JPS5854295B2 - ダンパ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は例えばピストン形ダンパに係り、特にダンパの
減衰量を調整可能にした機構に関するものである。

従来この種のダンパとして第１図の断面図に示すものが
用いられていた。

すなわち図において、１はシリンダ、２はこのシリンダ
１内に挿入されたコイルばね、３はこのコイルばね２の
押圧付勢によりシリンダ１と相対移動するピストン、４
はピストン３の環状溝に挿入された摩擦材であり、シリ
ンダ１内壁に接している。

５はピストン３と外部部材とを連結するロッドである。

このダンパでは、シリンダ１とロッド５との間に静荷重
を加えコイルばね２を圧縮変形した状態でシリンダ１と
ロッド５との間に動荷重が加わると、ロッド５とシリン
ダ１とが相対的に軸方向移動し、ピストン３も同様に移
動する。

したがってピストン３の環状溝に挿入されシリンダ１内
壁に接している摩擦材４は、シリンダ内壁との摩擦によ
り摩擦熱を発生する。

これによりシリンダ１とロッド５との間に加わる動荷重
による運動エネルギは熱エネルギに変換され、減衰され
ることになる。

ところで、このダンパは種々の装置に使用されているが
、その代表例として遠心脱水機能を備えた全自動洗濯機
がある。

第２図は第１図に示すダンパ６を組み込んだ全自動洗濯
機を示すものであるが、脱水に関係する部分のみを示し
他の構成は省略しである。

同図において、８は外枠、９は外枠８内に上部空間１０
と下部空間１１とを画成する永住切板、１２は上部空間
１０内に配設したバスケットであり、バスケット１２０
回転軸１３は上、下部空間１０，１１間の水密を保持す
るシール１４、パツキン１５を通って下部空間１１に突
出している。

しかして下部空間１１には外枠８に固定した強化板１６
と、この強化板１６に円周方向数ケ所のダンパ６を介゛
して接続された下部主板１７が配され、この下部主板１
７には上軸受箱１８、下軸受箱１９を介して上記バスケ
ット１２の回転軸１３が支持されている。

２０は回転軸１３の下端に設けたプーリ、２１はこのプ
ーリ２０と駆動電動機用プーリ（図示せず）との間に掛
回したベルトである。

この全自動洗濯機におけるダンパ６の役割は、バスケッ
ト１２を含む回転体の振動を減衰させて外枠８に伝える
ことにある。

つまりバスケット１２内に入れた洗濯物の洗濯またはす
すぎの作業が終了すると、次にバスケット１２を高速で
回転させて洗濯水２２の排水と洗濯物の脱水を行う。

すなわちバスケット１２の高速回転により洗濯水２２に
遠心力を発生させると、バスケット１２が上撚がりにな
っているため洗濯水２２および洗濯物に含まれる水は遠
心力によってバスケット１２の内壁面を伝わって上昇し
、排水誘導リング２３を経て水蛭切板９上に落下しホー
ス（図示せず）を介して機外に排出される。

この場合、脱水された洗濯物は遠心力によってバスケッ
ト１２の内面に圧着しているが、その様子は洗濯物の大
小等によって当然ばらついているため、回転体として不
釣合錘りが発生することが多い。

このためこのような洗濯機では、一般にダンパ６のコイ
ルばね２とダンパ６で支えられる下部主板１７および回
転軸１３、バスケット１２、洗濯物等を含む回転体等と
で作られる固有振動数をバスケット１２の定格回転数に
比して数分の１またはそれ以下にしている。

すなわち、このように定格回転数が固有振動数の数倍ま
たはこれ以上の値になると、ダンパで支えた部分の振動
が小さくなり防振機構を形成することになる。

一方、回転体の不釣合錘りに起因する遠心力が、ダンパ
６を通じて外枠８へ伝わる割合、すなわち広く知られて
いる力伝達率は第３図の特性線図に示すようなものにな
る。

従来の装置では一般に同図に実線で示すように減衰を大
としており、この場合には破線で示す減衰を小にしたと
きに比し、固有振動数附近では力伝達率が小さいが、振
動数比が７７以上になると力伝達率が大きくなることが
わかる。

すなわち、バスケット１２の定格回転数が振動数比で数
倍またはそれ以上の従来装置では、減衰を小としたとき
よりも外枠８に大きな力が加わることになり、外枠８の
振動の増加を招くので不都合である。

また逆にダンパの減衰を小さくして使用すると、振動数
比が大きいところで使用するのには都合がよいが、バス
ケット１２０回転数が増加する途中、固有振動数附近で
ダンパ６で支えた部分の振動が大きくなるため、バスケ
ット１２が外枠８内面に衝突するおそれがあり、単純に
減衰を小さくすることはできないほどの問題点があった
。

本発明は上記のような事情に鑑み、ダンパに加わる荷重
の大小に応じて自動的に減衰が大小に変わる荷重の大小
に応じて自動的に減衰が大小に変化するダンパを提案し
、全自動洗濯機に利用した場合には、回転体の低速域で
、これが外枠に衝突することがなく、定格回転域では遠
心力による力伝達率を小さくできるようにしたものであ
って、摺動部材、例えばシリンダの外周面に摩擦力可変
用の穴または凹陥部を設けて、荷重の大なるときは、そ
の荷重により摺動部材と摩擦材とを接触面積が増加する
ように位置せしめ、荷重が小なるときには接触面積が減
少するように相対位置を移行させ摩擦力を増減させて、
減衰力を常に最適に保ち帰るようにしたことを特徴とす
るものである。

このような本発明による一実施例を第４図の断面図につ
いて説明する。

すなわち、図において１ａは従来のシリンダ１と同様の
ものであるが、このシリンダ１ａには摩擦力可変用の穴
７が設けられており、この例ではピストン３０ストロー
クにみあうように上部を頂点とする三角形に形成されて
いる。

なお、図中その他の符号は第１図と同一部分を示し、ま
た減衰力に関係しないコイルばね２は図示を省略してい
る。

本発明によるダンパは以上のように構成されているので
、シリンダ１ａの側壁に設けられた穴７は、ピストン３
のストローク範囲において、シリンダ１ａと、ピストン
３の外周に設けられた摩擦材４との接触面積を変えるよ
うにしたものであり、ピストン３の位置により摩擦力す
なわちダンパの減衰力を変えるようにしたものである。

一般に摩擦による抵抗力は下式で求められる。

駆動電動機（図示せず）、バスケット１２、洗濯物（図
示せず）、洗濯水２２等の各重量の総和である。

この重量がダンパ６に働らいたときのダンパ６内のピス
トン３の位置を第４図のＡの位置となるようにコイルば
ね２のバネ定数を選定しておく、このときダンパ６の減
衰は大きくなっているので排水、脱水が開始され、バス
ケットが停止の状態から回転を始め、回転数が上昇して
行く途中においては、その力伝達率は第３図の実線に示
すように減衰大のときの曲線に相当するので、共振周波
数附近でも大きくならない。

さらに回転数が上昇して排水、脱水が進むと、７色ケッ
ト１２内の洗濯水２２が外部へ排出されるので、ダンパ
６に働く静荷重がその重量外だけ軽くなる。

実際にはダンパ６に働く静荷重は半分に減少する。

このとき、ダンパ６はその内部のコイルばね２の復元力
によりピストン３の位置を第４図のＢの位置へ変化させ
る。

このピストン３の移動は、排水の進捗に追随して円滑に
行われる。

このようにしてピストン３がＢの位置へ移動すると、摩
擦力が減少してダンパ６の減衰が減少する。

したがってバスケット１２の定格回転数附近では、第３
図に示したように力伝達率が小さくなり、換言すれば洗
濯機の振動は小さくなる。

なお、脱水が完了し、バスケット１２の回転を停止させ
るときには、フレーキ（図示せず）を用いて瞬時に行な
うので、回転降下中の共振周波数点通過時に、振動が大
きくなることはない。

なお、上記実施例では摩擦力可変用の穴７の形状を三角
形としたが、第５図に示す穴７１、または７２．７３の
ように、ピストン３の位置により、シリンダ１ａとの接
触面積が変化するものであれば、同一の効果が得られる
ことは明らかである。

また、上記実施例では穴７を、シリンダ１ａ側壁を貫通
する穴として説明したが、摩擦材４が接触しないような
凹陥部をシリンダ１ａの内壁面に設けてもよい。

さらにまた、以上の説明では本発明によるダンパを洗濯
機内部の主要部材中下げ部位に使用して静荷重の変化に
応じて摩擦摺動区域を移行させ、この移行に伴って摩擦
接触面積を変化させる装置について述べたが、その他の
装置、例えば回転軸の自由端に、この軸と直交する方向
に本発明によるダンパを設け、シリンダ装置等の他の駆
動手段Ｆ＝μ ・Ｗ （１） 但し Ｆ：抵抗力 μ：摩擦係数 Ｗ：摩擦面にカミる力の総和 また、上記のようなダンパにおいては、シリンダ１，１
ａとピストン３との間に挿入された摩擦材４がシリンダ
１，１ａの内壁面を摩擦することにより抵抗力を得てい
るので、摩擦面の接触面圧が接触面積に関係しなくなっ
ている。

したがって、摩擦面にカミる力の総和Ｗは Ｗ＝Ｐ−Ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（２）但し Ｐ：接触面圧 Ａ：接触面積 で表わされ、この（２）式を（１）式に代入するとＦ＝
μ・Ｐ−Ａ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・（３）が得られる。

この（３）式がダンパの抵抗力を表わすことになる。

ここで、ダンパの減衰力は、ダンパ内で消費される運動
エネルギによるが、この運動エネルギはダンパの抵抗力
と、ピストンのストロークの積に比例するので、上記（
３）式とから、ダンパの減衰力は、シリンダ１ａと摩擦
材４との接触面積により調整が可能となる。

いま、ロッド５が矢印Ｐの方向へ引かれ、ピストン３が
シリンダ１ａ中を上昇してＡの位置へ移動したとすると
、摩擦材４と、シリンダ１ａとの接触面積は、ピストン
３がシリンダ１ａに設けられた穴７の狭い方へ移動する
ので大きくなる。

したがって、シリンダ１ａとピストン３との摩擦力が大
きくなり、ダンパとしての減衰力は増加する。

逆に、ロッド５が矢印Ｐと逆の方向へ移動すると、ピス
トン３が穴７の広い方、例えばＢの位置へ移動して摩擦
材４とシリンダ１ａとの接触面積が減少し、ダンパとし
ての減衰力が減少する。

次に、以上のような機能を有する本発明によるダンパを
全自動洗濯機に適用した場合の動作を第２図ないし第４
図について述べる。

すなわち洗濯機の動作として、洗濯、すすぎが終了し、
次の行程の排水、脱水へ移行する前の状態では、ダンパ
６に働らく静荷重は、下部主板１７、回転軸１３、によ
り、被接触部材と摺動部材のいずれか一方を移行させて
、摩擦摺動区域を移動させることにより、上記回転軸の
振動の減衰量を制御するようにした防振部材としても利
用できるものである。

以上のように本発明によれば、ダンパの被接触部材の接
触面に摺動部材の移動方向に沿わせた孔または凹陥部を
設けるとともに、被接触部材と摺動部材のいずれか一方
に摩擦摺動区域を移行させる移動手段を連結し、この移
動手段の作動により摩擦接触面積を変化させて、伝達さ
れる振動の振動数比に対応して力伝達率を抑制すること
ができ、したがって適切な振動減衰が得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のダンパな示す断面図、第２図はダンパの
一部用例を示す洗濯機の部分断面図、第３図はダンパの
力伝達率を示す特性線図、第４図は本発明によるダンパ
の一実施例を示す断面図、第５図は本発明の他の実施例
による穴の形状を示す図である。 １・・・・・・シリンダ、３・・・・・・ピストン、４
・・曲摩擦材、７・・・・・・穴、なお、図中同一符号
は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被接触部材と、伝達された振動によりこの被接触部
   材の接触面と摩擦摺動する摺動部材とを備え、両部材間
   に生ずる摩擦力により振動を減衰させるダンパにおいて
   、上記被接触部材の接触面に上記摺動部材の移動方向に
   沿わせて孔または凹陥部を形成するとともに、上記両部
   材のいずれか一方には、被接触部材の接触面に沿い、摺
   動部材の振動による摩擦摺動区域を移行させる移動手段
   を連結し、この移動手段の作動により、両部材間の摩擦
   接触面積を変化させて伝達される振動の減衰量を制御す
   るようにしたことを特徴とするダンパ。 ２ 孔または凹陥部を摺動部材の変位方向に沿わせたほ
   ぼ三角形状にしてなる特許請求の範囲第１項記載のダン
   パ。 ３ 両部材間に弾力部材を介在させ、上記両部材のいず
   れか一方に加わる荷重に応じて上記弾力部材に抗し上記
   両部材間の摩擦摺動区域を移行させる移動手段を備えて
   なる特許請求の範囲第１項または第２項記載のダンパ。