Trommelwaschmaschine Bei Trommelwaschmaschinen, insbesondere Waschautomaten, ist es bekannt, den Antrieb so aus zubilden, dass man mit einer niedrigen Drehzahl beim Waschgang und mit einer wesentlich höheren Dreh zahl beim Schleudergang arbeiten kann. Die unter schiedlichen Drehzahlen kann man mit Hilfe von zwei- oder mehrstufigen mechanischen Schaltgetrie ben einstellen. Solche Getriebe sind, wenn man Wert darauf legt, mehrere verschiedene feste Drehzahlen einstellen zu können, sehr aufwendig.
Der Aufwand steigt insbesondere stark mit dem Verhältnis zwischen der oberen (Schleuder-) und der unteren (Wasch-)Drehzahl. Um einen guten Schleu dereffekt zu erzielen, muss aber die Schleuder-Dreh- zahl so hoch wie möglich gewählt werden, während die Wasch-Drehzahl aus waschtechnischen Gründen bei einem niedrigen Wert von ungefähr 50 U./min festliegt.
Da weiterhin für Waschmaschinen aus War- tungs- und Funkenstörungsgründen vorzugsweise Kurzschluss-Läufermotoren verwendet werden, die ein schlechtes Anlaufverhalten, .d. h. bei niedrigen Dreh zahlen niedrige Drehmomente und damit eine sehr niedrige Anfahrleistung haben, treten bei der Aus bildung des Antriebs für solche Waschmaschinen erhebliche Schwierigkeiten auf, die normalerweise nur mit schweren und teuren Motoren und/oder mit auf wendigen komplizierten Getrieben überwunden wer den können.
Eine andere Möglichkeit, verschiedene Drehzahlen einzustellen, ergibt sich, wenn man zum Antrieb der Waschmaschinen einen polumschaltbaren Motor verwendet. Um die bereits erwähnte hohe Übersetzungsänderung von der Wasch- zur Schleuder drehzahl zu erreichen, wären hierzu aber Motoren mit einem sehr hohen Polzahl-Verhältnis, z. B. 2 : 24 oder noch mehr erforderlich. Solche Motoren sind aber sehr schwer und sehr teuer.
Bei Waschautomaten der eingangs beschriebenen Art ist es wichtig, die Anordnung so durchzubilden, dass man mit einem verhältnismässig kleinen Motor in beiden Betriebsphasen, also sowohl beim Wasch gang als auch beim Schleudergang, wirtschaftlich ar beitet und dass man insbesondere in der Lage ist, den Übergang vom Waschgang zum Schleudergang mit einem möglichst hohen Drehmoment des An triebsmotors zu durchfahren.
Von besonderer Bedeu tung ist es fernerhin, den Antrieb so auszuführen, dass auch beim Ausbleiben der Spannung während des Schleuderganges die Anlage selbsttätig ohne gro ssen Aufwand in einen solchen Betriebszustand zu- rückkehrt, in dem sie wieder mit einem neuen Ar beitsprozess beginnen kann, d. h. die Maschine, bei welcher im Schleudergang die Spannung weggefallen ist, soll mit ganz einfachen Mitteln und betriebssicher in eine Betriebslage, die dem Waschgang entspricht, zurückkehren.
Die Erfindung betrifft eine Trommelwasch maschine, deren Trommel von einem Elektromotor unter Verwendung eines zwischen einem unteren und einem oberen Wert des Übersetzungsverhältnisses ste tig regelbaren Getriebes mit unterschiedlichen Dreh zahlen für den Wasch- und Schleudergang angetrie ben ist. Erfindungsgemäss wird ein von der Drehzahl abhängiger Regler in solcher Anordnung angewendet, dass er durch einen vom Steuergerät der Wasch maschine gegebenen Kommandoimpuls im: Sinne des automatischen Hochregelns bis zur Schleuderdrehzahl wirksam gemacht wird.
Das abhängig vom Drehzahl regler automatisch hochgeregelte Getriebe sorgt zwangläufig dafür, dass der Antriebsmotor beim Hochfahren der Trommel in den Schleudergang stets auf einem günstigen Punkt seiner Drehmomentkurve arbeitet. Die Anordnung lässt sich auch ohne weiteres so durchbilden:, dass der Antrieb beim Spannungs- loswerden der Maschine zwangläufig ohne besondere zusätzliche Schaltmittel in die Waschgangstellung zu rückkehrt.
Das lässt sich insbesondere dadurch erzie len, dass der Regler mit einem von der Fliehkraft abhängigen Gewicht ausgerüstet wird, das die auto matischen kontinuierlichen Regelbewegungen steuert. Ein solcher Regler ist beim Hochfahren der Trommel in den Schleudergang im Sinne des Steigerns der Drehzahl bis zum gewünschten Höchstwert wirksam und regelt auch beim Spannungsloswerden der Ma schine durch seine Drehzahlabhängigkeit das Getriebe wieder auf die der Waschdrehzahl entsprechende Lage zurück.
Bei der Ausgestaltung der Erfindung können ver schiedene Wege eingeschlagen werden. Man kann beispielsweise die Anordnung so wählen, dass zur Drehzahländerung zwischen Motor und Trommel nur das stetig regelbare Getriebe verwendet wird. In diesem Falle muss man mit einem besonderen Mit tel dafür sorgen, dass das stetig regelbare Getriebe beim Waschgang auf einer bestimmten niedrigen Drehzahl festgehalten wird.
Das kann beispielsweise dadurch geschehen, dass dem Regler des Getriebes eine Sperre zugeordnet ist, die durch eine vom Steuergerät der Waschmaschine gegebenen Impuls zur Einleitung des Schleuderganges gelöst wird und dadurch den automatischen Regelvorgang zum Hoch regeln auf Schleuderdrehzahl auslöst. Eine solche An ordnung, bei der also nur das stetig regelbare Ge triebe zur Anwendung kommt, eignet sich gut in solchen Fällen, wo, ein verhältnismässig kleiner Drehzahlbereich zwischen Wasch- und Schleudergang zu durchfahren ist.
Bei verhältnismässig grossem zu durchfahrenden Drehzahlbereich lässt sich eine vor- teilhafte Anordnung dadurch erzielen, d'ass zur Dreh zahländerung zwischen Motor und Trommel die Kombination eines dem unteren Drehzahlbereich (Waschgang) zugeordneten zweistufigen Schaltgetrie bes mit einem dem oberen Drehzahlbereich (Schleu dergang) zugeordneten stetig regelbaren Getriebe ver wendet wird. Diese Kombination gestattet es, mit verhältnismässig einfachen Mitteln einen grossen Drehzahlbereich zu überstreichen.
Als zweistufiges Getriebe kann dabei ein polumschaltbarer Elektro motor oder ein in zwei Stufen umschaltbares me chanisches Getriebe mit einem für eine feste Dreh zahlausgelegten Motor dienen.
Als stetig regelbares Getriebe kann man ein an sich bekanntes regelbares Keilriemengetriebe anwen den. Die Relativverstellung einer oder gegebenenfalls beider Riemenscheiben eines solchen Keilriemen- getriebes kann dabei unmittelbar durch das Flieh gewicht des Reglers erfolgen, das mit einer Gegen feder zusammenarbeitet. Bei der Anwendung von zwei verstellbaren Riemenscheiben ist es zweck mässig, die der Fliehkraft entgegenwirkende Feder auf dem verstellbaren Teil der einen Treibscheibe und die Fliehgewichte auf dem verstellbaren Teil der anderen Treibscheibe einwirken zu Tassen.
Auf diese Weise dient die Gegenfeder mit ihrer Vorspan- nung dazu, einmal die Drehzahl festzulegen, bei der der Fliehkraftversteller zum Ansprechen kommt, zum anderen dient sie gleichzeitig dazu, immer für eine gleichmässige Riemenspannung zu sorgen.
Bei Anordnungen, bei denen zur Drehzahlände rung der Trommel die Kombination eines als zwei stufiges Schaltgetriebe dienenden polumschaltbaren Elektromotors mit einem stetig regelbaren Keilrie- mengetriebe angewendet wird, erhält man eine be sonders vorteilhafte Ausführungsform, wenn ein vor zugsweise von 2 auf 4 Pole umschaltbarer Motor über ein mehrstufiges Keilriemengetriebe die Trom mel antreibt, wobei dem Keilriemengetriebe eine Fliehigewichtsanordnung mit einer oder gegebenen falls mehreren Gegenfedern zugeordnet ist.
Durch die Anwendung eines mehrstufigen Keilriemengetriebes gelingt es, den für den vorliegenden- Fall erforder lichen grossen Drehzahlbereich zwischen Wasch- und Schleudergang zu beherrschen und dabei mit einem besonders leichten billigen polumschaltbaren Motor auszukommen.
Die Kombination des polumschalt baren Motors mit dem mehrstufigen Keilriemen getriebe ermöglicht es, eine zum Waschen und Schleu dern bestimmte Trommelwaschmaschine zu bauen, bei der man in der Lage ist, wesentlich höhere Trommeldrehzahlen als bisher zu erreichen, so dass eine Maschine gebaut werden kann, die einen wesent lich besseren Schleudereffekt als alle bisher bekann ten Maschinen dieser Art bringt.
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Er findung dargestellt.
Fig. 1 zeigt das Schema eines Waschautomaten, der von einem polumschaltbaren Motor und einem stetig regelbaren Keilriemengetriebe angetrieben wird. Fig. 2 ist eine Seitenansicht der Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Variante der in Fig. 2 dargestellten Anordnung.
Fig. 4 zeigt vergrössert einen Ausschnitt der Fig. 1.
Fig. 5 zeigt das Drehzahl-Zeit-Diagramm eines Waschautomaten mit einem in den Figuren 1 bis 4 dargestellten; Antrieb.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch eine Antriebs vorrichtung für Waschmaschinen, die aus einem 2/4-poligen Motor und einem zweistufigen, stetig regelbaren Keilriemengetriebe bestdht.
Fig. 7 zeigt eine Ansicht dieses Getriebes.
Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch ein zweistufiges Keilriemengetriebe, bei dem auf der Zwischenwelle eine Ausgleichsfeder so angeordnet ist, dass sie der auf der Trommelwelle befindlichen Gegenfeder ent gegenwirkt.
Fig. 9 zeigt das Diagramm der auf die Gegen feder bzw. Ausgleichsfeder wirkenden Kräfte der in Fig. 8 dargestellten Anordnung in Abhängigkeit vom Verstellweg.
In Fig. 1 ist mit 1 die Trommel eines Wasch automaten, mit 2 der antreibende polumschaltbare Elektromotor bezeichnet. Die Kraftübertragung vom Motor auf die Trommel erfolgt mit Hilfe eines. stetig regelbaren Keilriemengetriebes 3, das mit sei nem dem Elektromotor zugeordneten Regeltreibrad 4 in Fig. 4 dargestellt ist. Die Umschaltung der Pol zahl des Motors 2 erfolgt in bekannter Weise über Kontakte 5, 6 des Programmsteuergerätes 7 der Waschmaschine. Mit 8 ist der Treibriemen bezeich net.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht von Fig. 1, wobei vorausgesetzt ist, dass sowohl das mit dem Motor als auch das mit der Trommel 1 verbundene Rad des Riementriebes zur kontinuierlichen Regelung des Getriebes geteilt ist und ein Teil axial verschiebbar ist. Fig. 2 zeigt die beiden extrem möglichen Lagen des Treibriemens B. Ausgezogen dargestellt ist die Betriebslage für die niedrige Trommeldrehzahl und gestrichelt dargestellt die Betriebslage für die hohe Trommeldrehzahl.
In Fig. 3 ist eine andere mögliche Anordnung gezeichnet, bei der lediglich beim Treibrad 4 des Motors eine Axialverstellung der Riemenscheiben teile vorgesehen ist. In diesem Falle sorgt eine Spann rolle 9 dafür, dass die unterschiedlichen Riemen längen bei Änderung des Regelgetriebes ausgeglichen werden. Die Spannrolle wird in Richtung des Pfeiles 10 gegen den Riemen 8 gedrückt. Auch bei Fig. 3 sind wieder die beiden Grenzlagen für das regelbare Getriebe eingezeichnet.
Bei der kleinen Geschwindig keit ist die Spannrolle 9 in der gezeichneten linken Stellung, und der Keilriemen arbeitet mit dem klein sten Durchmesser des dem Motor zugeordneten Treibrades zusammen, während bei der hohen Ge schwindigkeit die Spannrolle 9 sich in der gestrichelt dargestellten Lage befindet, in der das dem Motor 2 zugeordnete Getrieberad mit seinem grössten Durch messer wirksam ist.
In Fig. 4 ist mit 11 die Motorwelle bezeichnet. Mit dieser starr verbunden ist die Treibscheibe 12, während auf der Welle axial verschiebbar dazu die Treibscheibe 13 angeordnet ist. Mit 14 ist eine Druckfeder bezeichnet, welche die beiden Scheiben 12 und 13 in der oberhalb der Welle dargestellten Betriebslage zu halten versucht. In dieser befindet sich der Treibriemen 8 in seiner inneren Betriebs lage, so dass ein verhältnismässig kleiner Treibrad- durchmesser wirksam ist.
Diese Lage entspricht dem Waschgang. Beim Übergang zum Schleudergang, der durch das Umschalten des polumschaltbaren Motors 2 eingeleitet wird, steigt die Drehzahl der Welle 11 und hat bei Erreichen eines bestimmten Wertes zur Folge, dass das Fliehgewicht 15, welches um die Achse 16 schwenkbar mit der Treibscheibe 12 über die Buchse 17 verbunden ist, so angehoben wird, dass es dabei mit dem Druckstück 18 gegen die Treibscheibe 13 drückt, so dass dieses allmählich ent- gegen der Wirkung der Feder 14 an die Treibscheibe 12 herangedrückt wird.
Als Folge davon läuft der Treibriemen 8 in die unterhalb der Welle dargestellte Stellung der Fig. 4, in der der grösste Durchmesser des Treibrades wirksam ist.
In Fig. 5 ist die 1_Tbersetzung d3 eines Getriebes und die Drehzahl n der Trommel in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Bis zum Zeitpunkt t1 läuft der Waschgang der Maschine. In diesem Moment wird, das zweistufige Schaltgetriebe von der niedrigen auf die hohe Drehzahl umgestellt.
Dementsprechend steigt die Drehzahl n an bis zum Zeitpunkt t2, in dem der von der Fliehkraft abhängige Regler 15 wirksam wird. Der Zeitpunkt t2 ist also dann er reicht, wenn zwischen den beiden Kräften des Reglers 15 und der Gegenfeder 14 Gleichgewicht herrscht.
Dabei müssen beide Kräfte etwa so bemessen sein, dass t, etwa bei einer Trommeldrebzähl erreicht wird, die 60 bis 70 % derjenigen Trommeldrehzahl beträgt, die sich einstellt, wenn man nur die höhere Schaltstufe des Schaltgetriebes bzw. des pol'umschäl & baren Motors wirksam werden lässt und das stetig regelbare Getriebe festhält. Bei dieser Drehzahl wird nämlich annähernd die maximale Leistung des Mo tors erreicht.
Vom Zeitpunkt t2 wird unter dem Ein fluss des Reglers 15 die Drehzahl der -Trommel 1 über das stetig regelbare Getriebe bis zum Höchst wert gesteigert, der zum Zeitpunkt t3 erreicht wird.
Der Vorgang bis zur Zeit t1 entspricht dem Wa schen, in der Zeit von t2 bis t3 erfolgt das Hoch laufen des Antriebes auf die Schleuderdrehzahl und vom Zeitpunkt t3 ab läuft der eigentliche Schleu- derprozess.
Bei dem in den Fig. 6 und. 7 gezeigten Aus führungsbeispiel handelt es sich um eine Trommel- waschmaschine, die mit horizontal liegender Trom melwelle arbeitet, wobei zum Antrieb ein 2/4-pohger Motor 21 dient. Mit 22 ist die Wäschetrommel, mit 23 das Aussengehäuse der Maschine bezeichnet.
Das aus Motor 21, Getriebe, Trommel 22 und Läugen- behälter 24 bestehende Waschaggregat ist mit Hilfe von in den Figuren nicht dargestellten Federn ela stisch im Gehäuse abgestützt und gegebenenfalls mit entsprechenden zusätzlichen Stossdämpfern versehen, um die durch die ungleichmässige- Wäscheverteilung bedingten Stösse aufzufangen, so dass man eine Waschmaschine hat,
die ohne Bodenbefestigung in der Etagenwohnung aufgestellt werden kann. Die Übertragung des Drehmoments von der Motorwelle <B>25</B> auf .die Trommelwelle 26 erfolgt mit. Hilfe eines durch Fliehkraftwirkung verstellbaren zweistufigen Keilriemengetrie#bes. Zu diesem Keilriemengetriebe gehört eine der Motorwelle 25 zugeordnete verstell bare Keilriemenscheibe, die aus einem axial fest stehenden Teil 27 und einem relativ dazu axial ver stellbaren Teil 28 besteht.
Die beiden Scheiben teile 27 und 28 arbeiten mit einem Keilriemen 29 zusammen, der eine innere Verzahnung 30 aufweist. Diese Verzahnung entspricht den Zähnen 31, welche auf dem mit der Welle 25 starr verbundenen Körper 32 vorgesehen sind. In der dem Waschgang entspre chenden Betriebslage des Keilriemens 29 sind diese Zähne des Riemens 30 und des Körpers. 32 mit einander in Eingriff. Mit 33 ist eine Zwischenwelle bezeichnet, auf der die Hülse 34 drehbar gelagert ist.
Mit dieser Hülse sind die beiden Keikiementeile 35 und 36 starr verbunden. Die Hülse 34 besitzt eine Verzahnung 37, so dass der mit einer entspre chenden Verzahnung versehene Keilriemenscheiben- teil 38 in dieser Verzahnung hin und her gleiten kann. In demselben Sinn axial beweglich ist der Keilriementeil 39.
Zwischen den Teilen 38 und 39 sind Druckfedern 40, und zwar vorzugsweise sechs gleichmässig am Umfang verteilt, vorgesehen, damit die Keilriemen beim Waschgang gut in die entspre chenden Verzahnungen eingreifen. Auf der Trommel welle 26 ist eine Hülse 41 starr befestigt, mit der die Keilriemenscheibe 42 verbunden ist. Damit zu sammen arbeitet eine axial verstellbare Keilriemen- scheibe 43. Mit 44 ist eine Gegendruckfeder be zeichnet.
Diese Gegendruckfeder wirkt so, dass sie die Scheibe 43 in Richtung des Pfeils 45 zu bewegen versucht. Mit 46 ist der innen verzahnte Keilriemen bezeichnet, welcher zwischen der Zwischenwelle 33 und der Trommelwelle 26 arbeitet.
Die automatische Umschaltung des zweistufigen Keilriemengetriebes von der mit W bezeichneten Be triebslage, die dem Waschgang entspricht, auf die mit S bezeichnete, dem Schleudergang zugeordnete Betriebslage erfolgt mit Hilfe von Fliehgewichten 47, von denen vorzugsweise mehrere, beispielsweise sechs, gleichmässig auf dem Umfang verteilt, an geordnet sind. Die Fliehgewichte 47 werden in einem Käfig 48 gehalten.
Sie bewegen sich bei überschreiten einer bestimmten Drehzahl radial nach aussen hin und schieben unter Wirkung der Führungsflächen 49, 50 den beweglichen Keüriementeil 28 aus der Lage W in die gestrichelt eingezeichnete Betriebslage S, wobei die Keilriemen 29 und 46 gegen die Wirkung der Gegenfeder 44 in Richtung auf die Trommel hin unter gleichzeitiger Verstellung der beweglichen Teile 38, 39 und 43 der Keilriemenscheiben gedrückt werden.
In der Ansicht des Getriebes (Fig. 7) kann man erkennen, wie sich die wirksamen Riemenscheiben durchmesser von der strichpunktiert eingezeichneten Waschgangstellung zur gestrichelt eingezeichneten Schleudergangstellung ändern.
In dieser Figur ist mit a-d der mittlere Keilriemendurchmesser beim Waschgang und mit <B><I>A -D</I></B> der mittlere Keilriemen- durchmesser beim Schleudergang bezeichnet. Durch geeignete Wahl der Getriebeabmessungen können bei spielsweise folgende Drehzahlen mit dem Getriebe erreicht werden:
Beim Waschgang, der mit 4poligem Betrieb des Motors gefahren wird, kann die Motor welle 25 eine Drehzahl von 1400 U./min, die Zwi schenwelle 33 eine Drehzahl von 60 U./min besitzen. Beim Schleudergang, der mit 2poligem Betrieb des Motors gefahren wird, kann die Motorwelle 25 eine Drehzahl von 2800 U./min, die Zwischenwelle 33 eine Drehzahl von 2640 U./min und die Trommel welle 26 eine Drehzahl von 1172 U./min haben.
Das dargestellte Getriebe ermöglicht es somit, die für den Waschbetrieb geeignete verhältnismässig niedrige Trommeldrehzahl von 60 U./min einzustellen, wäh rend durch die Umschaltung des Motors auf 2poligen Betrieb beim Schleudern eine Trommeldrehzahl von fast 1200 U./min erreichbar ist, womit sich ein äusserst wirksamer Trocknungseffekt erzielen lässt.
Die Fig. 8 und 9 zeigen ein Ausführungsbeispiel, .bei dem es sich ebenfalls um eine Trommelwasch maschine handelt, die mit einer horizontal liegenden Trommelwelle arbeitet. Zum Antrieb dient wieder ein 24poliger Motor. Mit 51 ist die Trommelachse, mit 52 die Achse der Motorwelle, mit 53 die Zwi schenwelle des Getriebes bezeichnet.
Die Übertragung des Drehmoments von der Motorwelle 52 auf die Trommelwelle 51 erfolgt mit Hilfe eines durch Flieh kraftwirkung verstellbaren zweistufigen Keilriemen- getriebes. Zu diesem Getriebe gehört eine der Motor welle 52 zugeordnete verstellbare Keilriemenscheibe, die aus einem axial feststehenden Teil 54 und einem relativ dazu axial verstellbaren Teil 55 besteht. Die beiden Scheibenteile 54 und 55 arbeiten mit einem Keilriemen 56 zusammen. Auf der Motorwelle ist in axialer Richtung starr ein Führungskörper 57 für Fliehgewichte 58 festgelegt.
Die Fliehgewichte 58 bewegen sich in Richtung der Pfeile 59 bei zum Schleudern erhöhter Drehzahl nach aussen und drük- ken die axial verstellbare Riemenscheibenhälfte dabei in Richtung des Pfeiles 60 nach links.
Auf der Zwischenwelle 53 ist zwischen zwei axial feststehenden Riemenscheibenhälften 61 und 62 ein axial bewegliches Mittelstück angeordnet, das eine Riemenscheibenhälfte 63 und eine zweite Rie- menscheibenhälfte 64 bildet. Der Keilriemen 56 ar beitet mit den Riemenscheibenhälften 62, 64 zu sammen, während mit den Riemenscheibenhälften 61, 63 ein zweiter Keilriemen 65 zusammenarbeitet, der zum Antrieb der Trommelachse 51 dient.
Auf der Trommelachse ist eine axial feststehende Keil riemenhälfte 66 und eine axial bewegliche Keil riemenhälfte 67 angeordnet, die dem Keilriemen 65 zugeordnet sind. Mit 68 ist die Gegenfeder des zweistufigen Getriebes bezeichnet. 69 ist eine Aus gleichsfeder, welche der Gegenfeder 68 entgegen wirkt. Diese Ausgleichsfeder ist zwischen dem axial feststehenden Teil 62 und dem axial beweglichen Teil 63, 64 der Zwischenwelle angeordnet.
In Fig. 8 ist die Keilriemenlage, welche dem Waschgang entspricht, ausgezogen dargestellt, wäh rend die Keikiemenlage, die dem Schleudergang zu geordnet ist, gestrichelt angedeutet ist. In Fig. 9 sind über dem Verstellweg a, der von a1 bis a2 verläuft, die Federkräfte der Gegenfeder 68 (G1 bzw.
G2) und die Federkräfte der Ausgleichsfeder 69 (Al, A2) aufgetragen, so dass die von der Fliehkraft der Gewichte 58 zu überwindende Federkraftdifferenz F1 bzw. F2 zu erkennen ist.
Der Anstieg der Dif ferenz von F2 und F1 kann durch Wahl der Fe- dern 68 und 69 so bemessen werden, dass er dem Anstieg der Fliehkraft, welche auf die Gewichte 58 ausgeübt wird, beim automatischen Regelvorgang entspricht, so dass sich ein günstiges Regelverhalten erzielen lässt.