KR20000001095A - 세탁기 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기 구동장치에 관한 것으로서, 특히 클러치를 없앤 상태에서도 클러치의 기능을 원활히 구현함과 동시에 사용자에게 보다 간단한 구조의 세탁기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 모터의 회전 구동력을 세탁축과 탈수축으로 매개하는 모터풀리 및 클러치풀리가 있고, 이를 통해 세탁축과 탈수축을 회전시켜 그 동력을 펄세이터 및 세탁조로 전달하여 세탁 및 탈수행정을 선택하도록 유도하는 세탁기의 클러치 장치에 있어서, 상기 클러치풀리에 장착되어 연동하는 세탁축을 동일축상으로 관통시키는 것으로부터 소정의 간극을 확보하여 세탁축 자전공간을 제공하는 탈수축과, 상기 탈수축 주변에 장착되어 세탁 제어신호의 인가 유무에 따라 자력을 조성하는 전자석과, 상기 전자석에 조우하여 척력을 형성하는 영구자석을 구비하고, 이 척력에 따라 가변되어 세탁축 또는 탈수축으로 전달되는 모터 구동력을 선택하는 가동핀과, 상기 가동핀을 전자석의 자력 제공 유무에 따라 움직여주기 위해 가동핀을 탄지하는 탄성부재와, 상기 가동핀을 지지함과 동시에 직선운동으로 유도하여 탈수축을 회전시키기 위한 가동핀 안내수단을 포함하여 구성된 것이다.

Description

세탁기 구동장치

본 발명은 클러칭기능, 감속기능, 제동기능을 동시에 수행하는 복잡한 클러치 구조를 비교적 단순한 구조로 변경하기 위한 세탁기 구동장치에 관한 것이다.

일반적인 세탁기는 도 1 과 같이, 세탁기의 외곽을 이루는 아웃케이스(1) 내부에 세탁수가 담기는 외조(2)와, 상기 외조(2)를 아웃케이스(1)에 지지시키는 서스펜션(3)과, 상기 외조(2)의 내부에 회전 가능하게 설치된 내조(4)와, 상기 내조(4)내 하부에 회전 가능하게 설치된 펄세이터(5)와, 상기 내조(4) 및 펄세이터(5)를 구동하기 위해 일방향 또는 좌우 회전하는 모터(6)와, 상기 펄세이터(5)의 회전축인 세탁축(7) 및 내조(4)의 회전축인 탈수축(8) 간의 결합 및 이탈에 대한 유기적인 작용을 제어함과 동시에 모터(6)의 회전력을 감속 또는 정지시키는 클러치(9)와, 상기 모터(6)의 회전력을 내조(4) 및 펄세이터(5)에 전달하는 모터풀리(10) 브이벨트(11) 및 클러치풀리(12)와, 상기 외조(2)의 하부에 형성되어 세탁이 완료된 후의 오염수를 세탁기의 외부로 배출시키는 배수호스(13) 및 상기 배수호스(13)를 개폐하는 배수밸브(14)와, 상기 내조(4)의 상부에 형성되어 탈수시 원활한 탈수가 이루어지도록 불평형질량을 보상해 주는 밸런서(15)가 구비된다.

또한, 세탁기의 상부 톱커버(16)에는 외조(2)에 세탁수를 공급하기 위한 급수밸브(17)와, 모터(6) 클러치(9) 급수밸브(17) 배수밸브(14) 등을 제어하는 컨트롤러(18)가 구비된다.

이때, 상기 모터(6)에는 평균 회전수가 1800RPM 정도인 4극 모터가 사용되고, 모터풀리(10)의 직경 : 클러치풀리(12)의 직경은 모터(6)의 회전수 감속을 위해 1 : 2 정도로 구성된다.

이와 같이 구성된 일반적인 세탁기의 동작을 아래에서 설명한다.

먼저 세탁 동작을 설명하면, 외조(2)에 세탁수가 채워지고, 내조(4)에 세탁물이 채워진 상태에서 전원이 인가되면 컨트롤러(18)의 지시를 받아 모터(6)가 회전하게 되고, 상기 모터(6)의 회전에 따라 모터(6)의 축에 고정되어 있는 모터풀리(10)도 회전하게 되며, 상기 모터풀리(10)가 회전함에 따라 모터(6)의 회전력이 브이벨트(11)를 통해 클러치풀리(12)에 전달된다.

상기 클러치풀리(12)가 모터(6)의 회전력에 의해 회전하게 되면 클러치풀리(12)에 고정되어 있는 세탁축(7)도 회전하게 되며, 상기 세탁축(7)에 연결되어 있는 펄세이터(5)를 회전시켜 세탁을 수행하게 된다.

이때, 상기 모터(6)의 회전 방향은 세탁물에 좌우 교반력을 발생시키기 위해 일정시간 간격 및 균일한 속도로 좌우 회전하게 되며, 클러치(9)에 의해 세탁축(7)은 탈수축(8)과 이탈된 상태에 있게 된다.

한편, 상기 모터(6)의 회전력을 평균 1800RPM 정도라 가정하면 이 회전력은 1차적으로 모터풀리(10)와 클러치풀리(12)의 비에 의해(모터풀리의 직경 : 클러치풀리의 직경은 1:2 정도) 약 900RPM 정도로 감속되고, 2차적으로 클러치(9) 내부의 기어비를 이용한 감속장치(도면상에는 도시되지 않음)에 의해 100∼250RPM 정도로 감속되어 펄세이터(5)를 100∼250RPM 정도로 회전시켜 줌으로써 적절한 세탁이 가능해지는 것이다.

세탁이 완료되면 컨트롤러(18)의 제어에 따라 배수밸브(14)가 열리게 되고, 세탁에 사용된 더러운 세탁수는 배수호스(13)를 따라 세탁기의 외부로 배출되며, 이후 세탁물의 탈수를 수행하게 된다.

탈수를 수행함에 있어서는 컨트롤러(18)의 제어에 따라 클러치(9)가 작동하게 되어 세탁축(7)과 탈수축(8)이 서로 연결되며, 이런 상태에서 모터(6)가 컨트롤러(18)의 제어에 따라 일방향으로 회전하게 되고, 상기 모터(6)의 회전력이 모터풀리(10)→브이벨트(11)→클러치풀리(12)→세탁축(7), 탈수축(8)→내조(4), 펄세이터(5)순으로 전달되어 내조(4)를 고속회전시킴으로써 원심력에 의해 세탁물에 내재되어 있는 수분을 탈수시키게 되는 것이다.

한편, 탈수중 내조(4)의 회전수는 통상적으로 900RPM 정도로 고속회전하기 때문에 세탁기의 도어(도면상에는 도시되지 않음)가 열리는 경우에 컨트롤러(18)는 클러치(9)를 작동시켜 적절한 시간내에 내조(4)를 강제 정지시켜 사용자의 안전을 도모하게 된다.

이와 같이, 클러치(9)는 동력을 단속하는 클러칭기능, 모터(6)의 회전력을 줄여주는 감속기능, 탈수축(8)을 강제 정지시키는 브레이크 기능을 갖고 있으며, 모터(6)는 컨트롤러(18)의 제어에 따라 세탁시는 좌우회전하여 세탁작용을 하고, 탈수시는 일방향 회전하여 탈수작용을 하며 하나의 모터(6)로써 좌회전과 우회전을 겸하고 있다.

그러나 이러한 종래의 세탁시스템에서는 세탁기의 전체구조가 대단히 복잡하며, 특히 동력을 단속하는 클러칭기능, 모터의 회전력을 줄여주는 감속기능, 탈수축을 강제 정지시키는 브레이크 기능을 갖는 클러치 등의 정밀 부품 사용으로 인해 제조원가가 상승하고, 불량이 발생될 우려가 많아 세탁기의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 제안된 것으로, 복잡한 동력전달과 단속을 거치지 않고 세탁과 탈수의 선택적 행정 수행을 가능케 하는 세탁기 구동장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은 모터의 회전 구동력을 세탁축과 탈수축으로 매개하는 모터풀리 및 클러치풀리가 있고, 이를 통해 세탁축과 탈수축을 회전시켜 그 동력을 펄세이터 및 세탁조로 전달하여 세탁 및 탈수행정을 선택하도록 유도하는 세탁기의 클러치 장치에 있어서, 상기 클러치풀리에 장착되어 연동하는 세탁축을 동일축상으로 관통시키는 것으로부터 소정의 간극을 확보하여 세탁축 자전공간을 제공하는 탈수축과, 상기 탈수축 주변에 장착되어 세탁 제어신호의 인가 유무에 따라 자력을 조성하는 전자석과, 상기 전자석에 조우하여 척력을 형성하는 영구자석을 구비하고, 이 척력에 따라 가변되어 세탁축 또는 탈수축으로 전달되는 모터 구동력을 선택하는 가동핀과, 상기 가동핀을 전자석의 자력 제공 유무에 따라 움직여주기 위해 가동핀을 탄지하는 탄성부재와, 상기 가동핀을 지지함과 동시에 직선운동으로 유도하여 탈수축을 회전시키기 위한 가동핀 안내수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

도 1 은 일반적인 세탁기의 구성도.

도 2 는 본 발명에 의한 세탁기의 구성도.

도 3 은 본 발명에 의한 세탁기 구동장치의 동작도로서,

(가)는 세탁시.

(나)는 탈수시.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

101 : 전자석 102 : 고정블럭

103 : 가동핀 103a : 머리부

103b : 몸통부 104 : 영구자석

105 : 스프링 106 : 홈

107 : 제 1 베어링 108 : 제 2 베어링

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 는 본 발명에 의한 세탁기의 구성도이고, 도 3 은 본 발명에 의한 세탁기의 구동부 동작도로서, 종래와 마찬가지로 세탁기의 외곽을 이루는 아웃케이스(1) 내부에 세탁수가 담기는 외조(2)와, 상기 외조(2)를 아웃케이스(1)에 지지시키는 서스펜션(3)과, 상기 외조(2)의 내부에 회전 가능하게 설치된 내조(4)와, 상기 내조(4)내 하부에 회전 가능하게 설치된 펄세이터(5)와, 상기 내조(4) 및 펄세이터(5)를 구동하기 위해 일방향 또는 좌우 회전하는 모터(6)와, 상기 모터(6)의 회전력을 내조(4) 및 펄세이터(5)에 전달하는 모터풀리(10) 브이벨트(11) 및 세탁풀리(12)와, 상기 외조(2)의 하부에 형성되어 세탁이 완료된 후의 오염수를 세탁기의 외부로 배출시키는 배수호스(13) 및 상기 배수호스(13)를 개폐하는 배수밸브(14)와, 상기 내조(4)의 상부에 형성되어 탈수시 원활한 탈수가 이루어지도록 불평형질량을 보상해 주는 밸런서(15)가 구비되며, 상기 펄세이터(5)의 회전축인 세탁축(7)은 내조(4)의 회전축인 탈수축(8)을 관통하여 세탁풀리(12)에 고정되어 있다.

세탁기의 상부 톱커버(16)에는 외조에 세탁수를 공급하기 위한 급수밸브(17)와, 모터(6) 급수밸브(17) 배수밸브(14) 등을 제어하는 컨트롤러(18)가 구비된다.

또한, 상기 외조(2)의 하부 일측에 설치되어 컨트롤러(18)의 제어에 따라 자화되는 전자석(101)과, 탈수축(8)의 하단부에 형성되어 탈수축(8)의 회전에 따라 회전하는 고정블럭(102)과, 머리부(103a)와 몸통부(103b)로 이루어지며 이 몸통부(103b)가 상기 고정블럭(102)을 관통하는 다수개의 가동핀(103)과, 상기 가동핀(103)의 머리부(103a) 상부 중앙에 형성되어 그 상부의 전자석(101)이 자화되면 이 전자석(101)과의 사이에 척력을 발생시켜 가동핀(103)을 하방향으로 이동시키기 위한 영구자석(104)과, 상기 고정블럭(102)의 상부 일측면과 가동핀(103)의 머리부(103a) 사이에 위치하여 가동핀(103)에 복원력을 제공하는 스프링(105)이 구비된다.

또한, 상기 세탁풀리(12)에는 가동핀(103)에 대응되는 홈(106)을 구비하여 가동핀(103)이 전자석(101)과 영구자석(104)의 작용으로 밀려 내려오게 되면 이 홈(106)에 삽입되어 세탁축(7)과 탈수축(8)이 결합되도록 한다.

아울러, 상기 탈수축(8)과 외조(2)의 사이에 설치되어 탈수축(8)의 회전에 따른 외조(2)와의 접촉을 방지하기 위한 제 1 베어링(107)과, 상기 세탁축(7)과 탈수축(8)의 사이에 설치되어 세탁축(7)과 탈수축(8) 간의 마모를 방지하기 위한 제 2 베어링(108)이 구비된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 상세히 설명한다.

먼저 세탁 동작을 설명하면, 일정량의 세탁수가 외조(2)에 채워지고, 내조(4)에 세탁물이 채워진 상태에서 컨트롤러(18)의 제어에 따라 모터(6)가 좌우 번갈아 회전하게 되어 이 회전력이 모터풀리(10)→브이벨트(11)→세탁풀리(12) 순으로 전달되며, 세탁풀리(12)에 고정되어 있는 세탁축(7)과 이 세탁축(7)에 연결되어 있는 펄세이터(5)를 좌우 회전시켜 세탁을 수행하게 된다.

이 경우에는 컨트롤러(18)에서 전자석(101)측으로 제어신호를 보내지 않는 상태로, 가동핀(103)은 스프링(105)의 복원력에 의해 상방향으로 밀려 있는 상태가 되며, 이에 따라 세탁축(7)과 탈수축(8)이 서로 분리되므로 모터(6)로부터 발생되어 세탁풀리(12)로 전달된 회전력이 세탁축(7)으로만 전달되고, 결국 펄세이터(5)만을 회전시켜 세탁을 수행하게 되는 것이다.

세탁이 완료되면 컨트롤러(18)가 배수밸브(14)를 구동시켜 배수호스(13)를 통해 오염수가 모두 배수되도록 한 후 세탁물의 탈수를 수행하게 된다.

탈수시에는 컨트롤러(18)의 제어에 따라 모터(6)가 일방향 회전하게 되고, 이 회전력이 세탁시와 동일하게 모터풀리(10)→브이벨트(11)→세탁풀리(12) 순으로 전달된다.

이 경우에는 컨트롤러(18)에서 전자석(101)측으로 제어신호를 보내게 되어 전자석(101)이 자화되고, 자력이 발생되어 그 하부의 영구자석(104)과의 사이에 척력이 발생되며, 이 척력이 스프링(105)의 탄성력 보다 커지게 되면 가동핀(103)이 밀려 하방향으로 내려가게 된다.

상기 가동핀(103)이 일정 거리만큼 이동하게 되면 컨트롤러(18)의 제어에 의해 모터(6)를 일정시간 동안 온/오프시키면서 모터(6)를 서서히 동작시켜 가동핀(103)이 세탁풀리(12)의 홈(106)에 안착되도록 하고, 완전히 안착되면 계속적으로 신호를 보내 모터(6)를 동작시키게 된다.

이에 따라, 세탁축(7)과 탈수축(8)이 서로 결합된 상태가 되므로 모터(6)로부터 발생되어 세탁풀리(12)에 전달된 회전력이 세탁축(7)과 탈수축(8)에 공히 전달되어 세탁축(7)과 탈수축(8)을 동시에 회전시켜 세탁물을 탈수하게 되는 것이다.

이와 같은 작용은 종래 클러치(9)의 기능 중 동력을 단속하는 클러칭 기능에 해당되나, 클러치의 기능 중 중요시 되는 감속기능 및 정지기능이 또한 문제시된다.

즉, 통상적인 4극 모터를 사용한 경우 회전속도가 1800RPM 정도이므로 이를 원활한 세탁에 필요한 펄세이터(5)의 회전속도인 100∼250RPM 정도로 감속시켜야 되며, 탈수중 내조(4)는 평균 회전속도가 900RPM 정도로 고속회전하게 되므로 사용자의 안전을 위해 세탁기 뚜껑이 열릴 경우 내조(4)를 강제 정지시키야 함도 전술한 바 있다.

이를 해결하기 위한 방안으로 종래 사용하던 4극 모터 대신 2극과 6극 모터의 기능을 동시에 갖고, 극변환에 따라 이를 각각 구현할 수 있는 극변환모터(pole change motor)를 사용하면 된다.

또한, 모터풀리(10)의 직경 : 세탁풀리(12)의 직경의 비를 1 : 5∼6 정도로 구성하여 모터(6)의 회전수를 감속시킬 수 있도록 한다.

즉, 상기 극변환모터가 6극 모터로서 작동할 경우에는 평균 회전수가 1200RPM 정도이며, 이 회전량이 모터풀리(10)와 세탁풀리(12)의 비에 의해 약 1/5∼1/6 정도 감속되어 원활한 세탁에 필요한 만큼으로 감속될 수 있고, 상기 극변환모터가 2극 모터로서 작동할 경우에는 평균 회전수가 3600RPM 정도이며, 이 회전량도 또한 모터풀리(10)와 세탁풀리(12)의 비에 의해 약 1/5∼1/6 정도 감속될 수 있어 탈수에 필요한 회전수를 구현할 수 있는 것이다.

또한, 탈수중에는 뚜껑이 열리지 않도록 도어록(door lock)장치를 뚜껑 부위에 설치하여 사용자의 안전을 도모하도록 하며, 종래 클러치의 기능중 정지기능을 대신하도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 클러치가 없는 상태에서도 클러칭기능, 감속기능, 브레이크 기능을 원활히 수행할 수 있고, 이에 따라 세탁기의 전체구조가 단순해지고, 부품수 감소로 인한 생산성 향상 및 제조원가의 절감이 가능해지며, 불량율이 저감되어 세탁기의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 모터의 회전 구동력을 세탁축과 탈수축으로 매개하는 모터풀리 및 세탁풀리가 있고, 이를 통해 세탁축과 탈수축을 회전시켜 그 동력을 펄세이터 및 세탁조로 전달하여 세탁 및 탈수행정을 선택하도록 유도하는 세탁기의 클러치 장치에 있어서,

   상기 세탁풀리에 장착되어 연동하는 세탁축을 동일축상으로 관통시키는 것으로부터 소정의 간극을 확보하여 세탁축 자전공간을 제공하는 탈수축과,

   상기 탈수축 주변에 장착되어 세탁 제어신호의 인가 유무에 따라 자력을 조성하는 전자석과,

   상기 전자석에 조우하여 척력을 형성하는 영구자석을 구비하고, 이 척력에 따라 가변되어 세탁축 또는 탈수축으로 전달되는 모터 구동력을 선택하는 가동핀과,

   상기 가동핀을 전자석의 자력 제공 유무에 따라 움직여주기 위해 가동핀을 탄지하는 탄성부재와,

   상기 가동핀을 지지함과 동시에 직선운동으로 유도하여 탈수축을 회전시키기 위한 가동핀 안내수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 세탁축의 자전공간에는 세탁축의 회전 편심과 마멸을 방지하기 위한 베어링을 설치한 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 가동핀은 세탁풀리에 결합되는 축부와,

   선단에 영구자석을 안착시키는 공간이 형성된 헤드로 구성된 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 탄성부재는 가동핀에 장착 가능한 코일스프링을 선택하고,

   상기 탄성부재의 탄성계수는 전자석과 영구자석 사이에 조성되는 척력보다 낮게 설정한 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 가동핀 안내수단은 상기 가동핀의 축부를 관통시켜 수직운동을 안내하기 위해 탈수축에 장착되어 연동하는 고정블럭과,

   상기 고정블럭을 통과한 가동핀을 인도하여 모터의 회전력을 고정블럭을 통해 탈수축에 전달하기 위해 세탁풀리에 형성된 홈으로 구성된 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 모터를 2극모터 및 6극모터의 기능을 동시에 갖는 극변환모터를 사용하는 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 모터풀리의 직경과 세탁풀리의 직경의 비를 1 : 5∼6으로 한 것을 특징으로 하는 세탁기 구동장치.