ITAN20070008A1

ITAN20070008A1 - NEW BATHTUB IN PLASTIC MATERIAL AND STRUCTURE BOX FOR WASHING MACHINES AND WASHING MACHINE WITH DIRECT MOTOR

Info

Publication number: ITAN20070008A1
Authority: IT
Inventors: Gianfranco Bacelli; Stefano Mancini
Original assignee: Meccanica Generale Srl
Priority date: 2007-02-21
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2008-08-22
Also published as: UA97265C2

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo: Description of the invention entitled:

NUOVA VASCA IN MATERIALE PLASTICO E STRU SCATOLATA PER LAVABIANCHERIA E LAVASCIUGATRICE CON MOTORE DIRETTO NEW TANK IN PLASTIC MATERIAL AND STRU BOX FOR WASHING MACHINES AND DRYERS WITH DIRECT MOTOR

Il trovalo oggetto della presente domanda di brevetto per invenzione si inserisce nel mondo delle lavabiancheria e/o lavasciugatrici (LL) proponendo una nuova modalità di realizzazione della vasca. The object of the present patent application for invention is inserted in the world of washing machines and / or washer-dryers (LL) proposing a new way of manufacturing the tub.

Attualmente il gruppo lavaggio delle LL è costituito da un cestello, all'interno del quale si ripone la biancheria, e da una vasca che lo contiene e consistente in un unico corpo cilindrico chiuso ad una estremità da una base recante al centro un mozzo per il passaggio dell'albero collegato al motore elettrico; il tutto è realizzato in materiale plastico. Currently the washing unit of the LL consists of a basket, inside which the laundry is stored, and a tank that contains it and consisting of a single cylindrical body closed at one end by a base bearing a hub in the center for the passage of the shaft connected to the electric motor; the whole is made of plastic material.

Da un punto di vista fisico durante la fase di centrifuga si genera una forza centrifuga tanto maggiore quanto più alto è il numero di giri, la quale forza, attraverso il mozzo, si trasmette dinamicamente sulla base (fondo) della vasca. Il fondo vasca deve strutturalmente essere progettato al fine di garantire non solo la resistenza meccanica ma anche una limitata deformabilità della struttura stessa. From a physical point of view, during the spin phase a centrifugal force is generated which is all the greater the higher the number of revolutions, which force, through the hub, is dynamically transmitted to the base (bottom) of the tank. The tank bottom must be structurally designed in order to guarantee not only the mechanical resistance but also a limited deformability of the structure itself.

Una eccessiva deformazione della struttura agirebbe infatti sulla corretta inclinazione dell'asse del mozzo e quindi dell'albero motore collegato al cestello con il conseguente rischio di compromissione del corretto funzionamento del cestello (rischio di interferenza con la vasca). An excessive deformation of the structure would in fact act on the correct inclination of the axis of the hub and therefore of the motor shaft connected to the basket with the consequent risk of compromising the correct functioning of the basket (risk of interference with the tank).

Questo importante requisito di controllo della deformabilità è attualmente ancor più determinante in quanto in questi ultimi anni le maggiori aziende mondiali produttrici di LL hanno concentrato la loro attività di ricerca e sviluppo nello studio di una soluzione tecnica nuova per la trasmissione del moto rotatorio dal motore elettrico al cestello porta biancheria. Essa è denominata "direct drive" e permette una semplificazione della tradizionale trasmissione del moto. This important requirement of deformability control is currently even more decisive as in recent years the major world manufacturers of LL have concentrated their research and development activities in the study of a new technical solution for the transmission of the rotary motion from the electric motor. to the laundry basket. It is called "direct drive" and allows a simplification of the traditional motion transmission.

Il motore elettrico è collegato all'albero in modo diretto. Più precisamente la parte retorica è calettata sull'albero e la parte statorica è concentrica alla prima e fissata sulla parete del fondo vasca. Questo nuovo modo di trasmissione dunque rinuncia al tradizionale gruppo puleggia-cinghia ed evita il posizionamento decentrato del motore elettrico. Da un punto di vista meccanico Il "direct drive" non solo aumenta il carico statico e dinamico sul mozzo (causato dal posizionamento a sbalzo della parte rotorica del motore) e quindi su tutta la parete del fondo vasca ma impone una estrema rigidità della struttura che permetta il controllo della deformazione onde evitare che il traferro (ovvero lo spazio tra la parte rotorica e statorica del motore) si modifichi e comprometta il rendimento (e quindi il corretto funzionamento) del motore. The electric motor is directly connected to the shaft. More precisely, the rhetorical part is keyed onto the shaft and the stator part is concentric to the first and fixed on the wall of the tank bottom. This new mode of transmission therefore renounces the traditional pulley-belt unit and avoids the decentralized positioning of the electric motor. From a mechanical point of view, the "direct drive" not only increases the static and dynamic load on the hub (caused by the cantilevered positioning of the rotor part of the motor) and therefore on the entire wall of the tank bottom, but imposes an extreme rigidity of the structure which allows the deformation to be controlled in order to prevent the air gap (i.e. the space between the rotor and stator part of the motor) from changing and compromising the efficiency (and therefore correct operation) of the motor.

Il trovato oggetto della presente domanda introduce una soluzione tecnica che risponde alle suddette esigenze facendo allo stesso tempo registrare anche importanti voci di risparmio economico. Prima di entrare nel dettaglio si descrive brevemente l’attuale stato dell’arte. Come rappresentato in figura 1 , di regola una vasca in plastica per lavatrici e lavasciugatrici è sostanzialmente composta da una struttura rigida costituente la fascia periferica cilindrica (A) che si raccorda ad una parete di fondo circolare (B), ed una parte frontale separata (C), pure di forma circolare, atta a venire unita alla struttura rigida con mezzi di fissaggio noti. All'interno della vasca trova alloggio il cestello (D) porta biancheria che viene posto in rotazione da un albero ad esso solidale. Nella parete di fondo è presente una bussola cilindrica metallica costituente la sede per i cuscinetti di supporto dell’albero cestello suddetto. The invention which is the subject of the present application introduces a technical solution which responds to the aforesaid requirements while also recording important items of economic savings. Before going into detail, the current state of the art is briefly described. As shown in figure 1, as a rule a plastic tank for washing machines and washer-dryers is substantially composed of a rigid structure constituting the cylindrical peripheral band (A) which is connected to a circular bottom wall (B), and a separate front part ( C), also of circular shape, able to be joined to the rigid structure with known fixing means. The laundry basket (D) is housed inside the tub and is rotated by a shaft integral with it. In the back wall there is a cylindrical metal bush constituting the seat for the support bearings of the aforementioned basket shaft.

Per conferire robustezza alla parete di fondo della vasca, necessaria per resistere alle sollecitazioni meccaniche indotte dalla forza centrifuga generata dalla rotazione della massa del carico di biancheria presente nel cestello, si adottano generalmente nervature di rinforzo (E) nel lato verso l’esterno della vasca. To give strength to the bottom wall of the tub, necessary to withstand the mechanical stresses induced by the centrifugal force generated by the rotation of the mass of the laundry load in the drum, reinforcing ribs (E) are generally adopted on the side towards the outside of the tub. .

Una tipica vasca appare dunque come in figura 2 ed è costituita da un unico corpo ottenuto unendo i particolari A, B ed E mostrati in figura 1 . A typical tank therefore appears as in figure 2 and consists of a single body obtained by joining the details A, B and E shown in figure 1.

La soluzione tecnica più semplice ed intuitiva nel caso si volesse applicare il “direct drive" in una vasca tradizionale come quella in figura 2 consisterebbe neH’irrobustire la struttura del fondo aumentando lo spessore delle costole e della parete. The simplest and most intuitive technical solution if you want to apply the "direct drive" in a traditional tank such as the one in figure 2 would consist in strengthening the bottom structure by increasing the thickness of the ribs and the wall.

In realtà lo stato della tecnica propone soluzioni tecniche più complesse come quelle contemplate ad esempio nelle domande di brevetto US 2006/0096330 (figura 3) ed EP 1659204 (figura 4) e nel brevetto US 6148647 (figura 5). Nei suddetti documenti brevettali la soluzione tecnica consiste nell’adozione di anime in metallo applicate mediante tecnica di sovrastampaggio oppure di supporti in metallo per l'albero del cestello opportunamente dimensionati per accettare e permettere il fissaggio dello statore del motore; anch'essi applicati mediante tecnica di sovrastampaggio. In reality, the state of the art proposes more complex technical solutions such as those contemplated for example in patent applications US 2006/0096330 (figure 3) and EP 1659204 (figure 4) and in patent US 6148647 (figure 5). In the aforementioned patent documents the technical solution consists in the adoption of metal cores applied by overmoulding technique or metal supports for the basket shaft suitably sized to accept and allow the fixing of the motor stator; also applied by overmoulding technique.

Si tratta però di soluzioni che rendono più onerosa (in termini di tempo e di costi) la realizzazione del fondo vasca. However, these are solutions that make the construction of the tank bottom more expensive (in terms of time and costs).

Concludendo, è lecito affermare che la descrizione dello stato dell'arte dimostra come attualmente non esista ancora una LL con vasca prodotta esclusivamente in materiale plastico, che consenta il montaggio di un motore diretto senza ricorrere a soluzioni tecniche decisamente poco convenienti da un punto di vista economico e di assemblaggio. In conclusion, it is legitimate to state that the description of the state of the art demonstrates that currently there is still no LL with a tank produced exclusively in plastic material, which allows the assembly of a direct motor without resorting to decidedly inconvenient technical solutions from a point of view. economical and assembly.

La soluzione tecnica oggetto della presente domanda, invece, permette di produrre una vasca per LL in materiale plastico e dotata di trasmissione diretta secondo una modalità che garantisce un risparmio nei costi di produzione e una semplificazione nel processo di produzione e assemblaggio della vasca stessa. The technical solution object of the present application, on the other hand, makes it possible to produce a tank for LL in plastic material and equipped with direct transmission in a manner that guarantees a saving in production costs and a simplification in the production and assembly process of the tank itself.

Alla base di tutto vi è un completo stravolgimento dell'attuale configurazione della vasca. La vasca non è più costituita da un unico corpo ma da un corpo base che viene accoppiato ad un secondo corpo per realizzare un fondo del tipo a “struttura scatolata”. La vasca può essere realizzata secondo diverse versioni tutte basate sul medesimo concetto. At the base of everything there is a complete overturning of the current configuration of the tank. The tank is no longer made up of a single body but of a base body which is coupled to a second body to create a bottom of the "boxed structure" type. The tub can be made in different versions all based on the same concept.

La prima versione che si descrive prevede un corpo base (CB), rappresentato in figura 6, che è costituito da un contenitore cilindrico chiuso ad una estremità per mezzo di una base dalla geometria molto più semplice di quelle ad oggi realizzate. La base infatti consiste in una parete prevalentemente piana la quale si raccorda con la fascia cilindrica per mezzo di nervature di rinforzo (A) e sulla quale sono integrati degli elementi di collegamento (B). The first version described provides a base body (CB), represented in figure 6, which consists of a cylindrical container closed at one end by means of a base with a much simpler geometry than those made to date. The base in fact consists of a predominantly flat wall which is connected to the cylindrical band by means of reinforcing ribs (A) and on which connecting elements (B) are integrated.

Il secondo corpo che si collega al primo è mostrato in figura 7. Esso consiste in una struttura innovativa altamente compatta che raggruppa elementi per il fissaggio dello statore (A) del motore elettrico, un supporto per i cuscinetti (B) del mozzo dell'albero del cestello ed elementi di trasmissione (C) delle tensioni generate dalla forza centrifuga. Questa struttura poggia (è stampata) su una parete che funge da base e da coperchio (D). The second body that connects to the first is shown in figure 7. It consists of an innovative highly compact structure that groups together elements for fixing the stator (A) of the electric motor, a support for the bearings (B) of the shaft hub of the basket and transmission elements (C) of the tensions generated by the centrifugal force. This structure rests (is printed) on a wall that acts as a base and lid (D).

Esternamente il fondo vasca appare piano (espone l'altro lato del suddetto coperchio D) e reca i fori per il fissaggio dello statore del motore elettrico come mostrato in figura 8. La figura 9 rappresenta lo statore (A) assemblato e il rotore (B). Externally, the bottom of the tank appears flat (it exposes the other side of the aforementioned cover D) and has the holes for fixing the stator of the electric motor as shown in figure 8. Figure 9 represents the assembled stator (A) and the rotor (B ).

Gli elementi di trasmissione (C, figura 7) delle tensioni posizionati sulla struttura trovano riscontro sugli elementi di collegamento (B, figura 6) del CB e sono ad essi collegati mediante un processo di saldatura che ne garantisce la continuità fisica. E' proprio l'unione dei due corpi che conferisce alla struttura la caratteristica di "scatolato" permettendo che le tensioni siano distribuite tra il CB e il secondo corpo. I vantaggi che se ne traggono sono uno spessore modesto, una facile stampabilità e una alta rigidezza (molto più alta di quella ottenibile con le tradizionali nervature sul fondo vasca). The transmission elements (C, figure 7) of the tensions positioned on the structure are matched by the connection elements (B, figure 6) of the CB and are connected to them by means of a welding process which guarantees their physical continuity. It is precisely the union of the two bodies that gives the structure the "box-like" characteristic, allowing the tensions to be distributed between the CB and the second body. The advantages obtained are a modest thickness, an easy printability and a high stiffness (much higher than that obtainable with the traditional ribs on the bottom of the tank).

L'originalità del trovato risiede nella progettazione della struttura appartenente al secondo corpo e realizzata intersecando nervature (o costole, figura 7 elemento E) che attraversano e collegano tra loro i diversi elementi e grazie alle quali l'inventore è riuscito a: The originality of the invention lies in the design of the structure belonging to the second body and made by intersecting ribs (or ribs, figure 7 element E) that cross and connect the various elements and thanks to which the inventor has succeeded in:

1 . realizzare una struttura estremamente compatta e rigida tale da presentare una modestissima deformazione nella fase di centrifuga che non permette indesiderate alterazioni del traferro. 1. to realize an extremely compact and rigid structure such as to present a very modest deformation in the centrifugal phase which does not allow undesired alterations of the air gap.

2. ottenere la suddetta rigidezza per mezzo di costole di piccolo spessore che consentono una produzione con basso tempo ciclo ed un ingombro finale notevolmente inferiore a quello del fondo di una vasca tradizionale. 2. to obtain the aforesaid stiffness by means of small thickness ribs which allow a production with a low cycle time and a final size considerably lower than that of the bottom of a traditional tank.

3. conferire alle singole costole E la triplice funzione di elemento di rinforzo strutturale, di elemento di vincolo delle reciproche posizioni tra il mozzo e gli elementi di fissaggio dello statore (impedendo qualsiasi spostamento dello statore rispetto all'albero sul quale è calettato il rotore), di elemento di trasmissione della sollecitazione meccanica fino agli elementi C (sempre figura 7) che la scaricano sul CB. 3. to give the single ribs E the triple function of structural reinforcement element, of constraint element of the reciprocal positions between the hub and the fixing elements of the stator (preventing any displacement of the stator with respect to the shaft on which the rotor is keyed) , of a transmission element of the mechanical stress up to the elements C (again figure 7) which discharge it on the CB.

4. scaricare la sollecitazione meccanica proveniente dal mozzo anche sul CB per mezzo di elementi C che assolvono alla duplice funzione di trasmissione delle tensioni e di fissaggio del secondo corpo al primo. 4. discharge the mechanical stress coming from the hub also on the CB by means of elements C which perform the double function of transmitting the tensions and fixing the second body to the first.

Come già anticipato il presente trovato può essere realizzato in diverse versioni. Esse risultano da tutte le possibili combinazioni di due varianti. As already mentioned, the present invention can be made in different versions. They result from all possible combinations of two variants.

La prima variante è rappresentata dalla ubicazione della struttura interna dello "scatolato". Nella descrizione della prima versione essa compare solidale al coperchio del secondo corpo (figura 7, elemento D). Le stesse prestazioni e caratteristiche si ottengono se la struttura è stampata direttamente sul CB come in figura 10. Da notare che il vantaggio di un tempo ciclo inferiore a quello di una vasca tradizionale si conserva in quanto la struttura è realizzata per mezzo di costole ed altri elementi di piccolo spessore e facile stampabilità. In quest'ultimo versione il coperchio viene sempre collegato mediante saldatura degli elementi di collegamento e ad esso segue l'assemblaggio del motore. The first variant is represented by the location of the internal structure of the "box". In the description of the first version it appears integral with the cover of the second body (figure 7, element D). The same performance and characteristics are obtained if the structure is printed directly on the CB as in figure 10. It should be noted that the advantage of a cycle time shorter than that of a traditional tank is preserved as the structure is made by means of ribs and other elements of small thickness and easy printability. In the latter version, the cover is always connected by welding the connecting elements and is followed by the assembly of the motor.

La seconda variante è rappresentata dalla ubicazione degli elementi di collegamento tra i due corpi. Nella prima versione questi elementi sono presenti su entrambi i corpi (CB e coperchio del secondo corpo). Nulla cambia se essi vengono stampati solo sul CB oppure solo sul coperchio di chiusura del secondo corpo. L'unica differenza rispetto alla prima versione è la lunghezza del singolo elemento che in questi casi dovrà essere maggiore per permettere la saldatura. Tutto ciò non inficia assolutamente le caratteristiche meccaniche dello scatolato". The second variant is represented by the location of the connecting elements between the two bodies. In the first version these elements are present on both bodies (CB and cover of the second body). Nothing changes if they are printed only on the CB or only on the closing cover of the second body. The only difference compared to the first version is the length of the single element which in these cases must be greater to allow welding. All this in no way affects the mechanical characteristics of the box ".

Le combinazioni più importanti sono rappresentate nelle seguenti figure: The most important combinations are represented in the following figures:

Figura 10: struttura interna dello "scatolato" posizionata sul CB ed elementi di collegamento presenti su entrambi i corpi. Figure 10: internal structure of the "box" positioned on the CB and connecting elements present on both bodies.

Figura 1 1 : struttura interna dello "scatolato" posizionata sul CB ed elementi di collegamento presenti sul solo CB. Figure 1 1: internal structure of the "box" positioned on the CB and connecting elements present on the CB only.

Figura 12: struttura interna dello “scatolato" posizionata sul coperchio ed elementi di collegamento presenti su entrambi i corpi. Figure 12: internal structure of the "box" positioned on the cover and connecting elements present on both bodies.

Figura 13: struttura interna dello "scatolato" posizionata sul coperchio ed elementi di collegamento presenti sul solo coperchio. Figure 13: internal structure of the "box" positioned on the lid and connection elements present on the lid only.

Concludendo si elencano i vantaggi globali che il presente trovato offre: In conclusion, the overall advantages that the present invention offers are listed:

• Un importante vantaggio è la diminuzione dei tempi di produzione della vasca. Il CB e il secondo corpo possono essere prodotti contemporaneamente. I tempi ciclo di entrambi (ossia il tempo necessario per stampare il singolo pezzo) diminuiscono notevolmente rispetto a quelli della vasca tradizionale grazie all'alleggerimento della parete del CB e alla presenza di costole di piccolo spessore nella struttura interna allo "scatolato". • An important advantage is the reduction in tank production times. CB and second body can be produced at the same time. The cycle times of both (ie the time required to print the single piece) significantly decrease compared to those of the traditional tank thanks to the lightening of the CB wall and the presence of thin ribs in the internal structure of the "box".

■ Importante conseguenza della nuova configurazione a doppio corpo è la diminuzione dei costi per il materiale plastico. E' richiesta una minore quantità di plastica per singola vasca. ■ An important consequence of the new double body configuration is the reduction in costs for plastic material. Less plastic is required for each tank.

■ Totale integrazione tra la struttura scatolata e il "direct drive". La struttura è progettata in funzione di questo tipo di trasmissione. ■ Total integration between the box structure and the "direct drive". The structure is designed according to this type of transmission.

• Ottimizzazione della distribuzione delle tensioni superficiali nel CB responsabili di una indesiderata diminuzione delle caratteristiche meccaniche del fondo di una vasca tradizionale. • Optimization of the distribution of surface tensions in the CB responsible for an undesirable decrease in the mechanical characteristics of the bottom of a traditional tank.

■ In termini di produzione la presente soluzione permette una doppia opzione sul posizionamento del mozzo; esso può essere posizionato sul CB oppure sul coperchio (D, figura 7). Questa caratteristica conferisce la massima integrabilità del trovato in qualsiasi linea di montaggio già esistente. Non è necessario un rivoluzionamento dell'intero processo di produzione già esistente ma è possibile una sua ottimizzazione. ■ In terms of production, this solution allows a double option on the positioning of the hub; it can be positioned on the CB or on the lid (D, figure 7). This feature confers the maximum integration of the invention into any existing assembly line. It is not necessary to revolutionize the entire existing production process but its optimization is possible.

■ Le diversificazioni di gamma risultano più economiche. Si può cambiare il solo motore elettrico o sostituire il solo secondo corpo in maniera semplice e rapida senza apportare alcuna modifica al CB il quale resterà lo stesso per tutte le versioni. ■ Range diversifications are cheaper. You can change only the electric motor or replace the second body only in a simple and quick way without making any changes to the CB which will remain the same for all versions.

■ Una parete di fondo interna alla vasca con profilo non piano genera rumore durante il lavaggio per effetto del turbinio dell'acqua all'interno delle cavità. Una parete prevalentemente piana come quella del CB elimina questo problema. Oltre al rumore la suddetta parete permette anche un risparmio in termini di volume d'acqua di lavaggio che si traduce in risparmio energetico. Non solo. Ridurre in numero e in grandezza le cavità della parete di fondo interna alla vasca significa anche ridurre la quantità di acqua ristagnante e conseguentemente il cosiddetto biofilm ossia lo strato dei residui del bagno lavante negli spigoli delle cavità che col tempo generano batteri e cattivi odori. ■ A bottom wall inside the tank with a non-flat profile generates noise during washing due to the swirl of water inside the cavities. A predominantly flat wall like that of the CB eliminates this problem. In addition to the noise, the aforementioned wall also allows savings in terms of washing water volume which translates into energy savings. Not only. Reducing the number and size of the cavities in the bottom wall inside the tank also means reducing the amount of stagnant water and consequently the so-called biofilm, i.e. the layer of washing bath residues in the edges of the cavities that over time generate bacteria and bad odors.

Claims

CLAIMS 1 - Washing machine or washer-dryer comprising a tank, a basket inside the tank coaxial to it and a transmission shaft connected to the basket, characterized by the fact that the tank is made exclusively of plastic material, the bottom of the tank consists of a boxed structure and the electric motor is connected directly to the basket shaft and coaxially to it (direct drive transmission) 2 - Found as in claim 1, characterized by the fact that the bottom of the boxed structure tank is made by enclosing, between the wall of the base of a cylindrical container (tank body) and a second wall which acts as a lid and connected to the first by means of suitable elements welded to each other, an innovative extremely compact structure obtained thanks to a play of ribs which, in addition to performing the function of structural stiffening, connect together the elements for fixing the stator of the electric motor, the bearing support for the hub of the shaft and the aforementioned connecting elements between the two walls. 3 - Found as per Claim 2, characterized in that the ribs of the internal structure perform the triple function of a structural reinforcement element, a binding element of the reciprocal positions between the bearing support for the shaft hub and the fastening elements of the shaft. stator (preventing any relative displacement), of the transmission element of the mechanical stress up to the connecting elements of the two walls (base of the tank body and lid). 4 - Found according to Claim 2, characterized in that the structure enclosed between the two walls can be printed on the wall of the base of the tub body or on the wall which acts as a lid. 5 - Found according to Claim 2, characterized in that the connecting elements can be integrated in the wall of the base of the tub body or in the wall which acts as a lid or on both. 6 - Found according to Claim 2, characterized in that the connecting elements can have any geometric shape. 7 - Found according to Claim 2, characterized in that the second wall which acts as a lid can have any geometric shape. 8 - Found according to claims 1 and 2, characterized in that the electric motor is positioned outside the tank close to the wall acting as a lid.