DE3544304A1 - Elektrisch schaltbares 2-gaengiges untersetzungsgetriebe fuer haushaltshandruehrgeraete, -kuechenmaschinen und andere motorische geraete - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisch schaltbares, 2-gängiges Unter­ setzungsgetriebe für Haushalthandrührgeräte und -küchenmaschinen gemäß dem Oberanspruch des Patentanspruchs 1.

Es sind Getriebe für Handrührgeräte und Küchenmaschinen bekannt, bei denen ein- oder mehrstufig über Stirn-, Kegel- oder/und Schneckenrad­ getriebe die Drehzahl-Drehmoment-Eigenschaften des Elektromotors auf die Erfordernisse der Bearbeitungsgeräte umgewandelt werden. Da bei den Mehrzweckgeräten, wie sie Handrührgeräte und Küchenmaschi­ nen darstellen, für die einzelnen Funktionen unterschiedliche Bear­ beitungsgeschwindigkeiten, meist mit gegenläufigem Drehmomentbedarf gefordert werden, wird dies entweder mit mehreren Abtrieben verschie­ dener Übersetzungsverhältnisse oder über eine elektrische Drehzahl­ steuerung des Motors erreicht, der dann aber leistungs- und dreh­ momentmäßig entsprechend den höheren elektrischen, mechanischen und thermischen Belastungen meist bei der langsamen Drehzahl, ausgelegt und dimensioniert sein muß. Letzteres wirkt sich auch nachteilig auf den Wirkungsgrad speziell für batteriegetriebene Geräte aus. Mechanisch schaltbare Getriebe, wie sie bei elektrischen Handbohr­ maschinen angewendet werden, sind für diesen Anwendungsfall nicht bekannt, wären aber durchaus möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch ein schaltbares Untersetzungsgetriebe bei Handrührgeräten für den Haushalt die unter­ schiedlichen Drehzahl- und Belastungsbedingungen bei den Schlag-, Rühr- und Knetfunktionen den Motorbedingungen anzupassen, damit bei der vorgesehenen Versorgung mit wiederaufladbaren Batterien ein ausreichender Wirkungsgrad für die wesentlichen Betriebszustände erreicht wird, ohne jedoch dem Benützer dadurch zusätzliche Schalt- oder sonstige Bedienungsaufgaben zu übertragen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß entsprechend dem Anspruch 1 ein 5-rädriges Planetengetriebe eingesetzt wird, das von einem drehrichtungsumschaltbaren Elektromotor (1) angetrieben wird, wobei die Drehrichtungsumkehr wie folgt zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses verwendet wird.

Das Planetengetriebe besteht aus einem antreibenden Sonnenrad (2), einem oder mehreren Doppelplanetenrädern (3), die auf einer Steg­ welle (4) gelagert sind, einem Hohlrad (5) und einer Hohlradwelle (6), die den einen Abtrieb des Getriebes darstellt. Eine weitere der Hohl­ radwelle (6) nachgeschaltete Zahnradwelle (15), die in dem Lagerteil (14) gelagert ist, dient ggf. als weiterer gegenläufiger Abtrieb.

Die Stegwelle (4) und das Hohlrad (5) sind im Gehäuse (7) jeweils in gegenläufigen Richtungen frei umlaufend gelagert, in den jeweiligen Gegenrichtungen sind sie durch Sperrglieder (8 und 9) zum Gehäuse blockiert.

Die jeweilige Drehrichtung des antreibenden Sonnenrades (2) bewirkt, daß entweder die Stegwelle (4) gesperrt wird und über die Doppelplanetenräder (3) die Hohlwelle (6) angetrieben wird, wobei das Hohlrad (5) frei umläuft, oder daß das Hohlrad (5) gesperrt wird und durch die Doppel­ planetenräder (3) die Hohlwelle (6) angetrieben wird, wobei die Stegwelle (4) drehmomentenfrei umläuft.

In beiden Fällen ist die Drehrichtung der Hohlradwelle (6) unab­ hängig von der Drehrichtung des Motors (1) gleich.

Durch geeignete Bemessung des Getriebes und der einzelnen Zahnräder lassen sich für diese Anwendung günstige Untersetzungsverhältnisse erreichen:

bei gesperrter Stegwelle (4)i₁ = 6 ÷ 12 bei gesperrtem Hohlrad (5)i₂ = 20 ÷ 40 Untersetzungssprungi₂/i₁ = 1,5 ÷ 4,5

Als Sperrglieder werden kreisbogenförmig gekrümmte Blattfedern (8 und 9) eingesetzt, die am Befestigungsende hakenförmig abge­ winkelt am zylinderförmig ausgebildeten Umfang der Stegwelle (4) bzw. des Hohlrades in entsprechenden Schlitzen (12) gegenläufig einge­ hängt sind.

Die Krümmung der Blattfedern entspricht entweder dem jeweiligen Zylinderdurchmesser und ist am Ende um ca 30% gestreckt oder sie ist um 20 ÷ 40% größer als der jeweilige Zylinderdurchmesser.

Das Gehäuse ist im Bereich der Blattfedern mit zylinderförmigen Laufflächen ausgestattet, deren Durchmesser um Blattfederdicke und ein geringes Lagerspiel größer als die korrespondierenden Durchmesser von Stegwelle (4) und Hohlrad (5).

Am Umfang dieser Laufflächen sind Rastnischen (10) angebracht, deren Tiefe etwas größer als die Blattfederndicke ist.

Die Länge der Rastnische (10) in Umfangsrichtung wird bestimmt durch die für den Klinkerweg notwendige freie Federlänge und beträgt ca. 8 ÷ 10% des Umfanges. Bei entsprechender Laufrichtung greift das freie Ende der Blattfeder (8 und 9) in die Rastnische (10) und stützt sich an deren Wandung ab, wodurch die Stegwelle (4) bzw. das Hohl­ rad (5) gesperrt sind.

Die auf die Nischenwandung wirkende Sperrkraft verstärkt sich um den Umschlingungsfaktor (e^µ×α ) der Blattfedern (8 und 9).

Um ein Ausknicken der dünnen Blattfedern (8 und 9) unter Sperrkraft zu verhindern, sind die Rastnischen (10) mit radialen Stützrippen (11) versehen.

Die Rastnischen (10) haben zusätzlich die Aufgabe als Fettspeicher zur Schmierung des Freilaufbetriebes zu dienen.

Im Bereich der freien Blattfederenden sind in den zylindrischen Flä­ chen der Stegwelle (4) und des Hohlrades (5) in axialer Richtung Nuten mit dazwischen liegenden schmalen Stegen (13) angebracht, um ein Haften der Blattfederenden durch das Schmierfett zu vermeiden.

Eine weitere Aufgabe für die metallischen Blattfedern (8 und 9) ist, als günstiger Gleitpartner zwischen Gehäuse und Stegwelle (4) bzw. Hohlrad (5), die aus technologischen und wirtschaftlichen Gründen aus demselben Kunststoff vorgesehen sind, zu dienen.

Die Hohlradwelle (6) ist am Außendurchmesser mit einer Verzahnung ver­ sehen, mit der die zusätzliche Zahnradwelle (15) angetrieben wird. Das für die Zahnradwelle (15) vorgesehene Lagerteil (14) ist als separates Teil am Gehäuse (7) aufgesetzt. Diese Ausführung erlaubt Variationen mit und ohne 2. Abtrieb.

Durch die koaxiale Anordnung von Motor und Getriebe ist es möglich, bei Handrührgeräten, die bisher bauart bedingt durch den Schnecken- Winkel-Antrieb fast durchweg mit 2 nebeneinander stehenden Rühr- und Knetwerkzeugen ausgestattet sind, die Abtriebe für diese Werkzeuge hintereinander anzuordnen.

Diese Anordnung bringt vor allem Vorteile für die Handhabung und Größe des Gerätes.

Die Reaktionskräfte auf die führende Hand, vor allem beim Kneten, sind geringer bei mindestens gleich gutem Verarbeitungsergebnis.

Das Gerät ist erheblich schmaler, was Vorteile für die Aufbewahrung bringt.

Außerdem ist der Betrieb nur mit einem Knet- oder Rührwerkzeug in kleinen Gefäßen vorteilhaft.

Die Schaltung des Getriebes erfolgt, wie schon oben erwähnt, über die Drehrichtung des Motors, der über einen polumschaltenden elek­ trischen Schalter (16) gesteuert wird. Zwischen den beiden Geschwin­ digkeit- (Drehrichtungs-)stufen ist die AUS-Stellung eingefügt, bei der zum Abbremsen des Motors seine beiden Pole kurzgeschlossen werden.

Der Schalter besteht aus Drehknopf mit Gleitkontakten (17) und einer Leiterplatte (18), wobei bei der vorgestellten Anwendung der Drehknopf (17) im Gerätegehäuse (7), die Leiterplatte (18) an den Anschlußfahnen (19) des Motors (1) befestigt sind. Hierbei sind für beide Unter­ setzungsbereiche jeweils eine weitere spannungsabhängige Geschwin­ digkeitsstufe vorgesehen.

Claims (4)

1. Elektrisch schaltbares 2-gängiges Untersetzungsgetriebe für Haushalthandrührgeräte und -küchenmaschinen und andere motorische Geräte (in den folgenden Ansprüchen Antriebseinheit genannt), dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der Getriebestufen durch Drehrichtungsum­ kehr des Elektromotors (1) in Verbindung mit einem 5-rädrigen Planetengetriebe erfolgt, wobei je nach Drehrichtung des an­ treibenden Sonnenrades (2) Stegwelle (4) oder Hohlrad (5) durch freilaufende Sperrglieder im Gehäuse festgehalten werden und dadurch an der Antriebswelle (Hohlradwelle 6) unterschiedliche, aber gleichgerichtete Geschwindigkeiten bzw. Untersetzungen er­ geben.

Durch entsprechende Auslegung der Zahnradverhältnisse ergeben sich für die Anwendung günstige unterschiedliche Untersetzungs­ verhältnisse bei gesperrter Stegwelle (4)i₁ = 6 ÷ 12 bei gesperrtem Hohlrad (5)i₂ = 20 ÷ 40 Untersetzungssprungi₂/i₁ = 1,5 ÷ 4,5

2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrglieder durch 2 kreisbogenförmig gekrümmte Blattfedern (8 und 9) gebildet werden, die am Befestigungsende hakenförmig abgewinkelt und am zylinderförmig ausgebildeten Umfang der Steg­ welle (4) bzw. des Hohlrades (5) in entsprechenden Schlitzen (12) gegenläufig eingehängt sind und sich im jeweiligen Sperrzustand in einer dafür vorgesehenen Rastnische (10) des Gehäuses (7) ab­ stützen.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangslänge der Blattfedern (8 und 9) nur wenig kürzer ist als die Umfänge von Stegwelle (4) und Hohlrad (5), sodaß die Sperr­ kraft sich fast um den Umschlingungsfaktor e ^{μ · 2π erhöht. 4. Antriebseinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsradien der Blattfedern (8 und 9) 20 ÷ 40% größer als die korrespondierenden Zylinderdurchmesser sind, um unter Vermei­ dung zu hoher Pressungen auf die Gehäusewandung in ausreichender Tiefe in die Rastnischen (10) eingreifen zu können. 5. Antriebseinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsradien der Blattfedern (8 und 9) dem korrespondieren­ den Zylinderdurchmesser entsprechen und nur die Enden in der Länge der Rastnischen (10) um ca 30% gestreckt sind.6. Antriebseinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (7) im Bereich der Blattfedern (8 und 9) mit zylinder­ förmigen Laufflächen ausgestattet ist, deren Durchmesser um die Blattfederndicke und ein geringes Lagerspiel größer sind als die korrespondierenden Durchmesser von Stegwelle (4) und Hohlrad (5) und die durch am Umfang verteilte Rastnischen (10) unter­ brochen sind.7. Antriebseinheit nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastnischen (10) quasi rechteckig sind, in der Tiefe ungefähr der Dicke der Blattfedern (8 bzw. 9), in der Länge ca 8 ÷ 10% des Umfangs entsprechen, zur Vermeidung von Ausknickungen der freien Blattfederenden Stützrippen (11) tragen und als Fett­ speicher zur Schmierung dienen.8. Antriebseinheit nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern (8 und 9) mit ihrer metallischen, harten und glat­ ten Oberfläche als günstiger Gleitpartner Lagerfunktion für Steg­ welle (4) bzw. Hohlrad (5) im jeweiligen Freilaufbetrieb über­ nehmen.9. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlradwelle (6) am Außendurchmesser mit einer Verzahnung versehen ist, die gestattet, eine zusätzliche Zahnradwelle (15) zum Betrieb eines zweiten gegenläufigen Werkzeugs anzutreiben. 10. Antriebseinheit nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Zahnradwelle erforderliche Lagerteil (14) als separa­ tes Teil am Gehäuse (7) aufgesetzt werden kann, wodurch Variatio­ nen mit und ohne 2. Abtrieb möglich sind.11. Antriebsteil nach Anspruch 1, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit so in dem Handrührgerät eingebaut ist, daß die Abtriebswellen (Hohlradwelle (6) und Zahnradwelle (15)) hinterein­ ander (in Gerätesymmetrieebene) angeordnet sind.12. Antriebseinheit nach Anspruch 1 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß mit gleichen Antriebs- und Gehäuseteilen Ausführungen mit 1 und 2 Abtrieben für 1 und 2 Bearbeitungswerkzeugen möglich sind. (20 und 21)13. Antriebsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer, polumschaltbarer Schalter (16) zur Steuerung des Motors zwischen den beiden Schaltstufen zur Umkehrung des Motors eine AUS-Stellung besitzt, bei der der Motor durch Kurzschließen der Anschlüsse abgebremst wird, bevor die andere Drehrichtung ein­ geleitet wird. Dadurch werden hohe Schaltströme und Kräfte ver­ mieden.14. Antriebseinheit nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (16) aus einem im Gerätegehäuse gelagerten Dreh­ knopf (17) mit 2 federnden Gleitkontakten und einer Leiterplatte (18), die mittels den elektrischen Anschlußfahnen (19) befestigt ist, besteht.}