CN1364953A - 洗衣机的隔振器 - Google Patents

Abstract

一种洗衣机的隔振器,包括支承杆2,从主体的上部悬浮含有洗涤水的洗涤兼脱水桶和外桶;所述支承杆2穿过其的滑动圆筒12;以及经隔振弹簧11设置在所述支承杆下端的滑块13,所述滑块13与所述滑动圆筒11的内表面接触并能够垂直振动,其中,所述隔振器进一步包括:设置在所述隔振弹簧11的外周边上的隔振管14;和设置在所述滑块13的底部内表面上的环形弹簧15,以弹性力使得所述滑块13与所述滑动圆筒12的内表面接触,所述滑块13具有穿过所述滑块13进入到所述滑动圆筒12中的空气孔16a和16b。在洗涤兼脱水桶的旋转频率通过谐振旋转频率以前,阻尼比较高,以增大摩擦阻尼。在通过谐振旋转频率之后,阻尼比较低,以降低空气阻尼。在谐振频率下阻尼元件之间的比例是这样的,空气阻尼比小于2,而摩擦和粘滞阻尼比的之和等于或大于8。

Description

洗衣机的隔振器

                         技术领域

本发明涉及洗衣机的隔振器，它将外桶支承在外框架上。

                         背景技术

传统的洗衣机具有隔振器，它们具有一个保持支承杆的外框架，支承杆设置由隔振弹簧和阻尼系统并使外桶悬浮。阻尼系统主要包括支承杆穿过其的滑动圆筒、与滑动圆筒内表面接触并设置在支承杆下端上的滑块子组件、以及滑动圆筒内表面与滑块子组件之间的隔振弹簧。传统的隔振器有三种阻尼元，即由滑动圆筒内表面与滑块子组件之间接触摩擦引起的摩擦阻尼、由粘合在滑块子组件上的油脂引起的粘滞阻尼、以及发生在滑动圆筒与滑块子组件之间空间中的空气阻尼。这三种阻尼效应能够实现脱水自旋的平滑操作。

然而，在开始自旋脱水期间，如果洗涤兼脱水桶内的衣物缠绕成团引起不平衡状态，这些隔振器不能停止外桶振动。具体而言，当洗涤兼脱水桶的旋转频率正在通过某一频率(该频率等于物体的固有频率，就是说谐振频率)时，会发生谐振现象，其中外桶在垂直方向上极大地振动，因而出现诸如外桶撞击主体的问题。

为了解决谐振现象的这一问题，要求阻尼系统具有高程度的阻尼力。给定一个自由度的振动系统，振动传递性τ按照如下从隔振器的振幅χ和外桶的振幅χ₀导出：

(等式1) $\mathrm{\τ}=\frac{\mathrm{\χ}}{{\mathrm{\χ}}_0}=\sqrt{\{1+{\left(2\mathrm{\ζ\ω}\right)}^2\}/\{{(1-{\mathrm{\ω}}^2)}^2+{\left(2\mathrm{\ζ\ω}\right)}^2\}}----\left(1\right)$

(τ：振动传递性，χ：滑动圆筒与滑块子组件之间的相对振幅，χ₀：外桶的振幅：ζ：阻尼比，ω：洗涤兼脱水桶的旋转频率)

从等式(1)，图9示出对于不同的阻尼比ζ，振动传递性τ对洗涤兼脱水桶的旋转频率ω的特性曲线，阻尼比ζ表示阻尼力的程度。特性曲线27针对较低的阻尼比ζ，而曲线28针对较高的阻尼比ζ。

为了降低由谐振现象造成的问题，要求在谐振旋转频率29下具有较小的振动传递性τ。因此，在谐振频率29下，针对较高的阻尼比ζ的特性曲线28是理想的。另一方面，要求在洗涤兼脱水桶的较高旋转频率ω下外框架具有较小的振动。因此，在稳定频率30下，针对较低阻尼比ζ的特性曲线27是理想的。就是说，理想的ζ应当按这样的方式变化，即在洗涤兼脱水桶的旋转频率ω在振动系统的谐振旋转频率29附近时较高，而旋转频率ω超过振动系统的谐振频率29时较低。

在传统的隔振器中，在阻尼系统中弹簧机构包括两个主要元件，一个是滑动圆筒内表面与滑块子组件之间的隔振弹簧，另一个是由滑动圆筒与滑块子之间之间的空气压力引起的空气弹簧。具体而言，空气弹簧具有弹簧常数，它随洗涤兼脱水桶的旋转频率ω的增大而增大，正如图10表示为特性曲线31所示的。这增大了整个隔振器的弹簧常数，以致于发生阻尼现象，在洗涤兼脱水桶的较高旋转频率下，外框架振动增大。

为了解决上述问题，已经提出了隔振器的一些解决方案。例如，检测洗涤兼脱水桶或驱动电机的旋转频率或者检测洗衣机主体的振动，以便实时地调整自旋脱水操作，在隔振器上增加电磁铁或类似物，以便可变化地控制阻尼力，以及提供一附加驱动电机，以便控制空气腔的开/闭。

                         发明概要

在这些隔振器中，易于检测洗涤兼脱水桶的旋转频率，以判定在自旋脱水操作期间是否出现谐振现象。然而，难以把传动信号和旋转频率的检测信号发送到电磁铁或类似物，以便可变化地控制阻尼力，因为隔振器在自旋脱水操作期间总是在垂直和水平上振动。在空气腔的开/闭的控制中，也难以把传动信号和检测信号发送到驱动电机。也难以实现能够开/闭空气腔的这种装置。在这两种情况中，还需要许多附加部件，以致于在开始自旋脱水期间，如果衣物缠绕成团在洗涤兼脱水桶中偏离中心，不平衡的状态使得外桶会撞击外框架，便会发生诸如故障的问题。

因此，本发明的一个目的是提供一种洗衣机的隔振器，它具有简单的结构，并不需要诸如检测旋转频率等的任何电学控制，在不超过谐振旋转频率的洗涤兼脱水桶的旋转频率下具有较高的总阻尼比，降低由谐振现象引起的问题，以及在超过谐振旋转频率的旋转频率下具有较低的阻尼比，降低由空气压力引起的空气弹簧发生，从而能够降低主体的振动和噪声。

为了解决上述问题，权利要求1的本发明包括：一支承杆，从主体的上部悬浮含有水的洗涤兼脱水桶和外桶；所述支承杆穿过其的滑动圆筒；以及经隔振弹簧设置在所述支承杆下端的滑块，所述滑块与所述滑动圆筒的内表面接触并能够垂直振动，其中，所述隔振器进一步包括：设置在所述隔振弹簧的外周边上的隔振管；以及设置在所述滑块的底部内表面上的环形弹簧，以弹性力使得所述滑块与所述滑动圆筒的内表面接触，所述滑块具有穿过所述滑块进入到所述滑动圆筒中的空气孔。

权利要求2的本发明是根据权利要求1的本发明，其中，发生在所述隔振弹簧与所述隔振管之间的摩擦和发生在具有所述环形弹簧的所述滑动圆筒与所述滑块之间的摩擦被用作阻尼效应。

权利要求3的本发明是根据权利要求1的本发明，其中，所述滑块上的所述空气孔具有适合于在所述洗涤兼脱水桶较高旋转频率下几乎消除空气阻尼效应的面积。

权利要求4的本发明是根据权利要求1的本发明，其中，在所述滑块与所述滑动圆筒之间设置有油脂。

权利要求5的本发明是根据权利要求1至4之一的本发明，其中，在所述洗涤兼脱水桶的旋转频率等于振动系统的固有频率时，摩擦、粘滞和空气阻尼比之间的比例小于2，而摩擦和粘滞阻尼比的之和等于或大于8。

将考虑具有足够脱水摩擦的振动系统。首先，在以下的等式(2)中描述一般振动系统的运动方程式。

(等式2) $m\stackrel{\·\·}{\mathrm{\χ}}+c\stackrel{\·}{\mathrm{\χ}}+\mathrm{k\χ}=p_0\sin \mathrm{\ωt}-----\left(2\right)$

(这里P₀：外桶子组件上的等效振动力，χ：滑动圆筒与滑块子组件之间的相对振幅， ：滑动圆筒与滑块子组件之间的相对速度， ：滑动圆筒与滑块部件之间的相对加速度，m：外桶子组件的质量，c：阻尼分量，k：弹簧常数)

固有频率ω_n以以下方程式(3)来描述。

(等式3) ${\mathrm{\ω}}_n=\sqrt{\frac{k}{m}}------\left(3\right)$

阻尼比ζ以以下方程式(4)来描述。

(等式4) $\mathrm{\ζ}=\frac{c}{2\sqrt{\mathrm{mk}}}------\left(4\right)$

对以上等式(2)、(3)和(4)扩展，阻尼常数c与阻尼比ζ之间的关系能够以以下方程式(5)来描述。

(等式5)

c＝2ζ·mω_n                          (5)

接着，具有足够脱水摩擦的振动系统的运动方程式以以下等式(6)来描述。

(等式6) $m\stackrel{\·\·}{\mathrm{\χ}}+c\stackrel{\·}{\mathrm{\χ}}\±\mathrm{Fc}=p_0\sin \mathrm{\ωt}-----\left(6\right)$

(这里Fc：脱水摩擦)

在等式(6)中，脱水摩擦Fc引起一个阻尼力常量。但是阻尼力的方向依赖于外桶上等效振动力P₀的方向。脱水摩擦Fc能够用其等效粘滞阻尼，即等效粘滞阻尼系数Ce替换。通过假设在一次振动循环期间脱水摩擦所消耗的能量等于粘滞阻尼所消耗的能量，能够获得等效粘滞阻尼系数Ce。

在一次振动循环期间脱水摩擦的消耗能量为4χ₀Fc。所以这一消耗能量与等效阻尼之间的关系以以下方程式(7)来描述。

(等式7)

4χ₀Fc＝πc₀ωχ₀ ²                 (7)

因此，从以上等式(7)，按照以下方程式(8)能够获得等效粘滞阻尼系数Ce，它等于脱水摩擦Fc。

(等式8) $c_e=\frac{4F_c}{{\mathrm{\π\ω\χ}}_0}-----\left(8\right)$

有了脱水摩擦Fc，从等式(5)和(8)能够以以下等式(9)来描述阻尼比ζ。

(等式9) $\mathrm{\ζ}=\frac{{2F}_c}{{\mathrm{\π\ω\χ}}_0\·\mathrm{m\ω}}------\left(9\right)$

因此，在具有脱水摩擦Fc的振动系统中，阻尼比ζ在较大程度上依赖于洗涤兼脱水桶的旋转频率ω。从等式(1)和(9)，图11示出在脱水摩擦Fc的情况中振动传递性τ与洗涤兼脱水桶的旋转频率之间的关系的特性曲线32。

另外，为了降低在洗涤兼脱水桶的旋转频率τ下空气弹簧的问题，应尽可能降低由空气引起的阻尼效应。就是说，抑制整个隔振器的弹簧常数不增大，以致于在较高的洗涤兼脱水桶的旋转频率τ下能够消除阻尼现象。

根据本发明，滑块子组件设置有穿过子组件到滑动圆筒内侧中的通道，以致于空气能够在外侧与滑动圆筒和滑块子组件内的空间之间有效流动，从而能够降低空气阻尼力。另外，为了主要由摩擦和粘滞力形成阻尼效应，隔振弹簧的外周边设置有隔振管，滑块子组件的下方内表面设置由环形弹簧，因而能够增大摩擦和粘滞力。因此在谐振频率下的阻尼元之间的比例是这样的，空气阻尼比小于2，摩擦和粘滞阻尼比的和等于或大于8。

在这种结构中，对于不超过谐振点的洗涤兼脱水桶的旋转频率，能够获得较高的阻尼比。因此，在自旋脱水操作期间，在衣物缠绕成团偏离中心的不平衡状态下，可以降低由谐振现象引起的外桶的垂直振幅。

对于超过谐振点的洗涤兼脱水桶的旋转频率，还能够获得较低的阻尼比，因而可以降低主体的振动，因而降低噪声。

                         附图简述

图1是根据本发明一个例子的全自动洗衣机的截面图。

图2是本发明的隔振器的截面图。

图3是根据本发明的环形弹簧的正视图。

图4是根据本发明的环形弹簧的侧视图。

图5是根据本发明的隔振器的底视图。

图6示出根据本发明的隔振器的阻尼比变化特性的一个例子。

图7是根据本发明的滑块及其周围的放大图。

图8示出根据本发明的阻尼比与空气流入/流出通过的面积的变化特性。

图9示出根据本发明的不同阻尼比的振动传输能力与旋转频率的关系特性。

图10示出根据本发明的空气弹簧常数与旋转频率的特性。

图11示出对于干摩擦的不同等效阻尼比的振动传输能力与旋转频率的变化特性。

                  较佳实施例的详细描述

以下将参考附图描述本发明的例子。图1示出一全自动洗衣机的截面图，作为应用本发明的隔振器的洗衣机的一个例子。洗衣机具有不锈钢板外框1，其中设置有4个支承杆2和隔振器3。支承杆2和隔振器3悬浮含有洗涤水的合成树脂外桶4。

由合成树脂制成的洗涤兼脱水桶5旋转设置在外桶4内。在洗涤兼脱水桶5底部中心旋转设置有诸如搅拌器的搅拌叶片6。在洗涤或漂清操作期间，洗涤兼脱水桶5稳定，搅拌叶片6顺时针和逆时针旋转。在自旋脱水操作期间，洗涤兼脱水桶5单向旋转。在外桶1的上部设置有一个合成树脂顶盖7，其上有一合成树脂罩8。

图2示出根据本发明的隔振器的截面图。隔振器3有一个设置在支承杆2下端的滑块13和设置在支承杆2中心周围的隔振弹簧11。滑块13和弹簧11二者穿透隔振器3。滑动圆筒12设置在杆2中心周围并封闭滑块13和隔振弹簧11。滑块13与滑动圆筒12内表面接触，从而在发生谐振现象期间能够引起摩擦阻力。隔振弹簧11的外周边设置有隔振管14，它由橡胶或非刚性聚氯乙稀制成，由此在发生谐振现象期间对隔振弹簧11的垂直振动能够出现摩擦阻力。

图3和4分别示出根据本发明的环形弹簧15的的正视图和侧视图。环形弹簧15由圆形钢丝制成，增加在滑块13的底部内表面上。在将环形弹簧15装入到隔振器3中之前其外径大于滑块13底部的内径，滑块13中设置有切口17。滑块13底部有多个切口17，使得6个切口增强环形弹簧15的弹簧力和使得该力沿整个内径均匀。环形弹簧15的弹簧力使得滑块13与滑动圆筒12的内表面接触。正如图5所示，在滑块13底部，每个切口17在其中心有一个凸出部分17a，以防止环形弹簧15在滑块13振动运动期间走出位置之外。这些凸出部分17a能够限制滑块13与环形弹簧15之间的移位，以致于能够获得均匀的摩擦力。

装入到隔振器3中的环形弹簧15能够产生弹簧力，该力能够使切口17的外径增大，因此使滑块13的下部增大。在滑动圆筒12与切口17之间能够获得大的摩擦力。滑块13还设置有空气孔16a、16b，通过其由滑块13和滑动圆筒12限定的空间内的空气能够容易地流入/流出。

滑动圆筒12较佳地是由高滑动性能的聚乙稀制成，以阻止与滑块13的摩擦和由外桶4振动造成的变形。滑块13较佳地由聚对苯二甲酸丁二醇酯制成，以阻止由于与滑动圆筒12接触摩擦造成的磨损。在滑块13与滑动圆筒12之间设置粘滞油脂18，以在两构件之间的接触部分上获得粘滞力以及防止由于两构件之间摩擦造成的变形等。

图6示出对于根据本发明的隔振器3，阻尼比ζ对洗涤兼脱水桶5的旋转频率的变化特性的例子。变化特性曲线20表明在谐振频率21处的较高阻尼比22，超过谐振频率21阻尼比ζ逐步降低，在稳定频率23处的较低阻尼比24。在变化特性曲线20中的阻尼比ζ的值，在谐振频率21阻尼比22为0.56，而在稳定频率阻尼比24为0.14。

图7示出根据本发明的滑块13及其在隔振器3周围的放大图。在图7中，每个元件具有与图2中相同的名称和数字编号，因此省略对每个元件的描述。当频率通过谐振频率21时，要求滑块13的空气孔16a和16b起空气阻尼的作用。还要求孔16a和16b具有足够大的面积，以降低在稳定频率23的空气弹簧效应。4个支承杆2有两对相对的杆2，以便使滑动圆筒12和滑块13内的空气均匀地流出。

图8示出阻尼比ζ对空气孔16a和16b的开口面积的变化特性的例子，通过所述孔滑块13和滑动圆筒12里的空气在谐振频率和稳定频率下流入/流出。开口面积与在谐振频率21处的阻尼比ζ之间的关系称为谐振频率上的曲线26。开口面积与在稳定频率21处的阻尼比ζ之间的关系称为稳定频率上的曲线25。曲线25的阻尼比ζ具有对开口面积增大而逐步降低并在超过开口面积S3时陡然下降的特征。曲线26的阻尼比ζ具有随开口面积增大陡然降低并在超过开口面积S1时下降率变低的特征。

因此，滑块13的空气孔16a和16b的开口面积较佳地设定在S1与S3之间。这允许孔16a和16b在谐振频率21下维持空气阻尼与洗涤兼脱水桶5频率的效应，以降低在稳定频率23下的阻尼效应和空气弹簧效应问题。本发明的每个空气孔具有面积Φ2，两个孔的总开口面积为6.28mm²。

根据本发明，即使当在洗涤兼脱水桶中衣物缠绕成团的状态下进行脱水自旋操作，也能够阻止由于谐振现象造成的外桶的振动以及降低外桶撞击外框架或顶盖的问题。另外，在稳定旋转中外桶的振动不会发送给支承杆，以致于能够降低主体的振动以及振动的噪声。

Claims (5)

1.一种洗衣机的隔振器，它包括：

支承杆，从主体的上部悬浮含有水的洗涤兼脱水桶和外桶；

所述支承杆通过其穿透的滑动圆筒；以及

经隔振弹簧设置在所述支承杆下端的滑块，所述滑块与所述滑动圆筒的内表面接触并能够垂直振动；

其特征在于所述隔振器进一步包括：

设置在所述隔振弹簧的外周边上的隔振管；以及

设置在所述滑块的底部内表面上的环形弹簧，以弹性力使得所述滑块与所述滑动圆筒的内表面接触，

所述滑块具有穿过所述滑块进入到所述滑动圆筒中的空气孔。

2.如权利要求1所述的洗衣机的隔振器，其特征在于：发生在所述隔振弹簧与所述隔振管之间的摩擦和发生在具有所述环形弹簧的所述滑动圆筒与所述滑块之间的摩擦被用作阻尼效应。

3.如权利要求1所述的洗衣机的隔振器，其特征在于：所述滑块上的所述空气孔具有适合于在所述洗涤兼脱水桶较高旋转频率下几乎消除空气阻尼效应的面积。

4.如权利要求1所述的洗衣机的隔振器，其特征在于：在所述滑块与所述滑动圆筒之间设置有油脂。

5.如权利要求1至4之一所述的洗衣机的隔振器，其特征在于：在所述洗涤兼脱水桶的旋转频率等于振动系统的固有频率时，摩擦、粘滞和空气阻尼比之间的比例小于2，而摩擦和粘滞阻尼比的之和等于或大于8。

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