haben sich für Netzwechselspannungen Frequenzen von etwa 50 Hz oder 60 Hz etabliert. Mit einer derartigen Frequenz würde dann im Fehlerfall (erster Betriebszustand) das Riegelelement seine Stellung wechseln. Die periodische Betätigung des Elektromagnets und der damit einhergehende periodische Stellungswechsel des Riegelelements würde fortdauern, bis die Magnetspule aufgrund Überhitzung zerstört wird. Die Stellung des Riegelelements nach Zerstörung der Spule wäre undefiniert und nicht vorhersehbar. Dies stellt ein Sicherheitsrisiko dar, weil nicht ausgeschlossen werden kann, dass der Fehlerfall während des Betriebs des Haushaltsgeräts auftritt und die Verschlussbaugruppe nach Zerstörung der Magnetspule in einem entriegelten Zustand verbleibt.
Die erfindungsgemäße Lösung wirkt der erläuterten Gefahr einer Zerstörung der Magnetspule mit einem resultierenden undefinierten Zustand des Riegelelements durch ein Paket von Maßnahmen entgegen. Eine Maßnahme besteht darin, dass ein für die Magnetkraft wirksamer Luftspalt des Elektromagnets in der Entriegelungsstellung des Riegelelements kleiner ist als in jeder Verriegelungsstellung. Bei gegebener Speisespannung an der Magnetspule ist deshalb die anfängliche Zugkraft, welche der Anker des Elektromagnets ausübt, in der Entriegelungsstellung kleiner als in der Verriegelungsstellung. Deshalb gibt es einen Wert der Speisespannung (Effektiv- oder Spitzenwert bei einer Wechselspannung), bei dem ein elektrischer Steuerimpuls einer gegebenen zeitlichen Länge für den Elektromagnet zwar ausreicht, um das Riegelelement aus seiner Entriegelungsstellung in die Verriegelungsstellung zu überführen. Hingegen reicht der Steuerimpuls nicht aus, um die zur Überführung des Riegelelements in die Entriegelungsstellung erforderliche Arbeit zu verrichten.
Teil des Maßnahmenpakets ist darüber hinaus eine geeignete Dimensionierung eines in dem Strompfad der Magnetspule angeordneten Stromreduzierelements, beispielsweise in Form eines Widerstands mit positivem Temperaturkoeffizient (d.h. Kaltleiter bzw. PTC-Widerstand). Das Stromreduzierelement ist so dimensioniert, dass in dem ersten Betriebszustand der Versorgungssteuerschaltung der in dem Strompfad fließende Strom sukzessive von Periode zu Periode reduziert wird, nämlich so, dass es eine bestimmte Spannungsteilwelle (z.B. Halbwelle) der Betriebsspannung in dem ersten Betriebszustand gibt, die ausreicht, um eine Überführung der Verschlussbaugruppe in den verriegelten Zustand zu bewirken, wobei jedoch keine nachfolgende Spannungsteilwelle der Betriebsspannung eine Entriegelung mehr ermöglicht. Jede nachfolgende Spannungsteilwelle wird von dem Stromreduzierelement sozusagen so stark „gedämpft“, dass die an der Magnetspule anliegende Speisespannung nicht mehr ausreicht, um die für die Entriegelung erforderliche Arbeit zu verrichten.
Durch dieses Maßnahmenpaket kann einerseits eine Überhitzung und Zerstörung in einem Fehlerfall der Versorgungssteuerschaltung verhindert werden. Zugleich wird gewährleistet, dass in einem derartigen Fehlerfall das Riegelelement zuverlässig in die Verriegelungsstellung gelangt und dort für den Rest der Dauer des ersten Betriebszustands zuverlässig verbleibt.
Bei bestimmten Ausführungsformen weist der Verriegelungsmechanismus eine Kulissenführung mit einem eine geschlossene Umlaufbahn definierenden Nutsystem und einem in dem Nutsystem geführten Nutfolger auf. Das Nutsystem definiert in Zuordnung zu jeder der Ent- und Verriegelungsstellungen des Riegelelements je mindestens eine Ruhestellung für den Nutfolger. Entweder das Nutsystem oder der Nutfolger ist mit dem Anker bewegungsgekoppelt. Die Umlaufbahn verläuft bei bestimmten Ausführungsformen in einer Ebene. Bei bestimmten Ausführungsformen führt der Nutfolger bei einer einmaligen Überführung des Riegelelements aus der Entriegelungsstellung in die Verriegelungsstellung und wieder zurück in die Entriegelungsstellung einen vollständigen Umlauf entlang der Umlaufbahn aus. Das Nutsystem definiert bei bestimmten Ausführungsformen in Zuordnung zu der Entriegelungsstellung des Riegelelements insgesamt eine Ruhestellung für den Nutfolger. Dagegen kann das Nutsystem in Zuordnung zu der Verriegelungsstellung des Riegelelements entweder eine einzige Ruhestellung oder mehr als eine Ruhestellung (beispielsweise zwei) für den Nutfolger definieren.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es stellen dar:

1 schematisch eine Waschmaschine der Haushaltsausstattung mit einem Türverschluss,
2 eine schematische Darstellung von Komponenten des Türverschlusses der Waschmaschine der 1 bei geschlossener, jedoch noch entriegelter Tür,
3 eine schematische Darstellung entsprechend 2, jedoch bei geschlossener und verriegelter Tür,
4 ein elektrisches Schaltbild des Türverschlusses sowie von Teilen einer Versorgungssteuerschaltung der Waschmaschine der 1,
5a und 5b Spannungsverläufe einer von der Versorgungssteuerschaltung der 4 für den Türverschluss bereitgestellten Betriebsspannung U_B in einem Normalfall bzw. in einem Fehlerfall, und
5c einen Spannungsverlauf einer Speisespannung U_s einer Magnetspule des Türverschlusses in dem Fehlerfall der Versorgungssteuerschaltung.

Es wird zunächst auf die 1 verwiesen. Die dort dargestellte Haushalts-Waschmaschine ist allgemein mit 10 bezeichnet. Die Waschmaschine 10 weist einen Korpus 12 auf, an dem eine Tür 14 schwenkbar angebracht ist. Bei 16 ist schematisch ein Schwenkscharnier angedeutet, mittels dessen die Tür 14 an dem Korpus 12 montiert ist. Ein Bullauge 18 (wie es bei Waschmaschinen des Frontlader-Typs üblich ist) in der Tür 14 ermöglicht dem Benutzer Einblick in den mit 20 bezeichneten Waschraum, in dem sich die zu reinigende Wäsche befindet. Der Waschraum 20 ist in einer gestrichelt angedeuteten Waschtrommel 22 gebildet, welche in einem nicht näher dargestellten Laugenbehälter drehbar gelagert ist.
Die Waschmaschine 10 umfasst ferner einen bei 24 schematisch angedeuteten Türverschluss, welcher die Tür 14 - nachdem diese geschlossen wurde - geschlossen hält und welcher zudem eine Verriegelungsfunktion besitzt, um die geschlossene Tür 14 zusätzlich zu verriegeln. Im verriegelten Zustand kann die Tür 14 nicht vom Benutzer geöffnet werden.
Es wird nun ergänzend auf die 2 und 3 Bezug genommen. Der Türverschluss (Verschlussbaugruppe) 24 umfasst ein Schließelement 26, welches im gezeigten Beispielfall als um eine Drehachse 28 drehbar angeordnetes Drehglied ausgebildet ist und mit einem Gegenschließelement 30 zum Geschlossenhalten der Tür 14 zusammenwirkt. Im gezeigten Beispielfall ist das Gegenschließelement 30 an der Tür 14 angeordnet; das Schließelement 26 mit den übrigen Komponenten des Türverschlusses 24 ist in diesem Fall an dem Korpus 12 der Waschmaschine 10 angeordnet, beispielsweise untergebracht in einem an einer Korpuswand montierbaren Verschlussgehäuse (nicht näher dargestellt). Es versteht sich, dass bei abgewandelten Ausführungsformen das Gegenschließelement 30 an dem Korpus 12 angebracht sein kann, während das Schließelement 26 und die übrigen Komponenten des Türverschlusses 24 in einer an der Tür 14 angebrachten Baugruppe zusammengefasst sein können.
Das Schließelement 26 ist zwischen einer Freigabestellung und einer Schließstellung bewegbar (hier: drehbar). Bei geöffneter Tür befindet sich das Schließelement 26 in seiner Freigabestellung. Wird die Tür 14 geschlossen, tritt das Gegenschließelement 30 in Eingriff mit dem Schließelement 26. Beispielsweise greift das Schließelement 26 in eine geeignet ausgestaltete Ausnehmung 32 des Gegenschließelements 30 ein. Der wechselseitige Eingriff des Schließelements 26 und des Gegenschließelements 30 bewirkt, dass die Tür 14 nach ihrem Schließen geschlossen bleibt. Dennoch kann sie ein Benutzer weiterhin öffnen, wozu er eine bestimmte Schließhaltekraft des Türverschlusses 24 überwinden muss.
In der Schließstellung, welche das Schließelement 26 bei geschlossener Tür 14 einnimmt, ist eine Verriegelung des Schließelements 26 möglich, wodurch eine Rückkehr des Schließelements 26 in die Freigabestellung verhindert und demzufolge ein Öffnen der Tür 14 durch den Benutzer verhindert wird. Zur Verriegelung umfasst der Türverschluss 24 ein zwischen einer Entriegelungsstellung (2) und einer Verriegelungsstellung (3) bewegbares Riegelelement 34, welches zwischen diesen beiden Stellungen beispielsweise längs eines linearen Schiebewegs bewegbar ist. Das Riegelelement 34 steht in mechanischer Stellverbindung (angedeutet bei 36) mit einem als Elektromagnet ausgebildeten Aktuator 38. Durch impulsartige Betätigung des Elektromagnets 38 kann das Riegelelement 34 aus seiner Entriegelungsstellung in die Verriegelungsstellung und umgekehrt überführt werden. Jede impulsartige Betätigung des Elektromagnets 38 bewirkt eine Verstellung des Riegelelements 34 aus der einen in die andere Stellung.
Das Riegelelement 34 kann eine unmittelbare oder eine mittelbare Verriegelung des Schließelements 26 bewirken. Im Fall einer unmittelbaren Verriegelung steht das Riegelelement 34 in seiner Verriegelungsstellung in direktem Verriegelungseingriff mit dem Schließelement 26. In den 2 und 3 ist hingegen der Fall einer mittelbaren Verriegelung gezeigt, bei dem das Riegelelement 34 in der Verriegelungsstellung in Verriegelungseingriff mit einem Zwischenelement 40 steht, das seinerseits zwischen einer Blockierstellung einer Freigabestellung beweglich angeordnet ist. In den 2 und 3 ist das Zwischenelement 40 in der Blockierstellung gezeigt. In dieser blockiert es das Schließelement 26 gegen Drehung aus der Schließstellung in die Freigabestellung. Das Zwischenelement 40 weist eine Aussparung 42 auf, in welche das Riegelelement 34 zwecks Verriegelung eintauchen kann, wenn sich das Zwischenelement 40 in der Blockierstellung befindet. Das Zwischenelement 40 ist durch eine Vorspannfeder 44 in Richtung auf seine Blockierstellung vorgespannt. Aus der Blockierstellung kann das Zwischenelement 40 gegen die Wirkung der Vorspannfeder 44 in Richtung auf die Freigabestellung zurückgedrängt werden, wie in den 2 und 3 durch einen Bewegungspfeil 46 angedeutet. Nur in der Blockierstellung des Zwischenelements 40 befindet sich das Riegelelement 34 in Ausrichtung zu der Aussparung 42 und kann in letztere eintauchen; in der Freigabestellung des Zwischenelements 40 befindet sich die Aussparung 42 nicht mehr in Flucht mit dem Riegelelement 34, weswegen in der Freigabestellung des Zwischenelements 40 eine Verriegelung des Schließelements 26 nicht möglich ist. Nähere Informationen zu einem möglichen Ausführungsbeispiel mit mittelbarer Verriegelung können der DE 10 2015 002 538 B3 entnommen werden, deren Inhalt hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme vollumfänglich einbezogen wird.
Der Elektromagnet 38 weist eine Magnetspule 48 sowie einen linear beweglich angeordneten Zuganker 50 auf. Die Magnetspule 48 ist eine Einfachspule, die bei Bestromung bestrebt ist, den Zuganker 50 gegen die Kraft einer Vorspannfeder 52 tiefer in das Spuleninnere hineinzuziehen, um die Größe eines wirksamen Luftspalts des Elektromagnets 38 zu reduzieren. Besagter Luftspalt ist in der Entriegelungsstellung und in der Verriegelungsstellung des Riegelelements 34 unterschiedlich groß. In der Entriegelungsstellung gemäß 2 hat der Luftspalt des Elektromagnets 38 einen Wert l₁, in der Verriegelungsstellung des Riegelelements 34 hingegen einen Wert l₂. Zeichnerisch ist dies in den 2 und 3 durch eine unterschiedlich große Eintauchtiefe des Zugankers 50 in die Magnetspule 48 dargestellt. Aufgrund des kleineren wirksamen Luftspalts l₁ des Zugankers 50 in der Entriegelungsstellung des Riegelelements 34 als in der Verriegelungsstellung ist die anfängliche Magnetkraft des Elektromagnets 38, welche bei Bestromung der Magnetspule 48 mit einem gegebenen Steuerimpuls auf den Zuganker 50 wirkt, in der Entriegelungsstellung größer als in der Verriegelungsstellung. Der Unterschied in der Größe des Luftspalts ist hinreichend groß, damit ein elektrischer Steuerimpuls definiert werden kann, der ausreicht, um das Riegelelement 34 aus der Entriegelungsstellung in die Verriegelungsstellung zu überführen, der jedoch nicht ausreicht, um einen umgekehrten Stellungswechsel des Riegelelements 34 (von der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung) zu bewirken. Im Normalbetrieb der Waschmaschine 10 ist jeder Steuerimpuls für den Elektromagnet 38 stark genug, um die für einen Stellungswechsel des Riegelelements 34 aus der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung erforderliche Arbeit des Zugankers 50 zu leisten.
Der Türverschluss 24 weist eine Kulissenführung 54 auf, deren Funktion es ist, stabile Ruhestellungen für den Zuganker 50 in Entsprechung zu der Entriegelungsstellung und der Verriegelungsstellung des Riegelelements 34 zu definieren. Die Kulissenführung 54 weist ein Nutsystem 56 auf, welches eine geschlossene, in einer Ebene verlaufende Umlaufbahn für einen in das Nutsystem 56 eingreifenden Nutfolger 58 definiert. Der Nutfolger 58 ist beispielsweise von einem Drahtbügel gebildet, welcher mit einem freien Drahtende in das Nutsystem 56 eingreift. Die von dem Nutsystem 56 definierte Umlaufbahn verläuft um eine zentrale Insel 60 herum, welche von den einzelnen Nutabschnitten des Nutsystems 56 umgeben ist.
Im gezeigten Beispielfall ist der Nutfolger 58 mit dem Zuganker 50 gekoppelt, während das Nutsystem 56 relativ zu der Magnetspule 48 ortsfest angeordnet ist. Bei anderen Ausgestaltungen kann das Nutsystem 56 mit dem Zuganker 50 bewegungsgekoppelt sein, während der Nutfolger 58 an einem relativ zur Magnetspule 48 ortsfesten Bauteil (z.B. einem Gehäusebauteil des Türverschlusses 24) angebracht ist.
Die zentrale Insel 60 der Kulissenführung 54 definiert eine erste Ruhestellung für den Nutfolger 58, die im gezeigten Beispielfall der Entriegelungsstellung des Riegelelements 34 entspricht. 2 zeigt den Nutfolger 58 in dieser ersten Ruhestellung. Durch Ansteuerung der Magnetspule 48 mit einem geeigneten Steuerimpuls kann der Nutfolger 58 die erste Ruhestellung verlassen und sich entlang der von dem Nutsystem 56 definierten Umlaufbahn in eine zweite Ruhestellung bewegen, welche der Verriegelungsstellung des Riegelelements 34 entspricht. 3 zeigt diese zweite Ruhestellung des Nutfolgers 58.
Bei bestimmten Ausführungsformen kann das Nutsystem 56 mehr als zwei stabile Ruhestellungen für den Nutfolger 58 definieren, wobei eine erste dieser Ruhestellungen der Entriegelungsstellung des Riegelelements 34 entspricht und die übrigen Ruhestellungen der Verriegelungsstellung des Riegelelements 34 entsprechen. Beispielsweise kann das Nutsystem 56 der Kulissenführung 54 zwei Ruhestellungen in Zuordnung zu der Verriegelungsstellung des Riegelelements 34 definieren. Nach Verriegelung des Türverschlusses 34 bedarf es bei einer solchen Ausgestaltung zweier Steuerimpulse für die Magnetspule 48, um den Nutfolger 58 in diejenige Ruhestellung zurückzubewegen, welche der Entriegelungsstellung des Riegelelements 34 entspricht. Es bedarf dann insgesamt dreier Steuerimpulse für die Magnetspule 48, damit der Nutfolger 58 die von dem Nutsystem 56 definierte Umlaufbahn einmal vollständig abfährt.
Kulissenführungen der erläuterten Art sind in der Fachwelt an sich geläufig; weitergehende Erläuterungen sind deshalb an dieser Stelle nicht erforderlich.
Es wird nun ergänzend auf 4 verwiesen. Das dort gezeigte elektrische Schaltbild veranschaulicht einen elektrischen Schaltkreis 62 des Türverschlusses 24 sowie Teile einer Versorgungssteuerschaltung 64, welche bei Einbau des Türverschlusses 24 in die Waschmaschine 10 elektrisch mit dem Schaltkreis 62 des Türverschlusses 24 in Verbindung gelangt. Der elektrische Schaltkreis 62 des Türverschlusses 24 weist eine Mehrzahl (hier: insgesamt drei) Steckanschlusskontakte 66, 68, 70 auf, die beispielsweise von Steckstiften gebildet sind und mit einem Verbindungsstecker zusammensteckbar sind, der Teil der Versorgungssteuerschaltung 64 ist. Elektrisch in Reihe mit dem Elektromagnet 38 ist im gezeigten Beispielfall ein erster Einweg-Schalter 72 angeordnet, welcher beim Schließen der Tür 14 der Waschmaschine 10 geschlossen wird und als elektrisches Detektionsmittel zur Detektion, ob die Tür 14 geöffnet oder geschlossen ist, angesehen werden kann. Der Schalter 72 ist jedoch optional und kann bei anderen Ausführungsformen weggelassen werden oder an anderer Stelle innerhalb des Schaltkreises 62 des Türverschlusses 24 angeordnet sein.
Des weiteren befindet sich elektrisch in Reihe zu dem Elektromagnet 38 ein sogenannter Kaltleiter 74, also ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizient, dessen elektrischer Widerstandswert mit zunehmender Temperatur ansteigt und der demzufolge den durch die Magnetspule 48 des Elektromagnets 38 fließenden Spulenstrom bei zunehmender Temperatur reduziert. Die Reihenschaltung aus Elektromagnet 38, Kaltleiter 74 und ggf. erstem Schalter 72 (sofern vorhanden) befindet sich in einem ersten Strompfad, welcher zwischen dem Anschlusskontakt 66 und dem Anschlusskontakt 68 des Schaltkreises 62 verläuft. In einem zweiten Strompfad, der zwischen dem Anschlusskontakt 70 und dem Anschlusskontakt 68 verläuft, ist zudem ein zweiter Einweg-Schalter 76 angeordnet, der den Verriegelungszustand des Türverschlusses 24 anzeigt, ob also das Riegelelement 34 seine Entriegelungsstellung einnimmt oder seine Verriegelungsstellung. Der Anschlusskontakt 68 bildet einen gemeinsamen Knotenpunkt beider Strompfade.
Die Versorgungssteuerschaltung 64 enthält ein Triac 78 (oder alternativ einen Thyristor), mittels dessen die Versorgungssteuerschaltung 64 eine Betriebsspannung U_B zwischen den Anschlusskontakten 66, 68 des Schaltkreises 62 anlegen kann. Die Betriebsspannung U_B erzeugt die Versorgungssteuerschaltung 64 aus einer Wechselspannung, welche aus einer Wechselspannungsquelle 80 abgeleitet ist. Die Wechselspannungsquelle 80 ist entweder unmittelbar eine Netzspannungsquelle oder eine Spannungsquelle, welche aus einer Netzwechselspannung eine andere Wechselspannung, insbesondere jedoch gleicher Frequenz wie die Netzwechselspannung, erzeugt. Durch Steuerung des Triacs 78 mittels eines geeigneten, z.B. mikroprozessorbasierten Steuergeräts (in 4 nicht näher dargestellt) kann die Versorgungssteuerschaltung 64 aus der Wechselspannung der Wechselspannungsquelle 80 beispielsweise durch Phasenanschnittssteuerung gezielt einzelne Teile heraustrennen und diese als Betriebsspannung U_B an die Anschlusskontakte 66, 68 anlegen.
Für die Verriegelung und die Entriegelung des Türverschlusses 24 genügt jeweils ein einzelner Steuerimpuls, d.h. eine vergleichsweise kurzzeitige Bestromung des Elektromagnets 38, um den gewünschten Stellungswechsel des Riegelelements 34 herbeizuführen. Eine Betätigung des Elektromagnets 38 ist dabei nicht öfter als einmal zu Beginn des Waschprogramms (zwecks Verriegelung) und einmal zum Ende oder nach dem Ende des Waschprogramms (zwecks Entriegelung) nötig. Selbst ein Kurzwaschprogramm dauert typischerweise etliche Minuten, für ein typisches Bunt- oder Kochwäscheprogramm sind oftmals sogar mehr als eine Stunde oder sogar mehr als zwei Stunden zu veranschlagen. Bei normalem Betrieb der Waschmaschine findet deshalb in der Regel keine vielfache Betätigung des Elektromagnets 38 in kurzen Zeitabständen nacheinander statt. Es ist daher auch keine übermäßige Erwärmung des Elektromagnets 38 zu befürchten. Ein typischer Steuerimpuls der Betriebsspannung U_B bei normal funktionierendem Triac 78 ist in 5a gezeigt. Der Steuerimpuls erstreckt sich im gezeigten Beispielfall über eineinhalb Perioden der Wechselspannung der Quelle 80. Es versteht sich, dass unter Umständen ein kürzerer Steuerimpuls ausreichen kann, der weniger als eine Periode der Wechselspannung der Quelle 80 dauert. Unter der Annahme einer Frequenz der Wechselspannung der Quelle 80 von etwa 50 Hz oder 60 Hz liegt die typische Dauer eines Steuerimpulses für den Elektromagnet 38 beispielsweise in einem Zeitraum zwischen etwa 5 ms bis etwa 50 ms.
Es hat sich gezeigt, dass der Triac 78 in einen Fehlerzustand übergehen kann, in welchem er in einer Richtung im Diodenbetrieb arbeitet und in der anderen Richtung sperrend wirkt. In dieser Fehlersituation lässt der Triac 78 alle Halbwellen (oder zumindest einen großen Teil jeder Halbwelle) einer bestimmten Polarität der Wechselspannung der Quelle 80 zu den Anschlusskontakten 66, 68 durch. Die an den Anschlusskontakten 66, 68 anliegende Betriebsspannung U_B zeigt dann einen Verlauf, wie er beispielhaft in 5b dargestellt ist. Wiederrum unter der Annahme, dass die Wechselspannung der Quelle 80 eine Netzfrequenz besitzt, setzt sich die Betriebsspannung U_B an den Anschlusskontakten 66, 68 dann aus Teilwellen (Halbwellen) zusammen, die im Rhythmus von etwa 50 Hz oder 60 Hz aufeinander folgen. Jede dieser Teilwellen stellt einen Steuerimpuls für den Elektromagnet 38 dar und bewirkt dementsprechend einen Stellungwechsel des Riegelelements 34. Es ist leicht nachvollziehbar, dass derart häufige Steuerimpulse für den Elektromagnet 38 rasch zu einer Erhitzung und letztlich zu einer Zerstörung der Magnetspule des Elektromagnets 38 führen können.
Ohne geeignete Zusatzmaßnahme ist nicht vorhersehbar, welche Stellung das Riegelelement 34 im Zeitpunkt der Zerstörung des Elektromagnets 38 zuletzt einnehmen wird. Das damit verbundene Gefahrenpotential für den Benutzer wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch den Kaltleiter 74 reduziert, welcher so ausgelegt ist, dass die aufeinander folgenden Teilwellen der Betriebsspannung U_B (5b) zu einer Erwärmung und einer damit einhergehenden Widerstandserhöhung des Kaltleiters 74 führen. Damit durchlaufen in einem Fehlerfall nicht beliebig viele Halbwellen der Betriebsspannung U_B mit nahezu unveränderter Spannungsamplitude den Elektromagnet 38. Stattdessen bewirkt der Kaltleiter 74 ein Absinken der Spannungsamplitude (Effektivwert bzw. Spitzenwert) einer an der Magnetspule 48 anliegenden Speisespannung U_s , wie in 5c veranschaulicht.
Die Temperaturabhängigkeit des Kaltleiters 74 ist dabei so eingestellt, dass es zuverlässig eine bestimmte Halbwelle der Speisespannung U_s gibt, deren Spannungsamplitude noch ausreichend groß ist, um das Riegelelement 34 aus seiner Entriegelungsstellung in die Verriegelungsstellung zu überführen, wobei jede nachfolgende Halbwelle der Speisespannung U_s nicht mehr stark genug ist, um die zur Überführung des Riegelelements 34 aus der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung erforderliche Magnetkraft zu erzeugen. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass bei Fehlbetrieb des Triacs 78 stets zuverlässig ein verriegelter Zustand des Türverschlusses 24 erreicht wird und der Türverschluss 24 dauerhaft (solange der Fehlerzustand anhält) in dem verriegelten Zustand verbleibt. Die bestimmte Halbwelle der Speisespannung U_s tritt beispielsweise spätestens 30 Perioden oder spätestens 25 Perioden oder spätestens 20 Perioden oder spätestens 15 Perioden nach Eintritt der Fehlersituation auf. Beispielsweise tritt die bestimmte Halbwelle der Speisespannung U_s etwa 5 bis 10 Perioden nach Eintritt der Fehlersituation auf. Bei einer Frequenz der Betriebsspannung U_B von etwa 50 oder 60 Hz träte die bestimmte Halbwelle der Speisespannung U_s dann spätestens etwa 200 ms nach Eintritt der Fehlersituation auf.
Der Wert (Effektivwert oder Spitzenwert) der Speisespannung U_s , ab dem der Elektromagnet 38 nicht mehr die erforderliche Arbeit verrichten kann, um das Riegelelement 34 aus seiner Verriegelungsstellung zurück in die Entriegelungsstellung zu überführen, liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen etwa 25 und 75 Prozent oder zwischen etwa 30 und 60 Prozent des entsprechenden Werts (Effektivwert bzw. Spitzenwert) der Betriebsspannung U_B . Die Temperaturabhängigkeit des Kaltleiters 74 ist bei bestimmten Ausführungsformen so eingestellt, dass spätestens nach etwa 500 ms oder spätestens nach etwa 400 ms oder spätestens nach etwa 300 ms oder spätestens nach etwa 250 ms nach Eintritt der Fehlersituation die Speisespannung U_s des Elektromagnets 38 entsprechend stark abgesunken ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015002538 B3 [0023]

Claims

Elektrisches Haushaltsgerät mit einer Tür, einer Verschlussbaugruppe für die Tür und einer elektrischen Versorgungssteuerschaltung für die Verschlussbaugruppe, wobei die Versorgungssteuerschaltung zu verschiedenen Betriebszuständen fähig ist, in denen sie für die Verschlussbaugruppe eine Betriebsspannung mit jeweils unterschiedlichem Spannungsverlauf bereitstellt, wobei die Betriebszustände einen ersten Betriebszustand umfassen, in dem die Betriebsspannung aus einer Vielzahl von in zeitlichem Abstand insbesondere mit einer Frequenz von etwa 50 Hz oder 60 Hz periodisch aufeinanderfolgenden Spannungsteilwellen zusammengesetzt ist, wobei die Verschlussbaugruppe umfasst: - ein zwischen einer Freigabestellung und einer Schließstellung bewegbares Schließelement, welches in der Schließstellung in Schließeingriff mit einem Gegenschließelement steht und in der Freigabestellung das Gegenschließelement für ein Öffnen der Tür freigibt, - einen Verriegelungsmechanismus mit einem in eine Entriegelungsstellung und eine Verriegelungsstellung einstellbaren Riegelelement, welches in der Verriegelungsstellung eine Blockierung des Schließelements gegen Bewegung aus der Schließstellung in die Freigabestellung bewirkt und in der Entriegelungsstellung eine Bewegung des Schließelements aus der Schließstellung in die Freigabestellung zulässt, wobei der Verriegelungsmechanismus einen Elektromagnet mit einer Magnetspule und einem in mechanischer Stellverbindung mit dem Riegelelement stehenden Anker aufweist, wobei in der Entriegelungsstellung des Riegelelements ein für die Magnetkraft wirksamer Luftspalt des Elektromagnets kleiner ist als in der Verriegelungsstellung des Riegelelements, wobei die Magnetspule in einem Strompfad angeordnet ist, an welchem die Betriebsspannung anliegt, wobei in dem Strompfad ferner ein Stromreduzierelement zur Reduzierung des Spulenstroms in dem ersten Betriebszustand angeordnet ist, derart, dass es in dem ersten Betriebszustand eine bestimmte Spannungsteilwelle der Betriebsspannung gibt, welche eine Überführung des Riegelelements aus der Entriegelungsstellung in die Verriegelungsstellung bewirkt und ab der keine nachfolgende Spannungsteilwelle der Betriebsspannung eine Überführung des Riegelelements in die Entriegelungsstellung ermöglicht.
Elektrisches Haushaltsgerät nach Anspruch 1, wobei die Versorgungssteuerschaltung einen Thyristor oder ein Triac zur Erzeugung der Betriebsspannung aus einer Wechselspannung umfasst.
Elektrisches Haushaltsgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Stromreduzierelement einen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizient umfasst.
Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verriegelungsmechanismus eine Kulissenführung mit einem eine geschlossene Umlaufbahn definierenden Nutsystem und einem in dem Nutsystem geführten Nutfolger aufweist, wobei das Nutsystem in Zuordnung zu jeder der Ent- und Verriegelungsstellungen des Riegelelements je mindestens eine Ruhestellung für den Nutfolger definiert, wobei entweder das Nutsystem oder der Nutfolger mit dem Anker bewegungsgekoppelt ist.
Elektrisches Haushaltsgerät nach Anspruch 4, wobei die Umlaufbahn in einer Ebene verläuft.
Elektrisches Haushaltsgerät nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Nutfolger bei einer einmaligen Überführung des Riegelelements aus der Entriegelungsstellung in die Verriegelungsstellung und wieder zurück in die Entriegelungsstellung einen vollständigen Umlauf entlang der Umlaufbahn ausführt.
Elektrisches Haushaltsgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Nutsystem in Zuordnung zu der Entriegelungsstellung des Riegelelements insgesamt eine Ruhestellung für den Nutfolger definiert.