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Waschmaschinen-Schaltgetriebe
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Waschmaschinen-Schaltgetriebe für
mindestens je eine Wasch- und Schleuderdrehzahl der anzutreibenden Wäschetrommel,
wobei eine Getriebe-Eingangs- und eine -Ausgangswelle und ein zwischenschaltbares
Untersetzungsgetriebe und eine Fliehkraftkupplung mit Sperrorganen vorgesehen sind,
wobei die Sperrorgane auch oberhalb der Einrückdrehzahl der Fliehkraftkupplung wirksam
sind und die Sperre aus einem Kulissenteil jeweils in einem Schaltfliehgewicht besteht,
in welcher ein am Kupplungsfliehgewicht angebrachter axialer Schaltstift geführt
ist.
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Es ist bereits ein Waschmaschinen-Schaltgetriebe bekannt, welches
zum Antrieb der Wäschetroniniel im Wasch- und Schleudergang der Maschine dient (DT-OS
22 35 633).
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Bei dem bekannten Schaltgetriebe werden die Wasch- bzw. Schleudergang-Drehzahlen
dann erhalten, wenn als Antrieb ein polumschaltbar ausgebildeter Elektromotor verwendet
wird. Ein derartiger Elektromotor ist jedoch verhältnismäßig aufwendig.
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Der vorliegenden Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde,
ein Schaltgetriebe zu schaffen, das,mittels eines einfach aufgebauten Elektromotors
mit einer einzigen Drehzahl angetrieben, dennoch eine Wasch- und eine Sohleudar-Dreheahl
liefert.
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Dazu dient erfindungsgemäß das Merkmal, daß der Steuerkulisse im Schaltfliehgewicht
eine mit dem Schaltstift zusammenwirkende Sperre zugeordnet ist, die von einer gesonderten,
am Schaltfliehgewicht schwenkbeweglich angeordneten Klinke gebildet ist. Damit kann
u. a. erreicht werden, daß das Waschmaschinen-Schaltgetriebe mit einem einfach aufgebauten
Elektromotor für nur eine Drehzahl
angetrieben werden kann und dennoch
der Antrieb der Wäschetrommel im Wasch- und auch Schleuder-Gang erfolgen kann. Das
Schaltgetriebe ist dabei überraschend einfach ausgebildet was für Herstellung und
Funktionssicherheit von Bedeutung ist.
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Vorteilhaft kann es dabei sein, daß jede Klinke etwa in Form eines
einarmigen Hebels ausgebildet ist, welcher mit einer dem Schwenkpunkt abgekehrten,
leicht bogenförmigen Oberkante und profilierten Seitenflanken versehen ist und derart
am Schaltfliehgewicht angelenkt ist, daß in Ruhestellung des Schaltgetriebes die
Oberkante der Klinke dem Schaltstift am Kupplungsfliehgewicht gegenüberliegt.
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Zweckmäßig ist die Steuerkulisse im Schaltfliehgewicht in ihrer Grundform
etwa rechteckförmig ausgebildet und weist einen gesonderten Ansatz in Fortsetzung
der dem Kupplungsdrehpunkt zugekehrten Parallelseite auf.
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Dabei ist es zur Erzielung einer zuverlässigen Funktion günstig, wenn
die Steuerkulisse an der durch den Ansatz erweiterten Seite einen dem Übergang zum
Ansatz entgegengerichteten Vorsprung aufweist.
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Günstig ist es dabei, daß die Klinke ,unter Einfluß einer im Rückstellsinn
wirkenden Feder stehend, den in Bewegungsrichtung des Schaltstiftes liegenden, der
Eingriffsstellung der Kupplungsfliehgewichte zugeordneten Fortsatz der Steuerkulisse
für den Schaltstift am Kupplungsfliehgewicht sperrt, wenn dieser bei steigender
Drehzahl von innen nach außen schwenkt.
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Zweckmäßig kann auch eine derartige Ausgestaltung des Sahaltgetriebes
sein, bei der bei abnehmender Drehzahl jeweils der mit dem Kupplungsfliehgewicht
nach innen schwenkende Schaltstift die Klinke aus ihrer Ruhelage mit nach innen
nimmt und dadurch ihre Sperrwirkung aufhebt Dabei ist es für die Funktion zweckm#ßig,
wenn die Klinke jeweils einen die OberflEahe überragenden Ansatz aufweist, welcher
als Anschlagzapfen am Rand der Steuerkulisse für die Ruhelage der Klinke dient.
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Für eine einfache Herstellung und zuverlässige Funktion dient das
Merkmal,
daß die Klinke aus formbeständigem, durch Spritzgießen umformbarem Kunststoff besteht.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Ausgestaltungsmöglichkeiten
des erfindungsgemäß ausgebildeten Waschmaschinen-Schalt getriebes ergeben sich aus
der Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispieles.
Es zeigen Fig. 1 ein Schaltgetriebe im Teillängsschnitt, Fig. 2 das Fliehkraftkupplungssystem
innerhalb des Schaltgetrie bes in Achsenrichtung gesehen in Seitenansicht bei Ruhestellung
der Fliehkraft-ReibungskuPPlung, ohne Deckel 26, Fig. 3 eine Einzelansicht des Kupplungssystems,
insbesondere des Zusammenwirkens des Schaltstiftes am Kupplungsfliehgewicht mit
der Steuerkulisse des Schaltfliehgewichts und der schwenkbaren Klinke in Ruhestellung,
Fig. 4 die Elemente gemäß Fig. 3 in der Betriebsstellunff"Was chen!: Fig. 5 die
Schaltkupplungs-Elemente gemäß Fig. 3 in der Betriebsstellung Umachalten, Fig. 6
die Elemente der Schaltkupplung gemäß Fig. 3 in der Betriebsstellung "Schleudern".
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In den Figuren, insbesondere Fig. 1 und 2, ist ein erfindungsgemäß
ausgestaltetes Schaltgetriebe mit Fliehkraftkupplungssystem zur Verwendung in einer
Haushalts-Waschmaschine mit automatischem Programmablauf gezeigt. Der Antriebs-Elektromotor
ist in der Zeichnung nur teilweise, und zwar mit seiner Welle 1 und einem vorgezogenen
Lagerschild 2, dargestellt. Das unmittelbar angeschlossene Getriebe 3 ist als solches
nicht erfindungswesentlich und daher nicht näher gezeigt. Es umfaßt als Untersetzungsgetriebe
ein Planetengetriebe mit Sonnenrad auf der Getriebewelle und einer Hohlwelle 5 welche
einerseits den Pianetenradträger trägt und andererseits koaxial zu der Getriebewelle
4 angeordnet ist, wobei diese Getriebewelle entweder eine Verlängerung der Motorwelle
1 darstellen oder auch ein gesondertes Teil bilden kann, welches über eine Kupplung
achsengleich mit der Motorwelle 1 verbunden ist.
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Die Hohlwelle 5 wird ihrerseits über eine doppelt wirkende Freilaufkupplung
vom Planetenradträger innerhalb des Getriebes 3 angetrieben, wobei die zugehörigen
Planetenräder mit dem Sonnenrad kämmen, welches auf der Motorwelle 4 fest vorgesehen
ist. Auf der Hohlwelle 5 ist eine Keilriemenscheibe 6 befestigt als Abtriebsorgan
zum Antrieb einer nicht dargestellten Wäschetrommel innerhalb einer Waschmaschine.
Diese Keilriemenscheibe 6 ist mit einer koaxialen Kupplungstrommel 7 verbunden,
die ihrerseits Teil einer Fliehkraft-Reibungskupplung 8 ist. Die Kupplungstrommel
7 umschließt einen zweiarmigen Fliehgewichtsträger 9, welcher auf dem Ende der Getriebewelle
4 drehfest angebracht ist. Am Fliehgewichtsträger 9 sind auf achsparallelen Zapfen
10 rotationssymmetrisch Fliehgewichtsbacken 11 mit radial außen angeordneten Reibbelägen
12 schwenkbar angelenkt, die sich im Eingriffszustand der Fliehkraftkupplung, entgegen
der Spannung von Rückholfedern 13, von innen an die Kupplungstrommel 7 legen können
und damit einen Kupplungseingriff zwischen der Getriebewelle 4 und der Kupplungstrommel
7 herstellen, welche mit der Keilriemenscheibe 6 verbunden ist.
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Wie die Figuren 1 und insbesondere 2 erkennen lassen, sind den Fliehgewichten
11 (Kupplungsfliehgewichten), die zur Herstellung der Reib-Kupplungsverbindung der
Getriebewelle 4 mit der Trommel 7 dienen, gesonderte Fliehgewichte 14 zugeordnet,
die aber lediglich zum Schalten unter Einfluß der Fliehkraft bei Umlauf des Fliehgewichtsträgers
9 auf der Getriebewelle 4 dienen und daher als Schalt-Fliehgewichte bezeichnet werden.
Diese Schalt-Fliehgewichte 14 sind an einem Ende jeweils an Schwenkzapfen 10 jeweils
eines Kupplungsfliehgewichtes 11 am Fliehgewichtsträger 9 unabhängig schwenkbar
angebracht, und zwar in entgegengesetztem Drehsinn, derart, daß ein Schalt-Fliehgewicht
14 jeweils das am benachbarten Zapfen 10 angelenkte Kupplungsfliehgewicht 11 teilweise
axial überdeckt. Die Schalt-Fiiehgewichte 14 stehen unter ständigem Einfluß von
Rückholfedern 15 und sind im Rahmen des erfindungsgemäß ausgestalteten Waschmas
chinen-Schaitgetriebe s für
eine geringere Einrückdrehzahl als die
Kupplungsfliehgewichte 11 ausgelegt.
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Jedes Schalt-Fliehgewicht 14 hat nahe dem freien Ende, dem Schwenkzapfen
10 abgekehrt, einen Durchbruch 16 als Steuerkulisse, in der ein im jeweils benachbarten
Kupplungsfliehgewicht 11 angebrachter, axial gerichteter Schaltstift 17 geführt
ist. Diese Steuerkulisse 16 hat in der Grundform etwa die Gestalt eines Rechteckes,
bei dem die eine kurze Seite, dem Schwenkzapfen 10 zugekehrt, ausgebogen ist. Die
gegenüberliegende kurze Seite weist im Bereich zum Drehzentrum hin einen die Kulisse
erweiternden Ansatz 18 auf. An der Abzweigung dieses Kulissen-Ansatzes ist der Rest
der Kulissen-Seite zu einem Vorsprung 19 ausgebildet, der in die Steuerkulisse hineinragt.
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Der Steuerkulisse 16 ist eine Klinke 20 zugeordnet, welche am Schalt-Fliehgewicht
14 an einer senkrechten Achse schwenkbeweglich derart angeordnet ist, daß der Ansatz
i8 der Steuerkulisse 16 gegenüber dem räumlich großen Bereich der Steuerkulisse
für den Schaltstift 17 abgesperrt ist. Die Klinke 20 ist etwa in Form eines einarmigen
Hebels ausgebildet, der sich über den Kulissenansatz i8 legt. An den gleichlaufenden
Seitenflanken ist die Klinke 20 leicht nach außen gewölbt geformt, die Kopfseite
ist als gebogene Fläche ausgebildet. Die Klinke 20 steht unter Wirkung einer Schenkelfeder
22, die die Klinke in der Grundstellung zu halten bestrebt ist, welche in den Figuren
2, 3, 4 und 6 gezeigt ist. In dieser Ruhestellung wirkt sich ein seitlicher Anschlagzapfen
21 aus, der an der Klinke 20 im Bereich der Kopfseite vorgesehen ist und in die
Steuerkulisse 16 hineinragt Dieser Zapfen 21 liegt dabei an dem bereits erwähnten
Vorsprung 19 der Steuerkulisse an. In der Kulisse 16 verbleibt zwischen der Kopfseite
der Klinke 20 und der gegenüberliegenden Kante der Kulisse ausreichend Platz für
den Schaltstift 17 im Ruhezustand jeweils des Kupplungsfliehgewichtes 11 (Fig. 2
bzw. 3). Die Klinke 20 ist zweckmäßig im Spritzverfahren aus Kunststoff hergestellt.
Das Kupplungssystem 8 ist nach außen, d. h., dem Getriebe
3 abgewandt,
mittels eines Deckels 26 abgeschlossen, welcher auf den äußeren Rand der Kupplungstrommel
7 aufgedrückt ist.
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Das vorbeschriebene Waschmaschinen-Schaltgetriebe hat folgende Funktion:
Schaltstellung 1 (Ruhestellung) Fig. 3: Der Elektromotor rotiert nicht, das Getriebe
3 ist in Ruhe, die Fliehkraftkupplungsanordnung 8 ist gleichfalls in Ruhe. Die Kupplungs-
und Schalt-Fliehgewichte 11 bzw. 14 befinden sich in der in Fig. 2 bzw. 3 erkennbaren
Position. Der Schaltstift 17 am Kupplungsfliehgewicht 11 befindet sich infolge der
Wirkung der Rückholfeder 13 auf das Fliehgewieht 11 an der radial äußeren Stelle
innerhalb der Steuerkulisse 16. Die Klinke 20 am Schalt-Fliehgewicht 14 liegt infolge
Wirkung der Rückholfeder 22 mit dem Zapfen 23 an dem Vorsprung 19 der Steuerkulisse
16 an. Der Übergang zum Ansatzteil 18 der Steuerkulisse 16 ist für den Schaltstift
17 gesperrt. Hierzu Teildarstellung gemäß Fig. 3.
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Schaltstellung II (Waschen) Fig. 4: Der Elektromotor läuft an und
damit entsteht an der Fliehkraftkupplung 8 eine Fliehkraft. Sowohl die Kupplungsfliehgewichte
11 als auch die Schaltfliehge-/(diese zuerst) wichte 14 beginnen gS nach außen zu
schwenken. Die Schwenkbewegung der für die höhere Einrückdrehzahl ausgelegten Kupplungsfliehgewichte
11 wird aber dadurch begrenzt, daß der Schaltstift 17 im radial äußeren Bereich
der Steuerkulisse 16 verbleibt, weil vorher auch das Schalt-Fliebgewicht 14 auszuschwenken
beginnt, dabei aber mit der Oberseite 24 der Klinke 20 sich gegen den Schaltstift
17 legt und dadurch selbst am Ausschwenken gehindert wird. Der Schaltstift 17 kann
lediglich am radial äußeren Rand der Klinke 20 entlanggleiten und in die in Fig.
4 dargestellte Position gelangen. Diese ist so bemessen, daß die Kupplungsfliehgewichte
noch nicht an der Kupplungstrommel 7 anstreifen können. Ein Eingriff der Fliehkraftkupplung
ist nicht gegeben und der Abtrieb des Motors erfolgt über das Getriebe 3 mit der
nun in Eingriff befindlichen Kle-irollen-Freilaufkupplung auf die hohlwelle 5 nlit
der darauf befestigten Keilriemenscheibe 9.
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Der Antrieb der Waschtrommel erfolgt also über das vorgeschaltete
Getriebe. Dies gilt für beide Drehrichtungen, die für den Waschgang vorgesehen sind.
Nach dem Abschalten des Elektromotors fällt die Fliehkraft zunehmend ab und die
Kupplungsfliehgewichte 11 wie auch die Schalt-Fliehgewichte 14 gehen unter Wirkung
der jeweiligen Rückholfedern wieder in ihre Ausgangsstellung zurück (vgl.
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Fig. 3)? wobei eine Schaltstellung "Umschalten" (Fig. 5) durchlaufen
wird.
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Schaltstellung III (Umschalten) Fig. 5: Ein im Ablauf des Waschprogrammes
gewünschter Schleudergang wird durch Umschalten aus dem vorgehend geschilderten
Waschgang erhalten. Dazu wird der Elektromotor und damit auch das Getriebe kurzzeitig
in der späteren Schleuder-Drehrichtung angetrieben, der Motor wird dann auf eine
Drehzahl zurückgeschaltet oder abgebremst, die unter der Abhebedrehzahl der Kupplungsfliehgewichte
11 liegt, was gegebenenfalls durch entsprechende elektrische Schaltung erfolgen
kann, dann bewegt sich mit dem zurückfallenden Kupplungsfliehgewicht 11 auch der
Schaltstift 17 radial nach innen, während jeweils das auf eine geringere Einrückdrehzahl
ausgelegte Schalt-Fliehgewicht 14 weiterhin nach außen strebt. Durch diese einander
überlagernde Bewegungen von Schaltstift 17 am Kupplungsfliehgewicht 11 und Steuerkulisse
16 am Schalt-Flichgewicht 14 kann der Schaltstift 17 nun am Vorsprung 19 entlanggleiten,
trifft dabei die Klinke 20 an der Ecke unterhalb der Oberseite 24 und schwenkt,
an der Seitenflanke 25 entlanggleitend, die Klinke 20 soweit nach innen, daß dadurch
der Zugang zum Kulissen-Ansatz 18 freigegeben wird.
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Zur Herbeiführung dieses Umnchaltvorganges wird der Elektromotor über
das Programm-Schaltwerk der Waschmaschine kurz#eitig in der Drehzahl heruntergeschaltet.
Der Motor braucht beim Zurückschalten kein bestimmtes Drehmoment aufzubringen.
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Dieser Schaltvorgang dauert nur kurze Zeit, wird der Elektromotor
wieder auf ursprüngliche, höhere Drehzahl geschaltet, so ergibt sich Schaltstellung
IV (Schleudern) Fig. 6: Infolge der erhöhten Drehzahl schwenken die Kupplungsfliehgewichte
11 wieder aus und können
jetzt zur Anlage innerhalb der Kupplungstrommel
7 gelangen, weil der zuvor gesperrte Schaltstift 17 nunmehr ungehindert in den Ansatz
18 der Steuerkulisse 16 gleiten kann, wodurch eine größere radiale Schwenkbewegung
der Kupplungsfliehgewichte 11 ermöglicht wird. Dieser Bewegung des Schaltstiftes
17 ist die Klinke 20, um den Zapfen 21 zurückachwenkend unter Wirkung der Feder
22. soweit gefolgt, bis der Anschlagzapfen 23 am Vorsprung 19 anliegt. Diese Endlage
ist in Fig. 6 zu erkennen. Nach iler stellung des Kraftschlusses zwischen den Kupplungsfliehgewichten
11 und der Kupplungstrommel 7 beschleunigt der Motor die Waschtrommel über die Keiriernenscheibe
6 und den nicht dargestellten Keilriemen auf die Schleuderdrehzahl. Das zuvor wirksame
Untersetzungsgetriebe 3 wird mittels der zwischen der Hohlwelle 5 und dem Planetenradträger
des Getriebes 3 befindlichen Klemmrollen-Freilaufkupplung überholt. Der geschilderte
Eingriff der Fliehkraftkupplungs-Anordnung bleibt erhalten, solange eine entsprechende
Drehzahl seitens des Elektromotors zur Verfügung gestellt wird.
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Wenn der Elektromotor ausgeschaltet wird, holt jeweils die Feder 13
daß Kupplungsfliehgewicht ll zurück, der Schaltstift 17 drängt die Klinke 20 soweit
zurück, während dann auch das Schalt-Fliehgewicht 14 zurückfällt, der Schaltstift
17 aus dem Ansatz 18 am Vorsprung 19 in die Steuerkulisse 16 zurückgleiten kann
und schließlich die in Fig. 3 gezeigte Ruhestellung wieder einnehmen kann.
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Mit der vorbeschriebenen Ausgestaltung einer Fliehkraftkupplungseinrichtung
innerhalb eines Waschmaschinen-Schaltgetriebes ist es möglich, soviel untersetzte
und auch direkte Gänge zu erzielen, wie der Elektromotor Drehzahlen aufweist. Dabei
ist es lediglich erforderlich, die vorbezeichnete Fliehkraftkupplung in ihrer Einrückdrehzahl
nach der niedersten Motordrehzahl auszulegen. Ferner muß sich der Elektromotor auf
eine solche Schaltdrehzahl elektrisch abbremsen lassen, die unter der Abhebedrehzahl
der Fliehkraftkupplungs-Elemente liegt.
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Besonders günstig ist die Erfindung anwendbar bei Verwendung eines
Elektromotors
mit nur einer Drehzahl, wie vorstehend beschrieben wurde. Es ergibt sich dabei in
kurzer Form ausgedrückt Beispiel 1: 2pol. Motor, Kupplung 2pol. ausgelegt, Schaltdrehzahl
ca. 1400 min-1, Abtriebsdrehzahlen 2pol. ~ iGetr.> 2pol. ~ 1.
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Das vorbeschriebene Waschmaschinen-Schaltgetriebe mit speziell aus
gestalteter Fliehkraftkupplung ist bei entsprechend angepaßter Auslegung gleichfalls
verwendbar für Motoren mit zwei bzw. drei Drehzahlen, die durch Polumschaltung erzielt
werden. Die dann am erfindungsgemäß ausgestalteten Getriebesystem erzielbaren Abtriebsdrehzahlen
ergeben sich dann wie folgt: Beispiel 2: 4/2pol. Motor, Kupplung 4pol. ausgelegt,
Schaltdrehzahl ca. 750 min Abtriebsdrehzahlen: 4pol. iGetr.; 2pol. . iGetr.
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4pol. 1 ; , 2pol. * 1.
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Beispiel 3: 8/4/2pol. Motor Kupplung 4pol. ausgelegt, Schaltdrehsahl
Spol. ca. 750 min i, Abtriebsdrehzahlen: 2 Wasobgänge: 8pol. . igetr. ; 4pol iGetr.,
1 Anlege- oder Vorschleudergang: 2pol. ~ iGetr 2 Schleudergänge: 4pol. ~ l; 2pol.
~ 1.
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Allgemein bietet das vorbeschriebene Waschmasehinen-Schaltgetriebe
mit spezieller Kupplungseinrichtung den Vorteil, daß es einfach ist und ohne nennenswerte
Schaltkräfte arbeitet, zur Erzielung des Schalteffektes wird jeweils eine entsprechend
bemessene Drehzahl-Änderung herangezogen.