平衡圈及其滾筒洗衣的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種平衡圈及其滾筒洗衣機，平衡圈采用滾柱作為平衡質量，由保持架夾持滾柱構成的滾柱組設置在環形外殼中，平衡圈內軸安裝在滾筒洗衣機的轉桶上，結構簡單緊湊，增強對轉桶內偏心的平衡能力，高效降低洗衣機脫水時的振動，減小噪聲；保持架分隔了滾柱，減緩撞擊，減小噪聲；滾柱的長徑比可以改變，這使得平衡圈橫截面的結構尺寸設計更靈活；保持架連接多個滾柱形成滾柱組，滾柱組的協同移動，可以把部分已經落入自鎖區的滾柱拉出自鎖區，增強平衡能力；保持架可以通過其結構尺寸改變被連接滾柱之間的中心距，從而改變滾柱組密排的分布夾角，當轉桶內沒有偏心，降低由平衡圈引起的振動。
【專利說明】平衡圈及其滾筒洗衣機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種洗衣機，尤其是涉及一種平衡圈及其具有該平衡圈的滾筒洗衣機。
【背景技術】
[0002]洗衣機在脫水過程中，由于衣物分布的隨機性，衣物在脫水桶內總會產生不平衡分布，也就是平常我們所說的偏心載荷。在脫水桶高速旋轉時，偏心載荷產生的離心力相當于受迫振動中的激振力,會使脫水桶劇烈振動。脫水桶的振動會弓I起整機的劇烈振動。這些振動不僅會產生很大的噪音，給用戶感官上帶來很大的不舒服感，而且還會大大降低洗衣機機械與電器零部件的使用壽命。當偏心載荷較大時，甚至直接造成洗衣機部分零部件的損壞。因此，盡可能減輕偏心載荷給洗衣機所帶來的損害很有必要。要減少偏心載荷對洗衣機的損害，可以從兩個方面入手，減小偏心載荷，或平衡偏心載荷所產生的離心力。從前者入手，就是軟件偏心保護技術；從后者入手，就是平衡圈技術。
[0003]目前常用的軟件偏心保護技術是選擇一個合適的轉速，一般在90—120轉/分，在該轉速下測試電機的轉速、功率等信息，通過軟件分析、計算，得到偏心載荷的大小值。然后將這一值與軟件預設的保護值對比，只有小于保護值時才能進入正常的高速脫水。否則就降低轉速，讓衣物重新分布，然后再重新測試，直到通過為止。是否重新分布衣物是隨機的，重新分布衣物的次數主要取決于衣物分布均勻的難易程度，同時也取決于預設的偏心保護值，這一值設得大，通過率就高，容易實現脫水，但洗衣機振動大，使用壽命將會受到影響。反之，這一值設得小，振動小，洗衣機將被保護得更好，但不容易實現脫水，會出現不脫水的現象，或脫水延續很長時間。
[0004]平衡圈技術目前常見的分為兩種，注入鹽水的液體平衡圈和使用鋼球的鋼球平衡圈。液體平衡圈由上、下兩片塑料件膠合而成的空心圈，空心圈的內部設有多個隔板，并注入液體。為增加液體比重.并保證在高寒地區使用時不會結凍，通常都采用濃度約24%的過飽和鹽水，注入量約為空心圈內容積的50%左右。鋼球平衡圈同樣由上、下兩片塑料件膠合而成，內部為空心的，但沒有隔板，放入約0.5公斤重的鋼球，其直徑的累加長度約等于1/5到1/6的平衡圈周長，密排時的分布夾角約60到75度，還注入了適量的高粘度潤滑油。在脫水時，平衡圈隨著脫水桶一起旋轉，平衡圈內的液體或鋼球會自動移向衣物偏心載荷相對的一側，其產生的離心力與偏心載荷產生的離心力方向相反，相互平衡，使偏心的影響降低，這樣就起到了自動糾偏的作用，能有效降低洗衣機的振動。
[0005]近年來，洗衣機的洗滌容量不斷擴大，脫水轉速不斷提高，洗衣機對控制和平衡偏心載荷的要求也越來越高，因此，軟件保護技術和平衡圈技術都在不斷發展進步，但總的來說，軟件保護技術的發展要快于平衡圈技術。鹽水平衡圈的體積大占用較大的空間，而球平衡圈在衣物分布均勻，即轉桶內沒有偏心時平衡圈本身反而成了偏心，使得原本并不振動的洗衣機產生了振動。實用新型內容
[0006]本 申請人:針對上述的問題，進行了研究改進，提供一種平衡圈及其滾筒洗衣機，結構簡單緊湊，增強對轉桶內偏心的平衡能力，高效降低洗衣機脫水時的振動，減小噪聲，進一步克服轉桶內沒有偏心時平衡圈本身引起的振動，同時使平衡圈的整體結構尺寸設計更為靈活。
[0007]為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下的技術方案:
[0008]一種平衡圈，包括:
[0009]環形殼體，內部中空，同軸地固定安裝在洗衣機的轉桶上；
[0010]若干個滾柱組，設置在環形殼體內腔，并在環形殼體內腔中沿著圓周方向移動，所述滾柱組由保持架及至少2個滾柱構成，所述滾柱可轉動設置在所述保持架內，所述滾柱的中心線與所述環形殼體的中心線平行；若干個所述滾柱組密集排列時的夾角在105。?135。之間；
[0011 ] 潤滑油，充滿所述環形殼體的內腔中。
[0012]進一步的:
[0013]若干個所述滾柱組密集排列時的夾角為120°。
[0014]每個所述滾柱組的所述滾柱的數量為2飛個。
[0015]所述保持架由高強度塑料材料制成。
[0016]所述潤滑油為極壓潤滑油。
[0017]一種具有上述的平衡圈的滾筒洗衣機，包括外箱，2根吊簧將桶部裝懸掛在所述外箱上，減振器連接底座與所述桶部裝；所述桶部裝包括同軸安裝的外桶及轉桶，所述外桶上設有平衡塊，其特征在于:所述平衡圈同軸設置在所述轉桶上。
[0018]進一步的:
[0019]所述平衡圈安裝在所述轉桶開口端的內壁上。
[0020]本實用新型的技術效果在于:
[0021]本實用新型公開的一種平衡圈及其滾筒洗衣機，平衡圈采用滾柱作為平衡質量，由保持架夾持滾柱構成的滾柱組設置在環形外殼中，結構簡單緊湊，增強對轉桶內偏心的平衡能力，高效降低洗衣機脫水時的振動，減小噪聲；保持架分隔了滾柱，滾動過程中發生撞擊時是保持架之間的撞擊，而不是滾柱之間撞擊，因而減緩撞擊，并減小噪聲；滾柱的長徑比可以改變，這使得平衡圈橫截面的結構尺寸設計更靈活，可以根據轉桶結構設計的需要來選擇適當的尺寸；保持架連接多個滾柱形成滾柱組，滾柱組的協同移動，可以把部分已經落入自鎖區的滾柱拉出自鎖區，增強平衡能力；保持架可以通過其結構尺寸改變被連接滾柱之間的中心距，從而改變滾柱組密排的分布夾角，當轉桶內沒有偏心，滾柱組密排時，可以使滾柱組密排的分布夾角大于自鎖區夾角，使部分滾柱組落在自鎖區以外并最終滾向另一邊，降低轉桶內沒有偏心時由平衡圈引起的振動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為平衡圈的結構示意圖。
[0023]圖2為滾柱組的結構示意圖。
[0024]圖3為圖2的B — B剖視圖。
[0025]圖4為滾筒洗衣機的結構示意圖。
[0026]圖5為滾筒洗衣機的桶部裝的結構示意圖。
[0027]圖6為滾柱平衡圈滾柱滑移分力一摩擦力曲線圖。
[0028]圖7:滾柱平衡圈自鎖區示意圖。
[0029]圖8:不同位置滾柱組移動趨勢示意圖。
[0030]圖9:具有保持架的滾柱組密排時與無保持架的滾柱的對比。
[0031]圖10:滾柱不同長徑比平衡圈結構尺寸的變化示意圖。
[0032]圖11:轉桶內有較大偏心時滾柱平衡圈平衡過程示意圖。
[0033]圖12:轉桶內有較小偏心時滾柱平衡圈平衡過程示意圖。
[0034]圖13:轉桶內沒有偏心時滾柱平衡圈平衡過程不意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0036]如圖1、2、3所示，平衡圈6包括環形殼體7及若干個滾柱組8，環形殼體7內部中空，同軸地固定安裝在洗衣機的轉桶上；滾柱組8設置在環形殼體7內腔中，并在環形殼體7內腔中沿著圓周方向移動，滾柱組8由保持架802及至少2個滾柱801構成，通常一個滾柱組8中的滾柱801的數量在2飛個。滾柱801可轉動設置在保持架802內，滾柱801的中心線與環形殼體7的中心線平行，若干個滾柱組8密集排列時的夾角C (如圖9a)在105°?135°之間，若干滾柱組8密集排列時的夾角C最佳為120°，滾柱組8的數量由其密集排列時的夾角來確定，圖1的實施例中設有4個滾柱組8。潤滑油充滿環形殼體7的內腔中。
[0037]如圖4、5所示，滾筒洗衣機包括外箱1，2根吊簧2將桶部裝3懸掛在外箱I上，3或4個減振器4連接底座5與桶部裝3。桶部裝3包括轉桶302、平衡圈6、外桶303和平衡塊301等，平衡塊301設置在外桶303上，平衡圈6同軸安裝在轉桶302開口端的內壁上，跟隨在轉桶302 —起轉動。在脫水時，轉桶302高速轉動，轉桶302內的衣物分布不均勻就會形成偏心載荷，桶部裝3在偏心載荷產生的離心力激勵下振動，振動軌跡是一個圓。當脫水轉速高于桶部裝3的共振頻率所對應的轉速時，振動位移方向就會逐步移到偏心所在位置的相反方向。對于轉桶302而言，相當于在圍繞著朝偏心方向偏移的偏心軸旋轉，偏心軸的偏移距離為一個桶部裝振動的振幅。平衡圈6裝在轉桶302上并隨轉桶302 —起繞偏心軸旋轉，平衡圈6的環形殼體7內的平衡物質--滾柱會向回轉半徑大的方向(偏心載荷相反的方向)產生移動趨勢。移動趨勢是否轉化為實際的移動，取決于滑移分力是否大于摩擦力。圖6中水平橫線代表摩擦力，上凹的曲線代表滑移分力。水平軸表示的是滾柱在環形殼體7中的位置，原點是偏心位置，180°是偏心的相反方向位置。從圖6可見，滑移分力的大小和振幅、環形殼體半徑及滾柱在環形殼體中的位置有關。在偏心位置和其相反方向位置存在2個滾柱不能滾動的自鎖區。
[0038]本實用新型中的平衡圈，保持架802把3個滾柱801連在一起，形成一個滾柱組8。滾柱組8裝在環形殼體7內。滾柱801是由結構鋼制成的直徑為D(約10 — 25毫米)，長度為L (約10 — 40毫米)的圓柱體，表面具有很高的光潔度以降低摩擦系數，可以根據平衡圈整體結構尺寸的需要來選擇合適的長徑比L/D。保持架802用重量輕、強度高的高強度塑料制作。保持架802把滾柱801分隔開，并夾持滾柱801，使滾柱801只能轉動(滾動)，不能扭動(偏斜)。保持架802與滾柱801接觸的表面有很高的光潔度以降低摩擦系數。可以通過改變保持架802的結構尺寸A來改變被連接滾柱的中心距，從而改變滾柱組密排(密集排列)時的分布夾角C (如圖9a)。一個保持架802連接2—6個滾柱801形成滾柱組8。一個滾柱組8具體含有滾柱801的數量取決于滾柱直徑，滾柱直徑大，所含滾柱就少，滾柱直徑小，所含滾柱就多。
[0039]保持架802的作用是保持滾柱在滾動過程中不產生偏斜并減緩撞擊，保持架還可以使得多個滾柱協同移動，有利于減小自鎖區，增加平衡能力。除此以外，保持架還可以調節滾柱在環形殼體7中密排時的分布角度，使其大于自鎖區，以克服或減小轉桶302內沒有偏心時由平衡圈本身弓I起的振動。
[0040]環形殼體7由高強度塑料制成。環形殼體7的內腔一滾道有很高的光潔度以降低摩擦系數。環形殼體7有一定的整體剛度，以抵抗圓周方向的變形。環形殼體7內充有一定粘度的極壓潤滑油，環形殼體7的內腔的摩擦系數越小越好，離心力作用下為使油膜不擠破，極壓潤滑油會比普通潤滑油更好。
[0041]從圖6可見，滑移分力的大小和振幅與環形殼體半徑的比值有關，自鎖區的范圍大小除了和該比值有關外，還和摩擦力有關。環形殼體半徑和摩擦系數確定后(例如環形殼體半徑250毫米和摩擦系數0.01)，振幅大小就決定了自鎖區的范圍。振幅大自鎖區范圍就小，振幅小自鎖區范圍就大。與圖6相對應，圖7a表示的是振幅為5.0時(B/R=0.02)的自鎖區范圍，而圖7b表示的是振幅為12.5時(B/R=0.05)的自鎖區范圍。
[0042]脫水剛開始時，轉速較低，桶部裝的振動位移與偏心在同一方向。當脫水轉速達到桶部裝共振頻率對應轉速時，振動位移與偏心相差90度。當脫水轉速進一步提高到大約300轉/分(各個系統有所不同，要試驗確定)時，桶部裝的振動位移就基本和偏心方向相反了，而這時桶部裝的振幅卻比1000轉/分左右的高速脫水時大許多。因此本實用新型采用了在300轉/分左右的轉速短暫保持約30秒時間，讓滾柱組在該轉速時移動到偏心的相反位置或合適的平衡位置。
[0043]平衡圈在平衡過程中，隨著滾柱組位置的改變，桶部裝的振幅也是在不斷改變的。一開始平衡圈還未起作用，振幅較大，自鎖區較小。不在自鎖區內的滾柱組都會不斷向偏心相反方向移動。隨著滾柱組的移動，偏心被逐步平衡，振幅減小。在振幅減小的同時，自鎖區的范圍不斷擴大，可移動的滾柱組越來越少。直到所有滾柱組落入自鎖區，不再移動，滾柱平衡圈的平衡過程結束。如果偏心較大，被平衡后振幅仍較大，自鎖區仍較小，滾柱組在偏心相反方向密排，平衡過程結束。
[0044]以環形殼體7的半徑為250毫米，摩擦系數0.01，振幅恰為5毫米時為例來說明滾柱組的移動狀態。從圖6看O到30度和150到180度為自鎖區。對應到圖8中，角度β以內為自鎖區。圖8中的第一滾柱組已落入自鎖區，不再移動。第四滾柱組的一個滾柱也已經落入自鎖區，如果沒有保持架，這一滾柱也不會移動。由于該滾柱處于靠近偏心的位置，非但起不到平衡作用，還會加劇不平衡。這時保持架開始發揮作用，同一組的另外2個滾柱在非自鎖區，整組滾柱的平均滑移分力大于摩擦力時就可以把自鎖區的滾柱拉出自鎖區，向偏心相反的方向移動，提高了滾柱平衡圈的平衡能力。
[0045]圖8中的第三滾柱組和第二滾柱組在非自鎖區，在滑移分力的作用下向偏心相反方向動。根據圖6，第三滾柱組的滑移分力大于第二滾柱組，所以其移動速度也可能大于第二滾柱組，并且追上第二滾柱組而產生撞擊。第二滾柱組移往自鎖區時也可能撞上已經在自鎖區內不再移動的第一滾柱組。塑料結構的保持架802可以減緩撞擊。
[0046]如果轉桶302內的衣物分布很均勻，沒有偏心存在，本不該振動，但由于平衡圈內的滾柱組可能分布不均勻，也會弓I起振動。如果滾柱組分布比較均勻，桶部裝振動的振幅很小，自鎖區很大，所有滾柱組都落入自鎖區，沒有滾柱組滾動，平衡圈產生的振動也不大，但這種狀態并不多見。最為常見的是所有滾柱組都密排在平衡圈的一邊，滾柱的重量成了偏心，桶部裝產生較大的振動。
[0047]可以通過改變保持架802的結構尺寸A (圖2)來改變被連接滾柱801的中心距，從而改變滾柱組密排的分布夾角(圖9 a)。滾柱組密排的分布夾角C為120度左右是合適的(圖9a)，如果沒有保持架802，滾柱直接密排夾角會小得多(圖％)，這將改善轉桶302內沒有偏心時平衡圈的工作狀態。在本實施例中，滾柱801的總重量在0.5公斤左右，太輕起不到好的平衡作用，太重則對平衡圈滾道(環形殼體)的強度和剛度要求會變得很高。
[0048]轉桶302內如果沒有偏心，滾柱組密排是最常見的狀態，這時滾柱組本身成了偏心，使桶部裝產生振動，振幅一般會大于5毫米，自鎖區會小于±30 (60)度。有了保持架以后，密排角度變大，使得一部份滾柱組落在非自鎖區。非自鎖區的滾柱組將向密排的相反方向移動，隨著可移動滾柱組的不斷移動，滾柱產生的偏心總和變小，桶部裝振動的振幅變小，自鎖區變大，可移動的滾柱組最終都落入自鎖區變得不可移動，從而使桶部裝的振動被控制在一個較小狀態。
[0049]滾柱的長徑比可以改變，這使得平衡圈橫截面的結構尺寸設計更靈活，可以根據轉桶結構設計的需要來選擇適當的尺寸。例如，當轉桶留給平衡圈的空間在徑向尺寸較寬裕但軸向尺寸較小時，可選擇較小的長徑比(圖10a)。反之，當轉桶留給平衡圈的空間在徑向尺寸很小但軸向尺寸較寬裕時，可選擇較大的長徑比(圖10b)。
[0050]為了進一步說明滾柱平衡圈的工作原理及過程，下面我們分為轉桶內有較大偏心、較小偏心和轉桶內無偏心三種狀態，結合實例和圖示來描述如下:
[0051]1、轉桶內有較大偏心:滾筒洗衣機進入脫水過程，轉速增加到300轉/分，這時滾柱組隨機分布，如圖1la所示。由于偏心較大，并且沒有得到平衡，桶部裝振動的振幅較大，相應的自鎖區也較小，絕大多數滾柱組會落在非自鎖區。
[0052]非自鎖區的滾柱組向偏心相反的方向滾動，偏心得到了一些平衡，振幅隨之減小，相應的自鎖區就會擴大，一部分滾柱組進入了偏心對面的自鎖區，不再滾動(圖lib)。
[0053]非自鎖區的滾柱組進一步向偏心相反的方向滾動，剛進入自鎖區的滾柱組在動能的推動下不會立即停止滾動，原來已落入自鎖區滾柱組可能會在剛進入自鎖區的滾柱組的推動下繼續作少量滾動，最終滾柱組密排在偏心相反方向。偏心得到了最大限度的平衡。振幅隨之減小，相應的自鎖區進一步擴大(圖He)。
[0054]2、轉桶內有較小偏心:滾筒洗衣機進入脫水過程，轉速增加到300轉/分，這時滾柱組隨機分布，如圖12a所示。由于偏心較小，雖然沒有得到平衡，桶部裝的振動振幅并不太大，相應的自鎖區也較實例I剛開始時大一些，但大多數滾柱組會落在非自鎖區，只會有較少的滾柱組落入自鎖區。
[0055]非自鎖區的滾柱組向偏心相反的方向滾動，原來已落入自鎖區的滾柱組可能在剛進入自鎖區的滾柱組的推動下繼續作少量滾動。偏心得到了一些平衡，振幅隨之減小，相應的自鎖區就會擴大，更多的滾柱組進入了偏心對面的自鎖區，不再滾動(圖12b)。
[0056]非自鎖區的滾柱組進一步向偏心相反的方向滾動，原來已落入自鎖區并不再滾動的滾柱組在剛進入自鎖區的滾柱組的推動下繼續作少量滾動，最終滾柱組基本上分布在偏心相反方向，但不密排。偏心得到了最大限度的平衡，振幅隨之減小，相應的自鎖區進一步擴大(圖12c)。
[0057]3、轉桶內沒有偏心，滾柱組分布雜散:滾筒洗衣機進入脫水過程，轉速增加到300轉/分，這時滾柱組分布雜散，如圖13a所示。由于轉桶內沒有偏心，滾柱分布雜散而沒有形成較大偏心，桶部裝的振動振幅并不大，相應的自鎖區也較大，大部分滾柱組已經落在自鎖區。非自鎖區的滾柱組向滾柱組較稀少的方向滾動。振幅隨之減小，相應的自鎖區相應擴大，直到所有的滾柱組進入了自鎖區，不再滾動(圖13b)。
[0058]轉桶內沒有偏心，滾柱組密排:滾筒洗衣機進入脫水過程，轉速增加到300轉/分，由于滾柱組密排，滾柱本身形成了較大的偏心，桶部裝產生了一定的振動，形成的自鎖區(圖13c)遠比分布雜散時小。由于保持架增加了密排角度，密排兩端的滾柱組已經落在了自鎖區以外。自鎖區以外的滾柱組向密排滾柱組對面滾動，滾柱形成的偏心變小，由此產生的振動振幅減小，自鎖區相應增大(圖13d)。滾柱組繼續滾動，自鎖區進一步擴大，最終如圖13e所示所有滾柱組落入自鎖區，滾柱形成的偏心被控制在較小水平，相應的振動也得到了有效控制。
【權利要求】
1.一種平衡圈，其特征在于包括: 環形殼體，內部中空，同軸地固定安裝在洗衣機的轉桶上； 若干個滾柱組，設置在環形殼體內腔，并在環形殼體內腔中沿著圓周方向移動，所述滾柱組由保持架及至少2個滾柱構成，所述滾柱可轉動設置在所述保持架內，所述滾柱的中心線與所述環形殼體的中心線平行；若干個所述滾柱組密集排列時的夾角在105°?135°之間； 潤滑油，充滿所述環形殼體的內腔中。
2.按照權利要求1所述的平衡圈，其特征在于:若干個所述滾柱組密集排列時的夾角為 120。。
3.按照權利要求1或2所述的平衡圈，其特征在于:每個所述滾柱組的所述滾柱的數量為2飛個。
4.按照權利要求1所述的平衡圈，其特征在于:所述潤滑油為極壓潤滑油。
5.一種具有權利要求Γ4任一項所述的平衡圈的滾筒洗衣機，包括外箱，2根吊簧將桶部裝懸掛在所述外箱上，減振器連接底座與所述桶部裝；所述桶部裝包括同軸安裝的外桶及轉桶，所述外桶上設有平衡塊，其特征在于:所述平衡圈同軸設置在所述轉桶上。
6.按照權利要求5所述的滾筒洗衣機，其特征在于:所述平衡圈安裝在所述轉桶開口端的內壁上。
【文檔編號】D06F37/20GK203923696SQ201420326411
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】陳豫霖, 王柳松, 黃巖, 包軍 申請人:無錫小天鵝通用電器有限公司