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Automatische Trommelwaschmaschine Die Erfindung betrifft eine automatische
Trommelwaschmaschine, die zum Antrieb der Waschtrommel ein aus einem Untersetzungsgetriebe
und einem Elektromotor bestehendes Antriebsaggregat aufweist, das mittels einer
Kupplung auf zwei Abtriebsdrehzahlen umschaltbar ist, wobei durch die Einschaltung
des Schleuderganges die Umschaltung von der niederen auf die höhere Abtriebsdrehzahl
bewirkt wird.
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Zum Antrieb der in der französischen Patentschrift 1141068 beschriebenen
Waschmaschine dient ein Elektromotor, ein Riemengetriebe und eine Kupplung. Beim
Einschalten des Schleuderganges wird das Getriebe abgekuppelt.
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Bei derartigen Waschautomaten wird der Schleudergang unmittelbar aus
dem Waschgang heraus bei laufender Trommel eingeschaltet. Dadurch ist es möglich,
den Antriebsmotor schwächer zu dimensionieren als er sein müßte, wenn die Trommel
aus dem Stillstand auf die :hohe Schleuderdrehzahl beschleunigt werden müßte.
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In Sonderfällen, beispielsweise wenn während des Schleudervorganges
der Strom kurzfristig ausfällt und die Waschtrommel zum Stillstand kommt, besteht
die Gefahr, daß der Schleudergangantrieb bei stillstehender Trommel wieder eingeschaltet
wird. Dabei wird der Motor überlastet, falls keine geeigneten Maßnahmen dagegen
getroffen sind.
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Bei einer anderen bekannten Waschmaschine (USA.-Patentschrift 2150
638) ist ein Fliehkraftschalter vorgesehen, welcher verhindert, daß der Schleudergang
eingeschaltet wird solange der Motor nicht seine normale Betriebsdrehzahl hat. Die
Anordnung eines Fliehkraftschalters ist mit einem großen Nachteil behaftet, da der
am Motor befestigte Fliehkraftschalter Schwingungen unterworfen ist und damit ein
oszillierendes Ein- und Ausschalten des Schleuderantriebs zur Folge hat und außerdem
dem vorzeitigen Verschleiß unterworfen sein kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine betriebssichere Vorrichtung
zu schaffen, die verhindert, daß der Schleuderantrieb bei stillstehender Trommel
eingeschaltet wird. Die erfindungsgemäße Waschmaschine ist gekennzeichnet durch
ein mit der Kupplungs- und Schalteinrichtung zusammenwirkendes Verzögerungselement,
das den Zeitpunkt der Umschaltung auf die höhere Abtriebsdrehzahl verzögert.
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Diese Maßnahme hat zwar einen Zeitverlust von etwa 10 bis 15 Sekunden
zur Folge, der jedoch bei der Gesamtdauer es Waschprogrammes unerheblich ist. Dafür
wird aber mit Sicherheit erreicht, daß die Umschaltung auf die hohe Schleudergangabtriebsdrehzahl
erst dann erfolgt, wenn die Trommel sich mit der Waschdrehzahl dreht, und daß beim
anschließenden Hochlauf der die hohe Abtriebsdrehzahl bewirkende Schaltzustand bestehenbleibt,
selbst wenn starke Schwingungen auftreten.
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Als Verzögerungselement kann ein pneumatisches oder hydraulisches
Dämpfungsglied .dienen, das über eine Kolbenstange mit einem die Kupplung schaltenden
Kupplungshebel verbunden ist, der über eine Feder durch einen Elektromagnet betätigbar
ist. Diese Einrichtung, die als pneumatischer bzw. hydraulischer Zeitschalter bezeichnet
werden kann, zeichnet sich durch ihren einfachen Aufbau aus und hat den Vorteil,
daß damit eine weiche Einkupplung des Schleuderganges ermöglicht wird.
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Eine andere vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet,
daß als Verzögerungselement eine drehbare, mit einem Kurbelzapfen versehene Scheibe
dient, deren Drehbereich höchstens 180° beträgt und deren Kurbelzapfen über eine
Feder mit einer verschwenkbaren und längsverschiebbaren Schaltstange kraftschlüssig
verbunden ist, die mit ihrem einen Ende an einem .die Kupplung schaltenden Kupplungshebel
angreift, und daß gegenüber dem anderen freien Ende der Schaltstange ein sich über
den größten Teil des Schwenkbereiches erstreckender, die Längsverschiebung der Schaltstange
verhindernder Anschlag angeordnet ist, wobei die Verzögerungszeit durch den Drehbereich
und die Drehgeschwindigkeit der Scheibe bestimmt ist.
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Ein derartiges mechanisches Verzögerungselement zeichnet sich durch
seine hohe Betriebssicherheit aus. Es ist auch nicht temperaturempfindlich. Ein
besonderer Vorteil ist, daß hier auf einen Elektromagneten verzichtet werden kann,
da .die für die Umschaltung
notwendige Kraft durch die bei der Drehung
der Scheibe sich spannende Feder ausgeübt wird.
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Die die Umschaltung bewirkende Federkraft ist um so größer, je näher
der Kurbelzapfen beim Umschaltvorgang sich an seiner äußeren Totpunktlage befindet.
Es muß allerdings vermieden 'werden, - daß der Kurbelzapfen seine Totpünktlage überschreitet.
Diesem Zweck dient ein Anschlag, der die weitere Verschwenkung der Schaltstange
verhindert, wenn sich der Kurbelzapfen vor seiner äußeren Totpunktlage befindet.
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Damit die Umschaltung weich erfolgt und die Kupplungskraft progressiv
zunimmt, ist der die weitere Verschwenkung der Schaltstange verhindernde Anschlag
federnd ausgebildet.
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Vorteilhaft ist die Scheibe durch einen Elektromotor antreibbar, welcher
derart ausgelegt ist, daß sein-Drehmoment in der Kurzschlußstellung größer ist als
das durch die Gesamtfederkraft auf den vor der Totpunktlage befindlichen Kurbelzapfen-
ausgeübte Drehmoment. .Dadurch werden -weitere- sonst notwendige Schalt- und Halteelemente
eingespart.
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Zweckmäßig ist die Scheibe als Nockenscheibe ausgebildet, deren Nocken
in bekannter Weise elektrische, den Automatenantriebsmotor und/oder den Scheibenantriebsmotor
betreffende Schaltvorgänge steuern. Dadurch können auf einfache Weise ohne Mitwirkung
des Programmschalters zusätzliche Schaltvorgänge .gesteuert werden, beispielsweise
eine Hochlaufhilfe nach erfolgter Umschaltung auf den Schleudergang.
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Zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden an
Hand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigt F i g.1 einen Waschmaschinenantrieb
mit einem pneumatischen Verzögerungselement und. einem Kupplungsmagneten, F i,g.
2 einen Wäschniaschinenantrieb mit einem mechanischen Verzögerungselement, das von
einem Elektromotor angetrieben wird, F i g. 3 bis 5 verschiedene Stellungen des
mechanischen Verzögerungselements in größerer Darstellung, mit je zwei Kräftediagrammen.
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.Bei den gezeichneten Ausführungsbeispielen ist eine Riemenscheibe
7 axial verschiebbar und drehbar auf einer hohlen Getriebewelle 62 eines Getriebemotors
6 gelagert. Auf dieser Getriebewelle ist außer= dem eine Getriebewellenkupplungsscheibe
74 befestigt. Auf der schnellaufenden Motorwelle 61; die die Getriebewelle 62 durchdringt,
ist bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g.1 eine Motorwellenkupplungsscheibe 75
uridrehbar, aber axial verschiebbar angeordnet. Mit der Motorwellenkupplungsscheibe
wirkt ein Kupplungshebel 71 zusammen, der durch einen Kupplungsmagneten 81
betätigbar ist. Im Stillstand und beim Waschgang, bei dem der Kupplungsmagnet 81
nicht eingeschaltet ist und daher der Kupplungshebel 71 sich etwa in der'
gestrichelt angedeuteten Lage befindet, ist die Motorwellenkupplungsscheibe 75 so
weit verschoben, daß sich ihre Kupplungsfläche in einem Abstand von der Kupplungsfläche
der Riemenscheibe 7- befindet. Die Riemenscheibe 7 wird durch eine Feder 72 gegen
die Getriebewellenkupplungsscheibe 74 gepreßt, so daß sie mit der Getriebewelle
62 ,gekuppelt ist. ' -Beim Umschalten von der niederen auf die hohe Abtriebsdrehzahl
wird der Schalter 82 eingeschaltet. Dadurch wird der Kupplungsmagnet -81. erregt
und der . Magnetanker angezogen, wodurch- der Kupplungshebel 71 in die voll gezeichnete
Lage verschwenkt und die Motorwellenkupplungsscheibe 75 gegen die Riemenscheibe
7 gepreßt wird, die dadurch von der Getriebewellenkupplungsscheibe 74 abgehoben
wird. Dieser Vorgang läuft jedoch mit einer zeitlichen Verzögerung ab, da der Kupplungshebel
71
über eine Kolbenstange 85 mit einem in einem Zylinder 83 angeordneten Kolben
84 verbunden ist und durch ein pneumatisches oder hydraulisches Medium in seiner
Bewegung gebremst wird. Wenn der Kupplungsmagnet 81 Spannung erhält, wird der Anker
angezogen. Dabei wird aber zunächst nur eine zwischen dem Magnetanker und dem Kupplungshebel
71 angeordnete Feder 86 gespannt; der Kupplungshebel 71 bleibt jedoch in seiner
Kupplungsstellung und das Getriebe eingekuppelt bzw. der Waschgang .eingeschaltet.
Durch die Wirkung der Feder wird der Kolben 84 langsam in den Zylinder 83 gedrückt
und der Kupplungshebel 71 verschwenkt. Nach einer gewissen Zeit, in welcher die
Trommel mit der Waschgangdrehzahl umläuft, ist die Bewegung der Kupplungsmechanik
beendigt und die in der F i g. 1 gezeichnete Schaltstellung für die höhe Abtriebsdrehzahl
für den Schleudergangantrieb erreicht. Der Zylinder 83 ist zweckmäßig so gestaltet,
daß er die Bewegung- der Kupplungsmechanik so lange -dämpft, -.bis der Kupplungsbelag
der Motorwellenkupplungsscheibe 75 in die Nähe der Ebene der Getriebewellenkupplungsscheibe
74 gelangt ist, und .dann eine schnelle Bewegung ermöglicht, damit vermieden wird,
daß die Riemenscheibe 7 gleichzeitig von beiden Kupplungsscheiben beaufschlagt wird.
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Dadurch wird erreicht, daß in jedem Fall der Scfileudergangantrieb
erst dann wirksam wird, wenn die Waschtrommel die Drehzahl des Waschganges erreicht
hat.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 bis 5 ist der Kupplungshebel
71 mit einer Schaltstange 1 verbunden, die unter der Einwirkung einer
Zug-
feder 2 steht, deren anderes Ende- an einem auf einer Scheibe 31 befindlichen
Kurbelzapfen 3 befestigt ist. Die Anordnung und die Befestigung der Feder 2 an der
Schaltstange 1 bzw. an dem Kurbelzapfen 3 ist so gewählt, daß die Feder die Schaltstange
kreuzt. Dadurch wird die Schaltstange 1 gegen den Kurbelzapfen 3 gezogen. Ein mit
dem freien Ende der Schaltstange 1 zusammenwirkender Anschlag 11 verhindert bei
der Drehbewegung -der Scheibe 31 und des Kurbelzapfens 3 zunächst die Längsbewegung
der Schaltstange.
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Zum Antrieb der Scheibe 31 dient ein am - Gehäuse des Getriebemotors
6 befestigter zweipoliger Scheibenantriebsmotor 4 mit einem Stirnräderuntersetzungsgetriebe,
dessen Untersetzungsverhältnis 1:2000 beträgt. Bei einem Kurbelweg von 90° dauert
die Verschwenkung etwa 10 Sekunden.
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In der Grundstellung (F i g. 2 und 3), die der Ein= schaltstellung
»Waschgang« entspricht, drückt die Kupplungsfeder 72 einen mit der Riemenscheibe
7 verbundenen Kupplungsring 73 gegen die mit der langsamlaufenden Getriebeabtriebswelle
verbundene Getriebewellenkupplungsscheibe 74. Über die Kupplungsstange 71 wird dabei
auf die Schaltstange 1 eine nach links gerichtete Kraft PAO übertragen. Außerdem
ist die Schaltstange 1 durch einen Anschlag 11
an einer Längsverschiebung
nach rechts gehindert: Die -Kraft PBO der schwachgespannten Feder 2 zieht
den
Kurbelzapfen 3 an einen nicht gezeichneten Anschlag (obere Kräftedarstellung in
F i g. 3).
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Wenn beispielsweise nach einem Stromausfall während des Schleuderns
der Strom wiederkommt, schalten sich gleichzeitig der Getriebemotor 6 und der Scheibenantriebsmotor
4 ein. Da der Kupplungsring 73 mit der Getriebewellenkupplungsscheibe 74 .durch
die Feder 72 kraftschlüssig verbunden ist, wird zunächst der Waschgang mit der niederen
Abtriebsdrehzahl eingeschaltet.
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Mit dem Einschalten des Scheibenantriebsmotors 4
beginnt die
Kurbelscheibe 31 sich langsam zu drehen. Dabei wird auf den Kurbelzapfen 3 ein großes
Drehmoment ausgeübt und die Schaltstange 1 von der Federkraft PB in Richtung auf
den Anschlag 11 nach rechts beaufschlagt (untere Kräftedarstellung -in F
i g. 3). Im weiteren Verlauf wird durch den Kurbelzapfen 3 die Feder 2 gespannt
und zugleich die Schaltstange 1 verschwenkt, bis sie die in F i g. 4 gezeigte Stellung
einnimmt und die Federkraft auf den Wert PB, steigt. Inzwischen hat die Waschtrommel
mit Sicherheit die Waschdrehzahl erreicht. Sobald der Anschlag 11 die Schaltstange
1 freigibt, wird auch die Federkraft PBi frei und die Schaltstange mit der Resultierenden
PR, schlagartig in die Schaltstellung »Schleudergang« (F i g. 5) gezogen. Dabei
wird die Kupplungsfeder 72 gespannt und die Schaltfeder 2 etwas entspannt, so daß
auf die Schaltstange die Kräfte PAZ und PB2 bzw. die- Resultierende PR2 einwirken.
Dieser Resultierenden entspricht die Kraft, mit welcher der Kupplungsring 73 an
.die Motorwellenkupplungsscheibe 75 gepreßt wird.
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Es ist wünschenswert, daß der Getriebemotor möglichst schwach dimensioniert
ist. Es muß aber vermieden werden, .daß nach dem schlagartigen Kuppeln der schellaufenden
Motorwelle mit der langsam laufenden Trommel der Getriebemotor 6 beim Hochlaufen
über sein Kippmoment belastet wird. Dies wird dadurch erreicht, daß der Anpreßdruck
des Kupplungsringes 73 an die Motorwellenkupplungsseheibe 75 so eingestellt ist,
.daß .die Kupplung rutschen kann. Die Zugfeder 2 muß daher so bemessen werden, daß
die Resultierende PR, zunächst verhältnismäßig klein ist. Um nach einem gewissen
Hochlauf eine rutschfreie Kupplung zu gewährleisten, wird die Resultierende PR2
dadurch vergrößert, daß die Schaltstange 1 nach erfolgter Längsverschiebung noch
etwas weiter verschwenkt wird. Dadurch wird die Zugfeder 2 nachgespannt. Der weitere
Verschwenkungsweg der Schaltstange 1 ist durch eine als Anschlag wirkende Feder
12 begrenzt, der zweckmäßig federnd ausgebildet ist.
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Der kleine Scheibenantriebsmotor 4 bleibt während des Schleudervorganges
eingeschaltet. Er ist so bemessen, daß das in der Kurzschlußstellung auf den Kurbelzapfen
3 einwirkende Drehmoment größer ist als das .durch die Federn 72, 2 und 12 erzeugte
Rückdrehmoment.
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Wenn zum Beendigen des Schleudervorganges das Programmsteuergerät
den Scheibenantriebsmotor 4
abschaltet, wirkt auf den Kurbelzapfen im wesentlichen
nur noch die Kraft PR, = PA3 + PB, ein, die ihn zurückdreht, wobei P,43 die Kraft
der Feder 72 und PB, die Kraft der Zugfeder 2 ist. Damit dabei nicht auch der Läufer
des Scheibenantriebsmotors 4 zurückgedreht werden muß, ist die kraftschlüssige Verbindung
zwischen ihm und dem Kurbelzapfen unterbrochen. Dies kann dadurch geschehen, daß
der Scheibenantriebsmotor 4 als Verschiebeankermotor ausgebildet ist, wobei der
Rotor mit dem ersten Glied des Untersetzungsgetriebes verbunden ist und nach Abschalten
zusammen mit diesem ersten Glied von dem Untersetzungsgetriebe gelöst wird. Da bei
der Rückdrehung des Kurbelzapfens sich zunächst nur die Zugfeder 2 entspannt, ist
bald ein Punkt erreicht, bei welchem die Kraft PB3 kleiner wird als PA3. Von diesem
Zeitpunkt ab wirkt die Differenz dieser Kräfte auf die Schaltstange 1 und zieht
sie in die Ausgangsstellung zurück, wodurch eine weiche Kupplung mit der Getriebewellenkupplungsscheibe
74. erfolgt. Die noch teilweise gespannte Zugfeder 2 verschwenkt dann die
Schubstange hinter den Anschlag 11 und zieht schließlich .den Kurbelzapfen in seine
Grundstellung zurück.
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Im Rahmen der Erfindung sind Abwandlungen gegenüber der dargestellten
und beschriebenen Vorrichtung möglich. So könnte der Kurbelweg mehr als 90° betragen,
so daß .die Schaltstange 1 zunächst eine Schwenkbewegung nach der anderen Richtung
ausführt. Ferner könnte die die Schaltstange beaufschlagende Feder als Spiralfeder
ausgebildet sein. Schließlich könnte zwischen der Scheibe 31 und dem Untersetzungsgetriebe
des Scheibenantriebsmotors 4 eine Kupplung oder ein Freilauf angeordnet sein, die
durch den Verschiebeanker des Scheibenantriebsmotors oder, falls dieser nicht als
Verschiebeankermotor ausgebildet ist, durch eine andere Einrichtung gesteuert werden.