DE60022016T2

DE60022016T2 - Antriebssystem für haushaltsgeräte

Info

Publication number: DE60022016T2
Application number: DE60022016T
Authority: DE
Inventors: John Havant COTTON; Laura Havant GOWERS
Original assignee: Kenwood Marks Ltd
Current assignee: Kenwood Ltd
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 2000-03-20
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2020-03-21
Also published as: ES2290924T3; DK1166427T3; GB0006803D0; GB2348323C; ES2287822T3; GB2348323B; EP1166427A1; HK1082848A1; AU3309900A; DE60035534D1; DK1553680T3; DE60035534T2; ATE361576T1; ATE367010T1; DE60034716D1; EP1650850A2; ES2250116T3; EP1166427B1; GB2348323A; EP1553680A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Antriebssysteme für Elektrohaushaltgeräte und insbesondere, aber nicht ausschließlich, solche Systeme für Küchengeräte wie Küchenmaschinen (Lebensmitttelverarbeiter).
Antriebssysteme für Küchengeräte müssen viele Kriterien erfüllen, die verschiedene Aspekte ihrer Ausführung und Konstruktion entscheidend beeinflussen und in vielen Fällen einen Kompromissbedarf präsentieren. Ein einzelnes Gerät wie eine Küchenmaschine muss zum Beispiel möglicherweise Funktionen erfüllen, die die Fähigkeit für einen Betrieb mit stark variierenden Geschwindigkeits/Drehmomentcharakteristiken diktieren, und eine solche Leistung muss in einer zuverlässigen und benutzerfreundlichen Weise ohne die Erzeugung eines unangemessenen Geräuschpegels und/oder Vibrationsniveaus, in einem relativ preisgünstigen und kompakten Gerät erreicht werden, dessen Arbeitshöhe ein wichtiger Faktor ist.
Viele Antriebssysteme wurden in dem Bemühen eingeführt, das dem Konsumenten angebotene Paket aus Leistung, Preis und Konfiguration zu optimieren, die meisten bleiben jedoch hinter den Idealanforderungen, zumindest in gewisser Hinsicht, zurück.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebssystem für Haushaltsgeräte bereitzustellen, das so an das Grundantriebslayout herangeht, dass wenigstens eines der oben erwähnten Kriterien von einer neuartigen Perspektive aus angegangen werden kann.
Eine in der vorangehenden Patentanmeldung EP 0 305 319 A beschriebene Anordnung stellt ein Mittel zur Montage von Endplatten an ein Motorgehäuse bereit. In einer darin beschriebenen Ausgestaltung beherbergt das Motorgehäuse eine Abtriebswelle in Lagern, die an ihren beiden Enden von speziellen Endplatten getragen werden. In einer zweiten Ausgestaltung ist ein Ende des Motorgehäuses so modifiziert, dass eine versetzte Antriebswelle aufgenommen werden kann, die über ein Stirnradgetriebe von einer direkt angetriebenen Welle angetrieben wird. Die Merkmale der im Folgenden beschriebenen und beanspruchten Erfindung sind in der genannten vorherigen Anmeldung jedoch nicht vorgesehen.
Gemäß der Erfindung wird ein Antriebssystem für ein Haushaltsgerät mit einer Mehrzahl von Antriebsanschlüssen bereitgestellt, welche mit verschiedenen Geschwindigkeiten arbeiten und ein erstes Glied umfassen, das einen elektrischen Antriebsmotor und eine Antriebswelle einschließt, welche von dem Motor angetrieben wird und an einen ersten der Antriebsanschlüsse gekoppelt ist, um diesen mit einer ausgewählten Geschwindigkeit anzutreiben; wobei sich die Antriebswelle axial zu dem Motor und in beide Richtungen von diesem erstreckt, und mit einem zweiten Glied, welches eine Drehbaugruppe einschließt, wobei die Glieder in Bezug aufeinander versetzt angeordnet sind und ein erster Untersetzungsmechanismus die Antriebswelle an die Drehbaugruppe des zweiten Gliedes koppelt, und ein zweiter Untersetzungsmechanismus die Drehbaugruppe an einen zweiten der Antriebsanschlüsse koppelt, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass die ersten und zweiten Antriebsanschlüsse innere und äußere koaxiale Antriebsanschlüsse besitzen; dass die Glieder in räumlich festgelegter Beziehung zueinander von einem stützenden Rahmengestell einschließlich Montagekomponenten, die axial zu beiden Seiten des Motors für jedes der Glieder montiert sind, angeordnet und gehalten werden; und dass die Montagekomponenten entsprechende Lagermittel für die Welle und die Drehbaugruppe einschließen.
Vorzugsweise umfasst die genannte Drehbaugruppe eine weitere Welle, die im Wesentlichen parallel zu der Antriebswelle des genannten Motors angeordnet ist, wobei sowohl der genannte erste als auch der zweite Untersetzungsmechanismus direkt zwischen den genannten Wellen angeschlossen werden kann, so dass ein formschlüssiger Antrieb möglich ist und die Konstruktion dynamisch ausgewuchtet werden kann, um Verschleiß zu reduzieren und Geräusche und Vibrationen gering zu halten, selbst wenn das System unter ungünstigen Bedingungen betrieben wird.
Beide Glieder des Systems werden vorzugsweise starr an einem gewöhnlichen Rahmengestell aus Stützelementen montiert oder davon getragen, um einen widerstandsfähigen und reibungslosen Betrieb zu fördern.
Durch den direkten Einbau des Motors in eines der Arbeitsglieder wird dem Antriebssystem insgesamt vorteilhafterweise Steifigkeit verliehen.
Die ausgewählte Geschwindigkeit kann gemäß einem der Aspekte der Erfindung praktischerweise die Arbeitsdrehzahl des Motors sein und liegt gewöhnlich zwischen 10.000 und 20.000 rpm.
Vorzugsweise ist der Motor gemäß einem der Aspekte der Erfindung ein Reihenschlussmotor mit kurzer axialer Länge, gemessen entlang der Antriebswelle, so dass die Höhe des Antriebssystems und folglich des Gerätes insgesamt angemessen niedrig gehalten werden kann, wobei die Antriebswellen aufrecht angeordnet sind.
Vorzugsweise arbeiten die koaxialen Antriebe gemäß einem der Aspekte der Erfindung für Mischzwecke jeweils bei hoher Geschwindigkeit, direkt vom Motor, und bei einer niedrigeren Geschwindigkeit, die zur Lebensmittelverarbeitung geeignet ist.
Es wird ferner im Hinblick auf einen der Aspekte der Erfindung bevorzugt, dass die Untersetzungsmechanismen jeweilige Riemen- und Riemerscheibenmechanismen umfassen, die parallel zueinander angeordnet sind. Dadurch wird eine zuverlässige und kostengünstige Untersetzung erzielt, ohne dass die axiale Länge und somit die Arbeitshöhe des gesamten Systems zu sehr erhöht wird.
Wenn die beiden Riemen- und Riemenscheibenmechanismen eingesetzt werden, können sie bei Bedarf so konfiguriert sein, dass sie identische Untersetzungen bewirken, so dass Doppelkomponenten verwendet werden können; so können Massenproduktionsvorteile erzielt und die Rentabilität des Systems kann gesteigert werden.
Bevorzugter sind die Untersetzungsmechanismen im Hinblick auf einen der Aspekte der Erfindung jeweils auf einer Seite des Motors in axialer Richtung angeordnet (über und unter dem jeweils betriebenen Motor), so dass ein stabiles System mit guter Schall- und Vibrationsleistung bereitgestellt wird.
Das System kann in einigen Ausgestaltungen eine erste und eine zweite Montageplatte umfassen, die parallel zueinander und auf gegenüberliegenden Seiten des genannten Motors (jeweils darüber und darunter) in axialer Richtung angeordnet sind. Unter diesen Umständen wird bevorzugt, dass der erste und der zweite Untersetzungsmechanismus jeweils unter der zweiten Montageplatte und über der ersten Montageplatte angeordnet sind.
Damit die Erfindung eindeutig nachvollzogen und ohne weiteres umgesetzt werden kann, werden nun spezielle Ausgestaltungen, jedoch nur beispielhaft, unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht, mit teilweise aufgeschnittenem Gehäuse, eines Antriebssystems gemäß einem Beispiel der Erfindung, in der ein Mixer-Antriebsanschluss dargestellt ist,
2 eine ähnliche Ansicht wie in 1 des Systems, mit einer angebrachten Lebensmittelverarbeiter-Antriebswelle, die den Mixer-Antriebsanschluss bedeckt, und
3 eine ähnliche Ansicht wie in 1 eines Antriebssystems gemäß einer zweiten, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung.
In 1 ist ein Teil des Basisgehäuses 1 einer Küchenmaschine allgemein bei 2 dargestellt. Die Küchenmaschine beinhaltet innerhalb des Gehäuses 1 einen Reihenschlussmotor 3, der mit vertikaler Antriebsachse 4 montiert ist, wobei der Motor eine Antriebswelle 5 hat, die sich entlang der Achse 4 sowohl aufwärts als auch abwärts davon erstreckt und in jeweiligen Lagern (nicht dargestellt) drehbar gelagert ist, die von oberen und unteren Montageplatten 6, 7 getragen werden.
Der Motor 3 treibt direkt über seine Welle 5 einen ersten Antriebsanschluss 13 an, der in diesem Beispiel einen Mixer-Antriebsanschluss darstellt, der natürlich bei voller Motordrehzahl arbeitet. In jeweiligen Lagern, die schematisch bei 8 und 9 dargestellt sind, in den Platten 6 und 7 ist außerdem eine zweite Welle 10 parallel zur Antriebswelle 5 drehbar gelagert. Die Welle 10 wird über einen ersten Untersetzungsmechanismus 11 vom Motor 3 angetrieben und treibt dann selbst über einen zweiten Untersetzungsmechanismus 12 einen relativ niedertourigen Anriebsanschluss 14 an, der zum Antriebsanschluss 13 konzentrisch ist und über eine abnehmbare Schüsselantriebswelle 15 (siehe 2) einen Lebensmittelverarbeiterantrieb bereitstellen soll. Dieser letztere Antrieb arbeitet mit einer Drehzahl, die geringer ist als die Motordrehzahl, und zwar um einen Betrag, der durch den ersten und zweiten Untersetzungsmechanismus 11 und 12 bestimmt wird.
In diesem Beispiel umfassen bei de Untersetzungsmechanismen Riemen- und Riemenscheibensysteme und sind so dimensioniert und konfiguriert, dass jeder ein Untersetzungsverhältnis vno 3,33:1 erzielt, so dass das Gesamtuntersetzungsverhältnis zwischen den Antriebsanschlüssen 13 und 14 bei etwa 11:1 liegt, obschon die tatsächlich verwendeten Untersetzungsverhältnisse im Ermessen des Konstrukteurs liegen. Es ist jedoch von Vorteil, wenn ein Untersetzungsmechanismus eine Kopie des anderen ist, wodurch Massenproduktionsvorteile bei der Erzeugung von Riemen und Riemenscheiben (oder anderer Komponenten, wenn andere Mechanismen verwendet werden) erzielt werden können.
Im Detail umfasst der Untersetzungsmechanismus 11 eine kleine Riemenscheibe, die teilweise bei 16 erkennbar ist und die direkt an der Abwärtsverlängerung der Motorantriebswelle 5 montiert ist, eine relativ große Riemenscheibe 17, die direkt am Schaft 10 montiert ist, und einen Antriebsriemen 18. Ebenso umfasst der zweite Untersetzungsmechanismus 12 eine relativ kleine Riemenscheibe 19, die direkt am Schaft 10 montiert ist, eine relativ große Riemenscheibe 20, die direkt mit dem Antriebsanschluss 14 des Lebensmittelverarbeiters gekoppelt ist, und einen Antriebsriemen 21. Wie zuvor angegeben, können die kleineren Riemenscheiben 16, 17, die größeren Riemenscheiben 17, 20 und die Riemen 18, 21 jeweils nutzbringend in zweifacher Ausfertigung vorliegen, wenn die von den beiden Mechanismen 11 und 12 bewirkten Untersetzungen gleich sein sollen.
In diesem Beispiel ist der Untersetzungsmechanismus 11 vorzugsweise knapp unter der unteren Montageplatte 7 montiert, wohingegen der Untersetzungsmechanismus 12 knapp über der oberen Montageplatte 6 montiert ist, wobei die Platten 6 und 7 starr am Gehäuse 1 montiert sind. Auf diese Weise wird eine starre Baugruppe bereitgestellt, die parallele Antriebswellen oder Glieder umfasst, von denen eine(s) den Motor 3 beinhaltet. Dies bringt auf kostengünstige und kompakte Weise eine natürliche Festigkeit und Steifigkeit und darüber hinaus wird eine Basisplattform oder ein Modul erhalten, die/das mit geringfügigen Modifikationen in verschiedenen Arten von Küchengeräten eingesetzt werden kann.
2 ist identisch mit 1, mit der Ausnahme, dass sie die abnehmbare Schüsselantriebswelle 15 am Antriebsanschluss 14 des Lebensmittelverarbeiters befestigt darstellt.
Es ist zu verstehen, dass die ausführliche Konfiguration des Antriebssystems in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern der gesamten Geräteausführung und der Betriebskriterien variiert. Anstatt separate obere und untere Platten 6 und 7 zu verwenden, um die starre Montage des Motors und der anderen dynamischen Komponenten des Systems zu erreichen, können zum Beispiel Erweiterungen der gegossenen Motorendrahmen verwendet werden. In dem oben beschriebenen speziellen Beispiel wurde zwar ein Untersetzungsverhältnis von 11:1 angegeben, doch können auch andere Verhältnisse verwendet werden; allerdings wird in einem System, das Mixer- und Lebensmittelverarbeiterantriebe wie oben beschrieben bereitstellt, ein Untersetzungsverhältnis zwischen 10:1 und 12:1 bevorzugt. Ferner brauchen die von den beiden Mechanismen 11 und 12 erbrachten Untersetzungsverhältnisse nicht gleich zu sein.
In einem Praxisbeispiel betrug der Mittenabstand zwischen den Wellen 5 und 10 81,6 mm, allerdings ist dies kein entscheidendes Maß und es wurden Varianten mit einem Versatz von nur 49,0 mm hergestellt. In der mit Bezug auf 3 beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung beträgt der derzeit verwendete Versatz 56,55 mm.
Mit Bezug auf 3, in der gleiche Komponenten wie in den 1 und 2 die gleichen Bezugsziffern aufweisen und nicht weiter beschrieben werden, sofern sie nicht anders konfiguriert sind und/oder mit anderen Komponenten in Beziehung stehen, besteht ein Hauptunterschied zu der in 1 dargestellten Ausgestaltung darin, dass die untere Montageplatte 7 nicht vorhanden ist. Alle Komponenten in 3 werden von der oberen Montageplatte 6 gehalten, die über beliebige geeignete Befestigungskomponenten, wie Schrauben (nicht dargestellt), die durch mit einer Durchführungstülle versehene Öffnungen, wie z.B. 22, in der Montageplatte 6 von einer oberen Innenfläche eines geeigneten Gehäuses (nicht dargestellt) herabhängt. Bei Bedarf können höher entwickelte Schwingungsdämpfer als Durchführungstüllen zur Montage der Platte 6 verwendet werden. In der Tat können aktive Sensoren wie piezoelektrische Unterlegscheiben verwendet werden, die elektrische Signale erzeugen, um Unwuchtkräfte anzuzeigen, die zum Beispiel entstehen, wenn das Gerät mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem unsachgemäß eingesetzt wird. Die Signale von beliebigen verwendeten aktiven Sensoren können z.B. von einem Mikroprozessor geeignet verarbeitet werden, um akustische und/oder visuelle Warnhinweise zu erzeugen oder um das System automatisch als Reaktion auf Unwuchtkräfte, die über den zulässigen Grenzwerten liegen, abzuschalten.
Das Antriebssystem hängt in dieser Ausgestaltung der Erfindung von der Platte 6 über ein gewöhnliches Tragrahmengestell herab, das einen unteren und oberen druckgegossenen, U-förmigen Endrahmen 23, 24 umfasst, die jeweils an der Unter- und Oberseite der Lamellen des Motors 3 befestigt sind. Jeder Endrahmen weist eine jeweilige trägerartige Erweiterung 23a, 24a auf, die eine starre Halterung für die Welle 10 bieten. Die Endrahmen 23 und 24 beinhalten, wie man verstehen wird, jeweilige untere und obere Lager für die Wellen 5 und 10 und stellen im Allgemeinen ein Rahmengestell dar, das die Komponenten des Systems starr trägt und ihre gewünschte räumliche Beziehung aufrechterhält. 3 zeigt außerdem die Blätter, wie z.B. 25, eines Lüfters, der axial mit dem Motor 3 montiert ist; es ist jedoch zu verstehen, dass alternative Lüfterkonstruktionen verwendet werden können und dass in der Tat in einigen Betriebsumgebungen möglicherweise kein Lüfter erforderlich ist. Eine Bürstenplatte für den Motor ist bei 26 dargestellt.
Im Gegensatz zu den 1 und 2, unterscheiden sich jedoch in dieser Ausgestaltung die von dem ersten und zweiten Untersetzungsmechanismus bewirkten Untersetzungen voneinander. Hier haben die Riemenscheiben 16 und 17 jeweils 15 bzw. 71 Zähne, während die Riemenscheiben 19 und 20 jeweils 27 bzw. 72 Zähne haben. Es hat sich gezeigt, dass diese speziellen Parameter in der Systemkonfiguration von 3 gut funktionieren, obschon sich die tatsächlich verwendeten Anordnungen natürlich in beliebigen gegebenen Ausgestaltungen infolge von ausführungstechnischen, wirtschaftlichen und/oder funktionellen Anforderungen unterscheiden können.
Im Allgemeinen ist erkennbar, dass die Erfindung ein erstes und ein zweites versetztes Glied nutzt, von denen eines in der Hinsicht aktiv ist, dass es den Antriebsmotor enthält, und das andere in der Hinsicht passiv ist, dass es nur vom aktiven Glied angetrieben wird, wobei die beiden Glieder durch ein Paar Untersetzungsmechanismen verknüpft sind, um koaxiale Antriebe zu ermöglichen, die vom aktiven Glied genommen werden.
Es wurden zwar hierin riemengetriebene Antriebsmechanismen dargestellt und beschrieben, die in der Tat aus betrieblicher Sicht oft bevorzugt werden, aber es können auch andere Antriebsmechanismen, sofern bevorzugt, verwendet werden, insbesondere solche, wie z.B. Umlaufgetriebe, die in einer flachen Hülle angeordnet werden können und somit die vorteilhafte geringe Arbeitshöhe des Systems nicht gefährden.
Unter Verwendung des hierin beschriebenen Antriebssystems als Basismodul ist es mit relativ einfachen Ausführungsmodifikationen möglich, Antriebsverhältnisse und/oder Antriebsanschlussorte zu verändern. Ferner können zusätzliche Antriebsanschlüsse ohne weiteres eingebaut und ihre gewünschten relativen Betriebsdrehzahlen ohne weiteres bewerkstelligt werden.
Außerdem kann das System tolerieren, dass beide Untersetzungsmechanismen, sofern bevorzugt, in unmittelbarer Nähe zueinander montiert werden, entweder neben der oberen Montageplatte 6 oder (sofern vorhanden) der unteren Montageplatte 7.
Bei Bedarf können weitere Antriebsanschlüsse an dem System vorgesehen werden, und die Bewegungsenergie dafür kann von jeder beliebigen geeigneten Stelle im System genommen werden. Ein oder mehrere weitere(r) Antrieb(e) kann/können zum Beispiel direkt oder indirekt von der Welle 10 im passiven Glied des Systems benutzt werden, wobei bekannte Richtungswechselmechanismen bei Bedarf genutzt werden, um einen beliebigen Anschluss bereitzustellen, der von der Linie der Welle 10 versetzt sein muss.

Claims

Antriebssystem für ein Haushaltsgerät mit einer Mehrzahl von Antriebsanschlüssen (13, 14), welche mit verschiedenen Geschwindigkeiten arbeiten und ein erstes Glied umfassen, das einen elektrischen Antriebsmotor (3) und eine Antriebswelle (5) einschließt, welche von dem Motor angetrieben und an einen ersten dieser Antriebsanschlüsse (13) gekoppelt ist, um diesen mit einer ausgewählten Geschwindigkeit anzutreiben; wobei sich die Antriebswelle axial zu dem Motor und in beide Richtungen von diesem erstreckt, und mit einem zweiten Glied, welches eine Drehbaugruppe (10) einschließt, wobei die Glieder in Bezug auf einander versetzt angeordnet sind und ein erster Untersetzungsmechanismus (11) die Antriebswelle an die Drehbaugruppe (10) des zweiten Gliedes koppelt, und ein zweiter Untersetzungsmechanismus (12) die Drehbaugruppe (10) an einen zweiten der Antriebsanschlüsse (14) koppelt, wobei das System dadurch gekennzeichnet ist, dass die ersten und zweiten Antriebs-anschlüsse (13, 14) innere (13) und äußere (14) koaxiale Antriebs-anschlüsse besitzen; dass die Glieder in räumlich festgelegter Beziehung zueinander von einem stützenden Rahmengestell (6, 7; 6, 23, 24, 23a, 24a) einschließlich Montagekomponenten (6 und 7 oder 6, 24, 24a und 23, 23a), die axial zu beiden Seiten des Motors für jedes der Glieder montiert sind, angeordnet und gehalten werden, und dass die Montage komponenten entsprechende Lagermittel für die Welle (5) und die Drehbaugruppe (10) einschließen.
System nach Anspruch 1, wobei die Drehbaugruppe eine weitere Welle (10) umfasst, die im wesentlichen parallel zu der Antriebswelle (5) des Motors (3) angeordnet ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Motor (3) ein Reihenschlussmotor mit kurzer axialer Länge ist, gemessen entlang der Antriebswelle (5).
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der innere Antriebsanschluss (13) einen relativ hochtourigen Antrieb bereitstellt, um seinen Gebrauch für Mischzwecke zu erleichtern, und wobei der äußere Antriebsanschluss (14) einen relativ niedrigtourigen Antrieb bereitstellt, um seinen Gebrauch zur Lebensmittelverarbeitung zu erleichtern.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Untersetzungsmechanismen (11, 12) entsprechende parallel zueinander angeordnete Riemen- und Riemenscheiben-Mechanismen (16, 17, 18 und 19, 20, 21) besitzen.
System nach Anspruch 5, wobei die beiden Riemen- und Riemenscheiben-Mechanismen (16, 17, 18 und 19, 20, 21) identische Untersetzungen bewirken.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Untersetzungsmechanismen (11, 12) zu beiden Seiten des Motors (3) axial zu diesem angeordnet sind.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend erste und zweite Montageplatten (6, 7), die parallel zueinander auf dem Motor (3) gegenüberliegenden Seiten, axial zu diesem, angeordnet sind.
System nach Anspruch 8, bei dem die ersten und zweiten Untersetzungsmechanismen (11, 12) unter der zweiten Montageplatte (7) bzw. über der ersten Montageplatte (6) angeordnet sind.
Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ausgewählte Geschwindigkeit die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors (3) ist.