CN1211651A - 洗衣机驱动机构 - Google Patents

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Abstract

为解决洗衣机用减速机构中内齿轮和大直径部分29之间的连接部分上受到的负荷分配不合理而产生的噪音,本发明的洗衣机用减速机构的轴承部分16,在内齿轮38的外周面和圆筒状大直径部分之间采用渐开线细齿连接。在整个周面上设置规则的细齿波纹以分散载荷,从而可保持大直径部分29的形状精度。防止由于啮合造成的齿轮噪音和由于与制动片49的接触造成的制动噪音。并且可廉价制造大直径部分29。

Description

洗衣机驱动机构
本发明涉及一种洗衣机的驱动机构。
一种采用单一桶体进行洗涤和甩干的全自动洗衣机,其中包括:用于蓄水的桶体,桶内设有用于容纳洗涤物的筐体,筐体内设有搅动器。在清洗和漂洗时,筐体不旋转,搅动器低速旋转。在脱水时,筐体和搅动器一起高速旋转。筐体和搅动器的驱动机构包括:使电机转速减速并将电机的转矩传递给搅动器的行星齿轮机构,和装在行星齿轮机构外部并将电机的转矩传送给筐体的外轴。利用离合器使电机施加给外轴的转矩成为断续式的。当离合器断开时,将外轴与制动器挂挡,使外轴和筐体不旋转。
如上所述,在外轴内设有行星齿轮机构。行星齿轮机构的内齿轮固定在外轴的内周面上。固定方法可采用:设置沿轴向延伸的键和键槽进行固定的方法,或设置沿轴向延伸的凹陷和凸起进行固定的方法。
然而,不论采用哪种方法,由于随着使用而不断老化,外轴和内齿轮之间的固定会产生松动,引起内齿轮的扭转变形。同时,由于这种松动和变化,会使齿轮产生噪声等不利影响。
由于本发明是基于这样的背景,所以,其目的是为洗衣机驱动机构提供一种长期使用且不会产生齿轮噪声等的驱动机构。
本发明的另一目的是为洗衣机驱动机构提供一种对行星齿轮机构的内齿轮和外轴装配结构作了改进的驱动机构。
本发明是一种用于洗衣机的驱动机构,所述洗衣机设置有用于蓄水的桶体,桶内设有用于容纳洗涤物的筐体,筐体内设有搅动器,在清洗和漂洗时,筐体不旋转,只有搅动器旋转,在甩干时,筐体和搅动器一起高速旋转,所述洗衣机驱动机构包括:安装在搅动器上的向下延伸的内轴,安装在筐体上的向下延伸并套装在内轴外的外轴,在内轴的下方与内轴同轴线设置的驱动轴,固定在驱动轴的上端中心齿轮,与中心齿轮同心配置的限定外周的内齿轮,在中心齿轮和内齿轮之间设置的多个与两者啮合的行星齿轮,以及固定在内轴下端与行星齿轮轴相互连接的齿轮支撑体,其特征为,外轴的一部分以轴心为中心沿轴径方向凸起,形成大直径部分,内齿轮的外周面通过细齿配合固定在大直径部分的内周面上。
上述细齿配合最好采用渐开线细齿。
此外,用金属制作外轴,用树脂制作内轴在制造上较为简单,同时也可以使齿轮噪声减小。
进而,最好配置与外轴的大直径部分相关的用于制动外轴旋转的制动机构。
利用本发明,由于采用细齿配合,可以分散加到内齿轮上的负荷,因此可以防止内齿轮变形,减小内齿轮啮合时的齿轮噪声。此外,由于可以防止与内齿轮细齿配合的外轴产生不均匀变形,所以可以使外轴壁减薄,制造成本更加低廉。这种细齿是一种渐开线细齿,它是高精度加工而成的,同时它还是可以廉价制造的。
采用树脂材料制成的内齿轮可进一步减少在与行星齿轮啮合时的齿轮噪声。
图1是简化表示根据本发明的一个实施例的全自动洗衣机结构的侧视剖面图,
图2是表示图1所示的全自动洗衣机中配备的轴承部分结构的剖视图,
图3是从下方观察图2所示轴承部分的图示,
图4是图1的洗衣机部分的主要部分的分解透视图,
图5是图3的主要部分的放大剖视图。
下面参照附图详细说明本发明的一个实施例。
图1是简略地表示根据本发明的这一实施例的全自动洗衣机侧视剖面图。
这种全自动洗衣机由上面带有开口的箱式机壳1构成其外形。在机壳1内设有用带有弹簧的吊杆(图中未示出)悬挂在机壳1上的外桶2及设于外桶2中的内桶3。内桶3可通过机壳上面的开口接纳洗涤物品。此外。在内桶3上形成许多小孔3a,将提供给内桶3的洗涤用水蓄积在外桶2内。
在外桶2的上方,设有用于容纳放入的洗涤时使用的洗涤剂的洗涤剂容器4。在洗涤剂容器4上,其一端与面对机壳1的上面的给水管路5的另一端相连接。在给水管路5面对机壳上面的部分,连接到例如由图外的自来水龙头延伸而来的给水软管6上。在给水管路5的中途,设置有例如由电磁阀构成的给水阀7。利用这种结构,当给水阀7打开时,从图外自来水龙头来的自来水通过给水软管6和给水管路5供应给洗涤剂容器4。供给洗涤剂容器的自来水,与存储在洗涤剂容器4中的洗涤剂一起流入内桶3中。
在外桶2的底部,形成用于将蓄积在外桶2内的洗涤水排放到洗衣机外的排水口8。在该排水口8上连接有延伸到机壳1外的排水管9。在排水管的中途,设有由图中未示出的转矩电动机开关的排水阀10,当该排水阀10打开时,蓄积在外桶2内的洗涤水通过排水管9排到洗衣机外。
内桶3兼作甩干桶,如上所述,其周面上形成许多微细的甩干孔(小孔)3a。在内桶3的底部,设有用于搅拌洗涤用水从而产生水流的搅动器11。内桶3及搅动器11,由设在外桶2下方的驱动机构12旋转驱动。
驱动机构12包括:产生旋转驱动力的电动机13、固定在电动机转动轴14上的小皮带轮15、安装在外桶2底部上的轴承部分16、固定在支持于轴承部分16上的驱动轴17下端的大皮带轮18,以及卷绕在小皮带轮15及大皮带轮18上的环形带19。电动机13的驱动力通过小皮带轮15及环形带19传递给大皮带轮18,进而经由驱动轴17传递到轴承部分16。
轴承部分16可自由转动地支承着其上端与内桶3的底部相连、用于支撑内桶3的支承轴20。在支承轴20中,可自由旋转地插有其上端与搅动器11连接的内轴21。该内轴21通常与驱动轴17连接,将驱动轴17的驱动力传递给搅动器11。另一方面,支承轴20与驱动轴17通过设置在轴承16上的离合机构(下面将要描述)26相互连接,通过这一离合机构26,驱动轴17的驱动力被有选择地传递给支承轴20。
在清洗和漂洗时,利用离合机构26将向支承轴20传递的驱动力切断,驱动轴17的驱动力仅传递给内轴21,使搅动器11正反旋转。从而在内桶3内产生水流,对洗涤物品进行清洗或漂洗。而在甩干时,离合机构26进行切换,驱动轴17的驱动力也被传递到支承轴20上。从而,内桶3及搅动器11同时高速旋转,借助离心力将内桶3中的洗涤物品甩干。
图2是表示轴承部分16的结构的半剖面图。此外,图3是从下方观察图2所示的轴承部分16的图示,为简单起见,在图中省略了大皮带轮18。
轴承部分16具有从下方安装到外桶2(参照图1)底面上的安装板60。在安装板60上,于大约位于中央的部分形成圆形开口60a,将用于支撑与内桶3连接的支承轴20的上轴承22压入该开口60a中并加以固定。上轴承22是由一种具有只向一个方向传递转矩的单向超越离合功能的轴承构成的。
在安装板60的开口60a处,还进一步在上轴承22的上方压入固定有油封23。在将轴承部分16安装到外桶2的底面上时,油封23嵌入外桶2底面上形成的开口(图中未示出),以防止蓄积在外桶2中的水泄漏到外部。此外,如上所述在支承轴20的内部,可自由旋转地插入用于支承搅动器11的内轴21。
轴承部分16还进一步具有固定于支承轴20下端的齿轮箱24、设于齿轮箱24内用于将驱动轴17的驱动力减速并传递给内轴21的减速机构25、用于向支承轴20传递/切断驱动轴17的驱动力的离合机构26,以及用于防止内桶3旋转的制动机构27。
在齿轮箱24中,配备有具有将与支承轴20的外周配合的小直径部分28及减速机构25的侧面包围起来的大直径部分29的上齿轮箱30,以及具有与驱动轴17转动配合的圆筒部分31和由圆筒部分31的上端向外延伸的凸缘32的下齿轮箱33。上齿轮箱30的小直径部分28固定在支承轴20上,下齿轮箱33的凸缘32连接到上齿轮箱30的大直径部分29的下端,使得支承轴20与齿轮箱24做为一个整体进行旋转。就是说,在这个实施例中,外轴是由支承轴20及齿轮箱24构成的。
齿轮箱24的四周,由用螺栓34固定于安装板60下面的轴承套35所包围。下轴承36固定于轴承套35的内部,下齿轮箱33以可插入、拔出的方式插装入该下轴承36,下齿轮箱33被可自由旋转地支撑。这样,由支承轴20及齿轮箱24构成的外轴,由作为第一轴承固定在安装板60上的上轴承23及作为第二轴承固定于轴承套35上的下轴承36支撑。
在设置于齿轮箱24内的减速机构25中,配备有固定在驱动轴17上端的中心齿轮37、形成于上齿轮箱30的大直径部分29内周面上的固定齿轮38以及与中心齿轮37及固定齿轮38啮合并绕中心齿轮37的四周旋转的行星齿轮39。行星齿轮39由一端固定在内轴21下端的齿轮支撑体40可自由旋转的支撑。
离合机构26中装配有固定在位于下齿轮箱33与皮带轮18之间的驱动轴17的外周上的离合器套41、跨越离合器套41及下齿轮箱的圆筒部31卷绕的弹簧42、与离合器弹簧42的外周松配合的棘轮43,以及可与棘轮43的外周面上形成的棘爪部分44结合/脱离的离合器片45。
离合器弹簧42是一种卷成线圈状的弹簧,套装在下齿轮箱33的圆筒部分31及离合器套41的外部,其下端被固定在形成于棘轮43内部的固定部分46上。离合器弹簧42,借助于向其卷绕方向卷缩产生的弹性力与离合器套41与下齿轮箱33紧固,使离合器套41与下齿轮箱33相连接。而当向松弛的方向(与离合器弹簧42卷绕方向相反的方向)扭转离合器弹簧42时,其下部由于放松而与离合器套41之间产生间隙,从而解除离合器套41与下齿轮箱33之间的连结。
离合器片45被设计成以安装在轴承套35上的摆动轴47为中心,可在其前端与棘轮43的棘爪44配合的啮合状态(图3中实线所示的状态)与其前端从棘爪44脱离的脱离状态(图3中双点划线所示的状态)之间变化。当从脱离状态向啮合状态变化时,离合器片45沿着与箭头A相反的方向转动棘轮43。从而,离合器弹簧42被向放松的方向扭转,离合器套41与下齿轮箱33之间的连接被解除。
制动机构27中配备有沿大直径部分29的外周面略成U字型弯曲的制动带48、粘贴在制动带48与大直径部分29的接触面侧的制动片49以及由摆动轴47可自由旋转地支撑的、与上述制动片45联动的制动杠杆50。制动带48的一端由螺栓51固定在轴承套35上,另一端则连接到制动杠杆50上。
支承制动杠杆50和离合器45的摆动轴47的外侧装有制动弹簧52,借助该制动弹簧52的弹性力,制动杠杆50对制动带48向其拉伸方向加载。从而,在制动杠杆50上除制动弹簧52的力以外没有其它外力的作用的状态下,制动带48被向沿箭头A的方向拉伸,制动片49紧密地贴在大直径部分29的外周面上,防止上齿轮箱30的旋转。由于大直径部分29外径大于小直径部分28的外径,所以,通过使制动片49紧密地贴在这一部分上可以很好地防止内桶3的旋转。此外,借助制动弹簧52的弹性力,使制动片45变化到图3中实线所示的啮合状态,同时也阻止了棘轮43的转动。
如图3所示,在制动杠杆50的后端,通过金属丝53与转矩电动机54连接。在甩干时驱动该转矩电动机54,通过将金属丝53向转矩电动机侧牵引,使得制动杠杆50从实线所示的状态变到双点划线所示的状态。从而,使与制动杠杆50连接的制动带48松弛,解除上齿轮箱30与制动器的挂挡状态。此外,离合器片45由实线所示的啮合状态变化到由双点划线所示的脱离状态,棘轮43变成可自由旋转的状态。进而,当棘轮43变为自由旋转状态时,通过离合器弹簧42的弹性力,离合器弹簧42卷绕在离合器41上,使离合器套41与下齿轮箱33连接起来。
在甩干时,转矩电动机54变为开启的状态,通过离合器弹簧42使离合器套41与下齿轮箱33连接。在这种状态下,电动机13被驱动,驱动轴17及离合器套41沿箭头A的方向旋转,离合器套41的转动经离合器弹簧42传递给下齿轮箱33。然后,下齿轮箱33的旋转经上齿轮箱30传递给支承轴20,使与支承轴20连接的内桶3沿箭头A的方向高速旋转。
这时,由于驱动轴17及上齿轮箱30同时以相同的速度旋转,行星齿轮39以与驱动轴17相同的速度在中心齿轮37的周围进行公转旋转。从而,内轴21和上齿轮箱30以相同的速度高速旋转,使固定在内轴21上的搅动器11高速旋转。即,在甩干过程中,内桶3和搅动器11作为一体进行高速旋转,通过离心力将内桶3中的洗涤物品甩干。
在甩干过程结束时,从电动机13关闭时起,经过一段预定的时间,转矩电动机54被关闭。当转矩电动机54被关闭时,利用制动弹簧52的弹性力使制动杠杆50产生位移,在借助制动带48制动上齿轮箱30的同时,离合器片45位移到啮合状态将棘轮43制动。这时,借助于离合器片45使棘轮43沿与箭头A相反的方向旋转,离合器弹簧42放松,离合器套41与下齿轮箱33的连接被解除。
另一方面,在清洗和漂洗时,在离合器套41与下齿轮箱33的连接被解除的状态下,电动机13被旋转驱动。从而,电动机13的驱动力被输入到驱动轴17上,当驱动轴17和离合器套41旋转时,在离合器套41与离合器弹簧42之间产生空转。因此,离合器套41(驱动轴17)的旋转不会传递给下齿轮箱33,所以固定在支承轴20上的内桶3不会明显地旋转。
驱动轴17的旋转,通过固定于驱动轴17上的中心齿轮37传递给行星齿轮39。这时,由于形成固定齿轮38的上齿轮箱30由制动带48制动,所以行星齿轮39一边与固定齿轮38啮合一边绕中心齿轮37公转。行星齿轮39的这种公转经由齿轮支撑体40传达给叶轮轴21,使叶轮轴21低速旋转。从而,当电动机13正反交互地旋转驱动时,固定在叶轮轴21上的搅动器11沿箭头A的方向及与其相反的方向交互旋转。这样,在内桶3内产生水流,利用这一水流对洗涤物品进行清洗和漂洗。
这样,在清洗或漂洗时,由于制动带48(制动片49)紧密地贴靠在上齿轮箱30的大直径部分29上进行制动,使得内桶3不进行旋转,但对于内桶向与箭头A相反方向的旋转而言,由于制动片49与大直径部分29之间产生的摩擦力向使制动带48放松的方向作用,因此制动力较弱。因此,在本实施例中,用于支承与内桶3连接的支承轴20的上轴承22是由具有单向超越离合器功能的轴承构成的,借助这种单向超越离合器功能来阻止支承轴20向与图2所示的箭头A相反方向的旋转。
此外,通过将制动带48向箭头A的方向拉伸,制动片49紧密地贴靠在上齿轮箱30的外周面上,将上齿轮箱30制动。从而,当沿箭头A方向的力作用于内桶3上时,由于制动片49与上齿轮箱30之间产生的摩擦力沿着制动带48拉伸的方向作用,所以,借助于制动片49可有效地将上齿轮箱30制动,使其不发生旋转。因此,在清洗和漂洗时,内桶3也不向箭头A的方向旋转。
内齿轮38和制动鼓由下面的连接结构相互连接起来。
图4是轴承部分的主要部分的分解透视图。图5是图3的连接结构的主要部分的放大剖视图。
连接结构例如可以是相互啮合的一对细齿轮结构,更具体的说,是渐开线细齿,一对细齿的凸起部分和凹陷部分相互啮合。即,内齿轮38的外周面与大直径部分29的内周面啮合。在内齿轮38的外周面上形成有细小、规则的正波纹形齿38;在大直径部分38上形成有细小、规则的正波纹形齿29a。这些波纹形齿38a、29a相互啮合。波纹形齿38a和29a啮合到内齿轮38的整个外周上。这样,内齿轮38相对于大直径部分29同轴且紧固的定位。
更详细地说,在渐开线细齿中构成细齿的一对波纹形齿38a和29a是由包含渐开线曲线的许多齿构成的。这些齿具有相同的个数、模数和压力角(例如45度)。这种齿与齿轮的齿相同,加工方便且加工精度高。
大直径部分29由金属材料制成,具有耐磨性能。在该大直径部分的内周面上形成有许多构成渐开线细齿的上述多个齿29a。这些齿29a沿轴向延伸,在整个内周面上形成规则、连续的波纹形。齿29a的大小,例如在大直径部分29的外径为90毫米、内径为80.55毫米时,齿29a的高为1.5毫米,齿数为108个。
制动片49的接触面设置在大直径部分29的外周面上,接触面和齿29a在轴向上大致设置在相同的位置上。
内齿轮38由树脂制成圆筒状,在其内周面上形成有许多用于构成内齿轮的齿38b,在其外周面上形成有许多构成渐开线细齿的齿38a。齿38a沿轴向延伸,在整个外周面形成规则、连续的波纹形。
利用这一连接结构,将内齿轮38和上齿轮箱30连接起来,以便可以成一体的旋转。
在只驱动搅拌叶轮11时,由于内齿轮38被制动机构27制动,所以内齿轮38受到从行星齿轮39而来的旋转反力。该反力经过连接结构和大直径部分29,由制动片49接受。
这时,在大直径部分29上,会加上由制动片49而来的紧固力和由内齿轮38而来的负荷,但由于如后面所述,负荷被分散,从而防止了大直径29的不均匀变形。因而,能够保持大直径部分29外周面的正圆度等形状的精度,可防止大直径部分29的圆形截面畸变。从而,通过防止卷绕在大直径部分29的外周面上的制动片49与大直径部分29的接触面的一端接触,使其与整个接触面确实保持接触可以防止制动噪音。
同时,可以按照后面所述方法来抑制由于从行星齿轮39而来的载荷使内齿轮38产生变形,保持内齿轮38和行星齿轮39的正确啮合,从而可以防止齿轮噪声。
此外,通过细齿连接,使整个周面上的齿29a和38a相啮合,可以保证无松动地可靠地连接。此外,即使在过载的情况下,由于可使负荷分散到整个周面上,所以很难松动。因此,可以防止因松动引起的噪音。
此外,通过细齿连接,可使内齿轮38和大直径部分29相互高度同心地连接起来,使齿轮机构25的装配精度提高,减小内齿轮38的齿轮噪音。
根据本实施例,由于在大直径部分29的整个内周面由细齿形成规则的波纹形,所以可防止因施加到大直径部分29上的负荷及加工时产生的力等所造成的大直径部分29的不均匀变形,从而保持大直径部分29的形状精度。因而可防止上述制动噪音。而在大直径部分29的内周分散设置四个键槽的传统情况下,大直径部分29的圆形截面易产生四角形不均匀变形,从而有产生所述制动噪音之虞。
此外,由于利用细齿使大直径部分29与内齿轮38的整个周面啮合并连接,可以使从内齿轮38加给大直径部分29的负荷分散到整个周面上对其加以遏制,因而可以确实保持大直径部分29的形状精度。从而,可以确实防止制动噪音。
此外,由于在大直径部分29上,齿29a和接触面在轴向上设置在大致相同的位置上,可以由内齿轮38承受制动操作时由制动片49产生的力,所以易于抑制大直径部分29的变形,因此可以更进一步防止制动噪音。
此外,由于内齿轮38利用整个周面上啮合的细齿进行连接,所以可以使加到内齿轮38上的负荷均匀分布在整个周面上而加以承受,可防止内齿轮38的变形。从而,可以保证内齿轮38和行星齿轮39正确啮合,并可防止齿轮噪音。
特别是,内齿轮38的外周面与大直径部分29连接,而且,由于内齿轮38的齿38a和齿轮齿38b在轴向上设置在大致相同的位置上,所以当传动时,可抑制内齿轮38的扭转变形,从而可确实防止所述的齿轮噪音。
此外,采用树脂材料制造内齿轮38,当其与行星齿轮39啮合时,齿轮噪音可进一步减小。
此外,由于细齿是采用渐开线细齿,易于进行高精度加工,实现高精度的连接,所以可以将加到内齿轮38和大直径部分29上的负荷均匀分布于整个周面,使局部受力减小,与此同时可以确实防止内齿轮38和大直径部分29的整体不均匀变形,以便确实防止齿轮噪音和制动噪音。
此外,由于在大直径部分29的整个内周面上具有细齿,可防止大直径部分29的不均匀变形,所以可使大直径部分壁厚减薄,因此可降低制造成本。
特别是,利用渐开线细齿,可以使施加到大直径部分29上的负荷确实分散到整个周面上以减小负荷,因此可以减小大直径部分29的壁厚,从而可廉价制造大直径部分29。例如,可以采用用金属板材制造大直径部分29的方法。并且,渐开线细齿的加工也是很容易的。
此外,在上述实施例中,以渐开线细齿为例对连接结构进行了说明,但并不作为限制。例如,可采用三角形细齿等。重要的是,最好采用一对可相互啮合的细齿。
此外,对于上述实施例,在大直径部分29内周形成的细齿也可以设置在大直径部分29以外的外轴部分。
另外,在不超出本发明主旨的范围内可以做各种设计上的改变。

Claims (4)

1.一种用于洗衣机的驱动机构,所述洗衣机设置有用于蓄水的桶体,桶内设有用于容纳洗涤物品的筐体,筐体内设有搅动器,在清洗和漂洗时,筐体不旋转,只有搅动器旋转,在甩干时,筐体和搅动器一起高速旋转,所述洗衣机驱动机构包括:安装在搅动器上的向下延伸的内轴、安装在筐体上的详细延伸并套装在内轴上的外轴、在内轴的下方与内轴同轴线设置的驱动轴、固定在驱动轴上端的中心齿轮、与中心齿轮同心配置的限定外周的内齿轮、在中心齿轮和内齿轮之间设置的多个与两者啮合的行星齿轮,以及固定在内轴下端与行星齿轮轴相互连接的齿轮支撑体,其特征在于,外轴的一部分以轴心为中心沿轴径方向凸起,形成大直径部分,内齿轮的外周面通过细齿配合固定在大直径部分的内周面上。
2.如权利要求1所述的洗衣机驱动机构,其特征在于,所述细齿采用渐开线细齿。
3.如权利要求1或2所述的洗衣机驱动机构,其特征在于,外轴由金属制成,内齿轮由树脂制成。
4.如权利要求1至3中任一所述的洗衣机驱动机构,其特征在于,驱动机构装配有与外轴大直径部分相关联、用于对外轴的旋转进行制动的制动机构。
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