DE4215802C2 - Kupplungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung zur rotatorischen Antriebskopplung eines als Bürstenkörper einer Reinigungsbürste oder als Treibteller für eine Polierscheibe (Pad) einer Bodenreinigungsmaschine vor­ gesehenen kreisscheibenförmigen Kunststoffkörpers mit deren Antriebsmotor mit dessen Antriebswelle über ein diese auf einem freien Abschnitt ihrer Länge umschließen­ des, topfförmiges Nabenteil ein mit diesem einstückig aus Kunststoff bestehendes Kupplungsstück drehfest ver­ bunden ist, das radial abstehende, bezüglich der zentra­ len Achse der Motorwelle axialsymmetrisch angeordnete Bajonettfahnen als motorseitige Kupplungselemente einer Bajonettkupplung umfaßt, denen bezüglich der zentralen Achse einer zentralen Öffnung des - anzutreibenden - kreisscheibenförmigen Kunststoffkörpers in derselben Axialsymmetrie angeordnete, radial in die Öffnung hin­ einragende Käfigflansche als scheibenseitige Kupplungs­ elemente entsprechen, die an ihrer Unterseite in die Öffnung hineinragende Mitnahmerippen haben, durch deren Anlage an radialen Anschlagflächen der Bajonettfahnen die Mitnahmeposition der Kupplungselemente der Bajonett­ kupplung bestimmt ist.

Eine derartige Kupplungseinrichtung ist durch das DE-GM 91 10 277.4 bekannt. Die bekannte Kupplungseinrichtung ist "symmetrisch" in dem Sinne ausgebildet, daß sie auch für alternative Drehrichtungen des elektrischen Antriebsmotors der Bodenreinigungsmaschine eine Mitnah­ me des Bodenbearbeitungs-Werkzeuges, z. B. einer Reini­ gungsbürste vermittelt und ermöglicht ein schnelles und bequemes Ankoppeln einer solchen Bürste in der Weise, daß auf die am Boden liegende Bürste das Maschinenge­ stell mit seinem Antrieb zentrisch angesetzt wird, wo­ bei die Bajonettfahnen durch Eintauchen des Kupplungs­ stückes in die Öffnung des Kunststoffkörpers und Dre­ hung relativ zu diesem - durch Einschalten des Antriebs­ motors - in die für den Antrieb der Reinigungsbürste erforderliche Mitnahmeposition gelangen, die infolge der in Betrieb der Bürste zu überwindenden Reibung er­ halten bleibt und zusätzlich durch eine selbsttätig wirkende federelastische Rast-Einrichtung gesichert ist.

Die bekannte Kupplung muß, um den im Betrieb auftreten­ den Belastungen und Erschütterungen standhalten zu kön­ nen, sehr stabil ausgeführt sein, was jedoch wegen der hieraus resultierenden weitgehend starren Ausbildung der Kupplungselemente - Bajonettfahnen und Käfigflan­ sche -, die nicht exakt formschlüssig ineinandergrei­ fend ausgebildet sein dürfen, sondern ein gewisses Min­ destspiel gegeneinander haben müssen, das Voraussetzung für ein leichtgängiges An- und Abkoppeln des jeweiligen Boden-Bearbeitungswerkzeuges an den und von dem Antrieb der Reinigungsmaschine erforderlich ist, aufgrund hier­ nach möglicher Schwingungen des angetriebenen Teils gegen den Antrieb zu unangenehmer Geräuschentwicklung führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kupplungsein­ richtung der eingangs genannten Art dahingehend zu ver­ bessern, daß sie bei gleichwohl leichterem Aufbau hin­ reichende Stabilität der zu erzielenden Antriebskopp­ lung vermittelt und mit einer geringeren Geräuschent­ wicklung behaftet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Hiernach hat das Nabenteil des Kupplungsstückes an sei­ nem dem Motor der Reinigungsmaschine abgewandten Ende eine seinen zylindrischen, die Motorwelle umschließen­ den Kunststoffmantel nach unten hin fortsetzende, flach-konische, insgesamt tellerfederförmige Erweite­ rung, die mit glatter Wölbung an einen zweiten in ra­ dialem Abstand den die Motorwelle unmittelbar umgeben­ den - inneren - Zylindermantel koaxial umgebenden, äußeren Zylindermantel anschließt, der sich über einen Teil der Länge des Nabenteils erstreckt, die größer ist als die zwischen der Oberseite des kreisscheibenförmi­ gen Kunststoffkörpers und dessen Unterseite gemessene axiale Ausdehnung der zentralen Kupplungsöffnung des kreisscheibigen Kunststoffkörpers und an seiner dem Mo­ tor zugewandten Seite in einen radialen Ringflansch übergeht, der über eine an seiner dem Motor abgewandten Unterseite angeordnete periphere Stützrippe an der dem Motor zugewandten Seite des kreisscheibenförmigen Kunststoffkörpers axial abstützbar ist, wobei das Ver­ hältnis b/a der zwischen der Außenfläche des äußeren Zylindermantels und dem inneren Rand der Stützrippe ge­ messenen radialen Breite b dieses Ringflansches zu dem lichten radialen Abstand a zwischen den beiden Zylin­ dermänteln des Kupplungsstückes einen Wert zwischen 4 und 2 hat und das Verhältnis b/h der radialen Breite b des Ringflansches zu der axialen Höhe h der Stützrippe einen Wert zwischen 15 und 5 hat.

Dieser Ringflansch einerseits, und die tellerfederför­ mige Erweiterung, andererseits, bilden je ein federela­ stisches Element, die geeignet sind, eine geräuschmin­ dernde Dämmung von Schwingungen zu bewirken, die z. B. durch Unebenheiten des Bodens oder durch eine ungleich­ mäßige Führung der Bodenreinigungsmaschine durch den Benutzer angeregt werden können. Dadurch, daß diese beiden Federelemente, deren Federkonstanten verschieden sind, über den äußeren Zylindermantel des Kupplungs­ stückes mechanisch in Reihe gefaltet sind, ist die Ge­ samtfederkonstante dieser elastischen Reihenschaltung bei kleinen Auslenkungen des kreisscheibenförmigen Kunststoffkörpers gegenüber dem Antriebsmotor, die nicht zu einem Anschlagen des inneren Randes des Ring­ flansches an den Käfigflanschen des Kunststoffkörpers führen, besonders gering, wodurch für den im Betrieb der Bodenreinigungsmaschine statistisch bedeutsamsten Betriebszustand, nämlich, daß der Kunststoffkörper re­ lativ zum Antriebsmotor axiale Schwingungen relativ kleiner Amplitude ausführt, eine besonders wirksame Geräuschdämmung erzielt wird. Andererseits wird für den Fall, daß der Federweg der schwächeren, durch den Ring­ flansch gebildeten Feder, der durch die Höhe ihrer Ab­ stützrippe bestimmt ist, erschöpft ist, was z. B. durch unbeabsichtigtes Überfahren eines Hindernisses wie bei­ spielsweise eines am Boden angeordneten Türanschlages eintreten kann, so vermittelt die "kräftigere" durch die tellerfederförmige Erweiterung des Nabenteils des Kupplungsstückes gebildete Feder im Kupplungsbereich noch eine hinreichende Nachgiebigkeit, um Beschädigun­ gen der Kupplungselemente zu vermeiden.

Um die erwünschte Nachgiebigkeit des Ringflansches und der tellerfederförmigen Brücke zwischen den Zylinder­ mänteln des Kupplungsstückes unter Einhaltung im wesent­ lichen einheitlicher spritzgußtechnisch günstiger Wand­ dicken des Kupplungsstückes bei Wahrung der erforderli­ chen mechanischen Stabilität desselben zu erzielen, ist es zweckmäßig, diese federelastischen Elemente in einem relativ großen radialen Abstand von der durch die zentrale Achse der Motorwelle markierten zentralen Ach­ se der Kupplungseinrichtung insgesamt anzuordnen und daher vorteilhaft, wenn der Innendurchmesser des inne­ ren Zylindermantels des Kupplungsstückes zwei bis drei mal größer ist als der Durchmesser der Motorwelle und zwischen dem inneren Zylindermantel und der Motorwelle ein dickwandig-hülsenförmiger Mitnahmekörper angeordnet ist, der den Raum zwischen dem inneren Zylindermantel und der Welle vollständig ausfüllt und durch äußere Nut- und Feder-Verbindungen sowie mindestens eine inne­ re Nut- und Feder-Verbindung drehfest mit dem Zylinder­ mantel und der Motorwelle verbunden ist, wobei die Fe­ derrippen der äußeren Nut- und Feder-Verbindungen zweckmäßigerweise an dem Zylindermantel angeordnet und mit diesem einstückig ausgebildet sind.

In einer typischen Gestaltung der Kupplungseinrichtung, bei welcher deren Kupplungsstück aus einem Polyoxime­ thylen (POM) oder einem hiermit äquivalenten Kunststoff­ material besteht, entspricht dann die zwischen der mo­ torseitigen Ringstirnfläche des zylindrischen Mantels des Nabenteils und dessen innerer Bodenfläche gemessene axiale Tiefe desselben innerhalb eines Variationsberei­ ches von ± 10% dem Innendurchmesser des Nabenteils und dieses hat dann bei einem Wert des Innendurchmessers von etwa 50 mm eine Wanddicke von 4 mm ± 0,5 mm, der - im wesentlichen - auch die Wanddicken der übrigen Elemente des Kupplungsstückes entsprechen.

Abweichend von einer derartigen "gleichförmigen" Wand­ dicken-Gestaltung des Kupplungsstückes kann es um einen erwünschten Wert der Federkonstanten des durch die tel­ lerförmige Erweiterung gebildeten federnden Elementes zu erzielen, vorteilhaft sein, wenn deren Dicke in der Nähe des Nabenteils geringer ist als im Bereich ihres Anschlusses an den äußeren Zylindermantel und von in­ nen, wo ihre - minimale - Dicke zwischen 2/3 und 3/4 der Dicke des äußeren Zylindermantels beträgt, nach außen stetig bis auf dessen Dicke anwächst. Gegenüber einer konstanten Wanddicke dieser tellerfederförmigen Erweiterung über deren radiale Ausdehnung hinweg gese­ hen wird hierdurch eine Verminderung der Federkonstan­ ten, d. h. eine "weichere" Ausbildung der Tellerfeder er­ reicht. Zu demselben Zweck kann die tellerfederförmige Erweiterung auch mit in axialsymmetrischer Verteilung bezüglich der zentralen Achse der Kupplungseinrichtung angeordneten Aussparungen versehen sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels hinsicht­ lich ihrer baulichen und funktionellen Eigenschaften beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung zur Antriebskopplung einer einen kreisscheibenför­ migen Bürstenkörper aus Kunststoff umfassenden Reinigungsbürste einer Bodenreinigungsmaschine mit einem mit der Abtriebswelle eines Antriebs­ motors drehfest verbundenen Kupplungsstück so­ wie mit an dem kreisscheibenförmigen Bürsten­ körper angeordneten Stütz- und Mitnahmeelemen­ ten, in teilweise abgebrochener Darstellung im Schnitt längs der zentralen Achse der Abtriebs­ welle des Antriebsmotors der Bodenreinigungsma­ schine

Fig. 2 den Bürstenkörper der Bodenreinigungsmaschine gemäß Fig. 1 in Draufsicht gesehen von der Mo­ torseite her,

Fig. 3 den Bürstenkörper gemäß Fig. 2 in vereinfach­ ter, perspektivischer Ansicht, schräg von oben her gesehen,

Fig. 4 das Kupplungsstück der Kupplungseinrichtung ge­ mäß Fig. 1 in einer dieser entsprechenden An­ sicht von oben, teilweise abgebrochen, teilwei­ se im Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 1,

Fig. 4a Einzelheiten der Gestaltung von Käfigflanschen des Bürstenkörpers gemäß Fig. 2 sowie von Bajo­ nettfahnen des Kupplungsstückes gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 ein an das Kupplungsstück der Kupplungseinrich­ tung gemäß Fig. 1 ansetzbares, durch rastenden Eingriff mit einer Umfangsrippe des Kupplungs­ stückes an diesem gegen axiale Relativbewegun­ gen sicherbares Abdeckelement, das mit durch Aussparungen eines ringscheibenförmigen Stütz­ flansches des Kupplungsstückes axial hindurch­ tretenden Rastvorsprüngen versehen ist, durch deren Eingriff mit komplementär gestalteten Vertiefungen des Bürstenkörpers eine bis zu ei­ nem Schwellenwert einer zum Lösen der Kupplung erforderlichen Kraft drehfeste Verbindung des Kupplungsstückes mit dem Bürstenkörper erziel­ bar ist.

In der Fig. 1 ist durch eine insgesamt mit 10 bezeich­ nete Kupplungseinrichtung, einen - elektrischen - An­ triebsmotor 11 und eine Reinigungsbürste mit kreisschei­ benförmigem Bürstenkörper 12 eine Bodenreinigungsmaschi­ ne repräsentiert, die mit verschiedenen, der Bauform mit kreisscheibenförmigem Grundkörper nach ähnlichen, dem Verwendungszweck - Kehren, Schleifen, Scheuern, Po­ lieren - nach erheblich verschiedenen Reinigungs- bzw. Bearbeitungswerkzeugen verwendbar ist, die bei bestim­ mungsgemäßem Gebrauch rotierend angetrieben werden und mittels der Kupplungseinrichtung 10 mit dem Antriebsmo­ tor 11 lösbar kuppelbar sind.

Diese Kupplungseinrichtung 10 ist als Bajonett-Kupplung ausgebildet, die ein mit der Abtriebswelle 13 des An­ triebsmotors 11 drehfest verbindbares, als Nabe für den Bürstenkörper 12 dienendes, insgesamt mit 14 bezeichne­ tes Kupplungsstück mit radial nach außen abstehenden, ringsektor-förmigen Bajonettfahnen 16, 17, 18 (Fig. 4) als nabenfeste Kupplungselemente und vom Rand 19 (Fig. 2) einer zentralen kreisrunden Öffnung 20 des Bürsten­ körpers 12, in die das Kupplungsstück 14 eintauchen kann, radial nach innen abstehende, ebenfalls ringsek­ tor-förmige Käfig-Flansche 2-1, 22, 23 als scheibenfeste Kupplungselemente umfaßt (Fig. 2 und 3). Das Kupplungs­ stück 14 hat ein zentrales, zylindrisch-topfförmiges Nabenteil 26 mit ebenem Boden 27, der eine zentrale Bohrung 28 hat, durch die ein mit seinem Kopf 30 an der in der Gebrauchslage gesehen unteren Außenfläche 29 des Bodens 27 abstützbarer Schraubbolzen 31 hindurchtritt, der, mit einer zentralen Gewindebohrung 32 der Motor­ welle in Eingriff stehend, die Befestigung des Naben­ teils 26 an der Motorwelle 13 vermittelt, wobei das Nabenteil 26 mit der Innenfläche 33 seines Bodens 27 an die freie Stirnfläche 34 der Motorwelle 13 angedrückt ist. Der vom Boden 27 des Nabenteils 26 aufragende Man­ tel 36 des Nabenteils 26 ist, vom Boden 27 des Naben­ teils 26 aufragend, mit seiner freien Stirnfläche 37 zum Motor 11 hinweisend angeordnet und umschließt die Motorwelle 13 auf dem größten Teil ihrer Länge in ra­ dialem Abstand koaxial.

Der Innendurchmesser des Mantels 36 des Nabenteils 26 des Kupplungsstückes 14 hat beim dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel einen Wert von 60 mm, was dem dreifachen des Durchmessers der Motorwelle 13 entspricht. In den Innenraum des topfförmigen Nabenteils 26 ist ein der Grundform nach dickwandig-hülsenförmiger Mitnahmekörper 38 eingesetzt, der mittels einer zentralen Nut- und Fe­ der-Verbindung, deren Nut 39 an dem Mitnahmekörper 38 und deren Feder 41 an der Motorwelle 13 angeordnet ist, drehfest mit der Motorwelle 13 und durch insgesamt sechs bezüglich der zentralen Achse 24 des Kupplungs­ stückes 14, die - im montierten Zustand - mit der zen­ tralen Achse der Motorwelle 13 zusammenfällt, axialsym­ metrisch gruppierten Nut- und Feder-Verbindungen, deren Nuten 42 an dem Mitnahmekörper 38 angeordnet sind und deren Federn 43 als von der Innenseite des Mantels 36 des Nabenteils 26 radial abstehende Federrippen ausge­ bildet sind, drehfest mit dem Kupplungsstück 14 verbun­ den ist, wobei der Mitnahmekörper 38 den Raum zwischen dem zylindrischen Mantel 36 des Nabenteils 26 und der Motorwelle 13, abgesehen von schmalen Spalten, die zwi­ schen der freien Längsstirnfläche des jeweiligen Feder­ elements und dem diesen jeweils gegenüberliegenden Nut­ grund verbleiben, vollständig ausfüllt und sich mit seiner inneren Ring-Stirnfläche an der Innenfläche 33 des Bodens 27 des topfförmigen Nabenteils 26 abstützt.

Gleichsam in Fortsetzung des zylindrischen Mantels 36 des Nabenteils 26 hat das Kupplungsstück 14 unterhalb des Bodens 27 und unmittelbar an diesen anschließend eine flach-konische tellerfeder-förmige Erweiterung 44, an die mit glatter Krümmung deren Krümmungsradius an der Innenseite 1,5 mm und an der Außenseite 5 mm be­ trägt, ein äußerer Zylindermantel 46 anschließt, der den Zylindermantel 36 des Nabenteils 26 in radialem Ab­ stand koaxial umgibt und etwa in der halben, zwischen der äußeren Bodenfläche 29 des Nabenteils 26 und der freien Ringstirnfläche 37 seines Zylindermantels 36 ge­ messenen Höhe desselben in einen radialen Ringflansch 47 übergeht, der an seiner dem Bürstenkörper 12 zuge­ wandten Seite 48 - gemäß der Darstellung der Fig. 1 seiner Unterseite - mit einer entlang seines äußeren Randes verlaufenden, schmalen, kreisringförmigen Stütz­ rippe 49 versehen ist, mit der das Kupplungsstück 14 an der dem Borstenbesatz 51 abgewandten oberen, radial ebenen Begrenzungsfläche 52 des Bürstenkörpers 12 axial abstützbar ist.

Die zwischen dem inneren Rand 53 der Stützrippe 49 und der äußeren Mantelfläche 54 des äußeren Mantels 46 des Kupplungsstückes 14 gemessene radiale Breite b des ra­ dialen Ringflansches 47 des Kupplungsstückes 14 beträgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel 25 mm und ent­ spricht etwa dem 3fachen des radialen Abstandes a der inneren Mantelfläche 56 des äußeren Mantels 46 des Kupplungsstückes 14 von der äußeren Mantelfläche 57 des Mantels 36 seines topfförmigen Nabenteils 26, der durch die tellerfeder-förmige Erweiterung 44 des Kupplungs­ stückes 14 überbrückt wird.

Die in der in der Fig. 1 dargestellten Konfiguration den lichten Abstand des radialen Ringflansches 47 des Kupplungsstückes 14 von der Anlagefläche 52 des Bür­ stenkörpers 12 bestimmende Höhe h der Stützrippe 49 be­ trägt beim dargestellten Ausführungsbeispiel 2,5 mm und somit etwa 1/10 der radialen Breite b des radialen Ringflansches 47 des Kupplungsstückes 14.

Der Bürstenkörper 12 hat in seinem zentralen Teil, der sich zwischen einer äußeren, an der Oberseite des Bür­ stenkörpers 12 angeordneten konkaven Ringstufe 58 und dem inneren Rand 19 der zentralen Öffnung 21 des Bür­ stenkörpers 12 erstreckt und größtenteils von dem radi­ alen Ringflansch 47 des Kupplungsstückes abgedeckt ist, eine etwas größere Dicke D als in seinem radial äußeren Bereich, an dessen Unterseite der Borstenbesatz 51 an­ geordnet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke D des zentralen Bereiches des Bür­ stenkörpers 12 22,5 mm, während die Dicke D im radial äußeren Bereich 18 mm beträgt.

Die Käfigflansche 21, 22 und 23 sind jeweils symmetrisch zu Radialebenen 59, 61 und 62 ausgebildet, die sich in der zentralen Achse 24 der Kupplungseinrichtung 10 schneiden und paarweise jeweils einen Winkel Φ von 120° einschließen (Fig. 2 und 3). Sie sind einstückig mit dem Bürstenkörper 12 ausgebildet, wobei ihre oberen Begrenzungsflächen mit der ringförmigen, inneren, ra­ dial verlaufenden, oberen Begrenzungsfläche des Bür­ stenkörpers fluchten, an der das Kupplungsstück 14 mit seiner ringförmigen Stützrippe 49 abstützbar ist. Ihre in axialer Richtung gemessene Dicke c beträgt beim dar­ gestellten Ausführungsbeispiel 9 mm, d. h. etwa 2/5 der Dicke des Bürstenkörpers in dessen zentralem Bereich.

Ihre gemäß der Darstellung der Fig. 2 inneren, kreis­ förmig gebogenen Ränder 63, 64 und 66 - und Stirnflä­ chen - verlaufen entlang eines in der Fig. 2 gestri­ chelt eingezeichneten, mit der zentralen Achse 24 ko­ axialen Kreises 67, dessen Durchmesser beim dargestell­ ten Ausführungsbeispiel einen Wert von 94 mm hat und um 4 mm größer ist als der Außendurchmesser des äußeren Zylindermantels 46 des Kupplungsstückes 14. Die diesem Kreis 67 folgenden inneren Stirnflächen der Käfigflan­ sche 21, 22 und 23 schließen über radiale Stirnflächen 68 und 69 an die kreiszylindrische, entsprechend dem inneren Rand 19 der zentralen Öffnung 20 des Bürsten­ körpers 12 verlaufende Wand 71 dieser Öffnung 20 an, deren Durchmesser beim dargestellten Ausführungsbei­ spiel 119 mm beträgt.

Die Käfig-Flansche 21, 22 und 23 haben an ihren Unters­ eiten mittig angeordnete Mitnahmerippen 72, 73 und 74 mit radial verlaufenden, seitlichen Anschlagflächen 76 und 77 durch deren Abstützung an entsprechenden, radial verlaufenden Anschlagflächen 78 bzw. 79 der Bajonett­ fahnen 16, 17 und 18 des Kupplungsstückes 14 (Fig. 4) die Mitnahme des Bürstenkörpers 12 erfolgt, wenn das Kupplungsstück 14 rotierend angetrieben ist.

Auch die Bajonettfahnen 16, 17 und 18 des Kupplungs­ stückes 14 und dieses insgesamt sind symmetrisch zu drei Radialebenen 81 und 82 bzw. 83 ausgebildet, die sich entlang der zentralen Längsachse 24 der Kupplungs­ einrichtung 10 schneiden und jeweils paarweise den Win­ kel Φ von 120° einschließen. Die Bajonettfahnen 16, 17 und 18 des Kupplungsstückes 14, die, gesehen in der Darstellung der Fig. 1, d. h. in dem die Antriebskupp­ lung zwischen dem Motor 11 und dem Bürstenkörper 12 vermittelnden "geschlossenen" Zustand der Kupplungsein­ richtung 10, unterhalb je eines der seitlich an die Mitnahmerippen 72, 73 und 74 anschließende Hälften der Käfigflansche 21 und 22 bzw. 23 angeordnet sind und in der Draufsicht der Fig. 4 die Grundform von Kreissek­ tor-Flügeln haben, deren äußere, kreisbogenförmig ge­ krümmte Ränder 84 entlang eines Kreises 86 verlaufen, dessen Durchmesser etwas kleiner ist als der Durchmes­ ser der zentralen Öffnung 20 des Bürstenkörpers und beim dargestellten Ausführungsbeispiel einen Wert von 114 mm hat, sind in der Form kleiner nach oben offener Balkone realisiert, deren untere Boden-Begrenzungsflä­ chen 87 (Fig. 1) in Höhe der unteren Begrenzungsfläche 88 des Bürstenkörpers 12 verlaufen, und deren obere Begrenzungsflächen, die durch die ineinander übergehen­ den freien Stirnflächen ihrer radialen Balkonwände 89 und 91 sowie ihrer sich zwischen diesen erstreckenden gekrümmten Balkonwände 92 gebildet sind, in einem klei­ nen lichten Abstand von den unteren Begrenzungsflächen 93 und 94 (Fig. 3) der Käfigflansche 21 und 22 bzw. 23 verlaufen, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem die Höhe der balkonförmigen Bajonettfahnen 16 und 17 bzw. 18 etwa der halben Höhe des zylindrischen Abschnittes der Außenfläche 54 des äußeren Zylinderman­ tels 46 des Kupplungsstückes 12 entspricht, 0,5 mm be­ trägt. Dieser lichte Abstand zwischen den Bajonettfahne 16, 17 und 18 des Kupplungsstückes 14 und den Käfigflan­ schen 21, 22 und 23 des Bürstenkörpers 12 ist dann vor­ handen, wenn der Bürstenkörper 12 über den Borstenbe­ satz 51 "horizontal" auf dem Fußboden abgestützt ist und das Kupplungsstück 14 unter der Last des Antriebs­ motors 11 und weiterer, nicht dargestellter Maschinen­ teile über die Stützrippe 49 des Kupplungsstückes 14 an der Oberseite 52 des Bürstenkörpers 12 - axial - abge­ stützt ist.

Das Ankuppeln der Bürste 12, 51 an den Antrieb der Ma­ schine kann in der Weise erfolgen, daß das Maschinenge­ stell mit dem Motor 11 auf die am Boden liegende Bürste aufgesetzt wird, wobei die Bajonettfahnen 16, 17 und 18 zwischen je zwei benachbarten Käfigflanschen 21 und 22 bzw. 23 in die zentrale Öffnung 20 des Bürstenkörpers 12 eintauchen, bis die in der Fig. 1 dargestellte Posi­ tion erreicht ist, in der das Kupplungsstück 14 mit seiner Stützrippe 49 an dem Bürstenkörper 12 abgestützt ist. Das zentrische Ansetzen des Kupplungsstückes 14 an den Bürstenkörper 12 wird dadurch erleichtert, daß die insgesamt ringrippenförmige, nach unten über die unte­ ren, rechtwinklig zur zentralen Achse 24 verlaufenden Begrenzungsflächen 87 der Bajonettfahnen 16, 17 und 18 vorspringende Wölbung 107, über die die tellerfederför­ mige Erweiterung 44 des Kupplungsstückes 14 an dessen äußeren Zylindermantel 46 anschließt, beim Vorbeitreten an den inneren Rändern 63, 64 und 66 der Käfigflansche 21, 22 und 23 eine Zentrierwirkung entfaltet. Um das Eintauchen der Bajonettfahnen 16, 17 und 18 zwischen den Käfigflanschen 21 und 22 sowie 23 zu erleichtern, sind die balkonförmigen Bajonettfahnen 16, 17 und 18 boden­ seitig mit äußeren schrägen Fasenflächen 96, 97 und 98 versehen (Fig. 4a), über die die radialen Anschlagflä­ chen 78 und 79 und die äußeren, gekrümmten Randflächen 84 der Bajonettfahnen 16, 17 und 18 an die unteren Bo­ denbegrenzungsflächen 87 der Bajonettfahnen anschließen. Ebenfalls das Eintauchen des Kupplungsstückes 14 in die Öffnung 20 des Bürstenkörpers erleichternde schräge Fa­ senflächen 99 und 101 sind auch entlang der oberen Rän­ der der radialen Stirnflächen 68 und 69 der Käfigflan­ sche 21, 22 und 23 vorgesehen. Auf analoge Weise wird durch schräge Fasen 102 und 103, die sich entlang der unteren Ränder der radialen Stirnflächen 68 und 69 der Käfigflansche 21, 22 und 23 erstrecken sowie durch schräge Fasen 104 und 106, die sich entlang der oberen radialen Ränder der radialen Anschlagflächen 78 und 79 der Bajonettfahnen 16, 17 und 18 erstrecken, das Aus­ rücken des Kupplungsstückes 14 aus der zentralen Öff­ nung 20 des Bürstenkörpers 12 erleichtert.

Bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel hat die in Winkelgraden gemessene azimutale Ausdehnung - "Breite" - ϕ_M der Mitnahmerippen 72, 73 und 74 der Käfigflansche 21, 22 und 23 des Bürstenkörpers 12 einen Wert von 9°. Die azimutale Ausdehnung ϕ_B der Bajo­ nettfahne 16, 17 und 18 beträgt 37°. Die azimutalen Aus­ dehnungen ϕ_K der beidseits je einer der Mitnahmerip­ pen 72, 73 und 74 angeordneten Teile der Käfigflansche 21, 22 und 23, gemessen zwischen der jeweiligen radialen Stirnfläche 68 bzw. 69 und der benachbarten Anschlag­ fläche 76 bzw. 77 betragen 36°. Der azimutale Abstand ϕ_A der in Umfangsrichtung des Bürstenkörpers 12 gese­ hen einander benachbarter radialer Stirnflächen 68 und 69 je zweier Käfigflansche, zwischen denen eine Bajo­ nettfahne beim Eintauchen des Kupplungsstückes 14 in die Öffnung 20 des Bürstenkörpers 12 vorbeitreten muß, beträgt somit 39°, was ausreichendes Spiel für das Ein­ tauchen des Kupplungsstückes 14 in die Bürstenkörper-Öffnung 20 ergibt.

Nachdem das Kupplungsstück 14 - zum Ankuppeln des Bür­ stenkörpers 12 - in dessen zentrale Öffnung 20 einge­ taucht ist, erfolgt das Einrücken der Kupplung durch Einschalten des Antriebsmotors, wodurch, je nach dessen Drehrichtung die radialen Anschlagflächen 78 oder 79 der Bajonettfahnen 16, 17 und 18 des Kupplungsstückes 14 mit den radialen Anschlagflächen 76 oder 77 der Mitnah­ merippen 72, 73 und 74 des Bürstenkörpers 12 in Anlage gelangen und dieser dadurch rotierend angetrieben wird.

An der Oberseite der Käfigflansche 21, 22 und 23 sind in jeweils gleichem azimutalem Abstand ϕ_R von den benach­ barten radialen Anschlagflächen 76 und 77 der Mitnahme­ rippen 72, 73 und 74 je eine Rastvertiefung 108 und 109 angeordnet, in die ein komplementär gestaltetes Rast­ stück 111, 112 und 113 (Fig. 5), das an dem radialen Ringflansch 47 des Kupplungsstückes 14 auf- und abver­ schiebbar geführt ist, unter elastischer Vorspannung stehend, eintritt, wodurch eine kraft-formschlüssige Fixierung des Kupplungsstückes 14 und des Bürstenkör­ pers 12 in deren der jeweiligen Drehrichtung entspre­ chenden Mitnahmeposition erreicht wird.

Die Rastvertiefungen 108 und 109 sind beim dargestell­ ten Ausführungsbeispiele als flache, im Querschnitt trapezförmige Nuten ausgebildet, die sich über die ra­ diale Breite der Käfigflansche 21, 22 und 23 erstrecken und zu der zentralen Öffnung 20 hin offen sind, wobei die rechtwinklig an die inneren Ränder 63, 64 und 66 der Käfigflansche 21, 22, 23 anschließenden Nutflanken radial verlaufen. Demgemäß sind die Raststücke 111, 112 und 113 als an ihren unteren Enden etwa pyramidenstumpf-förmig gestaltete Rastzapfen ausgebildet.

Durch diese in der Mitnahmeposition des Kupplungs­ stückes 14 und des Bürstenkörpers 12 selbsttätig wirk­ sam werdende Rastverbindung werden Relativbewegungen des Bürstenkörpers 12 gegenüber dem Kupplungsstück 14, die zu einem unerwünschten Lösen der Kupplung führen könnten, mit hinreichender Sicherheit vermieden.

Die Raststücke 111, 112 und 113 (Fig. 5) sind an der Un­ terseite eines ringscheibenförmigen Kunststoff-Deckels 114 angeordnet, der einen nach unten weisenden, schma­ len äußeren Rand (116) mit einem flachen, nach innen weisenden Randwulst 117 hat und unter radialer Aufwei­ tung dieses Randes 116 von oben her auf den Ringflansch 47 des Kupplungsstückes 14 aufdrückbar ist, so daß er mit seiner Unterseite an dem Ringflansch 47 anliegt und der innere Randwulst 117 des Deckelrandes 116 einen flachen, nach außen weisenden Randwulst 118 (Fig. 1) des Ringflansches 47 des Kupplungsstückes 14 unter­ greift, wodurch der Deckel 114 ebenfalls kraft-form­ schlüssig an dem Kupplungsstück fixierbar ist. Die für die Fixierung des Deckels 114 geeignete Position ist durch die Anordnung von Führungsfenstern 119 des radia­ len Ringflansches 47 des Kupplungsstückes 14 vorgege­ ben, die, entsprechend der dreizähligen Axialsymmetrie des Kupplungsstückes 14 über den Bajonettfahnen 16, 17 und 18 des Kupplungsstückes 14 angeordnet sind und, ab­ gesehen von einem erforderlichen Führungsspiel, diesel­ be azimutale Weite wie die Raststücke 111, 112 und 113 haben. Die radiale Ausdehnung der Führungsfenster 119 kann größer sein als diejenige der Raststücke 111, 112 und 113, da diese durch einstückige Ausführung mit dem Kunststoffdeckel 14 in definierter Position fixiert sind.

Wenn die azimutalen und radialen Abmessungen der Rast­ zapfen deutlich größer sind als die für eine erwünschte - federelastische - Nachgiebigkeit des Kunststoffdeckels 114 geeignete Dicke desselben, so ist es zweckmäßig, wenn die Rastzapfen 111, 112 und 113 wannenförmig ausge­ bildet sind, wie in der Schnittdarstellung der Fig. 1 gezeigt, um eine spritzgußtechnisch günstige Gestaltung des Kunststoffdeckels 114 mit insgesamt gleichmäßiger Wanddicke zu erzielen.

Um die elastischen Rückstellkräfte zu begrenzen, gegen die beim Lösen der Kupplungseinrichtung 10, z. B. durch Verdrehen des Bürstenkörpers 12 gegenüber dem Kupplungs­ stück 14 das Ausrücken der Rastzapfen 111, 112 und 113 aus den Rastausnehmungen 108 und 109 der Käfigflansche 21, 22 und 23 erfolgt, kann es zweckmäßig sein, wenn die Rastzapfen 111, 112 und 113, wie gestrichelt in der Fig. 5 angedeutet, zwischen radialen Ausbuchtungen 121 der zentralen Öffnung 122 des Kunststoffdeckels 114 ange­ ordnet sind, die dessen unmittelbaren Verband mit den in Umfangsrichtung benachbarten Bereichen des Kunst­ stoffdeckels 114 gleichsam unterbrechen und dadurch die Nachgiebigkeit der Rastzapfen in axialer Richtung erhö­ hen.

Der radiale Ringflansch 47 des Kupplungsstückes 14 der über die Stützrippe 49 im äußeren, peripheren Bereich des dickeren, zentralen Teils des Bürstenkörpers 12 an dessen Oberseite 52 abgestützt ist, sowie die flach-ko­ nische - tellerfederförmige - Erweiterung, die zwischen dem inneren Mantel 36 und dem äußeren Mantel 46 des Kupplungsstückes 14 vermittelt, wirken aufgrund der Elastizität des verwendeten Kunststoffmaterials - Poly­ oximethylen (POM) - sowie aufgrund ihres Verlaufes quer zu der Angriffsrichtung der im Betrieb auf den Bürsten­ körper 12 und/oder das Maschinengestell wirkenden Kräf­ te, die im wesentlichen parallel zur zentralen Achse 24 der Kupplungseinrichtung angreifen, d. h. geeignet sind, Schwingungen anzuregen, die in Richtung der zentralen Achse 24 verlaufen und/oder, soweit sie außerhalb der zentralen Achse angreift, zu taumelnden Bewegungen des Bürstenkörpers Anlaß geben können, wie teller- oder blattfederförmige Federelemente, die als solche geeig­ net sind, zum einen eine Schwingungsdämmung zu vermit­ teln, wodurch der Handhabungskomfort der Maschine ver­ bessert wird, zum anderen auch als "stoßdämpfend" in dem Sinne zu wirken, daß überhöhte Kräfte, die im rau­ hen Betrieb der Maschine auftreten können, innerhalb eines relativ großen Federweges von einigen Millimetern aufgefangen werden können, wodurch auch die mit der Kupplungseinrichtung 10 ausgerüstete Maschine in erhöh­ tem Maße geschont wird und die Gefahr einer Beschädi­ gung durch Härtestöße reduziert wird. Die durch den Ringflansch 47 des Kupplungsstückes 14, einerseits, so­ wie durch dessen tellerfederförmige konische Erweite­ rung 44, andererseits, gebildeten Federelemente sind zwischen dem topfförmigen Nabenteil 36, das als starr betrachtet werden kann, und dem Bürstenkörper 12, der ebenfalls als starr angesehen werden kann, über den äußeren zylindrischen Mantel 46 des Kupplungsstückes 14 mechanisch in Reihe geschaltet.

Die durch den Ringflansch 47 des Kupplungsstückes 14 gebildete "Feder" hat bei der dargestellten Konfigura­ tion eine kleinere Federkonstante als die durch die ko­ nische Erweiterung 44 des Kupplungsstückes 14 gebildete Feder. Ihr Federweg ist durch Anlage des radialen inne­ ren Randes des Ringflansches 47 an den radial inneren Rändern 63, 64 und 66 der Käfigflansche 21, 22 und 23 be­ grenzt. Innerhalb desjenigen Bereiches möglicher Schwin­ gungsamplituden, die nicht zu einer derartigen Anschlag­ begrenzung des Federweges der durch den Ringflansch 47 gebildeten Feder führen, ist die Gesamtfederkonstante der Federanordnung 47, 44 kleiner als die Federkonstante der "Ringflansch-Feder", was zu guten Dämmungseigen­ schaften der Federanordnung 47, 44 im Bereich kleiner Amplituden der im wesentlichen in Richtung der zentra­ len Achse 44 der Kupplungseinrichtung 10 erfolgenden Relativ-Schwingungsbewegungen des Bürstenkörpers 12 ge­ genüber dem Antriebsmotor 11 führt. Sobald - bei größe­ ren Schwingungsamplituden - die Anschlagbegrenzung des Federweges für die Ringflansch-Feder 47 wirksam wird, ist - zu größeren Auslenkungen hin - die größere Feder­ konstante der Tellerfeder 44 wirksam, deren Funktion im wesentlichen darin besteht, durch unsachgemäße Benut­ zung der Reinigungsmaschine auftretende Belastungen im Kupplungsbereich aufzufangen und Materialbrüche zu ver­ meiden.

Bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel ist die Materialdicke der "Tellerfeder" 44 in dem radial inneren, unmittelbar an den Boden 27 des Nabenteils 26 anschließenden Bereich um etwa 1/3 geringer als im ra­ dial äußeren, an den äußeren Zylindermantel 46 außen und innen glatt anschließenden Bereich der eine Dicke von 4 mm hat. Verglichen mit einer über die radiale Ausdehnung der Tellerfeder 44 hinweg konstanten Dicke derselben wird hierdurch eine Reduzierung der Federkon­ stanten der Tellerfeder 44 erzielt. Eine derartige Re­ duzierung der Federkonstanten der Tellerfeder 44 kann, wie gestrichelt angedeutet, auch durch Ausnehmungen 123 erzielt werden, die axialsymmetrisch um die zentrale Achse 24 des Kupplungsstückes 14 gruppiert an dessen tellerfederförmiger Erweiterung 44 angeordnet sind.

Claims (6)

1. Kupplungseinrichtung zur rotatorischen Antriebs­ kopplung eines als Bürstenkörper einer Reinigungs­ bürste oder als Treibteller für eine Polierscheibe (Pad) einer Bodenreinigungsmaschine vorgesehenen kreisscheibenförmigen Kunststoffkörpers mit deren Antriebsmotor, mit dessen Abtriebswelle über ein diese auf einem freien Abschnitt ihrer Länge um­ schließendes, topfförmiges Nabenteil ein mit diesem einstückiges, aus Kunststoff bestehendes Kupplungs­ stück drehfest verbunden ist, das radial abstehen­ de, bezüglich der zentralen Achse der Motorwelle axialsymmetrisch angeordnete Bajonettfahnen als mo­ torseitige Kupplungselemente einer Bajonettkupplung umfaßt, denen bezüglich der zentralen Achse einer zentralen Öffnung des kreisscheibenförmigen Kunst­ stoffkörpers in derselben Axialsymmetrie angeordne­ te, radial in die Öffnung hineinragende Käfigflan­ sche als scheibenseitige Kupplungselemente entspre­ chen, die an ihrer Unterseite in die Öffnung hin­ einragende Mitnahmerippen haben, durch deren Anlage an radialen Anschlagflächen der Bajonettfahnen die Mitnahmeposition der Kupplungselemente der Bajonett­ kupplung bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Nabenteil (26) des Kupplungsstückes (14) an seinem dem Motor (11) abgewandten Ende eine seinen zylindrischen, die Motorwelle (13) umschließenden Kunststoffmantel (36) fortsetzende, flach-konische, tellerfederförmige Erweiterung (44) hat, die mit glatter Wölbung an einen zweiten, in radialem Ab­ stand den die Motorwelle (13) unmittelbar umgeben­ den Zylindermantel (36) koaxial umgebenden äußeren Zylindermantel (46) anschließt, der sich über einen Teil der Länge des Nabenteils (26) erstreckt, der größer ist als die zwischen der Oberseite des kreisscheibenförmigen Kunststoffkörpers (12) und dessen Unterseite (88) gemessene axiale Ausdehnung der zentralen Öffnung (20) des kreisscheibenförmi­ gen Kunststoffkörpers (12) und an seiner dem Motor (11) zugewandten Seite in einen radialen Ring­ flansch (47) übergeht, der über eine an seiner dem Motor abgewandten Seite angeordnete, periphere Stützrippe (49) an der dem Motor (11) zugewandten Seite des kreisscheibenförmigen Kunststoffkörpers (12) axial abstützbar ist, daß das Verhältnis b/a der zwischen der Außenfläche (54) des äußeren Zy­ lindermantels (46) und dem inneren Rand (52) der Stützrippe (49) gemessenen radialen Breite b dieses Ringflansches zu dem lichten radialen Abstand a zwischen den beiden Zylindermänteln (36, 46) des Kupplungsstückes (14) einen Wert zwischen 4 und 2 hat, und daß das Verhältnis b/h der radialen Breite b des Ringflansches (47) zu der axialen Höhe h der Stützrippe (49) einen Wert zwischen 15 und 5 hat.

2. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Innendurchmesser des inneren Zylindermantels (36) zwei bis drei mal größer ist als der Durchmesser der Motorwelle (12), und daß zwischen dem inneren Zylindermantel (36) und der Motorwelle (13) ein dickwandig-hülsenförmiger Mit­ nahmekörper (38) angeordnet ist, der den Raum zwi­ schen dem Zylindermantel (36) und der Motorwelle (13) vollständig ausfüllt und durch äußere Nut- und Feder-Verbindungen (42, 43) und mindestens eine in­ nere Nut- und Feder-Verbindung (39, 41) drehfest mit dem Zylindermantel (36) und der Motorwelle (13) verbunden ist.

3. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Federrippen (43) der äußeren Nut- und Feder-Verbindungen an dem Zylindermantel (36) angeordnet und mit diesem einstückig ausgebil­ det sind.

4. Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsstück (14) aus einem Polyoximethylen (POM) oder einem hinsichtlich seiner mechanischen Kennwerte damit äquivalenten Kunststoff besteht und daß die zwi­ schen der motorseitigen Ringstirnfläche des zylin­ drischen Mantels (36) des Nabenteils (26) und des­ sen innerer Bodenfläche gemessene axiale Tiefe des­ selben etwa, d. h. innerhalb eines Variationsberei­ ches von ± 10% dem Innendurchmesser des Nabenteils (26) entspricht, und daß dieses bei einem Wert des Innendurchmessers von 50 mm eine Wanddicke von 4 mm ± 0,5 mm hat.

5. Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialdicke der tellerfederförmigen Erweiterung (44), die den inneren Zylindermantel (36) des Kupplungsstückes (14) mit dessen äußerem Zylindermantel (46) unter­ halb des Bodens (27) des topfförmigen Nabenteils (26), von dessen Unterseite ausgehend, verbindet, in der Nähe des Nabenteilbodens geringer ist als im Bereich des Anschlusses an den äußeren Zylinderman­ tel (46) und von innen, wo ihre minimale Dicke zwi­ schen 2/3 und 3/4 der Dicke des äußeren Zylinder­ mantels (46) beträgt, stetig bis auf dessen Dicke anwächst.

6. Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die tellerfederför­ mige Erweiterung (44) des Nabenteils (26) des Kupp­ lungsstückes (14) mit in axialsymmetrischer Vertei­ lung bezüglich der zentralen Achse (44) der Kupp­ lungseinrichtung (10) angeordneten Aussparungen (123) versehen ist.