KR102385830B1 - 세탁기 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

세탁 모드와 탈수 모드 사이의 전환 시에, 세탁축과 탈수축에 회전력을 제공하는 메인 모터의 구동 시점을 조절함으로써, 커플링의 위치가 전환되는 과정에서 발생하는 소음을 감소시킬 수 있는 세탁기 및 그 제어방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 세탁기는, 회전력을 발생시켜 세탁축에 제공하는 메인 모터; 상기 메인 모터의 상부에 위치하며, 상하 방향으로 이동하여 상기 메인 모터의 회전력을 탈수축에 선택적으로 전달하는 커플링; 상기 커플링의 반경 방향으로 인장력을 발생시키는 클러치 모터; 상기 클러치 모터의 인장력에 의해 상기 커플링을 상측 방향으로 이동시켜 상기 메인 모터와 상기 커플링의 결합을 해제하는 클러치 레버; 및 상기 커플링과 상기 메인 모터가 결합되는 탈수 모드에서 상기 커플링과 상기 메인 모터가 분리되는 세탁 모드로 되거나 또는 상기 세탁 모드에서 상기 탈수 모드로의 전환되는 모드 전환 구간 내에서 상기 메인 모터를 회전시키는 제어부;를 포함한다.

Description

세탁기 및 그 제어 방법{WASHING APPARUTUS AND CONTROLLING METHOD THEREOF}
개시된 발명은 탈수축에 선택적으로 회전력을 전달하는 커플링을 구비한 세탁기 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 세탁기는 세탁물과 물 사이의 마찰력 등을 이용하여 세탁물을 세탁하는 장치로써, 프런트 로드 타입 세탁기와 탑 로드 타입 세탁기로 구분할 수 있다.
탑 로드 타입 세탁기는 세탁물이 수용되는 회전조와 함께 회전조 바닥에 수류를 발생시키는 펄세이터를 마련하고, 펄세이터가 생성하는 수류를 이용하여 세탁을 수행하고, 회전조의 회전에 의한 원심력을 이용하여 세탁물을 탈수 시킨다.
탑 로드 타입 세탁기의 펄세이터는 세탁 모드와 탈수 모드에서 모두 회전하고, 회전조는 탈수 모드에서 회전한다. 따라서, 탑 로드 타입 세탁기는 회전조에 회전력을 선택적으로 전달하는 커플링과 커플링을 이동시키는 클러치 어셈블리를 구비하는바, 커플링의 위치가 전환되는 과정에서 세탁물 꼬임에 의한 소음이 발생할 수 있다.
세탁 모드와 탈수 모드 사이의 전환 시에, 세탁축과 탈수축에 회전력을 제공하는 메인 모터의 구동 시점을 조절함으로써, 커플링의 위치가 전환되는 과정에서 발생하는 소음을 감소시킬 수 있는 세탁기 및 그 제어방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 세탁기는, 회전력을 발생시켜 세탁축에 제공하는 메인 모터; 상기 메인 모터의 상부에 위치하며, 상하 방향으로 이동하여 상기 메인 모터의 회전력을 탈수축에 선택적으로 전달하는 커플링; 상기 커플링의 반경 방향으로 인장력을 발생시키는 클러치 모터; 상기 클러치 모터의 인장력에 의해 상기 커플링을 상측 방향으로 이동시켜 상기 메인 모터와 상기 커플링의 결합을 해제하는 클러치 레버; 및 상기 커플링과 상기 메인 모터가 결합되는 탈수 모드에서 상기 커플링과 상기 메인 모터가 분리되는 세탁 모드로 되거나 또는 상기 세탁 모드에서 상기 탈수 모드로의 전환되는 모드 전환 구간 내에서 상기 메인 모터를 회전시키는 제어부;를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 탈수 모드에서 상기 세탁 모드로 전환이 시작되는 시점으로부터 미리 설정된 세탁전환 지연시간이 경과한 시점에 상기 메인 모터를 회전시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 세탁 모드에서 상기 탈수 모드로 전환이 시작되는 시점으로부터 미리 설정된 탈수전환 지연시간이 경과한 시점에 상기 메인 모터를 회전시킬 수 있다.
상기 클러치 모터에 마련되어 상기 클러치 모터와 함께 회전하는 캠부재; 및 상기 캠부재와 상기 클러치 레버에 연결되어 상기 클러치 모터의 인장력을 상기 클러치 레버에 전달하는 연결 부재를 더 포함하고, 상기 연결부재는, 상기 탈수 모드에서 상기 세탁 모드로 전환되는 모드 전환 구간에서 상기 클러치 모터의 회전에 의해 상기 커플링으로부터 멀어지고, 상기 세탁 모드에서 상기 탈수 모드로 전환되는 모드 전환 구간에서 상기 클러치 모터의 회전에 의해 상기 커플링과 가까워질 수 있다.
상기 커플링은, 상기 탈수 모드에서 상기 메인 모터에 결합되어 상기 메인 모터의 회전력을 상기 탈수축에 전달할 수 있다.
상기 커플링의 상부에 위치하는 회전 방지부;를 더 포함하고, 상기 커플링은, 상기 세탁 모드에서 상기 메인 모터와의 결합이 해제되고 상기 클러치 레버에 의해 상측 방향으로 이동하여 상기 회전 방지부에 결합될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 메인 모터를 상기 모드 전환 구간이 시작되기 직전의 회전 방향과 반대 방향으로 회전시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 모드 전환 구간이 종료된 시점 또는 상기 모드 전환 구간이 종료된 후 미리 설정된 시간이 경과한 시점까지 상기 메인 모터의 회전을 유지할 수 있다.
상기 캠부재의 회전 각도를 감지하는 감지부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 감지부의 출력 신호에 기초하여 상기 메인 모터를 회전시키는 시점을 결정할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 감지부로부터 온(ON) 신호가 출력된 이후 미리 설정된 시간이 경과하면 상기 메인 모터를 회전시킬 수 있다.
상기 제어부는, 상기 감지부가 오프된 이후 미리 설정된 시간이 경과하면 상기 메인 모터를 회전시킬 수 있다.
회전력을 발생시켜 세탁축에 제공하는 메인 모터; 상하 방향으로 이동하여 상기 메인 모터의 회전력을 탈수축에 선택적으로 전달하는 커플링; 상기 커플링의 반경 방향으로 인장력을 발생시키는 클러치 모터; 및 상기 클러치 모터의 인장력에 의해 상기 커플링을 상측 방향으로 이동시키는 클러치 레버;를 포함하는 세탁기의 제어 방법은, 상기 세탁기의 구동 모드를 탈수 모드에서 세탁 모드로 전환하거나 세탁 모드에서 탈수 모드로 전환하기 위해 상기 클러치 모터를 회전시키고; 및 상기 탈수 모드에서 상기 세탁 모드로 전환되거나 또는 상기 세탁 모드에서 상기 탈수 모드로 전환되는 모드 전환 구간 내에서 상기 메인 모터를 회전시키는 것을 포함한다.
상기 메인 모터를 회전시키는 것은, 상기 탈수 모드에서 세탁 모드로의 전환이 시작되는 시점으로부터 미리 설정된 세탁전환 지연시간이 경과한 시점에 상기 메인 모터를 회전시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 메인 모터를 회전시키는 것은, 상기 세탁 모드에서 탈수 모드로의 전환이 시작되는 시점으로부터 미리 설정된 탈수전환 지연시간이 경과한 시점에 상기 메인 모터를 회전시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 세탁기는, 상기 클러치 모터에 마련되어 상기 클러치 모터와 함께 회전하는 캠부재; 및 상기 캠부재와 상기 클러치 레버에 연결되어 상기 클러치 모터의 인장력을 상기 클러치 레버에 전달하는 연결 부재를 더 포함하고, 상기 클러치 모터를 회전시키는 것은, 상기 탈수 모드에서 상기 세탁 모드로 전환되는 모드 전환 구간에서 상기 클러치 모터를 회전시켜 상기 연결 부재를 상기 커플링으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 클러치 모터를 회전시키는 것은, 상기 세탁 모드에서 상기 탈수 모드로 전환되는 모드 전환 구간에서 상기 클러치 모터를 회전시켜 상기 연결 부재를 상기 커플링과 가까워지는 방향으로 이동시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 메인 모터를 회전시키는 것은, 상기 메인 모터를 상기 모드 전환 구간이 시작되기 직전의 회전 방향과 반대 방향으로 회전시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 메인 모터를 회전시키는 것은, 상기 모드 전환 구간이 종료된 시점 또는 상기 모드 전환 구간이 종료된 후 미리 설정된 시간이 경과한 시점까지 상기 메인 모터의 회전을 유지하는 것을 포함할 수 있다.
상기 메인 모터를 회전시키는 것은, 상기 캠부재의 회전 각도를 감지하는 감지부의 출력 신호에 기초하여 상기 메인 모터를 회전시키는 시점을 결정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 메인 모터를 회전시키는 것은, 상기 감지부로부터 온(ON) 신호가 출력된 이후 미리 설정된 시간이 경과하면 상기 메인 모터를 회전시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 감지부가 오프된 이후 미리 설정된 시간이 경과하면 상기 메인 모터를 회전시키는 것을 포함할 수 있다.
일 측면에 따른 세탁기 및 그 제어방법에 의하면, 세탁 모드와 탈수 모드 사이의 전환 시에, 세탁축과 탈수축에 회전력을 제공하는 메인 모터의 구동 시점을 조절함으로써, 커플링의 위치가 전환되는 과정에서 발생하는 소음을 감소시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 세탁기의 외관도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 세탁기에 포함되는 클러치 어셈블리 및 그와 관련된 구조를 나타낸 측면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 세탁기에 포함되는 클러치 어셈블리 및 그와 관련된 구조를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 세탁기의 커플링과 로터가 연결되는 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 세탁기에 포함되는 링크유닛의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 세탁기에 포함되는 링크유닛의 구조를 나타낸 분해 사시도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 세탁기의 클러치 레버를 나타낸 사시도이다.
도 8 및 도 9는 일 실시예에 따른 세탁기의 클러치 레버가 회전방지부에 결합되는 모습을 도시한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 클러치 모터와 링크유닛이 연결부재에 의해 연결된 모습을 나타낸 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 일 실시예에 따른 세탁기가 탈수 모드에서 동작하는 경우에 캠부재의 위치를 나타낸 사시도와 평면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 세탁기가 탈수 모드에서 동작하는 경우에 클러치 어셈블리의 위치를 나타낸 측단면도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 세탁기의 클러치 모터에 전원이 인가되어 캠부재가 회전하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 14a 및 도 14b는 일 실시예에 따른 세탁기가 세탁 모드에서 동작할 때 캠부재의 위치를 나타낸 사시도와 평면도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 세탁기가 세탁 모드에서 동작할 때 클러치 어셈블리의 위치를 나타낸 측단면도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 세탁기의 제어 블록도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 세탁기에 적용될 수 있는 세탁 사이클의 예시를 나타낸 도면이다.
도 18은 일 실시예에 따른 세탁기의 구동 모드가 탈수 모드에서 세탁 모드로 전환될 때 나타나는 커플링의 구속 현상을 나타낸 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 세탁기의 구동 모드가 세탁 모드에서 탈수 모드로 전환될 때 나타나는 커플링의 구속 현상을 나타낸 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 세탁기의 구동 모드가 탈수 모드에서 세탁 모드로 전환되는 모드 전환 구간에서 캠부재의 회전 각도를 나타낸 도면이다.
도 21은 일 실시예에 따른 세탁기의 구동 모드가 세탁 모드에서 탈수 모드로 전환되는 모드 전환 구간에서 캠부재의 회전 각도를 나타낸 도면이다.
도 22 및 도 23은 일 실시예에 따른 세탁기에서 메인 모터와 클러치 모터의 동작 시점을 나타낸 타이밍도의 일 예시이다.
도 24 및 도 25는 일 실시예에 따른 세탁기에서 메인 모터와 클러치 모터의 동작 시점을 나타낸 타이밍도의 다른 예시이다.
도 26은 일 실시예에 따른 세탁기에 있어서 캠부재의 회전 각도를 감지할 수 있는 감지부를 더 포함하는 제어 블록도이다.
도 27의 타이밍도는 설명의 편의를 위하여 탈수 모드에서 세탁 모드로 전환된 후 바로 탈수 모드로 다시 전환되는 것으로 도시하였다.
도 28은 일 실시예에 따른 세탁기에 있어서, 모드 전환이 완료된 이후에도 메인 모터의 회전을 유지하는 경우를 나타낸 타이밍도이다.
도 29는 일 실시예에 따른 세탁기의 제어 방법에 있어서, 탈수 모드에서 세탁 모드로 전환되는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 30은 일 실시예에 따른 세탁기의 제어 방법에 있어서, 세탁 모드에서 탈수 모드로 전환되는 과정을 나타낸 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 개시된 발명의 일 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 첨부한 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낼 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 세탁기의 외관도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 세탁기(1)는 외관을 형성하는 캐비닛(10)과, 캐비닛(10) 내부에 마련되어 물을 수용하는 수조(20)와, 수조(20) 내부에 회전 가능하게 배치되어 세탁물을 수용하는 회전조(30)와, 회전조(30) 내부의 바닥에 회전 가능하게 마련되어 수류를 발생시키는 펄세이터(40)와, 회전조(30)의 하부에 배치되어 회전조(30)와 펄세이터(40)를 회전시키는 메인 모터(50)와, 회전조(30)의 하부에 마련되며 메인 모터(50)에서 발생된 회전력을 선택적으로 회전조(30)에 전달하는 클러치 어셈블리(100)를 포함한다.
캐비닛(10)의 상부에는 회전조(30)의 내부로 세탁물을 투입할 수 있도록 세탁물 투입구(11)가 형성되며, 세탁물 투입구(11)를 개폐하기 위한 도어(13)가 마련될 수 있다.
수조(20)는 상부가 개방된 원통형으로 형성될 수 있고, 그 내부에 세탁수를수용할 수 있다. 또한, 수조(20)는 현가장치(21)에 의해 캐비닛(10)에 걸린 상태로 지지될 수 있고, 현가장치(21)는 캐비닛(10)의 내면과 수조(20)의 외면 사이에 배치되어 세탁 시 또는 탈수 시에 캐비닛(10) 또는 수조(20)에서 발생되는 진동이 감쇠되도록 한다.
수조(20)의 하부에는 세탁축(60) 및 탈수축(70)이 회전 가능하게 관통되는 하우징(80)이 마련되며, 하우징(80)의 하부에는 커플링(110)의 회전을 방지하는 회전방지부(90)가 고정된다.
회전조(30)는 그 내부에 세탁물이 투입될 수 있도록 상부가 개방된 형태로 마련될 수 있으며, 수조(20)의 내부에 회전 가능하게 배치된다. 회전조(30)의 측면에는 회전조(30)의 내부와 외부로 세탁수가 통과하도록 다수의 통공(31)이 마련될 수 있으며, 회전조(30)의 하부에는 메인 모터(50)와 연결되어 메인 모터(50)의 회전력을 회전조(30)로 전달하는 플랜지 샤프트(33)가 결합될 수 있다.
펄세이터(40)는 회전조(30) 내부의 바닥에 회전 가능하게 설치되어 회전조(30) 내부로 투입된 세탁물을 세탁수와 함께 교반시키는 역할을 하게 된다. 펄세이터(40)는 세탁축(60)에 의해 메인 모터(50)와 연결되고, 메인 모터(50)에서 발생된 회전력이 세탁축(60)으로 전달되어 세탁축(60)이 회전하면 펄세이터(40)가 세탁축(60)과 함께 반시계 방향 또는 시계 방향으로 회전할 수 있다. 펄세이터(40)의 회전에 의해 수류가 발생되면 회전조(30) 내의 세탁물이 물과 교반되고, 세탁물과 물 사이의 마찰에 의하여 세탁이 이루어질 수 있다.
회전조(30)는 탈수축(70)에 의해 메인 모터(50)와 연결되고, 메인 모터(50)에서 발생된 회전력이 탈수축(70)으로 전달되어 탈수축(70)이 회전하면 회전조(30)가 탈수축(70)과 함께 반시계 방향 또는 시계 방향으로 회전할 수 있다.
일 예로, 메인 모터(50)는 세탁축(60)과 직접 연결되어 동력을 전달하는 DD 모터(Direct Drive motor)로 구현될 수 있다. 또한, 회전속도를 다양하게 제어할 수 있는 비엘디씨(BLDC) 모터로 구현될 수 있는 바, 이 경우 메인 모터(50)는 스테이터(51)와 스테이터(51)와의 전자기적 상호작용에 의해 회전하는 로터(53)를 포함할 수 있다.
급수부(210)는 수조(20)의 상부에 마련되며, 외부 급수원으로부터 수조(20) 내부에 물을 공급한다. 급수부(210)는 외부 급수원으로부터 수조(20)로 물을 가이드하는 급수관(211) 및 급수관(211)에 마련되어 급수관(211)을 개폐하는 급수 밸브(213)을 포함한다.
급수관(211)은 그 일단이 세제 공급부(230)와 연결되며, 급수관(211)을 통해 공급된 물은 세제 공급부(230)를 경유하여 수조(20)에 유입될 수 있다.
세제 공급부(230)는 세제를 수용하는 세제함(231)을 포함할 수 있고, 세제함(231)은 전술한 급수관(211)의 일 단과 연결될 수 있다. 급수부(210)를 통해 공급된 물은 세제함(231)을 경유하는 동안 세제와 혼합되고, 세제와 혼합된 물은 세제함(231)의 저면에 마련된 배출구(232)를 통해 수조(20)로 배출될 수 있다.
배수부(220)는 수조(20)의 하측에 마련될 수 있으며, 수조(20)에 수용된 물을 캐비닛(10) 외부로 배출시킨다. 배수부(220)는 수조(20)에 수용된 물을 수조(20) 외부로 가이드하는 제1배수관(221), 제1배수관(221)을 개폐하는 배수밸브(222) 및 배수 밸브(222)를 통과한 물을 캐비닛(10) 외부로 가이드하는 제2배수관(224)을 포함할 수 있다.
제1배수관(221)은 그 일단이 수조(20)의 저면에 마련된 배수공(20a)과 연결되며, 그 타단은 배수 밸브(222)와 연결될 수 있다.
배수 밸브(222)는 제1배수관(221)의 일단에 마련되어 제1배수관(221)을 개폐한다. 배수 밸브(222)가 개방되면 수조(20)의 물이 제1배수관(221) 및 제2배수관(224)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
일 예로, 배수 밸브(222)는 배수 모터(미도시)로부터 배수 밸브(222)의 개폐를 위한 동력을 전달받는 것이 가능하다. 구체적으로, 배수 모터가 가동되면 배수 밸브(222)가 개방되고 수조(20)의 물이 배수된다. 배수 모터가 가동되지 않으면 배수 밸브(222)가 폐쇄된다.
제2배수관(224)은 그 일단이 배수 밸브(222)와 연결되고 그 타단이 캐비닛(10) 외부로 연장되며, 제1배수관(221)을 통하여 배출되는 물을 캐비닛(10) 외부로 가이드할 수 있다.
전술한 급수부(210), 배수부(220) 및 세제 공급부(230) 등의 구성은 세탁기(1)에 적용될 수 있는 일 예시에 불과하며, 세탁기(1)의 실시예가 상기 구성들에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 일 실시예에 따른 세탁기에 포함되는 클러치 어셈블리 및 그와 관련된 구조를 나타낸 측면도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 세탁기에 포함되는 클러치 어셈블리 및 그와 관련된 구조를 나타낸 분해 사시도이며, 도 4는 일 실시예에 따른 세탁기의 커플링과 로터가 연결되는 모습을 도시한 도면이다.
전술한 바와 같이, 클러치 어셈블리(100)는 메인 모터(50)에서 발생된 회전력을 탈수축(70)에 선택적으로 전달할 수 있다. 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 클러치 어셈블리(100)는 상하 방향으로 이동하여 탈수축(70)에 선택적으로 결합되는 커플링(110), 커플링(110)의 반경 방향으로 인장력을 발생시키는 클러치 모터(120), 클러치 모터(120)와 연결되어 클러치 모터(120)에 전원이 인가되면 커플링(110)의 반경 방향으로 인장되는 링크 유닛(130), 링크 유닛(130)과 연결되며 클러치 모터(120)에서 발생된 인장력에 의해 커플링(110)을 상측 방향으로 들어올리는 클러치 레버(170) 및 링크 유닛(130)과 클러치 모터(120)를 연결하는 연결 부재(180)를 포함할 수 있다.
커플링(110)은 회전 방지부(90)와 메인 모터(50) 사이에서 상하 방향으로 이동함으로써 메인 모터(50)에 선택적으로 결합할 수 있고, 메인 모터(50)와의 선택적 결합에 의해 탈수축(70)을 선택적으로 회전시킬 수 있다. 구체적으로, 커플링(110)이 상측 방향으로 이동하여 메인 모터(50)로부터 결합 이탈되고 회전 방지부(90)와 결합되면, 탈수축(70)을 고정하여 그 회전을 방지하게 된다. 반대로, 하측 방향으로 이동하여 메인 모터(50)와 결합되면, 메인 모터(50)로부터 제공된 회전력을 탈수축(70)에 전달하여 탈수축(70)을 회전시킬 수 있다.
로터(53)의 회전중심부에는 세탁축(60)과 축결합되어 로터(53)의 회전력이 세탁축(60)으로 전달되어 세탁축(60)이 회전하도록 하는 허브(55)가 마련될 수 있으며, 허브(55)에는 커플링(110)과 치합되어 로터(53)의 회전력을 커플링(110)으로 전달하는 동력전달 치형부(57)가 마련될 수 있다.
커플링(110)은 세탁축(60) 및 탈수축(70)이 관통되는 관통홀(111), 커플링(110)의 상부와 하부에 각각 마련되는 제1치형부(113) 및 제2치형부(115), 관통홀(111)의 내주면에 마련되는 제1세레이션부(117)를 포함한다.
관통홀(111)은 세탁축(60) 및 탈수축(70)이 관통되도록 마련되며, 탈수축(70)은 세탁축(60)이 관통할 수 있도록 내부가 비어 있는 형태로 마련될 수 있다. 세탁축(60)은 탈수축(70) 내부에 회전 가능하게 마련되어 펄세이터(40)와 연결된다. 탈수축(70)의 외주면에는 관통홀(111)의 내주면에 마련되는 제1세레이션부(117)와 치합되는 제2세레이션부(71)가 마련되고, 제1세레이션부(117)와 제2세레이션부(71)가 치합되어 커플링(110)과 탈수축(70)이 연결된다.
세탁축(60)은 로터(53)에 마련된 허브(55)에 축결합되기 때문에 로터(53)가 회전하면 세탁축(60)도 항상 회전한다. 그러나, 탈수축(70)의 제2세레이션부(71)가 커플링(110)의 제1세레이션부(117)와 치합되기 때문에, 탈수축(70)은 커플링(110)이 회전할 때에만 커플링(110)과 함께 회전하여 회전조(30)를 회전시킬 수 있다.
커플링(110)이 하측 방향으로 이동하면 커플링(110)이 로터(53)의 허브(55)에 밀착되어 커플링(110)에 마련된 제2치형부(115)와 허브(55)에 마련된 동력전달 치형부(57)가 치합된 상태를 유지하게 된다.
제2치형부(115)와 동력전달 치형부(57)가 치합된 경우에는, 로터(53)가 회전할 때 그 회전력이 커플링(110)으로 전달되어 커플링(110)이 회전하게 되고, 커플링(110)이 회전하면 탈수축(70)이 회전하면서 회전조(30)를 회전시키게 된다. 전술한 바와 같이, 로터(53)가 회전하면 세탁축(60)에 연결된 펄세이터(40)는 항상 회전하기 때문에, 제2치형부(115)와 동력전달 치형부(57)가 치합된 상태에서 로터(53)가 회전하면 회전조(30)와 펄세이터(40)가 동시에 회전하여 세탁기(1)가 탈수 모드에서 동작하게 된다.
커플링(110)이 상측 방향으로 이동하면 커플링(110)과 허브(55)의 결합이 해제되어 로터(53)의 회전력이 커플링(110)으로 전달되지 않게 된다. 또한, 커플링(110)은 회전방지부(90)에 밀착되어 커플링(110)에 마련된 제1치형부(113)와 회전방지부(90)에 마련된 회전방지 치형부(91)가 치합된 상태를 유지하게 된다.
커플링(110)과 허브(55)의 결합이 해제되고 제1치형부(113)가 회전방지 치형부(91)에 치합되어 있는 경우에는, 커플링(110)의 회전이 방지되어 탈수축(70)도 회전하지 않게 되고, 탈수축(70)과 연결된 회전조(30)는 회전하지 않고 펄세이터(40)만 회전하여 세탁기(1)가 세탁 모드에서 동작하게 된다.
클러치 모터(120)는 커플링(110)의 반경 방향으로 인장력을 발생시키고, 링크유닛(130)은 연결부재(180)에 의해 클러치 모터(120)와 연결되어 클러치 모터(120)에서 발생된 인장력을 클러치 레버(170)로 전달한다. 이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 링크유닛의 구조를 설명한다.
도 5는 일 실시예에 따른 세탁기에 포함되는 링크유닛의 구조를 나타낸 사시도이고, 도 6은 일 실시예에 따른 세탁기에 포함되는 링크유닛의 구조를 나타낸 분해 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 링크유닛(130)은 전술한 연결부재(180)에 의해 클러치모터(120)와 연결되는 링크(140)와, 링크(140)의 직선 운동을 가이드하는 가이드(150)와, 링크(140)가 가이드(150)에 탄성 지지되도록 하는 제1복귀스프링(160)을 포함할 수 있다.
링크(140)는 가이드(150)에 의해 가이드되어 직선 운동되는 몸통부(141), 몸통부(141)의 일단에 연결부재(180)와 연결되도록 마련되는 연결부(142) 및 몸통부(141)의 타단에 제1복귀스프링(160)의 일단이 지지되도록 마련되는 제1지지부(143)를 포함한다.
몸통부(141)에는 링크(140)가 가이드(150)에 직선 운동 가능하게 삽입된 후 가이드(150)에서 이탈이 방지되도록 하는 이탈방지 돌기(144) 및 클러치 레버(170)의 일 측이 삽입되어 링크(140)의 직선 운동에 의해 클러치 레버(170)가 회전되도록 하는 삽입홀(146)이 마련된다.
제1지지부(143)는 제1복귀스프링(160)의 일단을 지지하여 링크(140)가 커플링(110)의 반경 방향으로 직선 운동될 때 제1복귀스프링(160)이 압축되도록 하며, 제1지지부(143)에는 링크(140)가 직선 운동할 때 회전이 방지되도록 회전방지 돌기(145)가 마련된다.
가이드(150)는 하우징(80)에 고정되도록 결합되는 결합부(151) 및 중공의 원통 형상을 갖도록 마련되어 링크(140)의 직선 운동을 가이드하는 가이드부(153)를 포함한다.
가이드부(153)의 일측은 링크(140)가 삽입되어 직선 운동 가능하도록 링크(140)의 제1지지부(143)보다 큰 지름을 갖는 개구가 형성되도록 마련되며, 타측에는 제1복귀스프링(160)의 타단이 지지되는 제2지지부(155)가 마련된다.
제2지지부(155)는 삽입된 링크(140)의 제1지지부(143)가 통과하지 못하도록 제1지지부(143)보다 작은 지름의 개구를 갖도록 마련되어 제1복귀스프링(160)의 타단을 지지하는 동시에 링크(140)가 직선 운동되는 범위를 제한한다.
제2지지부(155)에는 가이드부(153)로 삽입된 링크(140)의 이탈방지 돌기(144)가 통과할 수 있도록 복수개의 이탈방지 돌기(144)와 대응되는 개수의 삽입홈(157)이 마련된다.
따라서, 링크(140)의 이탈방지 돌기(144)가 삽입홈(157)을 통과하도록 링크(140)를 가이드부(153)로 삽입한 후, 링크(140)를 일정각도 회전시키면 링크(140)의 이탈방지 돌기(144)가 제2지지부(155)에 걸려 링크(140)가 삽입된 반대 방향으로는 이탈되지 않게 된다.
가이드부(153)에는 링크(140)가 직선 운동하는 동안 회전이 방지되도록 하는 회전방지 가이드부(159)가 마련되는데, 회전방지 가이드부(159)는 가이드부(153)의 개방된 일측으로부터 링크(140)가 직선 운동되는 방향으로 길게 홈이 파인 형상을 갖도록 마련된다.
따라서, 링크(140)의 이탈방지 돌기(144)가 삽입홈(157)을 통과하도록 링크(140)를 가이드부(153)로 삽입한 후, 회전방지 돌기(145)의 위치가 회전방지 가이드부(159)의 위치와 대응되도록 링크(140)를 회전시켜 주면, 링크(140)의 이탈방지 돌기(144)가 제2지지부(155)에 걸려 링크(140)가 삽입된 반대 방향으로는 이탈되지 않게 된다. 또한, 회전방지 돌기(145)가 회전방지 가이드부(159)에 삽입되어 회전방지 가이드부(159)를 따라 직선 운동하기 때문에 링크(140)가 직선 운동하는 동안 링크(140)의 회전이 방지될 수 있다.
제1복귀스프링(160)은 가이드(150)의 가이드부(153)에 수용된 상태에서 일측은 링크(140)의 제1지지부(143)에 탄성 지지되고, 타측은 가이드(150)의 제2지지부(155)에 탄성 지지된다. 따라서, 링크(140)가 클러치모터(120)에서 발생된 인장력에 의해 커플링(110)의 반경 방향으로 직선 운동될 때는 압축되고, 클러치모터(120)에서 발생되는 인장력이 해제되면 탄성력에 의해 링크(140)가 인장된 반대 방향으로의 힘이 작용한다.
도 7은 일 실시예에 따른 세탁기의 클러치 레버를 나타낸 사시도이고, 도 8 및 도 9는 일 실시예에 따른 세탁기의 클러치 레버가 회전방지부에 결합되는 모습을 도시한 도면이다.
전술한 바와 같이 클러치 레버(170)는 링크(140)의 삽입홀(146)에 일측이 삽입되는바, 클러치 레버는 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 링크(140)에 연결되는 제1클러치 레버(171), 제1클러치 레버(171)가 회전방지부(90)에 마련되는 회전홀(93)에 회전 가능하게 결합되도록 제1클러치 레버(171)의 타측에 마련되는 회전축(173), 일측이 회전축(173)에 회전 가능하게 연결되고 타측이 커플링(110)을 지지하는 제2클러치 레버(175) 및 회전축(173)에 마련되어 제1클러치 레버(171)와 제2클러치 레버(175)가 각각 접히는 방향으로 회전되도록 하는 토션스프링(177)을 포함한다.
제1클러치 레버(171)와 제2클러치 레버(175)에는 각각 토션스프링(177)에 의해 제1클러치 레버(171)와 제2클러치 레버(175)가 서로 접히는 방향으로 회전되는 범위가 제한되도록 하는 제1스토퍼(171a)와 제2스토퍼(175a)가 마련된다.
제1클러치 레버(171)는 링크(140)가 커플링(110)의 반경 방향으로 직선 운동하면, 회전축(173)을 중심으로 시계 방향으로 회전된다. 여기서, 시계 방향과 반시계 방향의 기준은 도 7 내지 도 9의 도면 기준이고 어느 방향에서 바라보는지에 따라 그 방향은 달라질 수 있다. 또한, 클러치 레버(170)의 회전은 클러치 모터(120)나 메인 모터(50)의 회전과는 구분되는 것으로서, 예를 들어, 메인 모터(50)의 회전이 x축, y축 및 z축에 의해 정의되는 3차원 공간에서 xy 평면 상에서 이루어지는 회전이라면, 클러치 레버(170)의 회전은 yz 평면 상에서 이루어지는 회전일 수 있다.
제1클러치 레버(171)가 회전축(173)을 중심으로 시계 방향으로 회전되면, 제2클러치 레버(175)는 토션스프링(177)에 의해 힘을 받기 때문에 제1클러치 레버(171)와 마찬가지로 회전축(173)을 중심으로 시계 방향으로 회전된다.
클러치 모터(120)에 전원이 인가되어 인장력이 발생될 때, 제2클러치 레버(175)가 회전축(173)을 중심으로 시계 방향으로 회전되기 때문에 제2클러치 레버(175)에 의해 지지되는 커플링(110)은 상측 방향으로 이동하게 된다.
클러치 모터(120)에서 발생된 인장력은 직접 링크(140)로 전달되어 링크(140)를 직선 운동시키기 때문에 힘의 손실없이 클러치 레버(170)를 회전시킬 수 있다. 또한, 클러치 레버(170)는 그 회전력에 의해 커플링(110)을 상부 방향으로 이동시키기 때문에, 결과적으로 클러치모터(120)에서 발생된 인장력은 손실을 최소화하면서 클러치 레버(170)의 회전력으로 전환되어 커플링(110)을 상측 방향으로 이동시킬 수 있다
한편, 커플링(110)이 상측 방향으로 이동하여 커플링(110)과 회전 방지부(90)가 밀착된 상태에서 세탁 중 진동 등에 의해 커플링(110)이 회전 방지부(90)로부터 밀착이 해제되는 것을 방지하기 위해, 커플링(110)의 제1치형부(113)와 회전 방지부(90)의 회전방지 치형부(91)가 치합된 상태에서도 제1클러치 레버(171)가 일정 각도만큼 추가적으로 회전될 수 있도록 하여 토션 스프링(177)에 의해 회전되는 제2클러치 레버(175)가 계속해서 커플링(110)을 상부 방향으로 밀어주도록 할 수 있다. 여기서, 제1클러치 레버(171)가 추가적으로 회전되는 일정 각도는 각 구성요소들의 위치 관계, 설계 사항 등을 고려하여 미리 설정될 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 클러치 모터와 링크유닛이 연결부재에 의해 연결된 모습을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 클러치 모터(120)는 커플링(110)의 반경 방향으로 인장력이 발생되도록 회전하는 캠(cam)부재(121) 및 캠부재(121)에 돌출되도록 마련되어 캠부재(121)와 함께 회전하는 회전돌기(125)를 포함한다.
클러치 모터(120)에 전원이 인가되면, 캠부재(121)는 그 중심에 마련된 중심축(123, 도 11a 참조)을 중심으로 회전하게 되고, 캠부재(121)가 회전하면 캠부재(121)에 마련된 회전돌기(125)도 함께 회전한다.
연결부재(180)의 일단에는 링크(140)의 연결부(142)에 회전 가능하게 연결되는 연결부(181)가 마련되고, 타단에는 클러치 모터(120)의 회전돌기(125)가 걸리는 걸림홀(185)을 갖는 걸림고리(183)가 마련된다.
회전돌기(125)가 걸림홀(185)에 삽입되면, 회전돌기(125)가 걸림고리(183)에 걸리고 캠부재(121)가 회전될 때 함께 회전되는 회전돌기(125)에 의해 연결부재(180)와 연결된 링크(140)가 커플링(110)의 반경 방향으로 직선 운동하게 된다.
연결부재(180)는 링크(140)에 회전 가능하게 연결되기 때문에, 회전돌기(125)가 회전할 때 연결부재(180)만 연결부(181)를 중심으로 회전하게 되고, 링크(140)는 커플링(110)의 반경 방향으로 직선 운동만 하게 된다.
이탈 방지 리브(187)는 걸림고리(183)가 세탁기의 진동에 의해 한쪽으로 치우치더라도 걸림고리(183)가 회전돌기(125)에서 이탈되지 않도록 하기 위해 마련되는 것으로, 걸림고리(183)의 양 측에 이탈 방지 리브(187)가 마련되면 걸림고리(183)가 한쪽으로 치우칠 때 회전돌기(125)가 걸림홀(185)에 접촉되기 전에 이탈 방지 리브(187)에 접촉하게 된다. 다만, 도 10에 도시된 이탈 방지 리브(187)는 일 예시에 불과한바, 복수 개 마련되지 않고 일체형으로 마련되는 것도 가능하다.
도 11a 및 도 11b는 일 실시예에 따른 세탁기가 탈수 모드에서 동작하는 경우에 캠부재의 위치를 나타낸 사시도와 평면도이고, 도 12는 일 실시예에 따른 세탁기가 탈수 모드에서 동작하는 경우에 클러치 어셈블리의 위치를 나타낸 측단면도이다.
클러치 모터(120)에 전원이 인가되지 않은 초기 상태에서는, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 캠부재(121)가 링크(140)를 커플링(110)의 반경 방향으로 당기지 않는 상태에 있게 된다. 회전돌기(125)가 커플링(110)과 가장 가까운 위치에 있는 경우에는 회전돌기(125)에 연결된 연결부재(180)도 커플링(110)과 가장 가까운 위치에 있게 되고, 연결부재(180)에 연결된 클러치 레버(170)는 커플링(110) 반경 방향으로의 인장력을 받지 않으므로 커플링(110)을 상측 방향으로 들어올리지 않는다.
이 경우, 도 12에 도시된 바와 같이, 링크(140)에 커플링(110) 반경 방향으로의 인장력이 가해지지 않고 커플링(110)은 제2클러치 레버(175)에 의해 상측 방향으로의 힘을 전달받지 않는다. 따라서, 커플링(110)은 허브(55)와 밀착된 상태에 있게 된다.
커플링(110)이 허브(55)와 밀착된 상태에서는 커플링(110)의 제2치형부(115)와 허브(55)의 동력전달 치형부(57)가 치합되어 있기 때문에 로터(53)의 회전력이 커플링(110)으로 전달되어 커플링(110)을 회전시키고, 커플링(110)은 탈수축(70)을 회전시키게 된다.
세탁축(60)은 로터(53)의 허브(55)에 축결합되어 로터(53)와 함께 항상 회전하기 때문에, 캠부재(121)의 회전 각도가 탈수 모드 각도에 해당하는 경우에는 세탁축(60)과 탈수축(70)이 동시에 회전하는 탈수 모드가 수행된다.
캠부재(121)의 회전 각도는 회전돌기(125)의 위치에 의해 정의될 수 있고, 캠부재(121)의 회전 각도는 미리 설정된 기준 각도로부터 회전한 각도를 의미할 수 있다. 전술한 바와 같이, 회전돌기(125)가 커플링(110)과 가장 가까운 위치에 있으면 커플링(110)이 메인 모터(50)의 허브(55)에 결합되어 탈수 모드가 수행된다. 따라서, 이 때의 캠부재(121)의 회전 각도를 탈수 모드 각도로 정의할 수 있고, 커플링(110)의 위치를 탈수 모드 위치로 정의할 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 세탁기의 클러치 모터에 전원이 인가되어 캠부재가 회전하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 14a 및 도 14b는 일 실시예에 따른 세탁기가 세탁 모드에서 동작할 때 캠부재의 위치를 나타낸 사시도와 평면도이며, 도 15는 일 실시예에 따른 세탁기가 세탁 모드에서 동작할 때 클러치 어셈블리의 위치를 나타낸 측단면도이다.
클러치 모터(120)에 전원이 인가되면, 도 13에 도시된 바와 같이, 캠부재(121)와 함께 회전돌기(125)가 시계 방향으로 회전할 수 있다. 시계 방향은 일 예시에 불과하며, 반시계 방향으로 회전할 수도 있음은 물론이다.
도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같이 회전돌기(125)가 커플링(110)으로부터 가장 멀어진 위치에서 클러치 모터(120)에 인가되는 전원을 오프시킬 수 있다. 이 때의 캠부재(121)의 회전 각도를 세탁 모드 각도라 할 수 있다. 또한, 커플링(110)이 회전 방지부(90)와 결합된 상태에서 커플링(110)의 위치를 세탁 모드 위치로 정의할 수 있다.
다만, 전술한 탈수 모드 각도와 세탁 모드 각도는 모두 개시된 발명의 실시예에 적용될 수 있는 예시에 불과하며, 탈수 모드 각도에서의 회전 돌기(125)가 세탁 모드 각도에서의 회전 돌기(125)보다 커플링(110)으로부터 더 가깝기만 하면 되고 그 구체적인 위치에 대해서는 제한을 두지 않는다.
연결부재(180)의 걸림고리(183)가 회전돌기(125)에 걸려 있기 때문에, 회전돌기(125)가 회전하면 연결부재(180)는 연결부(181)를 중심으로 회전하는 동시에 커플링(110)의 반경 방향으로 이동하게 된다.
연결부재(180)가 커플링(110)의 반경 방향으로 이동하게 되면, 연결부재(180)와 연결된 링크(140)가 커플링(110)의 반경 방향으로 직선 운동한다.
링크(140)가 커플링(110)의 반경 방향으로 직선 운동하면, 도 15에 도시된 바와 같이, 링크(140)에 일측이 연결된 제1클러치 레버(171)가 같은 방향으로 인장력을 받아 당겨지면서 회전축(173)을 중심으로 시계 방향으로 회전하게 된다.
제1클러치 레버(171)가 회전축(173)을 중심으로 시계 방향으로 회전하면, 제2클러치 레버(175)는 토션스프링(177)에 의해 제1클러치 레버(171)를 향해 접히는 방향으로 힘을 받기 때문에 제1클러치 레버(171)와 마찬가지로 회전축(173)을 중심으로 시계 방향으로 회전된다.
제2클러치 레버(175)가 회전축(173)을 중심으로 시계 방향으로 회전하면, 커플링(110)을 지지하는 제2클러치 레버(175)의 타측은 커플링(110)이 상측 방향으로 이동하도록 커플링(110)에 수직력을 전달하게 된다.
커플링(110)이 수직력을 전달받아 상측 방향으로 이동하게 되면, 커플링(110)과 허브(55)의 밀착이 해제되어 커플링(110)의 제2치형부(115)와 허브(55)의 동력전달 치형부(57)는 치합 상태가 해제되고, 로터(53)의 회전력은 커플링(110)에 전달되지 않게 된다.
또한, 커플링(110)이 상부 방향으로 이동되어 커플링(110)과 회전방지부(90)가 밀착되면 커플링(110)의 제1치형부(113)와 회전방지부(90)의 회전방지 치형부(91)가 치합되어 커플링(110)의 회전이 방지된다.
커플링(110)의 회전이 방지되기 때문에, 탈수축(70)은 회전하지 않고, 로터(53)의 허브(55)에 축결합된 세탁축(60)만 회전하는 세탁모드를 수행하게 된다.
도 16은 일 실시예에 따른 세탁기의 제어 블록도이다.
도 16을 참조하면, 세탁기(1)는 사용자로부터 제어 명령을 입력 받는 입력부(310), 세탁기(1)의 상태나 동작과 관련된 정보를 표시하거나 사용자의 입력을 가이드하기 위한 화면을 표시하는 디스플레이부(320), 세탁기(1)의 동작 전반을 제어하는 제어부(330), 메인 모터(50)를 구동하는 메인 구동부(340) 및 클러치 모터(120)를 구동하는 클러치 구동부(350)를 더 포함할 수 있다.
입력부(310)는 가압에 의해 선택하는 버튼 형태로 구현될 수도 있고, 터치 조작에 의해 선택하는 터치 패드로 구현될 수도 있으며, 시계 방향 또는 반시계 방향으로 돌리거나 상,하,좌,우 방향으로 미는 방식으로 명령을 입력하는 조그셔틀 형태로 구현될 수도 있다. 입력부(310)는 사용자의 제어 명령을 입력 받을 수만 있으면 되고, 그 형태에 대해서는 제한을 두지 않는다.
디스플레이부(230)는 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 패널, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널, 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 등을 채용할 수 있고, 입력부(310)와 일체화된 터치 스크린 형태로 마련되는 것도 가능하다.
제어부(330)는 세탁기(1)의 세탁 사이클을 구성하는 각각의 행정에 따라 구동 모드를 적절하게 제어할 수 있다.
전술한 실시예에서는 세탁기(1)가 세탁 모드에서 동작할 때 세탁축(60)만 회전할 수 있고, 탈수 모드에서 동작할 때 세탁축(60)과 탈수축(70)이 함께 회전하는 것으로 설명하였다. 그러나, 당해 실시예에서는 세탁 모드일 때 반드시 세탁축(60)이 회전하거나 탈수 모드일 때 세탁축(60)과 탈수축(70)이 반드시 회전해야 하는 것은 아니다.
세탁기(1)의 구동 모드는 클러치 어셈블리(100)의 관점에서 커플링(110)이 허브(55)에 밀착되어 메인 모터(50)의 회전력을 탈수축(70)에 전달할 수 있는 상태인지(탈수 모드) 또는 커플링(110)과 허브(55)의 밀착이 해제되고 커플링(110)이 회전 방지부(90)에 결합된 상태(세탁 모드)인지 여부에 따라 결정될 수 있다.
제어부(330)는 메인 모터(50)를 구동하는 메인 구동부(340)와 클러치 모터(120)를 구동하는 클러치 구동부(350)를 제어함으로써, 세탁기(1)의 구동 모드를 세탁 모드와 탈수 모드 사이에서 적절하게 전환시킬 수 있다.
제어부(330)는 후술하는 동작들을 실행하기 위한 프로그램과 각종 데이터를저장하는 메모리 및 메모리에 저장된 프로그램을 실행시켜 데이터를 처리하는 프로세서를 포함할 수 있다.
메모리는 S램(Static Random Access Memory, S-RAM), D램(Dynamic Random Access Memory, D-RAM) 등의 휘발성 메모리와, 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM), 이이피롬(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory: EEPROM) 등의 비휘발성 메모리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
비휘발성 메모리는 휘발성 메모리의 보조 기억 장치로서 동작할 수 있으며, 세탁기(1)의 전원이 차단되더라도 저장된 데이터를 유지할 수 있다. 예를 들어, 비휘발성 메모리는 세탁기(1)의 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램 및 제어 데이터를 저장할 수 있다.
휘발성 메모리는 비휘발성 메모리와 달리 세탁기(1)의 전원이 차단되면 기억된 데이터를 손실할 수 있다. 휘발성 메모리는 비휘발성 메모리로부터 제어 프로그램 및 제어 데이터를 로딩하여 일시적으로 기억하거나, 입력부(310)를 통해 입력된 설정값이나 제어 명령을 일시적으로 기억하거나, 프로세서에서 출력하는 제어 신호 등을 일시적으로 기억할 수 있다.
프로세서는 메모리에 기억된 프로그램에 따라 데이터를 처리하거나 제어 신호를 출력할 수 있다.
프로세서와 메모리는 그 용량에 따라 단일 구성으로 구비될 수도 있고, 복수 구성으로 구비될 수도 있다. 또한, 프로세서와 메모리는 물리적으로 분리되어 구비될 수도 있고, 단일 칩으로 구비될 수도 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 세탁기에 적용될 수 있는 세탁 사이클의 예시를 나타낸 도면이다.
도 17의 예시에 따른 세탁 사이클은 세탁 행정, 헹굼 행정 및 탈수 행정을 포함할 수 있다. 다만, 이는 세탁기(1)에 적용될 수 있는 일 예시에 불과하고, 사용자에 의해 선택되는 세탁 코스에 따라 그 사이클의 구성이 달라질 수 있다.
세탁 행정은 세탁물의 무게를 감지하는 무게 감지 구간, 수조(20)에 세탁수를 공급하는 급수 구간, 펄세이터(40)를 회전시켜 세탁수와 세탁물 사이의 마찰력에 의해 세탁을 수행하는 본세탁 구간 및 회전조(30)를 함께 회전시켜 세탁수를 순환 살수시키는 원심세탁 구간을 포함할 수 있고, 본세탁과 원심세탁은 각각 2회 이상 포함되는 것도 가능하다.
헹굼 행정은 세탁 행정에서 오염된 세탁수를 배수하고 세탁물에 묻은 세탁수를 제거하기 위해 중간 탈수를 수행하며 세제가 포함되지 않은 물을 공급하는 헹굼 준비 구간과 공급된 깨끗한 물로 세탁물을 헹구는 헹굼세탁 구간을 포함할 수 있다.
탈수 행정은 헹굼 행정에서 세탁물을 헹구기 위해 사용된 물을 배출하는 배수 구간과 펄세이터(40)와 회전조(30)를 동시에 회전시켜 탈수를 수행하는 본탈수 구간을 포함할 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 세탁 행정이 시작되기 전 클러치 모터(120)에 전원이 인가되지 않은 초기 상태에서는 커플링(110)과 허브(55)가 결합되어 있으므로 세탁기(1)의 구동 모드는 탈수 모드에 해당하고, 무게감지 구간에서는 펄세이터(40)만 회전시키기 위해 클러치 모터(110)에 전원이 인가되어 커플링(110)과 회전 방지부(90)가 결합되므로 세탁기(1)의 구동 모드는 세탁 모드에 해당한다.
급수 구간에서는 다시 커플링(110)과 허브(55)가 결합된 상태가 되므로 세탁기(1)의 구동 모드는 탈수 모드에 해당한다.
본세탁 구간에서는 펄세이터(40)만 회전시켜 세탁물을 세탁하기 위해 커플링(110)과 허브(55)의 결합이 해제되고 커플링(110)이 회전 방지부(90)에 결합되므로, 세탁기(1)의 구동 모드는 세탁 모드에 해당한다.
원심세탁 구간에서는 펄세이터(40)와 회전조(30)를 동시에 회전시키기 위해 다시 커플링(110)과 허브(55)가 결합된 상태가 되므로 세탁기(1)의 구동 모드는 탈수 모드에 해당한다.
헹굼 행정 중 헹굼준비 구간에서는 배수, 중간 탈수 및 급수를 위해 커플링(110)과 허브(55)가 결합된 상태에 있으므로 세탁기(1)의 구동 모드는 탈수 모드에 해당한다.
헹굼 행정 중 헹굼세탁 구간에서는 펄세이터(40)만 회전시키기 위해 커플링(110)과 허브(55)의 결합이 해제되고 커플링(110)이 회전 방지부(90)에 결합되므로 세탁기(1)의 구동 모드는 세탁 모드에 해당한다.
탈수 행정 중 배수 구간과 본탈수 구간에서는 모두 커플링(110)과 허브(55)가 결합된 상태가 되므로 세탁기(1)의 구동 모드는 탈수 모드에 해당한다.
도 17을 참조하여 설명한 바와 같이, 하나의 세탁 사이클이 수행되는 동안에도 세탁기의 구동 모드는 수 차례 전환되는바, 제어부(330)는 세탁 사이클을 구성하는 각각의 세부 구간에 따라 클러치 구동부(350)를 제어하여 구동 모드를 전환시키고 메인 구동부(340)를 제어하여 펄세이터(40) 또는 펄세이터(40)와 회전조(30)에 적절하게 회전력을 공급할 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따른 세탁기의 구동 모드가 탈수 모드에서 세탁 모드로 전환될 때 나타나는 커플링의 구속 현상을 나타낸 도면이고, 도 19는 일 실시예에 따른 세탁기의 구동 모드가 세탁 모드에서 탈수 모드로 전환될 때 나타나는 커플링의 구속 현상을 나타낸 도면이다.
세탁물이 펄세이터(40)를 중심으로 꼬여있는 경우, 세탁기(1)의 구동 모드가 탈수 모드와 세탁 모드 사이에서 전환될 때 커플링(110)에 회전력이 잔류하고 있는 경우가 발생할 수 있다.
도 18에 도시된 바와 같이, 세탁기(1)의 구동 모드를 탈수 모드에서 세탁 모드로 전환시키기 위해 캠부재(121)를 탈수 모드 각도에서 세탁 모드 각도로 회전시켰음에도 불구하고, 즉 클러치 레버(170)에 연결된 링크(140)를 커플링(110)의 반경 방향으로 인장시켰음에도 불구하고 커플링(110)이 허브(55)와 결합된 상태를 유지하는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 캠부재(121)는 세탁 모드 상태에 있고 커플링(110)은 탈수 모드 상태에 있게 된다.
또는, 도 19에 도시된 바와 같이, 세탁기(1)의 구동 모드를 세탁 모드에서 탈수 모드로 전환시키기 위해 캠부재(121)를 세탁 모드 각도에서 탈수 모드 각도로 회전시켰음에도 불구하고, 즉 클러치 레버(170)에 연결된 링크(140)를 커플링(110)의 반경 방향 반대쪽으로 이동시켰음에도 불구하고 커플링(110)이 회전 방지부(90)와 결합된 상태를 유지하는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 캠부재(121)는 탈수 모드 상태에 있게 되고 커플링(110)은 세탁 모드 상태에 있게 된다.
상기 도 18 에 도시된 바와 같은 구속 현상이 나타난 상태에서 메인 모터(50)를 구동하여 회전력을 발생시키게 되면, 발생된 회전력에 의해 커플링(110)과 동력전달 치형부(57) 사이의 치형 결합이 해제되면서 토션스프링(177)의 탄성력에 의해 커플링(110)이 갑자기 상향 이동할 수 있고, 이 때 회전방지 치형부(91)와 커플링(110)의 충돌에 의해 소음이 발생할 수 있다.
또한, 상기 도 19에 도시된 바와 같은 구속 현상이 나타난 상태에서 메인 모터(50)를 구동하여 회전력을 발생시키게 되면, 발생된 회전력에 의해 커플링(110)과 회전방지 치형부(91) 사이의 치형 결합이 해제되면서 제2복귀스프링(190)의 탄성력에 의해 커플링(110)이 갑자기 하향 이동할 수 있고, 이 때 동력전달 치형부(57)와 커플링(110)의 충돌에 의해 소음이 발생할 수 있다.
따라서, 제어부(330)는 세탁 모드와 탈수 모드 사이에서 모드 전환이 이루어지는 도중인 모드 전환 구간에서 메인 모터(50)를 구동하여 회전력을 발생시킴으로써, 소음을 방지할 수 있다. 이하, 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 20은 일 실시예에 따른 세탁기의 구동 모드가 탈수 모드에서 세탁 모드로 전환되는 모드 전환 구간에서 캠부재의 회전 각도를 나타낸 도면이고, 도 21은 일 실시예에 따른 세탁기의 구동 모드가 세탁 모드에서 탈수 모드로 전환되는 모드 전환 구간에서 캠부재의 회전 각도를 나타낸 도면이다.
당해 실시예에서 모드 전환 구간은 캠부재(121)의 회전 각도가 세탁 모드 각도와 탈수 모드 각도 사이에 해당하는 구간을 의미하는 것으로서, 중립 구간이라 할 수도 있다. 구체적으로, 도 20에 도시된 바와 같이, 탈수 모드에서 세탁 모드로 전환하기 위해 캠부재(121)가 탈수 모드 각도에서 세탁 모드 각도로 회전하는 도중의 구간, 즉 캠부재(121)가 탈수 모드 각도와 세탁 모드 각도 중 어디에도 해당하지 않는 구간을 의미할 수 있다. 도 20에서는 캠부재(121)가 시계 방향으로 회전하는 경우를 예로 들었으나, 캠부재(121)의 회전 방향에 따라 모드 전환 구간에서의 캠부재(121)의 회전 각도도 달라질 수 있다.
도 20에 도시된 바와 같이 커플링(110)도 허브(55)와의 결합이 이탈되어 상향 이동 중에 있을 수도 있으나, 전술한 바와 같은 구속 현상에 의해 커플링(110)은 허브(55)와 결합이 유지된 상태인 경우도 모드 전환 구간에 포함된다. 따라서, 모드 전환 구간인지 여부는 캠부재(121)의 회전 각도를 이용하여 판단할 수 있다.
또한, 도 21에 도시된 바와 같이 세탁 모드에서 탈수 모드로 전환하기 위해 캠부재(121)가 세탁 모드 각도에서 탈수 모드 각도로 회전하는 구간 역시 모드 전환 구간에 해당한다. 모드 전환 구간에서 캠부재(121)의 회전 각도는 탈수 모드 각도와 세탁 모드 각도 중 어디에도 해당하지 않는다.
세탁 모드에서 탈수 모드로의 모드 전환 구간에서도 마찬가지로, 도 21에 도시된 바와 같이 커플링(110)이 회전 방지부(90)와의 결합이 이탈되어 하향 이동 중에 있을 수도 있으나, 전술한 바와 같은 구속 현상에 의해 커플링(110)은 회전 방지부(90)와 결합이 유지된 상태인 경우도 모드 전환 구간에 포함된다.
도 22 및 도 23은 일 실시예에 따른 세탁기에서 메인 모터와 클러치 모터의 동작 시점을 나타낸 타이밍도의 일 예시이다.
도 22에 도시된 바와 같이, 제어부(330)는 세탁 모드에서 메인 모터(50)가 시계 방향(CW)과 반시계 방향(CCW)으로 교대로 회전할 수 있도록 메인 구동부(340)를 제어한다.
세탁 모드에서 탈수 모드로 전환하기 위한 모드 전환이 시작되면 클러치 구동부(350)를 제어하여 클러치 모터(120)를 회전시킨다. 클러치 모터(120)의 회전에 의해 캠부재(121)의 회전 각도가 세탁 모드 각도에서 탈수 모드 각도로 전환된다.
제어부(330)는 모드 전환 구간에서 메인 구동부(340)를 제어하여 메인 모터(50)를 회전시킨다. 메인 모터(50)가 회전하면 펄세이터(40)가 회전하고, 펄세이터(40)에 세탁물이 꼬여있는 경우에는 펄세이터(40)의 회전이 세탁물을 지지 및 수용하는 회전조(30)에도 영향을 주고, 회전조(30)가 펄세이터(40)의 회전에 영향에 의해 회전하면 회전조(30)에 연결된 탈수축(70)도 회전한다. 그리고, 탈수축(70)이 회전하면, 탈수축(70)에 세레이션 결합된 커플링(110)도 회전한다.
따라서, 세탁 모드에서 탈수 모드로의 모드 전환 구간에서 메인 모터(50)를 회전시키면, 커플링(110)과 회전 방지부(90)의 원활한 결합 이탈과 커플링(110)과 허브(55)의 원할한 결합을 유도할 수 있다.
구체적으로, 제어부(330)는 모드 전환 시작 이후 미리 설정된 시간(△twd)이 경과한 이후에 메인 모터(50)를 회전시킬 수 있다. 모드 전환이 시작된 이후에 시간 지연을 주는 것과 같기 때문에 여기서 미리 설정된 시간(△twd) 은 탈수전환 지연시간이라 할 수 있다.
이와 같이 모드 전환 시작 이후 탈수전환 지연시간(△twd)이 경과한 시점에서 메인 모터(50)를 회전시키면, 커플링(110)과 회전 방지부(90)의 결합이 갑자기 이탈되더라도 클러치 레버(170)의 위치가 커플링(110)과 허브(55)를 접촉시키는 위치는 아니기 때문에 이탈 시에 충격으로 인한 소음을 방지할 수 있다.
또한, 모드 전환 시작과 동시에 메인 모터(50)를 회전시킬 경우 커플링(110)이 수직 이동을 시작하려는 시점에 오히려 커플링(110)에 수평력을 가하게 되어 커플링(110)의 수직 운동을 방해하고 소음 저감 효과를 떨어뜨리게 되는 문제점을 방지할 수 있다.
모드 전환이 완료되면, 제어부(330)는 메인 모터(50)를 회전시켜 탈수 모드를 수행한다. 여기서, 모드 전환 구간은 세탁모드 유지점과 탈수모드 시작점을 포함하지 않으며, 메인 모터(50)의 구동 시작 시점은 모드 전환 구간 중에서 적절한 시점으로 선택될 수 있다. 세탁모드 유지점으로부터 메인 모터(50)의 구동 시작 시점 사이의 시간이 탈수전환 지연시간이 된다.
한편, 도 22의 타이밍도는 온/오프 시점과 회전 방향을 나타내는 것으로서, 신호의 크기는 고려하지 않았다. 따라서, 타이밍도 상에서 신호의 크기가 실제로 해당 시점에서의 모터의 출력에 대응되는 것은 아닌바, 서로 다른 시점에서 신호의 크기가 동일하게 표현되었다고 하여 실제로 해당 시점들에서 모터의 출력이 동일한 것은 아니다.
도 23에 도시된 바와 같이, 제어부(330)는 탈수 모드에서 메인 모터(50)가 시계 방향(CW)으로 회전할 수 있도록 메인 구동부(340)를 제어한다. 다만, 이는 예시에 불과하고 반시계 방향(CW)으로 회전시키는 것도 가능함은 물론이다.
탈수 모드에서 세탁 모드로 전환하기 위한 모드 전환이 시작되면 제어부(330)는 클러치 구동부(350)를 제어하여 클러치 모터(120)를 회전시킨다. 클러치 모터(120)의 회전에 의해 캠부재(121)의 회전 각도가 탈수 모드 각도에서 세탁 모드 각도로 전환된다.
제어부(330)는 모드 전환 구간에서 메인 구동부(340)를 제어하여 메인 모터(50)를 회전시킨다. 모드 전환 구간에서 메인 모터(50)의 회전에 의해 커플링(110)이 영향을 받는 과정에 대한 설명은 상기 도 22에서 설명한 바와 같다.
아울러, 탈수 모드에서 세탁 모드로의 모드 전환 구간에서 세탁물 꼬임에 의한 구속 현상이 나타나 커플링(110)과 허브(55)의 결합이 유지되어 있는 경우에는 메인 모터(50)의 회전에 의해 커플링(110)과 허브(55)의 결합 이탈을 유도할 수 있다.
따라서, 탈수 모드에서 세탁 모드로의 모드 전환 구간에서 메인 모터(50)를 회전시키면, 커플링(110)과 허브(55)의 원활한 결합 이탈과 커플링(110)과 회전 방지부(90)의 원할한 결합을 유도할 수 있다.
구체적으로, 제어부(330)는 모드 전환 시작 이후, 다시 말해 탈수모드 유지점 이후 미리 설정된 시간(△tdw)이 경과한 이후에 메인 모터(50)를 회전시킬 수 있다. 상기 도 22에서 설명한 바와 마찬가지로, 모드 전환이 시작된 이후에 시간 지연을 주는 것과 같기 때문에 미리 설정된 시간(△tdw) 은 세탁전환 지연시간이라 할 수 있다.
이와 같이 모드 전환 시작 이후 세탁전환 지연시간(△tdw)이 경과한 시점에서 메인 모터(50)를 회전시키면, 커플링(110)과 허브(55)의 결합이 갑자기 이탈되더라도 클러치 레버(170)의 위치가 커플링(110)과 회전 방지부(90)를 접촉시키는 위치는 아니기 때문에 이탈 시에 충격으로 인한 소음을 방지할 수 있다.
또한, 전술한 바와 마찬가지로 모드 전환 시작과 동시에 메인 모터(50)를 회전시킬 경우 커플링(110)이 수직 이동을 시작하려는 시점에 오히려 커플링(110)에 수평력을 가하게 되어 커플링(110)의 수직 운동을 방해하고 소음 저감 효과를 떨어뜨리게 되는 문제점을 방지할 수 있다.
모드 전환이 완료되면, 제어부(330)는 메인 모터(50)를 시계 방향(CW)과 반시계 방향(CCW)으로 교대로 회전시켜 세탁 모드를 수행한다. 여기서, 모드 전환 구간은 탈수모드 유지점과 세탁모드 시작점을 포함하지 않으며, 메인 모터(50)의 구동 시작 시점은 모드 전환 구간 중에서 적절한 시점으로 선택될 수 있다. 탈수모드 유지점으로부터 메인 모터(50)의 구동 시작 시점 사이의 시간이 세탁전환 지연시간이 된다.
한편, 모드 전환 시작 이후 메인 모터(50)를 회전시키기까지의 시간 간격(△tdw,△twd), 즉 지연 시간은 클러치 모터(120)의 회전 속도, 각 구성요소들의 위치 관계, 각종 설계 사항 등에 의해 결정될 수 있다.
예를 들어, 모드 전환을 위해 소요되는 시간, 즉 캠부재(121)의 회전 각도가 세탁 모드 각도에서 탈수 모드 각도로 전환되거나 탈수 모드 각도에서 세탁 모드 각도로 전환되는데 소요되는 시간은 클러치 모터(120)의 회전 속도에 기초하여 5초로 추정할 수 있고, 지연 시간은 이를 고려하여 1초 이상 3초 이하의 범위에서 선택될 수 있다.
또한, 모드 전환 구간에서 메인 모터(50)의 회전을 유지하는 시간은 실험 또는 시뮬레이션에 의해 획득된 최적의 값에 따라 미리 설정할 수 있다. 예를 들어, 1초 이상 4초 이하의 범위에서 메인 모터(50)의 회전 유지 시간을 선택할 수 있다.
한편, 당해 실시예에서는 클러치 모터(120)가 모드 전환 구간에서만 동작하는 것으로 설명하나, 클러치 어셈블리(100)의 설계 변경에 따라 클러치 모터(120)에 인가되는 전원이 오프되면 클러치 레버(170)에 가해지는 인장력이 해제되어 탈수 모드로 전환되도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우에도 제어부(330)는 모드 전환 구간에서 메인 모터(50)를 회전시킬 수 있다.
도 24 및 도 25는 일 실시예에 따른 세탁기에서 메인 모터와 클러치 모터의 동작 시점을 나타낸 타이밍도의 다른 예시이다.
세탁 모드에서 탈수 모드로의 모드 전환 구간에서 세탁물 꼬임에 의한 구속 현상이 나타난 경우 커플링(110)은 하향력을 받고 있기 때문에, 도 24에 도시된 바와 같이 모드 전환이 시작되기 직전의 메인 모터(50)의 회전 방향(CW)과 반대 방향(CCW)으로 메인 모터(50)를 회전시키면 커플링(110)과 회전 방지부(90) 사이의 결합 이탈이 원활하게 이루어질 수 있다.
또한, 탈수 모드에서 세탁 모드로의 모드 전환 구간에서 세탁물 꼬임에 의한 구속 현상이 나타난 경우 커플링(110)은 클러치 레버(170)에 의해 상향력을 받고 있기 때문에, 도 25에 도시된 바와 같이 모드 전환이 시작되기 직전의 메인 모터(50)의 회전 방향(CW)과 반대 방향(CCW)으로 메인 모터(50)를 회전시키면 커플링(110)과 허브(55) 사이의 결합 이탈이 원활하게 이루어질 수 있다.
한편, 캠부재(121)의 회전 각도에 따라 구동 모드가 결정되고 모드 전환 구간을 판단할 수 있으므로, 제어부(330)는 캠부재(121)의 회전 각도에 기초하여 메인 모터(50)의 제어 시점을 결정할 수 있다. 이하, 도 26 내지 도 27을 참조하여 설명하도록 한다.
도 26은 일 실시예에 따른 세탁기에 있어서 캠부재의 회전 각도를 감지할 수 있는 감지부를 더 포함하는 제어 블록도이다.
도 26을 참조하면, 세탁기(1)는 캠부재(121)의 회전 각도를 감지하는 감지부(360)를 더 포함할 수 있다.
감지부(360)는 접촉 센서, 광학 센서, 초음파 센서, 적외선 센서 등으로 구현될 수 있다. 접촉 센서로 구현되는 경우에는, 캠부재(121)의 일 부분이 감지부(360)에 직접 접촉하였을 때 감지부(360)가 그에 대응되는 신호를 출력할 수 있고, 광학 센서, 초음파 센서 또는 적외선 센서로 구현되는 경우에는, 감지부(360)와 캠부재(121)가 직접 접촉하지 않더라도 캠부재(121)의 특정 회전 각도를 나타내는 마크를 감지할 수 있다.
예를 들어, 감지부(360)가 접촉 센서로 구현되면 캠부재(121)의 회전 각도가 일정 범위에 있을 때에는 감지부(360)가 온(ON) 신호를 출력하고, 그 범위를 벗어나면 감지부(360)가 오프(OFF)될 수 있다.
또는, 캠부재(121)가 특정 회전 각도에 있을 때 감지부(360)가 온 될 수 있도록 캠부재(121)에 홈 위치 마크(home position mark)가 마련되고 홈 위치 마크를 기준으로 하여 캠부재(121)의 회전 각도를 추정하는 것도 가능하다.
제어부(330)는 감지부(360)의 출력 신호에 기초하여 클러치 모터(120) 또는 메인 모터(50)를 제어할 수 있다. 감지부(360)의 출력 신호에 기초하여 캠부재(121)의 회전 각도를 추정할 수 있고, 캠부재(121)의 회전 각도에 기초하여 클러치 모터(120) 또는 메인 모터(50)의 구동 타이밍을 결정할 수 있다.
도 27은 일 실시예에 따른 세탁기의 제어부가 감지부의 출력 신호에 기초하여 결정하는 메인 모터의 구동 타이밍을 나타낸 타이밍도의 예시이다. 도 27의 예시에서는 캠부재(121)의 회전 각도가 일정 범위에 있을 때에는 온(ON) 신호를 출력하고, 그 범위를 벗어나면 오프(OFF)되는 스위치 타입의 감지부(360)를 적용한다.
도 27의 타이밍도는 설명의 편의를 위하여 탈수 모드에서 세탁 모드로 전환된 후 바로 탈수 모드로 다시 전환되는 것으로 도시하였다.
도 27을 참조하면, 탈수 모드에서 세탁 모드로의 모드 전환을 위해 클러치 모터(120)에 전원을 인가하여 회전시킨 후 x1초 후에 감지부(360)로부터 온 신호가 출력된다. 제어부(330)는 감지부(360)의 온 신호가 출력된 시점을 기준으로 한 시간차와 클러치 모터(120)의 회전 속도에 기초하여 특정 시점에서의 캠부재(121)의 회전 각도를 추정할 수 있다. 예를 들어, 온 신호 출력 시점으로부터 z1초 후에 캠부재(121)의 회전 각도가 중립 구간에 해당할 것으로 추정하고 z1초 후에 커플링(110)과 회전 방지부(90)의 원활한 결합을 위해 메인 모터(50)를 회전시킬 수 있다.
제어부(330)는 모드 전환에 소요되는 시간(y1초)에 관한 정보를 미리 저장하고, 감지부(360)의 온 신호 출력 시점으로부터 x2초 후에 모드 전환이 완료될 것으로 추정할 수 있다. 이를 고려하여, 메인 모터(50)의 회전이 시작된 시점으로부터 z2초 후에 메인 모터(50)를 정지시킬 수 있다.
또한, 모드 전환이 완료되어 세탁 모드로 전환된 시점으로부터 탈수 모드로의 모드 전환을 시작하여 y2초 동안 모드 전환을 수행할 수 있다.
세탁 모드로 전환된 시점으로부터 x3초 후에 감지부(360)가 오프되면, 제어부(330)는 감지부(360)가 오프된 시점으로부터 z3초 후에 캠부재(121)의 회전 각도가 중립 구간에 해당할 것으로 추정하고 z3초 후에 커플링(110)과 허브(50)의 원활한 결합을 위해 메인 모터(50)를 회전시킬 수 있다.
전술한 세탁전환 지연시간(△tdw)은 x1+z1에 대응될 수 있고, 탈수전환 지연시간(△twd)은 x3+z3에 대응될 수 있다. 세탁전환 지연시간(△tdw)과 탈수전환 지연시간(△twd)은 클러치 모터(120)의 회전 속도, 각 구성요소들의 위치 관계 및 각종 설계 사항 등에 따라 같은 값을 가질 수도 있고 다른 값을 가질 수도 있다.
실험에 의해 각각의 시간을 측정한 결과, 탈수 모드에서 세탁 모드로의 모드 전환이 시작된 이후 1.29초(=x1) 후에 감지부(360)의 온 신호가 출력되었고, 감지부(360)의 온 신호 출력 이후 0.7초(=z1) 후에 커플링(110)과 허브(55)의 결합이 이탈되고 캠부재(121)가 중립 구간에 위치하였다. 따라서, 감지부(360)의 온 신호 출력 이후 0.7초 후에 메인 모터(50)를 2초(=z2)동안 회전시켰다.
감지부(360)의 온 신호 출력 이후 3.86초(=x2)가 경과하자 탈수 모드에서 세탁 모드로의 모드 전환이 완료되었고, 모드 전환이 완료된 이후 1.25초(=x3)가 경과하자 감지부(360)가 오프되었다.
당해 실험에서는 세탁 모드로의 전환이 완료되고 바로 탈수 모드로의 전환을 수행하였는바, 세탁 모드에서 탈수 모드로의 모드 전환에는 4.85초(=y2)가 소요되었다.
감지부(360)가 오프된 이후 0.25초(=z3) 후에 커플링(110)과 회전 방지부(90)의 결합이 이탈되고 캠부재(121)가 중립 구간에 위치하였다. 따라서, 감지부(360)가 오프된 이후 0.25초 후에 메인 모터(50)를 회전시켰다.
상기 실험에 따르면, 세탁전환 지연시간(△tdw)은 1.36초로 하고, 탈수전환 지연시간(△twd)은 1.5초로 함으로써, 모드전환 구간에서 커플링(110)과 허브(55) 또는 커플링(110)과 회전 방지부(90)의 결합 이탈이 원활하게 이루어지고 커플링(110)과 회전 방지부(90) 또는 커플링(110)과 허브(55)의 충돌에 의한 소음을 저감할 수 있었다.
다만, 상기 파라미터들(x1,x2,y1,z1,z2 등)에 적용된 구체적인 값들은 실험에 사용된 예시들에 불과하고, 클러치 모터(120)의 회전 속도, 각 구성요소들의 위치 관계 및 각종 설계 사항 등에 따라 각각의 파라미터에 적용될 수 있는 최적의 값이 달라질 수 있음은 물론이다.
상기 예시에서는 제어부(330)가 감지부(360)의 출력 신호에 기초하여 메인 모터(50)의 구동 타이밍을 결정하는 것으로 하였으나, 세탁기(1)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 제어부(330)는 세탁 사이클을 수행하기 위한 알고리즘에 따라 메인 모터(50)의 구동 타이밍을 결정하는 것도 가능한 바, 예를 들어, 모드 전환이 필요한 것으로 판단되어 클러치 모터(120)에 전원을 인가한 후 세탁전환 지연시간 또는 탈수전환 지연시간이 경과하면 메인 모터(50)를 구동시키는 것도 가능하다.
도 28은 일 실시예에 따른 세탁기에 있어서, 모드 전환이 완료된 이후에도 메인 모터의 회전을 유지하는 경우를 나타낸 타이밍도이다.
도 28에 도시된 바와 같이, 제어부(330)는 탈수 모드에서 세탁 모드로의 모드 전환이 시작된 이후 세탁전환 지연시간(△tdw)이 경과하면 메인 모터(50)를 회전시킬 수 있다.
그리고, 모드 전환이 완료되는 시점인 세탁모드 시작점 또는 세탁모드 시작점으로부터 미리 설정된 일정 시간이 경과한 시점까지 메인 모터(50)의 회전을 유지시킬 수 있다. 메인 모터(50)의 회전이 일정 시간 유지되면 회전 방지부(90)와 커플링(110)의 결합을 좀 더 원활하게 유도할 수 있다.
이하, 일 실시예에 따른 세탁기의 제어 방법에 관하여 설명한다. 일 실시예에 따른 세탁기의 제어 방법에는 전술한 세탁기(1)의 실시예가 적용될 수 있다. 따라서, 상기 도 1 내지 도 28에 관한 설명은 일 실시예에 따른 세탁기의 제어 방법에도 적용될 수 있다.
도 29는 일 실시예에 따른 세탁기의 제어 방법에 있어서, 탈수 모드에서 세탁 모드로 전환되는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 29를 참조하면, 세탁기(1)는 탈수 모드를 수행한다(411). 탈수 모드를 수행한다는 것은, 캠부재(121)의 회전 각도를 탈수 모드 각도로 전환하는 것을 의미하거나 캠부재(121)의 회전 각도가 탈수 모드 각도에 해당하는 초기 상태에 있음을 의미할 수 있다. 즉, 탈수 모드는 상기 도 17에서 설명한 바와 같이, 급수 구간, 원심세탁 구간 또는 헹굼준비 구간에서 수행될 수도 있고, 세탁 사이클을 수행하기 위한 세탁물 무게감지 전의 초기 상태에 있는 것을 의미할 수도 있다. 또한, 세탁물 꼬임 등에 의한 구속 현상이 발생하지 않았다면, 커플링(110)이 메인 모터(50)의 허브(55)에 결합되어 있는 상태일 수 있다.
탈수 모드에서 세탁 모드로의 모드 전환을 시작한다(412). 세탁 행정 시작을 위한 무게감지 구간에 진입하거나, 급수 이후 본세탁 구간에 진입하거나 원심세탁 이후 다시 본세탁 구간에 진입하는 등의 시점에 모드 전환을 시작할 수 있다. 상기 시점들은 세탁 사이클에 따라 미리 설정되어 있으므로, 제어부(330)가 각각의 시점을 판단하고 모드 전환을 시작할 수 있다. 탈수 모드에서 세탁 모드로의 모드 전환을 위해서는, 클러치 모터(120)를 구동하여 캠부재(121)를 회전시킨다. 시계 방향 또는 반시계 방향으로 캠부재(121)를 회전시켜 캠부재(121)의 회전 각도가 탈수 모드 각도에서 세탁 모드 각도로 전환될 수 있도록 한다.
모드 전환 시작 이후 세탁전환 지연시간(△tdw)이 경과하면(413의 예), 미리 설정된 시간 동안 메인 모터(50)를 구동하여 회전시킨다(414). 세탁전환 지연시간(△tdw)은 미리 설정될 수 있고, 메인 모터(50)의 회전이 유지되는 시간 역시 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 감지부(360)의 출력 신호에 따라 메인 모터(50)의 제어 시점을 결정하는 경우, 캠부재(121)의 이동을 위해 클러치 모터(120)가 회전을 시작한 이후 특정 시간(x1초)이 경과하면 클러치 모터(120)에 장착된 감지부(360)로부터 온 신호가 출력될 수 있다.
제어부(330)는 감지부(360)의 위치와 클러치 모터(120)의 회전 속도로부터 상기 특정 시간을 추정하거나 미리 저장할 수 있고, 감지부(360)로부터 온 신호가 출력된 이후 얼마의 시간(z1초)이 경과된 후에 메인 모터(50)를 구동할 지에 관한 정보도 미리 저장할 수 있다. 즉, 모드 전환 시작 이후 감지부(360)로부터 온 신호가 출력되기까지의 경과 시간과 감지부(360)의 온 신호 출력 이후 메인 모터(50) 구동 시점까지의 경과 시간을 합하면 세탁전환 지연시간(△tdw)이 된다. 따라서, 모드 전환 시작 이후 세탁전환 지연시간(△tdw)이 경과 후에 메인 모터(50)를 회전시키는 것은, 감지부(360)의 온 신호 출력 이후 z1초 경과 후에 메인 모터(50)를 회전시키는 것과 동일한 의미일 수 있다.
한편, 메인 모터(50)의 회전 방향은 모드 전환 시작 직전의 회전 방향과 반대 방향일 수 있다. 이 경우, 커플링(110)과 허브(55)의 결합 이탈이 더 원활하게 이루어질 수 있다.
모드 전환이 완료되면(415의 예), 클러치 모터(120)에 공급되는 전원을 차단하고 세탁 모드를 수행한다(416).
도 30은 일 실시예에 따른 세탁기의 제어 방법에 있어서, 세탁 모드에서 탈수 모드로 전환되는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 30을 참조하면, 세탁기(1)는 세탁 모드를 수행한다(421). 세탁 모드를 수행한다는 것은, 캠부재(121)의 회전 각도를 세탁 모드 각도로 유지하는 것을 의미할 수 있다. 즉, 세탁 모드는 상기 도 17에서 설명한 바와 같이, 무게감지 구간, 본세탁 구간 또는 헹굼세탁 구간에서 수행될 수 있다. 또한, 세탁물 꼬임 등에 의한 구속 현상이 발생하지 않았다면, 커플링(110)이 회전 방지부(90)에 결합되어 있는 상태일 수 있다.
세탁 모드에서 탈수 모드로의 모드 전환을 시작한다(422). 무게감지 후 급수 구간에 진입하거나, 본세탁 이후 원심세탁 구간에 진입하거나 헹굼세탁 이후 탈수 구간에 진입하는 등의 시점에 모드 전환을 시작할 수 있다. 상기 시점들은 세탁 사이클에 따라 미리 설정되어 있으므로, 제어부(330)가 각각의 시점을 판단하고 모드 전환을 시작할 수 있다. 세탁 모드에서 탈수 모드로의 모드 전환을 위해 클러치 모터(120)를 구동하여 캠부재(121)를 회전시킨다. 시계 방향 또는 반시계 방향으로 캠부재(121)를 회전시켜 캠부재(121)의 회전 각도가 세탁 모드 각도에서 탈수 모드 각도로 이동할 수 있도록 한다.
모드 전환 시작 이후 탈수전환 지연시간(△twd)이 경과하면(423의 예), 미리 설정된 시간 동안 메인 모터(50)를 구동하여 회전시킨다(424). 탈수전환 지연시간(△twd)은 미리 설정될 수 있고, 메인 모터(50)의 회전이 유지되는 시간 역시 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 감지부(360)의 출력 신호에 따라 메인 모터(50)의 제어 시점을 결정하는 경우, 캠부재(121)의 이동을 위해 클러치 모터(120)가 회전을 시작한 이후 특정 시간(x1초)이 경과하면 클러치 모터(120)에 장착된 감지부(360)로부터 온 신호가 출력될 수 있다.
제어부(330)는 감지부(360)의 위치와 클러치 모터(120)의 회전 속도로부터 상기 특정 시간을 추정하거나 미리 저장할 수 있고, 감지부(360)로부터 온 신호가 출력된 이후 얼마의 시간(z3초)이 경과된 후에 메인 모터(50)를 구동할 지에 관한 정보도 미리 저장할 수 있다. 즉, 모드 전환 시작 이후 감지부(360)로부터 온 신호가 출력되기까지의 경과 시간과 감지부(360)의 온 신호 출력 이후 메인 모터(50) 구동 시점까지의 경과 시간을 합하면 탈수전환 지연시간(△twd)이 된다. 따라서, 모드 전환 시작 이후 세탁전환 지연시간(△twd)이 경과 후에 메인 모터(50)를 회전시키는 것은, 감지부(360)의 온 신호 출력 이후 z3초 경과 후에 메인 모터(50)를 회전시키는 것과 동일한 의미일 수 있다.
한편, 메인 모터(50)의 회전 방향은 모드 전환 시작 직전의 회전 방향과 반대 방향일 수 있다. 이 경우, 커플링(110)과 회전 방지부(90)의 결합 이탈이 더 원활하게 이루어질 수 있다.
모드 전환이 완료되면(425의 예), 클러치 모터(120)에 공급되는 전원을 차단하고 탈수 모드를 수행한다(426).
전술한 실시예에 따르면, 탈수 모드와 세탁 모드 사이에서의 모드 전환을 수행할 때 커플링(110)과 메인 모터(50) 또는 커플링(110)과 회전 방지부(90) 사이의 결합 이탈 또는 결합을 원활하게 유도할 수 있고, 이들의 결합이 갑자기 이탈되는 경우에도 충격으로 인한 소음을 저감할 수 있다.
이상에서는 개시된 발명의 일 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 개시된 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 요지를 벗어남 없이 개시된 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능함을 물론이고 이러한 변형실시들은 개시된 발명으로부터 개별적으로 이해될 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 개시된 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다.
구체적으로, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "~부", "~기", "~부재", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어, 메모리에 저장된 소프트웨어, FPGA (field-programmable gate array) 또는 ASIC (application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어를 의미할 수도 있고, 기구적인 구조물을 의미할 수도 있다. 그러나, "~부", "~기", "~부재", "~모듈" 등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, "~부", "~기", "~부재", "~모듈" 등은 접근할 수 있는 저장 매체에 저장되고 하나 또는 그 이상의 프로세서에 의하여 수행되는 구성일 수 있다.
1: 세탁기
100: 클러치 어셈블리
110: 커플링
120: 클러치 모터
121: 캠부재
50: 메인 모터
90: 회전 방지부
30: 회전조
20: 수조
60: 세탁축
70: 탈수축
40: 펄세이터

Claims (21)

  1. 제1방향 및 제2방향으로 회전하는 메인 모터;
    상기 메인 모터의 상부에 위치하며, 상하 방향으로 이동하여 상기 메인 모터의 회전력을 탈수축에 선택적으로 전달하는 커플링;
    상기 커플링의 반경 방향으로 인장력을 발생시키는 클러치 모터;
    상기 클러치 모터의 인장력에 의해 상기 커플링을 상측 방향으로 이동시켜 상기 메인 모터와 상기 커플링의 결합을 해제하는 클러치 레버; 및
    탈수 모드에서 세탁 모드로 전환되거나 또는 상기 세탁 모드에서 상기 탈수 모드로 전환되는 모드 전환 구간 내에서 상기 메인 모터가 상기 제1방향으로만 회전하도록 상기 메인 모터를 제어하는 제어부;를 포함하는 세탁기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 탈수 모드에서 상기 세탁 모드로 전환이 시작되는 시점으로부터 미리 설정된 세탁전환 지연시간이 경과한 시점에 상기 메인 모터를 회전시키는 세탁기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 세탁 모드에서 상기 탈수 모드로 전환이 시작되는 시점으로부터 미리 설정된 탈수전환 지연시간이 경과한 시점에 상기 메인 모터를 회전시키는 세탁기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 모터에 마련되어 상기 클러치 모터와 함께 회전하는 캠부재; 및
    상기 캠부재와 상기 클러치 레버에 연결되어 상기 클러치 모터의 인장력을 상기 클러치 레버에 전달하는 연결 부재를 더 포함하고,
    상기 연결부재는,
    상기 탈수 모드에서 상기 세탁 모드로 전환되는 모드 전환 구간에서 상기 클러치 모터의 회전에 의해 상기 커플링으로부터 멀어지고, 상기 세탁 모드에서 상기 탈수 모드로 전환되는 모드 전환 구간에서 상기 클러치 모터의 회전에 의해 상기 커플링과 가까워지는 세탁기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커플링은,
    상기 탈수 모드에서 상기 메인 모터에 결합되어 상기 메인 모터의 회전력을상기 탈수축에 전달하는 세탁기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 커플링의 상부에 위치하는 회전 방지부;를 더 포함하고,
    상기 커플링은,
    상기 세탁 모드에서 상기 메인 모터와의 결합이 해제되고 상기 클러치 레버에 의해 상측 방향으로 이동하여 상기 회전 방지부에 결합되는 세탁기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 메인 모터를 상기 모드 전환 구간이 시작되기 직전의 회전 방향과 반대 방향으로 회전시키는 세탁기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 모드 전환 구간이 종료된 시점 또는 상기 모드 전환 구간이 종료된 후 미리 설정된 시간이 경과한 시점까지 상기 메인 모터의 회전을 유지하는 세탁기.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 캠부재의 회전 각도를 감지하는 감지부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 감지부의 출력 신호에 기초하여 상기 메인 모터를 회전시키는 시점을 결정하는 세탁기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 감지부로부터 온(ON) 신호가 출력된 이후 미리 설정된 시간이 경과하면 상기 메인 모터를 회전시키는 세탁기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 감지부가 오프된 이후 미리 설정된 시간이 경과하면 상기 메인 모터를회전시키는 세탁기.
  12. 제1방향 및 제2방향으로 회전하는 메인 모터; 상하 방향으로 이동하여 상기 메인 모터의 회전력을 탈수축에 선택적으로 전달하는 커플링; 상기 커플링의 반경 방향으로 인장력을 발생시키는 클러치 모터; 및 상기 클러치 모터의 인장력에 의해 상기 커플링을 상측 방향으로 이동시키는 클러치 레버;를 포함하는 세탁기의 제어 방법에 있어서,
    상기 세탁기의 구동 모드를 탈수 모드에서 세탁 모드로 전환하거나 세탁 모드에서 탈수 모드로 전환하기 위해 상기 클러치 모터를 회전시키고;
    상기 탈수 모드에서 상기 세탁 모드로 전환되거나 또는 상기 세탁 모드에서 상기 탈수 모드로 전환되는 모드 전환 구간 내에서 상기 메인 모터가 상기 제1방향으로만 회전하도록 상기 메인 모터를 제어하는 것을 포함하는 세탁기의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 메인 모터를 회전시키는 것은,
    상기 탈수 모드에서 세탁 모드로의 전환이 시작되는 시점으로부터 미리 설정된 세탁전환 지연시간이 경과한 시점에 상기 메인 모터를 회전시키는 것을 포함하는 세탁기의 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 메인 모터를 회전시키는 것은,
    상기 세탁 모드에서 탈수 모드로의 전환이 시작되는 시점으로부터 미리 설정된 탈수전환 지연시간이 경과한 시점에 상기 메인 모터를 회전시키는 것을 포함하는 세탁기의 제어 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 세탁기는, 상기 클러치 모터에 마련되어 상기 클러치 모터와 함께 회전하는 캠부재; 및 상기 캠부재와 상기 클러치 레버에 연결되어 상기 클러치 모터의 인장력을 상기 클러치 레버에 전달하는 연결 부재를 더 포함하고,
    상기 클러치 모터를 회전시키는 것은,
    상기 탈수 모드에서 상기 세탁 모드로 전환되는 모드 전환 구간에서 상기 클러치 모터를 회전시켜 상기 연결 부재를 상기 커플링으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 것을 포함하는 세탁기의 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 클러치 모터를 회전시키는 것은,
    상기 세탁 모드에서 상기 탈수 모드로 전환되는 모드 전환 구간에서 상기 클러치 모터를 회전시켜 상기 연결 부재를 상기 커플링과 가까워지는 방향으로 이동시키는 것을 포함하는 세탁기의 제어 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 메인 모터를 회전시키는 것은,
    상기 메인 모터를 상기 모드 전환 구간이 시작되기 직전의 회전 방향과 반대 방향으로 회전시키는 것을 포함하는 세탁기의 제어 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 메인 모터를 회전시키는 것은,
    상기 모드 전환 구간이 종료된 시점 또는 상기 모드 전환 구간이 종료된 후 미리 설정된 시간이 경과한 시점까지 상기 메인 모터의 회전을 유지하는 것을 포함하는 세탁기의 제어 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 메인 모터를 회전시키는 것은,
    상기 캠부재의 회전 각도를 감지하는 감지부의 출력 신호에 기초하여 상기 메인 모터를 회전시키는 시점을 결정하는 것을 포함하는 세탁기의 제어 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 메인 모터를 회전시키는 것은,
    상기 감지부로부터 온(ON) 신호가 출력된 이후 미리 설정된 시간이 경과하면 상기 메인 모터를 회전시키는 것을 포함하는 세탁기의 제어 방법.
  21. ◈청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제19항에 있어서,
    상기 메인 모터를 회전시키는 것은,
    상기 감지부가 오프된 이후 미리 설정된 시간이 경과하면 상기 메인 모터를회전시키는 것을 포함하는 세탁기의 제어 방법.

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