JP6948527B2 - 洗濯機 - Google Patents

Description

本発明は、玉軸受構造のベアリングを有するモータを備えた洗濯機に関する。

従来、玉軸受構造のベアリングによりシャフトを回転自在に支持しているモータにおいて、ボールのがたつきによる異音発生を防止するため、シャフトが延伸する方向（アキシアル方向）に予め荷重を加えたモータが知られている。

特許文献１におけるモータは、ホルダ部を有するケーシングと、ホルダ部の両端部に設けられた二つのボールベアリングと、ボールベアリングによって支持されるロータシャフトと、ボールベアリングの内輪間に配置された圧縮ばねと、を備える。圧縮ばねの反発力をボールベアリングの内輪に伝えることにより、ボールベアリングは予圧される。

特開２００３−８８０３５号公報

しかしながら、上記従来のモータは、ベアリングに予圧を付与することでボールのがたつきを防止していたため、大きな許容ラジアル荷重を得るためには予圧を高くする必要があった。その結果、通常よりもベアリングに負荷がかかり、ベアリングの寿命が短くなるという課題があった。また、ベアリングを大きくすることで大きな許容ラジアル荷重を得る場合は、コストが高くなるという課題があった。

上記課題を解決するために、本発明の洗濯機は、筐体と、筐体内に支持される外槽と、外槽内に回転自在に支持される内槽と、ベルトを介して内槽と接続されるモータと、を備え、モータは、ケースと、ケース内に配設されるステータと、ステータ内に配設され、ステータにより回転駆動されるロータと、ロータを貫通するように、ロータと接続されているシャフトと、ケースによりロータの両側に保持され、シャフトを回転自在に支持する玉軸受構造のベアリングと、を有し、ベアリングは、玉軸受構造であって、シャフトに固定される内輪と、ケースに保持される外輪と、内輪と外輪の間に設けられた複数のボールと、に構成され、シャフトの一端は、出力軸側としてベルトを介して内槽と接続され、それにより、シャフトの一端には、内槽側へラジアル荷重が印加され、ケースにおける出力軸側の前記ベアリングを保持する部位は、シャフトの回転軸に対して、出力軸側のベアリングの外輪をラジアル荷重の向きと反対方向に傾斜して支持する。

本開示は、ベアリングにおける騒音発生を抑制するモータを備えた洗濯機を提供する。

実施の形態１におけるドラム式洗濯機の縦断面図 実施の形態１におけるモータの上部縦断面図 実施の形態１におけるモータのベルト接続時の模式図 従来の出力軸側ベアリング周辺のベルト非接続時の模式図 従来の出力軸側ベアリング周辺のベルト接続時の模式図 実施の形態１における出力軸側ベアリング周辺のベルト接続時の模式図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細
な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（実施の形態１）
以下、図１〜６を用いて、実施の形態１を説明する。

図１において、ドラム式洗濯機の本体内部には、受筒２４が配設されている。受筒２４は、有底円筒形に形成され、緩衝手段２６により揺動可能に支持されている。受筒２４の内部には、有底円筒形に形成されたドラム２３が回転自在に配設されている。受筒２４及びドラム２３は、中心軸を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて、配置される。ドラム２３の後部には、背面下側に延伸するようにドライブシャフト２５が設けられており、ドライブシャフト２５は、ドラム側プーリ２２と接続されている。また、受筒２４の下部にはモータ２０が配設されており、モータ２０にはプーリ１０が設けられている。ベルト２１は、プーリ１０とドラム側プーリ２２を架設し、モータ２０による回転をドラム２３に伝達させる。

次に、モータ２０について説明する。

図２において、ステータ１は、電磁鋼板を積層させて構成されており、ケースの一部であるモールド７で覆われている。ロータ２は、ロータ２を貫通するシャフト３と固定され、ステータ１の内部に回転自在に配設されている。

ケースの一部である出力軸側ブラケット８には、中央部分において、出力軸側ベアリング４を支持する出力軸側取付部８ａが配置されている。同様に、ケースの一部である反出力軸側ブラケット９には、中央部分において、反出力軸側ベアリング５を支持する反出力軸側取付部９ａが配置されている。出力軸側ベアリング４と反出力軸側ベアリング５は、玉軸受構造の一種である深溝玉軸受け構造となっている。シャフト３の出力軸側には出力軸側ベアリング４が、シャフト３の反出力軸側には反出力軸側ベアリング５が配置され、それぞれシャフト３を回転自在に支持する。シャフト３の出力軸側の端部には、ベルト２１を支持するためにプーリ１０が設けられている。反出力軸側取付部９ａと反出力軸側ベアリング５の間には、予圧バネ６が配設されており、図２の右向きに付勢している。

以上のように、モータ２０は、ステータ１、ロータ２、シャフト３、出力軸側ベアリング４、反出力軸側ベアリング５、予圧バネ６、モールド７、出力軸側ブラケット８、反出力軸側ブラケット９、プーリ１０により構成されている。

次に、図３を用いて、ベルト２１をプーリ１０に取り付けた状態におけるモータ２０の構成について説明する。

図３において、プーリ１０にはベルト２１が接続されており、ベルト２１による上向きの張力であるラジアル荷重を受けている。

出力軸側ベアリング４は、環状の内輪４ａ及び外輪４ｂと、ボール４ｃとにより構成されている。内輪４ａはシャフトと固定されており、外輪４ｂは出力軸側取付部８ａにより保持されている。ボール４ｃは、内輪４ａと外輪４ｂの間に複数設けられている。

次に、出力軸側取付部８ａの傾斜について説明する。シャフト３及び内輪４ａの中心線をＡで、外輪４ｂの中心線をＢで示す。中心線Ａに対して中心線Ｂの為す角度をθとすると、θは０°より大きく０．５°以下となるように構成されている。これは、深溝玉軸受構造の場合、θを０．５°より大きくすると、シャフトの回転時に出力軸側ベアリング４を損傷する可能性があるためである。

出力軸側ベアリング４を保持する出力軸側取付部８ａは、中心線Ｂが中心線Ａに対して傾斜するように形成される。傾斜の向きは、モータ２０を洗濯機本体に取り付けた際、プーリ１０に対してベルト２１が及ぼす張力の向きと反対となっている。以上の構成により、出力軸側取付部８ａにより支持される外輪４ｂは、ラジアル荷重の反対向きに傾斜する。

続いて、ドラム式洗濯機について、その動作を説明する。

ドラム式洗濯機は、洗濯運転時、受筒２４内部に水を入れてドラム２３を回転させる。一般的に、洗い運転時のドラムの回転数は約５０ｒ／ｍｉｎである。モータ２０とドラム側プーリ２２間の減速比は一般的に約１０：１であるため、ドラムの回転数を約５０ｒ／ｍｉｎにするためにはモータの回転数を約５００ｒ／ｍｉｎにする必要がある。また、ドラム式洗濯機は、脱水時には、水を排水してドラム２３を高速回転させる。すると、洗濯物の水分が遠心力によりドラム２３から受筒２４に移動し、洗濯機外部に排水される。このときのドラムの回転数は洗濯機の仕様によりさまざまではあるが、一般的に５００ｒ／ｍｉｎ〜１８００ｒ／ｍｉｎ程度である。前述のように、モータの回転数はドラム２３、ドラム側プーリの約１０倍とする必要があるため、５０００〜１８０００ｒ／ｍｉｎと非常に高速になる。

次に、図４〜６を用いて、ドラム式洗濯機がドラム２３を高速回転させる際のモータ２０の動作について説明する。

図４は、ベルト２１が取り付けられていない状態のモータを示している。モータは、出力軸側取付部８ａの代わりとして、従来の出力軸側取付部８０ａを備えている。従来の出力軸側取付部８０ａは、外輪４ｂの中心軸がシャフト３の回転軸と重なるように外輪４ｂを支持する。図４に示すように、シャフト３及びベアリングの内輪は、予圧バネ６により図４の右向きに押し付けられる。このため、内輪４ａは外輪４ｂに対して右に位置することになり、ボール４ｃは内輪４ａの反出力軸側と当接するとともに外輪４ｂの出力軸側と当接する。

モータ２０が回転状態の時、ステータ１とロータ２の間で発生する回転力（トルク）は、シャフト３を介してプーリ１０に伝達される。この時、内輪４ａはシャフト３を支持しながら回転し、それとともにボール４ｃも自転する。この状態で、ボール４ｃは内輪４ａ及び外輪４ｂに常時接した状態で回転しており、出力軸側ベアリング４は異音を発していない。

図５、６では、ベルト２１に接続されたモータ２０を説明する。図５は、従来のモータ、図６は、実施の形態１のモータ２０を示している。また、図５では、出力軸側取付部８ａの代わりとして、従来の出力軸側取付部８０ａを用いる。

図５、６に示すように、ドラム式洗濯機に取り付けられたモータ２０にはベルト２１による張力が加わるようになる。従って、シャフト３の出力軸側にはラジアル荷重が印加され、それに伴って出力軸側ベアリング４にもラジアル荷重が印加される。

予圧バネ６による予圧がベルト２１の張力に対して十分に大きい場合、ラジアル荷重が無い状態と同様に、ボール４ｃは内輪４ａと外輪４ｂに常時接した状態で回転する。従って、出力軸側ベアリング４は、スムーズな回転を行うため異音を発しない。しかし、予圧バネ６による予圧に対してベルト２１の張力が大きくなった場合、シャフト３及びベアリングの内輪４ａは上記ラジアル荷重の方向に引っ張られる。すると、外輪４ｂは、従来の出力軸側取付部８０ａに支持されているため、外輪４ｂにおける張力の向きと反対側の部分とボール４ｃの間に間隙が生じてしまう。そのため、外輪４ｂは、張力の向きと反対側（図では上のボール）のボール４ｃと接しなくなる。モータが高速回転し、且つボール４ｃと外輪４ｂとの間に間隙が生じている状態では、ボール４ｃが間隙内で動くことで異音が発生する。

図６において、出力軸側取付部８ａは、ベルト２１の張力と反対の向きに傾斜して設けられており、外輪４ｂをラジアル荷重が負荷される向きと反対向きに傾斜して支持している。これにより、外輪４ｂとボール４ｃが当接し、図５で説明した間隙は生じない。間隙が生じないため、ボール４ｃが間隙内で自由に動くことにより生じる異音発生を未然に防止することができる。

以上のように、本実施の形態におけるモータ２０は、モールド７内に配設されるステータ１と、ステータ１内に配設され、ステータ１により回転駆動されるロータ２と、ロータ２を貫通するように、ロータ２と接続されているシャフト３と、出力軸側取付部８ａ及び反出力軸側取付部９ａによりロータ２の両側に保持され、シャフト３を回転自在に支持する玉軸受構造の出力軸側ベアリング４及び反出力軸側ベアリング５と、を備える。また、出力軸側ベアリング４を保持する出力軸側取付部８ａは、シャフト３の回転軸に対して、出力軸側ベアリング４の外輪４ｂを傾斜して支持する。

これにより、ラジアル荷重により内輪４ａがラジアル荷重方向に引っ張られたとしても、外輪４ｂをボール４ｃに当接させることができる。そのため、強力な予圧バネ等を用いなくても外輪４ｂとボール４ｃとの間に間隙が発生することを防ぐことができ、出力軸側ベアリング４による異音発生を抑制することができる。

また、本実施の形態のように、モータ２０の最大回転数が５０００ｒ／ｍｉｎ以上であるように構成してもよい。回転数が大きい程、ボール４ｃによる異音が発生する可能性が高くなるため、ラジアル荷重が加わった状態で高速で回転する機器において、本発明の効果が期待される。

また、本実施の形態のように、出力軸側ベアリング４を保持する出力軸側取付部８ａは、シャフトの回転軸Ａに対して、外輪４ｂの中心軸Ｂが為す角が０°より大きく、０．５°以下となるように、傾斜して形成されるようにしてもよい。

この範囲内で傾斜させることで、シャフトの回転時に出力軸側ベアリング４が損傷する虞を低減しつつ、出力軸側ベアリング４による異音発生を抑制することができる。

また、本実施の形態におけるドラム式洗濯機のように、本体と、本体内に支持される受筒２４と、受筒２４内に回転自在に支持されるドラム２３と、ベルト２１及びプーリ１０を介して前記ドラム２３と接続されるモータ２０と、を備え、ベルト２１は、出力軸側のシャフト３にラジアル荷重を印加し、出力軸側ベアリング４を保持する出力軸側取付部８ａは、出力軸側ベアリング４の外輪４ｂをラジアル荷重の向きと反対方向に傾斜して支持するように、構成してもよい。

これにより、ラジアル荷重が加わった状態で高速で回転するモータにおいて、ベアリングに過重な予圧を加えることなく、外輪とボールとの間に間隙が発生することを防ぐことができる。そのため、ベルトによりシャフトに大きなラジアル荷重が加わるドラム式洗濯機や洗濯乾燥機において、騒音発生を抑制することができる。また、予圧ではなく外輪の姿勢によって異音発生を抑制しているため、大きな予圧を加えることが原因となるベアリングの寿命低下を防ぐことができる。

（他の実施の形態）
以下、他の実施の形態を例示する。

実施の形態１では、洗濯機の一例としてドラム式洗濯機を説明した。洗濯機は、モータを備えた洗濯機であればよい。したがって、本発明はドラム式洗濯機に限定されず、縦型洗濯機や二槽式洗濯機であってもよい。なお、洗濯機だけでなく、騒音が問題とされるモータを備えた機器であれば、本発明を適用可能である。ただし、ベアリングで異音が発生するのは回転数が大きい場合であるため、特にドラム式洗濯機において本発明の効果が期待される。また、実施の形態１におけるドラム式洗濯機は、ドラムの回転軸を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて配置している。ドラム式洗濯機は、ドラムの回転軸を傾斜させた構成に限定するものではなく、回転軸を水平としてもよい。

実施の形態１では、ステータ１、ロータ２、シャフト３を保持するケースとして、モールド７を説明した。また、出力軸側ベアリング４及び反出力軸側ベアリング５を保持するケースとして、出力軸側ブラケット８及び反出力軸側ブラケット９を説明した。ケースは、出力軸側ブラケット８及び反出力軸側ブラケット９を支持していればよいので、実施の形態１の構成に限定されない。例えば、アルミダイキャストや板金プレスにより形成された、ステータやベアリングを一体的に覆うケースを用いてもよい。また、ステータの一部を覆わないケースを用いてもよい。

実施の形態１では、予圧バネ６を反出力軸側に配置した。予圧バネは、アキシアル方向に予圧をかけられればよいので、反出力軸側ではなく出力軸側に配置してもよい。

実施の形態１では、出力軸側にプーリ１０を用いているが、出力軸周辺の構成は特に限定しない。プーリにベルトを架ける構成の代わりに、シャフトにベルト接続部を設けて直接ベルトを架設してもよい。この場合、ベルト接続部に溝を設けることでベルトと接続されるようにしてもよい。

実施の形態１では、ラジアル荷重をかける部材としてベルト２１を説明した。部材は、シャフトにラジアル荷重をかける要因であればよいので、ベルトに限定しない。例えば、モータのシャフトが直接機器本体と接続されるような構成であってもよい。この場合、機器本体との接続により、シャフトにラジアル荷重がかかることが想定され、本発明の効果が期待される。

実施の形態１では、ケースにおけるベアリングを保持する部位が、シャフトの回転軸に対して、出力軸側のベアリングの外輪を傾斜して支持する一例として、出力軸側取付部８ａのプーリ１０側を図面の下向きに傾斜させた構成を説明した。外輪を傾斜して支持する構成は、特にこれに限定されず、出力軸側のベアリングの外輪が、ラジアル荷重が負荷される向きの反対向きに傾斜されていればよい。従って、出力軸側取付部８ａの反出力軸側を図面の下向きに傾斜させた構成でもよい。

実施の形態１では、ベアリングの構造として深溝玉軸受け構造を説明した。ベアリングは、玉軸受構造であればよいので、深溝玉軸受け構造に限定するものではない。ただし、
ラジアル荷重が加わる場所に使われるモータの発明であるため、ラジアル玉軸受を用いることが望ましい。

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本発明に係るモータは、高回転数で使用するモータにおいて、ベアリングで発生する異音を抑制することができるため、ドラム式洗濯機や縦型洗濯機、車両のモータなどに適用することができる。

１ ステータ
２ ロータ
３ シャフト
４ 出力軸側ベアリング
４ａ 内輪
４ｂ 外輪
４ｃ ボール
５ 反出力軸側ベアリング
６ 予圧バネ
７ モールド
８ 出力軸側ブラケット
８ａ 出力軸側取付部
９ 反出力軸側ブラケット
９ａ 反出力軸側取付部
１０ プーリ
２０ モータ
２１ ベルト
２２ ドラム側プーリ
２３ ドラム
２４ 受筒
２５ ドライブシャフト
８０ａ 従来の出力軸側取付部

Claims (4)

1. 筐体と、
   前記筐体内に支持される外槽と、
   前記外槽内に回転自在に支持される内槽と、
   ベルトを介して前記内槽と接続されるモータと、
   を備え、
   前記モータは、
   ケースと、
   前記ケース内に配設されるステータと、
   前記ステータ内に配設され、前記ステータにより回転駆動されるロータと、
   前記ロータを貫通するように、前記ロータと接続されているシャフトと、
   前記ケースにより前記ロータの両側に保持され、前記シャフトを回転自在に支持する玉軸受構造のベアリングと、
   を有し、
   前記ベアリングは、玉軸受構造であって、前記シャフトに固定される内輪と、前記ケースに保持される外輪と、前記内輪と前記外輪の間に設けられた複数のボールと、に構成され、
   前記シャフトの一端は、出力軸側として前記ベルトを介して前記内槽と接続され、それにより、前記シャフトの一端には、前記内槽側へラジアル荷重が印加され、
   前記ケースにおける出力軸側の前記ベアリングを保持する部位は、前記シャフトの回転軸に対して、前記出力軸側のベアリングの外輪を前記ラジアル荷重の向きと反対方向に傾斜して支持する、
   洗濯機。
2. 前記シャフトは、予圧バネにより、前記出力軸側に付勢される、
   請求項１に記載の洗濯機。
3. 前記モータの最大回転数が５０００ｒ／ｍｉｎ以上である、
   請求項１または２に記載の洗濯機。
4. 前記ケースにおける出力軸側の前記ベアリングを保持する部位は、前記シャフトの回転軸に対して、前記ケースにおける出力側の前記ベアリングを保持する部位の中心軸が為す角が、０°より大きく０．５°以下となるように、傾斜して形成される、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗濯機。

Images