TWI609139B - Shape-fit sliding couplings and household appliances or cleaning devices with form-fitted sliding couplings - Google Patents

Description

形狀配合的滑動聯軸器以及具有形狀配合的滑動聯軸器的家用電器或清潔設備

本發明涉及一種滑動聯軸器，該滑動聯軸器具有驅動部件、從動部件和多個彈簧臂，其中，這些彈簧臂中的每一個或者與從動部件固定連接並以其自由終端貼近驅動部件或者與驅動部件固定連接並以其自由終端貼近從動部件，其中各個彈簧臂的自由終端具有形狀配合區段，並且其中該驅動部件或者該從動部件具有多個彈簧臂-傳動側面。此外，本發明涉及一種家用電器或清潔設備，特別是吸塵器或廚用攪拌器，其具有電動機、滑動聯軸器和通過電動機經滑動連軸節驅動的工具，所述工具例如是地毯刷或軟墊刷或者是切削工具或揉捏工具。

常規的摩擦連接的滑動聯軸器通常具有相對高的摩擦扭矩(滑動扭矩)但並不精確的起動扭矩。相反，常規的形狀配合的滑動聯軸器卻具有非常精確的起動扭矩但較低的摩擦扭矩。

從DE 33 32 743 A1中已知一種形狀配合的滑動聯軸器，該聯軸器通過中心傳動而用於底板清潔設備的刷具，特別是電動的地毯清潔刷。就此刷具通過在刷具內部延伸 的軸而驅動。在刷具的內部的環形空間中設置S形的彈簧，該彈簧通過自身兩個臂的終端而支承在環形空間內壁上並且該彈簧具有設置在這兩個臂之間的、直線延伸的區段，該區段嚙接在軸末端的縫隙中。該彈簧的末端具有凸部，該凸部嚙接在正相對的凹處，該凹處構造在環形空間內壁中。如果刷具受阻，因此軸繼續旋轉並且彈簧的臂從凹處移出並且彈性地朝向軸而共同擠壓。這兩個臂因此沿著環形空間內壁而滑動，嚙接入對面的凹處中，再次移出並且在此共同擠壓。

在EP 1 106 864 A2中描述了其它的超載保護聯軸器(形狀配合的滑動聯軸器)。

本發明的目的在於，提供一種上述種類的超載保護聯軸器或滑動聯軸器，該超載保護聯軸器或滑動聯軸器具有精確的起動扭矩以及高的摩擦扭矩並能夠低成本地得以實現。特別應該說明一種具有電動機驅動的工具的清潔設備，其電動機可靠地防止了通過超載而造成的損害。

該目的首先通過一種具有請求項1中說明的特徵的滑動聯軸器而實現。就清潔設備而言，該目的通過具有請求項9中所說明的特徵的清潔設備而達到。根據本發明的解決方案的優選的以及有利的設計方案在從屬申請專利範圍中給出。

根據本發明的滑動聯軸器(超載保護聯軸器)包括驅動部件、從動部件以及多個彈簧臂。各個彈簧臂或者與從 動部件或者與驅動部件固定連接，其中各個彈簧臂的自由終端在第一種情況下貼近在驅動部件處或者在第二種情況下貼近在從動部件處。各個彈簧臂因此摩擦連接地支承在驅動部件或從動部件處。各個彈簧臂的自由終端具有形狀配合區段，其中該驅動部件或該從動部件設有多個彈簧臂-傳動側面。根據本發明的滑動聯軸器具有比彈簧臂多的彈簧臂-傳動側面，其中彈簧臂中的至少兩個不同步地形狀配合地貼在彈簧臂-傳動側面處，從而當其中一個彈簧臂由於超載而以其形狀配合區段從其中一個彈簧臂-傳動側面滑脫時，與此同時另一個彈簧臂以其遠離自身形狀配合區段的臂區段摩擦地經滑動聯軸器的連接面而滑動，該連接面在滑動聯軸器的旋轉方向上設置在另一個彈簧臂-傳動側面之前。

通過根據本發明的解決方案實現了滑動扭矩(摩擦扭矩)的增大，而不會就此升高通過彈簧臂在彈簧臂-傳動側面上的形狀配合而引起的起動扭矩。本發明帶來的好處在於，在相應實施的滑動聯軸器中能夠使滑動扭矩和起動扭矩彼此之間幾乎不相關地得以調整。特別能夠通過改變彈簧臂的數量、通過改變在各個彈簧臂的自由終端處構造的形狀配合區段的形狀和/或通過改變彈簧臂-傳動側面的形狀來調整起動扭矩。特別通過增大或減小在彈簧臂和連接面(摩擦連接面)之間的有效摩擦接觸面而能夠幾乎無關於起動扭矩地調整滑動扭矩(摩擦扭矩)，其中該摩擦接觸面在滑動聯軸器的旋轉方向上設置在另一個彈簧臂-傳動 側面之前。此外，也能夠通過改變各個彈簧臂和/或所述連接面(摩擦連接面)之間的接觸面的粗度來調整滑動扭矩。此外，也能夠通過改變相應彈簧臂在所述連接面(摩擦連接面)上的擠壓力來調整滑動扭矩。

此外，根據本發明的滑動聯軸器僅需要相對較少數量的構件，由此能夠節省製造成本以及裝配成本。

根據本發明的滑動連軸器的一種有利的設計方案的特徵在於，通過在滑動聯軸器的旋轉方向上或圓周方向上依次的凸輪狀突起而定義彈簧臂-傳動側面。凸輪狀突起能夠就其形狀而言非常靈活地實施並因此為了起動扭矩的調整以及滑動扭矩的調整提供了的最佳的可能性。就此而言，各個凸輪狀突起優選具有兩個不同程度傾斜的側面，這兩個側面其中較大程度傾斜的側面充當了彈簧臂-傳動側面。當在彈簧臂-傳動側面以及較大程度傾斜的側面之間構造有高臺(Plateau)時，這種設置就滑動扭矩的調整而言特別具有好處。該高臺優選構造為平面的或略微凹面的。

在根據本發明的滑動聯軸器一種特別優選的設計方案中，該滑動聯軸器具有偶數個彈簧臂，其中彈簧臂-傳動側面的數量是所述偶數個彈簧臂的1.5倍，並且其中在驅動部件的旋轉中至少半數的彈簧臂並不與彈簧臂-傳動側面產生形狀配合。通過這種配置，滑動扭矩以及起動扭矩彼此之間能夠非常不相關地得以調整。優選地，根據本發明的滑動聯軸器具有至少四個、特別優選至少六個或者至少八個彈簧臂。

為了在滑動聯軸器裝配緊湊的尺寸條件下，有效地提高其滑動扭矩，根據另一種優選的配置而設置，當其中一個彈簧臂以其形狀配合區段形狀配合地貼近在其中一個彈簧臂-傳動側面處時，在驅動部件或從動部件的圓周方向上後續的彈簧臂與剩餘的彈簧臂-從動側面脫離嚙接。彈簧臂因此交替地產生制動扭矩以及起動扭矩，其中起動扭矩在超載的情況下間歇性地以短暫的旋轉扭矩峰值的形式而出現，而在此之間的制動扭矩(滑動扭矩)則處於明顯低於起動扭矩的水準上。

起動扭矩特別依賴於彈簧臂-傳動側面的形狀以及各個彈簧臂對應於彈簧臂-傳動側面的形狀配合區段的形狀。優選地，以自由的彈簧臂終端的隆起、加厚或彎曲的形式而構造彈簧臂的形狀配合區段。

根據本發明的滑動聯軸器能夠在大量機器或電動設備中使用，在這些機器或電動設備中由於不同原因而需要超載保護聯軸器或滑動聯軸器。這特別適用於電動機驅動的家用電器或清潔設備，例如地面清潔設備(特別是吸塵器)以及廚用攪拌機。

在電動機驅動的家用電器以及清潔設備中存在的困難在於，為了確保設備安全關閉，生成可調節的、在超載的情況下對於設備電子部件而言能夠識別出的電動機耗電量。這一困難通過使用根據本發明的滑動聯軸器而能夠得以解決。因為根據本發明的滑動聯軸器在超載的情況下具有升高的滑動扭矩(摩擦扭矩)的特徵，由此得到了電子 方面較好識別的電動機耗電量。

因此，本發明涉及一種家用電器或清潔設備，其具有電動機、根據本發明的滑動聯軸器以及由電動機經滑動聯軸器而驅動的工具，其中該設備根據一種有利的設計方案具有電子控制裝置，該電子控制裝置獲知電動機的耗電量，將耗電量與預設的或者能夠預設的耗電量極限值進行比較並且在超出預設的或者能夠預設的極限值的情況下將電動機關閉。

1‧‧‧驅動部件、外輪轂、輪轂

1.1‧‧‧內側

1.2‧‧‧凸輪、凸輪狀突起

1.21‧‧‧彈簧臂-傳動側面、側面

1.22‧‧‧側壁、側面

1.23‧‧‧高臺

2‧‧‧從動部件、內輪轂、輪轂

2.1‧‧‧軸

3‧‧‧彈簧臂

3.1‧‧‧底部、連接區段

3.2‧‧‧臂區段

3.3‧‧‧形狀配合區段、頂端

3.4‧‧‧臂區段

I‧‧‧第一區域

II‧‧‧第二區域

III‧‧‧第三區域

R‧‧‧箭頭

L‧‧‧虛線

接下來根據實施例以及附圖來進一步說明本發明。其中：圖1示出了在超載情況下常規的、形狀配合的滑動聯軸器的旋轉扭矩延伸曲線；圖2以放大的摩擦部分示出了根據本發明的形狀配合的滑動聯軸器。

圖1示出了在超載情況下常規的形狀配合的滑動聯軸器(例如從DE 33 32 743中已知的聯軸器)的旋轉扭矩延伸曲線。這樣的常規的、形狀配合的滑動聯軸器具有相對高的、精確的起動扭矩，但是卻具有較低的滑動扭矩(摩擦扭矩)。形狀配合的滑動聯軸器在超載情況下交替地產生起動扭矩和制動扭矩，其中該起動扭矩間歇性地以短暫的旋轉扭矩峰值的形式而出現，而在此之間滑動扭矩則處於明顯較低的旋轉扭矩水準上。

本發明的目的在於，提高形狀配合的滑動聯軸器的滑動扭矩，就此卻將聯軸器的起動扭矩保持為盡可能穩定的。這在圖1中通過虛線L表示出。通過提高滑動扭矩，生成了對於電子控制裝置而言能夠很好識別出的、驅動了形狀配合的滑動聯軸器的電動機的耗電量。

在圖2中示出的滑動聯軸器包括外輪轂形式的驅動部件1、以內輪轂(該內輪轂與軸2.1旋轉固定地連接)形式的從動部件2以及多個彈簧臂3，這些彈簧臂與內輪轂固定地連接。這些彈簧臂3基本相互一致地構造。各個彈簧臂3分別具有例如加厚的連接區段或者底部3.1，該連接區段或底部材料接合地和/或力配合地(例如借助於螺栓(未示出))與從動部件或內輪轂2連接。替代性地，能夠使各個彈簧臂3也與輪轂2一起構造為一件式的。彈簧臂3或其連接區段3.1均勻地沿著輪轂2的圓周而分佈設置。

在連接區段或底部3.1處一件式地連接有彈簧彈性的臂區段3.2。彈簧臂3的自由終端具有形狀配合區段3.3。形狀配合區段3.3以隆起的形式而構造。替代性地，形狀配合區段3.3也能夠以彈簧臂3的自由終端的加厚或彎曲的形式而構造。所述加厚、彎曲或隆起3.3分別指向外部或外輪轂1的方向或者向這個方向突出。彈簧臂3分別這樣確定尺寸以及成型，即，這些彈簧臂以其自由終端和/或另一個區段彈性張緊地擠壓環形驅動部件或輪轂1的內側1.1。如圖2中所示出的，彈簧臂3能夠這樣確定尺寸，即，使其自由的、具有形狀配合區段3.3的終端與相鄰的彈簧 臂的底部或連接區段3.1重疊。

驅動部件1具有多個凸輪狀突起或者凸輪1.2，這些凸輪均勻地沿著驅動部件1的內圓周而分佈設置並且定義了彈簧臂-傳動側面1.21。各個凸輪狀突起1.2具有兩個不同程度傾斜的側面1.21、1.22，這兩個側面其中較大程度傾斜的側面1.21充當了彈簧臂-傳動側面。能夠由該彈簧臂-傳動側面1.21形狀配合地卡住各個彈簧臂3的形狀配合區段3.3。

在彈簧臂-傳動側面1.21以及較小程度傾斜的側面1.22之間構造有高臺1.23。彈簧臂-傳動側面1.21以及與其連接的凸輪狀突起1.2的高臺1.23構成了95°至140°的、優選100°至130°的範圍內的角度。高臺1.23可以是平面的或略微凹面的。在高臺1.23實施為略微凹面的情況下，其弧形區段優選與輪轂1的圓周輪廓平行地延伸。如果高臺1.23構造為平面，因此能夠在必要情況下使該高臺在較小程度傾斜的側壁1.22的方向上也具有較小的坡度。

彈簧臂-傳動側面1.21的數量大於彈簧臂3的數量。彈簧臂3以偶數個的數量而存在。在圖2中，滑動聯軸器具有八個彈簧臂3。不過，該滑動聯軸器也可以具有例如四個、六個或十個彈簧臂3。彈簧臂-傳動側面1.21的數量優選分別為所述偶數個數的彈簧臂3的1.5倍。在圖2中示出的實施例中，滑動聯軸器因此具有十二個彈簧臂-傳動側面1.21或凸輪1.2。

在滑動聯軸器的正常工作情況下，由彈簧臂-傳動側面 1.21形狀配合地卡住一半數量的彈簧臂3，而其餘彈簧臂3則以遠離於形狀配合區段3.3的臂區段3.4並不形狀配合地貼在環形輪轂1的內側1.1或摩擦面處。

滑動聯軸器的輪轂或驅動部件1的旋轉方向在圖2中通過箭頭R而表示出。如果從動部件2受到阻礙或者受到強度制動，因此特別就驅動驅動部件1的電動機而言存在超載情況。

在圖2中示出的滑動聯軸器這樣構造，即，在超載情況下出現三個摩擦區域I、II和III。在第一區域I中，凸輪狀突起1.2在其中一個彈簧臂3的背側上摩擦。這個摩擦產生了滑動扭矩(摩擦扭矩)，但是卻並沒有產生旋轉扭矩最大值或起動扭矩。在該區域I中的所述摩擦對於滑動聯軸器而言是有利的，因為這個摩擦在不提升起動扭矩的情況下使其滑動扭矩升高。

在第二區域II中，相應彈簧臂3的頂端或形狀配合區段3.3在凸輪狀突起1.2的高臺1.23上摩擦。彈簧臂3的形狀配合區段或頂端3.3貼在高臺1.23上。彈簧臂3就此相對於其另外可能的位置而言最大限度地偏轉。這產生了導致最大滑動扭矩的最大的摩擦力。這種類型的摩擦力是非常有利的。

在第三區域III中，相應彈簧臂3的頂端或形狀配合區段3.3處在相反於聯軸器的轉動方向而傾斜的側面1.22上。彈簧臂3在聯軸器的繼續轉動過程中鬆開。由於傾斜的側面1.22而使彈簧臂3在滑動聯軸器輪廓上施加了推進 力。在這個區域III中因此並不產生制動扭矩，而是驅動扭矩。該區域III是最小化的或者是儘量最小化的。

起動扭矩通過形狀配合的精確性而得以調整，當彈簧臂3的形狀配合區段3.3嚙接凸輪狀突起1.2的彈簧臂-從動側面1.21時，產生了這種形狀配合。

本發明的實施方式並不限制於圖2中所示的實施例。例如也能夠使內輪轂2或軸2.1作為驅動部件來使用並且使外輪轂1作為從動部件來使用，不過其中軸2.1或內輪轂2因此相反於圖2中通過箭頭R所示出的旋轉方向而轉動。

根據本發明的滑動聯軸器能夠有利地用於電機驅動的家用電器或清潔設備中，特別是電動地毯刷中。

1‧‧‧驅動部件、外輪轂、輪轂

1.1‧‧‧內側

1.2‧‧‧凸輪、凸輪狀突起

1.21‧‧‧彈簧臂-傳動側面、側面

1.22‧‧‧側壁、側面

1.23‧‧‧高臺

2‧‧‧從動部件、內輪轂、輪轂

2.1‧‧‧軸

3‧‧‧彈簧臂

3.1‧‧‧底部、連接區段

3.2‧‧‧臂區段

3.3‧‧‧形狀配合區段、頂端

3.4‧‧‧臂區段

I‧‧‧第一區域

II‧‧‧第二區域

III‧‧‧第三區域

R‧‧‧箭頭

Claims (12)

1. 一種滑動聯軸器，所述滑動聯軸器具有驅動部件、從動部件和多個彈簧臂，其中，或者使每個所述彈簧臂與所述從動部件固定連接並以自身的自由終端貼近所述驅動部件；或者使每個所述彈簧臂與所述驅動部件固定連接並以自身的自由終端貼近所述從動部件，其中各個所述彈簧臂的自由終端具有形狀配合區段，並且其中所述驅動部件或者所述從動部件具有多個彈簧臂-傳動側面，其特徵在於，存在比所述彈簧臂更多的所述彈簧臂-傳動側面，並且使其中至少兩個所述彈簧臂不同步地、形狀配合地貼在彈簧臂-傳動側面處，從而當其中一個所述彈簧臂由於超載而以自身的形狀配合區段從其中一個所述彈簧臂-傳動側面滑脫時，另一個所述彈簧臂以自身的臂區段摩擦地經所述滑動聯軸器的連接面滑動，所述臂區段遠離所述形狀配合區段，所述連接面在滑動聯軸器的旋轉方向上設置在另一個所述彈簧臂-傳動側面之前。
2. 如請求項1所述的滑動聯軸器，其中，通過在所述滑動聯軸器的旋轉方向上依次的凸輪狀突起來定義所述彈簧臂-從動側面。
3. 如請求項2所述的滑動聯軸器，其中，每個所述凸輪狀突起具有兩個不同程度傾斜的側面，其中，這兩個側面其中較大程度傾斜的側面充當了彈簧臂-傳動側面。
4. 如請求項3所述的滑動聯軸器，其中，在所述彈簧臂-從動側面與所述較小程度傾斜的側面之間構造有高臺。
5. 如請求項1至4中任意一項所述的滑動聯軸器，其中，存在有偶數個所述彈簧臂，其中所述彈簧臂-從動側面的個數是偶數個的所述彈簧臂的數量的1.5倍，並且其中在所述驅動部件的旋轉中，至少半數的所述彈簧臂並不與彈簧臂-傳動側面產生形狀配合。
6. 如請求項1至4中任意一項所述的滑動聯軸器，其中，所述彈簧臂的數量至少為四個。
7. 如請求項1至4中任意一項所述的滑動聯軸器，其中，當其中一個所述彈簧臂以自身的形狀配合區段形狀配合地貼在其中一個所述彈簧臂-傳動側面處時，在所述驅動部件或所述從動部件的圓周方向上後續的彈簧臂與剩餘的彈簧臂-傳動側面脫離嚙接。
8. 如請求項1至4中任意一項所述的滑動聯軸器，其中，以所述彈簧臂的自由終端的隆起、加厚或彎曲的形式而構造所述形狀配合區段。
9. 一種清潔設備，所述清潔設備具有電動機、滑動聯軸器以及由所述電動機經所述滑動聯軸器而驅動的工具，其中，所述滑動聯軸器是依照請求項1至8中任意一項來構建。
10. 如請求項9所述的清潔設備，其具有電子控制裝置，所述電子控制裝置獲知電動機的耗電量，將所述電動機的耗電量與預設的或者能夠預設的耗電量極限值進行比 較，並且在超出預設的或者能夠預設的極限值的情況下關閉電動機。
11. 一種家用電器，所述家用電器具有電動機、滑動聯軸器以及由所述電動機經所述滑動聯軸器而驅動的工具，其中，所述滑動聯軸器是依照請求項1至8中任意一項來構建。
12. 如請求項11所述的家用電器，其具有電子控制裝置，所述電子控制裝置獲知電動機的耗電量，將所述電動機的耗電量與預設的或者能夠預設的耗電量極限值進行比較，並且在超出預設的或者能夠預設的極限值的情況下關閉電動機。