專利名稱：有暫時偏移不平衡的轉(zhuǎn)筒的預(yù)平衡方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過自動平衡裝置動態(tài)平衡轉(zhuǎn)筒如洗衣機轉(zhuǎn)筒的方法，所述裝置包括至少一種固定在轉(zhuǎn)筒的環(huán)狀中空體和在所述中空體內(nèi)可自由移位的多個平衡體。轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)期間，這些平衡體移動，通過把它們自己排列在抵消不平衡力的位置來補償系統(tǒng)內(nèi)的不平衡。
當轉(zhuǎn)筒達到其超臨界轉(zhuǎn)速時，通過這種排列可能得到十分有效的平衡功能，但是在依次啟動和加速期間，亦即處于亞臨界速度時，仍然有如此量級的不平衡，以致許多應(yīng)用不能接受它。
特別是在洗衣機情況下，并非唯獨洗衣機，僅僅在自旋脫水階段而不是正常洗滌期間這類自動平衡裝置才給出實際平衡作用。
這個問題基于EP-A-0 810316提出，該文敘述一種帶外殼和懸空擺動洗滌組件的洗衣機，包括洗滌桶，位于所述洗滌桶內(nèi)并能在洗滌和自旋脫水期間于其內(nèi)部繞圓筒軸旋轉(zhuǎn)的帶小孔的圓筒形轉(zhuǎn)筒，一個能以各種速度旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述轉(zhuǎn)筒的馬達和備有與所述桶固定關(guān)聯(lián)的附件，所述轉(zhuǎn)筒備有多個優(yōu)選矩形截面的環(huán)狀中空體所形成的動態(tài)平衡布局，所述中空體形成密封閉環(huán)構(gòu)型并以其軸與所述帶孔轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)軸基本重合方式與所述圓筒狀轉(zhuǎn)筒一體化安裝，可以以確定粘度的液體形式自由移動的多個移動物質(zhì)填充在所述中空體內(nèi)，其特征在于至少在自旋脫水之前，以可變的、相對低速并以單一和相同旋轉(zhuǎn)方向的連續(xù)方式驅(qū)動轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)，其中所述旋轉(zhuǎn)的頻率低于所述擺動洗滌組件的諧振頻率，而且考慮到以任何方式有效地使待洗物在轉(zhuǎn)筒內(nèi)保持粘附轉(zhuǎn)筒內(nèi)圓周表面。
依據(jù)這些特點據(jù)稱該平衡裝置能夠在轉(zhuǎn)筒與其內(nèi)含待洗物經(jīng)歷全部各旋轉(zhuǎn)階段進行有效平衡。
EP-A-0 810316敘述的解決辦法僅僅顧及到轉(zhuǎn)速改變造成的力，已發(fā)現(xiàn)這僅僅在特定情況下正確，這就意味著必須滿足進一步的條件以確保任何速度范圍每一時間都能得到平衡作用。
本發(fā)明目的是提供一種方法，還顧及到作為懸空組件亞臨界運動結(jié)果所產(chǎn)生的反作用力，而且其中這些力必須小于由于轉(zhuǎn)速所要變化而導(dǎo)致的那些力，以便按照所述原理工作，通過所附權(quán)利要求限定的步驟的裝置就能將其實現(xiàn)。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，圍繞旨在得到完全重復(fù)的對抗(outbalancing)作用的分布速度，在實際速度變化范圍內(nèi)將懸空組件內(nèi)任何剛性體運動最小化，就能達到滿意的預(yù)平衡結(jié)果。
如果這些進一步的條件與上述EP-A-0 810316所述條件一起均能實現(xiàn)，則發(fā)現(xiàn)在每時每刻并且還在某些亞臨界速度情況下能夠獲得平衡作用。
考慮到這些設(shè)想，顯然，EP-A-0 810 316的權(quán)利要求書所述的平衡過程并不能在該文所述條件下完全重復(fù)。
利用洗衣機內(nèi)平衡體(通常是球)的預(yù)平衡意味著試圖在一速度范圍得到球的平衡位置，在該速度范圍中，自動平衡裝置通常沒有平衡功能。
一般認為，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)應(yīng)當已通過了它的第一諧振頻率以便讓自動平衡功能發(fā)揮作用。在超臨界范圍運行是由于在該不平衡和系統(tǒng)幾何中心之間的相位角相對于旋轉(zhuǎn)軸接近180°。這種情況下的相位角確定不平衡產(chǎn)生的力的方向與旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)移動的方向間的關(guān)系如何。
在研究洗衣機轉(zhuǎn)筒時還發(fā)現(xiàn)-諧振前有一個靠近0°的相位角，意味著當該不平衡位于轉(zhuǎn)筒底部時，懸空組件處于其底部位置，并且當該不平衡位于頂部時懸空組件處于其最高位置。
-諧振時相位角為90°，從而當該不平衡位于底部時懸空組件向右手側(cè)(或左手側(cè))坐落，當該不平衡處于在右手側(cè)時，那么懸空組件則位于其頂部(底部)位置。
-諧振之上時相位角靠近180°，從而使不平衡位于底部時懸空組件處于其頂部，并且當該不平衡位于頂部時懸空組件處于其底部。
自動平衡裝置的球與轉(zhuǎn)筒一起移動，這意味著如果不平衡位于底部，那么轉(zhuǎn)筒在其最高位置并且球盡力向上——球?qū)乖摬黄胶狻?br> 預(yù)平衡所利用的完全是另一種物理現(xiàn)象，它與相位角無關(guān)。在下述事實中將發(fā)現(xiàn)使預(yù)平衡發(fā)生的物理現(xiàn)象是當再次研究洗衣機時，可以確立轉(zhuǎn)筒與待洗物(代表不平衡)一起旋轉(zhuǎn)。當不平衡處于底部并將升高到轉(zhuǎn)筒頂部時，從轉(zhuǎn)筒的回轉(zhuǎn)速度取得所需要的勢能。還可推測，從馬達傳遞的視為高于眾多循環(huán)平均值的轉(zhuǎn)矩應(yīng)等于損耗，使轉(zhuǎn)筒的回轉(zhuǎn)速度保持在恒定值，該恒定值可看成高于回轉(zhuǎn)擴展敏的主值。這就意味著在待洗物(該不平衡)被向上拉時轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速會降低，而待洗物向下移動時轉(zhuǎn)速會加速。
如果假設(shè)允許待洗物在其頂部的轉(zhuǎn)筒不旋轉(zhuǎn)，那么球就會向下滾動并使其本身定位在轉(zhuǎn)筒底部，這就得到了所要求的減少不平衡。問題是如果轉(zhuǎn)筒停止不動，待洗物也將下落，這就意味著會得到代之而來的增加不平衡。因此希望待洗物“更經(jīng)常”地在轉(zhuǎn)筒頂部而不是底部以使球有時間“向下”滾動。當向心加速度大于重力加速度時并且如果待洗物和轉(zhuǎn)筒之間的摩擦力能有效防止待洗物滑落，待洗物仍停留于其在轉(zhuǎn)筒的相應(yīng)位置，在家用情況下，大約50rpm就能大體出現(xiàn)這個轉(zhuǎn)折點。
根據(jù)以上討論，待洗物(該不平衡)位于頂部時轉(zhuǎn)筒就以其最慢的速度運動，這就意味著該不平衡在其頂部位置比在其底部位置停更長的時間，從而使球有更多的時間滾落因而抵消該不平衡。這個時間差就是上述所謂的“更經(jīng)?！?，亦即以這種方式要獲取的目標效果。
如果轉(zhuǎn)筒剛性固定，預(yù)平衡就能以最好的形式起作用，因為球和該不平衡因此將能無干擾地運行。然而在洗衣機情況下不可能讓轉(zhuǎn)筒剛性固定，轉(zhuǎn)筒總是處在移動中，球受按照自動平衡理論所產(chǎn)生的力影響，所以球總是盡力追隨轉(zhuǎn)筒移動。為了確保轉(zhuǎn)筒盡可能小地移動(按照自動平衡理論所產(chǎn)生的力將被最小化)，因此必須明確對移動有效的預(yù)平衡轉(zhuǎn)速范圍，否則將增大移動或者非此即彼地使某些移動減幅。
洗衣機內(nèi)垂直方向的剛性體運動通常被良好阻尼，然而水平方向的運動沒有被良好阻尼，對動態(tài)運動的阻尼不明顯。已了解動態(tài)運動中動態(tài)不平衡產(chǎn)生移位的類型。
目的是創(chuàng)建一個頻率范圍(轉(zhuǎn)速)，該范圍中洗衣機轉(zhuǎn)筒能運行形成合乎要求的轉(zhuǎn)速變化并使剛性體移動最小化，這兩方面一起給出所要求的效果，即盡管沒有達到諧振轉(zhuǎn)速也能減少該不平衡，并且此效果通過加大從懸空組件傳送到外殼的力就能實現(xiàn)。這可用不同方式來進行，亦即通過摩擦增大層或用粘滯阻尼系統(tǒng)加大阻尼作用。通過將懸空組件和外殼之間通常存在的一個或多個彈簧或彈性系統(tǒng)替換剛性更好的彈簧，或者進一步提供這種剛性更好的彈簧或類似的彈性系統(tǒng)也能獲得傳送力的加大。通過增加懸空系統(tǒng)的質(zhì)量例如增加重量等也能得到類似結(jié)果。已經(jīng)證實，通過確保系統(tǒng)最大移位幅度為擺動洗滌組件的幾何中心與重心之間距離的1.5倍就能得到良好結(jié)果。上述這些措施絕非設(shè)定限制。
還有個關(guān)鍵是盡可能將動態(tài)運動最小化。當前的洗衣機已作到動態(tài)運動最小化，但是所得良好結(jié)果本身已證實，這個運動的最小化遠比當前洗衣機所作的要好，這也是進行上述加大傳送力的方式所至。通過在平移模式和動態(tài)移位模式之間低度的模態(tài)耦合也能使這些動態(tài)運動最小化。
重新設(shè)計阻尼器和彈簧的位置和數(shù)值，就能除去應(yīng)進行預(yù)平衡的回轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)的諧振，從而得到減少旋轉(zhuǎn)移動和水平移動。
本發(fā)明絕非局限于所述實施方案，在所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)可作許多改變和改良。
權(quán)利要求
1.一種在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)特別是洗衣機中使自動平衡裝置對抗不平衡條件的方法，所述洗衣機帶外殼和懸空擺動洗滌組件，包括洗滌桶，位于所述洗滌桶內(nèi)并能在洗滌和自旋脫水階段于其內(nèi)部繞圓筒軸旋轉(zhuǎn)的帶孔的圓筒形轉(zhuǎn)筒，一個能以各種速度旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述轉(zhuǎn)筒的馬達并具有與所述桶牢固關(guān)聯(lián)的附件裝置，所述轉(zhuǎn)筒與至少一個環(huán)狀中空體所形成的所述自動平衡裝置連接，該中空體形成密封閉環(huán)構(gòu)型并以其軸與所述帶孔轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)軸基本重合的方式與所述圓筒狀轉(zhuǎn)筒一體化安裝，能在所述中空體內(nèi)自由移動的多個移動件，并且至少在自旋脫水階段之前，該方法包括以連續(xù)方式以可變化的相對低的速度按照單獨和相同的旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)，其中所述旋轉(zhuǎn)的頻率低于垂直于所述擺動洗滌組件轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)軸的平移本征模式頻率，而且考慮到以任何方式有效地使轉(zhuǎn)筒內(nèi)的待洗物保持粘附在轉(zhuǎn)筒內(nèi)圓周表面，其特征在于在圍繞以便得到完全重復(fù)的對抗作用的分布速度的實際速度變化范圍之內(nèi)將懸空組件內(nèi)任何剛性體運動最小化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于對給定的移位幅度通過加大傳送到外殼的力得到使剛性體運動最小化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于通過在懸空組件和外殼之間提供加大的阻尼使剛性體運動最小化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于通過在懸空組件和外殼之間提供剛性彈簧使剛性體運動最小化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于通過增加懸空組件的質(zhì)量使剛性體運動最小化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于通過在懸空組件和外殼之間提供加大阻尼和剛性彈簧，和/或通過增加懸空組件質(zhì)量使剛性體運動最小化。
全文摘要
一種在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)特別是洗衣機中使自動平衡裝置對抗不平衡條件的方法,至少在自旋脫水階段之前,該方法包括以連續(xù)方式以可變化的相對低的速度按照單獨和相同的旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn),其中所述旋轉(zhuǎn)的頻率低于垂直于所述擺動洗滌組件轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)軸的平移本征模式頻率,而且考慮到以任何方式有效地使轉(zhuǎn)筒內(nèi)的待洗物保持粘附在轉(zhuǎn)筒內(nèi)圓周表面,其中,為得到完全重復(fù)的對抗效果,在圍繞分布速度的實際速度變化范圍之內(nèi)將懸空組件內(nèi)任何剛性體運動最小化。
文檔編號D06F37/20GK1251398SQ9912500
公開日2000年4月26日 申請日期1999年10月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月19日
發(fā)明者約恩松·約阿基姆, 林德爾·漢斯 申請人:Skf自動平衡系統(tǒng)股份公司