DE3147164C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bodenpflegegerät mit einem Bodenbearbeitungswerkzeug, das über einen Riementrieb von einem Motor angetrieben wird, wobei ein erster Riemen zwischen dem Motor und einer Spannscheibenanordnung sowie ein zweiter Riemen zwischen der Spannscheibenanordnung und dem Bodenbearbeitungswerkzeug läuft.

Die Erfindung, wie sie im Anspruch 1 gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, ein Bodenpflegegerät der vorstehend genannten Art zu schaffen, bei welcher der Schlupf des einen Riemens oder beider Riemen ein Abbremsen oder Abwürgen des Motors verhindert.

Wenn das Bodenbearbeitungswerkzeug einen starken Widerstand gegen seine Drehung erfährt oder am Drehen gehindert wird, ist durch Bewegung der eine Überlastungsanordnung darstellenden Spannscheibenanordnung zu der Motorwelle hin und von ihr weg einer der Riemen in der Lage zu schlupfen. Durch Lösen und Schlupfen von einem der Riemen wird das Abbremsen der Motorwelle verhindert, wodurch eine mögliche Beschädigung des Motors vermieden wird. Auch wird das Brechen oder Durchbrennen von Riemen ver­ mieden. Die bewegliche Spannscheibenanordnung ermöglicht wenigstens einem der Riemen, sich zu strecken, und ermög­ licht es auf diese Weise, daß die Riemen bei normalem Betrieb des Bodenpflegegerätes richtig spuren und schleppen.

Vorzugsweise ist das Gerät dadurch gekennzeichnet, daß der Motor nachgiebig am Basisteil des Gerätes angebracht ist und die Spannscheibenanordnung beweglich an dem Motor angebracht ist und durch einen Arm schwenkbar an dem Motor angebracht sein kann.

Die Rotationsachse der Motorwelle wird in fester Lage zu der Spannscheibenanordnung gehalten, um zu ermöglichen, daß der um die Antriebswelle herumlaufende Riemen und die Spannscheibe richtig spuren, obwohl sich der Motor möglicherweise in seinen elastischen Halterungen bewegt.

Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß der erste Riemen einen allgemein flachen Querschnitt hat und der zweite Riemen einen allgemein V-förmigen Querschnitt hat und der zweite Riemen im Vergleich zu dem ersten Riemen relativ undehnbar ist. Dies ermöglicht dem ersten Riemen, sich zu strecken, und damit dem V-förmigen Riemen lose zu werden und bei Belastung durch Abbremsung des Bodenbearbeitungswerkzeuges zu schlupfen. Dies findet wohl deshalb statt, weil der flache Riemen eine nicht lineare Durchbiegungskurve hat, so daß bei zunehmender Belastung seine Streckung stärker als linear zunimmt. Gleichzeitig hat der relativ undehnbare V-Riemen eine lineare Durchbiegungskennlinie. Wenn der flache Riemen dazu neigt, sich um einen größeren Betrag als der V-Riemen zu strecken, bewirkt dies also, daß sich die Spannscheibe zu dem Werkzeug hin bewegt, so daß der V-Riemen lose wird und auf der Spannscheibe schlupft und eine Abbremsung bei der Motorwelle verhindert.

Vorzugsweise ist die Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß der erste Riemen aus Äthylen-Propolen-Dien-Monomer besteht und der zweite Riemen ein mit Polyesterfäden verstärkter Faserriemen ist.

Die Wirkung der Riemen und der Spannscheibenanordnung bei einer Abbremsung des Werkzeuges könnte auch wegen der relativen Reibungskoeffizienten des V-Riemens und des flachen Riemens und wegen der Unterschiede in der bei der Spannscheibenanordnung übertragenen Kraft auftreten.

Vorteilhafterweise ist die Anordnung dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Spannscheibe, um welche der erste Riemen herumläuft, größer ist als der Durchmesser der Spannscheibe, um welche der zweite Riemen herumläuft, und daß der Durchmesser eines Abschnitts des Bodenbearbei­ tungswerkzeugs, um welchen der zweite Riemen herumläuft, größer sein kann als der Abschnitt der Spannscheibe, um welche der zweite Riemen herumläuft. Mit diesen Anordnun­ gen kann eine beträchtliche Untersetzung erzielt werden, um zu ermöglichen, daß die Rolle im Vergleich zu der Antriebswelle des Motors relativ langsam rotiert.

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Sauggeräte, die mit einem Rüttler als Bodenbearbeitungswerkzeug versehen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Körper eines als Staubsaugers ausgebildeten Bodenpflegegerätes, bei welchem die Haube weggebrochen ist, um viele seiner Betriebs­ komponenten zu zeigen;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Riemenantriebssystems und der entsprechenden Vibrationsisolatoren; und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Motors, des Spannscheibensystems und zugeordneter Teile.

Der Staubsauger umfaßt allgemein einen Basisteil 10, der durch eine (bruchstückhaft gezeigte) Haube 12 abgedeckt ist, eine Radhöheneinstelleinrichtung 14, einen Handgriff­ auslöser 16 und ein Schaltpedal 18 zum Ein- und Ausschalten des Staubsaugers. Alle diese Bauteile können im wesentlichen herkömmlich sein und werden nicht weiter beschrieben.

Der als Motorgebläse ausgebildete Motor 20 umfaßt balgartige Isoliermittel 22 und 24, welche jeweils mit einem Kanal 26, der sich vorne zu der (nicht gezeigten) Rüttleröffnung in dem Basisteil 10 erstreckt, bzw. mit einem Sackflansch 28 in Verbindung stehen. Auf diese Weise ist der Motor 20 nachgiebig mit dem Luftzuführ- und Vakuumsystem des Staubsaugers verbunden.

Der Motor 20 ist ferner benachbart seinem Schwerpunkt gegen Vibrationen von dem Basisteil 10 isoliert durch ein Paar elastischer Halterungen 30 und 32, welche in einem Paar an dem Motorgebläse 20 befestigter Ansätze 34 und 36 sowie aufwärts gerichteten Laschen 38 und 40 aufgenommen werden, die eine nicht gezeigte Bohrung bzw. einen offenen Schlitz 42 aufweisen, welche je eines der Gewindestiftenden jeder Halterung aufnehmen, welche mit Muttern 44 an die Laschen angefügt sind. Die den Ansätzen 34 und 36 benachbarten Enden der Halterungen sind in diese Ansätze eingeschraubt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, umfassen die Halterungen bzw. Vibrationsiso­ lierhalterungen 30 und 32 mittlere vergrößerte zylindrische maßgleiche Abschnitte 31, 33, in deren Enden Gewindestifte eingegossen worden sind, um auf diese Weise für eine leichte Montage dieser Vibrationsisolierhalterungen zu Isolationszwecken zu sorgen. Die Halterungen sind im wesentlichen herkömmlich und von verschiedenen Händlern erhältlich.

An dem Motorende des Motors 20 (in Fig. 1 rechts) befindet sich eine Motorwelle 46, die sich seitwärts zu der Kante des Basisteils 10 erstreckt. Ein elastomerer Riemen 48 von flacher, im allgemeinen dehnbarer Beschaffenheit ist an dieser Motorwelle angebracht, erstreckt sich nach vorn und ist an seinem anderen Ende um eine eine Riemenscheibe bildende Spannscheibe 50 geführt, wobei der Riemen das System spannt. Der Durchmesser der Spann­ scheibe 50 ist größer als der Durchmesser der Motorwelle 46, so daß eine Geschwindigkeitsverminderung zwischen der Motorwelle 46 und einer Nabe 51 auftritt, welche die Spannscheibe 50 einteilig trägt. Einstückig mit der Spannscheibe 50 ist eine kleinere, ebenfalls eine Riemenscheibe bildende Spannscheibe 52 verbunden, welche einen faserverstärkten V-Riemen 54 von relativ undehnbarer Beschaffenheit mit hohem Belastungskennwert führt, der sich seinerseits nach vorn erstreckt und um einen ein Bodenbearbeitungswerkzeug 56 bildenden Rüttler läuft (siehe Fig. 2), der einen größeren Durchmesser aufweist, um diesen mit viel geringerer Geschwindigkeit als der Rotationsgeschwindigkeit der Motorwelle 46 anzutreiben. Diese verminderte Rotationsgeschwindigkeit des Rüttlers schafft einen Staubsauger mit geringerer Geräuschabgabe, welche darauf beruht, daß durch den verlangsamten Rüttler und seine Schlagstäbe ein geringeres Geräusch entsteht.

Die einteiligen Spannscheiben 50, 52 sind drehbar gelagert auf einer Welle 60, welche auf jeder Seite der Spannscheiben eine Hülse 61 und eine Beilagscheibe 62 trägt und welche als Lagerung für die Rotation der einteiligen Spannscheiben 50 und 52 dient. Diese Welle kann ein wenig zu der Motorwel­ le 46 hin geneigt sein, um für ein automatisches Aufnehmen bei belastetem Riemen zu sorgen. Wie in Fig. 3 gezeigt, weist die Welle 60 an ihrem einen Ende eine Beilagscheibe 58 und einen darüber angebrachten E-Ring 64 auf, welcher in einer Umfangsrille 65 in der Welle 60 angebracht ist, um die Verschiebung der einteiligen Spannscheiben 50, 52 über das Ende der Welle 60 hinaus zu verhindern. Die Welle 60 ist an ihrem anderen Ende mittels einer Bohrung 66 verankert in einem Halter 68 von allgemein L-förmiger Gestalt mit einer ebenen Fläche 69 an dem Ende des horizontal verlaufenden Beines des L. Die Bohrung 66 ist in einem oberen Bein 71 des L angeordnet, wobei die Welle 60 durch das obere Bein 71 hindurchgeht und ein Gewindeende 70 mit einer Mutter 72 in Eingriff steht, um die Welle 60 in ihrer Stellung zur drehbaren Lagerung der Riemenscheiben 50 und 52 zu halten.

Der Halter 68 ist relativ zu dem Motor 20 schwenkbar gelagert, um auf diese Weise das Ausfluchten der Riemen 48 und 54 über ihren jeweiligen Spannscheiben zu ermög­ lichen, so daß sie allgemein ihre Spannungen ausgleichen, richtig laufen und die Antriebskraft an den Rüttler liefern. Dieses Schwenken wird durch eine Welle 74 bewirkt, welche durch ein Paar fluchtender Bohrungen 76, 78 in dem nach oben verlaufenden Bein 71 des L und der nach oben verlaufenden ebenen Flächen 69 des allgemein L-förmigen Halters 68 verläuft. Der Halter 68 wird daran gehindert, von dem Ende der Welle 74 herabzugleiten mittels eines E-Ringes 80, welcher in einer Umfangsrille 62 benachbart dem Ende der Welle 74 sitzt. Auf diese Weise ist der Halter 68 zum glatten Lauf der Riemen 48 und 54 schwenkbar gelagert.

Um eine konstante Drehachse der Welle 74 relativ zur Drehachse der Motorwelle 46 aufrecht zu erhalten, ist die Welle 74 derart an dem Motor 20 angebracht, daß eine Verschiebung des Motors 20 an seinen elastischen Halterungen 30 und 32 nicht dazu neigt, eine Fehlausrichtung der Achse der Motorwelle 46 und der Achse der Spannscheibe 50 zu verursachen. Also neigt der flache elastomere Riemen dazu, völlig unabhängig von der Verschiebung des Motors 20 relativ zum Basisteil 10 in der richtigen Spur zu laufen. Diese relative Positionierung ist ziemlich kritisch, da die Verwendung eines flachen Riemens eine bessere Spurführungsanordnung erfordert als die Verwendung des V-Riemens wie zum Beispiel dem, der sich nach vorn zu dem Rüttler erstreckt.

Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt die Einrichtung zur Anbrin­ gung der Welle 74 an dem Motor 20 eine Lasche 84, die sich von dem Gehäuse des Motors 20 einteilig radial nach außen erstreckt und eine Durchgangsbohrung 85 zur Aufnahme eines Abschnitts der Welle 74 aufweist, welche darin eingebettet ist. Die Welle 74 erstreckt sich von dieser Halteeinrichtung nach außen und zur Seite, um durch ein Loch 87 in einem an dem Motor 20 befestigten ersten Halteteil 86 und dann durch die Bohrung 76 in dem Halter 68 zu verlaufen. An dem ersten Halteteil 86 ist schwenkbar die Spannscheibenanordnung angeordnet. Ein E-Ring 88 kontaktiert die Welle 74 in einer (nicht gezeigten) Rille auf der einwärts gelegenen Seite des Halteteiles 86, so daß dieses und der E-Ring 80 die Welle 74 in ihrer gewünschten Stellung halten, wobei der Bodenabschnitt des Beines 71 an die Innenseite des Halters 68 benachbart der Bohrung 76 anschlägt. Gleichzeitig stellt das Halteteil 86 über ein Paar Schrauben 90 und 92, welche mit einem Paar am Motor 20 befestigter Ansätze 94 und 96 verschraubt sind, sicher, daß sich die Welle 74 verschiebt, wenn der Motor 20 sich auf seinen elastischen Halterungen verschiebt. Dann spurt die Riemenscheibe 50 richtig mit dem elastomeren flachen Riemen 48 relativ zu der Motorwelle 46 aufgrund der Schwenkbewegung des Halters 68 an einem festen Mittelpunkt relativ zu der Motorwelle 46.

Nachfolgend wird die Vibrationsisolierung an dem Motorwel­ lenende des Motors 20 beschrieben. Das Halteteil 86 trägt ein Ende von zwei elastischen Halterungen 98, 100, welche kleiner sind als die elastischen Halterungen 30 und 32, aber einen ähnlichen Aufbau haben. Dies wird durch ein Paar einteiliger, zur Seite und nach außen verlaufender Laschen 102 und 104 bewerkstelligt, die an dem oberen bzw. unteren Ende des Halteteiles 86 angeord­ net sind und Bohrungen 106 und 108 zur Aufnahme von einem Ende jeder elastischen Halterung 98 und 100 aufweisen. Zwei Muttern 110 und 112 sind auf die Gewindestifte der elastischen Halterungen 98 und 100 aufgeschraubt, um diese gegen die Innenfläche der Laschen 102 und 104 zu ziehen. Das Halteteil 86 und die angefügten Halterungen 98 und 100 bilden dann die Isolationsgrenze zwischen dem angefügten Motor 20 und dem Basisteil 10 durch die Verwendung eines zweiten Halteteiles 111. Das zweite Halteteil 111 verbindet das erste Halteteil 86 nachgiebig mit dem Basisteil 10.

Das Halteteil 111 umfaßt ein Paar seitwärts und einwärts verlaufender Laschen 112 und 114 mit einem entsprechenden Paar Bohrungen 116 und 118, durch welche die anderen Gewindeseiten der elastischen Halterungen 100 und 98 sich erstrecken. Muttern 120 und 122 sind auf die sich von den Halterungen 100 und 98 erstreckenden Gewindestifte aufgeschraubt, um diese Halterungen gegen die gegenüberlie­ genden Seiten der einwärts verlaufenden Laschen 112, 114 zu ziehen. Das Halteteil 111 ist am Basisteil 10 mittels einer Schraube 124 befestigt, welche sich durch Bohrungen 128 in einer seitwärts verlaufenden Lasche 126, die mit dem Halteteil 111 einteilig ist, in eine Stütze 127 erstreckt (siehe Fig. 2), die sich von dem Hauptabschnitt des Körpers 10 nach oben erstreckt. Diese Anordnung befestigt einen Abschnitt des Halteteiles 111 relativ zum Basisteil 10. Eine zweite Bohrung 128 erstreckt sich durch eine einwärts gerichtete horizontal verlaufende Lasche 130, die mit dem Halteteil 111 einteilig ist, um eine zweite Schraube 124 aufzunehmen, die mit einer aufwärts verlaufenden Stütze 132 (siehe Fig. 2) in Eingriff zu bringen ist, welche einteilig mit dem Basisteil 10 ist, aber relativ zu dessen Bodenabschnitt nach oben angeordnet ist.

Die Wirkungsweise des elastischen Dämpfungssystems für den Motor 20 kann nun leicht festgestellt werden. Der Motor 20 ist durch die elastischen Halterungen 30 und 32 bei seinem allgemeinen Schwerpunkt elastisch angebracht und gegen Vibrationen isoliert. Gleichzeitig neigt wegen des Zuges des flachen Riemens 48 auf der Motorwelle 46 der Motor 20 dazu, nach vorne zu verkanten. Dies verschiebt aber das Halteteil 86 nach vorn, da es relativ zum Motor 20 befestigt ist, und beaufschlagt die elastischen Halterungen 100 und 98 mit einer Druckkraft, wenn diese gegen das am Basisteil 10 befestigte Halteteil 111 reagie­ ren. Diese Anordnung neigt dann dazu, den Motor 20 an seinem Riemenende hinsichtlich Vibrationen von dem Basisteil 10 zu isolieren und bildet gleichzeitig eine nachgiebige Kompressionskraft mittels der Halterungen 100 und 98 mit der Neigung, die Riemen 48 und 54 zu strecken, so daß sie die maximale Kraft auf den Rüttler übertragen können.

Der verwendete flache elastomere Riemen 48 bestand aus einem Äthylen-Propolen-Dien-Monomer und hatte eine Breite von 1,14 cm (montiert), eine Dicke von 0,22 cm (montiert) und eine Länge von 26,06 cm, gemessen an der Innenseite (montiert). Der verwendete V-Riemen 54 war ein mit Poly­ esterfäden verstärkter Faserriemen. Er hatte eine Breite von 0,64 cm, eine Dicke von 0,40 cm und eine äußere Länge von 40,64 cm. Er ist in USA im Handel erhältlich als "Light-Duty Standard V-Belt, 2L-160".

Der Durchmesser der Motorwelle betrug 0,80 cm. Die Durchmes­ ser der Spannscheiben 50 und 52 betrugen 5,28 cm bzw. 3,05 cm und der Riemenscheibendurchmesser des Rüttlers betrug 4,20 cm. Die Riemen wurden anfangs statisch belastet mit 8,50 bis 9,92 kg (300-350 oz). Der Mitte-zu-Mitte-Ab­ stand von der Motorwelle zu der montierten Spannscheibe oder Riemenscheibe betrug 7,93 cm. Der Mitte-zu-Mitte-Ab­ stand von der Spannscheibe zu der montierten Rüttler-Riemen­ scheibe betrug 14,66 cm.

Die Wirkungsweise der Spannscheiben 50, 52 und des Riemenan­ triebs 48, 54 für den Motor 20 kann nun leicht festgestellt werden. Da die Welle 74 am Motor 20 angebracht ist und der Halter 68, welcher die Spannscheiben 50, 52 trägt, ebenfalls am Motor 20 angebracht ist, wird die Bewegung des Motors 20 an seiner nachgiebigen Vibrationsisolieranord­ nung völlig durch das System aufgenommen, wobei der Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen der Welle 74 und der Motorwelle 46 konstant bleibt. Dies ist darauf gerichtet sicherzustellen, daß der flache Riemen 48 ausgerichtet bleibt und richtig spurt, wobei die Ausrichtung eines solchen flachen Riemens viel kritischer ist als die Ausrichtung des V-Riemens 54.

Wie oben erwähnt, unterscheiden sich die Durchbiegungskenn­ linien des elastomeren Riemens 48 und des relativ undehnba­ ren V-Riemens 54 darin, daß die Durchbiegungskennlinie des elastomeren Riemens 48 nicht linear ist, das heißt, daß bei zunehmender Belastung dieses Riemens die Durchbie­ gung für jede zusätzliche Belastungseinheit in verstärktem Maße zunimmt. Deswegen belastet eine dem System durch einen abgebremsten Rüttler erteilte, unausgeglichene Kraft F den relativ undehnbaren V-Riemen 54, so daß eine proportionale Zunahme der Dehnung auftritt. Da aber diese Belastung F auf den flachen elastomeren Riemen 48 übertragen wird, kann man feststellen, daß sich der Riemen 48 gleichzeitig "mehr" streckt und auf diese Weise den Mitte-zu-Mitte-Abstand zwischen der Spannscheiben­ anordnung 50, 52 und dem Rüttler vermindert, wobei der V-Riemen 54 auf seiner Spannscheibe 52 lose wird und zu schlupfen in der Lage ist. Da hierdurch dem elastomeren flachen Riemen 48 ermöglicht wird, seine Bewegung fortzuset­ zen, kommt es nicht vor, daß er ausbrennt und an der Motorwelle tritt kein Abbrems- oder Abwürgezustand auf, so daß der Motor 20 gegen einen Ausbrennzustand gesichert ist.

Es leuchtet ein, daß die beschriebene Anordnung für eine fluchtende Spurführung einer Flachriemenanordnung sorgt und ferner Abbremsungszustände an dem Motor oder dem flachen Riemen sowie eine Zerstörung von einem der Teile verhindert. Es versteht sich, daß die Erfindung in vielen Formen ausgeführt werden kann und daß die dargestellte und beschriebene Ausführungsform nur ein Beispiel ist.

Claims (8)

1. Bodenpflegegerät mit einem Bodenbearbeitungswerkzeug, das über einen Riementrieb von einem Motor angetrieben wird, wobei ein erster Riemen zwischen dem Motor und einer Spannscheibenanordnung sowie ein zweiter Riemen zwischen der Spannscheibenanordnung und dem Bodenbearbeitungswerkzeug läuft, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Riemen (48, 54) im Vergleich zum anderen Riemen relativ undehnbar ist und die Spannscheiben­ anordnung (50, 52) zur Motorwelle (46) hin und von ihr weg bewegbar ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannscheibenanordnung (50, 52) an einem schwenkbaren Arm (68) angeordnet ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (20) nachgiebig an dem Basisteil (10) des Bodenpflegegerätes angebracht ist und daß die Spannscheibenanordnung (50, 52) beweglich an dem Motor (20) angebracht ist.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Motor (20) ein erstes Halteteil (86) befestigt ist, an den schwenkbar die Spannscheibenanordnung (50, 52) angeordnet ist, und ein zweites Halteteil (111) vorgesehen ist, das das erste Halteteil (86) mit dem Basisteil (10) nachgiebig verbindet.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Riemen (48) einen im allgemeinen flachen Querschnitt hat und der zweite Riemen (54) einen allgemein V-förmigen Querschnitt hat, wobei der zweite Riemen (54) im Vergleich zu dem ersten Riemen (48) relativ undehnbar ist.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Riemen (48) aus einem Äthylen-Propolen- Dien-Monomer besteht und der zweite Riemen (54) ein mit Polyesterfäden verstärkter Faserriemen ist.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Spannscheibe (50), um welche der erste Riemen (48) herumläuft, größer ist als der Durchmesser der Spannscheibe (52), um welche der zweite Riemen (54) herumläuft.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Riemen (54) um einen Abschnitt des Bodenbearbeitungswerkzeugs (56) herumläuft, welcher einen größeren Durchmesser hat als der Abschnitt der Spannscheibe (52), um welche dieser Riemen herum­ läuft.