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Die Erfindung betrifft eine Kaffeemaschine.
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Herkömmliche Kaffeemaschinen sind mit Ventilen ausgestattet, die beim Brühen von Brühwasser und Kaffee zum Kaffeeprodukt sowie beim Reinigen der Brühkammer der Kaffeemaschine mit einer geeigneten Reinigungsflüssigkeit verwendet werden. Dabei werden die Ventile mit Hilfe von Verstellkonturen betätigt, die an einem sogenannten Nockenrad ausgebildet sind, welches wiederum drehbar am Getriebegehäuse - typischerweise an einem Gehäusedeckel - des Nockenrads gelagert ist. Solche Kaffeemaschinen und Ventile sind z.B. aus
DE 10 2016 216 683 A1 ,
DE 20 2008 003 303 U1 ,
WO 2014/ 057 428 A2 oder
DE10 2013 210 108 A1 bekannt.
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Für eine ordnungsgemäße Betätigung der Ventile von entscheidender Bedeutung ist eine präzise Kenntnis der Drehposition des Nockenrads relativ zu den Ventilen. Dies wird bei herkömmlichen Kaffeemaschinen durch Bereitstellung eines geeigneten Sensors sichergestellt, welcher die momentane Drehposition des Nockenrads relativ zum Gehäusedeckel ermittelt.
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Als problematisch erweist sich dabei häufig eine präzise Positionierung des Sensors relativ zum Nockenrad und somit auch zum Gehäuse, was jedoch für eine genaue Bestimmung der Drehposition des Nockenrads unabdingbar ist. Erschwert wird eine solche präzise Positionierung durch Unrundheiten des Nockenrads, Lagerspiele bei der Lagerung des Nockenrads am Getriebegehäuse sowie durch Wärmeausdehnung von Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für eine Kaffeemaschine zu schaffen, bei welcher die oben beschriebenen Nachteile zumindest teilweise, idealerweise vollständig, ausgeräumt sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Grundidee der Erfindung ist demnach, den oben genannten Sensor zum Detektieren der Drehposition des Nockenrads - im Folgenden auch als „Sensoreinrichtung“ bezeichnet - mittels einer als Haltegabel ausgebildeten Halteeinrichtung beweglich an einem Gehäusedeckel der Kaffeemaschine zu lagern. Am Gehäusedeckel ist ein Anschlag ausgebildet, gegen welchen die Halteeinrichtung entlang der Umfangsrichtung mittels eines Vorspannelements vorgespannt ist. Auf diese Weise wird die Sensoreinrichtung bezüglich der Umfangsrichtung des Nockenrads extrem präzise positioniert, so dass die Sensoreinrichtung im Zusammenspiel mit am Nockenrad vorgesehenen Nocken eine hochgenaue Positionsbestimmung der eingestellten Drehposition des Nockenrads erlaubt. Dies wiederum ermöglicht eine hochgenaue Ansteuerung der eingangs genannten Ventile.
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Eine erfindungsgemäße Kaffeemaschine umfasst eine Brühkammer zum Brühen von Brühwasser und Kaffee zu einem Kaffeeprodukt. Die Kaffeemaschine umfasst ferner ein Getriebegehäuse zur Aufnahme eines Getriebes, wobei das Getriebegehäuse einen Gehäusedeckel umfasst. Im Getriebegehäuse ist ein Nockenrad, welches Teil des Getriebes ist, konzentrisch zum Gehäusedeckel angeordnet und drehbar an diesem gelagert. An einer Umfangswandung des Nockenrads sind entlang dessen Umfangsrichtung mehrere radial nach außen abstehende erste Nocken angeordnet. Ferner ist am Getriebegehäuse eine Ventileinrichtung angeordnet, die wenigstens einen Ventilstößel zum Dosieren des der Brühkammer zuzuführenden Brühwassers aufweist. Der Ventilstößel ist mittels zumindest einer am Nockenrad vorhandenen Verstellkontur betätigbar. Die Kaffeemaschine umfasst eine erste Sensoreinrichtung, die zum Detektieren der ersten Nocken ausgebildet ist. Die erste Sensoreinrichtung ist über eine Halteeinrichtung beweglich am Gehäusedeckel gelagert. Des Weiteren ist am Gehäusedeckel ein erster Anschlag ausgebildet, gegen welchen die Halteeinrichtung entlang der Umfangsrichtung mittels eines ersten Vorspannelements vorgespannt ist. Erfindungsgemäß ist die Halteeinrichtung zur Ausbildung als Haltegabel radial innerhalb der Umfangswandung am Gehäusedeckel angebracht. Dabei umgreift die Halteeinrichtung die Umfangswandung des Nockenrads radial und ist radial außerhalb der Umfangswandung mit der ersten Sensoreinrichtung verbunden. Eine solche Ausbildung der Halteeinrichtung als Haltegabel erlaubt eine mechanisch stabile Verbindung der Sensoreinrichtung mit dem Gehäusedeckel.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die erste Sensoreinrichtung einen ersten elektromechanischen Mikroschalter, der radial außerhalb der Umfangswandung des Nockenrads angeordnet ist und im Betrieb der Kaffeemaschine mit den vom Nockenrad abstehenden ersten Nocken zusammenwirkt. Ein solcher Mikroschalter ist kommerziell kostengünstig erhältlich, womit Kostenvorteile bei der Fertigung der Kaffeemaschine einhergehen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Halteeinrichtung mittels des ersten Vorspannelements mit dem Gehäusedeckel verclipsbar oder verclipst.
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Zweckmäßig ist das erste Vorspannelement als hakenartiger Körper aus einem elastischen Material ausgebildet. Dieses erste Vorspannelement stützt sich am Gehäusedeckel ab und drückt die Halteeinrichtung gegen den ersten Anschlag drückt. Somit kann auf einfache Weise die gewünschte Vorspannung der Halteeinrichtung erreicht werden.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Kaffeemaschine eine zweite Sensoreinrichtung, die zum Detektieren von zweiten Nocken, die in einer Stirnwandung des Nockenrads vorgesehen sind, ausgebildet ist. Hierfür wird die zweite Sensoreinrichtung mittels eines an der Halteeinrichtung vorgesehenen zweiten Vorspannelements gegen einen am Gehäusedeckel vorgesehenen zweiten Anschlag vorgespannt. Auf diese Weise wird eine präzise axiale Positionierung des Nockenrads relativ zum Getriebegehäuse sichergestellt, wodurch insbesondere eine axiale Initialisierungsstellung des Nockenrads erkannt werden kann.
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Bevorzugt umfasst oder ist das zweite Vorspannelement ein federelastisches Bauteil. In Betracht kommt insbesondere eine Blatt- oder Spiralfeder. Vorspannelemente in Form von federelastischen Bauteilen sind kostengünstig verfügbar, was sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten der Kaffeemaschine auswirkt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die zweite Sensoreinrichtung einen zweiten elektromechanischen Mikroschalter, der axial von einer Stirnwandung des Gehäusedeckels absteht. Ein solcher Mikroschalter ist kommerziell kostengünstig erhältlich und darüber hinaus auf einfache Weise am Gehäusedeckel montierbar, womit ebenfalls Kostenvorteile bei der Herstellung der Kaffeemaschine einhergehen.
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Besonders zweckmäßig können der erste Anschlag oder/und der zweite Anschlag als ein vom Gehäusedeckel abstehender Vorsprung ausgebildet sein. Auch diese Variante ist technisch besonders einfach realisierbar und somit kostengünstig.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen, jeweils schematisch:
- 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Kaffeemaschine ohne Gehäusedeckel in einer perspektivischen Darstellung,
- 2 die Kaffeemaschine der 1 aus einer anderen perspektivischen Darstellung und mit Gehäusedeckel,
- 3 die Kaffeemaschine der 2 ohne Gehäusedeckel,
- 4 eine Detaildarstellung der 3.
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Die 1 und 2 illustrieren in einer Teildarstellung ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Kaffeemaschine 1. Die Kaffeemaschine 1 umfasst eine in den Figuren nicht näher dargestellte Brühkammer zum Brühen von Brühwasser und Kaffee zu einem Kaffeeprodukt.
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Die Kaffeemaschine 1 umfasst gemäß 1 ferner ein Getriebegehäuse 2 zur Aufnahme eines Getriebes. Das Getriebegehäuse 2 umfasst einen Gehäusedeckel 3. Konzentrisch zum Gehäusedeckel 3 ist als Teil des Getriebes ein Nockenrad 4 angeordnet. Das Nockenrad 4 ist entlang einer Drehrichtung D und um eine Drehachse X, durch welche eine axiale Richtung A festgelegt ist, drehbar am Gehäusedeckel 3 gelagert. Ferner ist am Getriebegehäuse 2 eine Ventileinrichtung 19 angeordnet, die Ventilstößel 20a,b,c aufweist. Der Ventilstößel 20a dient zum Dosieren des der Brühkammer zuzuführenden Brühwassers. Die beiden anderen Ventilstößel 20b,c können anderen Funktionen der Kaffeemaschine 1 zugeordnet sein.
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Wie die 1 und 2 erkennen lassen, sind an einer Stirnwandung 15 des Nockenrads 4 axial abstehende oder vertiefte Verstellkonturen 18a,b,c ausgebildet. Diese Verstellkonturen 18a,b,c wirken mit den Ventilstößeln 20a,b,c der Ventileinrichtung 19 zusammen. Die Ventilstößel 20a,b,c sind federnd gegen die Verstellkonturen 18a,b,c vorgespannt. Die Ventilstößel 20a,b,c werden durch eine Drehbewegung des Nockenrads 4 entlang dessen Umfangsrichtung U axial verstellt. Jeder Verstellkontur 18a,b,c ist dabei ein Ventilstößel 20a,b,c zugeordnet.
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Wie 1 außerdem erkennen lässt, sind an einer Umfangswandung 8 des Nockenrads 4 entlang dessen Umfangsrichtung U - diese ist identisch zur Drehrichtung D des Nockenrads 4 - mehrere radial nach außen abstehende ersten Nocken 5a vorgesehen. Eine erste Sensoreinrichtung 6a der Kaffeemaschine 1 dient zum Detektieren der ersten Nocken 5a. Hierzu weist die erste Sensoreinrichtung 6a einen ersten elektromechanischen Mikroschalter 7a auf, der im Betrieb der Kaffeemaschine 1 mit den vom Nockenrad 4 abstehenden ersten Nocken 5a zusammenwirkt. Wird das Nockenrad 4 mit seiner Umfangswandung 8 entlang der Drehrichtung D in Bewegung versetzt, so passieren die ersten Nocken 5a nacheinander unter Betätigung des Mikroschalters 7a die erste Sensoreinrichtung 6a. Dies wird vom ersten Mikroschalter 7a der ersten Sensoreinrichtung 6a detektiert, und die erste Sensoreinrichtung 6a überträgt ein in entsprechendes Sensorsignal an eine Steuerungseinrichtung (nicht gezeigt) der Kaffeemaschine 1, welche auch den Brühvorgang in der Kaffeemaschine 1 steuert, so dass die Steuerungseinrichtung die momentane Drehposition des Nockenrads 4 ermitteln und bei der Ansteuerung der Ventileinrichtung 19 mit den Ventilstößeln 20a,b,c berücksichtigen kann.
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Gemäß den Figuren ist die erste Sensoreinrichtung 6a radial außerhalb der Umfangswandung 8 des Gehäusedeckels 3 und auch radial außerhalb des Nockenrades 4 angeordnet und über eine Halteeinrichtung 11 senkrecht zur Umfangsrichtung U, also radial beweglich am Gehäusedeckel 3 gelagert. Die Halteeinrichtung 11 besitzt aber auch entlang der Umfangrichtung U ein gewisses Spiel. Um die Bewegbarkeit der Sensoreinrichtung 6a entlang der Umfangseinrichtung auf das für die Justage erforderliche Mindestmaß einzuschränken, ist am Gehäusedeckel 3 ein erster Anschlag 12a ausgebildet, gegen welchen die Halteeinrichtung 11 entlang der Umfangsrichtung U mittels eines ersten Vorspannelements 16a vorgespannt wird. Der erste Anschlag 12a kann als vom Gehäusedeckel 3 abstehender Vorsprung ausgebildet sein. Zweckmäßig ist das erste Vorspannelement 16a als hakenartiger Körper 14 ausgebildet, der sich am Gehäusedeckel 3 abstützt und die Halteeinrichtung 11 gegen den ersten Anschlag 12a drückt. Die Halteeinrichtung 11 ist in der Art einer Haltegabel 9 ausgebildet. Diese Haltegabel 9 ist radial innerhalb der Umfangswandung 8 am Gehäusedeckel 3 befestigt und umgreift die Umfangswandung 8 des Nockenrads 4 in radialer Richtung. Die Haltegabel 9 kann mittels des ersten Vorspannelements 16a, also mittels des hakenartigen Körpers 14, in einen am Gehäusedeckel 3 vorgesehenen Durchbruch 10 eingeclipst sein. Radial außerhalb der Umfangswandung 8 ist die Halteeinrichtung 11 mit der ersten Sensoreinrichtung 6a verbunden.
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Wie die 3 und 4 erkennen lassen, kann die Kaffeemaschine 1 zusätzlich zur ersten Sensoreinrichtung 6a auch eine zweite Sensoreinrichtung 6b umfassen. Die zweite Sensoreinrichtung 6b ist zum Detektieren von zweiten Nocken 5b ausgebildet, die in einer Stirnwandung 15 des Nockenrads 4 vorgesehen sind. Hierzu ist die zweite Sensoreinrichtung 6b mittels eines an der Halteeinrichtung 11 vorgesehenen zweiten Vorspannelements 16b gegen einen am Gehäusedeckel 3 vorgesehenen zweiten Anschlag 12b vorgespannt. Auch der zweite Anschlag 12b kann - in analoger Weise zum ersten Anschlag 12a - als ein vom Gehäusedeckel 3 abstehender Vorsprung ausgebildet sein. Als technische Realisierung für das zweite Vorspannelement 16b In Betracht kommt ein federelastisches Bauteil 17, beispielsweise in Form einer Blatt- oder Spiralfeder. Solche Vorspannelemente sind kostengünstig verfügbar, was sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten der gesamten Kaffeemaschine 1 auswirkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kaffeemaschine
- 2
- Gehäuse
- 3
- Gehäusedeckel
- 4
- Nockenrad
- 5a,b
- erste/zweite Nocken
- 6a,b
- erste/zweite Sensoreinrichtung
- 7a,b
- erster/zweiter Mikroschalter
- 8
- Umfangswandung (Nockenrad)
- 9
- Haltegabel
- 10
- Durchbruch
- 11
- Halteeinrichtung
- 12a,b
- erster/zweiter Anschlag
- 13
- Stirnwandung (Gehäusedeckel)
- 14
- hakenartiger Körper
- 15
- Stirnwandung (Nockenrad)
- 16a,b
- erstes/zweites Vorspannelement
- 17
- federelastisches Bauteil
- 18a,b,c
- Verstellkonturen
- 19
- Ventileinrichtung
- 20a,b,c
- Ventilstößel
- D
- Drehrichtung
- X
- Drehachse
- U
- Umfangsrichtung
- A
- axiale Richtung
