DE102018109903B4

DE102018109903B4 - Vorrichtung zur Schwingungsabsorption für eine Waschmaschine, Waschmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Waschmaschine

Info

Publication number: DE102018109903B4
Application number: DE102018109903.7A
Authority: DE
Inventors: Alexander Dietrich; Hannes Höppner; Martin Görner
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2018-04-25
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2021-10-28
Anticipated expiration: 2038-04-26
Also published as: DE102018109903A1

Abstract

Vorrichtung zur Schwingungsabsorption für eine Waschmaschine, die Waschmaschine aufweisend ein Gehäuse (100, 209, 314, 506), einen in dem Gehäuse (100, 209, 314, 506) begrenzt verlagerbar angeordneten Laugenbehälter (102, 502), und eine in dem Laugenbehälter (102, 502) drehbar angeordnete Waschtrommel (208, 308), die Vorrichtung aufweisend eine zwischen dem Gehäuse (100, 209, 314, 506) und dem Laugenbehälter (102, 502) wirksame Federeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung wenigstens eine mechanische Feder (106, 108, 200, 202, 204, 300, 302, 504) und eine kontrollierbare Verstelleinrichtung zum Verstellen einer Vorspannung der wenigstens einen Feder und damit einer zwischen dem Gehäuse (100, 209, 314, 506) und dem Laugenbehälter (102, 502) wirksamen Federkraft aufweist, um eine Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Systems zu verändern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schwingungsabsorption für eine Waschmaschine, die Waschmaschine aufweisend ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse begrenzt verlagerbar angeordneten Laugenbehälter, und eine in dem Laugenbehälter drehbar angeordnete Waschtrommel, die Vorrichtung aufweisend eine zwischen dem Gehäuse und dem Laugenbehälter wirksame Federeinrichtung. Außerdem betrifft die Erfindung eine Waschmaschine aufweisend ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse begrenzt verlagerbar angeordneten Laugenbehälter, und eine in dem Laugenbehälter drehbar angeordnete Waschtrommel. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Waschmaschine.
Aus dem Dokument EP 0 676 559 A1 ist ein Schwingungsabsorbierungssystem bekannt zum Minimieren der Übertragung von Schwingungen von einem schwingenden Körper auf wenigstens eine mit dem schwingenden Körper in mechanischer Kommunikation stehende Struktur, das folgendes umfasst: ein von der genannten mechanischen Kommunikation unabhängiges kombiniertes Feder- und Massenschwingungsabsorbierungssystem, wobei die Feder mit dem schwingenden Körper verbunden ist und die Masse ein mit der Feder verbundenes Gewicht ist, wodurch die Steifigkeit der genannten Feder und die Masse des genannten Gewichts für passive Schwingungsabsorption sorgen; einen Aktor zum Anpassen eines variablen Parameters des Schwingungsabsorbierungssystems; einen Sensor zum Abfühlen der Schwingung im schwingenden Körper und/oder in der mit dem schwingenden Körper verbundenen Struktur, wobei der Sensor ein variables Ausgangsrückkopplungssignal entsprechend der abgefühlten Schwingung an den Aktor legt, und einen elektrischen Kontroller, der zum Empfangen des genannten Rückkopplungssignals von dem genannten Sensor, das für die abgefühlte Schwingung bezeichnend ist, und zum Weiterleiten eines Steuersignals zu dem genannten Aktor angeschlossen ist, das den genannten Aktor anweist, den variablen Parameter des Schwingungsabsorbierungssystems auf eine Weise automatisch anzupassen, um die abgefühlten Schwingungen zu minimieren, wodurch der genannte variable Parameter von dem genannten Aktor gemäß dem genannten Rückkopplungssignal von dem genannten Sensor adaptiv variiert wird, wobei der genannte variable Parameter des Schwingungsabsorbierungssystems die Masse des genannten Gewichts umfasst.
Aus dem Dokument DE 36 02 599 A1 ist eine Vorrichtung bekannt zur Verstellung der Federsteifigkeit einer Magnetfeder durch Veränderung des magnetischen Widerstandes des Magnetpfades der Magnetfeder, welche eine erste, vorzugsweise innere und eine zweite, vorzugsweise äußere Baugruppe aufweist, von denen eine mit dem gefederten Teil und die andere mit dem ungefederten Teil eines abzufedernden Systems verbunden ist, und die beiden Baugruppen Permanentmagnete aufweisen, zwischen welchen Weicheisenzwischenstücke angeordnet sind, wobei der magnetische Widerstand des Magnetpfades durch wenigstens einen verschiebbaren oder verdrehbaren magnetisierbaren Körper veränderbar ist im Sinne einer Verringerung oder Erhöhung des magnetischen Flusses im Bereich eines Luftspaltes zwischen der ersten und der zweiten Baugruppe.
Das Dokument EP 2 520 700 A1 beschreibt den Ausgleich von durch Wäsche verursachten Unwuchten mittels zusätzlicher, an der Trommel angebrachter, aktiv verschiebbarer Ausgleichsmassen.
Aus dem Dokument DE 10 2005 025 431 A1 ist eine Aufhängungsvorrichtung einer Trommelwaschmaschine bekannt mit einer Gehäuseanordnung und einem Bottich, wobei diese Aufhängungsvorrichtung Folgendes aufweist: ein Haupt-Elastikelement, das zwischen der Gehäuseanordnung und dem Bottich montiert ist, um eine Schwingungsabsorptionsoperation auszuüben; einem Hilfs-Elastikelement, das an der Gehäuseanordnung oder dem Bottich montiert ist; und eine Stelleinrichtung, die dafür sorgt, dass das Hilfs-Elastikelement die Schwingungsabsorptionsoperation ausübt.
Aus dem Dokument DE 102 47 647 A1 ist ein Schwingungstilger bekannt für eine Waschmaschine mit einem Gehäuse, einem über mindestens eine Aufhängeinrichtung an dem Gehäuse angeordneten Laugenbehälter, einer in dem Laugenbehälter über einen Motor drehbaren Waschtrommel und zumindest einer Ausgleichsmasse in Wirkverbindung mit dem Laugenbehälter zur Erhöhung der Laufruhe, wobei zumindest eine Dämpfermasse und zumindest eine Tilgermasse anstelle zumindest einer Ausgleichsmasse angeordnet sind, die Dämpfermasse eine Aussparung aufweist, im Bereich der Aussparung zumindest ein Federelement und die Tilgermasse angeordnet sind, und die Tilgermasse über das Federelement mit der Dämpfermasse verbunden ist.
Aus dem Dokument DE 199 59 031 C1 ist eine Trommelwaschmaschine bekannt mit horizontaler Drehachse, einem Grundrahmen mit einer integrierten Bodenwanne, einem schwingungsfähigem Waschaggregat, und mit mindestens einer Dämpfungsvorrichtung, welche als Koppelelement des Waschaggregates an den Grundrahmen zur Aufnahme von Relativbewegungen des Waschaggregates parallel zur Längsachse der Dämpfungsvorrichtung sowie von Relativbewegungen des Waschaggregates senkrecht zur Längsachse der Dämpfungsvorrichtung ein jeweils dem Waschaggregat bzw. dem Grundrahmen zugeordnetes Bauteil beinhaltet, wobei die Bauteile mittels eines Gewindezapfens formschlüssig und verdrehsicher mit Waschaggregat bzw. Grundrahmen verbunden sind, wobei der Gewindezapfen durch ein visko-elastisches Kunststoffgelenk unlösbar und verdrehsicher an die Bauteile der Dämpfungsvorrichtung angelenkt ist.
Aus dem Dokument DE 10 2008 039 569 A1 ist eine Aufhängevorrichtung bekannt für eine Wascheinrichtung mit einem an einem Hauptgehäuse der Wascheinrichtung mittels einer Aufhängevorrichtung elastisch gelagertem Trommelgehäuse und einer Sensoreinrichtung zur Erfassung einer Bewegung des Trommelgehäuses und Abgabe entsprechender Erfassungssignale an eine Steuerungseinrichtung zur Abgabe von Steuerungssignalen entsprechend einer Auswertung der Erfassungssignale, wobei die Aufhängevorrichtung umfasst: zumindest ein Befestigungselement mit einer Dämpfungseinrichtung und einer mit der Dämpfungseinrichtung verbundenen und in einem gemeinsamen Gehäuse angeordneten Federeinrichtung zum Bewirken der elastischen Lagerung des Trommelgehäuses, einen ersten mit der Dämpfungseinrichtung verbundenen Aktuator und einen zweiten, mit der Federeinrichtung verbundenen Aktuator, wobei der erste und der zweite Aktuator mit der Sensoreinrichtung verbindbar sind, und zumindest einer der ersten und zweiten Aktuatoren ausgebildet ist, in Abhängigkeit von den Steuersignalen der Steuerungseinrichtung die Dämpfungseigenschaft der Dämpfungseinrichtung oder die Federeigenschaft der Federeinrichtung zu ändern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung zur Schwingungsabsorption baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Waschmaschine baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung zur Schwingungsabsorption mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einer Waschmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Vorrichtung kann zur Anordnung zwischen dem Gehäuse und dem Laugenbehälter dienen. Die Vorrichtung kann dazu dienen, eine Verlagerungsbewegung des Laugenbehälters relativ zu dem Gehäuse während eines Betriebs der Waschmaschine, bei dem sich die Waschtrommel in dem Laugenbehälter dreht, zu verringern.
Die Federeinrichtung kann sich mittelbar oder unmittelbar einerseits an dem Gehäuse und andererseits dem Laugenbehälter abstützen. Die wenigstens eine mechanische Feder kann eine Schraubenfeder sein. Die wenigstens eine mechanische Feder kann eine Druckfeder sein. Die wenigstens eine mechanische Feder kann eine Zugfeder sein. Die wenigstens eine mechanische Feder kann eine Blattfeder sein. Die wenigstens eine mechanische Feder kann aus einem Federstahl hergestellt sein. Die wenigstens eine Feder kann mithilfe einer auf die Feder wirkenden Kraft auslenkbar sein. Die wenigstens eine Feder kann entsprechend einer Auslenkung eine Rückstellkraft aufweisen. Die Rückstellkraft kann der auf die Feder wirkenden Kraft entgegen gerichtet sein. Die Rückstellkraft kann als Federkraft bezeichnet werden. Ein Verhältnis der auf die wenigstens eine Feder wirkenden Kraft zur dadurch bewirkten Auslenkung der wenigstens einen Feder kann als Federkonstante angegeben werden. Die wenigstens eine Feder kann in einem Weg-Kraft-Diagramm eine Kennlinie aufweisen. Die wenigstens eine mechanische Feder kann eine zumindest abschnittsweise lineare Kennlinie aufweisen. Die wenigstens eine mechanische Feder kann eine zumindest abschnittsweise nicht-lineare Kennlinie aufweisen. Die wenigstens eine mechanische Feder kann eine zumindest abschnittsweise progressive Kennlinie aufweisen. Die wenigstens eine mechanische Feder kann eine zumindest abschnittsweise degressive Kennlinie aufweisen.
Die Verstelleinrichtung kann elektrisch kontrollierbar sein. Die Verstelleinrichtung kann gesteuert kontrollierbar sein. Die Verstelleinrichtung kann geregelt kontrollierbar sein.
Die Vorrichtung kann ein gehäuseseitiges erstes Dämpferteil und ein laugenbehälterseitiges zweites Dämpferteil aufweisen. Die Federeinrichtung kann zwischen dem ersten Dämpferteil und dem zweiten Dämpferteil wirksam sein. Das erste Dämpferteil kann zum Verbinden der Vorrichtung mit dem Gehäuse dienen. Das erste Dämpferteil kann mit dem Gehäuse gelenkig verbindbar sein. Das zweite Dämpferteil kann zum Verbinden der Vorrichtung mit dem Laugenbehälter dienen. Das zweite Dämpferteil kann mit dem Laugenbehälter gelenkig verbindbar sein. Das erste Dämpferteil und das zweite Dämpferteil können relativ zueinander verlagerbar sein. Die Vorrichtung kann eine Längsachse aufweisen. Das erste Dämpferteil und das zweite Dämpferteil können in Erstreckungsrichtung der Längsachse relativ zueinander verlagerbar sein. Das erste Dämpferteil und das zweite Dämpferteil können gegenseitig linear geführt sein. Die Federeinrichtung kann sich einerseits an dem ersten Dämpferteil und andererseits an dem zweiten Dämpferteil abstützen.
Die Verstelleinrichtung kann kontrollierbar sein, um die wirksame Federkraft während eines Betriebs der Waschmaschine zu verstellen. Die Verstelleinrichtung kann kontrollierbar sein, um die wirksame Federkraft während eines Drehens der Waschtrommel zu verstellen. Die Verstelleinrichtung kann kontrollierbar sein, um die wirksame Federkraft kontinuierlich zu verstellen. Ein kontinuierliches Verstellen kann auch ein quasi-kontinuierliches Verstellen sein. Ein kontinuierliches Verstellen kann auch ein diskret aufgelöstes quasi-kontinuierliches Verstellen sein.
Mithilfe der Verstelleinrichtung kann ein Betriebspunkt auf einer Kennlinie der wenigstens einen Feder verstellbar sein.
Die Vorrichtung kann ein verstellbares Getriebe mit einer Federeinrichtungsseite und einer Laugenbehälterseite aufweisen. Das Getriebe kann zwischen der Federeinrichtung und dem Laugenbehälter anordenbar sein. Das Getriebe kann zur Kraft- und/oder Bewegungswandlung zwischen der Federeinrichtung und dem Laugenbehälter dienen. Das Getriebe kann mithilfe der Verstelleinrichtung verstellbar sein. Ein Verstellen des Getriebes kann ein Ändern einer Getriebeübersetzung bewirken.
Das Getriebe kann als Hebeleinrichtung ausgeführt sein. Die Hebeleinrichtung kann einen Lastarm und einen Kraftarm aufweisen. Der Lastarm kann die Federeinrichtungsseite des Getriebes bilden. Der Kraftarm kann die Laugenbehälterseite des Getriebes bilden. Die Hebeleinrichtung kann einen Drehpunkt aufweisen. Die Federeinrichtung kann zwischen dem Gehäuse und dem Lastarm wirksam sein. Die Federeinrichtung kann sich einerseits an dem Gehäuse und andererseits an dem Lastarm abstützen. Der Lastarm kann mit der Federeinrichtung verbindbar sein. Der Drehpunkt kann mit dem Gehäuse verbindbar sein. Der Kraftarm kann mit dem Laugenbehälter verbindbar sein. Die Hebeleinrichtung kann mithilfe der Verstelleinrichtung verstellbar sein. Ein Verstellen der Hebeleinrichtung kann ein Ändern eines Verhältnisses zwischen Lastarmlänge und Kraftarmlänge bewirken.
Mithilfe der Verstelleinrichtung kann eine wirksame Federlänge verstellbar sein. Die Federeinrichtung kann wenigstens ein Stützelement für die wenigstens eine Feder aufweisen. Das wenigstens eine Stützelement und die wenigstens eine Feder können ineinander eingeschoben sein. Eine Einschiebelänge kann verstellbar sein. Eine Einschiebelänge kann mithilfe der Verstelleinrichtung verstellbar sein.
Die Federeinrichtung kann wenigstens ein Federmodul mit mehreren mechanischen Federn aufweisen. Die Federn des wenigstens einen Federmoduls können in Reihenschaltung wirksam sein. Die Federn des wenigstens einen Federmoduls können in Parallelschaltung wirksam sein.
Die Verstelleinrichtung kann wenigstens einen Antrieb mit einem kontrollierbaren Elektromotor und einem Getriebe aufweisen. Die Verstelleinrichtung kann eine elektrische Kontrolleinrichtung zum Kontrollieren des Elektromotors aufweisen. Die elektrische Kontrolleinrichtung kann einen Signalausgang für den Elektromotor aufweisen. Die elektrische Kontrolleinrichtung kann wenigstens einen Signaleingang aufweisen. Über den wenigstens einen Signaleingang kann der Kontrolleinrichtung eine Information über eine Drehzahl der Waschtrommel und/oder über eine Waschtrommelmasse zur Verfügung stehen. Die Waschtrommelmasse kann eine zugeladene Masse umfassen. Das Getriebe kann zum Wandeln einer rotatorischen Bewegung in eine lineare Bewegung dienen. Das Getriebe kann wenigstens ein Zugmittel aufweisen. Das Getriebe kann wenigstens eine Zugmittelrolle aufweisen. Das Getriebe kann wenigstens einen Spindeltrieb aufweisen. Eine automatisierte Anpassung mithilfe einer elektrischen Kontrolleinrichtung kann als aktive Anpassung bezeichnet werden. Alternativ kann eine passive Anpassung mithilfe einer Mechanik vorgesehen sein.
Die Federeinrichtung kann mehrere mechanische Federn aufweisen. Die Verstelleinrichtung kann einen Antrieb zum gemeinsamen Verstellen der Federn aufweisen. Die Verstelleinrichtung kann mehrere Antriebe zum gesonderten Verstellen der Federn aufweisen.
Die Verstelleinrichtung kann wenigstens ein verstellbares Abstützelement für die wenigstens eine Feder aufweisen. Das wenigstens eine Abstützelement kann linear geführt sein. Das wenigstens eine Abstützelement kann mithilfe der Verstelleinrichtung verstellbar sein. Das wenigstens eine Abstützelement kann mithilfe des wenigstens einen Antriebs verstellbar sein.
Die Vorrichtung kann wenigstens einen zwischen dem ersten Dämpferteil und dem zweiten Dämpferteil wirksames Dämpferelement aufweist. Der wenigstens eine Dämpfer kann in Reihenschaltung und/oder in Parallelschaltung zu der wenigstens einen Feder angeordnet sein.
Die Waschmaschine kann ein Waschvollautomat sein. Die Waschmaschine kann eine Haushaltsmaschine sein. Das Gehäuse kann aus einem Stahlblech hergestellt sein. Das Gehäuse kann einen selbsttragenden Rahmen aufweisen. Das Gehäuse kann mit dem Rahmen fest und/oder lösbar verbundene Wände aufweisen. Das Gehäuse kann wenigstens einen Deckel aufweisen. Das Gehäuse kann eine Einfüllöffnung für Wäsche aufweisen. Die Einfüllöffnung kann an einer Oberseite oder an einer Vorderseite des Gehäuses angeordnet sein.
Der Laugenbehälter kann aus einem Edelstahl und/oder aus einem laugenbeständigen Kunststoff hergestellt sein. Der Laugenbehälter kann in einem unteren Bereich oval geformt sein und/oder im unteren Bereich eine Wanne aufweisen. Der Laugenbehälter kann innerhalb des Gehäuses mithilfe der Federeinrichtung angeordnet sein. Der Laugenbehälter kann innerhalb des Gehäuses aufgehängt und an einer Unterseite abgestützt sein. Der Laugenbehälter kann mithilfe von Gewichten beschwert sein. Die Gewichte können aus Grauguss oder Beton hergestellt sein. Der Laugenbehälter und die Einfüllöffnung können mithilfe einer flexiblen Manschette miteinander verbunden sein. Die Manschette kann aus einem Elastomermaterial hergestellt sein. Der Laugenbehälter kann in dem Gehäuse schwingen.
Die Waschtrommel kann aus einem Edelstahl hergestellt sein. Die Waschtrommel kann um eine waagerechte Drehachse drehbar sein. Die Waschtrommel kann einseitig oder beidseitig gelagert sein.
Die Waschmaschine kann eine elektrische Kontrolleinrichtung aufweisen. Die Kontrolleinrichtung der Verstelleinrichtung kann baulich und/oder funktional in die Kontrolleinrichtung der Waschmaschine integriert sein.
Die Waschmaschine kann in einem Waschbetrieb, in einem Spülbetrieb und/oder in einem Schleuderbetrieb betreibbar sein. In dem Waschbetrieb und in dem Spülbetrieb kann die Waschmaschine in einem unterkritischen Drehzahlbereich betreibbar sein. In dem Schleuderbetrieb kann die Waschmaschine in einem überkritischen Drehzahlbereich betreibbar sein.
Die wirksame Federkraft kann unter Berücksichtigung einer Drehzahl der Waschtrommel und/oder einer Waschtrommelmasse kontrolliert werden. Die Waschtrommelmasse kann eine zugeladene Masse umfassen. Eine Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Systems kann bei einem Betrieb der Waschmaschine verändert werden. Aus einer veränderten Eigenfrequenz kann eine veränderte Federkraft resultieren. Die wirksame Federkraft kann bei einem Betrieb der Waschmaschine in einem unterkritischen Betriebsbereich reduziert werden. Die wirksame Federkraft kann bei einem Betrieb der Waschmaschine in einem überkritischen Betriebsbereich reduziert oder erhöht werden. Die wirksame Federkraft kann fortlaufend verstellt werden. Die wirksame Federkraft kann an einen Betrieb der Waschmaschine angepasst verstellt werden. Die wirksame Federkraft kann an eine Drehzahl der Waschtrommel und/oder eine Waschtrommelmasse angepasst verstellt werden.
Die wirksame Federkraft kann derart verstellt werden, dass Schwingungen des Laugenbehälters vom Gehäuse der Waschmaschine isoliert werden. Die wirksame Federkraft kann derart verstellt werden, dass eine Schwingungsisolation des Laugenbehälters verbessert wird. Die wirksame Federkraft kann derart verstellt werden, dass eine Erregerfrequenz der Schwingung unterhalb oder oberhalb einer Eigenfrequenz eines mit der Federeinrichtung und dem Laugenbehälter gebildeten Feder-Masse-Systems liegt. Ein Verstellen der wirksamen Federkraft kann ein Verstellen der Eigenfrequenz bewirken. Die wirksame Federkraft kann derart verstellt werden, dass ein Verhältnis Erregerfrequenz zu Eigenfrequenz von ca. 3 bis ca. 5 eingehalten wird.
Bei hoher Drehzahl der Waschtrommel kann ein Betrieb oberhalb der Eigenfrequenz erfolgen. Bei niedriger Drehzahl der Waschtrommel kann ein Betrieb unterhalb der Eigenfrequenz erfolgen. Eine Eigenfrequenz kann durch Verstellung der Eigenfrequenz schnell durchfahren werden. Beispielsweise kann bei einem Beschleunigen der Waschtrommel eine Erregerfrequenz erhöht und gleichzeitig die Eigenfrequenz durch Anpassung einer effektiven Steifigkeit gesenkt werden. Beispielsweise kann bei einem Abbremsen der Waschtrommel eine Erregerfrequenz gesenkt und gleichzeitig die Eigenfrequenz durch Anpassung einer effektiven Steifigkeit erhöht werden.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem eine Waschmaschine mit adaptiver Aufhängung der Waschtrommel. Verstellbare mechanische Federn können verwendet werden. Eine Eigenfrequenz der Laugenbehälterlagerung kann über eine Verstellung von Federsteifigkeiten angepasst werden. Eine Resonanzfrequenz kann verschoben werden. Mithilfe von Federelementen mit variablen Steifigkeiten kann eine kontinuierliche Verstellung und Resonanzanpassung erfolgen.
Mithilfe der elastischen Aufhängung können Schwingungen des Laugenbehälters vom Gehäuse der Waschmaschine isoliert werden, um einen leisen und vibrationsarmen Betrieb zu gewährleisten. Eine tiefe Abstimmung einer Aufhängung kann angestrebt sein, bei der eine Erregerfrequenz der Schwingung über der Eigenfrequenz eines Feder-Masse-Systems umfassend die Aufhängung und den Laugenbehälter liegt. Für eine gute Isolierung kann ein Verhältnis von Erregerfrequenz zu Eigenfrequenz von 3 bis 5 angestrebt werden. Mithilfe der Aufhängung mit variablen Steifigkeiten kann die Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Systems stets so angepasst werden, dass unter Berücksichtigung einer Beladung der Waschmaschine, einer sich während eines Waschzyklus durch die Aufnahme von Wasser ändernden Masse und einer über den Waschzyklus variierenden Drehzahl stets eine optimale Schwingungsisolierung erfolgt.
Federelemente können variabel sein, d.h. beispielsweise aktiv verstellbar mittels eines Reglers oder passiv mittels einer entsprechenden Mechanik. Die Kombination aus zu beschleunigender Masse (Waschtrommel + Wäsche), Steifigkeit der Aufhängung und Dämpfungselementen definiert das Eigenschwingverhalten des Systems. Die Eigenfrequenz, d.h. diejenige Frequenz, bei der sich die Waschtrommel „aufschwingt“ hängt dementsprechend maßgeblich von diesen Elementen ab. Zur Verdeutlichung der Effekte soll hier kurz die Berechnung der ungedämpften Eigenfrequenz genannt werden: $ω = \sqrt{\frac{k}{m}} .$
Umso höher die Steifigkeit k der Federelemente, desto höher die Eigenfrequenz ω und desto niedriger die Schwingungsamplitude.
Umso höher die Masse m (von Waschtrommel + Wäsche), desto niedriger die Eigenfrequenz ω und desto niedriger die Schwingungsamplitude. Diese grundlegenden Zusammenhänge bzgl. k und m gelten auch für das gedämpfte System.
Im regulären Waschmaschinenbetrieb ist folgendes Verhalten erwünscht: Das Gehäuse soll möglichst wenig mit der Waschtrommel mitschwingen, um das Gesamtschwingverhalten der Waschmaschine so sicher und benutzerfreundlich wie möglich zu gestalten, d.h. geringe Lautstärke und möglichst geringe Vibrationen/Amplituden. Dementsprechend soll die Federsteifigkeit bei niedrigen Drehzahlen möglichst gering sein - allerdings nicht zu gering, da das Eigengewicht der Trommel inkl. Wäsche durch die Federelemente getragen werden muss.
Im Schleudergang sind die Drehzahlen deutlich höher. Dementsprechend findet beim Übergang von niedriger auf hohe Drehzahl üblicherweise das Passieren der Eigenfrequenz und folglich ein Betrieb im überkritischen Bereich statt. Beim Passieren des kritischen Drehzahlbereichs schwingt das System stärker.
Zusammengefasst: Man benötigt eine niedrige Steifigkeit für niedrige Frequenzen, muss dafür aber mit einer vergleichsweise niedrigen Eigenfrequenz leben, die beim Waschbetrieb leider mehrmals passiert werden muss.
Eine adaptive Steifigkeit ist in der Lage, die Eigenfrequenz anzupassen gemäß $ω (k) = \sqrt{\frac{k}{m}}$
bzw. dessen Äquivalent für den gedämpften Fall. So kann k bei niedrigen Drehzahlen niedrig gewählt werden (Gehäuse schwingt nicht mit) und beim Beschleunigen auf höhere Drehzahlen dementsprechend erhöht werden, um im überkritischen Bereich stets eine optimale Schwingungsisolierung zu erreichen
(variabel in Bezug auf veränderliche Masse und Drehzahl). Durch das Messen und/oder Schätzen der Drehzahl und des Gewichts der befüllten Waschtrommel kann diese Anpassung automatisch durch einen Regler (aktiv) erfolgen. Alternativ ist auch eine entsprechende Mechanik (passive Lösung) möglich.
Aufgrund der geringeren Schwingungsamplitude im vormals kritischen Drehzahlbereich der Eigenfrequenz kann das Waschmaschinengehäuse nun kleiner ausgelegt werden.
Dadurch, dass die Federelemente lediglich ersetzt werden müssen und keine bauraumintensiven Komponenten zusätzlich eingebaut werden müssen, bleibt das Gesamtgewicht vergleichsweise gering und die Gesamtkomplexität des Systems in einem gut handhabbaren Rahmen. Zudem kann auf hohe Ausgleichsgewichte an der Trommel verzichtet werden, da das Problem der Resonanz durch die Verstellung der Steifigkeit gelöst wird und nicht durch zusätzliche Massen. Dementsprechend wird die Waschmaschine deutlich leichter sein.
Die automatische Anpassung der Eigenfrequenz und des dynamischen Verhaltens kann auch in Kombination mit einer variablen Dämpfung umgesetzt werden, d.h. in diesem Fall wären zusätzlich zum oben beschriebenen Fall die Dämpfungselemente variabel.
Darüber muss die Aufhängung sich nicht auf zwei Federn beschränken. Generell sind auch mehr Federn und Dämpfer denkbar, um das Schwingungsverhalten in allen Richtungen anzupassen.
Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
Mit der Erfindung wird ein Gesamtgewicht der Waschmaschine reduziert, geometrische Abmessungen der Waschmaschine werden reduziert und/oder ein Energieverbrauch wird reduziert. Eine Schwingungsisolation des Laugenbehälters von dem Gehäuse wird verbessert. Eine Anpassung der Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Systems wird ermöglicht. Ein Aufwand, wie Wartungsaufwand und/oder Kostenaufwand, wird reduziert.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen schematisch und beispielhaft:

1 einen mithilfe einer adaptiven Vorrichtung in einem Gehäuse angeordneten Laugenbehälter,
2 eine adaptive Vorrichtung zur Schwingungsabsorption mit mehreren vorspannbaren Federn und einer Verstelleinrichtung mit einem Antrieb zum gemeinsamen Verstellen einer wirksamen Federkraft,
3 eine adaptive Vorrichtung zur Schwingungsabsorption mit mehreren vorspannbaren Federn und einer Verstelleinrichtung mit mehreren Antrieben zum gesonderten Verstellen einer wirksamen Federkraft,
4 ein Verstellen eines Betriebspunkts auf einer Federkennlinie einer adaptiven Vorrichtung zur Schwingungsabsorption,
5 eine adaptive Vorrichtung zur Schwingungsabsorption mit einem verstellbaren Getriebe,
6 eine adaptive Vorrichtung zur Schwingungsabsorption mit einer verstellbaren wirksamen Federlänge in weicher Einstellung und in steifer Einstellung und
7 einen Schwingungsamplitudenverlauf eines Laugenbehälters in einem Gehäuses über eine Drehzahl einer Waschtrommel.

1 zeigt einen mithilfe einer adaptiven Vorrichtung zur Schwingungsabsorption in einem Gehäuse 100 einer Waschmaschine begrenzt bewegbar gelagerten Laugenbehälter 102. In dem Laugenbehälter 102 ist eine Waschtrommel zur Aufnahme von Wäsche 104 drehbar angeordnet. Die Vorrichtung weist eine Federeinrichtung mit mechanischen Federn 106, 108 und Dämpfern 110, 112 auf. Der Laugenbehälter 102 ist mithilfe der Federn 106, 108 in dem Gehäuse 100 aufgehängt und mithilfe der Dämpfer 110, 112 an dem Gehäuse 100 abgestützt. Eine wirksame Federkraft der Federn 106, 108 ist verstellbar. Bei einem Betrieb der Waschmaschine wird die wirksame Federkraft der Federn 106, 108 unter Berücksichtigung einer Drehzahl der Waschtrommel und einer Waschtrommelmasse kontrolliert verstellt, um Schwingungen zu isolieren und damit eine Bewegung 114 des Laugenbehälters 102 in dem Gehäuse 100 zu minimieren. Ohne die Möglichkeit, eine wirksame Federkraft der Federn 106, 108 zu verstellen, müsste das Gehäuse 116 deutlich größer ausgeführt werden, um eine größere Bewegung 118 des Laugenbehälters 102 in dem Gehäuse 116 zu ermöglichen.
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 7 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
2 zeigt eine adaptive Vorrichtung zur Schwingungsabsorption mit mehreren vorspannbaren Federn 200, 202, 204 und einer Verstelleinrichtung mit einem Antrieb 206 zum gemeinsamen Verstellen einer wirksamen Federkraft.
Die Federn 200, 202, 204 sind baugleich und jeweils um 120° versetzt um eine Drehachse 206 der Waschtrommel 208 einer ansonsten nicht näher dargestellten Waschmaschine angeordnet. Die Federn 200, 202, 204 weisen jeweils eine nicht-lineare Kennlinie, wie 205, auf. Parallel zu den Federn 200, 202, 204 können zusätzliche Dämpferelemente angeordnet sein.
Die Federn 200, 202, 204 stützen sich jeweils einerseits an der Waschtrommel 208 bzw. an einem Laugenbehälter und andererseits an einem Gehäuse 209 der Waschmaschine ab. Zur Abstützung der Federn 200, 202, 204 sind Abstützelemente, wie 210, vorgesehen. Die Abstützelemente 210 sind jeweils mithilfe einer Linearführung, wie 212, linear geführt und in Pfeilrichtung, wie 214, verschiebbar.
Der Antrieb 206 umfasst einen Elektromotor 216 zum Antreiben einer koaxial zur Drehachse 206 angeordneten Seilscheibe 218 und zwischen der Seilscheibe 218 und den Abstützelementen 210 verlaufende Seile, wie 220.
Bei einem Betrieb der Waschmaschine wird der Elektromotor 216 unter Berücksichtigung einer Drehzahl der Waschtrommel und einer Waschtrommelmasse kontrolliert, um die Abstützelemente 210 zu verschieben und damit eine Vorspannkraft der Federn 200, 202, 204 derart zu verstellen, dass die Federn 200, 202, 204 jeweils in einem vorbestimmten Betriebspunkt wirksam sind.
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 7 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
3 zeigt eine adaptive Vorrichtung zur Schwingungsabsorption mit mehreren vorspannbaren Federn 300, 302 und einer Verstelleinrichtung mit mehreren Antrieben 304, 306 zum gesonderten Verstellen einer wirksamen Federkraft.
Eine Waschtrommel 308 bzw. ein Laugenbehälter ist mithilfe von nicht verstellbaren Federn 310, 312 in einem Gehäuse 314 einer ansonsten nicht näher dargestellten Waschmaschine aufgehängt und mithilfe von verstellbaren Feder-Dämpfer-Einrichtungen 316, 318 an dem Gehäuse 314 abgestützt.
Die Dämpfer-Einrichtungen 316, 318 weisen jeweils eine der verstellbaren Feder 300, 302 mit nicht-linearer Kennlinie, wie 320, und ein parallel dazu angeordnetes Dämpferelement, wie 322, auf. Jede der Feder-Dämpfer-Einrichtungen 316, 318 weist einen der Antriebe 304, 306 mit einem Elektromotor und einem Getriebe zum Wandeln einer rotatorischen Bewegung in eine lineare Bewegung auf. Zur Abstützung der Federn 300, 302 sind linear geführte Abstützelemente, wie 324, vorgesehen.
Bei einem Betrieb der Waschmaschine werden die Elektromotoren der Antriebe 304, 306 unter Berücksichtigung einer Drehzahl der Waschtrommel und einer Waschtrommelmasse kontrolliert, um die Abstützelemente 324 gesondert zu verschieben und damit eine Vorspannkraft der Federn 300, 302 derart zu verstellen, dass die Federn 300, 302 jeweils in einem vorbestimmten Betriebspunkt wirksam sind.
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 7 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
4 zeigt ein Verstellen eines Betriebspunkts 400, 402 auf einer Kennlinie 404 einer Feder einer adaptiven Vorrichtung zur Schwingungsabsorption. Die progressive Federkennlinie 404 ergibt sich in einem Kraft-Weg-Diagramm, in dem auf einer x-Achse ein Weg und auf einer y-Achse eine Federkraft aufgetragen ist. In dem Betriebspunkt 400 ergibt sich eine vergleichsweise geringere Steigung 406. In dem Betriebspunkt 402 ergibt sich eine vergleichsweise größere Steigung 408. Zum Ändern des Betriebspunkts 400, 402 wird eine Vorspannung der Feder geändert. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 bis 3 und 7 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
5 zeigt eine adaptive Vorrichtung zur Schwingungsabsorption mit einem verstellbaren Getriebe 500. Das Getriebe 500 ist zwischen einem Laugenbehälter 502 und einer Feder 504, die sich an einem Gehäuse 506 einer Waschmaschine abstützt, wirksam. Bewegungen des Laugenbehälters 502 relativ zu dem Gehäuse 506 werden durch das Getriebe 500 gewandelt, sodass eine Wirksamkeit der Feder 504 mithilfe des Getriebes 500 verstellbar ist.
Bei einem Betrieb der Waschmaschine wird das Getriebe 500 unter Berücksichtigung einer Drehzahl der Waschtrommel und einer Waschtrommelmasse kontrolliert, um eine Wirksamkeit der Feder 504 derart zu verstellen, dass Bewegungen des Laugenbehälters 502 relativ zu dem Gehäuse 506 adaptiv reduziert werden.
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 7 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
6 zeigt eine adaptive Vorrichtung zur Schwingungsabsorption mit einer verstellbaren wirksamen Federlänge in weicher Einstellung und in steifer Einstellung. Die Vorrichtung weist eine eingespannte Blattfeder 600 und eine verschiebbare Hülse 602 auf. Wenn die Hülse 602, wie in der linken Darstellung gezeigt, von der Blattfeder 600 zurückgezogen ist, ist eine große Länge der Blattfeder 600 und damit eine weiche Einstellung wirksam. Wenn die Hülse 602, wie in der rechten Darstellung gezeigt, auf die Blattfeder 600 geschoben ist, ist eine geringe Länge der Blattfeder 600 und damit eine steife Einstellung wirksam. Die Hülse 602 kann starr oder ihrerseits blattfederartig ausgeführt sein.
Bei einem Betrieb einer Waschmaschine wird die Hülse 602 unter Berücksichtigung einer Drehzahl einer Waschtrommel und einer Waschtrommelmasse verschoben, um eine Wirksamkeit der Blattfeder 600 derart zu verstellen, dass Bewegungen eines Laugenbehälters relativ zu einem Gehäuse der Waschmaschine adaptiv reduziert werden.
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 7 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
7 zeigt einen Schwingungsamplitudenverlauf 700 eines Laugenbehälters einer Waschmaschine in einem Gehäuse über eine Drehzahl einer Waschtrommel. Der Schwingungsamplitudenverlauf 700 ergibt sich in einem Drehzahl-Amplituden-Diagramm, in dem auf einer x-Achse eine Drehzahl der Waschtrommel und auf einer y-Achse eine Schwingungsamplitude des Laugenbehälters aufgetragen ist. Eine maximale Bewegung 702 des Laugenbehälters ergibt sich im Bereich der Eigenfrequenz 704 eines mit einer Federeinrichtung und einem Laugenbehälter gebildeten Feder-Masse-Systems.
Die wirksame Federkraft der Federeinrichtung wird derart verstellt, dass eine Erregerfrequenz der Schwingung über der Eigenfrequenz 704 liegt, sodass eine Schwingungsisolation des Laugenbehälters verbessert wird.
Bezugszeichenliste

100: Gehäuse
102: Laugenbehälter
104: Wäsche
106: Feder
108: Feder
110: Dämpfer
112: Dämpfer
114: Bewegung
116: Gehäuse
118: Bewegung
200: Feder
202: Feder
204: Feder
205: Kennlinie
206: Drehachse
208: Waschtrommel
209: Gehäuse
210: Abstützelement
212: Linearführung
214: Pfeilrichtung
216: Elektromotor
218: Seilscheibe
220: Seil
300: Feder
302: Feder
304: Antrieb
306: Antrieb
308: Waschtrommel
310: Feder
312: Feder
314: Gehäuse
316: Feder-Dämpfer-Einrichtung
318: Feder-Dämpfer-Einrichtung
320: Kennlinie
322: Dämpferelement
324: Abstützelement
400: Betriebspunkt
402: Betriebspunkt
404: Federkennlinie
406: Steigung
408: Steigung
500: Getriebe
502: Laugenbehälter
504: Feder
506: Gehäuse
600: Blattfeder
602: Hülse
700: Schwingungsamplitudenverlauf
702: Bewegung
704: Eigenfrequenz

Claims

Vorrichtung zur Schwingungsabsorption für eine Waschmaschine, die Waschmaschine aufweisend ein Gehäuse (100, 209, 314, 506), einen in dem Gehäuse (100, 209, 314, 506) begrenzt verlagerbar angeordneten Laugenbehälter (102, 502), und eine in dem Laugenbehälter (102, 502) drehbar angeordnete Waschtrommel (208, 308), die Vorrichtung aufweisend eine zwischen dem Gehäuse (100, 209, 314, 506) und dem Laugenbehälter (102, 502) wirksame Federeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung wenigstens eine mechanische Feder (106, 108, 200, 202, 204, 300, 302, 504) und eine kontrollierbare Verstelleinrichtung zum Verstellen einer Vorspannung der wenigstens einen Feder und damit einer zwischen dem Gehäuse (100, 209, 314, 506) und dem Laugenbehälter (102, 502) wirksamen Federkraft aufweist, um eine Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Systems zu verändern.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein gehäuseseitiges erstes Dämpferteil und ein laugenbehälterseitiges zweites Dämpferteil aufweist und die Federeinrichtung zwischen dem ersten Dämpferteil und dem zweiten Dämpferteil wirksam ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung kontrollierbar ist, um die wirksame Federkraft während eines Betriebs der Waschmaschine zu verstellen.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung kontrollierbar ist, um die wirksame Federkraft kontinuierlich zu verstellen.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mithilfe der Verstelleinrichtung ein Betriebspunkt (400, 402) auf einer Kennlinie (404, 205, 320) der wenigstens einen Feder (106, 108, 200, 202, 204, 300, 302) verstellbar ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein verstellbares Getriebe (500) mit einer Federeinrichtungsseite und einer Laugenbehälterseite aufweist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mithilfe der Verstelleinrichtung eine wirksame Federlänge verstellbar ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung wenigstens ein Federmodul mit mehreren mechanischen Federn (106, 108, 200, 202, 204, 300, 302) aufweist und die Federn (106, 108, 200, 202, 204, 300, 302) des wenigstens einen Federmoduls in Reihenschaltung und/oder in Parallelschaltung wirksam sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung wenigstens einen Antrieb (304, 306) mit einem kontrollierbaren Elektromotor (216) und einem Getriebe aufweist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung mehrere mechanische Federn (200, 202, 204) aufweist und die Verstelleinrichtung einen Antrieb zum gemeinsamen Verstellen der Federn (200, 202, 204) aufweist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung mehrere mechanische Federn (300, 302) aufweist und die Verstelleinrichtung mehrere Antriebe (304, 306) zum gesonderten Verstellen der Federn (300, 302) aufweist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung wenigstens ein verstellbares Abstützelement (210, 324) für die wenigstens eine Feder aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abstützelement (210, 324) linear geführt ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung wenigstens einen zwischen dem ersten Dämpferteil und dem zweiten Dämpferteil wirksames Dämpferelement (322) aufweist.
Waschmaschine aufweisend ein Gehäuse (100, 209, 314, 506), einen in dem Gehäuse (100, 209, 314, 506) begrenzt verlagerbar angeordneten Laugenbehälter (102, 502) und eine in dem Laugenbehälter (102, 502) drehbar angeordnete Waschtrommel (208, 308), dadurch gekennzeichnet, dass die Waschmaschine wenigstens eine Vorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei die wenigstens eine Vorrichtung zwischen dem Gehäuse (100, 209, 314, 506) und dem Laugenbehälter (102, 502) wirksam ist.
Verfahren zum Betreiben einer Waschmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Federkraft unter Berücksichtigung einer Drehzahl der Waschtrommel (208, 308) und/oder einer Waschtrommelmasse kontrolliert wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Federkraft bei einem Betrieb der Waschmaschine in einem unterkritischen Betriebsbereich reduziert wird.