Antriebseinheit für eine Wäsche-Behandlungsmaschine

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für eine Wäschebehandlungsmaschine, insbesondere Waschmaschine und/oder Trockner, mit einer Waschtrommel und einer mit dieser verbundenen Antriebswelle (4), bestehend aus einem Elektromotor und einem Drehbewegungsübertragungsteil zum Antrieb der Antriebswelle (4) sowie aus einer Buchse für die Antriebswelle. Der Elektromotor ist als kollektorloser Außenläufer-Gleichstrommotor (30) ausgebildet und dessen Rotor (6) bildet das Drehbewegungsübertragungsteil.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für eine Wäsche-Behandlungsmaschine, insbesondere eine Wasch­maschine und/oder einen Wäschetrockner mit einer Wasch­trommel und einer mit dieser verbundenen Antriebswelle, bestehend aus einem Elektromotor und einem Drehbewegungs­übertragungsteil zum Antrieb der Antriebswelle sowie aus einer Lagerbuchse für die Antriebswelle.

[0002] Bei bekannten Wäschebehandlungsmaschinen, insbesondere Waschmaschinen oder Wäschetrocknern, erfolgt der Antrieb der Wäschetrommel über einen Wechselstrom-Elektromotor, der unterhalb der Wäschetrommel angeordnet ist und wobei das Drehbewegungsübertragungsteil aus einem Riemenantrieb besteht, der aus einer mit dem Elektromotor verbundenen Riemenscheibe und einer mit der Antriebswelle der Wäsche­trommel verbundenen Riemenscheibe sowie einem über diese beiden Riemenscheiben verlaufenden Antriebsriemen besteht.

[0003] Damit ist die bekannte Antriebseinheit relativ platzauf­wendig und insofern störanfällig, da es immer wieder zu einem Schleifen bzw. einem Reißen des Antriebsriemens kommen kann. Zudem ist die Motorcharakteristik des Wech­selstrommotors und dessen Regelbarkeit nicht optimal.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine platzsparende Antriebseinheit der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, und zwar unter Verwendung von Elektromoto­ren mit einer günstigen Motorcharakteristik und einem guten Wirkungsgrad.

[0005] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Elektromotor als kollektorloser Außenläufer-Gleichstrom­motor ausgebildet ist, dessen Rotor das Drehbewegungsüber­tragungsteil bildet. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Rotor konzentrisch die Lagerbuchse der Antriebswelle umgibt und mit dieser Antriebswelle form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.

[0006] Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

[0007] Die Erfindung ermöglicht eine sehr platzsparende und kom­pakte Ausführung der Antriebseinheit, da der erfindungs­gemäß verwendete Elektromotor unmittelbar konzentrisch zur Antriebswelle an ihrem freien Ende angeordnet ist und wo­bei eine unmittelbare kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen dem Rotor des Elektromotors und der Antriebswelle gegeben ist, so daß Übertragungsverluste vermieden werden und zusätzliche Übertragungsmittel wie Treibriemen oder dergleichen entfallen können. Zudem ermöglicht der verwen­dete Gleichstrom-Außenläufermotor eine vielfältige Rege­lungsmöglichkeit, wodurch sich der Bedienungskomfort einer mit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit ausgestatteten Wäschebehandlungsmaschine wesentlich verbessern läßt.

[0008] Anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht der Waschmaschineneinheit mit erfindungsgemäßer Antriebseinheit,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 zwei weitere Ausführungsformen einer erfindungs­gemäßen Antriebseinheit im Schnitt gemäß Fig. III, jedoch nur jeweils eine obere bzw. untere Hälfte,

Fig. 5 eine Prinzipansicht der in Fig. 4 oberhalb der Achsmittellinie verwendeten Getriebeeinheit,

Fig. 6 eine Variante einer Getriebeeinheit zur Ausfüh­rungsform gemäß Fig. 5, entsprechend Fig. 4 unterhalb der Achsmittellinie,

Fig. 7 ein Prinzipschaltbild einer Antriebsschaltung für den erfindungsgemäß verwendeten kollektorlosen Gleichstrommotor.

[0009] In den Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Antriebsein­heit 1 als Antriebseinheit für eine Waschmaschine 2 darge­ stellt. Diese Waschmaschine besteht bekannterweise aus einem äußeren Behältnis 3, in dem eine Wäschetrommel (nicht dargestellt) drehbar und über eine aus dem Behältnis 3 ein­seitig herausgeführte Antriebswelle 4 über die Antriebsein­heit 1 angetrieben wird. Das Behältnis 3 ist an der der Antriebseinheit 1 gegenüberliegenden Seite mittels einer Tür 5 wasserdicht verschließbar.

[0010] Aus Fig. 3 ist der Aufbau der erfindungsgemäßen Antriebs­einheit näher zu entnehmen. Diese wird von einem kollek­torlosen Gleichstrommotor mit einem Außenläufer (Rotor) 6 und einem Stator 7 gebildet. Der Rotor besteht aus einem Hohlzylinderabschnitt 8, an dessen Innenseite Magnetsegmen­te 9 mit in Umfangsrichtung wechselnder Polarität angeord­net sind, sowie aus einem Rotorboden 10, der als Rückfluß­ring dient, in dem eine Rotorbuchse 11 befestigt ist. Die Rotorbuchse 11 ist vorzugsweise mit dem Rotor 10 einteilig ausgebildet. Der Rotor 6 ist über die Rotorbuchse 11 auf der Antriebswelle 4 kraft- und/oder formschlüssig, vorzugs­weise über eine Keilnutverbindung, befestigt. Die An­triebswelle ist in einer Lagerbuchse 12, vorzugsweise über zwei axial beabstandet in dieser angeordnete Kugellager 13 gelagert. Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, dient die Lager­buchse 12 gleichzeitig als Statorbuchse und trägt auf ihrer Außenseite ein Statorblechpaket 14 mit Statorwicklungen 14a. Das Statorblechpaket 14 ist auf der Lagerbuchse 12 vorzugsweise im Preßsitz oder durch Kleben befestigt. Der Rotor 6 ist über eine auf dem freien Ende der Antriebswelle 4 aufgeschraubte Mutter 15, insbesondere eine Hutmutter, axial über die Rotorbuchse 11 gegen den inneren Kugellager­ring des angrenzenden Kugellagers 13 verspannt. Im darge­stellten vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Lager­buchse 12 Bestandteil eines Lagerkreuzes 16, das an dem Behältnis 3 rückseitig befestigt ist. In diesem Lagerkreuz 16 ist auch ein Simmerring 17 angeordnet, der zur Abdich­tung des Innenraums des Behältnisses 3, das beim Waschen mit Wasser gefüllt ist, nach außen im Durchführungsbereich der Antriebswelle 4 dient. Zwischen dem Statorblechpaket 14 und dem Lagerkreuz 16 ist auf der Lagerbuchse 12 vor­zugsweise eine Leiterplatte 18 befestigt, auf der sich die gesamte Motorsteuerungselektronik befindet, und zwar bei­spielsweise einschließlich eines Hall-Generators 19, sowie ein Isolationsteil 20 zur elektrischen Abschirmung der Leiterplatte 18 gegenüber dem Lagerkreuz 16. Das Lager­kreuz 16 ist mit der Lagerbuchse 12 vorteilhafterweise einstückig als Druckgußteil aus Metall hergestellt.

[0011] In den Fig. 4 bis 6 sind weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, wobei gleich Teile wie in den Fig. 1 bis 3 mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet sind. Diese Ausführungsformen unterscheiden sich gemäß den Fig. 1 bis 3 dadurch, daß der Motor 6 nicht direkt mit der Antriebswelle 4 form- und kraftschlüssig verbunden ist, sondern über ein Getriebe 29, so daß mit diesen Ausführun­gen höhere Drehmomente erzeugt werden können. Hierbei ist gemäß Fig. 4 (oberhalb der Achsmittellinie) und Fig. 5 der Rotor 6 mit seiner Lagerbuchse 11 auf einem auf der An­triebswelle 4 angeordneten Freilauflager 21 gelagert. An dem Rotor 6 ist konzentrisch zur Antriebswelle 4 ein ring­förmiger Zahnkranz 22 mit einer Innenverzahnung 23 befe­stigt. Dieser Zahnkranz 22 kann insbesondere aus Kunst­stoff bestehen. Auf der Antriebswelle 4 ist form- und kraftschlüssig eine Nabe 24 gelagert, die vorzugsweise drei an ihrem Umfang in gleichen Abständen zueinander angeord­nete, radial abstehende Stege 25 besitzt. An den freien Enden der Stege 25 ist jeweils ein Zahnrad 26 gelagert, das mit der Innenverzahnung 23 des Zahnkranzes 22 in Eingriff ist. Durch entsprechende Auswahl und Abstimmung der Über­ setzungsverhältnisse zwischen dem Zahnkranz 22 und den Zahnrädern 26 kann die Drehzahl der Antriebswelle 4 und das zu übertragende Drehmoment bestimmt werden.

[0012] Fig. 6 zeigt in Verbindung mit Fig. 4 unterhalb der Achs­mittellinie eine weitere Ausführungsvariante des Getriebes 29. Hierbei sitzt auf der Antriebswelle 4 form- und kraft­schlüssig ein Zahnrad 27 mit einer Außenverzahnung und zwischen diesem Zahnrad 27 und dem Zahnkranz 22 sind nach Art eines Planetengetriebes Zwischenzahnräder 28 angeord­net, die sowohl mit dem Zahnkranz 22 als auch mit dem Zahnrad 27 in Eingriff stehen.

[0013] Bei den Ausführungen der Fig. 4 bis 6 ist die Nabe 24 bzw. das Zahnrad 27 sowie die einzelnen Lager axial durch die endseitige Mutter 15 auf der Antriebswelle 4 verspannt.

[0014] Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, die erfindungs­gemäße Antriebseinheit 1 nicht konzentrisch zur Antriebs­welle anzuordnen. Hierbei kann beispielsweise bei der Verwendung für einen Wäschetrockner der kollektorloseAußen­läufer-Gleichstrommotor oben seitlich neben der Wäschetrom­mel angeordnet werden. Mit einem an dem Rotor befestigten Zahnkranz mit Außenverzahnung kann dann durch eine oberhalb des Wasserstandsbereiches liegende Öffnung in der Behälter­außenwand 3 die Wäschetrommel unmittelbar über einen an ihrem Umfang befestigten Außenzahnkranz angetrieben werden oder mittelbar über einen Zahnriemen.

[0015] In Fig. 7 ist eine Grundschaltung für den erfindungsgemäßen Gleichstrommotor dargestellt. Hierbei wird der Gleich­strommotor 30 direkt von einer Netzspannung mit vorzugs­weise 220 V und einer Netzfrequenz von 50-60 Hz betrieben. Diese Netzspannung (Wechselspannung) wird über einen Brückengleichrichter 31 in eine pulsierende Gleichspannung gewandelt und mit einem Stützkondensator 32 geglättet. Der Höchstwert einer sinusförmigen Wechselgröße ergibt sich durch Multiplikation des Effektivwertes mit dem Wert √2 = 1,41. Daraus ergibt sich für die am Brückengleichrichter anstehende Gleichspannung ein Spitzenwert von 311 V. Durch den Stützkondensator ergibt sich dann die Gleichspannung von 300 V. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der Antriebsschaltung entfällt der sonst übliche, aufwendige Power Supply für Gleichstrommotoren, bestehend aus Trans­formator und Gleichrichter. Erfindungsgemäß wird somit der Gleichstrommotor 30 unmittelbar vom Netz betrieben, ohne daß ein Transformator erforderlich ist.

[0016] Wie oben beschrieben, weist die erfindungsgemäße Antriebs­einheit eine interne, auf der eventuell vergrößerten Lei­terplatte 18 befindliche Kommutierungselektronik auf. Es ist jedoch auch möglich, eine externe Elektronik einzuset­zen, wobei die Verbindung vom Motor zur Elektronik über Litzen und eine Steckverbindung erfolgt. Die erfindungsge­mäß vorgesehene Drehzahlregelschaltung kann je nach der auftretenden Motorbelastung eine einstellbare Anlaufstrom­begrenzung aufweisen und sollte für das relativ hohe An­laufmoment des Motors einen ausreichenden Regelüberschuß aufweisen. Zudem ist ein Blockierschutz über Einbau eines Temperaturwächters in der Wicklung des Motors vorgesehen. Beispielsweise erfolgt die Drehzahlüberwachung mittels eines Drehzahlüberwachungssignals, das über eine Rechteck­spannung mit zwei Perioden pro Umdrehung gewonnen wird. Der verwendete, kollektorlose Gleichstrommotor kann auf Wunsch mit folgenden Optionen ausgerüstet werden:

a) die Drehrichtung kann umgekehrt werden, auch unter Voll-Last,

b) Bremsschalter auch mit Statusanzeige über LED,

c) Drehzahlsteuerung z.B. über Potentiometer,

d) Temperaturabhängige Drehzahlsteuerung über NTC- bzw. PTC-Fühler,

e) Drehzahlregelung (geschlossener Regelkreis); der Sollwert wird als lineare Spannung vorgegeben und das von dem Hall-Generator erzeugte Hall-Signal als Ist­wert.

Ansprüche

1. Antriebseinheit für eine Wäschebehandlungsmaschine, insbesondere Waschmaschine und/oder Trockner, mit einer Waschtrommel und einer mit dieser verbundenen Antriebswelle, bestehend aus einem Elektromotor und einem Drehbewegungsübertragungsteil zum Antrieb der Antriebswelle sowie aus einer Buchse für die Antriebs­welle,
dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor als kollektorloser Außenläufer-Gleich­strommotor (30) ausgebildet ist, dessen Rotor (6) das Drehbewegungsübertragungsteil bildet.

2. Antriebseinheit nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (6) konzentrisch die Lagerbuchse (12) der An­triebswelle (4) umgibt und mit dieser form- und/oder kraftschlüssig verbunden ist.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (7) des Außenläufermotors (30) unmittelbar auf der Lagerbuchse (12) befestigt ist.

4. Antriebseinheit nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (7) im Preßsitz oder durch Kleben auf der Lagerbuchse (12) angeordnet ist.

5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4
dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchse (12) ein Teil eines Lagerkreuzes (16) darstellt, das mit einem Behältnis (3) für die Wäsche­trommel verbindbar ist.

6. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (6) über ein Getriebe (29) mit der Antriebswelle (4) verbunden ist.

7. Antriebseinheit nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß am Rotor (6) ein Zahnkranz (22) mit einer Innenverzahnung (23) befestigt ist sowie auf der Antriebswelle (4) eine Nabe (24) form- und kraftschlüssig gelagert ist, die mindestens drei an ihrem Umfang angeordnete radia­le Stege (25) besitzt, die endseitig Zahnräder (26) drehbar gelagert aufweisen, die mit dem Zahnkranz (22) in Eingriff stehen.

8. Antriebseinheit nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (29) aus einem auf der Antriebswelle (4) form- und kraftschlüssig gelagerten Zahnrad (27) mit Außenverzahnung besteht sowie aus zwischen dem Zahn­kranz (22) und dem Zahnrad (27) angeordneten Zwischen­zahnrädern (28), die sowohl mit der Innenverzahnung (23) als auch mit der Außenverzahnung des Zahnrades (27) in Eingriff stehen.

9. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stator (7) und dem Lagerkreuz (16) auf der Lagerbuchse (12) eine Leiterplatte (18) für die Motor­elektronik befestigt ist.

10. Antriebseinheit nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Leiterplatte (18) und dem Lagerkreuz (16) auf der Lagerbuchse (12) ein Isolationsteil (20) ange­ordnet ist.

11. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (4) innerhalb der Lagerbuchse (12) mit Kugellagern (13) gelagert ist.

12. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß auf dem freien Ende der Antriebswelle (4) eine Mutter (15), insbesondere eine Hutmutter, aufschraubbar ist, und zwar zur Verspannung der auf der Antriebswelle (4) angeordneten Antriebsteile.

13. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung des Gleichstrommotors (30) 300 V Gleichspannung beträgt und diese Gleichspannung aus einer Wechselspannung von 220 V mit einer Netzfrequenz von 50 bis 60 Hz über einen Brückengleichrichter (31) und einen Glättungskondensator (32) gewonnen wird.

Zeichnung