DE3117507C2

DE3117507C2 - Vorrichtung zur automatischen Saugleistungssteuerung eines Staubsaugers

Info

Publication number: DE3117507C2
Application number: DE3117507A
Authority: DE
Inventors: Gerhard 7262 Althengstett Kurz
Original assignee: Individual
Current assignee: INTERLAVA AG LUGANO CH
Priority date: 1981-03-12
Filing date: 1981-05-02
Publication date: 1984-08-30
Also published as: US4514874A; DE3117507A1

Abstract

Vorrichtung zur automatischen Saugleistungssteuerung eines Staubsaugers, bei dem mindestens ein membranbetätigter Unterdruckschalter im Unterdruckbereich des Staubsaugers so angeordnet ist, daß sich je nach Variation des Luftdrucks aufgrund äußerer Betriebsbedingungen eine Kontaktgabe ergibt, die zu einer Umschaltung des Drehzahlsteuerbereichs des Staubsaugermotors führt. Die Umschaltung der jeweiligen Saugleistung erfolgt in Stufen, wobei vorzugsweise zwei Membranschalter mit jeweils drei Kontakten vorgesehen sind.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Vorrichtung ist bekannt aus der DE-PS 5 73 224. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist ein von dom durch das Gebläse des Staubsaugers erzeugten Unterdruck selbsttätig einstellbarer Steuerschalter vorgesehen, der je nach Unterdruckwirkung entweder verschiedene Wicklungsteile des das Gebläse antreibenden Elektromotors ansteuert, oder entsprechende Vorwiderstände schaltet. Da der Staubsauger, für den der bekannte Steuerschalter arbeitet, ein sogenannter Klopfsauger ist, bei dem das Gehäusevorderteil des Staubsaugers die Saugdüse über die gesamte Breite bildet und auch eine zusätzlich noch angetriebene Klopfwalze lagert, ist der Steuerschalter so ausgebildet, daß er eine sich über die gesamte Staubsaugerbreite im oberen Teil der Düse gelagerte Klappe oder Platte umfaßt, die durch den jeweils vorherrschenden Unterdruck um einen Schwenkpunkt verdrehbar ist und über ein Gestänge einen Schaltarm des Steuerschalters so verschwenkt, daß die Umschaltungen zwischen den Wicklungen oder Widerständen möglich sind. Damit die Steuerklappe auf sich ändernde Unterdrücke reagieren kann, sind noch balgartige Dichtungen beidseitig vorgesehen. Bei einem solchen bekannten Steuerschalter könnte als nachteilig angesehen

werden, daß der unterdruckempfiindliche Bereich in seinen Abmessungen jedenfalls in der Breite praktisch so groß wie das ganze Staubsaugergehäuse ist und die Umschaltungen in der Saugleistungssteuerung nur mit erheblichem Kraftaufwand über ein mechanisches Gestänge erfolgen können, an dessen kinematischem Endbereich ein federvorgespannter Sprungschalter dann schlagartig in einen anderen Schaltzustand übergeht. Die bekannte Vorrichtung kann auf nur geringe Unterdruckunterschiede nicht feinfühlig genug reagieren — außerdem besteht die Möglichkeit, daß das ganze automatische Steuersystem sehr rasch deshalb unbrauchbar wird, weil es im unmittelbaren Ansaugbereich der Schmutzpartikel angeordnet ist, die die Tendenz besitzen, sich überall festzusetzen und die erforderlichen Verschiebebewegungen für die Umschaltungen stark hemmen oder ganz unterdrücken können.

Bei einem weiteren bekannten Unterdruckschalter (DE-PS 25 56 289), der sich insbesondere zur Niederdruckmessung in Feuerungsräumen, GebLsegehäusen von Gasbrennern od. dgl. eignet, wird ebenfalls versucht, aus dem Antrieb einer Membran im Unterdruckbereich Mehrfachumschaltungen abzuleiten. Hierzu verfügt der bekannte Unterdruckschalter über einen einseitig schwenkbar gelagerten Schaltarm als Hebel, auf den die Membran mindestens mittelbar wirkt. Der Hebel kann zwischen zwei definierten Schaltstellungen hin- und herschalten, wobei durch die schleichende Annäherung mögliche, Undefinierte Mittelstellungen durch ein entsprechend angesteuertes Relais aufgefangen werden. Um einen dritten Schaltkontakt durch diesen Hebel noch möglich zu machen, ist der Hebel federnd ausgebildet und berührt bei stärker werdender Membraneinwirkung bei bleibender Anlage an einen Kontaktpunkt zusätzlich noch einen weiteren nach Erreichen einer hinreichend großen Durchbiegung. Beim praktischen Ausführungsbeispiel ist hierfür der Hebel gegabelt ausgebildet und die Gabelenden sind von ihren Schaltkontakten unterschiedlich weit entfernt. Durch diese für die dritte Kontaktgabe erforderliche Durchbiegung des Hebels wird allerdings ein zusätzlicher, mechanischer Stellwiderstand eingeführt. Ferner kann von Nachteil sein, daß für die dritte Kontaktgabe die an der zweiten Kontaktgabe beteiligten Kontaktslückc, wenn auch nur geringfügig, bei der Weiterbewegung aufeinander schleifen müssen, so daß die Gegenflächen sich mechanisch einarbeiten können.

Ferner ist aus der DE-OS 28 19 193 ein Staubsauger mit einer Drehzahlregeleinrichtung für das Gebläseaggregat bekannt, bei dem ein Stellglied für den Regelkreis des Gebläsemotors auf den vom Gebläse erzeugten Unterdruck im Betrieb reagiert. Das Stellglied umfaßt einen Saugkolben in einem zylindrischen, mit einem Unterdruckanschluß verbundenen Gehäuse, wobei die Kolbenstange des Saugkolbens mit einem Schiebewiderstand gekoppelt ist, der seinerseits Teil des Regelkreises für die Motoransteuerung ist. Hierdurch ergibt sich zwar eine analoge Beeinflussungsmöglichkeit für die Gebläsemotorsteuerung, andererseits aber auch die Notwendigkeit, erhebliche Unterdrücke zur Verfugung zu stellen, um die stark durch Reibung beeinflußten Stellbewegungen des Kolbens in seiner Zylinderführung und die Gleitbewegung des Schiebewiderstandsabgriffs überhaupt zu ermöglichen. Die bei Staubsaugern etwa in Abhängigkeit /Min Staubbeutelfüllungsgrad auftretenden UnterdrucKschwankungen sind jedoch zum Teil äußerst gering ufiü lassen sich so nicht zur Gebläsesteuerung ausnut/t-r¹-

Schließlich ist aus dem DE-GM 60 00 772 eine Möglichkeit zur manuell beeinflußbaren Saugleistungssteuerung bei einem elektrischen Staubsauger bekannt, die darin besteht, daß entweder mehrere Unterdruckschalter mit jeweils unterschiedlichen Umschaltwerten vorgesehen sein sollen, so daß die Leistung des Motors noch in weitere Leistungsstufen aufgeteilt werden kann, oder bei einem vorhandenen Unterdruckschalter noch weitere Schaltstellungen anzuordnen. Wie hierzu aller-

ίο aings vorzugehen ist, läßt sich dieser Veröffentlichung nicht entnehmen, wobei besonders bedenklich ist, daß bei der Anordnung mehrerer Unterdruckschalter notgedrungen immer der mit dem höchsten Empfindlichkeitswert sämtliche Umschaltungen aufgrund von Unterdruckschwankungen mitmacht und daher, jedenfalls nicht auf diese nur allgemein umrissene Weise, bei unterschiedlichen Unterdruckwerten bestimmte Umschallungen vorgenommen werden können. Als nachteilig könnte noch angesehen werden, daß der mindestens eine vorgesehene Unterdruckschalter ein extremes Hystereseverhalten aufweisen muß, um bei einer von Hand bewirkten Unterdruckschwankung, etwa Verschließen der Ansaugleitung, die hierdurch hervorgerufene Umschaltung auch bei einer späteren öffnung der Saugleitung noch beizubehalten. Andererseits ist in dieser Veröffentlichung aber auch angemerkt, daß bei vollständiger Freigabe der Saugleitung wiederum die Rückschaltung erfolgt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur automatischen Saugleistungssteuerung bei einem Staubsauger zu schaffen, die einfach und kompakt aufgebaut ist und betriebssicher auch bei feinen Druckunterschieden schaltet.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruch und hat gegenüber dem bekannten Stand der Technik den Vorteil, daß problemlos eine mehrpolige Umschaltung der Drehzahlsteuerung für den Gebläsemotor des Staubsaugers möglich ist, wobei durch die Ansprechempfindlichkeit auch noch feinste Druckunterschiede erfaßt werden können.

Ferner ist es möglich, hochgenau auf die Umschaltung bei vorgegebenen Unterdruckwerten zu justieren, die jederzeit bei den ins Auge gefaßten Unterdruckschwellwerten wieder aufgefunden werden.

Die Erfindung ermöglicht durch die feinfühlige Erfassung des vom Staubsauger erzeugten Unterdrucks als wichtigster Istwertgröße automatisch die Auswahl der jeweils günstigsten Antriebsdrehzahl für den Gebläsemotor und die entsprechende Umschaltung der diesen ansteuernden Drehzahlsteuerung. Das Umschalten zwisehen einzelnen Drehzahl- und damit Leistungsstufen erfolgt ohne Verzögerung, praktisch frei von Massenträgheit, insbesondere wegen der nur geringen Abmessungen des Unterdruckschalters und in einer beliebigen Anzahl von Schaltstufen. Trotzdem ist der mindestens

to eine, an der Umschaltung dann mit vorzugsweise drei unterschiedlichen Saugleistungsabstufungen beteiligte pneumatische Membranschalter von besonders einfacher" Aufbau und die für die jeweiligen Umschaltungen erforderlichen Kontaktierungen im elektrischen Be-

b5 reich erfolgen praktisch reibungsfrei.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen

Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Möglichkeit, durch die Anordnung eines auf einer gemeinsamen Printplatte beispielsweise aufgebauten Doppelmembranschalters mit einheitlichem Gehäuse und zwei unterschiedlichen Membranantrieben für die Leistungsumschaltung des Staubsaugers insgesamt sechs unterschiedliche Umschaltmöglichkeiten zur Verfügung zu stellen.

Vorteilhaft ist ferner, daß bezogen auf die jeweiligen Drehzahlumschaltung gleichzeitig ein Lichtband oder eine Lichtleiste, die auch aus diskreten Einzelleuchten bestehen kann, so umschaltbar ist, daß eine Bedienungsperson darüber informiert wird, welche Schaltstufe der zur Verfügung stehenden Saugleistung jeweils eingeschaltet ist. Die Anpassung an die unterschiedlichen Gegebenheiten erfolgt dabei insgesamt automatisch, wobei durch die Vielzahl der möglichen Schaltstufen auch bestimmte vorteilhafte Kennlinien der Drehzahlregelung für den Staubsauger-Gebläsemotor möglich sind. So kann beispielsweise mit steigendem Unterdruck im Ansaugbereich mit der Drehzahl und entsprechend der zur Verfügung gestellten Saugleistung hochgegangen werden, so daß man bei einem bewußt stärkeren Andrücken und damit Abdichten der jeweils benutzten Saugbürste auf die Arbeitsunierlage, Teppich, Möbelpolsterung o. dgl. auch eine Verstärkung der angebotenen Saugleistung erzielt wird, wodurch dann auch in schwierigeren Fällen entsprechende größere Schmutzpartikel, Fusseln oder Fäden aufgenommen werden können.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung einen Staubsauger mit einem auf Druckschwankungen ansprechenden Empfänger im Staubsauger-Hauptkörper,

F i g. 2 in schematischer Form ein mögliches Ausführungsbeispiel der Ansteuerung einer Drehzahlsteuerungsschaltung für den Gebläsemotor des Staubsaugers,

F i g. 3 eine schematische Teildarstellung des Griffbereichs mit Drosseleinrichtung für den Luftstrom zur Unterdruckerzeugung, der von der automatischen Saugleistungssteuerschaltung ausgewertet wird.

F i g. 4 eine mögliche Ausführungsform eines mehrere diskrete Schaltstellungen aufweisenden, auf Unterdruck reagierenden Membranschalters und

F i g. 5 in Form eines Diagramms die vom Staubsauger abgegebene Leistung über dem von ihm erzeugten Unterdruck anhand von zwei möglicher. Ker.nünienverläufen.

F i g. 6 eine explodierte Perspektivdarstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Membranschalter/Leiterplatteneinheit für sieben Schaltstufen.

F i g. 7 einen Schnitt durch die Einheit der F i g. 6 längs der Linie 7-7 und

F i g. 8 eine Ansicht der Leiterplatte von unten mit der Widerstandsbestückung und den Justiermöglichkeiten von dieser Seite.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In F i g. 1 ist der Staubsaugerkörper mit 1 bezeichnet; er umfaßt ein Gehäuse 2. in welchem die Staubbeuteleinrichtung 3, das vom Motor 4 angetriebene Gebläse 5 und die elektrische oder elektronische Drehzahlsteuerung 6 angeordnet sind. Es ist ein Anschluß 7 zu einer externen Stromquelle vorhanden; die Saugmündung 8 des Staubsaugers ist über ein flexibles Kunststoff- oder Metallrohr 9 üblicherweise mit einem weiteren starren ■i Rohr IO verbunden, an dessen Ende sich eine Saugbürste 11 oder ein ähnliches Gerät befindet. Am Übergang zwischen der flexiblen Schlauchleitung 9 und dem starren Rohr 10 befindet sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Handgriff oder ein Führungsorgan 12,

ίο welches von der Bedienungsperson erfaßt wird.

Beim Betrieb des Staubsaugers ergeben sich Unterdruckschwankungen, die davon abhängen, wie stark der Saugmündungsbereich etwa bei der Bürste 11 gegenüber der Umgebungsluft abgedeckt wird. Ein starkes

r> Abdecken führt zu einem erhöhten, vom Gebläse des Staubsaugers erzeugten Unterdruck im Staubsaugerkörper, beispielsweise hinter dem Staubbeutel 3 und zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der an der verstärkten Abdichtung der Saugbürste 11 vorbeiströmenden Restluftmengen.

Die automatische Saugleistungssteuerung nach vorliegender Erfindung reagiert auf solche Unterdruckschwankungen und verfügt über mindestens einen oder mehrere Unterdruckschalter 16, die so ausgebildet sein

2^ri können, wie schematisch in F i g. 4 oder in den F i g. 6 bis 8 gezeigt.

Jeder Unterdruckschalter (F i g. 4) besteht im einfachsten Fall aus einer auf einer Seite von einer Membran 17 abgeschlossenen Gehäuseöffnung 18, die von einer

jo Wandung 19 umgeben ist. Über einen Anschlußnippel 20 kann dem von der Membran 17 abgeschlossenen Gehäusehohlraum 18 ein erster Druck, üblicherweise aus dem Staubsaugerinneren und insbesondere der hinter dem Staubbeutel 3 herrschende Unterdruck Pu zu-

J5 geführt werden. Auf die Membranaußenseite kann dann beispielsweise der normale Atmosphärendruck Po einwirken. An der Membran 17 befestigt, jedenfalls von der Membran in der Membranwirkungsrichtung im Gehäuse des Druckschalters 16' verschiebbar gelagert ist ein erstes Kontaktglied, welches bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als sowohl in der axialen Wirkungsrichtung der Membran verschiebbare als auch frei verkippbare Kontaktplatte 21 ausgebildet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Kontaktplatte 21 an einem Stößel 22 angelenkt oder befestigt, wobei der Stößel 22 seinerseits in Wirkverbindung steht mit der sich unter dem Einfluß von Unterdruckschwankungen bewegenden Membran 17. Die Membran 17 ist über eine Feder

23 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach außen so vorgespannt, so daß die Kontaktplatte 21 im Gehäuse

24 des Unterdruckschalters 16' angeordnete Gegenkontaktc 25.7,25b, 25c.. . zunächst nicht kcntakticrt

Eine erste Ausführungsform des pneumatischen Druckschalters verfügt über eine gemeinsame Eingangsklemme KIo, die über eine Verbindungsleitung 26 elektrisch leitend mit der Feder 23 verbunden ist, die ihrerseits wieder, etwa am Angriffspunkt 27 des Stößels 22 mit der Membran 17 eine elektrische Verbindung mit diesem Stößel aufweist Der Stößel 22 ist dann noch elektrisch leitend mit der Kontaktplatte 21 verbunden.

Die Gegenkontakte 25a, 25b, 25c sind in unterschiedlichem axialen Abstand zur Kontaktplatte 21 angeordnet und jedenfalls in Richtung des Pfeils 28 im Gehäuse axial verschiebbar zur Justierung gelagert, beispielsweise indem sie mittels eines Außengewindes im Gehäuse mehr oder weniger tief eingeschraubt werden können.

Man erkennt aus dieser Anordnung, daß je nach dem herrschenden Unterdruck, der über den NiDDeI 20 dem

Ciehäuscinncnraum 18 zugeführt isl und die Membran 17 mehr oder weniger stark ansaugt, die Kontaktmatte 21 ihre Gegenkontakte 25.·/, 25b, 25c¹ selektiv berührt und damit elektrisch konlaktierl und mit der Klemme KIo durchverbindet. Ks kann an sich eine beliebige Anzahl von Gegenkoniakten 25,i, 256 ... mit nach außen herausgeführten Anschlußklemmen Kl 1, Kl 2 ... vorgesehen sein; es hat sich aber als zweckmäßig herausgestellt, pro Unterdruckschalter 16' nicht mehr als drei Gegenkontakte für die Kontaktplatte 21 zu verwenden, da hierdurch noch eine absolut sichere, sukzessive Kontaktgabe lediglich durch reibungsfreies Verkippen der Kontaktplatte 21 zu den einzelnen Gegenkontakten möglich ist, je nach herrschendem Unterdruck. Die Gegenkontakte 25a, 25b... lassen sich auf bestimmte Unterdruck-Schaltpunkte justieren, so daß beispielsweise die Verbindung der Klemme KIo mit der Klemme Kl3 bei einem Unterdruck von 150 mmWS erfolgt, die Kontaktverbindung zwischen KIo und Kl 2 bei einem Druck von 300 mmWS hergestellt wird usf.

Durch Anordnung von einem oder gegebenenfalls mehreren solcher Unterdruckschalter 16' ergibt sich eine Vielzahl von Einflußmöglichkeiten auf die elektrische oder elektronische Drehzahlsteuerung 6 für den Motor 4. Bei dieser Drehzahlsteuerschaltung 6 kann es sich beispielsweise, wie für sich gesehen bekannt, um eine elektronische Phasenanschnittsteuerung handeln, die auf einen Reihenthyristor arbeitet, der mit den Motoranschlußklemmen in Serie geschaltet ist. Im Ansteuerkreis des Reihenthyristors ist es dann möglich, durch entsprechende Variation eines Widerstandes Ro ein mehr oder weniger starkes Durchsteuern des Reihenthyristors und damit eine entsprechende Leistungssteigerung des Staubsauger-Gebläsemotors 4 zu erreichen. Betrachtet man die Darstellung von F i g. 2, dann erkennt man, daß sich eine solche Potentialänderung im Ansteuerkreis für die Drehzahlsteuerschaltung durch die Parallelschaltung von Kontakten η, κ ... erzielen läßt, die beispielsweise zunehmend Widerstände R 1, R 2, R 3 ... zu einem Basiswiderstand Ro im Ansteuerkreis hinzuschalten, so daß sich eine Verringerung des Gesamtwiderstandes, jedenfalls eine Veränderung der Gegebenheiten des Ansteuerkreises erzielen läßt. Die soeben erwähnten Schalterkontakte η, ο ... können dann realisiert sein durch die Kontaktplatte 21 einerseits und ihren Gegenkontakten 25a, 256 ... andererseits, so daß sich eine stufige, jeweils einen bestimmten Leistungsänderungssprung in der Drehzahlsteuerschaltung bewirkende Kontaktgabe, beispielsweise bei ansteigendem Unterdruck im Staubsaugersystem ergibt.

Es versteht sich, daß durch die Anordnung eines unterdruckgesteuerten Membranschalters eine Vielzahl von Möglichkeiten für die Veränderungen der Gegebenheiten im Ansteuerkreis der Drehzahlsteuerschaltung möglich ist, beispielsweise können die Kontakte jeweils auch zueinander galvanisch isoliert sein, indem man etwa die Kontaktplatte 21 in zueinander isolierte Segmente unterteilt und jedem Gegenkontaktstück 25a, 25b ein nahezu unmittelbar benachbartes, jedoch zu diesem elektrisch isoliertes Kontaktstück zuordnet bei gleicher axialer Erstreckung, so daß bei der jeweils zutreffenden Unterdruckstufe die Kontaktplatte 21 dann diese beiden Kontaktstücke miteinander verbindet und eine Kontaktgabe bewirkt Die Kontaktplatte ist dabei am Stößel verkippbar oder verschwenkbar gehalten.

Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die mit der jeweiligen Kontaktgabe erfolgende, gleichzeitige Ansteuerung von Leuchten oder Lampen 27 einer l.euchtenreihe, so daß der Henut/.er erkennt, in welchem l.eisHings/iisiancl sich das Gerät befindet. Die Leuchten können dabei nach Art eines sich jeweils verlängernden oder verkürzenden l.ichtbandes angcstcu-

^ri crt werden oiler jeweils für sich.

Als Leuchten können beispielsweise lichtemittierende Dioden (LKD) verwendet werden, die mit dem Zuschalten der Widerstände Rl, R2 ... oder allgemein mit der jeweiligen selektiven Veränderung im Ansteuerkreis an

ίο eine entsprechende Spannung gelegt werden.

Die Justierung der Kontaktgabe an dem oder den Unterdruckschaltern 16' zur Leistungsvariation kann entsprechend der in F i g. 5 bei / dargestellten Kennlinie erfolgen, d. h. mit einem deutlichen Sprung zwischen zwei gegebenen Unterdruckwerten, bei denen die vom Staubsauger abgegebene Leistung konstant ist.

So kann beispielsweise die Justierung an drei Kontakten eines ersten Unterdruckschalters so erfolgen, daß entsprechend dem ersten Teilkurvenzweig la bei bestimmten erreichten Unterdruckwerten jeweils auf eine höhere Leistung — proportional oder entsprechend einem gewünschten Kurvenverlauf — geschaltet wird, allerdings verbleibt die Leistung des Staubsaugers dann bei einem mittleren Kurventeilstück Ib auf einem konstanten Wert, der beispielsweise bei Unterdrücken zwischen 500 mmWS bis 800 mmWS aufrechterhalten wird. Ab 800 mmWS kann dann die Leistungssteuerung wieder proportional oder entsprechend einem Kurvenverlauf unter Verwendung eines weiteren Membranschalters, jedenfalls weiterer Kontakte, die bei ansteigendem Unterdruck geschlossen werden, erfolgen. Der Grund für den Knick in der Kennlinienschaltung liegt darin, daß es vorzuziehen ist, daß bei einem Bürstenwechsel, der ja je nach Größe und Beschaffenheit der Bürste zu

J5 unterschiedlichen Unterdruckverhältnissen im Staubsauger führen kann, nicht auch noch unterschiedliche Leistungen abgefragt werden. Allgemein kann ein solcher Kennlinienknick auch zur Beruhigung des Schaltverhaltens beitragen, wobei in die Annahme der Schaltbewegungen der Kontakte des jeweiligen Unterdruckschalters auch Verzögerungszeiten eingeführt werden können, die bei einer halben oder einer Sekunde liegen, so daß nicht während des Betriebes, wenn beispielsweise plötzlich ein kurzer Unterdruckstoß auftritt, sofort auf eine höhere Leistung gegangen wird. So läßt sich das Ansteuersystem stabilisieren, beruhigen und eine Umschaltung erfolgt immer dann, wenn sich aus den äußeren Gegebenheiten des Staubsaugers tatsächlich ein entsprechender unterschiedlicher Leistungsbedarf ergibt.

Die getroffene Ausbildung des einen oder mehrerer Unterdruckschalter ermöglicht alternativ auch die Saugleistungssteuerung bei einem Staubsauger mit fallender Kennlinie entsprechend //in Fig.5 durchzuführen, was bedeutet, daß bei hohem Unterdruck die Abgabeleistung des Staubsaugers herabgeregelt wird. Wie in F i g. 3 gezeigt kann auch noch eine manuelle Eingriffsmöglichkeit vorgesehen sein, bestehend aus einem Drosselorgan, welches im Bereich des Handgriffs 12 des Staubsaugers angeordnet und daher von der Bedienungsperson jederzeit und willkürlich betätigt werden kann. Mit einem solchen, handbetätigten Drosselorgan ist die Kennlinie // der F i g. 5 realisierbar, da das Drosselorgan beispielsweise so geschaltet werden kann, daß es automatisch in eine Sperrstellung fährt, wenn der Handgriff nicht betätigt bzw. ein am Handgriff vorgesehener Schiebeschalter 28 nicht in eine jeweils gewünschte Position gefahren und dort festgehalten und/

oder arretiert wird. Das Drosselorgan kann von beliebiger Form und Ausgestaltung sein, beispielsweise kann das Drosselorgan eine allseitig den Saugquerschnitt im Handgriffbereich reduzierende Verengung sein oder beispielsweise die in F i g. 3 in vereinfachter Form dargestellte Verschlußklappe 29, die bei 30 schwenkbar gelagert ist. Durch ein Vorspannungsmittel 31, beispielsweise eine Schraubenfeder kann die Klappe 29 in die in der F i g. 3 in durchgezogener Linienführung dargestellte Sperrstellung automatisch gezogen werden, so daß beim Anschalten des Staubsaugers von den Unterdrucksensoren zunächst maximaler Unterdruck erfaßt und die Leistung entsprechend herabgeregelt wird. Je nach den Anforderungen beim Staubsaugen oder je nach Wunsch kann die Bedienungsperson dann mit Hilfe des Schiebeschalters 28 das Drosselorgan entsprechend öffnen. Bei der ansteigenden, vorzugsweise mit Sprungcharakteristik ansteigenden Kennlinie / ist ein manueller Eingriff nicht erforderlich, kann aber ebenfalls vorgesehen sein, wobei hier jedoch zur Erzielung einer Leistungssteigerung eine zunehmende manuelle Drosselung, also die gegenläufige Bewegung wie bisher mit Bezug auf F i g. 3 geschildert, vorgenommen werden müßte.

Die erwähnte Ansprechverzögerung für die Leistungsumschaltung läßt sich in einfacher Weise beispielsweise durch Anordnung eines RC-Gliedes erzielen, welches in den Schaltweg der Potentialzuführung zur Drehzahlsteuerschaltung 6 eingeschaltet ist derart, daß das neue Ansteuerpotential erst dann, gegebenenfalls über nachgeschaltete Schwellwertschalter auf die Steuerschaltung einwirken kann, wenn sich am RC-Glied ein ausreichendes Potential aufgebaut hat.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung zur automatischen Saugleistungssteuerung ist schließlich noch in den Fig.6, 7 und 8 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht die Saugleistungssteuerung in sieben diskreten Stufen und vereinigt in kompakter, kostengünstiger und leicht einzubauender und zu justierender Form Membranschalter und die weiteren elektrischen Baukomponenten, so daß von der in den F i g. 6 bis 8 gezeigten, einheitlichen und einstückigen Baueinheit lediglich noch zwei Verbindungsdrähte zur eigentlichen Drehzahlsteuerschaltung 6 geführt werden müssen, die dann in geeigneter Nähe, etwa am Motor oder unmittelbar in der Stromzuführungsleitung, wie in F i g. 1 gezeigt, angeordnet sein kann.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der F i g. 6, 7 und 8 ist der druckempfindliche, auf Unterdruckschwankungen reagierende Membranbereich unmittelbar zusammengebaut mit einem Leiterplatten-Montage und -Justierbereich, wie am besten der Schnittdarstellung der F i g. 7 entnommen werden kann. Die pneumatischelektrische Baueinheit der F i g. 6, 7 und 8 ist allgemein mit den Bezugszeichen 35 versehen; sie besteht aus den beiden Hauptkomponenten einer elektrischen Leiterplatte 36 und einem auf die Leiterplatte aufgesetzten und an diesem befestigtem pneumatischen Membranteil 37.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt der Membranteil 37 über zwei jeweils voneinander unabhängige, jedoch über einen gemeinsamen Anschlußnippel 38 (F i g. 7) den jeweils herrschenden Unterdruck zugeführterhaltende Membranschaltbereiche 39a. 39b, wobei jeder dieser Membranschaltbereiche über drei unabhängige und bei vorgegebenen Unterdrücken schaltende Schalter umfaßt Hierdurch ergeben sich insgesamt sieben diskrete Schaltmöglichkeiten, wenn man die durch eine Nullposition der Membranschalter gekennzeichnete und insofern nicht beeinflußte Grundlasteinstcllung hinzunimmt. Es versteht sich, daß der pneumatische Membranteil 37 auch mehr als nur zwei Membran-Schaltbereiche 39 aufweisen kann, wodurch sich dann jeweils drei zusätzliche Schaltmöglichkeiten als Reaktion auf einen sich ändernden Unterdruck ergeben. Üblicherweise sind aber die vorliegend durch zwei ίο Membran-Schaltbereiche gegebenen sieben diskreten Schaltmöglichkeiten als ausreichend anzusehen.

Die einzelnen Membran-Schaltbereiche 39a, 39£> sind als einstückige, auf den Membranteil 37 aufgebaute Unterteilungen gebildet; der Membranteil 37 verfügt über eine Grundplatte 40, die die einzelnen Membran-Schaltbereiche 39a, 39b nebeneinander lagert. Jeder Membran-Schaltbereich 39a, 396 verfügt nach oben, also nach der Seite, auf welche dann die Membran aufgesetzt wird, über einen Ringflansch 42a, 42b; dieser Ringflansch bildet mit der auf ihn aufgeschobenen und durch Spannwirkung gehaltenen Membran 41 einen abgeschlossenen Gehäusehohlraum 60 (Fig.7) dem vom Anschlußnippel 38 der vom Staubsauger erzeugte Unterdruck, vorzugsweise, wie weiter vorn schon erläutert, der hinter dem Staubbeutel 3 herrschende Unterdruck Pu, zugeführt wird. Zu diesem Zweck verfügt die gemeinsame Trägerplatte 40 des Membranteils 37 über zwei sich in die beidseitigen Gehäusehohlräume 42 erstreckende öffnungen 43, die vom Grund des Anschlußnippeis 38 in diesem Ausführungsbeispiel als Schrägbohrungen in die von den Ringflanschen eingeschlossenen Ringräume geführt sind.

Vom Boden dieser Ringräume erstrecken sich nun in diesen, wie am besten der F i g. 6 und der F i g. 7 entnommen werden kann, die der elektrischen Kontaktierung und der Verbindung mit der Leiterplatte dienenden Teilkomponenten. F i g. 7 zeigt, daß an den Stellen, an denen diese Teilkomponenten in den Ringraum eindringen, die Trägerplatte 40 nach unten gerichtete einstückige Ringausstülpungen 44 bildet, die jeweils über eine zentrale Bohrung verfügen, in denen die elektrisch leitenden Teilkomponenten sitzen. Bei den hier bevorzugten Membran-Schaltbereichen 39a, 39b mit drei bei unterschiedlichen Unterdrücken ansprechenden Schaltern ist jeweils ein Zentralanschluß 45 vorgesehen, bestehend aus einem länglichen Messingstab 46, der in die ihm zugeordnete zentrale Halteausstülpung 47 an der Trägerplatte 40 eingeschoben oder beim Spritz- oder Gießvorgang für den gesamten Membranteil gleich mit eingegossen ist. Es versteht sich, daß dieser Messingstab 46 auch aus einem sonstigen geeigneten, elektrisch leitfähigen Material bestehen kann. Entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verfügt dieser den Zentralanschluß bildende erste Stab 46 beidseitig über zentrale Senkbohrungen, die auch durch den ganzen Stab 46 geführt sein können. Hierdurch ist es möglich, auf der einen, nämlich oberen Seite, den unteren, sich stark spiralig verengten Teil 48 der Membran-Vorspannungsfeder 49 (F i g. 6) dadurch fest und im übrigen auch bo elektrisch leitend mit dem Zentralanschluß-Stab 46 zu verbinden, daß durch Aufspreizen dieses Stabes um die Senkbohrung der Federendbereich 48 und der über die Trägerplatte hinausragende Teil des Stabs 46 praktisch vernietet werden. Eine ähnliche Verbindungsmöglichb5 keit zwischen dem Stab 46 und der Leiterplatte 36 ergibt sich dadurch, daß ein unterer verjüngter Teil des Stabs 46, im wesentlichen auch die Senkbohrung befindet, durch eine zugeordnete Bohrung 50 in der Leiter-

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platte geführt und von unten durch die aufgespreizte Senkbohrung ebenfalls vernietet wird. Mit der bei 51 (F i g. 6) gezeigten Abschulterung sitzt dann der Stab 46 auf der Leiterplatte und gleichzeitig auf einer dort angeordneten Leitschicht 57 auf, so daß sich eine einwandfreie elektrische Verbindung vom Anschlußpunkt 57a dieser Leitschicht zunächst bis zur sich nach oben spiralig aufweitenden Vorspannungsfeder 49 hergestellt ist. Vervollständigt wird bei jedem Membran-Schaltbereich die elektrische Kontaktkette dann noch durch eine weite·· vorn schon erwähnte Kontaktplatte 52, die von der weitesten Windung der Vorspannungsfeder 49 im zusammengebauten Zustand des pneumatischen Membranteils nach oben gegen die Innenwandung der kastenförmig ausgebildeten Membran 41 gepreßt wird. Zur Erzielung eines sicheren Sitzes kann die Kontaktplatte 52 noch einen zentralen Zapfen 52a aufweisen, der in eine entsprechende Ausnehmung 41a an der Membran zentral eingreift.

Zur Vervollständigung der Schaltmöglichkeiten sind dann über den inneren Umfang des Ringraums die hier jeweils vorgesehenen, drei Gegenkontakte angeordnet. Hierzu sind in die Haltestülpungen 44 an der Trägerplatte 40 zunächst jeweils Kontakthülsen 53 eingeführt, die über ein Innengewinde verfügen. Die Kontakthülsen werden nicht bis in den Ringraum, der jaden mit Unterdruck beaufschlagten Arbeitsraum des jeweiligen pneumatischen Membran-Mehrfachschalters bildet, durchgeführt, sondern enden in einem Abstand vor diesem Arbeitshohlraum, beispielsweise an der Unterkante der Trägerplatte. Die Befestigung der Kontakthülsen — es sind dann die drei Kontakthülsen jeweils in einem Winkel von 120° zueinander am inneren Umfang des Ringraums verteilt — an der Leiterplatte 36 erfoigt oder kann erfolgen in entsprechender Weise wie beim Zentralanschluß-Stab 46, nämlich durch Aufweitung und entsprechende Vernietung. Auch hier stützt sich eine Abschulterung 54 jeder Kontakthülse 53 oben an der Leiterplatte ab und kontaktiert hierdurch gleichzeitig entsprechend breitflächig elektrische Kontaktverbindüngen.

Dort wo die Kontakthülsen jeweils von unten am Boden jedes Ringraums anstehen, verfügt dieser über eine schmale Durchtrittsöffnung; die eigentlichen Gegenkontakte oder Kontaktstücke für die Kontaktplatte 52 sind dann von Einzelkontaktstäben 55 gebildet, die von unten in das Innengewinde jeder Kontakthülse 53 eingeschraubt werden und über einen oberen, verjüngten und gewindefreien Abschnitt 55a verfügen.

Die Bohrungen in den Ringraumböden jeweils oberhalb jeder Kontakthülsendurchführung sind in ihrem Durchmesser bewußt kleiner gehalten als der Durchmesser der gewindefreien Verlängerung 55a jedes Einzelkontaktstabs, so daß das weitere Einschrauben jedes Einzelkontaktstabes in die Kontakthülsen, um schließlich einen definierten Abstand zur gemeinsamen, gegenüberliegenden Kontaktplatte 52 zu gewinnen, gleichzeitig dazu führt, daß sich die Kontaktverlängerung 55a durch die schmalere Bohrung am Senkraumboden preßt, der sich von allen Seiten abdichtend fest um die Kontaktverlängerung schließt Hierdurch wird sichergestellt, daß trotz der Justiermöglichkeiten innerhalb des mit Unterdruck beaufschlagten Ringraums — was ja eine Verschiebemöglichkeit in axialer Richtung jedes Einzelkontaktstabes 55 erforderlich macht, diese Ringräume absolut dicht sind und nicht lecken.

Man erkennt ferner, daß durch die durch Nietung oder eine sonstigere geeignete Befestigung sämtlicher Kontakthülsen wie der zentralen Anschlußstäbe 46 eine feste, unverrückbare Verbindung des Membranteils 37 mit der Leiterplatte 36 erfolgt, wobei von der Unterseite der Leiterplatte her die Justierung der Einzelkontaktstäbe 55 erfolgt und im übrigen auch jederzeit korrigiert werden kann.

Es bleibt dann noch die Bestückung der Leiterplatte vorzugsweise auf ihrer Unterseite mit geeigneten Widerständen R 1, R 2..., so wie dies in F i g. 2 gezeigt ist.

Eine solche Leiterplatteneinheit 35 ermöglicht die Anordnung eines sieben Schaltstufen umfassenden kompakten Membran-Unterdruckschalters zusammen mit sämtlichen elektrischen, hierfür erforderlichen weiteren Schaltungen, Widerständen und dergleichen an vorgegebener Stelle im Staubsaugerinneren, etwa hinter dem Staubbeutel, wobei es lediglich zweier Verbindungsleitungen zu der elektronischen Drehzahlsteuerung für den Staubsaugermotor bedarf.

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55 Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur automatischen Saugleistungssteuerung eines einen Motor mit elektrischer oder elektronischer Drehzahlsteuerung, ein von diesem angetriebenes Gebläse und ein Staubgefäß (Staubbeutel) aufweisenden Staubsaugers, mit auf das Ausmaß des vom Staubsauger erzeugten Unterdrucks ansprechenden Verstellmitteln für die Drehzahlsteuerung, wobei mindestens ein Unterdruckschalter im Unterdruckbereich des Staubsaugers angeordnet ist, der mindestens zwei verschiedene, unterschiedlichen Unterdrücken entsprechende diskrete Schaltstellungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruckschalter (16, 16'; 35) einen von einer Membran (17,41) abgedeckten Hohlraum (18, 60) aufweist, daß mit der auf Unterdruckschwankungen mit einer Verschiebung reagierenden Membran (17, 41) eine frei beweglich gelagerte Kontaktplatte (21,52) in Verbindung steht und daß zur Fläche der Kontaktplatte (21,52) im unterschiedlichen Abstand Gegenkontaktstücke (25a, 25b, 25c, 55a,) angeordnet sind, derart, daß je nach Ausmaß des einwirkenden Unterdrucks abgestuft eine elektrische Kontaktgabe zur Drehzahlsteuerung durch Umschaltung erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktplatte (21) über einen Stößel (22) von der Membran (17) angetrieben ist, die 3» ihrerseits von einer Feder (23) vorgespannt ist und daß die Gegenkontaktstücke in ihrem Abstand zur Kontaktplatte (21) zur Justierung auf den jeweils gewünschten Ansprech-Unierdruck axial verstellbar sind. J5

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkontaktstücke über ein Gewinde im Gehäuse (24) des Unterdruckschalters (16') zur Justierung eingeschraubt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Unterdruckschalter mit einer elektrischen Leiterplatte (36) zu einer Membranschaltereinheit (35) zusammengefaßt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Unterdruckschalter auf einer gemeinsamen Trägerplatte (40) als Unterdruckschaltereinheit (37) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder als Arbeitsringraum ausgebildete Hohlraum jedes Unterdruckschalters von einer nach oben von der Leiterplatte wegstehenden, einstückigen Ringwandung (41a, 416,} gebildet ist, daß durch den Boden jedes Ringraums ein Zentralanschlußstab (46) geführt ist, dessen Endteil in elektrischer Kontaktverbindung mit der Vorspannungsfeder (49) für die Membran (41) steht und daß die Vorspannungsfeder mit sich nach außen erweiternden Windungen an der elektrisch leitenden Kontaktplatte (52) anliegt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, t>o dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralanschlußstab (46) und die Gegenkontaktstücke (55) in flanschartigen, unteren Halteausstülpungen (44, 47) der Trägerplatte (40) sitzen und daß die Gegenkontaktstücke jeweils gebildet sind von einer Kontakt- h5 hülse (53) mit Innengewinde, in welche jeweils ein Einzelkontaktstab in seinem axialen Abstand zur Kontaktplatte justierbar eingeschraubt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentralanschlußstab (46) und die über den inneren Ringumfang verteilten Kontakthülsen (53) jnit Abschulterungen (51, 54) in Haltebohrungen der Leiterplatte (36) sitzen und durch Aufspreizen von Senk- oder Durchgangsbohrungen mit der Leiterplatte nietartig verbunden sind, derart, daß die in den Kontakthülsen sitzenden Einzelkontaktstäbe (55) von der Leiterplatten-Unterseite justierbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (40) einen gemeinsamen pneumatischen Anschlußnippel (38) aufweist, mit Verbindungsbohrungen (43) zu den von den Membranen (41) abgedeckten Arbeitsringräumen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Verlängerungen (55a^ der Einzelkontaktstäbe (55) aufnehmende Bohrungen der Trägerplatte (40) über den Kontakthülsen einen kleineren Durchmesser als die Verlängerung (55a,) aufweisen, derart, daß sich beim Einschrauben eine sichere Abdichtung der Arbeitsringräume ergibt.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß von der unmittelbar mit den durch die Umschaltung jeweil· wirksam geschalteten Widerständen oder Widerstandskombinationen bestückten Leiterplatte (36) eine lediglich zweiadrige Verbindungsleitung zur Drehzahlsteuerschaltung (6) geführt ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Unterdruckschaltercinheiten druckseitig parallelgeschaltet sind, von denen eine Unterdruckschaltereinheit eine aus Leuchten gebildete Anzeigeeinrichtung zur sichtbaren Anzeige der jeweiligen Motorleistung ansteuert.