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Schal tgetriebemotor für Waschmaschinen mit Iirtpuls schaltung, mit
-Getriebeübersetzung zur Erzeugung einer Anlegedrehzahl und elektronischer Drehzahlregelung
zur Erzeugung von Wasch- und Schleuder änen Die Erfindung betrifft einen Getriebemotor,
insbesondere für Waschinascliinen mit mindestens 3e einer Wasch- und Schleuderdrehzahl
der Wasctrommel, bestehend aus einem Elektromotor und einem mit diesem verbundenen
Schaltgetriebe, wobei dieses eine Eingangs- und eine Ausgangswelle aufweist, zwischen
denen übertragungselemente für mindestens zwei Gangstufen mit mindestens zwei Schaltkupplungen
liegen, von denen eine erste als durch Schaltimpulse des Elektromotors betätigte
Fliehkraftkupplung und eine zweite vorzugsweise als Freilaufkupplung ausgebildet
ist.
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In der Antriebstechnik für Waschmaschinen sind verschiedene Lösungen
bekannt, um ausschließlich über Elektromotoren - entweder polumschaltbare Motoren
oder 2-Motoren-Antrieb - die verschiedenen Drehzahlen zum Antrieb der Waschtrommel
bei den verschiedenen Arbeitsgängen zu erzeugen. Diese Ausführungen ergeben zumeist
einen hohen Bauaufwand und liefern nur eine Wasch- und eine Schleuderdrehzahl.
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Ferner sind Elektromotoren bekannt, die mit einem Schaltgetriebe kombiniert
durch die Umschaltung des Getriebes verschiedene Drehzahlen zu realisieren gestatten.
Nachteilig ist bei diesen Einrichtungen der Bauaufwand, der sich durch Verwendung
polumschaltbarer, z. B. 6/4/2-poliger Motoren oder durch zusätzliche Schaltelemente
für das Getriebe, wie z, B. Elektromagnet, pneumatische oder hydraulische Hilfsmittel
und die dazu gehörenden Schaltmuffen, Schaltgestänge und dgl, ergibt.
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Die Erfindung geht aus von einem vorgeschlagenen Getriebemotor, der
gegenüber diesem Stand der Technik insoweit weiterentwickelt ist, da er zur Getriebeschaltung
keine zusätzlichen Elemente benötigt, sondern diese Schaltung durch Schaltimpulse,
d. h. Aus- bzw. Einschalten des Elektromotors, bewirkt werden kann, Aufgabenstellung
der Erfindung ist es, einen derartigen Getriebemotor in der Hinsicht weiterzuentwickeln,
daß die Umschaltung auch unter ungünstigen Betriebsbedingungen
sicher und ohne Schwierigkeiten erfolgt und bei dem die Waschtrommel auch nach dem
Abschalten des Motors in dem Betriebszustand, in dem die Schaltung erfolgt, kurze
Zeit in der bestehenden Drehrichtung weiterläuft.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die über setzung
der Übertragungselemente des Getriebes so bemessen ist, daß bei gesperrter Fliehkraftkupplung
und bei eingeschalteter zweiter Kupplung bei normaler Schlupfdrehzahl des Elektromotors
eine Drehzahl der Waschtrommel erzielt wird, die zum Verteilen oder Anlegen der
Wäsche an die Waschtrommelwände vor Einschalt
tung des Schleuderganges
vorgesehen ist und bei Freigabe der Selbsthaltung der Fliehkraftkupplung durch Schaltimpuls
und ausgeschalteter zweiter Kupplung ebenfalls bei normaler Schlupfdrehzahl eine
Drehzahl der Waschtrommel erzielt wird, die zum Trockenschleudern dient.
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Dadurch, daß mit der niedrigen Drehzahl des Getriebes eine Verteiler-
bzw. Anlegedrehzahl an der Waschtrommel erzeugt wird, wird gewährleistet, daß die
Umschaltung in den Schleudergang durch kurzzeitiges Ausschalten des Elektromotors
sicher vor sich geht, wobei die Anlege- bzw. Verteilerdrehzahl so hoch ist, daß
bein kurzzeitigen Abschalten des Elektromotors die Waschtrommel nicht zurückpendeln
kann und somit die selbsthaltende fliehkraftbetätigte Kupplung mit Sicherheit löst
und damit nach Wiederschalten des Elektromotors durch Kuppeln der Fliehgewichte
der Schleudergang eingeschaltet wird.
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Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Getriebemotorausbildung sind
die, daß der Motor sehr billig gebaut werden kann, da er nur eine Drehzahl zu haben
braucht, und daß die Getriebeübersetzung relativ klein gehalten werden kann, da
über das Getriebe die Anlegedrehzahl erzeugt wird, die mit 70-90 U/min nicht unwesentlich
über der normalen Waschdrehzahl liegt.
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Das weitere Merkmal der Erfindung besteht darin, daß - an sich bekannte
- Mittel zur elektronischen Drehzahlregelung des Elekwähnen,
daß
der Elektromotor im Schleudergang;, wenn überhaupt erforderlich, mit sehr-geringer
Kondensatorkapazität auskommen wird, weil er durch die günstige Wäscheverteilung
in der Waschtrommel durch die stets vorauslaufende Anlegedrehzahl und durch die
Wirkung der Fliehkrftk'upplung, nur ein geringes Hochlaufmoment aufbringen muß.
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Erfindungsgemäß wird in diesem Zusammenhang daher noch vorgeschlagen,
wie an sich bekannt, als Elektromotor einen Asynchronmotor mit einer: normalen Schlupfdrehzahl
von 1400:: oder 2800 U/min zu verwenden und weiter, wie an sich ebenfalls bekannt,
als Verteiler- oder Anlegedrehzahl an der Waschtrommel ca. 70 - 90 U/rin vorzusehen,
In den Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Die Zeichnungen zeigen im einzelnen: Fig. 1 einen Teillängsschnitt
durch einen Getriebemötor gemäß der Erfindung, wobei im wesentlichen das Getriebe
und von Motor nur das Lagerschild und die Elektromotorwelle dargestellt sind.
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Fig. 2 zeigt einen Querschnitt II-II durch die Teig. 1.
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Dabei bezeichnet 1 die Elektromotorwelle, an deren Ende ein Fliehgewichtsträger
2 befestigt ist, der mittels Bolzen 3 fliehgewichtsbacken
4 trägt,
Die Teile Position l bis 4 laufen mit der Drehzahl des Motors um. Die Fliehgewichtsbacken
4 auf dem Träger 2 sind umgeben von einer Kupplungstrommel 5, die mit einer Riemenscheibe
6 verbunden istf welche ihrerseits auf einer Hohlwelle 7 angeordnet ist. Die oll'welle
7 wiederum ist koaxial auf der Elektromotorwelle 1 gelagert und wird vom Motor mit
geringerer Drehzahl als die Elektromotorwelle 1 angetrieben. Zwischien der Elektroinotorwelle
1 und der mit geringerer Drehzahl laufenden Riemenscheibe 6 auf der Hohlwelle 7
ist ein als Schaltelement dienender Schaltring 8 angeordnet, welcher mit radialen
Schaitzähnen 9 ausgerüstet ist. Der Schaltring 8 selbst ist über eine Friktionsfeder
10 mit der Riemenscheibe 6 verbunden. Die Schaltzähne 9 arbeiten dabei mit Gegenzähnen
11 zusammen, die an den Fliehgewichtsbacken 4 innen vorgesehen sind. Dabei stehen
die Fliehgewichtsbacken 4 unter Einfluß von Federn 12, welche diese zum Wellenzentrum
hin zu ziehen bestrebt sind. Der Schaltring 8, die Friktionsfeder 10, die Fliehgewichtsbacken
4, die über Bolzen 3 am Fliehgewichtsträger 2 befestigt sind, bilden zusammen mit
der Kupplungstrommel 5 die erste Schaltkupplung, die als selbsthaltende Fliehkraft---kupplung
ausgebildet ist.
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Die Freilaufkupplung 25 ist die als zweite Schaltkupplung bezeichnete
Einrichtung. Ihr Aufbau wird im einzelnen noch beschrieben.
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Die Elektromotorwelle 1 ist im Motor selbst über zwei Lager--ste£len'geigert.
Die eine Lagerstelle im Lagerschild 20 des Elektromotors ist in der Fig. 1 dargestellt.
Auf der Elektromotorwelle 1 ist das Sonnenrad 14 eines Planetenradgetriebes
angeordnet,
außerdem trägt diese Welle über Lager 13 und 15 die bereits erwähnte Hohlwelle 7
mit der Riemenscheibe 6 und über ein Lager 16 einen Planetenradträger 17. - Dieser
Planetenradträger kann dabei aus mehreren Teilen zusammengesetzt und an weiteren
Stellen gelagert sein, beispielsweise über Lagerbuchsen 18 und 19 im Lagerschild
20. - In dem Planetenradträger 17 ist wenigstens ein Planetenrad 21 auf Bolzen 22
drehbar gelagert. Je nach dem gewünschten Übersetzungsverhältnis kann jedes beliebige
geeignete Planetenradgetriebe verwendet werden. In dem zu beschreibenden Ausführungsbeispiel
ist ein Planetenradgetriebe gewählt, welches aus Sonnenrad 14, Planetenrad 21, das
dabei zweistufig ausgebildet ist, und einem am Lagerschild 20 befestigten Hohlrad
23 besteht. Dieses Hohlrad wird dabei zweckmäßig zugleich in Form eines Schutzgehäuses
24 ausgebildet.
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Sehr vorteilhaft kann es dabei noch sein, das Hohlrad aus Kunststoff
herzustellen.
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Im Kraftfluß zwischen der Hohlwelle 7 und dem Planetenradträger 17
ist eine Freilaufkupplung 25 vorgesehen, die in beiden Drehrichtungen wirkend ausgebildet
sein kann. Vorteilhaft ist die Freilaufkupplung als Klemmrollenfreilauf ausgebildet.
Dieser Klemmrollenfreilauf besteht aus Klemmrollen 26, einem Rollenhalter 27 und
einer Friktionsfeder 28.
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Die Anordnung des Getriebemotors in der Waschmaschine ist im allgemeinen
so getroffen, daß er eine mit ihrer Achse vorzugsweise horizontal liegende Waschtrommel
über die Riemenscheibe 6, einen nicht dargestellten üblichen Keilriemen und eine
Riemenscheibe auf der Waschtrommelwalle antreibt.
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Die Funktion des dargestellten Ausführungsbeispiels ist im folgenden
erläutert.
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Die Drehzahl des antreibenden Elektromotors kann beliebig sein, jedoch
ist entsprechend der Motordrehzahl die Fliehkraftkupplung zur Verbindung der Wellen
zu bemessen. Es soll vorzugsweise ein Asynchronmotor mit einer Schlupfdrehzahl von
1400 oder 2800 Ulmin verwendet werden. Die Getriebeübersetzung ergibt sich bei dem
beschriebenen Beispiel mit zwei Abtriebswellen aus dem Verhältnis der Drehzahl der
schneller laufenden Abtriebswelle, die die Wäschetrommel im Schleudergang antreibt,
und derjenigen der langsameren Welle, die den Antrieb für die Wäschetrommel in dem
Gang liefert, der zum Verteilen und Anlegen der Wäsche an die Trommel dient. Zum
Beispiel ergibt sich bei einer Schleuderdrehzahl von 850 U/min und einer Verteiler-
oder Anlegedrehzahl von 70 bis 90 Ulmin für das Planetenradgetriebe ein Übersetzungsverhältnis
von ca. ,5 : 1 Lis ca. 10? 1.
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In der Ruhestellung des Schalt getriebes werden die Fliehgewichte
4 am Träger 2 durch die Federn 12 zur Wellenzentrum gezogen. Wenn nur. das Schaltgetriebe
aus dem Stillstand heraus angefahren wird, ist mit der Elektromotorwelle 1 auch
die Drehzahl des Fliehgewichtsträgers 2 noch klein, die Flieligewichte 4 werden
von den Federn 12 immer noch nach innen gezogen und die Gegenzähne 11 kommen in
Eingriff mit den Schaltzähnen 9 des langsamer laufenden Schaltringes 8, der seine
geringere Drehzahl gegenüber der Welle 1 über die Friktionsfeder 10 von der Riemenscheibe
46 bzw, der Hohlwelle 7 erhielt, die ihrerseits
über das vorgeschaltete
Untersetzungsgetriebe mit den Antriebsmotor verbunden ist. In dieser Stellung, ist
die Verteiler- oder Anlegedrehzahl eingeschaltet, die ca. 70 bis 90 Ulmin beträgt.
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Der Schaltring 8 erhält nach' Eingreifen der Zähne 11 im Teil 9 nunmehr
die gegenüber der Hohlwelle 7 höfrere Drehzahl der Getriebewelle 1. Bei der erreichten
vollen Motordrehzahl des Flichgewichtsträgers 2 auf der Welle 1 streben die Fliehge
wichte 4 nach außen, werden am Ausschwenken entgegen der Kraft der Feder 12 jedoch
durch: den Eingriff der Gegenzähne 11 in die Schaltzähne 9 am Schaltring 8 gehindert.
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Wenn nun der Antriebsmotor sehr kurzzeitig abgeschaltet wird, sinkt
die Drehzahl der Elektromotorwelle 1 schneller als die wenige der Hohlwelle 7 mit
der Riemenscheibe 6, die vor allem in Verbindung, mit dem über den Riemen angetriebenen
Maschinenteil, beispielsweise der Wäschetrommel einer Waschmaschine, ein größeres
Schwungmoment aufweist. Bei diesem Schaltimpuls, d. h., Unterbrechen des Antriebs
über Welle 1, wird der Schaltring 8 durch die Friktionsfeder 10 in der Drehzahl
der zunächst praktisch unverändert weiterdrehenden Riemenscheibe 6 mitgenominden.
Hierbei entsteht zwischen den Zähnen 9 des Schaltringes 8 und den Zähnen 11 der
Fliehgewichte 4 eine Relativbewegung, wodurch die Zähne außer Eingriff gebracht
werden und die Fliehgewichte 4 nunmehr ausschwenken können.
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In diesem Betriebszustand wird der Antriebsmotor, beispielsweise der
Elektromotor der Waschmaschine, in gleicher Drehrichtung
wieder
eingeschaltet. Die ausgeschwenkten Fliehgewichte 4 treiben nunmehr die Kupplungstrommel
5 und damit die Riemenscheibe 6 an, der schnelle Gang des angetriebenen Maschinenteils,
beispielsweise der Wäschetrommel, ist eingeschaltet und dient zum Schleudern der
Wäsche.
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Die Umschaltung durch Schaltimpuls des Elektromotors erfolgt störungsfrei,
insbesondere kann die Trommel infolge der stattgefundenen Verteilung bzw. dem Anlegen
der Wäsche an die Trommel nicht zurückpendeln, wodurch eine Schaltung verhindert
würde da die Schaltzähne 9 in diesem Fall im- Schaitring 8 eingehakt blieben.
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Wenn bei diesem B.eisiien des Antriebs einer Waschmaschine die Wasche
trommel durch den Elektromotor reversierend angetrieben wird, erfolgt der gleiche
Vorgang wie vorstehend bereits beschriebenX Nach dem kurzzeitigem Abschalten des
Rotors werden die Fliehgewichte 4 freigegeben und können ausschwenken. Da beim Reversierantrieb
jedoch keine Motorzuschaltung in gleicher Drehrichtung erfolgt, werden die Fliehgewichte
und damit auch die Welle 1 rasch von der Wäschetrommel abgebremst, so daß die Flichgewichte
unter Einfluß der Federn 12 in ihre Ausgangsstellung zurückgehen. lach diesem Bremsvorgang
kann die Umschaltung in die andere Drehrichtung des Waschganges der Wäschetrommel
erfolge.
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Um den Reversierantrieb mittels des erfindungsgemäßen Schaltgetriebes
zu ermöglichen, ist es denkbar, neben der Fliehkraftbacke
mit
der Verzahnung für die eine Eingriffsrichtung jeweils eine zweite Fliehkraftbacke
mit einer entgegengesetzt wirkenden Verzahnung vorzusehen, die mit entsprechenden
Vorsr1mgem am Schaltring zusammenarbeiten oder die zum Eingriff efind1iehen Zähne
des Schaltringes symmetrisch doppeltwirkend auszubilden.
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Wird an dem elektromotorischen Teil des Getriebemotors die an sich
bekannte elektronische Drehzahlregelung angewendet, so ist es möglich, auf diese
Weise über die niedrige Schaltstufe des Getriebes einen oder mehrere Waschgänge
und über die höhere Schaltstufe des Getriebes einen oder mehrere Schonschleudergänge
einzuschalten. Dabei wird die Zahl der Wasch- oder Schonschleudergänge von der Zahl
und Abstufung der durch elektronische Drehzahlregelung erzielbaren Motordrehzahlen
abhängen. Die elektronische Drehzahlregelung eines Elektromotors, wie sie hier angewendet
werden könnte, ist im übrigen beispielsweise aus der Zeitschrift "Elektronik", Heft
3/1966, Seiten 65 bis 67,oder Heft 2/67, Seiten 45 und 46, zu entnehmen. @