KR20180044392A - 세탁기 - Google Patents

Abstract

본 발명에서의 세탁기는 고효율적으로 모터를 활용하기 위해 변속기를 도입하였을 경우, 변속기에서 생성되는 소음, 이상음을 타당하게 처리한다. 모터(72)의 출력축(72m)과 회전부(80)의 입력축(80m) 사이에 변속기(8)를 도입하였을 경우, 변속기(8)는, 출력축(72m) 측에 설치된 가변형 구동측 풀리 유닛(81); 입력축(80m) 측에 설치된 가변형 종동측 풀리 유닛(82); 두 풀리 유닛(81, 82) 사이에서 동력을 전달하는 전동 벨트(83); 구동측 풀리 유닛(81)에 설치되고, 회전 속도의 상승에 따라 풀리 직경을 개변하는 회전 속도 감지부(81c); 및 종동측 풀리 유닛(82)을 구성하는 가동 풀리(82a) 및 고정 풀리(82b)의 풀리 허브(82d, 82e) 사이에 설치되고, 캠홈(82f1) 및 핀(82f2)을 통해 풀리 직경이 속도의 상승에 따라 반대 방향으로 변화될 경우의 변속 타이밍을 제어하는 토크 캠기구(82f1); 를 구비한다. 토크 캠기구(82f)의 캠홈(82f1)은, 풀리 허브(82e)의 특정된 모선(C)에 대해 한 방향으로 경사진 제 1 가이드홈(82f11); 및 모선(C)에 대해 반대 방향으로 경사진 제 2 가이드홈(82f12); 을 구비하며, 핀(82f2)은 풀리 유닛(82)의 정회전 변속 시 제 1 가이드홈(82f11)에 도입되고, 역회전 변속 시 제 2 가이드홈(82f12)에 도입되도록 구성된다.

Description

세탁기

본 발명은 모터를 고효율적으로 활용하기 위해, 적당한 변속 스케줄(shift schedule)하에 변속기를 도입한 세탁기에 관한 것이다.

세탁기에 있어서, 종래에서는 저렴한 유도 전동기(Induction motor)를 많이 사용하였다. 유도 전동기는 교류 전류가 흐르는 코일(coil)에 의해 생성된 회전 자기장이 로터 측을 향해 유도 전류를 생성하고, 이가 생성한 자기장과 회전 자기장의 상호 작용을 통해 모터를 구동하는 AC(Alternating Current) 모터이다. 통상적으로, 이러한 모터의 출력축에서 생성되는 회전 동력은 한 쌍의 풀리(pulley) 및 전동 벨트에 의해, 또한 감속기를 통해 교반 날개, 탈수조 등 회전부의 입력축에 전달된다(특허문헌 1).

한편, 세탁기에는 인버터 제어(inverter control)를 사용한 부재가 제공된다. 인버터 제어는 교류 전기를 직류 전기로 전환된 후, 다시 임의의 주파수의 교류 전기로 전환하여 모터를 구동하는 제어방식이다(특허문헌 2).

하지만, 유도 전동기 방식은 풀리직경 비가 고정되었기에, 모터의 가동이 느리고, 저효율적인 저회전 영역에서의 동작이 많아지며, 이외, 특히 정방향 및 역방향으로 회전을 전환하면서 세탁과정, 헹굼과정을 실시하는 세탁기에 있어서, 가동 시간 특성이 큰 영향을 일으키므로, 효율이 낮은 문제를 해결할 수 없는 단점이 있다.

한편, 인버터 제어 방식의 세탁기는, 작동 효율이 높은 주파수를 설정할 수 있지만, 제어 시스템이 복잡하므로, 전체적인 가격이 높은 난점이 있다.

이러한 문제를 해결하는 방안으로, 변속기의 사용을 고려할 수 있다. 변속기를 사용하면, 유도 전동기의 경우 모터의 효율이 낮은 가동 시간대를 신속히 통과하여, 고효율적인 빠른 회전 영역으로 이동할 수 있다.

이러한 변속기로서, 전동차 등에 자주 사용되는 이른바 V형 전동 벨트 방식인 변속기가 비교적 간단하다. 이러한 변속기는 전동 벨트로 구동측 풀리 유닛과 종동측 풀리 유닛을 연결하여 구성된다. 또한, 세탁기를 구동하는 회전부에 회전 동력을 입력하는 입력축; 및 정방향 및 역방향으로 회전하여 상기 회전부의 동력원을 구성하는 출력축에 종동측 풀리 유닛 및 구동측 풀리 유닛을 각각 안착하면, 변속기를 장착할 수 있다.

하지만, 세탁기는 세탁과정 및 헹굼과정에서 반복적으로 정방향 및 역방향으로 동작하고 매번 가동될 경우 모터의 기동 시퀀스(sequence)가 변하지 않는 특성을 가지므로, 자전거 등과 같이 단지 한 방향으로 회전하고 변속도 가속기 조작량에 따라 다른 경우에 비해 현저한 차이가 있다.

선행기술문헌

특허문헌

특허문헌1：일본 특개2002-166089호 공보

특허문헌2：일본특개평04-322696호 공보

본 발명은 이러한 경우를 고려하여, 적당하게 변속기를 도입한 세탁기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 실현하기 위해 아래와 같은 방안을 사용한다.

즉, 본 발명의 세탁기의 특징으로는, 세탁물을 회전시키는 회전부에 회전 동력을 입력하는 입력축; 정방향 및 역방향으로 회전하며, 상기 회전부의 동력원을 구성하는 모터; 및 상기 모터의 출력축과 상기 회전부의 입력축 사이에 위치하는 변속기; 를 구비하며, 상기 변속기는, 상기 출력축 측에 설치된 가변형 구동측 풀리 유닛; 상기 입력축 측에 설치된 가변형 종동측 풀리 유닛; 두 풀리 유닛 사이에서 동력을 전달하는 전동 벨트; 어느 한 측의 상기 풀리 유닛에 설치되고, 회전 속도의 상승에 따라 풀리 직경을 개변하는 회전 속도 감지부; 및 다른 한 측의 상기 풀리 유닛을 구성하는 가동 풀리 및 고정 풀리의 풀리 허브 사이에 설치되고, 캠홈 및 종동부재를 통해 풀리 직경이 회전 속도의 상승에 따라 반대 방향으로 변화될 경우의 변속 타이밍을 제어하는 토크 캠기구(torque cam mechnism); 를 구비하며, 상기 토크 캠기구의 캠홈(cam slot)은, 상기 캠홈이 마련된 풀리 허브의 특정된 모선(generatrix)에 대해 한 방향으로 경사진 경사부를 구비하는 제 1 가이드홈; 및 상기 모선에 대해 상기 제 1 가이드홈과 반대되는 방향으로 경사진 경사부를 구비하는 제 2 가이드홈; 을 구비하며, 상기 종동부재는 상기 풀리 유닛의 정회전 변속 시 상기 제 1 가이드홈에 도입되고, 역회전 변속 시 상기 제 2 가이드홈에 도입된다.

여기서 상기 모선은 축을 둘러싸고 회전하여 형성된 원통의 선분(Line segment)을 의미한다.

세탁기가 가동된 후 정방향 및 역방향으로 반복적으로 소정된 기동 시퀀스에 따라 회전 속도를 상승하는 특성에 기반하여, 바람직하게는, 상기 캠홈은 상기 제 1 가이드홈 및 상기 제 2 가이드홈이 베이스단부에서 연통되도록 하고, 제 1 가이드홈과 제 2 가이드홈에 의해 형성된 각도로 열린 대략 "V"자형을 이룬다.

또는, 세탁기가 정방향 및 역방향으로 회전할 시 부동한 특성을 필요하지 않는 경우에 기반하여, 바람직하게는, 상기 제 1 가이드홈 및 상기 제 2 가이드홈은 풀리 허브의 상기 모선에 대해 대칭되도록 형성된다.

세탁기의 용량의 차이에 적절하게 대응하기 위해, 바람직하게는, 상기 제 1 가이드홈 및 상기 제 2 가이드홈을 포함하는 여러 종류의 캠홈을 구비하고, 상기 여러 종류의 캠홈은 풀리 허브의 원주방향을 따라 부동한 위치에 배치된다.

이럴 경우, 바람직하게는, 여러 종류의 캠홈의 홈너비는 서로 부동하고, 대응되는 종동부재의 직경도 부동하다.

상술한 본 발명에 따르면, 토크 캠기구가 정방향 및 역방향에서 적절하게 작용을 발휘하도록 하고, 제 1 캠홈 및 제 2 캠홈은 연속적이며 반대로 동일한 종동부재(follower member)를 도입하므로, 정회전방향 및 역회전방향에서 간섭이 발행되지 않는다. 이로써, 간단한 구조를 통해, 정회전 변속 또는 역회전 변속을 막론하고 모두 필요한 변속 스케줄에 따른 변속을 진행할 수 있다.

캠홈을 대략 "V"자형으로 설정한 본 발명에 따르면, 순리롭게 정회전 및 역회전으로 전환할 수 있고, 세탁기의 가동된 후의 가속 특성에 부합된다.

제 1 가이드홈 및 제 2 가이드홈이 모선에 대해 대칭되는 본 발명에 따르면, 정방향 및 역방향을 따라 모터의 출력을 균일하게 제어하여 세탁 및 헹굼을 진행할 수 있다.

원주방향에서 여러 종류의 캠홈을 구비하는 본 발명에 따르면, 세탁기의 규격에 따라 캠홈을 선택할 수 있으므로, 풀리 허브(pulley hub)의 공유를 통한 비용 절감을 실현할 수 있다.

이럴 경우, 캠홈의 홈너비에 따라 종동부재의 직경이 부동한 본 발명에 따르면, 예를 들어 세탁기의 용량에 따라 종동부재를 굵게 하고, 동시에 홈너비 등을 넓게 배치할 수 있으며, 이외 실수로 종동부재를 기타 규격의 캠홈에 삽입하는 등의 조립 실수를 방지할 수 있다.

도 1은 변속기의 가동 상태에서 본 발명의 일 실시형태에 따른 세탁기의 주요 부분 나타낸 국부 종단면도이다.
도 2는 동일한 실시형태에 비해 변속기를 탑재하지 않은 세탁기의 대략적인 구조를 나타낸 전체적인 단면도이다.
도 3은 동일한 실시형태에 따른 모터의 제어 시스템의 설명도이다.
도 4는 동일한 실시형태에서 사용되는 변속기의 가동 후의 상태를 나타낸 도이다.
도 5은 동일한 실시형태에 따른 토크 캠기구(torque cam mechanism)의 구조를 나타낸 도이다.
도 6은 동일한 토크 캠기구가 정회전 시의 동작을 나타낸 도이다.
도 7은 동일한 토크 캠기구가 역회전 시의 동작을 나타낸 도이다.
도 8은 토크 캠기구의 변형예를 나타낸 도이다.
도 9는 토크 캠기구의 기타 변형예를 나타낸 도이다.
도 10은 토크 캠기구의 상술한 이외의 변형예를 나타낸 도이다.

아래에서는 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 실시형태에 따른 변속기(8)를 사용한 세탁기를 나타낸 국부 종단면도이고, 도 2는 이러한 변속기를 사용하지 않은 세탁기(1)를 나타낸 전체적인 종단면도이다.

우선, 도 2의 세탁기(1)의 기본적인 구조에 관하여 설명하고, 이 기초상 본 실시형태에 따른 변속기를 장착한 세탁기에 대해 설명한다.

세탁기(1)는 이른바 수직 세탁기이고, 하우징(2) 및 그 내부에서 현수봉(3)에 의해 현가 지지되는 세탁조 유닛(4)을 구비한다. 세탁조 유닛(4)은 바닥을 가지는 대략 원통형의 외조(5); 외조 내부에 동축으로 배치되는 바닥을 가지는 대략 원통형의 내조(6); 및 외조(5)의 바닥부에 설치되는 구동 기구(7)를 구비한다.

하우징(2)은 대략 구형인 바닥면(21) 및 상기 바닥면(21)에서 세워진 4 개의 벽면(22)으로 구성되고, 상방이 개구된 내부 공간(Sp)을 구비하는 박스 모양이다. 하우징(2)의 상단(24) 부근의 네 모서리에는 고리 모양의 현가 고정부(25)가 설치되고, 상기 현가 고정부(25)는 현수봉(3)의 끝단(3A) 측을 현가 고정함으로써, 현수봉(3)을 현가하는 지지점으로서 기능을 발휘한다.

하우징(2)의 상부에는 조작 패널과 일체화된 커버(26)가 설치되고, 상기 커버(26)의 일부분은 개폐 커버(26a)로 설치되며, 폴딩 도어(folding door) 형식으로 조작되어 내부 공간(Sp)을 개폐할 수 있다.

세탁조 유닛(4)을 구성하는 외조(5)는 바닥을 가지는 대략 원통형의 부재이고, 바닥을 구성하는 위에서 관찰할 경우 대략 원형인 바닥판(51); 및 상기 바닥판(51)의 가장자리부에서 세워진 둘레벽(52); 을 구비한다. 둘레벽(52)의 하부에는 위에서 관찰할 경우 4 개 위치에서 거의 균일하도록 일체로 설치된 고리 모양의 현가 지지부(53)가 설치된다. 현가 지지부(53)는 현수봉(3)의 끝단 (3B) 측이 장착되도록 할 수 있다.

내조(6)는 이른바 세탁 탈수조를 구성하고, 바닥을 가지는 대략 원통형으로 구성되며, 바닥을 구성하는 위에서 관찰할 경우 대략 원형인 바닥판(61); 및 상기 바닥판(61)의 가장자리부에서 세워진 둘레벽(62); 을 구비한다. 내조(6)는 외조(5)의 내부에서 상기 외조(5)와 동축으로 배치되고, 구동 기구(7)를 통해 외조(5)에 의해 회전가능하도록 지지된다. 바닥판(61) 및 둘레벽(62)에는 도시되지 않은 다수 개의 통수홀이 설치되고, 상기 통수홀을 통해 내조(6) 내의 물을 배출할 수 있다. 이외, 내조(6)의 바닥판(61)의 바로 위에는 통상적으로 펄세이터로 불리우는 교반 날개(63)가 동축으로 설치된다.

구동 기구(7)는 외조(5)의 바닥판(51)의 하면에 장착되는 베이스 부재(71); 상기 베이스 부재(71)에 장착되는 유도 전동기(72); 및 클러치를 포함하는 동력 분배부(73)를 포함한다. 유도 전동기(72)의 출력축(72m) 및 동력 분배부(73)의 입력축(73m)은 각각 고정 풀리(72a, 73a)를 구비하고, 이러한 고정 풀리(72a, 73a)의 주변에 평 벨트(74)가 감겨져 서로 동력을 전달할 수 있다.

동력 분배부(73)는 입력축(73m)에 입력된 회전 동력을 클러치를 통해 동축으로 배치된 두 개의 출력축(75, 76)으로 분배하고, 내측의 제 1 출력축(75)을 상기 교반 날개(63)의 중심과 연결하며, 외측의 제 2 출력축(76)을 내조(6)의 바닥판(61)과 연결한다. 동력 분배부(73)는 제어부로부터의 명령에 따라, 고정 풀리(72a), 전동 벨트(74) 및 고정 풀리(73a)를 통해, 유도 전동기(72)의 회전 동력을 입력축(73a)에 입력하고, 상기 회전 동력을 선택적으로 제 1 입력축(75)으로만 전환하거나, 제 1 입력축(75) 및 제 2 입력축(76)으로 전환한다. 이로써, 세탁기(1)는 세탁헹굼 시 주로 교반 날개(63)만을 회전시키고, 탈수 시 내조(6)와 교반 날개(63)를 일체로 회전시킨다.

이러한 구조인 본 실시형태에서, 유도 전동기(72)의 출력축(72m)과 회전부(80)의 입력축(80m)(동력 분배부(73)의 입력축(73m)) 사이의 동력 전달부에는 도 1에서 나타낸 바와 같은 변속기(8)가 끼워져있다. 도 1에서 도 2와 공용되는 부분은 동일한 도면부호를 부여한다. 본 발명의 회전부(80)는 세탁과정 및 헹굼과정에서의 교반 날개(63)에 해당되고, 탈수과정에서의 교반 날개(63) 및 내조(6)에 해당된다.

변속기(8)를 사용한 목적은 유도 전동기(72)의 특성을 개선하기 위해서이다. 유도 전동기(72)에 있어서, 고정 풀리(72a, 73a)의 풀리직경 비는 시종 고정되고 고속 회전 영역에서 처음으로 효과적인 토크를 생성하므로, 가동이 느리고, 충격 전류가 큰 저속 회전 영역의 동작이 비교적 많아진다. 이외, 특히 정방향 및 역방향으로 회전을 전환하는 동시에 세탁과정, 헹굼과정을 실행하는 세탁기(1)에 있어서, 가동 특성이 못하면 전체에 대해 큰 영향을 일으킨다.

따라서, 변속기(8)가 끼워져 있고, 가동됨에 따라 감속비를 변화시킨다. 또한, 유도 전동기(72)의 가동 특성이 일정하더라도, 상기 유도 전동기(72)의 저효율적인 저속 회전 영역에서는 종동측 입력축(73m)에 입력되는 토크를 배로 증가시키고, 신속히 상기 저속 회전 영역을 통과하도록 한다. 결과적으로, 토크가 배로 증가됨으로써, 가동 후 세탁물에 대한 세탁력을 향상하고, 모터의 고효율적인 고속 회전 영역 측으로 신속히 이동하여, 유도 전동기(72)의 전기 소모량을 감소한다. 세탁기(1)는 짧은 시간 내에 정회전/역회전인 특별한 동작을 반복적으로 진행하므로, 반복적으로 상술한 효과를 얻으며, 유도 전동기(72)의 저렴한 구조를 사용하더라도, 인버터를 사용한 경우와 같은 고효율적인 작동을 실현할 수 있다.

상기 변속기(8)는 유도 전동기(72)의 출력축(72m)의 회전 속도에 따라 변속비를 개변하는 자동 변속기이다. 구체적으로, 출력축(72m) 측에 설치된 가변형 구동측 풀리 유닛(81); 입력축(73m) 측에 설치된 가변형 종동측 풀리 유닛(82); 및 두 개의 풀리 유닛(81, 82) 사이에서 동력을 전달하는 V형 벨트(83); 를 구비하며, 출력축(72m)의 회전 속도에 따라 풀리직경 비가 감속비를 향해 감소되도록 변화시킨다. 구조를 간단하게 대비해보면, 상기 동력 전달부는 도 2의 구조에서 고정 풀리(72a), 평 벨트(74) 및 고정 풀리(73a)를 제거하고, 대신 구동측 풀리 유닛(81), 종동측 풀리 유닛(82) 및 V형 벨트(83)를 장착한다.

구동측 풀리 유닛(81)은, 일체로 회전 가능하고 축방향을 따라 이동할 수 있도록 유도 전동기(72)의 출력축(72m)과 연결되는 구동측 가동 풀리(81a); 일체로 회전 가능하고 축방향을 따라 이동할 수 없도록 상기 출력축(72m)에 고정되며, 상기 구동측 가동 풀리(81a)와 대향되는 구동측 고정 풀리(81b); 및 구동측 가동 풀리(81a)에 출력축(72m)의 회전 속도와 대응되는 축방향의 변위를 가하는 회전 속도 감지부(81c); 를 구비한다.

구동측 가동 풀리(81a) 및 구동측 고정 풀리(81b)의 대향면은 반경방향을 따라 중심에서 멀어질수록 대향 거리가 더욱 멀어지는 뒤집어진 접시 모양을 이룬다.

회전 속도 감지부(81c)는, 구동측 가동 풀리(81a)와 대향되는 위치에 설치되고 출력축(72m)과 대략 직교되는 지지면을 구비하는 변속판(81c1); 가동 균형추로서 상기 변속판(81c1)과 구동측 가동 풀리(81a) 사이에 위치하고, 이들과 일체적으로 회전하도록 배치되며, 반경방향으로 회전 가능한 웨이트 롤러(81c2); 구동측 가동 풀리(81a) 측에 위치하고 웨이트 롤러(81c2)에 증설된 위치에 있으며, 상기 웨이트 롤러(81c2)가 중심에서 멀어짐에 따라, 웨이트 롤러(81c2)에 의해 구동측 고정 풀리(81b) 측으로 힘을 가하도록 하는 경사면(81c3); 및 변속판(81c1) 측에 위치하고 웨이트 롤러(81c2)에 증설된 위치에 있으며, 웨이트 롤러(81c2)가 중심에서 멀어짐에 따라, 웨이트 롤러(81c2)가 구동측 고정 풀리(81b) 측으로 힘을 가하도록 하는 경사면(81c4); 으로 구성된다. 경사면(81c3)은 중심에서 멀어질수록 각도가 더 크다. 변속판(81c1) 측의 경사면(81c4)과 구동측 가동 풀리(81a) 측의 경사면(81c3)은 서로 반대로 경사진다.

한편, 종동측 풀리 유닛(82)은, 일체로 회전 가능하고 축방향을 따라 이동할 수 있도록 회전부(80)의 입력축(80m), 즉 동력 분배부(73)의 입력축(73m)과 연결되는 종동측 가동 풀리(82a); 일체로 회전 가능하고 축방향을 따라 이동할 수 없도록 상기 입력축(73m)에 고정되며, 상기 종동측 가동 풀리(82a)와 대향되는 종동측 고정 풀리(82b); 및 종동측 가동 풀리(82a)에 종동측 고정 풀리(82b)를 향하는 탄성력을 가하는 스프링(82c); 을 구비한다.

종동측 가동 풀리(82a) 및 종동측 고정 풀리(82b)의 대향면은 반경방향을 따라 중심에서 멀어질수록 대향 거리가 더욱 멀어지는 뒤집어진 접시 모양을 이룬다.

이외, 종동측 풀리 유닛(82)은 내측 풀리 허브(82d), 외측 풀리 허브(82e) 및 캠기구(82f) 등을 더 구비한다.

구체적으로, 도 1 및 도 5(a)에서 나타낸 바와 같이, 바닥을 가지는 내측 풀리 허브(82d)의 플랜지(82df)를 종동측 고정 풀리(82b)에 고정하고, 또한 외측 풀리 허브(82e)의 플랜지(82ef)를 종동측 가동 풀리(82a)에 고정하며, 내측 풀리 허브(82d)의 외주에 외측 풀리 허브(82e)를 끼워 맞추고, 스프링(82c)(도 5에서는 미도시) 및 스프링 베이스로 겸용되는 종동 풀리 고정판(82h)을 끼워 맞추며, 이 상태에서, 너트(82i)를 내측 풀리 허브(82d)의 축단부에 체결한다. 캠기구(82f)는 외측 풀리 허브(82e)의 외주에 설치된 캠홈(82f1)에 삽입되는 종동부재, 즉 핀(82f2)을 통해 내측 풀리 허브(82d)의 외주에 고정되도록 구성된다.

V형 벨트(83)는 내열성, 내마모성 등이 우수한 유리섬유, 케블라(KEVLAR)섬유 등을 사용하여 무한궤도 모양으로 형성되고, 내주면에는 다수 개의 치아가 배열 설치된다.

이외, 이러한 토크 캠기구(82f)는 일반적인 이륜 전동차 등에서 많이 채용되는 이른바 V형 전동 벨트 방식의 변속기에 있어서, 변속 스케줄을 결정하는 기구이고, 캠홈의 경사를 개변함으로써 가속 중시 및 재가속 시의 응답 중시 등 원하는 특성을 실현하며, 중요한 변속 요소로도 된다.

하지만, 세탁기에 이러한 변속기를 새로 도입할 경우, 세탁기는 특히 세탁과정 및 헹굼과정에서 반복적으로 정방향 및 역방향으로 동작하고 매번 가동될 경우 모터의 기동 시퀀스(sequence)가 변하지 않는 특성을 가지므로, 이륜차 등과 같이 단지 한 방향으로 회전하고, 변속도 가속기 조작량에 따라 다른 경우에 비해 현저한 차이가 있으며, 캠홈이 단 한 방향으로 경사지는 것은 부족하다.

따라서, 이러한 경우를 감안하여, 본 실시형태에서, 토크 캠기구(82f)의 캠홈(82f1)은, 도 5(b)에서 나타낸 바와 같이, 상기 캠홈(82f1)이 마련된 풀리 허브(82e)의 특정된 모선(C)에 대해 한 방향을 향해, 고정된 리드각(lead angle)으로 경사진 경사부를 구비하는 제 1 가이드홈(82f11); 및 상기 모선(C) 대해 상기 제 1 가이드홈과 반대되는 방향을 향해, 고정된 리드각으로 경사진 경사부를 구비하는 제 2 가이드홈(82f12); 으로 구성되며, 상기 제 1 가이드홈(82f11) 및 제 2 가이드홈(82f12)은 베이스단부의 중립점(82fn)에 의해 연통된다. 즉, 캠홈(82f1)은 제 1 가이드홈(82f11) 및 제 2 가이드홈(82f12)으로 구성된 각도(θ)로 열린 대략 "V"자형을 이루고, 모선(C)에 대해 선대칭된다. 또한, 풀리 유닛(82)의 위에서 관찰할 시 시계방향으로 회전하는 것을 정회전으로 설정하였을 경우, 종동부재인 핀(82f2)은 풀리 유닛(82)이 정회전 변속을 진행하면, 도 6(a)→(b)에서 나타낸 바와 같이, 상기 핀은 중립점(82fn)에서 제 1 가이드홈(82f11)에 도입되고, 역회전 변속을 진행하면, 도 7(a)→(b)에서 나타낸 바와 같이, 상기 핀은 중립점(82fn)에서 제 2 가이드홈(82f12)에 도입된다. 따라서, 회전방향이 어떠하든지, 토크 캠기구(82f)는 간섭을 받지 않고 적절하게 작업할 수 있는 구조를 이루며, 전환이 순리롭고, 정회전 변속 시 또는 역회전 변속 시를 막론하고 모두 필요한 변속 스케줄에 따라 정방향 및 역방향에서 균일한 변속을 실현할 수 있다. 설명하여야 할 것은, 어느 방향을 정회전 방향으로 정의하는가는 한정하지 않는다.

본 실시형태에서는, 비록 풀리 허브(82d, 82e)의 축심이 끼워진 대향되는 두 곳의 부위에 모양이 같은 핀(82f2) 및 캠홈(82f1)을 설치하여 토크 캠기구(82f)를 구성하지만, 단 하나의 부위 또는 등각인 세 곳 이상의 부위에 핀(82f2) 및 캠홈(82f1)을 설치하여 토크 캠기구(82f)를 구성할 수 있다. 이외, 캠홈이 반드시 모선에 대해 대칭되는 것을 전제 조건으로 하지 않는다.

도 1은 모터가 가동 되기 전의 상태를 나타내고, 도 4는 모터가 가동된 후의 상태를 나타낸다. 처음에는, 종동측 가동 풀리(82a)는 스프링(82c)에 의해 힘이 가해져 종동측 고정 풀리(82b)와의 대향 거리가 짧아진 도 1의 상태에 있고, V형 벨트(83)에 걸림된 종동측 풀리 유닛(82)의 풀리 직경은 실질적으로 커진다. 대향되는 구동측 가동 풀리(81a)는 원심력을 받지 않으므로, 웨이트 롤러(81c2)는 출력축(72m)과 비교적 가까운 반경방향 내측 위치에 있고, V형 벨트(83)는 종동측 풀리 유닛(82) 측으로 끌리며 구동측 고정 풀리(81b)와의 대향 거리가 증가된 상태에 있으며, V형 벨트(83)에 걸림된 구동측 풀리 유닛(81)의 풀리 직경은 실질적으로 작아진다.

모터(72)가 상기 상태에서 가동될 경우, 구동측 가동 풀리(81a)가 회전함에 따라, 웨이트 롤러(81c2)는 원심력에 의해 도 1에서 도 4로 바뀐 바와 같이 외주 측으로 이동하며, 이어서 구동측 가동 풀리(81a)는 경사면(81c3, 81c4)에 의해 웨이트 롤러(81c2)에 눌리우며, 구동측 고정 풀리(81b)를 접근하는 방향으로 이동한다. 그 결과, 구동측 고정 풀리(81b)와 대향되는 거리는 짧아지고, 구동측 풀리 유닛(81)의 실질적인 풀리 직경은 V형 벨트(83)에 비해 Δr1만큼 증가한다. 따라서, V형 벨트(83)는 구동측 풀리 유닛(81) 측으로 끌려가고, 종동측 가동 풀리(82a)는 스프링(82c)의 탄성력을 극복하면서 도 1에서 도 4로 바뀐 바와 같이 종동측 고정 풀리(82b)와의 대향 거리가 증가하는 방향으로 이동하며, 실질적인 풀리 직경은 V형 벨트(83)에 비해 Δr2만큼 감소된다.

웨이트 롤러(81c2)의 가동 범위는 구동측 가동 풀리(81a)의 내주측 직립벽(81a1)과 외주측 직립벽(81a2) 사이에 설정되고, 이 기간내에서 풀리직경 비, 즉 감속비는 토크 캠기구(82f)가 존재하지 않을 경우 선형변화된다. 하지만, 구동측 풀리 유닛(81)의 풀리 직경의 변화에 있어서, 어느 회전방향이든 도 6(a)→(b), 도 7(a)→(b)에서 나타낸 바와 같이, 토크 캠기구(82f)를 통해 종동측 풀리 유닛(82)의 풀리 직경의 변화의 타이밍을 대략 동일하게 조절하므로, 결과적으로 어느 회전방향이든 모두 대략 동일한 변속 스케줄로 변속을 실행한다.

이외, 도 3(a)에서 나타낸 바와 같이, 모터(72)는 제어부(91)로부터 모터 구동기(92)를 통해 제어되도록 구성된다. 제어부(91)는 예를 들어 상기 세탁기(1)의 모든 세탁 프로그램의 제어를 담당하는 마이크로 컴퓨터이며, 제어의 한 단계로서 모터(72)의 통전/정전을 제어한다. 도 3(b)는 제어부(91)에 내장된 하나의 흐름으로서, 세탁 과정에서 모터(72)에 대한 통전 제어의 개요를 나타낸 흐름도이다.

우선, 단계(S1)에서 정방향으로 통전시키고, 통전되어서부터 소정의 구동 시간(T1)이 지난 후, 단계(S2)에서 전원을 차단한다. 이어서, 전원을 차단하여서부터 소정의 관성 회전 시간(T2)이 지난 후, 단계(S3)에서는 역방향으로 통전시키고, 통전되어서부터 소정의 구동 시간(T3)이 지난 후, 단계(S4)에서 전원을 차단한다. 다음, 전원을 차단하여서부터 소정의 관성 회전 시간(T4)이 지난 후, 단계(S5)를 실행한다. 단계(S5)에서, 세탁과정이 시작되어서부터, 즉 최초의 단계(S1)에서의 통전에서부터 세탁과정에 대해 설정한 소정의 과정 실행 시간(T5)이 지났는지를 판단하고, "아니오"일 경우 단계(S1)로 돌아가고, "예"일 경우 흐름을 종료한다.

다시 말하면, 아래와 같은 제어를 진행한다: 회전부(80)를 구동하는 소정의 구동 시간(T1, T3) 및 회전부(80), 즉 교반 날개(63)가 정지하기까지의 소정의 관성 회전 시간(T2, T4)을 작업 단위로 하고, 각 상기 작업 단위에 따라 회전부(80)에 대한 반전 구동을 반복적으로 진행한다.

이로써, 토크 캠기구(82f)의 핀(82f2)은 정지될 경우 또는 반전 가동될 경우 시종 도 6(a), 도 7(a)에서 도시한 캠홈(82f1)의 중립점(82fn)으로 복귀되고, 매번 반전 가동될 경우 도 6(b), 도 7(b)에서 도시한 가이드홈(82f11, 82f12)은 번갈아 소정된 변속 스케줄을 실현한다.

설명하여야 할 것은, 상기 캠홈(82f1)을 구성하는 가이드홈(82f11, 82f12)은 세탁기의 용량, 모터의 특성, 세탁/헹굼 과정의 설정 등에 따라 적절한 모양으로 설정된다. 예를 들어, 도 5(b) 등에서 도시한 대략 고정된 리드각으로 연장된 모양 외에, 도 8(a)에서 도시한 캠홈(182f1)과 같이 중간이 굴곡된 가이드홈(182f11, 182f12)으로 조합된 구성일 수도 있고, 도 8(b)에서 도시한 캠홈(282f1)과 같이 가이드홈(282f11, 282f12)의 국부에 경사되지 않은 부분(282f13)을 연속적으로 설치할 수도 있으며, 상기 경사되지 않은 부분을 일체화하여 "Y"자형의 구조를 형성할 수도 있으며, 더 나아가 전체가 굴곡된 모양인 구조(미도시)일 수도 있다.

이외, 세탁기의 용량이 5kg, 10kg 등 부동한 용량일 경우, 대응되는 변속 스케줄도 부동하다. 따라서, 아래와 같은 배치 방식은, 즉 도 9(a) 및 (b)에서 나타낸 바와 같이, 제 1 가이드홈(382f11) 및 상기 제 2 가이드홈(382f12)을 포함하는 제 1 캠홈(382f1); 제 1 가이드홈(482f11) 및 상기 제 2 가이드홈(482f12)을 포함하는 제 2 캠홈(482f1)은 경사 각도 등이 서로 부동하도록 차이를 형성하고, 풀리 허브(82e)의 원주방향의 부동한 위치에 배치되는 방식은 유효하다. 이와 같이, 세탁기의 규격에 따라 캠홈(382f1, 482f1)에서 적절한 것을 선택하여 핀을 장착할 수 있으므로, 풀리 허브의 공유를 통한 비용 절감을 실현할 수 있다. 도면 예시에서는, 제 1 캠홈(382f1) 및 제 2 캠홈(482f1)이 비록 각각 축심이 끼워진 대향 위치에서 쌍으로 배치되고, 제 1 캠홈(382f1) 및 제 2 캠홈(482f1)은 90° 위상으로 어긋난 위치에 설치되지만, 종류 및 배치 방식에 대해서는 한정하지 않으며, 원주방향에서 3 종 이상 등으로 배치될 수도 있다.

이럴 경우, 도 10(a) 및 (b)에서 나타낸 바와 같이, 예를 들어 세탁기의 용량의 크기에 따라 핀(682f2)의 직경을 종동부재인 핀(582f2)의 직경에 비해 D1에서 D2로 넓히고, 캠홈(682f1)의 홈너비를 캠홈(582f1)의 홈너비에 비해 W1에서 W2로 넓히는 등 경우, 여러 캠홈의 홈너비가 서로 부동하도록 하고 대응되는 종동부재의 직경도 부동하도록 하면, 실수로 종동부재를 기타 규격의 캠홈에 삽입하는 등 조립 실수를 방지할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시형태에 대하여 설명하였으나 각 부분의 구체적인 구조는 상기 실시형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 취지의 범위를 벗어나지 않는 전제하에 다양한 변형을 진행할 수 있으며, 예를 들어 종동부재를 핀 이외의 기타 모양 등으로 설정할 수 있다.

8: 변속기; 72: 모터; 72m: 출력축; 80: 회전부; 80m: 입력축; 81: 구동측 풀리 유닛; 81c: 회전 속도 감지부; 82: 종동측 풀리 유닛; 82d: 풀리 허브(Pulley hub); 82e: 풀리 허브; 82f: 토크 캠기구; 82f1: 캠홈; 82f2: 종동부재(핀); 83: 전동벨트; 182f1: 캠홈; 282f1:캠홈; 382f1: 캠홈; 482f1: 캠홈; 582f1: 캠홈; 682f1: 캠홈; C: 모선.

Claims (5)

1. 세탁물을 회전시키는 회전부에 회전 동력을 입력하는 입력축; 정방향 및 역방향으로 회전하며, 상기 회전부의 동력원을 구성하는 모터; 및 상기 모터의 출력축과 상기 회전부의 입력축 사이에 위치하는 변속기; 를 구비하며,
   상기 변속기는,
   상기 출력축 측에 설치된 가변형 구동측 풀리 유닛; 상기 입력축 측에 설치된 가변형 종동측 풀리 유닛; 두 풀리 유닛 사이에서 동력을 전달하는 전동 벨트; 어느 한 측의 상기 풀리 유닛에 설치되고, 회전 속도의 상승에 따라 풀리 직경을 개변하는 회전 속도 감지부; 및 다른 한 측의 상기 풀리 유닛을 구성하는 가동 풀리 및 고정 풀리의 풀리 허브 사이에 설치되고, 캠홈 및 종동부재를 통해, 풀리 직경이 회전 속도의 상승에 따라 반대 방향으로 변화될 경우의 변속 타이밍을 제어하는 토크 캠기구; 를 구비하며,
   상기 토크 캠기구의 캠홈은,
   상기 캠홈이 마련된 풀리 허브의 특정된 모선에 대해 한 방향으로 경사지는 경사부를 구비하는 제 1 가이드홈; 및 상기 모선에 대해 상기 제 1 가이드홈과 반대되는 방향으로 경사지는 경사부를 구비하는 제 2 가이드홈; 을 구비하며,
   상기 종동부재는 상기 풀리 유닛의 정회전 변속 시 상기 제 1 가이드홈에 도입되고, 역회전 변속 시 상기 제 2 가이드홈에 도입되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 캠홈은 상기 제 1 가이드홈 및 상기 제 2 가이드홈이 베이스단부에서 연통되도록 하고, 제 1 가이드홈과 제 2 가이드홈에 의해 형성된 각도로 열린 대략 "V"자형을 이루는 것을 특징으로 하는 세탁기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 가이드홈 및 상기 제 2 가이드홈은 풀리 허브의 상기 모선에 대해 선대칭되도록 형성된 것을 특징으로 하는 세탁기.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 가이드홈 및 상기 제 2 가이드홈을 포함하는 여러 종류의 캠홈을 구비하고, 상기 여러 종류의 캠홈은 풀리 허브의 원주방향을 따라 부동한 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
5. 제 4 항에 있어서,
   여러 종류의 캠홈의 홈너비는 서로 부동하고, 대응되는 종동부재의 직경도 부동한 것을 특징으로 하는 세탁기.
   

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