БЫТОВОЙ ПРИБОР С УСТРОЙСТВОМ ДЕМПФИРОВАНИЯ ВИБРАЦИЙ И УСТРОЙСТВО ДЕМПФИРОВАНИЯ ВИБРАЦИЙ
HOUSEHOLD APPLIANCES WITH VIBRATION DAMPING DEVICE AND VIBRATION DAMPING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к бытовому прибору, в частности стиральной или сушильной машине с корпусом, в котором установлен с возможностью вращения внутри бака для стирального раствора стиральный барабан, причем бак для стирального раствора соединен с корпусом посредством, по меньшей мере, одного поддерживающего элемента устройства демпфирования вибраций, включающего шарнирные сочленения, в состав которых входит первое шарнирное сочленение. Поддерживающий элемент шарнирно соединен с корпусом при помощи шарнирного рычага, который шарнирно соединен с корпусом, в частности с боковой стороной корпуса, посредством первого шарнирного сочленения, поворачивающегося вокруг первой оси поворота, зафиксированной относительно корпуса.
Уровень техники
Бытовой прибор такого рода описан в патентных документах DE 1211555 B, EP 0535443 A1 и EP 0531917 A1.
Обычно стиральные и сушильные машины с барабаном, установленным с возможностью вращения внутри бака, оснащаются устройством демпфирования вибраций, которое соединяет бак с корпусом. Благодаря этому гасятся вибрации и шум, обусловленные вращением барабана. Обычно вибрации бака поглощаются цилиндропоршневым устройством демпфирования с осевым фрикционным демпфером.
Патентный документ JP-1111-4280-A описывает стиральную машину с демпфером, который установлен на корпусе стиральной машины в направлении, перпендикулярном оси вращения барабана.
Патентный документ WO 2007/013021 A1 описывает обычный бытовой прибор с цилиндропоршневым устройством демпфирования вибраций, которое соединяет бак для стирального раствора с основанием корпуса бытового прибора. Цилиндропоршневое устройство демпфирования вибраций установлено на основании корпуса с возможностью скольжения таким образом, чтобы цилиндропоршневое устройство могло проскальзывать вдоль основания корпуса на ограниченное расстояние. Таким образом, по меньшей мере, часть вибраций бака, возникающих во время работы, может преобразовываться в линейное скольжение цилиндропоршневого устройства. Недостатком такого устройства демпфирования вибраций является его относительная дороговизна.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является разработка бытового прибора, который будет содержать устройство демпфирования вибраций, простое в установке и изготовлении.
Кроме того, задачей изобретения является повышение компактности бытового прибора, то есть, разработка бытового прибора с увеличенным значением отношения объема бака к объему корпуса по сравнению с обычными бытовыми приборами с цилиндропоршневыми устройствами демпфирования вибраций.
Эти и прочие задачи изобретения решаются признаками, раскрываемыми в независимом пункте формулы изобретения. Предпочтительные варианты исполнения раскрываются в зависимых пунктах формулы.
Поддерживающий элемент шарнирно соединен с корпусом посредством шарнирного рычага. Таким образом, вибрации бака, возникающие во время работы в направлении продольной оси поддерживающего элемента, передаются на шарнирный рычаг. Колебания или вибрации поддерживающего элемента, по меньшей мере, частично преобразуются во вращательное движение посредством шарнирного рычага, благодаря чему вибрации, по меньшей мере, частично гасятся. Шарнирный рычаг шарнирно соединен с корпусом посредством первого шарнирного сочленения, поворачивающегося вокруг первой оси поворота, зафиксированной на корпусе, в частности на боковой стороне корпуса.
В дальнейшем, если не будет указано иное, размеры даны для положения бытового прибора, в котором бак не нагружен и остается неподвижным относительно корпуса при неработающем бытовом приборе. Таким образом, относительные понятия (в частности, вертикаль, горизонталь, низ, верх, высота и т.п.) даны для положения, в котором бытовой прибор находится во время эксплуатации.
Согласно изобретению, по меньшей мере, одно из шарнирных сочленений содержит вращающийся фрикционный демпфер, а первая ось поворота находится в горизонтальной плоскости или выше ее и опущена по вертикали на 25% диаметра бака от самой нижней точки бака. В частности, первая ось поворота может быть опущена по вертикали на 15% диаметра бака от самой нижней точки бака. Предпочтительно первая ось поворота может быть опущена по вертикали на 5% диаметра бака от самой нижней точки бака.
Согласно изобретению шарнирный рычаг и/или поддерживающий элемент шарнирно соединен в расчете на противодействие предварительно определенному вращательному моменту трения. Для этого, по меньшей мере, одно из шарнирных сочленений содержит вращающийся фрикционный демпфер. Таким образом, по меньшей мере, часть энергии поступательного движения, обусловленной вибрациями, может преобразовываться в энергию трения. За счет преобразования энергии поступательного движения в энергию трения можно полностью устранить необходимость в осевом фрикционном демпфере, хотя возможен также вариант, в котором поддерживающий элемент и/или шарнирный рычаг будет содержать осевой фрикционный демпфер.
Выгодным образом подобное устройство демпфирования вибраций может быть легко установлено, поскольку решаются технические проблемы с его компонентами. В частности, процесс сборки упрощается за счет того, что ряд компонентов первого шарнирного сочленения может быть установлен на корпус на предыдущем этапе. Соединение бака с корпусом посредством устройства демпфирования вибраций может быть упрощено за счет решения технических вопросов процесса сборки.
Реактивная сила, передающаяся на корпус через устройство демпфирования, описываемое изобретением, может быть значительно уменьшена по сравнению с обычными осевыми фрикционными демпферами, вследствие чего снизится напряжение изгиба и сдвига, воздействующее на соединение с корпусом. Это, в свою очередь, позволяет обойтись без использования осевых фрикционных демпферов, соединенных с боковой стороной корпуса. Кроме того, отпадает необходимость в установке достаточно длинных поддерживающих элементов, служащих для адекватного распределения энергии трения, поступающей от фрикционных демпферов. При этом в отличие от осевых фрикционных демпферов не возникает изгиба или продольного сдвига.
Первая ось поворота может быть расположена выше основания корпуса бытового прибора. Таким образом, под баком образуется зазор, в котором могут быть расположены другие компоненты, например выдвижной ящик, в котором пользователь может хранить какие-либо предметы. Это позволяет сократить габаритную высоту бытового прибора и, следовательно, получить более компактный бытовой прибор. Таким образом, бытовой прибор может выпускаться в нескольких конфигурациях, например, по меньшей мере, с одним выдвижным ящиком над и/или под компактным модулем бытового прибора, баком для хранения воды от последнего полоскания или баком для хранения моющего средства, относящимся к системе дозирования моющих средств.
Первая ось поворота может быть соединена с корпусом, в частности с боковой стороной корпуса, при помощи кронштейна, в результате чего обеспечивается жесткость конструкции корпуса в месте соединения. Кронштейн может представлять собой поперечную планку, зафиксированную на углах боковой стороны корпуса. Возможен вариант, в котором кронштейн не соприкасается с корпусом в целях снижения вибраций, передаваемых на корпус. При этом улучшается гашение вибраций. В альтернативном варианте кронштейн может представлять собой шейку оси опорного подшипника, ориентированную в направлении первой оси поворота, с которой соединен шарнирный рычаг. Это позволяет получить более гибкий кронштейн.
Предпочтительно шарнирный рычаг может быть шарнирно соединен с поддерживающим элементом при помощи второго шарнирного сочленения, которое может перемещаться относительно корпуса вокруг второй оси поворота. В предпочтительном варианте поддерживающий элемент может быть шарнирно соединен с баком при помощи третьего шарнирного сочленения, зафиксированного на баке. Такая конструкция упрощает решение технической проблемы, заключающейся в обеспечении перемещения относительно поддерживающего элемента и, тем самым, демпфирования вибраций бака во время работы.
В предпочтительном варианте исполнения расстояние по горизонтали между третьей осью поворота и боковой стороной корпуса меньше или равно 25% от диаметра бака. В частности, расстояние по горизонтали меньше или равно 15% от диаметра бака. В более предпочтительном варианте расстояние по горизонтали меньше или равно 5% от диаметра бака.
Возможен вариант, в котором третья ось поворота может располагаться в горизонтальной плоскости, проходящей через первую ось поворота, или над этой плоскостью. В качестве альтернативы или дополнения третья ось поворота может располагаться в горизонтальной плоскости, проходящей через центр бака, или под этой плоскостью.
В следующем варианте исполнения верхняя крышка корпуса удалена по вертикали от самой верхней точки бака на расстояние, которое меньше или равно 25% от диаметра бака. В частности, верхняя крышка корпуса может быть удалена по вертикали от самой верхней точки бака на расстояние, которое меньше или равно 15% от диаметра бака. В более предпочтительном варианте верхняя крышка корпуса может быть удалена по вертикали от самой верхней точки бака на расстояние, которое меньше или равно 5% от диаметра бака. В дальнейшем под термином «верхняя крышка корпуса» может пониматься верхняя пластина бытового прибора, на которой подвешены пружины бака.
Предпочтительно первое, второе и/или третье шарнирное сочленение может содержать втулку подшипника, с которой с возможностью вращения соединена, по меньшей мере, одна шейка оси опорного подшипника, в частности, посредством прессовой посадки. Таким образом, можно разработать конструкцию, которая обеспечит надежную и безопасную работу, а также не будет требовать технического обслуживания одного или нескольких шарнирных сочленений. В более предпочтительном варианте шейка оси опорного подшипника первого шарнирного сочленения может быть соединена с возможностью вращения с втулкой подшипника, противодействуя вращательному моменту трения. Шейка оси опорного подшипника может иметь форму трубки и может быть выполнена из теплопроводного материала, в частности из металла, благодаря чему температура может быстро распределяться. Это позволяет увеличить срок службы фрикционных слоев.
В частности, поддерживающий элемент и/или шарнирный рычаг являются жесткими компонентами. Это позволяет дополнительно уменьшить сложность устройства демпфирования вибраций. Кроме того, можно использовать простые в изготовлении компоненты. Они могут быть изготовлены из жесткого материала, эластичность которого достаточна для выдерживания трения в шарнирных сочленениях. В частности, поддерживающий элемент и/или шарнирный рычаг выполнены из пластмассы.
Длина поддерживающего элемента может быть равна длине шарнирного рычага или превышать ее. Таким образом, бак может иметь выступы, которые позволяют увеличить расстояние от первого шарнирного сочленения до оси вращения барабана, вследствие чего становится возможным укоротить поддерживающий элемент. Таким образом, можно уменьшить вращательный момент трения, действующий на первое шарнирное сочленение через шарнирный рычаг.
Предпочтительно поддерживающий элемент или вектор силы поддерживающего элемента расположен на эффективном удалении плеча рычага от первого шарнирного сочленения. Эффективное удаление плеча рычага измерено перпендикулярно вектору силы и может изменяться под действием вибраций бака во время работы.
Возможен вариант, в котором первое шарнирное сочленение расположено над основанием корпуса бытового прибора, то есть высота и/или длина шарнирного рычага, и/или длина поддерживающего элемента, и/или эффективное удаление плеча рычага может выбираться таким образом, чтобы повысить эффективность демпфирования, в частности, при резонансной частоте вибрации. Длина шарнирного рычага и длина поддерживающего элемента измеряется между соответствующими осями поворота. Повышение эффективности демпфирования включает сведение амплитуды вибраций к минимуму, сведение реактивной силы вибрации к минимуму и т.д. и может быть определено специалистом в этой области. Таким образом, можно заметить, что средствами изобретения можно получить переменный коэффициент трения, зависящий от хода устройства демпфирования.
В предпочтительном варианте исполнения длина поддерживающего элемента превышает удвоенную длину шарнирного рычага. В частности, длина поддерживающего элемента может быть примерно в 2,5 раза больше длины шарнирного рычага.
Возможен вариант, в котором бытовой прибор, описываемый изобретением, содержит систему контроля вибрации. Система контроля вибрации может содержать гониометрический датчик, определяющий угол между шарнирным рычагом и поддерживающим элементом во время работы бытового прибора. Это позволяет легко и достоверно определять положение третьего шарнирного сочленения и бака относительно корпуса. В результате, например, можно снизить амплитуду вибраций до минимально возможного уровня и, следовательно, увеличить компактность бытового прибора.
Также возможен вариант, в котором устройство демпфирования вибраций может содержать, по меньшей мере, одно устройство парирования момента, соединенное с шарнирным рычагом в целях предотвращения скручивания шарнирного рычага вдоль своей продольной оси и/или его поворота вокруг оси, перпендикулярной первой оси поворота, во время работы. Это достигается за счет контактной реакции устройства парирования момента на реактивный элемент, зафиксированный относительно первой оси поворота. В частности, устройство парирования момента может быть выполнено в виде резинометаллического шарнира. В более предпочтительном варианте устройство парирования момента может быть встроено в шарнирный рычаг. С другой стороны, реактивный элемент может быть образован шейкой оси опорного подшипника. В предпочтительном варианте исполнения, по меньшей мере, одно устройство парирования момента может быть расположено с каждой стороны шарнирного рычага. Введение устройства парирования момента позволяет снизить количество устройств демпфирования вибраций до двух.
В предпочтительном варианте исполнения бытовой прибор содержит, по меньшей мере, два поддерживающих элемента, причем, по меньшей мере, один поддерживающий элемент находится с каждой стороны бака относительно центральной вертикальной плоскости. Такое расположение поддерживающих элементов обеспечивает надежное гашение вибрации бака.
Наконец, ниже перечислены вторичные признаки, которые могут быть реализованы в описываемой изобретением стиральной машине в целях повышения компактности бытового прибора. Приводной двигатель бытового прибора может представлять собой бесщеточный электродвигатель постоянного тока, противовесы могут быть расположены на передней и/или задней стороне бака, панель управления может быть расположена на двери бытового прибора или на боковой стороне верхней части передней панели, а диспенсер для моющего средства может быть также расположен на двери бытового прибора или компактно расположен в верхней части передней панели. Дверь может непосредственно закрывать бак, не используя какие-либо прокладки между передней стенкой, в результате чего уменьшается глубина бытового прибора.
Краткое описание графических материалов
Два предпочтительных варианта исполнения изобретения рассматриваются ниже на основании прилагаемых фигур, на которых изображено:
Фигура 1: перспективный вид стиральной машины с открытой дверью.
Фигура 2: разрез стиральной машины в плоскости AA (см. фиг.1) с устройством демпфирования вибраций согласно изобретению.
Фигура 3: разрез поддерживающего элемента и шарнирного рычага устройства демпфирования вибраций, показанного на фигуре 2.
Фигура 4: схематичный вид поддерживающего элемента и шарнирного рычага устройства демпфирования вибраций, показанного на фигуре 2.
Фигура 5: перспективный вид поддерживающего элемента и шарнирного рычага устройства демпфирования вибраций, показанного на фигуре 2.
Фигура 6: перспективный вид поддерживающего элемента и шарнирного рычага устройства демпфирования вибраций, показанного на фигуре 2.
Осуществление изобретения
На фигуре 1 представлена стиральная машина 1 с корпусом 3. На передней стороне 5 корпуса 3 находится дверь 7 стиральной машины, закрывающая загрузочное отверстие 9. На фигуре 1 дверь 7 показана в открытом положении, благодаря чему через загрузочное отверстие 9 на передней стороне корпуса виден стиральный барабан 11, предназначенный для укладки стираемых изделий (не показанных на фигуре).
На фигуре 2 показан бак 13 стиральной машины 1 в разрезе вдоль плоскости A-A. Как показано на фигуре 2, барабан 11 установлен в баке с возможностью вращения вокруг оси 15 вращения барабана и приводится от приводного двигателя 25. Мощность передается приводным ремнем 27, установленным на ведомый шкив 29 задней стороне бака 11.
Бак 13 подвешен на двух пружинах 17 на верхней крышке 19 корпуса 3. Нижняя сторона бака 13 соединена с боковыми сторонами 35 корпуса двумя стержневыми поддерживающими элементами 31, которые шарнирно соединены с боковыми сторонами 35 корпуса посредством шарнирных рычагов 33. В этом случае поддерживающие элементы 31 расположены симметрично относительно центральной вертикальной плоскости бака 13. По меньшей мере, на одной из боковых сторон 35 корпуса может быть расположено более одного поддерживающего элемента 31.
Пружины 17, поддерживающие элементы 31 и шарнирные рычаги 33 образуют устройство демпфирования вибраций в стиральной машине 1. Устройство демпфирования вибраций поглощает и гасит вибрации бака 13, возникающие во время работы барабана 11.
Как показано на фигуре 2, шарнирный рычаг 33 шарнирно соединен с боковой стороной 35 корпуса посредством первого шарнирного сочленения 37, поворачивающегося вокруг первой оси 39 поворота, зафиксированной относительно корпуса 3. На противоположной стороне первого шарнирного сочленения 37 шарнирный рычаг 33 шарнирно соединен с поддерживающим элементом 31 посредством второго шарнирного сочленения 47, поворачивающегося вокруг второй оси 49 поворота, которая может перемещаться относительно корпуса 3. И наоборот, сторона поддерживающего элемента 31, противоположная второму шарнирному сочленению 47, шарнирно соединена с баком 13 посредством третьего шарнирного сочленения 51, зафиксированного на баке 13. Длина а поддерживающего элемента может быть меньше длины b шарнирного рычага, равна ей или превышать ее.
На фигуре 3 представлен разрез одного из поддерживающих элементов 31 (см. фиг.2) с шарнирным рычагом 33. Первое шарнирное сочленение 37 содержит шейку 43 оси опорного подшипника, закрепленную на пластинчатом кронштейне 45, который зафиксирован на боковой стороне 35 корпуса непосредственно рядом с шарнирным рычагом 33, жестко соединенным с втулкой 41 подшипника, которая может быть выполнена путем разрезания и отгибания пластинчатого кронштейна 45. Как показано на фигуре 3, шарнирное соединение шарнирного рычага 33 с боковой стороной 35 корпуса выполнено наподобие коленчатого вала.
Кроме того, на фигуре 3 показано, что шейка 43 оси опорного подшипника установлена в шарнирный рычаг 33 с прессовой посадкой. Прессовая посадка позволяет повысить трение во фрикционном слое 50 между шарнирным рычагом 33 и шейкой 43 оси опорного подшипника. Устройства 43 парирования момента образованы выступами шарнирного рычага 33 с каждой из его сторон вдоль продольной оси шейки 43 оси опорного подшипника.
Ниже на основании схематичной фигуры 4 описываются физические характеристики устройства демпфирования вибраций. Как показано на фигуре 4, колебания или вибрации бака 13 во время работы передаются на поддерживающий элемент 31, а от поддерживающего элемента 31 вдоль вектора f силы на шарнирный рычаг 33. При помощи шарнирного рычага 33 вибрации преобразуются во вращательное движение. В этом случае вектор f силы поддерживающего элемента 33 удален от первого шарнирного сочленения 37 на эффективное удаление I плеча рычага. Эффективное удаление I плеча рычага измеряется перпендикулярно вектору силы и может изменяться под действием вибраций бака во время работы. Как говорилось выше, длина а поддерживающего элемента может в несколько раз превышать длину b шарнирного рычага, за счет чего снижается крутящий момент на первом шарнирном сочленении.
С учетом вибраций бака, обусловленных работой, эффективное удаление I плеча рычага между поддерживающим элементом 31 и первым шарнирным сочленением изменяется. Вследствие повышения трения в первом шарнирном сочленении 37 энергия поступательного движения бака 13, по меньшей мере, частично преобразуется в энергию трения. Таким образом, можно дополнительно снизить вибрации и шум во время работы барабана 11.
На фигуре 5 представлен перспективный вид правого поддерживающего элемента 31 (см. фиг.4) с шарнирным рычагом 33. Как показано на фигуре 5, втулка 41 подшипника первого шарнирного сочленения 37 неподвижно закреплена на боковой стороне 35 корпуса при помощи пластинчатого кронштейна 45. Шарнирный рычаг 33 присоединен к шейке 43 оси опорного подшипника, выполненной в виде продолговатой трубки и соединенной с шарнирным рычагом 33 без возможности вращения, и установлен с возможностью вращения во втулку 41 подшипника, в которой расположены фрикционные слои 50 и происходит рассеивание тепла.
На фигуре 6 представлен перспективный вид правого поддерживающего элемента 31 (см. фиг.5) с шарнирным рычагом 33. Как показано на фигуре 6, втулка 41 подшипника первого шарнирного сочленения 37 неподвижно закреплена на корпусе при помощи кронштейна 45 в виде поперечной пластины, который закреплен на обеих кромках боковой стороны 35 корпуса. Втулка 41 подшипника получена путем вырезания и сгибания кронштейна 45, выполненного в виде поперечной планки. При этом образовались две петли. Шарнирный рычаг соединен с втулкой 41 подшипника с возможностью вращения при помощи продолговатой шейки 43 оси опорного подшипника, которая закреплена на втулке 41 подшипника таким образом, чтобы с шарнирным рычагом 33 соприкасались вышеупомянутые фрикционные слои.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1
стиральная машина
3
корпус
5
передняя сторона корпуса
7
дверь стиральной машины
9
загрузочное отверстие
11
барабан
13
бак
15
ось вращения барабана
17
пружины
19
верхняя крышка корпуса
23
основание корпуса
25
приводной двигатель
27
приводной ремень
29
ведомый шкив
31
поддерживающий элемент
33
шарнирный рычаг
35
боковая сторона корпуса
37
первое шарнирное сочленение
39
первая ось поворота
41
втулка подшипника
43
шейка оси опорного подшипника
45
кронштейн
47
второе шарнирное сочленение
49
вторая ось поворота
50
фрикционный слой
51
третье шарнирное сочленение
53
устройство парирования момента
a
длина поддерживающего элемента
b
длина шарнирного рычага
f
вектор действия силы на поддерживающий элемент
I
эффективное удаление плеча рычага