JP2011045755A - サスペンション及び洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】機能性流体の使用量の低減を図って、コストの低廉化を可能とする。
【解決手段】フィールド発生装置（磁場発生装置）３６のコイル３６ｂに通電することにより、磁気粘性流体４０（機能性流体）の粘度を変化させ、減衰力を制御する構成において、シリンダ２４内に軸受３０，３１とフィールド発生装置３６を固定し、そのフィールド発生装置３６の軸方向両側にヨーク（磁性部材）３５，３７を配設し、フィールド発生装置３６と軸受３０，３１及びヨーク３５，３７を相対的に軸方向往復動可能に貫通して支持したシャフト２２と、フィールド発生装置３６及びヨーク３５，３７との間に磁気粘性流体４０から成る機能性流体を充填した。
【選択図】図１

Description

本発明は、機能性流体を使用するサスペンション、及びこのサスペンションで槽を防振支持する洗濯機に関する。

従来より、ドラム式洗濯機は、洗濯物を収容するドラムを、洗濯水を貯留する水槽の内部に横軸状で回転可能に具えて構成される。このドラム式洗濯機においては、水槽を外箱の底板上で複数のサスペンションにより支持することによって、運転時の振動の低減化が図られている。この種のサスペンションとしては、作動流体に、磁場の強度によって粘度が変化する磁気粘性流体（ＭＲ流体）を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載されたものは、ダンパチューブにピストンロッドが挿入され、そのピストンロッドの軸方向の２位置にそれぞれピストンが設けられて、この両ピストンにより挟んでダンパチューブの内部に磁気粘性流体収容室が形成されている。又、ダンパチューブには、上記磁気粘性流体収容室に臨む部分に磁気発生装置が設けられており、この磁気発生装置によって磁気粘性流体収容室が軸方向の２室に区画されている。すなわち、ダンパチューブ内における磁気発生装置の軸方向両側に、磁気粘性流体収容室の２室が設けられているのであり、この２室にそれぞれ磁気粘性流体が収容されている。

磁気発生装置は、環状の鉄心にコイルを設けて成るもので、磁場を発生するようになっている。又、この磁気発生装置はピストンロッドとの間で磁気粘性流体用流路を形成している。更に、ドラム式洗濯機においては、ダンパチューブのピストンロッド突出側端部にダンパチューブ側ばね受け座が設けられると共に、ピストンロッドの突出端部にシャフト側ばね受け座が設けられ、これらのばね受け座間にコイルばねが介在されており、かくして、前記水槽が磁気粘性流体を用いたサスペンションにより外箱内で支持されている。

このように水槽が支持された構成で、水槽が上下方向に振動すると、それと一体にダンパチューブもコイルばねの伸縮を伴って上下の軸方向に往復動する。このとき、ダンパチューブ内の磁気粘性流体収容室をピストンが相対的に上下に往復動することに伴い、その磁気粘性流体収容室の軸方向の２室の一方側から他方側へ磁気粘性流体が磁気粘性流体用流路を通って行き来する。ここで、磁気粘性流体の粘性により減衰力が発生し、水槽の振幅を減衰させる。

この状況で、磁気発生装置のコイルに通電すると、磁場が発生して、磁気粘性流体に磁界が与えられ、磁気粘性流体の粘度が高まる。これにより、磁気粘性流体用流路を磁気粘性流体が通過する際の摩擦損失が増加するため、減衰力が大きくなる。つまり、磁気発生装置のコイルへ通電することにより減衰力を調整することができるのである。

特開２００６−５７７６６号公報

上述の磁気粘性流体のような、いわゆる機能性流体（外部から加える物理量を制御することで粘性等のレオロジー的特性が変化する流体）は、通常のダンパ用オイルに比してコストが高い。それを、上記特許文献１に記載されたものでは、磁気発生装置の軸方向両側に形成された磁気粘性流体収容室の２室にそれぞれ収容しているため、サスペンションのコスト、ひいてはドラム式洗濯機のコストが著しく高くなるという問題点を有していた。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、従ってその目的は、機能性流体の使用量の低減を図って、コストの低廉化を可能とするサスペンション、及びこのサスペンションで槽を防振支持する洗濯機を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明のサスペンションにおいては、シリンダと、このシリンダの内部に固定された軸受と、前記シリンダの内部に固定されて磁場を発生する磁場発生装置と、この磁場発生装置の軸方向両側に配設された磁性部材と、前記磁場発生装置と前記軸受及び前記磁性部材を相対的に軸方向往復動可能に貫通して支持されたシャフトと、このシャフトと前記磁場発生装置及び前記磁性部材との間に充填された磁気粘性流体から成る機能性流体とを具備して成ることを特徴とする（請求項１の発明）。
本発明の洗濯機においては、槽を防振支持するサスペンションを上述のサスペンションとしたことを特徴とする（請求項２の発明）。

上記手段によれば、機能性流体は磁場発生装置及び前記磁性部材とシャフトとの間にのみ充填して使用することで、水槽の防振支持ができるものであり、かくして、機能性流体の使用量の低減を図り得、コストの低廉化を可能ならしめ得る。

本発明の第１実施例を示す主要部分の運転前状態の縦断面図 主要部分の運転中状態の縦断面図 主要部分の作用を説明するための部分拡大縦断面図 ドラム式洗濯機全体の縦断側面図 本発明の第２実施例を示す図１相当図 本発明の第３実施例を示す図１相当図 本発明の第４実施例を示す図１相当図 本発明の第５実施例を示す図３相当図

以下、本発明の第１実施例（第１の実施形態）につき、図１ないし図４を参照して説明する。
まず、図４には、ドラム式洗濯機の全体構造を示しており、外箱１を外殻としている。この外箱１の前面部（図４で右側）のほゞ中央部には、洗濯物出入口２を形成し、該出入口２を開閉する扉３を設けている。又、外箱１の前面部の上部には、操作パネル４を設けており、その裏側（外箱１内）に運転制御用の制御装置５を設けている。

外箱１の内部には、水槽６を配設している。この水槽６は軸方向が前後（図４で右左）の横軸円筒状を成すものであり、それを外箱１の底板１ａ上に左右一対（一方のみ図示）のサスペンション７によって前上がりの傾斜状にて弾性支持している。サスペンション７の詳細構造は、後に述べる。
水槽６の背部には、モータ８を取付けている。このモータ８は、この場合、例えば直流のブラシレスモータから成るもので、アウターロータ形であり、ロータ８ａの中心部に取付けた回転軸（図示省略）を、軸受ブラケット９を介して水槽６の内部に挿通している。

水槽６の内部には、ドラム１０を配設している。このドラム１０も軸方向が前後の横軸円筒状を成すもので、それを後部の中心部で上記モータ８の回転軸の先端部に取付けることにより、水槽６と同軸の前上がりの傾斜状に支持している。又、その結果、ドラム１０はモータ８により回転されるようになっており、従って、ドラム１０は回転槽であり、モータ８はドラム１０を回転させるドラム駆動装置として機能するようになっている。

ドラム１０の周側部（胴部）には、小孔１１を全域にわたって多数（一部のみ図示）形成している。又、ドラム１０及び水槽６は、ともに前面部に開口部１２，１３を有しており、そのうちの水槽６の開口部１３に、環状のベローズ１４を介して前記洗濯物出入口２を連ねている。この結果、洗濯物出入口２は、ベローズ１４、水槽６の開口部１３、及びドラム１０の開口部１２を介して、ドラム１０の内部に連なっている。

水槽６の最低部である底部の後部には、排水弁１５を介して、排水管１６を接続している。水槽６の背部から上方そして前方には、乾燥ユニット１７を配設している。この乾燥ユニット１７は、除湿器１８と、送風装置１９、加熱装置２０を有しており、水槽６内の空気を除湿し、次いで加熱して、水槽６内に戻す循環を行わしめることにより、洗濯物を乾燥させるようになっている。

ここで、サスペンション７の詳細構造を述べる。図４及び図１に示すように、サスペンション７は、前記外箱１の底板１ａが有する取付板２１に取付けたシャフト２２と、前記水槽６が有する取付板２３に取付けた円筒状を成すシリンダ２４とを具えて構成している。詳細には、シャフト２２の下端部に連結部２２ａを設けており、この連結部２２ａを底板１ａの取付板２１にゴムなどの弾性座板２５等を介してナット２６で締結することにより、シャフト２２を取付板２１に取付けている。
一方、シリンダ２４の上端部には連結部材２７を設けており、この連結部材２７を水槽６の取付板２３に同じく弾性座板２８等を介してナット２９で締結することにより、シリンダ２４を水槽６と共に上下方向（軸方向）に振動するように構成している。

シリンダ２４の内部の下部には、軸受３０，３１をスペーサ３２で上下に離間させて収納配置した軸受ハウジング３３を圧入して設けている。軸受３０，３１は例えば焼結含油メタル（いわゆる軸受合金）から成るものであり、シリンダ２４の内部に上記スペーサ３２及び軸受ハウジング３３と共に固定している。軸受ハウジング３３内には又、最上部に、環状で且つリップ状のシール部材３４を固定状態に設けている。

シリンダ２４内の上記シール部材３４上の位置には、リング状の磁性部材である下ヨーク３５を圧入して固定状態に設けており、この下ヨーク３５上には更にフィールド発生装置３６を圧入して固定状態に設けている。フィールド発生装置３６は、この場合、磁場発生装置であり、ボビン３６ａにコイル３６ｂを巻装して成り、シリンダ２４外に導出した口出線３６ｃによりコイル３６ｂに通電するようにしている。

シリンダ２４内の上記フィールド発生装置３６上の位置には、前記下ヨーク３５同様にリング状の磁性部材である上ヨーク３７を圧入して固定状態に設けている。但し、この上ヨーク３７は下ヨーク３５より軸方向の長さ（厚み）が大きく、その上部の中心部周りには凹陥部３８を有している。
そして、シリンダ２４内の上記上ヨーク３７上の部分は、前記連結部材２７との間で空洞３９としている。

これらに対して、シャフト２２の上部は、前記軸受３１、スペーサ３２、軸受３０、シール部材３４、下ヨーク３５、フィールド発生装置３６（ボビン３６ａ）、上ヨーク３７を相対的に軸方向往復動可能に貫通して上端部が空洞３９内に達しており、その状態で、シャフト２２の全体が軸受３０，３１により支持されている。又、このシャフト２２の外周面には、下ヨーク３５の下方に位置し、且つ、フィールド発生装置３６の下方に位置した前記シール部材３４が密接している。

そして、シャフト２２とフィールド発生装置３６（ボビン３６ａ）との間、並びにその近傍であるシャフト２２と下ヨーク３５及び上ヨーク３７との間には、所定の隙間を形成していて、その隙間に機能性流体、この場合、磁気粘性流体４０を充填しており、この磁気粘性流体４０の漏出をシール部材３４が阻止するようになっている。

ここで、機能性流体とは、前述のように外部から加える物理量を制御することで粘性等のレオロジー的性質が機能的に変化する流体であって、電気的エネルギーの印加により粘性が変化する流体としての磁気粘性流体４０及び図示しない電気粘性流体を包含する。本実施例では、磁界（磁場）の強度に応じて粘性特性が変化する磁気粘性流体（ＭＲ流体）４０を用いているが、電界（電場）の強度に応じて粘性特性が変化する電気粘性流体（ＥＲ流体）を用いても良い。磁気粘性流体４０は、例えば、オイルの中に鉄、カルボニル鉄などの強磁性粒子を分散させたものであり、磁界が印加されると強磁性粒子が鎖状のクラスタを形成することで見かけ上の粘度が上昇する。

前記フィールド発生装置３６は、コイル３６ｂに流される電流値に応じた磁界を発生して上記磁気粘性流体４０の粘性を制御するものであり、その発生する磁界は電流値により可変で、磁気粘性流体４０の粘性を可変に制御できるようになっている。

シャフト２２の下部には、シャフト側ばね受け座４１を嵌合固定している。これと離間対向して、シリンダ２４の下端部には、シリンダ側ばね受け座４２をシャフト２２に相対的に軸方向往復動可能に嵌挿して継合固定している。そして、これらの両ばね受け座４１，４２間に、シャフト２２及びシリンダ側ばね受け座４２を囲繞する圧縮コイルスプリングから成るコイルばね４３を伸縮自在に装着しており、かくして、サスペンション７を水槽６と外箱１の底板１ａとの間に組込み、外箱１の底板１ａ上に水槽６を防振支持するようにしている。

次に、上記構成のものの作用を述べる。
操作パネル４の操作に基づき、制御装置５が運転を開始させると、洗濯物を収容したドラム１０が回転駆動されることに伴い、水槽６が上下方向を主体に振動する。この水槽６の上下振動に応動して、サスペンション７では、水槽６に一体的に連結されたシリンダ２４が、連結部材２７、上ヨーク３７、フィールド発生装置３６、下ヨーク３５、シール部材３４、軸受３０、スペーサ３２、軸受３１、軸受ハウジング３３、及びシリンダ側ばね受け座４２を伴って、コイルばね４３を伸縮させながらシャフト２２の周囲を上下方向に振動する。図２はこの洗濯機運転中のサスペンション７の一状態を示しており、図１に示した運転前の状態より、シリンダ２４が上記各部品を伴って下降している。

このようにシリンダ２４が上記各部品を伴って上下方向に振動するとき、シャフト２２とフィールド発生装置３６との間、並びにその近傍であるシャフト２２と下ヨーク３５及び上ヨーク３７との間に充填した磁気粘性流体４０は、その粘性による摩擦抵抗で減衰力を与え、水槽６の振幅を減衰させる。

そして、そのとき、フィールド発生装置３６のコイル３６ｂに通電すると、磁場が発生して、磁気粘性流体４０に磁界が与えられ、磁気粘性流体４０の粘度が高まる。図３は、その様子を示しており、フィールド発生装置３６のコイル３６ｂに通電したことで、シャフト２２−磁気粘性流体４０−上ヨーク３７−シリンダ２４−下ヨーク３５−磁気粘性流体４０−シャフト２２の磁気回路４４が発生し、磁束が通過する箇所の磁気粘性流体４０の粘度が高まる。特に磁束密度の高いシャフト２２と上ヨーク３７との間、並びに下ヨーク３５とシャフト２２との間の、各磁気粘性流体４０の粘度は大幅に高まり、摩擦抵抗が大きく増加する。かくして、シリンダ２４が前記各部品、特にはフィールド発生装置３６と下ヨーク３５及び上ヨーク３７を伴って上下方向に振動するときの、摩擦抵抗が増加することにより、減衰力が大きくなる。

なお、水槽６の上下振動に対する減衰力の制御については、水槽６の共振が現れる起動時の減衰力を大きくすることで、共振時の水槽６の変位や底板１ａへの力の伝達を低減でき、共振通過後のドラム１０の高速回転時には減衰力を小さくすることで、高速脱水時の底板１ａへの力の伝達を低減することができる。

このように上記構成のドラム式洗濯機では、フィールド発生装置３６のコイル３６ｂに通電することにより、磁気粘性流体４０の粘度を変化させ、減衰力を制御することができるもので、その構成にあっては、シリンダ２４内のフィールド発生装置３６下方の位置にシール部材３４を固定して設け、該シール部材３４をシャフト２２の外周に密接させて磁気粘性流体４０の漏出を阻止するようにしている。

よって、上記構成のドラム式洗濯機においては、磁気粘性流体４０をフィールド発生装置３６とシャフト２２との間及びその近傍であるシャフト２２と下ヨーク３５及び上ヨーク３７との間にのみ充填して使用することで、水槽６の防振支持ができるものであり、前記特許文献１に記載されたもののような多くの磁気粘性流体４０を使用することがないので、磁気粘性流体４０の使用量の低減を充分に図り得、サスペンション７のコスト、ひいてはドラム式洗濯機のコストの低廉化を可能ならしめることができる。

又、上記構成のドラム式洗濯機においては、フィールド発生装置３６を磁場発生装置としていて、その磁場発生装置の軸方向両側に磁性部材である上ヨーク３７と下ヨーク３５とを配設し、この上ヨーク３７及び下ヨーク３５とシャフト２２との間に磁気粘性流体４０を充填している。これにより、既述のように、磁気粘性流体４０を通過する磁束の密度を高くすることができて、磁気粘性流体４０の粘度を大幅に高め得、大きな減衰力を得ることができる。

以上に対して、図５ないし図８は本発明の第２ないし第５実施例（第２ないし第５の実施形態）を示すもので、それぞれ、第１実施例と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。

［第２実施例］
図５に示す第２実施例においては、軸受３０を、第１実施例の上ヨーク３７より軸方向長さの大きな上ヨーク５１に収納して、フィールド発生装置３６の上方に設け、軸受３１を、第１実施例の軸受ハウジング３３より軸方向長さの小さな軸受ハウジング５２にシール部材３４と共に収納して、フィールド発生装置３６の下方に設けている。すなわち、この場合には、軸受３０，３１をフィールド発生装置３６の軸方向の両側に配置している。

このようにすることにより、軸受３０，３１間の距離を大きく確保できるため、シャフト２２の傾きを低減し、磁気粘性流体４０を充填する、シャフト２２とフィールド発生装置３６との間の隙間、シャフト２２と上ヨーク３７との間の隙間、及びシャフト２２と下ヨーク３５との間の隙間の、各ばらつきに起因する減衰力のばらつきを低減することができる。

［第３実施例］
図６に示す第３実施例においては、磁性部材である上ヨーク３７と下ヨーク３５との間の全部における、フィールド発生装置３６とシャフト２２との間にスペーサ６１を配設している。

既述のように、磁気粘性流体４０の粘度が最も高くなるのは、シャフト２２と上ヨーク３７との間、並びにシャフト２２と下ヨーク３５との間であり、これらの部分が減衰力を高めるのに寄与する率が最も高い。反対に、それらの部分以外は、減衰力を高めるのに寄与する率が低い。よって、そこ（上ヨーク３７と下ヨーク３５との間の全部における、フィールド発生装置３６とシャフト２２との間）にスペーサ６１を配設することで、磁気粘性流体４０の使用量を、上ヨーク３７及び下ヨーク３５とシャフト２２との各間にのみ留めて、更に低減することができる。
なお、スペーサ６１は上ヨーク３７と下ヨーク３５との間の一部における、フィールド発生装置３６とシャフト２２との間に配設するようにしても良い。

［第４実施例］
図７に示す第４実施例においては、フィールド発生装置３６の軸方向片側の、軸受３０と軸受３１との間に、シャフト２２の軸方向往復動に対して減衰力を付与するダンパ部材７１を配設している。このダンパ部材７１は、摩擦材であって弾性体、例えばＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム）製の円筒状部材であり、その内径はシャフト２２の内径よりも小さく、内周面がシャフト２２の外周面に密接して、該シャフト２２に摩擦力を及ぼすようになっている。

このようにすることにより、水槽６が上下に振動したときには、シャフト２２にはダンパ部材７１から摩擦力（クーロン摩擦力）が及ぼされ、減衰力が発生する。よって、脱水運転の起動時に常時フィールド発生装置３６のコイル３６ｂに通電をする必要がなく、共振等の水槽６の振動が大きいときにのみ、コイル３６ｂに通電をして磁気粘性流体４０の粘度を高めることで減衰力を増してやれば良い。その結果、フィールド発生装置３６のコイル３６ｂの通電時間を低減できるため、サスペンション７の耐久性を上げることができる。
なお、ダンパ部材７１はフィールド発生装置３６の軸方向片側のみでなく、両側に配設することで、より大きな減衰力を得ることができる。

［第５実施例］
図８に示す第５実施例においては、シール部材３４を軸受３０、スペーサ３２、及び軸受３１の下方に配置すると共に、シャフト２２の、フィールド発生装置（磁場発生装置）３６部分を相対的に往復動する部分２２ａを磁性、シール部材３４部分を相対的に往復動する部分２２ｂを非磁性としている。この場合、シャフト２２の磁性部分２２ａは、アルミニウムなど非磁性の金属から成るシャフト２２の表面に磁性材の被覆をし、シャフト２２の２２ｂは、同シャフト２２の表面をそのまま露出させることで実現している。

このようにすることにより、シャフト２２の磁性部分（フィールド発生装置３６部分を相対的に往復動する部分）２２ａでは、フィールド発生装置３６のコイル３６ｂに通電することでシャフト２２を磁束が通る磁気回路４４を前述のように形成しつつ、シャフト２２の非磁性部分（シール部材３４部分を相対的に往復動する部分）２２ｂでは、磁気回路４４から漏れ出した磁気により磁気粘性流体４０がシャフト２２の表面に付着するのを回避して、磁気粘性流体４０がシール部材３４部分から少しずつ漏れ出すのを防止することができ、水槽６の上下振動に対する減衰力の維持ができる。

このほか、図示はしないが、シャフト２２と、上ヨーク３７及び下ヨーク３５の両方又は一方をあらかじめ着磁していると良い。このようにすると、それらの磁力により、磁気粘性流体４０が、シャフト２２と上ヨーク３７との間、及びシャフト２２と上ヨーク３７との間の両方又は一方の、初期充填された箇所に留まるため、サスペンション７の輸送の際や、洗濯機全体の組立ての際に、サスペンション７が横倒し状態になったり、逆様の状態になったりしても、磁気粘性流体４０が初期充填箇所から漏れ出ることがなく、磁気粘性流体４０の初期性能を満足に得ることができる。

この場合、シャフト２２と、上ヨーク３７及び下ヨーク３５の両方又は一方を着磁するのに代えて、電池により、磁場発生装置から成るフィールド発生装置３６から、シャフト２２と、上ヨーク３７及び下ヨーク３５の両方又は一方に対して、磁場を発生することを可能としていても、同様の作用効果を得ることができる。

更に、磁場発生装置から成るフィールド発生装置３６に対しては、コイル３６ｂに通電する電気回路に、通電方向を切換えるスイッチ等を設けることにより、磁場の磁束の向きを変更することを可能とするようにしても良い。このようにすれば、コイル３６ｂの通電方向を毎回切換えることにより、磁場の磁束の向きも毎回変更し、それによって、前述の磁気回路４４を形成した部品に意図しない着磁が発生するのを防止して、減衰力が変化するのを避けることができる。
このほか、本発明は上記し且つ図面に示した実施例にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。

図面中、６は水槽、７はサスペンション、１０はドラム、２２はシャフト、２２ａはシャフトの磁性部分、２２ｂはシャフトの非磁性部分、２４はシリンダ、３０，３１は軸受、３４はシール部材、３５は下ヨーク（磁性部材）、３６はフィールド発生装置、３７は上ヨーク（磁性部材）、４０は磁気粘性流体（機能性流体）、５１は上ヨーク（磁性部材）、６１はスペーサ、７１はダンパ部材を示す。

Claims (2)

1. シリンダと、
   このシリンダの内部に固定された軸受と、
   前記シリンダの内部に固定されて磁場を発生する磁場発生装置と、
   この磁場発生装置の軸方向両側に配設された磁性部材と、
   前記磁場発生装置と前記軸受及び前記磁性部材を相対的に軸方向往復動可能に貫通して支持されたシャフトと、
   このシャフトと前記磁場発生装置及び前記磁性部材との間に充填された磁気粘性流体から成る機能性流体とを具備して成ることを特徴とするサスペンション。
2. 槽を防振支持するサスペンションを有した洗濯機において、
   前記サスペンションを請求項１記載のサスペンションとしたことを特徴とする洗濯機。

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