CN101092789A - 确定洗衣机负载量的方法 - Google Patents

Abstract

通过一种确定洗衣机负载量的方法，负载量可以以一种简便、准确地方法被确定出来，该方法中，负载量通过对比洗衣机(1)空载状态下和带载状态下至少一个悬挂元件(6)的悬挂力和至少一个具有非线性特征的减振器(12)的减振力计算出来。

Description

确定洗衣机负载量的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定洗衣机尤其是具有甩干档的洗衣机中的负载量的方法。

背景技术

用于确定洗衣机负载量的方法在现代洗衣机中已知并已经大规模地得以应用。放入洗衣机中的洗涤衣物的重量描述为负载量。在现代洗衣机中，洗涤过程是根据负载量的变化而被控制且优化的。已知方法的一个缺点在于，由于非线性的阻尼器特性(的影响)，负载量的确定常常非常不准确，而具有线性特性的阻尼器相当昂贵。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定洗衣机负载量的方法，该方法能够简便、准确地确定负载量。

该目的通过一种确定洗衣机负载量的方法实现，该方法包括如下步骤：提供一种洗衣机，该洗衣机具有洗衣机壳体和洗涤单元、至少一个用于将洗涤单元可振荡(摆动)地固定在洗衣机壳体上的悬挂元件和至少一个用于减缓洗涤单元的移动的减振器，该至少一个减振器包括壳体、可在壳体内移动的挺杆以及可相对于挺杆移动的活塞；在洗衣机空载状态下，通过测量表征负载量的变量来确定第一测量值；根据第一测量值的变化计算该至少一个悬挂元件的第一悬挂力；根据第一测量值的变化计算该至少一个减振器的第一减振力；在洗衣机带载状态下，通过测量表征负载量的变量来确定第二测量值；根据第二测量值的变化计算该至少一个悬挂元件的第二悬挂力；根据第二测量值的变化计算该至少一个减振器的第二减振力；以及根据第二测量值的变化计算洗衣机的负载。本发明的实质在于，第一测量值是在洗衣机空载状态下确定的，而第二测量值是在洗衣机带载状态下确定的，通过测量表征负载量的变量，可以根据所述测量值计出洗衣机的负载量。在洗衣机空载和带载状态下，根据所述测量值计算该至少一个悬挂元件的悬挂力和该至少一个减振器的减振力，通过比较悬挂力和减振力确定负载量。根据悬挂力和减振力的变化计算洗衣机的负载量。因此，在减振器具有非线性特征的情况下，该方法可以简便、精确地确定带载量。

下面的说明涉及具体类型的惯性滑行减振器(free-wheeling damper)。该方法也可应用其它类型的惯性滑行减振器。

附图说明

本发明的更多特征、细节及优点将通过下面参考附图对多个实施例的说明给出，在附图中：

图1示出滚筒洗衣机的示意性侧视图，

图2示出根据图1的洗衣机的正视图，

图3示出根据图1的滚筒洗衣机的阻尼器的轴向剖视图，

图4示出根据图1的滚筒洗衣机的负载量确定单元的第一实施例的示意图，

图5示出根据图1的滚筒洗衣机的悬架元件的悬架元件特性曲线，

图6示出根据图3的减振器的减振器特性曲线，

图7示出根据图1的滚筒洗衣机的负载量确定单元的第二实施例的示意图。

具体实施方式

下面将参考图1至6说明本发明的第一实施例。图1和2所示的滚筒洗衣机1包括带有驱动马达3的振荡洗涤单元2，该驱动马达通过围绕滚筒轴线5的带传动装置4驱动洗涤滚筒(未详细示出)。为清楚起见，省略连接到洗涤单元2的其它部件，例如齿轮。振荡洗涤单元通过两个构造成螺旋拉伸弹簧的悬挂元件6悬挂在洗衣机壳体7上，该洗衣机壳体支承并连接到立于地面的洗衣机框架8上。构造成螺旋拉伸弹簧的悬挂元件6的一端安装在设置于洗涤单元2上部区域的第一悬挂孔9中，另一端安装在位于洗衣机壳体上的第二悬挂孔10中。洗衣机壳体7覆盖有盖板11。

在洗涤单元2的下面居中地设有两个与洗衣机框架8连接的摩擦减振器12。每个摩擦减振器包含一具有中央纵向轴线14的管状壳体13，该壳体内可滑动地引导有挺杆15。挺杆15在自由端包括第一固定元件16，摩擦减振器12通过该固定元件安装到洗涤单元2上的第一支承件17上以便相对于该洗涤单元2围绕平行于滚筒轴线5的第一枢转轴线18枢转。在壳体13的自由端设有第二固定元件19，摩擦减振器12通过该固定元件安装在位于洗衣机框架8上的第二支承件20上从而相对于洗衣机框架8围绕平行于滚筒轴线5的第二枢转轴线21枢转。衣物通过安装在洗涤单元2上的封口盖22被放入或取出。

摩擦减振器12的管状壳体13包括导向部分23和与其一体形成的保持部分24。在插入方向25上，导向部分23位于保持部分24的后面。导向部分23的同时也为壳体自由端的自由端由底部26封闭。底部26与固定元件19形成一体。导向部分23内径选定为使挺杆15沿插入方向25以最小的间隙在壳体13中被引导并且能够没有任何静摩擦地移动。保持部分24的内径大于导向部分的内径。保持部分24通过环形限动环27被固定在导向部分23挺杆侧的末端，在其远离导向部分23的末端，保持部分24通过封盖28密封。封盖28具有一环形封盖环29和一固定其上的管状固定部分30，固定部分30沿中心纵向轴线14延伸并包围该保持部分24。保持部分24的远离导向部分23的末端靠着封盖环29，封盖28通过固定部分30区域内的钩绊机构(未详细示出)确保不能移动。环形封盖环29形成封盖孔31，挺杆35以最小的间隙和摩擦力在该孔中被引导。

在壳体13内侧在保持部分24的区域中设有摩擦减振单元32。摩擦减振单元32具有一能相对于壳体13和挺杆15沿中心纵向轴线14移动的活塞33。该活塞33基本为管形结构并包括位于中央的按压部分34，该按压部分34内设有朝向挺杆15周向环形凹槽35。在环形凹槽35内设有环状延伸的弹性摩擦衬套36，该摩擦衬套36抵靠环形凹槽35的侧壁37以便部分地被活塞33围绕并不能相对于该活塞33移动。当挺杆15相对于活塞33移动时，摩擦衬套36摩擦该挺杆15。

与按压部分34形成一体的第一止挡部分38从朝向壳体13的侧壁37延伸。第一止挡部分38具有管状构型并且未挤靠壳体13的保持部分24。止挡部分38沿其内周向部具有多个均匀隔开的纵向凹槽39，所述凹槽39沿中心纵向轴线14延伸、在摩擦衬套36的方向上逐渐变窄并延伸到摩擦衬套36。因此，摩擦衬套36在轴向方向上暴露于纵向凹槽39的区域。与第一止挡部分38类似，第二止挡部分40从朝向挺杆15的侧壁37开始延伸。第二止挡部分40的构造与第一止挡部分类似，并与按压部分34形成一体。

为了限制活塞33的运动，摩擦减振单元32具有壳体侧第一止挡元件41和挺杆侧第二止挡元件42。第一止挡元件41包括止挡环27和多个沿中心纵向轴线14从止挡环27延伸的止挡柱塞部43。止挡柱塞部43构造并设置成使得带有第一止挡部分38的纵向凹槽39的活塞33能够包围该止挡柱塞部43，从而使活塞33能移入位于固定部分24和止挡柱塞部43之间的第一环形空间44。第二止挡元件42包括封盖环29和多个设置在封盖环29上且沿中心纵向轴线14延伸的止挡柱塞部43。第二止挡元件42的止挡柱塞部43与壳体13的保持部分24一起形成第二环形空间45，活塞33的第二止挡部分40可伸入该第二环形空间中。为减小振动幅度很大的情况下活塞33对止挡环27或封盖环29的冲击，在活塞33和止挡元件41、42之间设有缓冲器46。关于摩擦减振器12的详细结构，可参考DE 10 2005038 950.3和DE 10 2005 038 953.8。

每个摩擦减振器12具有一相对于其枢转轴线18、21的减振器长度L。摩擦减振器12相对于洗衣机框架8倾斜布置以便支承洗涤单元2。摩擦减振器12具有一相对于洗衣机框架8垂直延伸的长度分量，该长度分量描述为垂直减振器长度L_V。摩擦减振器12还有一相对于洗衣机框架8水平延伸的长度分量，该长度分量描述为水平减振器长度L_H。由于摩擦减振器12倾斜安装，减振器长度L和垂直减振器长度L_V围成一角度α。等式：

$L^2=L_V^2+L_H^2---(\mathrm{Eq}.1)$

L_V＝L·cosα    (Eq.2)

L_H＝L·sinα    (Eq.3)

通常适用于减振器长度L、L_V、L_H。

洗涤单元2的滚筒轴线5具有一相对于洗衣机框架8的垂直位置，该位置描述成洗涤单元位置x_A。洗涤单元位置x_A在图2所示的箭头方向上为正值。活塞33也具有沿中心纵向轴线14的相对于壳体13的活塞位置x_K。该活塞位置x_K在插入方向25上为正值。在滚筒洗衣机1的起动状态一其中该洗衣机处于空载并且活塞33沿中心纵向轴线14居中地布置在保持部分24中，该滚筒洗衣机1具有起动值(初始值)：L＝L(0)，L_V＝L_V(0)，L_H＝L_H(0)，x_A＝x_A(0)＝0 mm，x_K＝x_K(0)＝0mm以及α＝α(0)。

滚桶洗衣机1具有用于测量减振器长度L的测量传感器(未示出)。这种类型的测量传感器是已知的并且可以是机械的、电的、感应的或光学的传感器。

滚桶洗衣机1具有控制单元47以用于控制洗涤程序。控制单元47包括如图4所示的负载量确定单元48。该负载量确定单元48具有一第一测量值提取元件49，该提取元件49之后是第一几何计算元件50、第一(受)力计算元件51和第二力计算元件52。第二力计算元件52后面是一查询元件53，该查询元件53与第一活塞计算元件54、第二活塞计算元件55以及第三活塞计算元件56相连，这些信号分支彼此并行。活塞计算元件54、55、56后面是链接元件57，信号分支在该链接元件中再次结合。链接元件57后面是第二测量值提取元件58、第二几何计算元件59、第三力计算元件60、第四力计算元件61以及负载量计算元件62。负载量确定单元48的各元件之间互相信号连接，并设计成硬件和/或软件。

下面详细说明滚桶洗衣机1和负载量确定单元48的操作模式。通过在滚筒洗衣机1的空载状态下测量减振器长度L来确定第一测量值M₁。减振器长度L代表一个变量，其表征由随后的洗涤周期造成的负载量或者初始压力。通过第一测量值提取元件49处理第一测量值M₁，以使该测量提供滚筒洗衣机1空载状态下的第一减振器长度L(M₁)。第一减振器长度L(M₁)被传给第一几何计算元件50。通过第一几何计算元件50初始化起动值L(0)、L_V(0)、L_H(0)、x_A(0)和x_K(0)。随后，利用第一几何计算元件50计算滚筒洗衣机1的空载状态下的第一垂直减振器长度L_V(M₁)和第一洗涤单元位置x_A(M₁)。使用如下等式进行计算：

L_V(M₁)＝sqrt(L(M₁)²-L_H(0)²)     (Eq.4)

x_A(M₁)＝x_A(0)-(L_V(0)-L_V(M₁))    (Eq.5)

计算得到的洗涤单元位置x_A(M₁)被传给第一力计算元件51。使用第一力计算元件51计算悬挂元件6的第一悬挂力F_A(M₁)。从图5所示的悬挂元件特性F_A(x_A)中得到第一悬挂力F_A(M₁)。悬挂元件特性F_A(x_A)描述了洗涤单元位置x_A和悬挂力F_A之间的关系。由于悬挂元件6被构造成螺旋拉伸弹簧，因此悬挂元件特性F_A(x_A)具有线性构型并具有对应于悬挂元件6的弹簧常数的斜率c。悬挂元件特性F_A(x_A)被存储在第一力计算元件51中，通过计算洗涤单元位置x_A(M₁)处的悬挂元件特性F_A(x_A)的值而计算第一悬挂力F_A(M₁)。

第一悬挂力F_A(M₁)被传给第二力计算元件52。通过该第二力计算元件52计算摩擦减振器12的第一减振力F_D(M₁)。由于悬挂元件6和摩擦减振器12之间的力平衡，第一减振力F_D(M₁)等于负的第一悬挂力F_A(M₁)。

因此，下列公式适于计算第一减振力F_D(M₁)：

F_D(M₁)＝-F_A(M₁)        (Eq.6)

第一减振力F_D(M₁)被传给查询元件53。查询元件53查询并辨别第一减振力F_D(M₁)＜0，F_D(M₁)＝0还是F_D(M₁)＞0。如果第一减振力F_D(M₁)＜0，则第一减振力F_D(M₁)被传给第一活塞计算元件54。利用第一活塞计算元件54计算第一活塞位置x_K(M₁)。利用在图6中示出的描述活塞位置x_K和减振力F_D之间的关系的减振器特性F_D(x_K)进行计算。减振器特性F_D(x_K)被存储在第一活塞计算元件54中。通过计算第一减振力F_D(M₁)处减振器特性F_D(x_K)的值而计算第一活塞位置x_K(M₁)。摩擦减振器12的减振器特性F_D(x_K)已经预先确定。第一减振力F_D(M₁)＜0的情况是一般情况，它主要存在于滚筒洗衣机1先前已经洗涤很大的负载量以及在移除负载抵靠第二止挡元件42预紧活塞43的情况。

如果第一减振力F_D(M₁)＝0，则其被传给第二活塞计算元件55。这种情况下，由于活塞33未支靠第一止挡元件41或者第二止挡元件42，因此不能通过第一减振力F_D(M₁)清楚地限定止挡元件41、42之间的活塞位置x_K。这种情况主要存在于滚筒洗衣机1先前已经洗涤小的至平均量的负载时。此时，第一活塞位置x_K(M₁)被认为是x_K(0)。

如果第一减振力F_D(M₁)＞0，则其被传给第三活塞计算元件56。此时，第一活塞位置x_K(M₁)的计算类似于第一活塞计算元件54中的计算。第一减振力F_D(M₁)＞0的情况通常不会发生。在这种情况下，活塞33压靠第一止挡元件41。链接元件57将所计算的力、长度和位置传递到随后的元件中。

滚筒洗衣机1已经装入衣物后，该滚筒洗衣机1便处于带载状态。衣物的重量定为负载量B。通过测量滚筒洗衣机1带载状态下的减振器长度L确定第二测量值M₂。通过第二测量值提取元件58处理第二测量值M₂，以使该测量提供滚筒洗衣机1带载状态下的第二减振器长度L(M₂)。第二减振器长度L(M₂)表征了滚筒洗衣机1的负载量B。

第二减振器长度L(M₂)被传给第二几何计算元件59。第二垂直减振器长度L_V(M₂)和第二洗涤单元位置x_A(M₂)使用第二几何计算元件59按照等式4和5计算。

第二洗涤单元位置x_A(M₂)被传给第三力计算元件60。使用第三力计算元件60按照第一力计算元件51计算第二悬挂力F_A(M₂)。使用第三力计算元件60计算悬挂力的变化量ΔF_A＝F_A(M₂)-F_A(M₁)。悬挂力的变化量ΔF_A是第二悬挂力F_A(M₂)和第一悬挂力F_A(M₁)的差值。悬挂力的变化量ΔF_A被传给第四力计算元件61和负载量计算元件62。

第二活塞位置x_K(M₂)首先通过第四力计算元件61被计算出来。第二活塞位置x_K(M₂)按照如下等式进行计算：

x_K(M₂)＝x_K(M₁)-(L(M₂)-L(M₁))    (Eq.7)

第二减振力F_D(M₂)可以使用第二活塞位置x_K(M₂)从减振器特性F_D(x_K)中计算出来。为此，求得第二活塞位置x_K(M₂)处的减振器特性F_D(x_K)。该计算得到第二减振力F_D(M₂)。减振力的变化量ΔF_D＝F_D(M₂)-F_D(M₁)也使用第四力计算元件61计算。减振力的变化量ΔF_D由计算出的第二减振力F_D(M₂)和第一悬挂力F_D(M₁)的差值得到。减振力的变化量ΔF_D也被传给负载量计算元件62。

滚筒洗衣机1的负载量B使用负载量计算元件62计算。负载量B根据如下等式计算：

B＝N·(ΔF_A+ΔF_D)    (Eq.8)

负载量B从悬挂力的变化量ΔF_A和减振力ΔF_D的变化量之和得到，该和乘以悬挂元件6和摩擦减振器12的数量N＝2。根据所计算的负载量B的变化控制滚筒洗衣机1的洗涤程序。关于滚筒洗衣机1和摩擦减振器12的精确操作模式，可参考DE 10 2005 038 950.3以及DE 10 2005 038 953.8。

上述计算示例基于带有两个悬挂弹簧和两个减振器的滚筒洗衣机构型。对于其它构型(更多的减振器和悬挂弹簧，也是偶数)，公式需要作相应地调整。

由于根据悬挂力的变化量ΔF_A和减振力的变化量ΔF_D的变化计算滚筒洗衣机1的负载量B，因此负载量也能通过利用惯性滑行减振器和非线性特性可靠地检测到。

或者，查询元件53可以构造成使得查询不是根据第一减振力F_D(M₁)的变化而是根据第一悬挂力F_A(M₁)或者第一洗涤单元位置x_A(M₁)的变化进行。

下面参考图7说明本发明的第二实施例。设计上相同的部件使用与第一个实施例中相同的标号，并可参考对它们的说明。设计上不同但功能类似的部件使用带有后缀a的相同标号。本实施例与第一实施例的本质区别在于测量值提取元件49a、58a和几何计算元件50a、59a的构型。第一测量值M₁和第二测量值M₂通过测量洗涤单元位置x_A确定。在本实施例中，洗涤单元位置x_A代表一变量，该变量表征由上一个洗涤周期造成的偏差。为测量洗涤单元位置x_A，将测量传感器布置在滚筒轴线5的区域中。该测量传感器测量滚筒轴线5的垂直位移，并从而测量洗涤单元位置x_A。测量传感器可以设计成机械的、电的、感应的或者光学的传感器。

第一测量值提取元件49a处理测量值M₁并将所测得的第一洗涤单元位置x_A(M₁)传输到第一几何计算元件50a。第一垂直减振器长度L_V(M₁)和减振器长度L(M₁)按照变形等式4和5使用第一几何计算元件50a进行计算。测得的第二洗涤单元位置x_A(M₂)使用第二测量值提取元件58a以相应的方式传给第二几何计算元件59a。第二垂直减振器长度L_V(M₂)和第二减振器长度L(M₂)按照第一几何计算元件50a使用第二几何计算元件59a进行计算。关于滚筒洗衣机1和负载量确定单元48a的其它操作模式，可参考第一实施例。

Claims (10)

1.一种用于确定洗衣机负载量的方法，包括如下步骤：

a.提供一种洗衣机(1)，该洗衣机具有：

i.洗衣机壳体(7)和洗涤单元(2)，

ii.至少一个用于将洗涤单元(2)振荡地固定在洗衣机壳体(7)上的悬挂元件(6)，以及

iii.至少一个用于减缓洗涤单元(2)的移动的减振器(12)，该至少一个减振器(12)包括壳体(13)、能在壳体(13)内移动的挺杆(15)以及能相对于该挺杆移动的活塞(33)，

b.通过测量表征负载量(B)的变量来确定洗衣机(1)空载状态下的第一测量值(M₁)，

c.根据该第一测量值(M₁)的变化计算该至少一个悬挂元件(6)的第一悬挂力(F_A(M₁))，

d.根据该第一测量值(M₁)的变化计算该至少一个减振器(12)的第一减振力(F_D(M₁))，

e.通过测量表征负载量(B)的变量来确定洗衣机(1)带载状态下的第二测量值(M₂)，

f.根据该第二测量值(M₂)的变化计算该至少一个悬挂元件(6)的第二悬挂力(F_A(M₂))，

g.根据该第二测量值(M₂)的变化计算该至少一个减振器(12)的第二减振力(F_D(M₂))，以及

h.根据悬挂力(F_A(M₁)，F_A(M₂))和减振力(F_D(M₁)，F_D(M₂))的变化计算洗衣机(1)的负载量(B)。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于：表征负载量(B)的变量是该至少一个减振器(12)的减振器长度(L)。

3.按照权利要求1的方法，其特征在于：根据所述测量值(M1，M2)的变化计算洗涤单元(2)的各洗涤单元位置(x_A(M₁)，x_A(M₂))。

4.按照权利要求1的方法，其特征在于：表征负载量(B)的变量是洗涤单元(2)的洗涤单元位置(x_A)。

5.按照权利要求1的方法，其特征在于：根据测量值(M₁，M₂)的变化计算该至少一个减振器(12)的各减振器长度(L(M₁)，L(M₂))。

6.按照权利要求1的方法，其特征在于：使第一减振力(F_D(M₁))等于第一悬挂力(F_A(M₁))的负值而计算出该第一减振力。

7.按照权利要求1的方法，其特征在于：根据第一悬挂力(F_A(M₁))或第一减振力(F_D(M₁))的变化计算活塞(33)的第一活塞位置(x_K(M₁))。

8.按照权利要求7的方法，其特征在于：根据该至少一个减振器(12)的减振器特性(F_D(x_K))的变化计算第一活塞位置(x_K(M₁))。

9.按照权利要求1的方法，其特征在于：根据该活塞(33)的第二活塞位置(x_K(M₂))和该至少一个减振器(12)的减振器特性(F_D(x_K))的变化计算第二减振力(F_D(M₂))。

10.按照权利要求1的方法，其特征在于：计算悬挂力之差(ΔF_A)和减振力之差(ΔF_D)的和以用于计算负载量(B)。

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