WO2007073864A2 - Staubsauger, insbesondere bodenstaubsauger - Google Patents

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WO2007073864A2
WO2007073864A2 PCT/EP2006/011980 EP2006011980W WO2007073864A2 WO 2007073864 A2 WO2007073864 A2 WO 2007073864A2 EP 2006011980 W EP2006011980 W EP 2006011980W WO 2007073864 A2 WO2007073864 A2 WO 2007073864A2
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volts
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Volker Gerth
Olivier Liebig
Rainer Schultz
Heiko Stork
Dirk Wegener
Manfred Gerhards
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Miele & Cie. Kg
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    • A47L9/2868—Arrangements for power supply of vacuum cleaners or the accessories thereof
    • A47L9/2884—Details of arrangements of batteries or their installation

Definitions

  • Vacuum cleaners in particular vacuum cleaners
  • the invention relates to a vacuum cleaner, in particular vacuum cleaner, with a housing in which a motor-driven suction fan and a device for producing the power supply of the fan motor is arranged.
  • vacuum cleaners which have a power supply line. These have the disadvantage that for their energy supply a mains voltage must be present in reachable. This is what reduces the ease of use in particular in cleaning of stairs or car 's so that then worked not the case with extension cables must.
  • vacuum cleaners which can be operated independently of the mains, wherein for mains-independent operation, a power supply module is provided which has, for example, one or more battery cells.
  • a vacuum cleaner is known which has in its housing an externally accessible cavity for receiving a removable battery arrangement. The local vacuum cleaner has means for releasably holding the battery assembly to the cavity.
  • an electrical floor cleaning device is known from the prior art according to DE 10 2004 018 793 A1, in which a receiving space is present, which is optionally designed for holding either the power supply module or a cable drum module.
  • a receiving space is present, which is optionally designed for holding either the power supply module or a cable drum module.
  • the operating voltage would be reduced to at least one third of this voltage, which would lead to a reduction of the maximum power to one-ninth compared to the mains operation.
  • the invention thus raises the problem of disclosing a vacuum cleaner of the type mentioned, which allows both a network operation and a network-independent operation. According to the invention, this problem is solved in that within the housing both an accumulator and a cable drum for the optional operation of the vacuum cleaner in accumulator and mains voltage operation are arranged as firmly integrated components.
  • the user can use the vacuum cleaner as a hybrid vacuum cleaner without retrofitting in both modes, where it can be used in mains voltage operation as a full vacuum cleaner and in accumulator mode for the "intermediate suction" is fast and flexible with slightly lower, but still acceptable suction available. The latter is especially true for places that are not usually within reach of a power outlet, z. As garden sheds, terraces, stairs or cars.
  • the accumulator is arranged in a lower shell at the bottom of the housing.
  • the lower shell is double-walled with stiffening struts.
  • a plurality of individual accumulator cells are arranged in the lower shell and / or if removal openings for the accumulator or the accumulator cells are provided in the lower shell.
  • the blower motor is designed for a rated voltage between 80 and 120 volts as a universal motor.
  • the difference for the maximum adjustable power consumption of the fan motor between mains voltage operation (about 1200 watts at 100 volts) and accumulator operation (about 600 watts at 65 volts) is kept within reasonable limits.
  • mains voltage operation about 1200 watts at 100 volts
  • accumulator operation about 600 watts at 65 volts
  • the voltage generated by the accumulator should be between 50 volts and 80 volts, preferably about 65 volts.
  • mains voltage supply is sensed by a further circuit arrangement and the operating mode with supplied mains voltage to mains voltage operation and not available mains voltage supply to accumulator operation is adjustable.
  • An advantageous method for operating such a vacuum cleaner is characterized in that in mains voltage operation, a charge of the accumulator takes place, so that the vacuum cleaner can then be operated at any time without power cord.
  • the further circuit arrangement reduces the maximum value, which can be selected by means of a power controller, for the fan power in the case of accumulator operation in relation to the mains voltage operation. This makes it clear to the user that he can no longer set the full power available in mains operation in battery operation.
  • the mains voltage operation and the accumulator operation must be locked against each other, for example by a change-over relay.
  • Figure 1 a side view of a vacuum cleaner
  • FIG. 2 a perspective rear view of the canister vacuum cleaner
  • Figure 3 a partially sectioned bottom view of the vacuum cleaner, according to
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 4 shows an individual view of the lower shell of the canister vacuum cleaner, according to FIG. 1;
  • FIG. 5 a partial top view of the range of the power control of the
  • FIG. 6 shows a schematic circuit arrangement of the invention
  • FIG. 7 shows a schematic circuit arrangement of a further embodiment of a hybrid vacuum cleaner according to the invention.
  • FIG. 8 shows the stator winding package of the blower motor of a hybrid vacuum cleaner according to FIG. 7.
  • FIGS. 1 to 3 show, in particular, a cylinder vacuum cleaner 1 designed according to the invention as a hybrid vacuum cleaner.
  • a cable drum 2 see FIG. 6
  • power cable 3 wound thereon is provided which, like other vacuum cleaners produced and distributed by the applicant (see also DE 10 2005 018 908) arranged behind the right inside the housing 4 and therefore not visible in the figures.
  • FIG. 2 only the end of the connection cable 3 guided out of the housing 4 together with the power plug 3.1 is shown.
  • an accumulator 5 is present, wherein the accumulator 5 and the cable drum 2 are arranged as firmly integrated components in the vacuum cleaner housing 4. As can be seen from FIGS.
  • the accumulator 5 is arranged in a lower shell 6 at the bottom of the housing 4.
  • the lower shell 6 is again shown in isolation in FIG. 4 in perspective.
  • Both FIG. 3 and FIG. 4 show that the accumulator 5 is made up of individual cells 7 which are electrically connected in series (not shown) for generating an output voltage of approximately 65 volts.
  • the lower shell 6 is double-walled with stiffening struts 8, so that the shell 6 provides sufficient strength.
  • In the lower shell removal openings 11 are provided for replacing the battery cells 7.
  • the accumulator cells 7 are arranged in the front region of the lower shell 6 below the dust chamber 9, which brings with it the advantage that cooling of the cells 7 takes place during the charging process by the sucked air into the dust chamber 9.
  • FIG. 5 shows, in a plan view, in particular the area of the canister vacuum cleaner 1 in which an operating panel 14 with a plus-minus key 15 and an associated display 16 is arranged between the switch-on key 12 and the key 13 for actuating the automatic cable rewinding.
  • the plus-minus button 15 With the plus-minus button 15, the power of the fan motor 10 is set.
  • FIG. 6 shows an isolated representation of the electrical circuit diagram of the power supply for the hybrid vacuum cleaner 1, as has already been described.
  • the same reference numerals are used for the symbols of the components, which are shown representatively in Figures 1 to 5.
  • This voltage is parallel to the lines 21.1 and 21.2, which are performed by the accumulator 5 to a second voltage output 22 and charge the battery 5 when contacted power plug 3.1.
  • the output voltage generated by the accumulator 5 can also by pulse width modulation of a maximum of 65 volts (equivalent to a power of 600 watts) to 50 volts (equivalent to a power of 300 watts) can be reduced.
  • a changeover relay 24 sets the fan motor 10 in the de-energized state via the on-off button 12 as shown to the second voltage output with the terminals 22.1 and 22.2. This will be the
  • the relay and the voltage outputs 19.1 / 19.2 and 22.1 / 22.2 are thus components of a circuit arrangement by which a mains voltage supply can be sensed and the operating mode with supplied mains voltage to mains voltage operation and in the absence of mains voltage supply to accumulator operation is adjustable. This circuit is symbolized by the box 23
  • i 5 7 shows an isolated view, in the electrical circuit diagram of the power supply for another embodiment of a hybrid vacuum cleaner 1, as has already been described.
  • the same reference numerals are used for the symbols of the components, which are shown representatively in Figures 1 to 5.
  • the 20 universal motor 100 is provided, which receives an electrical power of about 2000 watts at this voltage.
  • the voltage of 230 volts passes through the cable drum 2 to a junction 101 and from there on the one hand to a charging rectifier 102 and on the other hand to the power adjustment.
  • a known phase-angle control 103 is used.
  • Figure 8 shows the entire stator winding package with the two coils 104 and 105 and the connection terminals 106 to 109.
  • the two terminals 106 and 107 form the contact with the winding beginnings of the two coils 104 and 105 and additional brackets and
  • the accumulator 5 shown in Figure 7 generates a voltage of 88 volts. In mains voltage operation, it is charged via the charging rectifier 102. When not contacted mains plug 3.1 and actuated power button 12, he gives his voltage to a further power adjustment, this is constructed as a pulse width modulator 115. The power adjustment is also carried out by the plus-minus button 15. The positive output of the pulse width modulated accumulator voltage is then fed to the terminal Z. In the figure 8 it can be seen that this terminal Z is connected to a tap 116, which is contacted directly with the connection terminal 117 for a carbon brush 110.
  • the negative output of the pulse width modulated accumulator voltage is fed to the terminal X and contacted from there via the terminal 109 to the end of the coil 104. Because the carbon brush 110 is directly connected to the positive voltage and the negative voltage across the coil 104, on the one hand the polar wear of the carbon brushes 110 and 111, ie the transport of the coal ions from the anode to the cathode is kept low and, on the other hand, the commutation in the first place allows.
  • the device If the device is switched off and the power plug 3.1 is not plugged in, no function of the vacuum cleaner 1 is possible. If the device is switched off and the power plug 3.1 is contacted, the battery cells 7 are charged. If the device is turned on via the on-off button 12 and plugged in the power plug 3.1, the battery cells 7 are charged and the vacuum cleaner 1 runs in line voltage operation. If the device is turned on via the on-off button 12 and the power plug 3.1 is not contacted, the vacuum cleaner 1 runs exclusively in battery operation. It thus becomes clear how easy to use the hybrid vacuum cleaner 1 according to the invention is. In which operating mode the hybrid vacuum cleaner 1 according to the invention is operated, thus ultimately depends only on whether the power plug 3.1 is contacted or not.
  • an unillustrated rotary potentiometer can be used whose power setting is not labeled with numbers, but only with "Max” and “Min”.
  • the "Max” position then corresponds to 2000 or 1200 watts, in accumulator mode 600 watts.
  • the "Min” position corresponds to the setting of 300 watts.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Staubsauger, insbesondere Bodenstaubsauger (1 ), mit einem Gehäuse (4), in dem ein motorbetriebenes Sauggebläse sowie eine Vorrichtung zur Herstellung der Energieversorgung des Gebläsemotors (10) angeordnet ist. Um sowohl einen Netzbetrieb als auch einen netzunabhängigen Betrieb zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass innerhalb des Gehäuses (4) sowohl ein Akkumulator (5) als auch eine Kabeltrommel (2) für den wahlweisen Betrieb des Staubsaugers (1 ) im Akkumulator- und im Netzspannungsbetrieb als fest integrierte Bestandteile angeordnet sind.

Description

Beschreibung
Staubsauger, insbesondere Bodenstaubsauger
Die Erfindung betrifft einen Staubsauger, insbesondere Bodenstaubsauger, mit einem Gehäuse, in dem ein motorbetriebenes Sauggebläse sowie eine Vorrichtung zur Herstellung der Energieversorgung des Gebläsemotors angeordnet ist.
Aus dem Stand der Technik sind allgemein Bodenstaubsauger bekannt, die über eine Netzversorgungsleitung verfügen. Diese besitzen den Nachteil, dass zu ihrer Energieversorgung eine Netzspannungsdose in erreichbarer Nähe vorhanden sein muss. Dies ist insbesondere beim Säubern von Treppen oder von Kfz 's nicht der Fall, so dass dann mit Verlängerungskabeln gearbeitet werden muss, was den Bedienungskomfort vermindert. Bekannt sind ebenfalls Staubsauger, die netzunabhängig betrieben werden können, wobei zum netzunabhängigen Betrieb ein Energieversorgungsmodul vorgesehen ist, das beispielsweise eine oder mehrere Akkumulatorenzellen aufweist. So ist beispielsweise aus der EP 0 401 531 B1 ein Staubsauger bekannt, der in seinem Gehäuse einen von außen zugänglichen Hohlraum zur Aufnahme einer herausnehmbaren Batterieanordnung aufweist. Der dortige Staubsauger weist Mittel zum lösbaren Haltern der Batterieanordnung an dem Hohlraum auf. Batterie- oder Akkumulatorgespeiste Staubsauger besitzen den Nachteil, dass wegen der hohen Leistungsaufnahme des Sauggebläses die Ladekapazität in der Regel nicht zum gründlichen Säubern eines großen Teppichs oder eines mit Teppichboden ausgelegten Raums ausreicht, so dass mehrmals nachgeladen werden muss. Auch dies vermindert den Bedienungskomfort.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik gemäß der DE 10 2004 018 793 A1 ein elektrisches Bodenreinigungsgerät bekannt, bei dem ein Aufnahmeraum vorhanden ist, der wahlweise zur Halterung entweder des Energieversorgungsmoduls oder eines Kabeltrommelmoduls ausgebildet ist. Hier besteht zwar der Vorteil, dass zu einem sehr späten Fertigungszeitpunkt entschieden werden kann, ob der Staubsauger für den Netz- oder Akkumulatorbetrieb hergestellt wird, letztendlich wird aber ein Staubsauger produziert, welcher nur eine der beiden Betriebsvarianten mit den entsprechenden Nachteilen besitzt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass außer dem wahlweisen Einsatz eines Akkumulators oder einer Kabeltrommel keine weiteren Anpassungen vorgenommen sind. Es ist deshalb davon auszugehen, dass der Gebläsemotor für einen Betrieb bei einer Netzspannung von 230 Volt ausgelegt ist. Bei einer Stromversorgung mittels eines Akkumulators würde die Betriebsspannung mindestens auf ein Drittel dieser Spannung reduziert, was zu einer Verringerung der Maximalleistung auf ein Neuntel gegenüber dem Netzbetrieb führen würde. Damit wäre ein zufriedenstellender Akkumulatorbetrieb nicht mehr möglich. Der Erfindung stellt sich somit das Problem, einen Staubsauger der eingangs genannten Art zu offenbaren, welcher sowohl einen Netzbetrieb als auch einen netzunabhängigen Betrieb ermöglicht. Erfindungsgemäß wird dieses Problem dadurch gelöst, dass innerhalb des Gehäuses sowohl ein Akkumulator als auch eine Kabeltrommel für den wahlweisen Betrieb des Staubsaugers im Akkumulator- und im Netzspannungsbetrieb als fest integrierte Bestandteile angeordnet sind. Der Benutzer kann den Staubsauger als Hybridstaubsauger somit ohne Umrüstung in beiden Betriebsarten nutzen, wobei er im Netzspannungsbetrieb als vollwertiger Staubsauger eingesetzt werden kann und im Akkumulatorbetrieb für das "Zwischendurchsaugen" schnell und flexibel mit etwas niedriger, aber immer noch akzeptabler Saugleistung zur Verfügung steht. Letzteres gilt insbesondere für Orte, die üblicherweise nicht in Reichweite einer Steckdose liegen, z. B. Gartenhäuser, Terrassen, Treppen oder Kfz's.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Staubsaugers ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen. Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Akkumulator in einer Unterschale am Boden des Gehäuses angeordnet ist. Zur Fertigung des Hybridstaubsauger- Gehäuses muss dann lediglich eine modifizierte Bodenschale verwendet werden, alle anderen Gehäuseteile sind wie bei herkömmlichen netzbetriebenen Staubsaugern aufgebaut. Hierdurch können gleiche Werkzeuge zur Herstellung verwendet werden, was die Fertigung preiswert gestaltet. In einer zweckmäßigen Ausführungsform ist die Unterschale doppelwandig mit Versteifungsstreben ausgebildet. Es ist außerdem zweckmäßig, wenn in der Unterschale mehrere einzelne Akkumulatorzellen angeordnet sind und/oder wenn in der Unterschale Entnahmeöffnungen für den Akkumulator bzw. die Akkumulatorzellen vorgesehen sind.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Gebläsemotor für eine Nennspannung zwischen 80 und 120 Volt als Universalmotor ausgebildet. Hierdurch wird der Unterschied für die maximal einstellbare Leistungsaufnahme des Gebläsemotors zwischen Netzspannungsbetrieb (ca. 1200 Watt bei 100 Volt) und Akkumulatorbetrieb (ca. 600 Watt bei 65 Volt) in vertretbaren Grenzen gehalten. Zur Transformation der Netzspannung auf eine Betriebsspannung zwischen 50 Volt und 100 Volt ist eine entsprechende Schaltungsanordnung vorgesehen. Die durch den Akkumulator erzeugte Spannung sollte zwischen 50 Volt und 80 Volt betragen, vorzugsweise ca. 65 Volt.
Um dem Benutzer ein Umschalten von Netzspannungsbetrieb auf Akkumulatorbetrieb zu ersparen, ist es vorteilhaft, wenn die Netzspannungszufuhr durch eine weitere Schaltungsanordnung sensierbar ist und die Betriebsart bei zugeführter Netzspannung auf Netzspannungsbetrieb und bei nicht vorhandener Netzspannungszufuhr auf Akkumulatorbetrieb einstellbar ist. Ein vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb eines solchen Staubsaugers zeichnet sich dadurch aus, dass im Netzspannungsbetrieb eine Aufladung des Akkumulators erfolgt, so dass der Staubsauger dann auch ohne Netzkabel jederzeit betrieben werden kann.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform dieses Verfahrens verringert die weitere Schaltungsanordnung den mittels eines Leistungsstellers auswählbaren Maximalwert für die Gebläseleistung bei Akkumulatorbetrieb gegenüber dem Netzspannungsbetrieb. Hierdurch wird dem Benutzer deutlich gemacht, dass er im Akkumulatorbetrieb nicht mehr die volle im Netzspannungsbetrieb verfügbare Leistung einstellen kann.
Zur Vermeidung eines Kurzschlusses müssen der Netzspannungsbetrieb und der Akkumulatorbetrieb beispielsweise durch ein Umschaltrelais gegeneinander verriegelbar sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 : eine Seitenansicht eines Bodenstaubsaugers;
Figur 2: eine perspektivische Rückansicht des Bodenstaubsaugers; Figur 3: eine teilweise geschnittene Unteransicht des Bodenstaubsaugers, gemäß
Figur 1 ;
Figur 4: eine Einzelansicht der Unterschale des Bodenstaubsaugers, gemäß der Figur 1 ;
Figur 5: eine teilweise Draufsicht des Bereichs der Leistungsregelung des
Bodenstaubsaugers gemäß der Erfindung; und Figur 6: eine schematische Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen
Hybridstaubsaugers; Figur 7: eine schematische Schaltungsanordnung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hybridstaubsaugers;
Figur 8: das Ständerwicklungspaket des Gebläsemotors eines Hybridstaubsaugers nach Figur 7.
Die Figuren 1 bis 3 zeigen insbesondere einen erfindungsgemäß als Hybridstaubsauger ausgebildeten Bodenstaubsauger 1. Für den Netzbetrieb ist eine Kabeltrommel 2 (siehe Figur 6) mit darauf aufwickelbarem Netzanschlusskabel 3 vorgesehen, welche wie bei anderen von der Anmelderin hergestellten und vertriebenen Bodenstaubsaugern (siehe auch DE 10 2005 018 908) hinten rechts im Inneren des Gehäuses 4 angeordnet und deshalb in den Figuren nicht sichtbar ist. In Figur 2 ist lediglich das aus dem Gehäuse 4 geführte Ende des Anschlusskabels 3 samt Netzstecker 3.1 dargestellt. Für den netzlosen Betrieb ist ein Akkumulator 5 vorhanden, wobei der Akkumulator 5 und die Kabeltrommel 2 als fest integrierte Bestandteile im Staubsaugergehäuse 4 angeordnet sind. Wie aus der Figur 1 und 3 zu erkennen ist, ist der Akkumulator 5 in einer Unterschale 6 am Boden des Gehäuses 4 angeordnet. Die Unterschale 6 ist in isolierter Darstellung nochmals in der Figur 4 in der Perspektive gezeigt. Sowohl Figur 3 als auch Figur 4 zeigen, dass der Akkumulator 5 aus einzelnen Zellen 7 aufgebaut ist, welche zur Erzeugung einer Ausgangsspannung von ca. 65 Volt elektrisch in Reihe geschaltet sind (nicht dargestellt). Dabei ist die Unterschale 6 doppelwandig mit Versteifungsstreben 8 ausgebildet, so dass die Schale 6 eine hinreichende Festigkeit bietet. In der Unterschale sind Entnahmeöffnungen 11 zum Austausch der Akkumulatorzellen 7 vorgesehen.
Die Akkumulatorzellen 7 sind im vorderen Bereich der Unterschale 6 unterhalb des Staubraums 9 angeordnet, was den Vorteil mit sich bringt, dass durch die angesaugte Luft in den Staubraum 9 eine Kühlung der Zellen 7 während des Aufladungsprozesses erfolgt.
Die Figur 5 zeigt in der Draufsicht insbesondere den Bereich des Bodenstaubsaugers 1 , in dem zwischen der Einschalt-Taste 12 und der Taste 13 zur Betätigung der automatischen Kabelaufwicklung ein Bedienfeld 14 mit einer Plus-Minus-Taste 15 und einem zugehörigen Display 16 angeordnet ist. Mit der Plus-Minus-Taste 15 wird die Leistung des Gebläsemotors 10 eingestellt.
Die Figur 6 zeigt in isolierter Darstellung das elektrische Schaltbild der Stromversorgung für den Hybrid-Bodenstaubsauger 1 , wie er bereits beschrieben wurde. Dabei werden für die Schaltsymbole der Bauteile, die in den Figuren 1 bis 5 gegenständlich dargestellt sind, die gleichen Bezugszeichen verwendet. Für den Antrieb des Gebläses ist erfindungsgemäß ein mit einer Maximalspannung von 100 Volt betreibbarer Universalmotor 10 vorgesehen, der bei dieser Spannung eine elektrische Leistung von ca. 1200 Watt aufnimmt. Um diese Spannung zu erzeugen, wird die Netzspannung bei kontaktiertem Netzstecker 3.1 über die Kabeltrommel 2 an einen ersten, in der Gerätesteuerung 17 integrierten Umrichter 18 geleitet. Dort wird sie durch Pulsweitenmodulation von 230 Volt auf eine Ausgangsspannung zwischen 50 und 100 Volt transformiert, die dann an einem ersten Spannungsausgang mit den Klemmen 19.1 und 19.2 liegt. Die endgültige Höhe der Ausgangsspannung ist abhängig vom Einstellwert der Plus- Minus-Taste 15, in Figur 6 durch das Potentiometer 15.1 symbolisiert, wobei eine Ausgangsspannung von 100 Volt einer Leistungsaufnahme von ca. 1200 Watt und ein Einstellwert von 50 Volt einer Leistungsaufnahme von ca. 300 Watt entspricht. Parallel wird die Netzspannung über einen zweiten Umrichter 20, ebenfalls in der Gerätesteuerung 17 integriert, auf 75 Volt herunter transformiert und anschließend gleichgerichtet. Diese Spannung liegt parallel an den Leitungen 21.1 und 21.2, die vom Akkumulator 5 an einen zweiten Spannungsausgang 22 geführt sind und laden den Akkumulator 5 bei kontaktiertem Netzstecker 3.1 auf. Die vom Akkumulator 5 erzeugte Ausgangsspannung kann, ebenfalls durch Pulsweitenmodulation von maximal 65 Volt (entspricht einer Leistung von 600 Watt) auf 50 Volt (entspricht einer Leistung von 300 Watt) reduziert werden. Ein Umschaltrelais 24 legt den Gebläsemotor 10 im stromlosen Zustand über die Ein-Aus-Taste 12 wie dargestellt an den zweiten Spannungsausgang mit den Klemmen 22.1 und 22.2. Hierdurch wird die
5 Spannungsversorgung über den Akkumulator 5 hergestellt. Wenn der Netzstecker 3.1 kontaktiert ist, zieht das Umschaltrelais 24 an und schaltet den Gebläsemotor 10 an den ersten Spannungsausgang 19.1 und 19.2. Hierdurch wird eine automatische Umschaltung auf Netzspannungsbetrieb hergestellt. Durch das Relais 24 werden Akkumulatorbetrieb und Netzspannungsbetrieb zur Vermeidung eines Kurzschlusses sicher gegeneinander verriegelt.
I0 Das Relais und die Spannungsausgänge 19.1/19.2 und 22.1/22.2 sind somit Bestandteile einer Schaltungsanordnung, durch welche eine Netzspannungszufuhr sensierbar und die Betriebsart bei zugeführter Netzspannung auf Netzspannungsbetrieb und bei nicht vorhandener Netzspannungszufuhr auf Akkumulatorbetrieb einstellbar ist. Diese Schaltungsanordnung ist durch den Kasten 23 symbolisiert
i5 Die Figur 7 zeigt in isolierter Darstellung das elektrische Schaltbild der Stromversorgung für ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Hybrid-Bodenstaubsauger 1 , wie er bereits beschrieben wurde. Dabei werden für die Schaltsymbole der Bauteile, die in den Figuren 1 bis 5 gegenständlich dargestellt sind, die gleichen Bezugszeichen verwendet. Für den Antrieb des Gebläses ist erfindungsgemäß ein mit einer Nennspannung von 230 Volt betreibbarer
20 Universalmotor 100 vorgesehen, der bei dieser Spannung eine elektrische Leistung von ca. 2000 Watt aufnimmt. Im Netzspannungs-Betrieb gelangt die Spannung von 230 Volt über die Kabeltrommel 2 zu einer Verzweigung 101 und von da einerseits zu einem Ladegleichrichter 102 und andererseits an die Leistungsverstellung. Um die Gebläseleistung über die Plus-Minus- Taste 15 variieren zu können, wird eine bekannte Phasenanschnittsteuerung 103 verwendet.
25 Die so erzeugte Spannung wird an die beiden Anschlussklemmen X und Y gelegt und speist von dort die beiden Hälften einer Ständerwicklung, die aus den Spulen 104 und 105 besteht.
Figur 8 zeigt das gesamte Ständerwicklungspaket mit den beiden Spulen 104 und 105 und den Anschlussterminals 106 bis 109. Die beiden Terminals 106 und 107 bilden die Kontaktierung zu den Wicklungsanfängen der beiden Spulen 104 und 105 und zusätzlichen Halterungen und
30 Anschlüsse für die Kohlebürsten 110 und 111 , letztere sind in Figur 8 nicht dargestellt, nur in Figur 7 symbolisch angedeutet. Der Anker 112 ist ebenfalls nur in Figur 7 symbolisch dargestellt. Die Terminals 108 und 109 stellen die Kontaktierung mit den Wicklungsenden der Spulen 104 und 105 her und sind mit den Anschlussklemmen X und Y verbunden. Im Netzspannungs-Betrieb liegt somit die von der Phasenanschnittsteuerung 103 erzeugte
35 Spannung am gesamten Spulenpaket an. Der in Figur 7 dargestellte Akkumulator 5 erzeugt eine Spannung von 88 Volt. Im Netzspannungs-Betrieb wird er über den Ladegleichrichter 102 aufgeladen. Bei nicht kontaktiertem Netzstecker 3.1 und betätigter Einschalt-Taste 12 gibt er seine Spannung an eine weitere Leistungsverstellung ab, diese ist als Pulsweitenmodulator 115 aufgebaut. Die Leistungsverstellung erfolgt ebenfalls durch die Plus-Minus-Taste 15. Der positive Ausgang der pulsweitenmodulierten Akkumulator-Spannung wird dann an die Anschlussklemme Z geführt. In der Figur 8 ist zu erkennen, dass diese Klemme Z mit einer Anzapfung 116 verbunden ist, die direkt mit dem Anschlussterminal 117 für eine Kohlebürste 110 kontaktiert ist. Der negative Ausgang der pulsweitenmodulierten Akkumulator-Spannung ist an die Anschlussklemme X geführt und von dort über das Terminal 109 mit dem Ende der Spule 104 kontaktiert. Dadurch, dass die Kohlebürste 110 direkt an der positiven Spannung liegt und die negative Spannung an der Spule 104, wird einerseits der polare Verschleiß der Kohlebürsten 110 und 111 , d. h. der Transport der Kohleionen von der Anode zur Kathode gering gehalten und andererseits die Kommutierung überhaupt erst ermöglicht.
Anhand der vorbeschriebenen Schaltung wird ein Hybridstaubsauger mit folgenden Funktionen realisiert:
Ist das Gerät ausgeschaltet und der Netzstecker 3.1 nicht eingesteckt, ist keine Funktion des Staubsaugers 1 möglich. Ist das Gerät ausgeschaltet und der Netzstecker 3.1 kontaktiert, werden die Akkumulatorzellen 7 geladen. Ist das Gerät über die Ein-Aus-Taste 12 eingeschaltet und der Netzstecker 3.1 eingesteckt, werden die Akkumulatorzellen 7 geladen und der Staubsauger 1 läuft im Netzspannungsbetrieb. Ist das Gerät über die Ein-Aus-Taste 12 eingeschaltet und der Netzstecker 3.1 nicht kontaktiert, so läuft der Staubsauger 1 ausschließlich im Akkumulatorbetrieb. Somit wird deutlich, wie bedienungsfreundlich sich der erfindungsgemäße Hybridstaubsauger 1 darstellt. In welcher Betriebsart der erfindungsgemäße Hybridstaubsauger 1 betrieben wird, hängt somit letztendlich nur davon ab, ob der Netzstecker 3.1 kontaktiert ist oder nicht.
Da aufgrund der geringeren Akkumulatorspannung nur eine reduzierte Leistung einstellbar ist, ist es sinnvoll, wenn bei stromlosem Umschaltrelais 24 die Möglichkeit einer Einstellung von mehr als 600 Watt blockiert oder nicht zugelassen wird. Die Einstellung der Gebläseleistung erfolgt über die Plus-Minus-Taste 15, wobei der jeweilige Leistungszustand über eine LED (nicht dargestellt) im Display 16 angezeigt wird. Eine Abstufung von z.B. 1200 Watt auf 900 Watt, 600 Watt, evtl. 450 Watt und 300 Watt wäre dabei sinnvoll. Im Netzspannungsbetrieb kann dann die Leistung über die Taste 15 in einem Bereich zwischen 1200 und 300 Watt, also in vier Stufen, verstellt werden. Der Akkumulatorbetrieb wäre dagegen nur in zwei oder drei Stufen zwischen 600 und 300 Watt einstellbar. Bei der Ausführungsform nach den Figuren 7 und 8 werden im Netzspannungsbetrieb zwei weitere Stufen, 1500 Watt und 2000 Watt, angeboten.
Alternativ kann ein nicht dargestelltes Drehpotentiometer verwendet werden, dessen Leistungseinstellung nicht mit Ziffernangaben, sondern nur mit "Max" und "Min" beschriftet ist. Im Netzspannungsbetrieb entspricht die "Max"-Position dann 2000 bzw. 1200 Watt, im Akkumulator-Betrieb 600 Watt. Die "Min"- Position entspricht der Einstellung von 300 Watt.

Claims

Patentansprüche
1. Staubsauger, insbesondere Bodenstaubsauger (1 ), mit einem Gehäuse (4), in dem ein motorbetriebenes Sauggebläse sowie eine Vorrichtung zur Herstellung der Energieversorgung des Gebläsemotors (10) angeordnet ist, s dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (4) sowohl ein Akkumulator (5) als auch eine Kabeltrommel (2) für den wahlweisen Betrieb des Staubsaugers (1) im Akkumulator- und im Netzspannungsbetrieb als fest integrierte Bestandteile angeordnet sind.
2. Staubsauger nach Anspruch 1 , lö dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator (5) in einer Unterschale (6) am Boden des Gehäuses (4) angeordnet ist.
3. Staubsauger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
15 dass die Unterschale (6) doppelwandig mit Versteifungsstreben (8) ausgebildet ist.
4. Staubsauger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Unterschale (6) mehrere einzelne Akkumulatorzellen (7) angeordnet sind.
5. Staubsauger nach einem der Ansprüche 2 bis 4, 20 dadurch gekennzeichnet, dass in der Unterschale (6) Entnahmeöffnungen (11 ) für den Akkumulator (5) bzw. die Akkumulatorzellen (7) vorgesehen sind.
6. Staubsauger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
25 dass der Gebläsemotor (10) auf eine Nennspannung zwischen 80 und 120 Volt im
Maximalbetrieb ausgelegt ist.
7. Staubsauger nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (18) zur Transformation der Netz- Eingangsspannung auf eine Betriebsspannung zwischen 50 Volt und 100 Volt.
30 8. Staubsauger nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Akkumulator (5) erzeugte Spannung zwischen 50 Volt und 80 Volt beträgt.
9. Staubsauger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
5 dass die durch den Akkumulator (5) erzeugte Spannung ca. 65 Volt beträgt.
10. Staubsauger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gebläsemotor als auf eine Nennspannung von 230 Volt ausgelegter Universalmotor (100) ausgebildet ist.
lo 11. Staubsauger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gebläsemotor im Akkumulator-Betrieb mit Feldschwächung betreibbar ist.
12. Staubsauger nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, i5 dass der Gebläsemotor eine aus zwei Spulen (104, 105) bestehende Ständerwicklung besitzt, von denen eine (104) zur Feldschwächung vollständig abschaltbar ist.
13. Staubsauger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestromung im Akkumulator-Betrieb derart erfolgt, dass der positive Pol (Z) mit 20 einer Bürste (110) und der negative Pol (X) mit einer Ständerwicklung (105) kontaktiert ist.
14. Staubsauger nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine weitere Schaltungsanordnung (23), durch welche eine Netzspannungszufuhr sensierbar und die Betriebsart bei zugeführter Netzspannung auf Netzspannungsbetrieb und bei nicht vorhandener Netzspannungszufuhr auf Akkumulatorbetrieb einstellbar ist.
25 15. Verfahren zum Betrieb eines Staubsaugers nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Netzspannungsbetrieb eine Aufladung des Akkumulators (5) erfolgt.
16. Verfahren zum Betrieb eines Staubsaugers nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, 30 dass die weitere Schaltungsanordnung (23) den mittels eines Leistungsstellers (15) auswählbaren Maximalwert für die Gebläseleistung bei Akkumulatorbetrieb gegenüber dem Netzspannungsbetrieb verringert.
17. Verfahren zum Betrieb eines Staubsaugers nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Netzspannungs- bzw. Akkumulatorbetrieb gegeneinander zur Vermeidung eines Kurzschlusses verriegelbar ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelung mittels eines Umschaltrelais (24) erfolgt.
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