專利名稱：在高速脫水循環(huán)期間減少洗衣桶位移的方法和懸掛系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及洗衣機(jī)，具體涉及減少洗衣桶位移的方法和裝置，該位移是正常脫水循環(huán)開始時(shí)提速期間出現(xiàn)的。
無(wú)論水平軸、豎直軸或傾斜軸洗衣機(jī)，其常見(jiàn)問(wèn)題是，洗衣循環(huán)中，洗衣機(jī)的洗衣桶或旋轉(zhuǎn)洗衣元件要經(jīng)歷影響旋轉(zhuǎn)的單失衡或單不平衡負(fù)載狀態(tài)。單不平衡負(fù)載狀態(tài)一般是轉(zhuǎn)動(dòng)的洗衣桶內(nèi)衣物分布不均勻造成的。當(dāng)洗衣桶中的衣物浸濕后，其更沉重，這加劇了任何失衡狀態(tài)。攜帶不平衡或不均勻分布衣物負(fù)載的洗衣桶，其旋轉(zhuǎn)引起橫向位移和擺動(dòng)。不希望脫水循環(huán)期間出現(xiàn)橫向位移，其原因包括，洗衣機(jī)移動(dòng)、噪音以及過(guò)早地?fù)p耗洗衣機(jī)組件。
許多洗衣機(jī)包括一個(gè)安裝到洗衣桶上的環(huán)形平衡環(huán)，目的是使脫水循環(huán)期間的位移量減少。在加速或提升到高速的脫水速度期間，桶的大部件發(fā)生位移。平衡環(huán)一般僅被設(shè)計(jì)用于脫水循環(huán)期間當(dāng)洗衣桶達(dá)到全速之后幫助校正洗衣機(jī)中的失衡狀態(tài)。
常規(guī)平衡環(huán)的一個(gè)問(wèn)題是，在旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到比出現(xiàn)振動(dòng)頻率的旋轉(zhuǎn)速度更大之前，提供重量分布校正的平衡物實(shí)際上增加洗衣桶的失衡。為了降低脫水循環(huán)期間速度提升的這種先期失衡階段的作用，已經(jīng)進(jìn)行了各種嘗試。
Noguchi等人的歐洲專利申請(qǐng)EPO 787847A2公開了在洗衣機(jī)水平軸上使用流體平衡環(huán)，其中該流體平衡器的旋轉(zhuǎn)速度從第一相對(duì)低速步進(jìn)到第二相對(duì)高速，以便減少初始失衡的影響。Noguchi等人揭示，采用第一相對(duì)低的旋轉(zhuǎn)速度工作固定時(shí)間，然后使該速度提升到正常的脫水速度。以高于流體平衡器的臨界或諧振旋轉(zhuǎn)速度但低于洗衣桶懸掛系統(tǒng)臨界或諧振旋轉(zhuǎn)速度的速度執(zhí)行該第一相對(duì)低速。Noguchi等人未提示采用球珠平衡器，而且未提示經(jīng)過(guò)該懸掛系統(tǒng)臨界速度范圍時(shí)的洗衣桶速度。
Haberl等人的美國(guó)專利US 5862553公開了一種水平軸洗衣機(jī)，該洗衣機(jī)的旋轉(zhuǎn)洗衣桶中使用了校正失衡的球珠平衡環(huán)。Haberl等人還公開了提升旋轉(zhuǎn)速度并具體提示了水平軸洗衣機(jī)中負(fù)載重力的影響。Haberl等人試圖補(bǔ)償重力的影響。為此，Haberl等人最初以連續(xù)、較低但可變的速度驅(qū)動(dòng)滾筒或洗衣桶，其中速度變化(variations)用于補(bǔ)償重力對(duì)洗衣桶失衡的影響。在水平軸洗衣機(jī)中，洗衣桶失衡或重的一側(cè)在其下落時(shí)受重力作用加速，而在其升高時(shí)受重力作用減速。Haberl等人試圖以低速改變速度而對(duì)此現(xiàn)象做出補(bǔ)償。
Haberl等人還公開，以低于洗衣桶出現(xiàn)諧振頻率的速度運(yùn)行最初的較低起始速度。Haberl等人未公開提示洗衣桶懸掛系統(tǒng)的具體諧振頻率。
本發(fā)明的目的之一是，在提升到高速脫水循環(huán)過(guò)程中，提供一種減少帶平衡裝置洗衣桶中單失衡或單不平衡負(fù)載狀態(tài)影響的方法。本發(fā)明的另一目的是，在洗衣機(jī)脫水循環(huán)啟動(dòng)期間，提供減少洗衣桶位移的方法。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是，在速度提升期間，為減少該位移提供一種方法，該方法對(duì)水平軸、豎直軸和傾斜軸洗衣機(jī)同樣有效。
本發(fā)明再一目的是，提供一種方法，該方法在高速脫水循環(huán)的提速期間減少洗衣桶的位移，其尤其針對(duì)由懸掛系統(tǒng)諧振引起的洗衣桶大位移。本發(fā)明的另一目的是，提供一種減少洗衣桶位移的方法，該洗衣桶經(jīng)過(guò)調(diào)整，以便減少?gòu)南匆峦皯覓煜到y(tǒng)的臨界諧振頻率達(dá)到之前的某一速度到高于這些臨界諧振頻率的某一速度的過(guò)程中的影響。本發(fā)明的進(jìn)一步目的是，提供懸掛系統(tǒng)，其將臨界諧振頻率調(diào)整到與馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)速度重合，以便減少臨界……位移。
通過(guò)本文公開的方法和裝置，提供本發(fā)明的這些及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)。在一個(gè)實(shí)施方案中，提供一種減少洗衣機(jī)中洗衣桶位移的方法，該洗衣機(jī)可繞洗衣機(jī)中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。該洗衣機(jī)具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)該洗衣桶的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。該方法包括，將平衡環(huán)連接到洗衣桶上通常垂直于該轉(zhuǎn)動(dòng)軸的平面內(nèi)。該平衡環(huán)具有相對(duì)該環(huán)可移動(dòng)的平衡物。然后，用懸掛結(jié)構(gòu)將洗衣桶支撐到該洗衣機(jī)上。為兩個(gè)位于平衡環(huán)平面中的平動(dòng)自由度的每一個(gè)確定諧振臨界頻率。然后，為該懸掛結(jié)構(gòu)的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度確定另外三個(gè)諧振頻率。調(diào)整該懸掛結(jié)構(gòu)，使得平動(dòng)的兩個(gè)臨界諧振頻率各自在馬達(dá)的臨界第一速度或低于該速度出現(xiàn)。還調(diào)整該懸掛結(jié)構(gòu)，使得轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的另外三個(gè)頻率在高于臨界第一速度的第二馬達(dá)速度時(shí)出現(xiàn)。最初將該馬達(dá)提速到讓洗衣桶轉(zhuǎn)動(dòng)的初始脫水速度，其中該初始脫水速度逐漸高于第一臨界馬達(dá)速度并低于第二馬達(dá)速度。然后，在保持初始脫水速度一段時(shí)間，直到平衡物相對(duì)該環(huán)移動(dòng)到和洗衣桶的任何失衡相對(duì)的正確位置。然后將該馬達(dá)最終提速到最終的脫水速度，以該最終脫水速度轉(zhuǎn)動(dòng)洗衣桶，該速度高于第二馬達(dá)速度。
在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法進(jìn)一步包括，以某一速率提速該馬達(dá)，該速率在提速期間和達(dá)到穩(wěn)態(tài)最終脫水速度之后，使平衡物保持在平衡環(huán)上相同的校正位置。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，一種洗衣機(jī)包括圍繞關(guān)于該機(jī)器的某軸轉(zhuǎn)動(dòng)的洗衣桶。配置到該洗衣機(jī)上的一臺(tái)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，其用于轉(zhuǎn)動(dòng)洗衣桶。在通常垂直該轉(zhuǎn)動(dòng)軸的平面中配置的環(huán)形平衡環(huán)，其用于隨洗衣桶轉(zhuǎn)動(dòng)并具有可相對(duì)該平衡環(huán)移動(dòng)的平衡物。配置到洗衣機(jī)上并支撐該洗衣桶的懸掛結(jié)構(gòu)。該懸掛結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)臨界諧振頻率，每個(gè)針對(duì)置于平衡環(huán)平面內(nèi)的懸掛結(jié)構(gòu)的兩個(gè)平動(dòng)自由度中的一個(gè)。這兩個(gè)臨界諧振頻率各出現(xiàn)在馬達(dá)的第一臨界速度或低于該速度。該懸掛結(jié)構(gòu)還具有另外三個(gè)諧振頻率，每個(gè)針對(duì)該懸掛結(jié)構(gòu)的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度中一個(gè)。這另外三個(gè)諧振頻率在第二馬達(dá)速度或高于該速度時(shí)出現(xiàn)，該第二馬達(dá)速度高于該第一臨界速度。該洗衣機(jī)具有馬達(dá)控制器，其能夠最初將馬達(dá)提速到逐漸高于馬達(dá)第一臨界速度并低于馬達(dá)第二速度的初始脫水速度。該控制器能將該馬達(dá)恒定在初始脫水速度至少到平衡環(huán)的平衡物被重新定位并穩(wěn)定化修正洗衣桶的任何失衡時(shí)。然后該馬達(dá)控制器能將馬達(dá)提速到高于該第二速度的最終脫水速度。
在一個(gè)實(shí)施方案中，在提速時(shí)和達(dá)到穩(wěn)態(tài)最終脫水速度以后，洗衣機(jī)的馬達(dá)控制器能以某一速率將該馬達(dá)提速，該速率使平衡物保持在平衡環(huán)上相同的校正位置。
在該方法和該裝置的每個(gè)實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸可為豎直軸洗衣機(jī)中的豎直軸、可為水平軸洗衣機(jī)中的水平軸，或者可為傾斜軸洗衣機(jī)中的傾斜軸。
本發(fā)明涉及專門調(diào)整的洗衣桶用懸掛結(jié)構(gòu)，其中處于平衡環(huán)平面中的兩個(gè)平動(dòng)自由度的平動(dòng)諧振頻率出現(xiàn)在較低的馬達(dá)速度下，該馬達(dá)速度低于針對(duì)該系統(tǒng)三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的所有三個(gè)諧振頻率。本發(fā)明還包括將洗滌桶的速度提升到某一速度，該速度逐漸(incrementally)高于兩平動(dòng)諧振頻率最高出現(xiàn)的馬達(dá)速度，卻低于所有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)諧振頻率出現(xiàn)的馬達(dá)速度。通過(guò)這樣做，平衡物將從被置于轉(zhuǎn)動(dòng)軸同側(cè)如同不平衡或洗衣桶重側(cè)——該狀態(tài)增加了洗衣桶的不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)變到該重側(cè)關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的對(duì)側(cè)——該狀態(tài)減少失衡。此過(guò)渡一般發(fā)生在兩個(gè)位于平衡環(huán)平面中自由度的兩個(gè)平動(dòng)諧振頻率以上。因此，本發(fā)明減少桶的位移量、震動(dòng)、噪音和振動(dòng)，其由于大多數(shù)洗衣機(jī)初始低rpm失衡引起。
在回顧以下說(shuō)明書及其附圖的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的這些及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得顯而易見(jiàn)。本發(fā)明的前述和其它目標(biāo)將通過(guò)在此描述的方法和裝置而實(shí)現(xiàn)，其提供減小的位移，該位移因洗衣機(jī)脫水循環(huán)中洗衣桶啟動(dòng)期間的不平衡負(fù)載造成。


圖1為示例的豎直軸自動(dòng)洗衣機(jī)的主透視圖，洗衣機(jī)被部分切除以便舉例說(shuō)明各種內(nèi)部組件。
圖2為圖1自動(dòng)洗衣機(jī)的側(cè)截面視圖。
圖3為示例的水平軸洗衣機(jī)側(cè)面剖視圖。
圖4為圖3洗衣機(jī)部分剖面的主視圖。
圖5A為表示洗衣機(jī)的洗衣桶中單不平衡的草圖，其中，重的一側(cè)和不平衡(Off-balance)旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)。
圖5B為表示洗衣機(jī)的洗衣桶中單不平衡的草圖，其中，洗衣桶重的一側(cè)和不平衡(Off-balance)旋轉(zhuǎn)軸處在同側(cè)。
圖6A-6D均為表示洗衣機(jī)的洗衣桶中不同類型不平衡(Off-balance)的草圖。
圖7是表示圖5和圖6中舉例說(shuō)明的洗衣桶平衡環(huán)平衡物上受力的草圖。
圖8是表示不包括本發(fā)明各方面的洗衣機(jī)，在某一桶速范圍里洗衣桶位移的曲線圖。
圖9是表示利用本發(fā)明各方面的洗衣機(jī)，在某一桶速范圍里洗衣桶位移的曲線圖。
圖10是曲線圖，表示一段時(shí)間范圍里洗衣桶旋轉(zhuǎn)速度，并表示具體的馬達(dá)速度提升曲線。
圖11是曲線圖，表示在某一馬達(dá)速度范圍內(nèi)洗衣桶的位置，其沒(méi)有結(jié)合本發(fā)明的各方面并和圖10的速度提升曲線相聯(lián)系。
圖12是另一種提速曲線，其描述的是根據(jù)本發(fā)明的洗衣桶馬達(dá)速度。
圖13是曲線圖，表示在某一馬達(dá)速度范圍內(nèi)洗衣桶的位置，其沒(méi)有采用本發(fā)明的調(diào)整懸掛結(jié)構(gòu)和方法，并和圖12的速度提升曲線相聯(lián)系。
圖14是曲線圖，表示在某一馬達(dá)速度范圍內(nèi)洗衣桶的位置，速度提升曲線舉例說(shuō)明于圖10，且其中該洗衣桶結(jié)合了本發(fā)明的懸掛結(jié)構(gòu)和方法。
圖15是曲線圖，表示采用本發(fā)明馬達(dá)提速曲線(如圖12所示)，在某一速度范圍內(nèi)洗衣吊桶的位置，并且其中洗衣桶結(jié)合了本發(fā)明的懸掛結(jié)構(gòu)和方法。
現(xiàn)參考圖1和2舉例說(shuō)明豎直軸自動(dòng)洗衣機(jī)構(gòu)造，本發(fā)明方法和裝置有利地用于該構(gòu)造。自動(dòng)洗衣機(jī)20一般是指有可預(yù)設(shè)控制的洗衣機(jī)，該預(yù)設(shè)控制用于操作洗衣機(jī)經(jīng)預(yù)先選擇的洗滌循環(huán)程序，該程序包括洗滌、水洗和干燥操作等。至少在干燥作業(yè)期間，洗衣機(jī)20以較高旋轉(zhuǎn)速度作業(yè)，以便從已經(jīng)由該機(jī)洗滌的物品例如衣物中脫出水。洗滌循環(huán)周期的這一部分一般稱做脫水循環(huán)(spin cycle)。
洗衣機(jī)20包括，機(jī)架22承載的豎直板24，形成機(jī)柜25的側(cè)板24a，頂板24b，前板24c和背板24d。以常規(guī)方式提供的鉸鏈連接蓋子26為進(jìn)入洗衣機(jī)20的內(nèi)部或處理區(qū)27提供入口。洗衣機(jī)20還包括控制臺(tái)28，其具有時(shí)間刻度盤30或其它計(jì)時(shí)機(jī)構(gòu)，及溫度選擇器32和循環(huán)選擇器33，以及其它需要的選擇器。
在內(nèi)部，示例洗衣機(jī)還包括無(wú)孔桶盆34，其中容納了洗衣桶36。洗衣桶36開孔，其包括許多可使流體在洗衣桶和該桶盆之間通過(guò)的孔35。在桶盆34下方提供泵38。洗衣桶36確定一個(gè)頂部開放的洗滌室并具有直立的側(cè)壁37。在側(cè)壁37內(nèi)側(cè)或在直立的軸向突出部分上，可如本領(lǐng)域公知的提供折流板，其在洗滌循環(huán)期間如公知地起攪拌洗衣桶內(nèi)水和物品的作用。馬達(dá)100經(jīng)傳動(dòng)裝置101和洗衣桶36有效連接，以便相對(duì)靜止的桶盆34旋轉(zhuǎn)洗衣桶36。機(jī)柜25中的所有組件受到懸掛結(jié)構(gòu)或多重支柱104的支撐。
經(jīng)熱水和冷水入口40和42將水加入無(wú)孔桶盆34中。將熱水閥44和冷水閥46與多支管導(dǎo)管48連接。多支管導(dǎo)管48與多個(gè)洗滌添加物分配器50、52和54互連，這些分配器布置在剛好在蓋26之下且高于桶盆34的頂部開口56周圍。如圖1所示，當(dāng)打開蓋26時(shí)，可達(dá)到這些分配器。在自動(dòng)洗滌循環(huán)中，在適當(dāng)時(shí)間，分配器50和52可用于向洗滌液中分配添加物例如漂白劑或織物柔軟劑，而分配器54可用于向其中分配液狀或顆粒狀洗滌劑。一般經(jīng)過(guò)分開的專用導(dǎo)管(未示出)向分配器50、52和54中的每一個(gè)提供液體，該液體通常為新鮮水。這些導(dǎo)管中，每一個(gè)都能與流體源按常規(guī)方式連接，例如經(jīng)各自受閥門的螺線管(也未示出)，它們包括內(nèi)置流動(dòng)裝置控制流速，各導(dǎo)管連接到多支管導(dǎo)管48上。
污水槽部分72布置在桶盆34的底部，用于接納經(jīng)洗滌添加劑分配器50、52和54供入該桶盆的洗滌液。壓力傳感器(未示出)布置在污水槽72中用于控制添加到洗滌桶盆34中的洗滌液量。泵38與污水槽72可流動(dòng)地互連并可操作地用于從污水槽72排出洗滌液，并將該液經(jīng)再循環(huán)管線74移動(dòng)。該管線具有第一部分74a和第二部分74b。在再循環(huán)管線74中提供雙向排泄閥76，用于擇向?qū)б礈煲毫飨蚺潘?7或流向再循環(huán)管線74的第二部分74b。
噴嘴78與再循環(huán)管線74可流動(dòng)地連接。該噴嘴78伸出桶盆34的頂部開口56之外，并位于洗衣桶36的上方，以致流經(jīng)再循環(huán)管線74的洗滌液被噴灑到桶36中并噴灑到處在該桶中噴嘴78下方的衣物上。因此，洗滌液能貫穿洗衣桶36中的衣物而再循環(huán)。
以上豎直軸洗衣機(jī)20的概述僅作為舉例說(shuō)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)地是，不背離本發(fā)明的精神和范圍，洗衣機(jī)20的一般構(gòu)造能有很大改變。然而，洗衣桶36包括配置于該桶直立側(cè)壁37頂端103的平衡環(huán)102。以下詳述該平衡環(huán)102。
圖3中，舉例說(shuō)明一例頂端裝洗滌物的水平軸或滾筒自動(dòng)洗衣機(jī)，本發(fā)明的方法和裝置能很好地等效適用于該機(jī)器。洗衣機(jī)106具有帶可開蓋子110的外機(jī)柜108，示出的是打開的位置，其封裝了接納供入洗滌液的無(wú)孔洗滌桶112。該洗滌桶112具有向上開放的進(jìn)入部分116和配置在進(jìn)入部分116頂部的洗滌桶蓋114，該蓋以打開位置示出。提供一鎖定機(jī)構(gòu)118，其在洗滌期間保持洗滌桶蓋114處于關(guān)閉和閉鎖位置。
位于洗滌桶112中的是可旋轉(zhuǎn)、開孔的滾筒或桶140，其具有與進(jìn)入部分116對(duì)準(zhǔn)的可開通道門142。以打開位置示出的通道門142提供開口141，使該洗滌滾筒140可以進(jìn)入，使得可向該洗滌滾筒或桶140中裝入或從中取出衣物。洗滌滾筒140這里定義為洗衣桶以便簡(jiǎn)化本發(fā)明的描述。這里無(wú)論豎直或水平軸洗衣機(jī)，把洗衣機(jī)中開孔、可旋轉(zhuǎn)的部分確定為這里的桶。
圖4顯示該頂部裝物自動(dòng)洗衣機(jī)的前視圖。其顯示馬達(dá)124與皮帶輪122經(jīng)皮帶126可驅(qū)動(dòng)地連接。提供受到第一軸承裝置130可旋轉(zhuǎn)支撐與洗滌桶112互連的驅(qū)動(dòng)軸137，其具有驅(qū)動(dòng)性連接于皮帶輪122的第一末端和驅(qū)動(dòng)性連接于第一輪轂組件132的第二末端。第一輪轂組件132與可旋轉(zhuǎn)洗衣桶140的第一平衡環(huán)144剛性連接，使得馬達(dá)124與洗衣桶140可驅(qū)動(dòng)地互連。與洗衣桶140的第二平衡環(huán)148剛性連接的第二輪轂組件134與支撐軸138驅(qū)動(dòng)性連接。支撐軸138被與洗滌桶112互連的第二軸承128可旋轉(zhuǎn)地支撐。因此，該系統(tǒng)以可旋轉(zhuǎn)的桶140與馬達(dá)124驅(qū)動(dòng)性連接，并使該桶140在該無(wú)孔洗滌桶112內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。
圖4示出本發(fā)明可旋轉(zhuǎn)桶140的一般構(gòu)造，其中可看到洗衣桶140由圓筒形外壁146、第一平衡環(huán)144和第二平衡環(huán)148構(gòu)成。該圓筒形外壁確定出洗衣桶140的水平縱軸，并包括多個(gè)通孔或孔147。第一平衡環(huán)144與圓筒形外壁146的第一末端剛性互連，以便形成洗衣桶140的第一端壁。在該第一末端的對(duì)側(cè)，第二平衡環(huán)148與圓筒形外壁146的第二末端剛性互連，以便形成洗衣桶140的第二端壁。洗衣桶140的這一構(gòu)造使洗衣桶140脫水自旋期間，洗滌液能充分排出。另外，沿開孔圓筒形外壁146末端配置的平衡環(huán)144和148不會(huì)阻止或妨礙水穿過(guò)圓筒形外壁146上的多個(gè)通孔147排出。優(yōu)選地，通道門142可成比例地跨過(guò)圓筒形外壁146的基本上整個(gè)寬度，以便使進(jìn)入洗衣桶內(nèi)的通路最大化。
圖3和圖4中例示的水平軸洗衣機(jī)106結(jié)合了懸掛結(jié)構(gòu)150，其包含多個(gè)用于支撐機(jī)器內(nèi)組件的支柱。上述的水平軸洗衣機(jī)106僅作為舉例提供。本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)地是，不背離本發(fā)明的精神和范圍，洗衣機(jī)20和106的一般構(gòu)造能有很大改變。例如，許多水平軸機(jī)器是前部裝載的，象商用和自助洗衣店用的裝置。相反，洗衣機(jī)106為頂部裝載的水平軸機(jī)器。而且，有些機(jī)器的自旋圍繞一個(gè)對(duì)水平和豎直方向傾斜的軸。這些另外的機(jī)器構(gòu)造能結(jié)合本發(fā)明的方法和裝置。本發(fā)明涉及減少洗衣桶位移的方法和裝置，其特征在于，適用于任何類型具有旋轉(zhuǎn)洗衣桶的洗衣機(jī)，并特別適用于在開始高速脫水循環(huán)期間減少洗衣桶的位移。
圖5A和5B以簡(jiǎn)圖說(shuō)明洗衣機(jī)20的洗衣桶36頂視時(shí)或洗衣機(jī)106的水平軸洗衣桶140側(cè)視時(shí)的情景。不論哪種洗衣機(jī)，馬達(dá)100或124各自會(huì)在各洗衣機(jī)工作期間驅(qū)動(dòng)并使洗衣桶旋轉(zhuǎn)。在各洗衣機(jī)的脫水循環(huán)期間，以較高的速率旋轉(zhuǎn)洗衣桶，以便經(jīng)過(guò)洗衣桶36或140各自的通孔35或147排出水，經(jīng)過(guò)洗衣桶并進(jìn)入各自圍繞該洗衣桶的洗滌桶34或112，以便至少部分干燥裝在該洗衣桶內(nèi)的衣物或其它物品。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)馬達(dá)和受其驅(qū)動(dòng)的洗衣桶提速到高速脫水循環(huán)的速度時(shí)，該洗衣桶經(jīng)歷造成洗衣桶大位移的過(guò)渡。該過(guò)渡由負(fù)載分布失衡引起，該分布失衡是洗衣桶中受洗衣物或其它物品不均勻分布造成的。圖6A-6D例示了各種可能的失衡狀態(tài)。圖6A顯示簡(jiǎn)化水平軸洗衣桶的3維或“動(dòng)態(tài)”失衡狀態(tài)。圖6B顯示簡(jiǎn)化豎直軸洗衣桶的3維或“動(dòng)態(tài)”失衡狀態(tài)。圖6C和6D顯示簡(jiǎn)化水平軸和豎直軸洗衣桶各自的2維或單失衡狀態(tài)。本發(fā)明涉及與圖6C和6D所示單失衡狀態(tài)相關(guān)的水平軸或豎直軸洗衣機(jī)以及傾斜軸洗衣機(jī)。
當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的洗衣桶中存在單失衡或不平衡負(fù)載時(shí)，任何當(dāng)時(shí)的瞬間運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸162與該洗衣桶的名義或幾何中心164不一致。該洗衣桶中單失衡或不均勻負(fù)載的重側(cè)160傾向于將洗衣桶“拋”離幾何中心164，這引起轉(zhuǎn)動(dòng)期間的洗衣桶位移。
在速度非常低時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，相對(duì)單失衡負(fù)載的重側(cè)160，瞬間轉(zhuǎn)動(dòng)軸162位于遠(yuǎn)離幾何中心軸164或幾何中心軸164的另一側(cè)。此狀態(tài)圖示說(shuō)明于圖5A，且這里為了便于描述起見(jiàn)，將其表征為洗衣桶旋轉(zhuǎn)“重側(cè)朝外”。當(dāng)速度較快時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，瞬間轉(zhuǎn)動(dòng)軸162與洗衣桶失衡負(fù)載的重側(cè)160更接近，并因此位于幾何中心軸164和失衡160之間。這里為了便于描述起見(jiàn)，將此狀態(tài)表征為洗衣桶旋轉(zhuǎn)“輕側(cè)朝外”。取決于當(dāng)時(shí)按給定運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度以及取決于洗衣桶中給定負(fù)載的失衡160的大小，幾何中心164與瞬間轉(zhuǎn)動(dòng)軸162之間的瞬間距離確定為負(fù)載的偏心距(ε)。當(dāng)馬達(dá)速度從0提升到全速時(shí)，其中該洗衣桶從低速重側(cè)朝外狀態(tài)向高速輕側(cè)朝外狀態(tài)過(guò)渡，存在一個(gè)瞬時(shí)點(diǎn)。在該過(guò)渡點(diǎn)上，偏心距或ε等于0，其中瞬間轉(zhuǎn)動(dòng)軸162和幾何中心164合二為一并共軸。
圖1例示的豎直軸洗衣機(jī)20包括至少一個(gè)配置在洗衣桶36頂緣103處的平衡環(huán)102。本領(lǐng)域已知許多不同類型的平衡環(huán)，但可包括一種LeBlanc流體平衡環(huán)，其中該環(huán)包括中空的環(huán)形腔和腔體積，并且還包括定義為平衡物166裝在該腔中的平衡流體。該流體一般占據(jù)該平衡環(huán)腔體積的約1/2。本領(lǐng)域公知的另一類平衡環(huán)稱為球珠平衡器，且其包括一個(gè)含許多賦重球做平衡物的中空環(huán)形腔。該腔室中還裝有粘性流體，其占據(jù)剩余的體積，該流體傾向于阻尼或緩和腔室中球的運(yùn)動(dòng)，卻又不完全阻止它們的運(yùn)動(dòng)。這些球可替換為實(shí)際上任何類型的滾動(dòng)或滑動(dòng)物質(zhì)，例如圓柱或盤片。當(dāng)需要抵消不平衡或洗衣桶36內(nèi)的重側(cè)時(shí)，任何類型平衡環(huán)中的平衡物可在腔室內(nèi)移動(dòng)并重新分布。
為了對(duì)稱，圖3和圖4的水平軸洗衣機(jī)106包括位于洗衣桶146相對(duì)兩端上的一對(duì)平衡環(huán)144和148。平衡環(huán)144和148也可以是任何已知類型平衡環(huán)，這些已知平衡環(huán)包括LeBlanc流體平衡器或球珠平衡器。由于水平軸洗衣機(jī)中重力會(huì)影響負(fù)載分布，所以對(duì)這類洗衣機(jī)而言，采用了賦重球和粘性流體的球珠平衡器趨于作用更佳。
洗衣機(jī)20具有豎直軸，洗衣桶36圍繞該軸轉(zhuǎn)動(dòng)。將平衡環(huán)102配置在桶36的頂緣103處，并通常在垂直該豎直軸A的平面中布置，且與幾何中心164同心，而該幾何中心也與豎直軸A一致。
在水平軸洗衣機(jī)106中，洗衣桶的轉(zhuǎn)動(dòng)軸146一般處在水平方向。平衡環(huán)144和148各自確定一單獨(dú)平面，但它們通常彼此平行。平衡環(huán)144和148確定的每一平面通常也與洗衣桶的水平軸146垂直。對(duì)于傾斜軸洗衣機(jī)，各平衡環(huán)確定的平面相對(duì)水平和豎直參考方向傾斜，但是，該平面又通常垂直洗衣桶的傾斜自旋軸。
在任何一例洗衣機(jī)方案中，洗衣桶經(jīng)歷從較低馬達(dá)速度時(shí)的重側(cè)朝外狀態(tài)向較高馬達(dá)速度時(shí)的輕側(cè)朝外狀態(tài)的過(guò)渡，此時(shí)出現(xiàn)一瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)馬達(dá)獲得與該洗衣機(jī)懸掛結(jié)構(gòu)具體固有頻率相關(guān)的某一速度時(shí)，出現(xiàn)該運(yùn)動(dòng)。在這些實(shí)例中，洗衣機(jī)20包括懸掛結(jié)構(gòu)或支柱104，其支撐包括洗衣桶36的洗衣機(jī)組件。在洗衣機(jī)106中，支撐結(jié)構(gòu)或支柱150支撐水平軸洗衣桶146。這些懸掛系統(tǒng)的兩個(gè)臨界固有頻率是平動(dòng)固有頻率，在任一洗衣機(jī)構(gòu)造中，它們與洗衣桶的轉(zhuǎn)動(dòng)軸垂直。任意地，將并肩通過(guò)洗衣機(jī)的一個(gè)水平軸定義為X-軸，垂直于X-軸并從前向后通過(guò)各洗衣機(jī)的水平軸定義為Y-軸，而各洗衣機(jī)的豎直軸作為Z-軸，這就能夠?yàn)槊糠N洗衣機(jī)構(gòu)造中興趣所在的平動(dòng)自由度定義兩個(gè)臨界固有頻率。對(duì)于圖1和2中的豎直軸洗衣機(jī)，懸掛結(jié)構(gòu)的兩個(gè)臨界固有頻率是沿X-軸和Y-軸平動(dòng)的。這些軸的每個(gè)與豎直的Z-軸垂直，并一般位于平衡環(huán)102的平面內(nèi)。對(duì)洗衣機(jī)106，兩個(gè)興趣所在的平動(dòng)自由度是Y-軸和Z-軸的平動(dòng)運(yùn)動(dòng)。X-軸一般平行于洗衣桶146的水平軸。Y-軸和Z-軸一般各自與該水平軸垂直，并且一般各自平行于平衡環(huán)144和148的平面。
過(guò)渡點(diǎn)出現(xiàn)在洗衣桶由重側(cè)朝外向輕側(cè)朝外狀態(tài)過(guò)渡時(shí)偏心距ε等于0的場(chǎng)合。在洗衣機(jī)馬達(dá)速度達(dá)到使兩個(gè)臨界固有頻率出現(xiàn)的速度時(shí)，出現(xiàn)該過(guò)渡點(diǎn)。而且，這些頻率是垂直于洗衣桶轉(zhuǎn)動(dòng)軸的平動(dòng)自由度的頻率。該過(guò)渡點(diǎn)改變平衡環(huán)中平衡物166的定位，不論是環(huán)102、144和148的，這時(shí)平衡物從幾何中心軸164的一側(cè)轉(zhuǎn)向另一側(cè)。
該現(xiàn)象的解釋是，作用在平衡物上的各力趨于將該平衡物“拋”離轉(zhuǎn)動(dòng)洗衣桶的瞬間真實(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)軸。回顧圖5A和5B，如圖5A所示，對(duì)于低速重側(cè)朝外狀態(tài)而言顯而易見(jiàn)的是，相對(duì)該瞬間轉(zhuǎn)動(dòng)軸，平衡物移向最遠(yuǎn)的外側(cè)半徑，從而與該洗衣桶中的重側(cè)或不平衡一致。因此，低速時(shí)，平衡環(huán)中的平衡物疊加到該洗衣桶的不平衡上，由此增加了洗衣桶的位移，并增加洗衣機(jī)提升脫水循環(huán)速度時(shí)的振動(dòng)和移動(dòng)。當(dāng)馬達(dá)超過(guò)兩個(gè)平動(dòng)自由度的臨界第一速度時(shí)，緊接著獲得更快速度，洗衣桶轉(zhuǎn)爾改變到輕側(cè)朝外狀態(tài)。這時(shí)該平衡物改變成如圖5B所示和洗衣桶的失衡或不平衡160相對(duì)的位置。其原因是，瞬間轉(zhuǎn)動(dòng)軸已經(jīng)移動(dòng)到靠近該失衡的位置。平衡環(huán)中的平衡物由于作用在其上的力，總是想移動(dòng)到能形成瞬間轉(zhuǎn)動(dòng)軸的最遠(yuǎn)距離。
本發(fā)明的目的是減少低速失衡的影響，該失衡的特征在于如圖5A那樣平衡物與洗衣桶重側(cè)160一致而加強(qiáng)了失衡。本發(fā)明涉及當(dāng)為洗衣機(jī)的馬達(dá)提速到穩(wěn)態(tài)最終脫水循環(huán)速度時(shí)，在這些低速期間顯著減少洗衣桶位移的方法和裝置。
圖7例示相互作用在洗衣桶平衡環(huán)中平衡物上各力的簡(jiǎn)化情形，該洗衣桶帶著不平衡或失衡負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于球珠平衡器實(shí)例，當(dāng)該平衡環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于球珠和該環(huán)表面間摩擦以及流體與該環(huán)內(nèi)腔表面及這些球珠表面的內(nèi)摩擦相互作用，出現(xiàn)作用于各球珠上的驅(qū)動(dòng)力。轉(zhuǎn)動(dòng)軸如上述的偏置或偏心距所造成的切向力也作用在各球珠上。如圖7例示的，切向力Fφ作用在各球珠上相對(duì)該環(huán)移動(dòng)該球珠，以致該球珠會(huì)移向相對(duì)瞬間轉(zhuǎn)動(dòng)軸的最遠(yuǎn)半徑。該切向力由以下方程式確定Fφ＝FRsin(φ)本方程的已知要素是該瞬時(shí)時(shí)刻的偏心距ε、角速度ω、從該幾何中心到該平衡物的半徑R和平衡物的重量m。未知要素是作用在該平衡物上的實(shí)際力矢量FR和切向力Fφ。通過(guò)直接代換，Tan(φ)＝ε/R確定力因數(shù)FR可用以下方程FR＝((ε2＋R2)0.5)*ω2*m以及用下式直接代換作用在失衡物上的瞬間切向力＝((ε2＋R2)0.5)*ω2*m*[ε/((ε2＋R2)0.5)]本發(fā)明的目的是在洗衣機(jī)的高速脫水循環(huán)期間，在馬達(dá)提速的低速部分中減少洗衣桶的位移。洗衣機(jī)20或106的洗衣桶速度提升過(guò)程對(duì)平衡環(huán)102和環(huán)144及148分別具有主要影響。平衡環(huán)中平衡物起作用時(shí)的速度取決于該平衡物在該環(huán)中的“拖動(dòng)”。如果曳力高，平衡物將花更長(zhǎng)時(shí)間對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的固有頻率作出響應(yīng)，其將由此造成馬達(dá)速度提升期間的大位移。如果作用在平衡物上的曳力小，則提速過(guò)程或加速到全速會(huì)很快，平衡物可滑過(guò)并相對(duì)系統(tǒng)固有頻率過(guò)度響應(yīng)，并再次附加到洗衣桶的全部失衡上。如果該曳力小并且提速到最大速度的過(guò)程緩慢，洗滌循環(huán)時(shí)間將增加，原因是總脫水時(shí)間大于適應(yīng)緩慢提速的時(shí)間。
因此，在具體洗衣機(jī)的平衡環(huán)中，最好讓一些曳力作用在平衡物上。另外，最好控制本發(fā)明洗衣機(jī)馬達(dá)提速過(guò)程中的速度。優(yōu)選可變速度控制器170與洗衣機(jī)的馬達(dá)相通信，其中該控制器以受控的速率驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，并能將馬達(dá)速度保持或恒定在選定速度預(yù)定的一段時(shí)間。
本發(fā)明尤其重要的方面是，調(diào)整懸掛結(jié)構(gòu)，即豎直軸洗衣機(jī)20的結(jié)構(gòu)104或水平軸洗衣機(jī)106的結(jié)構(gòu)150，以便轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的三個(gè)固有頻率出現(xiàn)在比平動(dòng)自由度的至少兩個(gè)臨界固有頻率更高的馬達(dá)速度時(shí)，該平動(dòng)自由度垂直洗衣桶的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。通過(guò)以此方式調(diào)整懸掛結(jié)構(gòu)，在達(dá)到脫水循環(huán)最終旋轉(zhuǎn)速度之前，能以受控方式適應(yīng)在洗衣桶轉(zhuǎn)動(dòng)速度提升期間引起不需要位移的臨界固有頻率。通過(guò)為兩個(gè)臨界平動(dòng)固有頻率控制提速于初始低速，能在控制下并在開動(dòng)洗衣桶達(dá)全速之前，將平衡環(huán)中平衡物從重側(cè)朝外狀態(tài)過(guò)渡到輕側(cè)朝外狀態(tài)。在過(guò)渡到輕側(cè)朝外狀態(tài)之前或期間，以較低速運(yùn)行馬達(dá)并由此以較低速旋轉(zhuǎn)洗衣桶，減少了重側(cè)朝外狀態(tài)的全部影響，并由此減少洗衣桶的位移。因此這里，洗衣機(jī)20或106各自的懸掛結(jié)構(gòu)例如支柱104或150必須小心設(shè)計(jì)，以便系統(tǒng)六個(gè)自由度上每一個(gè)的固有頻率均被了解，并且使得兩個(gè)平動(dòng)臨界固有頻率出現(xiàn)在較低馬達(dá)速度時(shí)及剩余較小臨界固有頻率出現(xiàn)之前。
下一步將確定作用在平衡環(huán)內(nèi)平衡物上的所有曳力。例如對(duì)于LeBlanc流體平衡器，可通過(guò)測(cè)定平衡環(huán)內(nèi)腔體積、流體體積、流體質(zhì)量和流體粘度確定這些曳力。例如對(duì)于對(duì)于球珠平衡器，可通過(guò)測(cè)定流體粘度、球珠的大小和質(zhì)量、流體和球珠的體積、平衡環(huán)內(nèi)腔體積及腔內(nèi)表面與這些球珠之間的間隙，以及其它因素確定該曳力。取決于需要的馬達(dá)速度提速曲線，這時(shí)可如下述調(diào)整平衡環(huán)，以致在給定系統(tǒng)中該平衡物未響應(yīng)太慢，也未過(guò)度響應(yīng)?？扇〉氖牵胶馕锬軌虮M可能快地從重側(cè)朝外狀態(tài)過(guò)渡到輕側(cè)朝外狀態(tài)，然后在相對(duì)平衡環(huán)的恰當(dāng)位置“鎖定”該環(huán)，而沒(méi)有行程不足或超程(overshooting)。在最初啟動(dòng)或提速期間，該平衡物必須能夠鎖定該洗衣桶，而且還能夠在洗衣桶穩(wěn)態(tài)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下按需要移動(dòng)。
下一步將為馬達(dá)控制器170開發(fā)一速度曲線，該控制器將提速該馬達(dá)到初始脫水速度，該速度剛好高于馬達(dá)的第一臨界速度，而懸掛結(jié)構(gòu)的兩個(gè)臨界固有頻率出現(xiàn)在該第一臨界速度時(shí)。然后，控制器的速度曲線應(yīng)當(dāng)在該初始速度恒定馬達(dá)速度一段時(shí)間，以便平衡物能鎖定在洗衣桶平衡環(huán)上失衡或重側(cè)160的對(duì)面。由于這些，兩個(gè)臨界固有頻率首先出現(xiàn)，由于以較低馬達(dá)速度調(diào)整懸架，該平衡環(huán)將在該速度循環(huán)的早期獲得該最初希望的平衡效果。這是由于，在低速時(shí)，作用在平衡物上的離心力及旋轉(zhuǎn)軸的偏心距均較小。因此，正確地調(diào)整懸掛結(jié)構(gòu)能在低馬達(dá)速度時(shí)快速獲得平衡環(huán)效力，減少洗衣桶因上述重側(cè)朝外狀態(tài)造成的位移。
最后一步將為馬達(dá)開發(fā)進(jìn)一步的提速曲線，其將盡可能快地且仍以某一速率把馬達(dá)速度增加到最終旋轉(zhuǎn)速度，該速率不會(huì)將該球珠從洗衣桶負(fù)載失衡160對(duì)面平衡狀態(tài)的恰當(dāng)定位移開。提速太慢無(wú)必要地增加了脫水循環(huán)的循環(huán)時(shí)間。提速太快會(huì)引起平衡環(huán)中平衡物不必要的移動(dòng)并附加洗衣桶的瞬間失衡及其造成的位移。
圖8例示表示洗衣桶位移的曲線圖，該位移針對(duì)從靜止?fàn)顟B(tài)提速到約1050轉(zhuǎn)/分鐘(RPM)的最終脫水速度過(guò)程中的轉(zhuǎn)動(dòng)速度范圍繪制。在圖8中，曲線代表常規(guī)洗衣機(jī)的位移，其未采用本發(fā)明調(diào)整的懸架以及馬達(dá)控制曲線。如圖示，在150RPM和300RPM之間的低速范圍，洗衣桶位移明顯。175RPM附近，從一個(gè)極端到另一個(gè)極端，洗衣桶的位移高達(dá)55-60毫米。圖9例示結(jié)合本發(fā)明提速控制和調(diào)整懸架方法的洗衣機(jī)，將其表示為從靜止到全速洗衣桶的位移曲線。通過(guò)本發(fā)明洗衣桶的位移顯著減少。在150-300RPM范圍，從一個(gè)極端到另一個(gè)極端，洗衣桶位移不大于10毫米。在從初始脫水速度提速到最終速度的過(guò)程中，洗衣桶的位移僅略微增加，直到約400RPM也僅達(dá)到總位移約10毫米。從圖8和采用本發(fā)明調(diào)整懸架和提速的洗衣機(jī)所得圖9的曲線對(duì)比可以看出，全速位移也略有減少。
圖8和圖9代表采用豎直軸的洗衣機(jī)實(shí)例，例如圖1和圖2所公開的洗衣機(jī)。
圖8和圖9還代表球珠平衡器形式的平衡環(huán)。
圖10例示了洗衣機(jī)馬達(dá)，例如洗衣機(jī)106的馬達(dá)124或洗衣機(jī)20的馬達(dá)100，的提速曲線實(shí)例。簡(jiǎn)要例示于圖1和圖3的控制器170能與洗衣機(jī)以電子方法結(jié)合?？蓪⒃摽刂破骶幊蹋员銥轳R達(dá)確定一組提速曲線。在圖10中，該馬達(dá)包括了較光滑的提速曲線，其在第一初始速度沒(méi)有設(shè)置停留時(shí)間。圖11代表在洗衣機(jī)從靜止到約800RPM的速度范圍上洗衣桶的位移曲線，其中馬達(dá)按照?qǐng)D10曲線提速。圖11曲線所代表的洗衣機(jī)不包括本發(fā)明的調(diào)整懸架。如圖11所示，洗衣桶的顯著位移出現(xiàn)在約100RPM量級(jí)在100-120毫米。這是垂直洗衣桶轉(zhuǎn)動(dòng)軸的臨界平動(dòng)固有頻率開始起作用的點(diǎn)。對(duì)于該曲線，未調(diào)整懸架，因此這些臨界固有頻率高于懸掛結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)固有頻率。
圖12例示另一個(gè)驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)洗衣桶馬達(dá)提速曲線。控制器170與該馬達(dá)以電子方法結(jié)合，以便控制該速度曲線。在該具體實(shí)施方案中，最初馬達(dá)從靜止提速到約100RPM的初始脫水速度，并保持約30-35秒的時(shí)間，以便使平衡環(huán)中的平衡物安定下來(lái)并“鎖定”。但圖13例示代表洗衣機(jī)洗衣桶位移的曲線，其使用速度曲線但未結(jié)合本發(fā)明調(diào)整的懸掛結(jié)構(gòu)。如圖示，在達(dá)到第一臨界速度，這里約100RPM之前或之后，對(duì)兩個(gè)臨界固有頻率，受控的提速，其恒定在初始脫水速度，改進(jìn)洗衣桶的位移。然而，初始固有頻率下的位移仍然非常大，在約90-110毫米的量級(jí)。圖14例示代表洗衣機(jī)洗衣桶相對(duì)一定馬達(dá)速度范圍的位移曲線，其中該洗衣機(jī)包括根據(jù)本發(fā)明的調(diào)整的懸掛結(jié)構(gòu)。但是，圖14代表的洗衣機(jī)實(shí)施方案，其馬達(dá)的提速曲線由圖10的曲線代表，該曲線相當(dāng)光滑地提速到約800RPM的最大速度。可以看出，調(diào)整的懸掛結(jié)構(gòu)顯著減少了洗衣桶位移。在臨界固有頻率處，其現(xiàn)在已經(jīng)低于懸掛結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)固有頻率，該洗衣桶位移約40-45毫米或比圖11代表的洗衣機(jī)改進(jìn)了約50％。
圖15表示在一定速度范圍上洗衣機(jī)的洗衣桶位移，其中該洗衣機(jī)包括本發(fā)明控制的提速曲線和調(diào)整的懸掛結(jié)構(gòu)。馬達(dá)速度的提升曲線如圖12所示，從圖15可以看出，從0到約150RPM的低速時(shí)，洗衣桶位移實(shí)際上已經(jīng)被忽略。位移在約5-10毫米的級(jí)別或者比圖11代表的洗衣機(jī)改進(jìn)了90-95％。在維持低初始脫水速度之后，馬達(dá)在30-35秒的恒定期后開始提速到約800RPM的最大最終脫水速度。在低速時(shí)，位移狀況大大改進(jìn)，并且實(shí)際上與圖14洗衣機(jī)實(shí)施方案在馬達(dá)提速到全速后的情形一致。
因此，本發(fā)明的實(shí)施方案涉及調(diào)整懸掛結(jié)構(gòu)例如洗衣機(jī)106的支柱150或洗衣機(jī)20的支柱104，以便垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩平動(dòng)自由度的臨界固有振動(dòng)頻率均先于全部三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度頻率出現(xiàn)。按照本發(fā)明結(jié)合調(diào)整的懸架顯著改進(jìn)并降低了洗衣桶的位移，這可通過(guò)比較圖14和圖11的洗衣桶位移看出。
本發(fā)明的另一實(shí)施方案涉及結(jié)合馬達(dá)速度控制器170，能夠?qū)υ摽刂破骶幊?，以便將馬達(dá)速度提升到初始低速并維持或恒定該馬達(dá)于該速度，直到平衡物鎖定到該環(huán)，然后，將馬達(dá)提速到最終或穩(wěn)態(tài)的脫水速度。如圖12所示經(jīng)簡(jiǎn)單合并此受控提速曲線，獲得洗衣桶位移的一些改進(jìn)和位移減少。本改進(jìn)可通過(guò)比較圖13和圖11的結(jié)果表示。隨后以某一速率將馬達(dá)由初始低速提速到最終速度，在提速和以最終速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，該速率使平衡物保持位于相對(duì)該環(huán)的相同位置。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，洗衣機(jī)具有調(diào)整的懸掛結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)為兩個(gè)平動(dòng)自由度提供臨界固有頻率，使得和關(guān)于該系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的三個(gè)固有頻率相比，它們出現(xiàn)在最低的馬達(dá)速度。另外，該洗衣機(jī)具有受控的馬達(dá)速度提升曲線，其如圖12所示。通過(guò)將這些元素每一個(gè)都加以合并，在洗衣桶提速到全速狀態(tài)期間，可達(dá)到顯著的降低洗衣桶位移。通過(guò)比較圖15和圖11洗衣桶的位移特性，表示合并這些因素每一項(xiàng)的全部益處。
本發(fā)明的方法和裝置可用于圍繞水平軸、豎直軸或傾斜軸轉(zhuǎn)動(dòng)洗衣機(jī)。本發(fā)明還可用于結(jié)合了實(shí)際上任何構(gòu)造平衡環(huán)的洗衣機(jī)。可采用球珠平衡器、液體平衡器或?qū)⑺鼈兘Y(jié)合，且通過(guò)結(jié)合本發(fā)明的各方面，可顯著改進(jìn)性能。
本發(fā)明公開的實(shí)施方案能進(jìn)行改進(jìn)和改變。這些改進(jìn)和改變應(yīng)落入本發(fā)明的精神和范圍。因此本發(fā)明的范圍僅受所附權(quán)利要求范圍的限制。
權(quán)利要求
1.減少洗衣桶位移的方法，該洗衣桶可圍繞洗衣機(jī)中的一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，該洗衣機(jī)具有使該洗衣桶旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，該方法包括將平衡環(huán)安裝到洗衣桶上通常與旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面中，該平衡環(huán)具有可相對(duì)該平衡環(huán)移動(dòng)的平衡物；用懸掛結(jié)構(gòu)將該洗衣桶支撐在洗衣機(jī)中；為該懸掛結(jié)構(gòu)的兩個(gè)平動(dòng)自由度確定兩個(gè)諧振臨界頻率，其通常位于該平衡環(huán)平面內(nèi)；為該懸掛結(jié)構(gòu)的三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度確定三個(gè)諧振轉(zhuǎn)動(dòng)頻率；調(diào)整該懸掛結(jié)構(gòu)，使得兩平動(dòng)臨界頻率均在或均低于臨界第一馬達(dá)速度時(shí)出現(xiàn)，并使得所述三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率在或高于第二馬達(dá)速度時(shí)出現(xiàn)，該第二馬達(dá)速度高于第一馬達(dá)速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的減少位移方法，進(jìn)一步包括步驟為了使洗衣桶旋轉(zhuǎn)，最初讓該馬達(dá)提升到初始脫水速度，其中，該初始脫水速度增加地高于該第一馬達(dá)速度并低于該第二速度；馬達(dá)以初始脫水速度維持一段時(shí)間，直至該環(huán)中的平衡物移動(dòng)到抵消該洗衣桶任何不平衡的校正位置；以及隨后使該馬達(dá)提速到穩(wěn)態(tài)的最終脫水速度，該速度高于旋轉(zhuǎn)該洗衣桶的第二速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的減少位移方法，其中，提速步驟進(jìn)一步包括以某一速率提速該馬達(dá)，在提速時(shí)以及達(dá)到穩(wěn)態(tài)的最終脫水速度后，該速率使該平衡物保持在相對(duì)該平衡環(huán)的校正位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的減少位移方法，進(jìn)一步包括步驟給馬達(dá)連接一個(gè)能控制其速度的控制器，以便完成初始提升、維持以及隨后提升該馬達(dá)速度的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的減少位移方法，其中，安裝步驟進(jìn)一步包括裝配具有環(huán)形腔的流體平衡環(huán)以及盛入該腔中并可繞該腔移動(dòng)的平衡流體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的減少位移方法，其中，安裝步驟進(jìn)一步包括裝配具有環(huán)形腔的球珠平衡環(huán)以及盛入該腔中并可繞該腔移動(dòng)的粘性流體及賦重球珠。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的減少位移方法，其中該洗衣桶可繞通常豎直的軸旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的減少位移方法，其中該洗衣桶可繞通常水平的軸旋轉(zhuǎn)。
9.一種洗衣機(jī)，包括(a)可繞關(guān)于洗衣機(jī)的軸旋轉(zhuǎn)的洗衣桶；(b)旋轉(zhuǎn)該洗衣桶的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)；(c)裝配在該洗衣桶上通常垂直該旋轉(zhuǎn)軸的平面中的平衡環(huán)，該平衡環(huán)有可相對(duì)該平衡環(huán)移動(dòng)的平衡物；以及(d)安裝在洗衣機(jī)上并支撐該洗衣桶的懸掛結(jié)構(gòu)，該懸掛結(jié)構(gòu)具有，(i)該懸掛結(jié)構(gòu)的兩個(gè)平動(dòng)自由度的兩諧振臨界頻率，其通常與旋轉(zhuǎn)軸垂直，這些頻率各自在臨界第一馬達(dá)速度或低于該第一馬達(dá)速度時(shí)出現(xiàn)，并且(ii)該懸掛結(jié)構(gòu)的三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的其它三個(gè)諧振頻率，其各自發(fā)生在第二馬達(dá)速度或高于該第二馬達(dá)速度，第二馬達(dá)速度高于該第一速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的洗衣機(jī)，進(jìn)一步包括馬達(dá)控制器，其(i)最初提升該馬達(dá)到初始脫水速度，該速度增加地高于該第一馬達(dá)速度并低于該第二馬達(dá)速度，(ii)以初始脫水速度維持馬達(dá)直至該環(huán)中的平衡物重新定位而抵消該洗衣桶中的任何不平衡；以及(iii)隨后使該馬達(dá)提速到穩(wěn)態(tài)的最終脫水速度，該速度高于旋轉(zhuǎn)該第二馬達(dá)速度。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的洗衣機(jī)，其中，該馬達(dá)控制器以某一速率最終提升該馬達(dá)速度，該速率使提速時(shí)以及達(dá)到穩(wěn)態(tài)最終脫水速度后，該平衡物相對(duì)該平衡環(huán)保持相同的校正位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的洗衣機(jī)，其中該平衡環(huán)包括流體平衡環(huán)，其具有環(huán)形腔以及盛入該腔中并可繞該腔移動(dòng)的流體。
13.根據(jù)權(quán)利要求9的洗衣機(jī)，其中該平衡環(huán)包括球珠平衡環(huán)，其具有環(huán)形腔以及盛入該腔中并可繞該腔移動(dòng)的粘性流體及賦重球珠。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的洗衣機(jī)，其中該洗衣桶可繞通常豎直的軸旋轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的洗衣機(jī)，其中該洗衣桶可繞通常水平的軸旋轉(zhuǎn)。
16.減少洗衣桶位移的方法，該洗衣桶可圍繞洗衣機(jī)中的一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，該洗衣機(jī)具有使該洗衣桶旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，該方法包括將平衡環(huán)安裝到洗衣桶上通常與旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面中，該平衡環(huán)具有可相對(duì)該平衡環(huán)移動(dòng)的平衡物；最初提速該驅(qū)動(dòng)馬達(dá)達(dá)到初始脫水速度；使該驅(qū)動(dòng)馬達(dá)以初始脫水速度維持一段時(shí)間，這使平衡物相對(duì)該平衡環(huán)移動(dòng)，并鎖定該平衡環(huán)；并且隨后以某一速率使該驅(qū)動(dòng)馬達(dá)提速到最終穩(wěn)態(tài)的脫水速度，該速率在提速時(shí)以及達(dá)到穩(wěn)態(tài)的最終脫水速度以后，使該平衡物相對(duì)該平衡環(huán)保持基本上靜止。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進(jìn)一步包括以下步驟用懸掛結(jié)構(gòu)將該洗衣桶支撐在洗衣機(jī)上；為懸掛結(jié)構(gòu)的兩個(gè)平動(dòng)自由度確定兩個(gè)諧振頻率，其一般位于該平衡環(huán)的平面內(nèi)；并且最初將該驅(qū)動(dòng)馬達(dá)提速到初始脫水速度，該速度高于第一馬達(dá)速度，第一馬達(dá)速度時(shí)或者低于第一馬達(dá)速度時(shí)，各臨界頻率出現(xiàn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進(jìn)一步包括以下步驟將可編程的馬達(dá)控制器連接到該驅(qū)動(dòng)馬達(dá)上，以便控制該提速和恒速步驟。
全文摘要
減少洗衣機(jī)洗衣桶位移的方法和懸掛結(jié)構(gòu),包括首先給該洗衣桶提供平衡環(huán)。在通常與該桶旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面內(nèi)該平衡環(huán)與該桶連接。平衡環(huán)有相對(duì)該環(huán)可移動(dòng)的平衡物。該洗衣桶經(jīng)調(diào)整的懸掛結(jié)構(gòu)支撐到洗衣機(jī)上。為位于該平衡環(huán)平面內(nèi)的兩平動(dòng)自由度確定兩個(gè)諧振臨界頻率。還確定該懸掛結(jié)構(gòu)三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的三個(gè)諧振轉(zhuǎn)動(dòng)頻率。調(diào)整該懸掛結(jié)構(gòu),使平動(dòng)的兩臨界頻率各自出現(xiàn)在臨界第一馬達(dá)速度時(shí)或低于該速度時(shí),而且使三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率出現(xiàn)在作為上述臨界轉(zhuǎn)動(dòng)速度的第二速度?？刂圃擇R達(dá)使洗衣桶的速度最初提升到初始脫水速度,該速度逐漸高于第一臨界速度并低于第二速度。然后,該馬達(dá)速度恒定在初始脫水速度一段時(shí)間。然后,將該馬達(dá)提速到高于該第二速度的最終脫水速度。本發(fā)明的洗衣機(jī)結(jié)合了調(diào)整懸掛結(jié)構(gòu)或所述的速度受控馬達(dá),或者結(jié)合兩者。
文檔編號(hào)D06F37/24GK1331358SQ0112332
公開日2002年1月16日 申請(qǐng)日期2001年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月23日
發(fā)明者格雷戈里·邁克爾·加斯特, 埃里克·肯尼思·法林頓, 蒂曼·范迪倫 申請(qǐng)人:惠爾普爾公司