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Antriebseinheit für rotierende Werkzeuge, vorzugsweise eine Schuhbürste
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für rotierende Werkzeuge mit einem bei
Überlastung schlupfenden Übertragungsglied zwischen einer Antriebseinheit und einem
Werkzeug, vorzugsweise einer Schuhbürste.
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Derartige Antriebseinheiten sind bekannt und finden insbesondere für
Haushaltsgeräte Verwendung. Haushaltsgeräte sind zwar Gebrauchsartikel, aber lassen
sich nur dann gut und in grossen Stückzahlen absetzen, wenn ihre Preislage so günstig
ist, dass beim Kauf eines solchen Gerätes für den grössten Teil der Konsumenten
der Preis erschwinglich ist und sie auch sonst Vorteile, wie bequeme Handhabung
und Narrensicherheit, aufweisen. Der Preis solcher Geräte wird in erster Linie vom
Antriebsmotor bestimmt. Als Antriebsmotoren, von denen eine relativ grosse Antriebsleistung
bei kleinem Gewicht verlangt wird, kommen hauptsächlich Elektromotoren mit hoher
Drehzahl und kleiner Bauweise infrage. Zur Herabsetzung der Drehzahl und der Erzeugung
eines grossen Drehmomentes wird ein Untersetzungsgetriebe benötigt.
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Hierfür geeignete Motoren befinden sich entsprechend dem heutigen
Stand der Technik auf dem Markt. Schwierigkeiten bereitet aber die Wahl von geeigneten
Untersetzungsgetrieben, welche ebenfalls leicht, klein, verschleissfest und preisgünstig
sein sollen. Zahnradgetriebe oder Friktionsgetriebe mit mehreren getrennten Wellen
erfüllen diese Forderungen nicht und führen zumeist trotz preiswerter und leistungsfähiger
Antriebsmotoren zu erheblichen Verteuerungen der Antriebseinheiten und zu grösseren
Abmessungen, ganz abgesehen von deren Störanfälligkeit.
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Aber auch die Betriebssicherheit spielt bei Haushaltsgeräten eine
entscheidende Rolle. Haushaltsgeräte, deren Antriebsmotoren
zum
Beispiel durch Festbrennen der Kohlebürsten auf dem Kollektor oder Durchbrennen
der Wicklung, bei geringster Überlastung ausfallen, geben zu häufigen Reklamationen
Anlass und müssen deshalb oft nach kurzer Zeit wieder aus dem Handel gezogen werden.
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Um die Überlastung dieser Motoren zu vermeiden, sind Ausführungen
von Antriebseinheiten bekannt, die zum Beispiel eine Rutschkupplung haben oder elektrische
Überstromsicherungen. Im ersten Fall ist der Materialverschleiss sehr hoch und die
Einstellung der Rutschkupplung schwierig, und im anderen Fall ist die Handhabung
der elektrischen Sicherung kompliziert, ausserdem verbrennen bei wiederholtem Ansprechen
der Sicherung deren Kontakte.
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Das deutsche Gebrauchsmuster Nr. 1.911.160 weist einen schlupfenden
Antrieb auf, der aber nur eine direkte Übertragung der Drehzahl des Antriebsmotors
auf die Schuhbürste zulässt.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe umfasst demnach eine Antriebseinheit
für Werkzeuge, deren Herstellungs- und Materialkosten so preisgünstig sind, dass
sie leicht zu verkaufen ist. Der konstruktive Aufbau der Antriebseinheit soll im
Sinne einer bequemen Handhabung leicht und raumsparend ausgeführt sein.
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Ausserdem soll die Antriebseinheit ein hohes Nass von Betriebssicherheit
aufweisen und für etwaige Reparaturen leicht zugänglich und unkompliziert sein.
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Die Aufgabe gemäss der vorliegenden Erfindung wird dadurch gelöst,
dass ein Untersetzungsgetriebe gleichzeitig als schlupfendes Übertragungsglied ausgebildet
ist.
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Wie einleitend bereits gesagt, erweisen sich für den Antrieb von Antriebseinheiten
Motoren mit hoher Drehzahl im Bereich von mehreren tausend Umdrehungen als besonders
günstig, Mit einer solchen Drehzahl lässt sich zum Beispiel eine rotierende Schuhbürste
aber nicht betreiben, und es ist erforderlich, ein Untersetzungsgetriebe zwischen
den Antriebsmotor und das Werkzeug
zu schalten. Die üblichen Zahnradgetriebe
sind für diesen Zweck wohl anwendbar, aber sie sind laut und benötigen für die einzelnen
Wellen ihrer Getrieberäder entsprechend viele Lager.
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Das ist sehr aufwendig und erfordert viel Raum. Es stellt sich also
die zusätzliche Aufgabe, ein besonders kleines Getriebe einfacher Bauart zu finden.
Diese Aufgabe wird vorteilhaft durch die Verwendung eines Friktionsgetriebes als
Untersetzungsgetriebe gelöst, welches eine gemäss der Erfindung besonders einfache
Ausgestaltung aufweist, in dem nämlich das Friktionsgetriebe einen mit einem drehenden
Antrieb fest verbundenen ringförmigen Innenteil, einen gegenüber dem Innenteil feststehenden
ringförmigen Aussenteil, mindestens einen Wälzkörper, der sich auf der Aussenfläche
des Innenteils und der Innenfläche des Aussenteils abwälzt, und einen von dem Wälzkörper
mitgenommenen, mit dem Werkzeugträger verbundenen Abtriebsteil aufweist. Das ist
so zu verstehen, dass sich ähnlich wie bei einem Kugellager, zwischen einen drehenden
Innenteil und einem feststehenden Aussenteil Wälzkörper befinden, die aber in diesem
Fall ihre Relativbewegung auf einen zylindrischen Abtriebsteil übertragen.
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Für eine sichere Lagerung des Abtriebsteils erweist es sich als vorteilhaft,
dass mehrere als Kugeln ausgebildete Wälzkörper vorgesehen sind.
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Der mit dem Werkzeugträger verbundene Abtriebsteil hat die Aufgabe,
mit einer niedrigeren Drehzahl als der des Antriebsmotors das Werkzeug beziehungsweise
zum Beispiel eine Schuhbürste zu drehen. Um das zu bewirken, ist eine Verbindung
zwischen diesem und den als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern erforderlich. Hierzu
ist der Abtriebsteil in einfacher und raumsparender Weise die Wälzkörper (Kugeln)
in der Art eines Käfigs ausnehmend ausgebildet, so wie dies ähnlich auch bei Kugellagern
der Fall ist.
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Normalerweise ist es üblich, Getriebeteile zu ölen oder in eine Fettfüllung
einzulagern. Auch die Anwendung von Molykote (Molybdän) hat sich als Dauerschmierung
bei verschiedenen Anwendungsfällen bewährt. Fett- und Ölschmierungen bedürfen aber
einer
gewissen Wartung und verursachen durch Heraustropfen aus ihren Lagern, soweit diese
nicht besonders abgedichtet sind, Verunreinigungen. Die Molykote-Schmierung ist
für eine einwandfreie Wirksamkeit an bestimmte Lagerwerkstoffe gebunden. Allen diesen
Schwierigkeiten wird gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung in sehr praktischer
Weise dadurch aus dem Wege gegangen, dass zumindest die mit dem Wälzkörper in Berührung
kommenden Flächen des Abtriebsteils gute Trockengleiteigenschaften aufweisen.
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Eine sehr vereinfachende und kostensparende Ausführung des Werkzeugträgers
ergibt sich auch dadurch, dass der Abtriebsteil als Werkzeugträger ausgebildet ist.
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Der grundlegende Aufbau der Antriebseinheit soll so gestaltet sein,
dass er-wenig Raum beansprucht und trotzdem eine Form hat, die beim Gebrauch bequem
zu handhaben ist. Dies wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch
erreicht, dass der Antriebsmotor, der ringförmige Innenteil und der ringförmige
Aussenteil eine starre Baueinheit bilden, die bezüglich eines sie umgebenden Gehäuses
so geformt ist, dass sie in dem Gehäuse unverrückbar fixiert ist, wobei das Gehäuse
aus einem besonders leichten und handlich geformten Material besteht. Ganz wesentlich
im Hinblick auf die raumsparende und einfache Ausführung des Gerätes ist es auch,
dass sämtliche rotierenden Teile rotationssymmetrisch ausgebildet sind und eine
gemeinsame Achse haben.
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Wegen dem früher Gesagten und bezüglich des Zusammenarbeitens der
Untersetzungsgetriebeteile, wobei zu beachten ist, dass das sehr einfache Untersetzungsgetriebe
ja als schlupfendes Glied ausgebildet ist, sind die folgenden Ausführungsmerkmale
gemäss der Erfindung von Wichtigkeit und verdienen, besonders hervorgehoben zu werden.
So ist es zweckdienlich, dass der Antriebsmotor ein hochtouriger Elektromotor ist,
dessen Welle mit dem ringförmigen Innenteil verbunden ist und durch eine Druckfeder
axial Dreh so verschiebbar ist, dass sie zur Übertragung des ghweXmomentes
einen
Reibschluss zwischen Wälzkörper, dem ringförmigen Innenteil und dem ringförmigen
Aussenteil herstellt, Dieser Reibschluss, der einmal zur Kraftübertragung erforderlich
ist und aber auch die Fähigkeit zum Schlupfen bei Überlastung beziehungsweise Bremsung
des Werkzeuges haben soll, wird nach einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung
vorteilhaft dadurch bewirkt, dass der ringförmige Aussenteil eine von dem Wälzkörper
axial übertragene Kraft aufnehmende Fläche aufweist. Es ist ohne Belang, ob diese
Fläche gekrümmt oder planparallel ist. Eine gleiche Ausbildung kann auch der ringförmige
Innenteil aufweisen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Antriebseinheit und Fig. 2 einen
Schnitt nach Linie II-II in Fig. lo Mit 1 ist eine Antriebseinheit mit der äusseren
Form eines handlichen stabähnlichen Gerätes für eine rotierende Schuhbürste 12 dargestellt.
In einem zweiteiligen Kunststoffgehäuse 4 befindet sich ein Antrieb in Form eines
hochtourigen Elektromotors 2 mit einer axial verschiebbaren Welle 3. Mit der Welle
3 ist fest verbunden ein Innenteil 7 eines als schlupfendes Übertragungsglied ausgebildeten
Untersetzungsgetriebes la, das als Priktionsgetriebe ausgebildet ist. Zu dem Untersetzungsgetriebe
13 gehört auch ein ringförmiges Aussenteil 6, welches über drei als Wälzkörper ausgebildete
Kugeln 8 mit dem Innenteil 7 in Verbindung steht. Der ringförmige Aussenteil 6 hat
eine zum Aufnehmen einer von den Kugeln übertragenen axialen Kraft ausgebildete
Fläche 14. Zwischen Innenteil 7 und Aussenteil 6 ist das Abtriebsteil 11 gelagert.
Abtriebsteil 11 hat drei Bohrungen 16 zur Aufnahme der Kugeln 8 in der Art eines
Kugellagerkafigs. In einem Lagergehäuse 19 befindet sich eine Druckfeder 17 und
eine Kugel 18, die mit der Welle 3 in Verbindung stehen und diese in axialer Richtung
gemäss dem Pfeil A drücken. Aussenteil 6 ist in ein Futter 9 eingepresst, welches
fest mit dem Gehäuse-4 verbunden ist. Die kreisförmige Schuhbürste 12 ist auf das
einseitig abgeflachte Abtriebsteil 11 gesteckt und wird mittels einer
von
einer Druckfeder 22 beaufschlagten Kugel 21 arretiert. Zwei runde Stege 23, die
im Gehäuse 4 vorgesehen sind, dienen zur Fixierung des vorderen Motorflansches 24,
der auch das Untersetzungsgetriebe 13 aufnimmt. An seinem rückwärtigen Ende wird
das Gehäuse 4 mit dem Deckel 26 abgeschlossen. Deckel 26 trägt einen Schwamm 27
zur Aufnahme eines Putzmittels.
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Die Wirkungsweise der Antriebseinheit gemäss Fig. 1 und 2 ist folgendermassen
Wenn der hochtourige Elektromotor 2 eingeschaltet wird, so dreht sich seine Welle
3 in Richtung des Pfeiles B (siehe Fig. 2)o Dadurch, dass der auf der Welle 3 fest
sitzende Innenteil 7 über Reibschluss mit den Kugeln 8 und diese wiederum mit dem
Aussenteil 6 in Verbindung stehen, werden die Kugeln 8 in Richtung des Pfeiles c
(Fig. 2) angetrieben. Dabei rotieren die Kugeln 8 mit einer Drehzahl, die dem Verhältnis
des Aussendurchmessers des Innenteils 7 und des Durchmessers der Kugeln selbst entspricht.
Mit dieser Geschwindigkeit rollen sich die Kugeln auf der Fläche 14 des feststehenden
Aussenteiles 6 ab und legen dabei einen entsprechenden Weg in Richtung des Pfeiles
D zwischen dem Innenring 7 und dem Aussenring 6 zurück. Die Geschwindigkeit, mit
der die Kugeln den Weg in Richtung D zurücklegen, ist in jedem Fall niedriger als
die Drehzahl der Welle 3.
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Die Übertragung des Drehmomentes von der Motorwelle 3 auf den Abtriebsteil
11 wird dadurch erreicht, dass die Feder 17 über die Kugel 18 die Welle 3 in axialer
Richtung so verschiebt, dass ein guter Reibschluss zwischen der Fläche 14 des Aussenteils
6, der Kugel 8 und der Aussenfläche des Innenteils 7 vorhanden ist.
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Dabei befinden sich die Kugeln 8 in den Bohrungen 16 des Abtriebsteils
11. Das Abtriebsteil 11, welches gleichzeitig als Werkzeugträger ausgebildet ist,
besteht vorzugsweise aus einem Material mit guten Trockengleiteigenschaften. Dadurch
können sich die Kugeln 8, während sie auf ihrer Bahn das Abtriebsteil mitnehmen,
leicht in den Bohrungen 16 bewegen, ohne dass eine störende Reibung auftritt.
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Wird die Schuhbürste 12 nun aus irgendeinem Grund abgebremst oder
so stark belastet, so dass das Drehmoment des Motors nicht mehr ausreicht, die Bürste
zu bewegen, dann tritt zwischen dem Aussenteil 6 und dem Innenteil 7 eine Relativbewegung
ein, in deren Verlauf die Kugeln 8 auf ihren Reibungsflächen schlupfes.
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Je nachdem wie stark die Druckfeder 17 bemessen ist, tritt die Schlupfwirkung
bei Überlastung früher oder später ein.
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Der Schwamm am Deckel 26 ist mit einem flüssigen Putzmittel getränkt,
was vor dem Putzen der Schuhe auf dieselben aufgetragen werden kann.
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Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Antriebseinheit
durch Verwendung einfacher Bauteile, zum Beispiel preisgünstig herzustellende Kunststoffteile,
kostensparend hergestellt werden kann. Die klare und übersichtliche Anordnung der
Einzelteile selbst erlaubt ausserdem eine rationelle Fertigung und - wenn Reparaturen
erforderlich sind - eine rasche Austauschbarkeit der Teile. Die Betriebssicherheit
ist sehr gross, weil erfindungsgemäss ein sicher arbeitendes schlupfendes Untersetzungsgetriebe
einfachster Bauart vorgesehen ist, das die Verwendung eines preiswerten hochtourigen
Elektromotors erlaubt.
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Schliesslich muss noch auf die bequeme Handhabung des Gerätes durch
seine leichte und formschöne Bauart hingewiesen werden.
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- Patentansprüche -