JPH0731788A - 洗濯機 - Google Patents

洗濯機

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JPH0731788A
JPH0731788A JP5183026A JP18302693A JPH0731788A JP H0731788 A JPH0731788 A JP H0731788A JP 5183026 A JP5183026 A JP 5183026A JP 18302693 A JP18302693 A JP 18302693A JP H0731788 A JPH0731788 A JP H0731788A
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JP
Japan
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washing machine
cylinder
urging
tub
suspension device
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Pending
Application number
JP5183026A
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English (en)
Inventor
Masumi Ito
眞純 伊藤
Masahito Shindo
雅人 真道
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Main Body Construction Of Washing Machines And Laundry Dryers (AREA)
  • Combined Devices Of Dampers And Springs (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 脱水初期から脱水完了時まで効率よく振動を
抑える。 【構成】 洗濯兼脱水槽となる内槽5と、内槽5の外側
に配置された外槽3と、この外槽3を、洗濯機本体1上
部より懸垂支持するサスペンション装置9とを備えた洗
濯機において、脱水運転時に、サスペンション装置9を
介して前記外槽3に付勢力を与える付勢手段53を備え
ていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は脱水初期から完了時ま
で効率よく振動が抑えられるようにした洗濯機に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、全自動洗濯機にあっては、内側
に洗濯兼脱水槽となる内槽が配置された外槽を、サスペ
ンション装置によって懸垂支持し、脱水時の振動エネル
ギーをサスペンション装置によって吸収するようになっ
ている。
【0003】サスペンション装置の概要は、図15に示
すように脱水槽側に支持されたシリンダ101内に、圧
縮に対し反力を与える金属ばね103と、その金属ばね
103を支えるとともにシリンダ101との空間内の空
気を密閉するピストン105とからなっている。ピスト
ン105は洗濯機本体側に支持された吊り棒107に装
着支持され、吊り棒107と同時に移動する。金属ばね
103が洗濯兼脱水槽の振動により圧縮されると、ピス
トン107は上方へ移動し、この時4種類の力が発生す
る。
【0004】(a) 金属ばね103が圧縮されて生じる金
属ばね反力(ばね定数km )。
【0005】(b) ピストン105とシリンダ101間の
空気が圧縮されて生じる空気ばね反力(ばね定数
a )。
【0006】(c) シリンダ101と吊り棒107の隙間
や、ピストン105やシリンダ101壁面に設けられた
小孔109からの空気の流出(矢印)にともなう粘性ま
たは圧力損失による減衰力(等価粘性減衰係数ca )。
【0007】(d) ピストン105の外周部とシリンダ1
01の内壁との摩擦による摩擦力(等価粘性減衰係数c
f )。
【0008】全自動洗濯機は、脱水運転時に洗濯物の偏
りにより外槽が振れ回るが、簡単のため1自由度にて考
えると、横方向の振動振幅Xは、
【数1】 ここで、n=c/2m ωn :共振周波数(=sqr(k/m)) mu:洗濯物の偏り質量 m:振動系の質量 c:減衰係数 r:振れ回り中心からアンバランスまでの距離 ω:洗濯兼脱水槽回転数 δ:位相角 と表される。
【0009】また、洗濯機本体となる外箱への伝達力F
は F=Xsqr(k2 +(cω)2 ) …(2) で表される。
【0010】洗濯機の振動系としては振動振幅Xと外箱
への伝達力Fの両方を小さくすることが要求されるが、
そのための振動系の要素(振動系質量m、減衰係数c、
ばね定数k)は式(1)および(2)から回転数ωに対
し、表1のように設定する必要がある。
【0011】
【表1】 すなわち、減衰係数に関しては、洗濯兼脱水槽の回転数
ωが振動系の固有振動数ωnと等しい時は大きい方が良
く、洗濯兼脱水槽の回転数ωが振動系の固有振動数ωn
よりも大きい時には小さい方が良い。一方、ばね定数に
ついては、洗濯兼脱水槽の回転数に依らず小さい方が良
い。
【0012】さらに、6自由度にて振動解析を行い、洗
濯兼脱水槽の回転開始時から、定常回転までの外箱への
伝達力Fsを求めると、図16、図17のようになる。
回転開始直後の極大値Ftと定常回転時の伝達力Fsを
図16、図17のように定義し、減衰係数を変化させ、
伝達力を求めると、図18のようになり、表1に示した
減衰係数の傾向と一致することがわかる。
【0013】一方、前述した現行のサスペンション装置
の各要素は、洗濯兼脱水槽の回転数により、通常、ばね
定数ka 、減衰係数ca 、摩擦力cf は図19〜図21
のごとく変化する。これらをまとめると、表2のように
なる。
【0014】
【表2】 また、ばね定数ka と減衰係数ca とは互いに関連して
おり、低回転数時に減衰係数ca を大きくなるようなば
ね定数の構造をとると、高速回転時(定常回転数時)で
のばね定数ka の増加が大きくなる。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、現行の
サスペンション装置では、洗濯兼脱水槽の回転数によ
り、ばね定数は大きく、減衰係数はほぼ変化がなく、前
述した振動系として望ましい変化とは異なる。
【0016】ばね定数に関しては、一般に小さい方が望
ましいが、あまり小さすぎると、低回転数時におおきな
振幅が生じた場合、ばねが密着し、ばねとして働かなく
なる可能性があるため、ばね定数は必要最低限の値を確
保しなければならない。
【0017】このために、低回転となる脱水初期時及び
高速回転となる連続運転時に、最適なばね定数となり得
ないため低振動化を図る上で妨げになっていたものであ
る。
【0018】そこで、この発明は、脱水初期時から脱水
完了時まで効率よく振動が抑えられるようにした洗濯機
を提供することを目的としている。
【0019】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、洗濯兼脱水槽となる内槽と、内槽の外
側に配置された外槽と、この外槽を、洗濯機本体上部よ
り懸垂支持するサスペンション装置とを備えた洗濯機に
おいて、脱水運転時に、サスペンション装置を介して前
記外槽に付勢力を与える付勢手段を備える。
【0020】あるいは、脱水運転時に、制御手段によっ
てサスペンション装置の減衰係数を可変制御するもので
ある。
【0021】また、外槽を付勢する付勢力に、空気圧、
電磁石を用いる。
【0022】さらに、外槽を付勢する付勢力は、脱水運
転開始後、所定時間経過するまでとしたり、脱水運転開
始後のモータあるいは、内槽が所定回転数に到達するま
で与えられるようにする。
【0023】また、外槽を付勢する付勢力は、洗濯機本
体の振動を検出する検出手段からの検出信号に基づいて
制御することが望ましい。
【0024】
【作用】かかる洗濯機によれば、脱水運転時に発生する
振動は、サスペンション装置によって吸収される。この
場合、低回転となる脱水初期時にあっては、振動系に対
応して的確に作動する付勢手段によって大きい減衰が与
えられ振動を抑制する抑制力が得られる。また、高速回
転となる連続運転時にあっては、付勢手段による付勢力
が解除されるため、小さい減衰が与えられ、高速回転時
に空気ばねとなるのを防ぎ、外箱となる洗濯機本体に伝
達される伝達力を結果的に小さく抑えられる。この結
果、低振動の状態が得られるようになる。
【0025】
【実施例】以下、第1図乃至第7図の図面を参照しなが
らこの発明の一実施例を詳細に説明する。
【0026】図中1は自動洗濯機の外箱となる洗濯機本
体を示しており、内部には洗濯槽となる外槽3と洗濯兼
脱水槽となる内槽5が設けられ、外側の外槽3は、四箇
所の吊り棒7と、吊り棒7に連繋されたサスペンション
装置9を介して吊設支持されている。
【0027】外槽3の底部には排水ホース11が接続さ
れた配水管13が設けられ、配水管13には開閉可能な
排水弁15が設けられている。
【0028】一方、内槽5の上部にはバランサ17が、
底部となる下部にはパルセータ19がそれぞれ設けら
れ、パルセータ19は二重軸となる第1伝導軸21に固
着されている。内槽5の底部は、リング状の制動面を備
えた第2伝導軸23のフランジ25に結合支持され、V
ベルト27を介して入力される駆動モータMからの駆動
力は、クラッチ29を切換えることで前記第1、第2伝
導軸21,23にそれぞれ伝達される。したがって、第
1伝導軸21に駆動力が伝達されることで、パルセータ
19の回転が可能となり、第2伝導軸23に駆動力が伝
達されることで内槽5の回転が可能となっている。
【0029】サスペンション装置9は、密閉蓋31で下
方を密閉されたシリンダ33内に、金属ばね35と、ゴ
ム製のピストン37が配置され、シリンダ33は、前記
外槽3にブラケット39を介して固定支持されている。
ピストン37のシリンダ33との接触面は、ふっそ系樹
脂により表面処理され、滑動面が確保されている。
【0030】ピストン37は、前記シリンダ33内に嵌
挿された吊り棒7の下端に固着されることで、上方にば
ね室41が、下方に、所定の空気圧が確保される空気圧
室43がそれぞれ形成されるようになっている。
【0031】金属ばね35は、前記ばね室41内にセッ
トされ、シリンダ33内の吊り棒7に介装されると共に
金属ばね35の一端はピストン37に、他端はシリンダ
33の天井面にそれぞれ接触作用している。
【0032】ばね室41は、ピストン37の上下動に対
応して空気が出入りする出入口45を有している。
【0033】空気圧室43は、前記シリンダ33の連通
孔47と連通し合う通過抵抗の大きい制御通路49と、
排出口51がそれぞれ設けられ、制御通路49は所定の
長さLが確保されると共に、制御通路49を介して外部
へ通じている。
【0034】排出口51には、前記密閉蓋31に装着さ
れ付勢手段53となる駆動モータ55と駆動モータ55
によって開閉自在に制御される開閉弁57が設けられて
いる。開閉弁57は、開閉によって、空気圧室43の空
気圧が制御通路49を通過する通過量によって減衰係数
を制御するものである。即ち、制御通路49通過時の抵
抗に対応して、サスペンション装置9のピストン37及
びシリンダ33を介して吊り棒7、即ち、外槽3の動き
量に制限が与えられることで振動を抑える抑制力が得ら
れるようになっており、開閉弁57の全閉時、空気圧は
全量制御通路49を通過し、振動を抑える抑制力は最大
となる。また、全開の時、制御通路49の通過量はほぼ
ゼロとなり、付勢力の解除状態が得られるよう設定され
ている。
【0035】この場合、図1から図7に示すように、4
箇所に設けられたサスペンション装置9の排出口51
を、チューブ52を介して制御弁59を備えたアクチュ
エータ61と連通し、付勢ばね63により常時全閉状態
にある前記制御弁59をソレノイド65によって矢印方
向に制御することで、4箇所の排出口51の開閉制御を
一度に行なえるようにしてもよい。
【0036】駆動モータ55は、オンで開閉弁57を
開、オフで開閉弁57を閉とするよう機能し、図3に示
すように、脱水開始時から所定時間、オフ状態が確保さ
れた後、オン状態となるよう設定され、オフ状態からオ
ン状態までが付勢力を与える領域Dとなっている。
【0037】このように構成された洗濯機によれば、脱
水初期時にあっては、一定時間、開閉弁57を全閉状態
とする。この時、空気圧室43の空気圧は、狭い制御通
路49を通過する時の抵抗によって、大きい減衰が与え
られ、ピストン37及び吊り棒7を介して外槽3を付勢
する付勢力、即ち、振動を抑える抑制力が得られる。し
たがって、洗濯物のアンバランスによる脱水初期時の外
槽3の振動及び洗濯機本体1(外箱)への伝達力を低減
する。
【0038】この時の振動系の固有振動数ωnは2〜3
Hzと低く、脱水開始後、数秒で通過する。
【0039】次に、高速回転となる連続運転に入ると、
開閉弁57は全開となり、排出口51から空気圧が逃げ
るため、付勢力は解除され小さい減衰が与えられる結
果、高速回転時の空気ばねとなるのを防ぎ、洗濯機本体
1(外箱)への伝達力を結果的に小さく抑えられるよう
になる。
【0040】図8は第2実施例を示したもので、外槽3
を付勢する付勢力に電磁石67を用いたものである。
【0041】即ち、全体あるいはその一部が導電性の材
質からなるシリンダ41内の導電性部33aにコイル6
9を有するコア67を設け、ピストン37とコイル69
の間に吊り棒7と一体で動くサブシリンダ71を設け
る。ばね室41には、金属ばね35を配置する一方、空
気による空気ばね及び減衰をなくすための出入口45を
設けるものである。
【0042】したがって、コイル69に電流が流れる
と、コア67とシリンダ33間に磁界が形成され、サブ
シリンダ71を保持する力が発生する。これにより、洗
濯物のアンバランスによって外槽3が振動し、シリンダ
33に対し吊り棒7が相対的に移動すると吊り棒7と一
体に動くサブシリンダ71も動くため、これを保持しよ
うとする付勢力により大きな減衰が与えられる。一般に
全自動洗濯機の振動系の固有振動数ωa は2〜3Hzと
低く、脱水開始後数秒で通過する。従って図9に示すよ
うに脱水開始後一定時間Tc経過までコイル69に通電
することで大きな付勢力が与えられ、抑制力として働く
結果、外槽3の振動と洗濯機本体1への伝達力を低減す
る。
【0043】また、一定時間Tc経過後、通電を停止
し、電磁力67による保持力を解除して減衰を無くす
と、ピストン37とシリンダ33との摩擦および空気減
衰・ばねが作用しないため、洗濯兼脱水槽の回転数増加
にともなう空気ばね定数増加や、摩擦減衰の増加という
影響が除去でき、高回転数時に洗濯機本体1への伝達力
を極力小さくすることが可能となる。
【0044】また、前述の時間のかわりに、図10に示
すように洗濯兼脱水槽の回転数もしくは、モータの回転
数を検出し、本実施例のコイル69への通電を制御する
ことで、同様の効果が得られる。モータトルクが一定の
場合、脱水開始時における洗濯兼脱水槽の回転数の増加
割合は洗濯物の量により変化し、洗濯物が多いほど小さ
くなる。従って回転数で制御すると、洗濯物の量に依ら
ない安定した効果が得られる。
【0045】図11と図12は第3実施例を示したもの
である。即ち、空気が出入する出入口45が設けられた
シリンダ38内には、金属ばね35を支えるための吊り
棒7と、吊り棒7と一体に移動するピストン37を具備
し、吊り棒7は洗濯機本体1に懸垂支持されている。ま
た、シリンダ33は外槽3にブラケット39を介して固
定支持されている。
【0046】ピストン37には、ラックギヤ73が設け
られる一方、ラックギヤ73には、シリンダ33の外部
に取付けられた2つのDCモータ75,75のピニオン
ギヤ77が噛み合っている。
【0047】DCモータ75は、DCモータ75の両電
極間の抵抗を例えば、脱水運転開始時からの時間によっ
て可変とする図外の制御部によって制御される。DCモ
ータ75の回転運動を拘束する力は、前記抵抗が小さい
ほど大きくなる。その関係を図13に示す。
【0048】したがって、洗濯物のアンバランスによる
脱水初期に発生する振動が外槽3を介して吊り棒7が上
下動すると、ラックギヤ73と噛み合うピニオンギヤ7
7によってDCモータ75は正転、逆転を繰返す。この
時に、DCモータ75の両電極間の抵抗が小さい(ショ
ートされた)状態では、DCモータ75の回転運動を拘
束する力が付勢されるため、大きな減衰が与えられ、吊
り棒7を介して駆動を抑える抑制力が得られる。
【0049】一方、高速運転に入り、DCモータ75の
両電極間の抵抗が大きい(オープン)状態では、DCモ
ータ75の回転運動を拘束する力が解除されるため、小
さい減衰となり、洗濯機本体1への伝達力を結果的に小
さく抑えられる。
【0050】この場合、図2に示すように、シリンダ3
3あるいは外槽3とシリンダ33の接合領域に振動の速
度を検出する検知センサSを設け、検知センサSにて検
知された検知信号に基づいて、振動系に対して逆らう方
向に、DCモータ75を制御して、減衰が与えられるよ
うにし、抑制力を確保するようにしてもよい。減衰を与
える大きさは、図14に示すようにDCモータ75に供
給する電流にて制御することで達成できる。
【0051】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明によれ
ば、振動系のサスペンション装置の特性を、内槽の回転
数あるいは、外槽、洗濯機本体の振動に対応して的確に
変更させることができるため、脱水初期から完了時まで
確実な低振動化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るサスペンション装置の概要説明
図。
【図2】洗濯機全体の概要説明図。
【図3】第1実施例の制御のタイミングチャート。
【図4】変形例を示した図1と同様の概要説明図。
【図5】4箇所の排出口をアクチュエータに接続した説
明図。
【図6】アクチュエータの平面図。
【図7】アクチュエータの切断面図。
【図8】第2実施例のサスペンション装置の概要説明
図。
【図9】第2実施例のタイミングチャート。
【図10】第2実施例のタイミングチャート。
【図11】第3実施例を示したサスペンション装置の概
要切断面図。
【図12】図11の概要切断平面図。
【図13】DCモータに付加する抵抗値と回転拘束力の
関係を示した特性図。
【図14】DCモータに供給する電流値と振動速度の関
係を示した特性図。
【図15】従来のサスペンション装置を示した図1と同
様の概要説明図。
【図16】脱水運転開始時からの外箱への伝達力を示し
た減衰係数が小さい場合の説明図。
【図17】脱水運転開始時からの外箱への伝達力を示し
た減衰係数が大きい場合の説明図。
【図18】減衰係数と外箱への伝達力を示した特性図。
【図19】洗濯兼脱水槽の回転数による空気のばね定数
による変化を示した特性図。
【図20】洗濯兼脱水槽の回転数による空気の減衰係数
の変化を示した特性図。
【図21】洗濯兼脱水槽の回転数による摩擦減衰の変化
を示した特性図。
【符号の説明】
1 洗濯機本体(外箱) 3 外槽 5 内槽 9 サスペンション装置 53 付勢手段

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 洗濯兼脱水槽となる内槽と、内槽の外側
    に配置された外槽と、この外槽を、洗濯機本体上部より
    懸垂支持するサスペンション装置とを備えた洗濯機にお
    いて、脱水運転時に、サスペンション装置を介して前記
    外槽に付勢力を与える付勢手段を備えていることを特徴
    とする洗濯機。
  2. 【請求項2】 サスペンション装置は、脱水運転時に、
    制御手段によって減衰係数が可変制御されることを特徴
    とする請求項1記載の洗濯機。
  3. 【請求項3】 外槽を付勢する付勢力は、空気圧である
    ことを特徴とする請求項1記載の洗濯機。
  4. 【請求項4】 外槽を付勢する付勢力は、電磁石である
    ことを特徴とする請求項1記載の洗濯機。
  5. 【請求項5】 外槽を付勢する付勢力は、脱水運転開始
    後、所定時間経過時まで与えられていることを特徴とす
    る請求項1記載の洗濯機。
  6. 【請求項6】 外槽を付勢する付勢力は、脱水運転開始
    後のモータあるいは、内槽が所定回転数に到達するまで
    与えられていることを特徴とする請求項1記載の洗濯
    機。
  7. 【請求項7】 外槽を付勢する付勢力は、洗濯機本体の
    振動を検出する検出手段からの検出信号に基づいて制御
    されることを特徴とする請求項1記載の洗濯機。
JP5183026A 1993-07-23 1993-07-23 洗濯機 Pending JPH0731788A (ja)

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