KR100438291B1 - 부력클러치가 구비된 세탁기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 세탁기는 저수조와, 세탁조와, 펄세이터와, 상기 세탁조 및 펄세이터의 회전작동을 위한 동력을 제공하는 다이렉트 드라이브 모터와, 상기 모터의 동력을 세탁조 및 펄세이터로 전달하는 트랜스미션과, 세탁축에 상하 이동 가능토록 세레이션 결합되어 세탁수의 유무에 따라 단속됨으로써 세탁조와 펄세이터를 선택적으로 연동시키는 부력클러치를 포함하고,상기 부력클러치는, 세탁축과 세레이션 결합되고, 하면이 요철형상의 치합구조를 갖는 허브부와, 상기 허브부 주변을 감싸고 하부 수직축 방향으로 길게 연장 형성되는 중공구조의 튜브부로 이루어진 플로트와; 상기 플로트의 허브부 하면과 치합되도록 상면이 요철형상의 치합구조를 갖도록 된 고정부재를 더 포함하는 구성으로 이루어진다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 세탁기에 의하면 간단한 구조의 부력클러치를 사용하여 세탁행정과 탈수행정간 전환 시의 동력전달 변경을 용이하게 이룰 수 있으며, 펄세이터와 세탁조의 회전방향을 제어하여 다양한 형태의 세탁작용이 가능하고, 모터의 특성상 작동효율 또한 향상된다는 이점이 있다.

Description

부력클러치가 구비된 세탁기{Washing machine with floatage clutch}

본 발명은 세탁기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세탁 및 탈수 시의 동력 단속을 부력에 의해 수행하는 부력클러치가 구비되고, 다이렉트 드라이브 모터에 의해 구동되는 세탁기에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기는 주로 전동기를 통한 기계적인 작동에 의해 의류 등을 세탁하기 위한 것으로, 대략, 세탁작용을 수행하는 세탁부와, 세탁부를 구동시키는 구동부로 이루어지며, 세탁부의 세탁방식에 따라 교반식(agitator type)과 드럼식(drum type) 및 와권식(pulsator type)으로 구분된다.

이중에서 와권식 세탁기의 세탁부는 도 1에 나타난 것과 같이 케이스(10) 내에 설치된 저수조(12)와, 저수조(12)에 회전 가능하게 내장된 세탁조(14)와, 세탁조(14) 바닥에서 수류를 형성하는 펄세이터(16) 및 급배수밸브(17)(18)로 이루어져 있는데, 상기 세탁조(14)는 벽면에 다수개의 탈수공(14a)이 구비된 형태로 구성되어 있다.

그리고, 구동부는 구동모터(20) 및, 상기 구동모터(20)의 구동력을 전달받아펄세이터(16)와 세탁조(14)를 회전시키는 트랜스미션(30)과 클러치기구(40) 및, 구동모터(20)의 구동력을 클러치기구(40)로 전달하는 벨트연결수단과, 상기 트랜스미션(30)의 안정적인 고정상태 유지를 위한 브레이크 수단을 포함하여 이루어져 있다.

상기 트랜스미션(30)은 도 2에 나타난 것과 같이 기어박스(32)와, 상기 기어박스(32) 내의 기어수단(도 4 참조)을 통해 서로 연결되는 상 하부 와권샤프트(33)(34)를 비롯하여, 기어박스(32)에 고정 장착된 스핀 샤프트(35)를 포함하여 이루어져 있는데, 상기 상부 와권샤프트(33)는 스핀 샤프트(35)에 회전 가능하게 내장된 구조로서 펄세이터(16)와 연결되어 있고, 스핀 샤프트(35)는 기어박스(32)에 고정 장착됨과 더불어 세탁조(14)에 연결되어 있으며, 하부 와권샤프트(34)는 그 하단에 세레이션부(341)(도 3 참조)가 형성된 구조로서 기어박스(32)의 하방으로 돌출되어 있다.

클러치 기구(40)는 도 3에 나타난 것과 같이 기어박스(32) 하단에 고정 부착된 스핀샤프트 블록(42) 및 상기 스핀샤프트 블록(42)의 일측에 장착되어 하부 와권샤프트(34)의 세레이션부(341)에 결합됨과 더불어 벨트연결수단의 풀리(44)에 고정된 스프링 블록(46)과, 상기 스핀샤프트 블록(42) 및 스프링 블록(46)을 감싸는 형태로 장착된 원웨이 스프링(48)으로 이루어져 있다. 여기서, 상기 원웨이 스프링(48)은 그 회전방향에 따라 조임/풀림 상태가 제어되는 기구적인 특성을 갖고 있다.

그리고, 트랜스미션(30)의 기어박스(32) 내에 구성된 기어수단은 도 4에 나타난 것과 같이 상부 와권 샤프트(33)의 하단에 부착된 피니언 기어(50)와, 상기 피니언 기어(50)와 치합되는 랙기어부(521)가 형성된 편심 크랭크(52)와, 상기 편심 크랭크(52)와 동일 회전축 상에 연결된 제1기어(54) 및, 상기 제1기어(54)와 치합되며 하부 와권샤프트(34)의 상단에 부착된 제2기어(56)로 이루어져 있다.

브레이크 수단은 기어박스(32) 하단에 구비된 브레이크 디스크(60)와, 상기 브레이크 디스크(60)와 대응하는 형태로서 서스펜션 수단의 프레임(19) 상면에 구성된 브레이크 마찰부(62) 및, 구동모터(20)의 작동방향에 따라 기어박스(32)를 상하 위치 조절함으로써 브레이크 디스크(60)와 브레이크 마찰부(62)의 분리/밀착상태를 제어하는 위치조절기구(미도시)를 포함하여 이루어져 있다.(도 1 참조)

상술한 바와 같이 구성된 와권식 세탁기에 의한 세탁과정은 급수밸브(17)에 의해 세탁조(14) 내로 세탁수가 급수되는 급수행정과, 급수행정 종료 후 펄세이터(16)의 회전 작동으로 세탁수와 빨랫감을 일정 시간동안 회전시키는 세탁행정과, 세탁행정 종료 후 배수밸브(18)를 통해 세탁수를 배수한 다음, 세제가 함유되지 않은 맑은 물 즉, 헹굼수를 급수하여 일정 횟수만큼 빨랫감을 헹구는 헹굼행정과, 헹굼행정 종료 후 세탁조(14)를 고속으로 회전시켜 빨랫감을 탈수하는 탈수행정으로 이루어진다.

이와 같은 제어방법 중, 급수행정에서는 급수밸브(17)를 통해 유입되는 물이 세제통을 거치면서 세제와 혼합된 세탁수가 공급되고, 세탁행정에서는 세탁수에 함유된 세제의 화학작용과 함께 펄세이터(16)에 의한 물리적인 작용으로 빨랫감에 묻어 있는 오염물질이 제거되는 세정작용이 진행되는데, 이때 상기 펄세이터(16)는트랜스미션(30)에 의해 그 회전방향이 간헐적으로 반전되는 정역회전을 반복함으로써 좌우방향 수류와 상하방향 수류가 조합된 양방향 수류를 형성하여 세정작용을 이루게 된다.

이어서, 진행되는 헹굼행정에서는 세제가 혼합되지 않은 헹굼수가 공급된 상태에서 세탁행정에서와 마찬가지로 펄세이터(16)의 회전 작동에 의해 발생하는 양방향 수류에 의해 빨랫감에 묻어있는 세제성분이 제거되고, 탈수행정에서는 헹굼수가 배수된 다음, 세탁조(14)가 일측방향으로 빠르게 회전함으로써 빨랫감이 세탁조(14) 내벽에 밀착된 상태에서 원심력에 의해 빨랫감의 물기가 탈수공(14a)을 통해 빠져나가게 된다.

상기 탈수행정에서는 세탁조(14)와 펄세이터(16)가 동시에 같은 방향으로 회전함으로써 빨랫감이 펄세이터(16)에 걸려 훼손되는 것이 방지되며, 배수밸브(18)가 개방됨으로써 세탁조(14)의 탈수공(14a)을 통해 배출된 물기를 세탁기의 외부로 배수하게 된다.

한편, 각 행정에서 세탁조(14)와 펄세이터(16)의 회전작동은 전술한 바와 같은 구동부에 의해 이루어지는데, 구동부의 작동에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 세탁행정에서는, 구동모터(20)의 회전작동에 의해 풀리(44)가 일측방향(시계방향)으로 회전하게 되고, 풀리(44)와 연결된 스프링 블록(46) 및 상기 스프링 블록(46)과 세레이션 결합된 하부 와권샤프트(34)가 회전하게 되는데, 이때에는 원웨이 스프링(48)이 풀림상태이고, 브레이크 디스크(60)와 브레이크마찰부(62)가 밀착된 상태를 유지하기 때문에 기어박스(32)는 움직이지 않는 상태가 된다. 그리고, 하부 와권샤프트(34)가 회전함에 따라 기어박스(32) 내의 제2기어(56) 및 상기 제2기어(56)와 치합된 제1기어(54)가 회전하게 되며, 제1기어(54)와 동일 회전축상에 연결된 편심 크랭크(52)가 작동하게 된다.

이때, 상기 편심 크랭크(52)는 그 구조상 회전축을 중심으로 직선 왕복운동을 하게 되며, 이에 따라 편심 크랭크(52)의 랙기어부(521)와 치합된 피니언 기어(50)에 의해 상부 와권샤프트(33)가 회전 왕복운동을 하게 됨으로써, 결과적으로 펄세이터(16)의 정역 회전작동이 이루어진다.

그리고, 탈수행정에서는, 구동모터(20)의 회전작동이 세탁행정에서와 반대방향(반시계방향)으로 이루어지고, 풀리(44)와 연결된 스프링 블록(46) 및 상기 스프링 블록(46)과 세레이션 결합된 하부 와권샤프트(34) 역시 반시계방향으로 회전하게 되는데, 이때에는 원웨이 스프링(48)이 조여짐으로써 스프링 블록(46)과 스핀샤프트 블록(42)이 결속되고, 위치조절기구의 작동으로 브레이크 디스크(60)와 브레이크 마찰부(62)가 분리된다. 따라서, 스핀샤프트 블록(42)과 함께 기어박스(32) 및 스핀샤프트(35)가 회전하게 되고, 상부 와권샤프트(33) 역시 동일 방향으로 회전하게 됨으로써 세탁조(14)와 펄세이터(16)가 함께 회전하여 탈수작용을 수행하게 된다.

이러한 종래 와권식 세탁기에 의하면, 세탁행정에서 펄세이터(16)가 정역회전되기 때문에 복합수류가 형성되어 세정효과가 비교적 높고, 세탁행정에서 탈수행정으로의 전환이 구동모터(20)의 작동방향 전환 및 트랜스미션(30)과클러치기구(40)의 연계구조에 의해 자동적으로 이루어진다는 특징이 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래기술에 의하면, 구동모터(20)의 동력을 펄세이터(16) 및 세탁조(14)에 전달하는 트랜스미션(30)과 클러치기구(40)의 구조가 복잡하기 때문에 세탁기의 생산성이 저하되며, 펄세이터(16)의 단순한 정역회전 작동만을 통해 세탁작용이 수행되기 때문에 빨랫감의 특성에 적합한 다양한 세탁작용을 이룰 수 없기 때문에 세탁기의 상품성이 저하된다는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 부력을 이용하여 세탁행정과 탈수행정간 전환시의 동력전달 상태를 부드럽게 변경할 수 있는 부력 클러치를 포함하는 세탁기의 제공을 목적으로 한다.

도 1은 종래 세탁기의 구조를 나타낸 단면도이다.

도 2는 종래 세탁기의 트랜스미션 구조를 나타낸 사시도이다.

도 3은 종래 세탁기의 클러치기구 구성을 나타낸 분해 사시도이다.

도 4는 종래 세탁기의 트랜스미션에 적용된 기어수단의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 세탁기의 요부구조를 나타낸 절개사시도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 세탁기에 적용된 부력클러치의 구성을 나타낸 사시도이다.

도 7의 a, b는 본 발명의 실시예에 적용된 부력클러치의 작동을 나타낸 상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12: 저수조 14: 세탁조

16: 펄세이터 22: 구동모터

221: 스테이터 222: 로터

70: 트랜스미션 72: 중공 탈수축

74: 세탁축 76: 베어링

80: 부력클러치 82: 플로트

821: 허브부 822: 튜브부

83: 고정부재

상기 목적을 이루기 위하여 제공되는 세탁기는 저수조와, 세탁조와, 펄세이터와, 상기 세탁조 및 펄세이터의 회전작동을 위한 동력을 제공하는 다이렉트 드라이브 모터와, 상기 모터의 동력을 세탁조 및 펄세이터로 전달하는 트랜스미션과, 세탁축에 상하 이동 가능토록 세레이션 결합되어 세탁수의 유무에 따라 단속됨으로써 세탁조와 펄세이터를 선택적으로 연동시키는 부력클러치를 포함하고,상기 부력클러치는, 세탁축과 세레이션 결합되고, 하면이 요철형상의 치합구조를 갖는 허브부와, 상기 허브부 주변을 감싸고 하부 수직축 방향으로 길게 연장 형성되는 중공구조의 튜브부로 이루어진 플로트와; 상기 플로트의 허브부 하면과 치합되도록 상면이 요철형상의 치합구조를 갖도록 된 고정부재를 더 포함하는 구성으로 이루어진다.상기 다이렉트 드라이브 모터는, 트랜스미션의 세탁축을 회전 가능토록 지지하는 스테이터와, 상기 스테이터 주위를 감싸는 형태로 장착되어 세탁축 선단과 결합되는 로터로 이루어진다.그리고, 상기 트랜스미션은, 세탁조와 고정 연결되는 중공 탈수축과, 상기 중공 탈수축을 관통하여 장착되며 상단이 펄세이터와 고정 연결되고 하단이 모터와 연결되는 세탁축과, 상기 탈수축을 지지하는 다수개의 베어링을 포함하고, 상기 베어링 중의 어느 하나는 탈수측의 회전이 일방향으로만 가능토록 하는 원웨이 타입으로 이루어진다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 5부터 도 7까지 참조로 하여 상세하게 설명하며, 본 발명의 구성 중 종래구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 세탁기는 도 5에 나타난 것과 같이 저수조(12)와, 저수조(12)에 회전 가능하게 내장된 세탁조(14)와, 세탁조(14)에 장착되어 수류를 형성하는 펄세이터(16)와, 동력을 제공하는 다이렉트 드라이브 모터(22)와, 상기 모터(22)의 동력을 세탁조(14) 및 펄세이터(16)로 전달하는 트랜스미션(70)과, 세탁수의 유무에 따라 단속됨으로써 세탁조(14)와 펄세이터(16)를 선택적으로 연동시키는 부력클러치(80)를 포함하여 이루어진다.

상기 트랜스미션(70)은 세탁조(14)의 바닥면과 고정 연결되는 중공 탈수축(72)과, 상기 중공 탈수축(72)을 관통하여 장착되며 상단이 펄세이터(16)와 고정 연결되고 하단이 모터(22)와 연결되는 세탁축(74)과, 중공 탈수축(72)을 지지하는 다수개의 베어링(76)으로 이루어진다.

상기 다이렉트 드라이브 모터(22)는 이른바 아우터 로터 타입으로서 트랜스미션(70)의 세탁축(74)을 회전 가능토록 지지하는 스테이터(221)와, 상기 스테이터 (221)주위를 감싸는 형태로 장착되어 세탁축(74) 선단과 결합되는 로터(222)로 구성된다.

그리고, 부력클러치(80)는 도 6에 나타난 것과 같이 세탁축(74)에 상하 이동 가능토록 결합되는 플로트(82)와, 중공 탈수축(72) 상단에 고정되어 상기 플로트(82)의 하방에서 플로트(82)와 분리 결합되는 고정부재(83)로 이루어진다.

상기 플로트(82)는 세탁축(74)과 세레이션 결합되는 허브부(821)와, 상기 허브부(821) 주변에 구성된 튜브부(822)로 이루어지며, 허브부(821)는 하면이 요철형상의 치합구조로 이루어지고, 튜브부(822)는 밀폐된 중공구조로 이루어진다.

고정부재(83)는 플로트(82)의 허브부(821) 하면과 치합되도록 상면이 요철형상으로 이루어져 있다.이때, 도 7에 나타난 것과 같이 상기 허브부(821)의 외면에 결합되는 튜브부(822)는 플로트(82)와 고정부재(83)의 치합부분이 외부로 드러나지 않을 정도로 수직축 방향으로 길게 연장 형성됨에 따라, 상기 치합부분에 세탁수가 유입되어 이물질이 끼는 것을 방지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 구성된 세탁기의 작동을 설명하면 다음과 같다.

우선, 급수행정이 시작되어 세탁조(14) 내로 세탁수가 공급되면, 도 7의 a에 나타난 것과 같이 플로트(82)가 위로 떠올라 고정부재(83)와 분리되어 부력클러치(80)가 이른바 동력차단상태가 됨으로써 모터(22)의 동력이 세탁축으로만 전달된다.

따라서, 세탁행정이 시작되어 다이렉트 드라이브 모터(22)가 회전작동하면 세탁축(74)과 연결된 펄세이터(16)가 회전하게 되며, 상기 모터(22)가 간헐적으로 반전되는 정역회전을 반복함으로써 펄세이터(16) 역시 동일한 정역 회전작동을 행하게 된다.

그리고, 이와 같은 펄세이터(16)의 회전작동에 의하면 회전수류가 형성되는데, 펄세이터(16)가 일방향으로 일정시간 이상 지속 회전되면 세탁조(14) 역시 수류에 의해 펄세이터(16)와 동일방향으로 회전함으로써 원심력으로 세탁수가 세탁조(14) 밖으로 배출되고, 배출된 세탁수가 세탁조(14)와 저수조(12) 사이의 유로를 거쳐 세탁조(14)로 다시 유입되는 원심세탁(이른바 폭포물살 세탁)도 가능하게 된다.

세탁행정이 종료되고, 헹굼행정을 거친 후에는 탈수행정이 진행되는데, 탈수행정이 시작되기 전에는 헹굼에 사용되었던 헹굼수가 배수되고, 도 7의 b에 나타난 것과 같이 플로트(82)가 자중에 의해 아래로 내려와 플로트(82)와 고정부재(83)가 치합됨으로써 부력클러치(80)가 동력전달상태로 전환된다.

이 상태에서 모터(22)에 의해 세탁축(74)이 회전하면, 세탁축(74)과 세레이션 결합된 플로트(82)가 회전하게 되고, 플로트(82)의 허브부(821)와 치합된 고정부재(83) 및 고정부재(83)와 연결된 세탁조(14) 역시 세탁축(74)과 함께 같은 방향으로 회전하게 된다.

따라서, 세탁조(14)가 일측방향으로 빠르게 회전하여 빨랫감이 세탁조(14) 내벽에 밀착된 상태에서 원심력에 의해 빨랫감의 물기가 탈수공(14a)을 통해 빠져나가게 되는 탈수작용이 수행되며, 앞서 말한 것처럼 세탁조(14)와 펄세이터(16)가 동시에 같은 방향으로 회전함으로써 빨랫감이 펄세이터(16)에 걸려 훼손되는 것이 방지된다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 의하면 탈수축(72)을 지지하는 베어링(76) 중의 하나가 원웨이(one-way) 타입으로 이루어지는데, 이에 따르면 탈수축(72)이 일측으로만 회전 가능한 상태가 된다.

이러한 본 발명의 다른 실시예에 의하면 세탁행정에서 펄세이터(16)의 정방향 회전 시에는 세탁조(14)가 펄세이터(16)와 같은 방향으로 회전하지만, 펄세이터(16)의 역방향 회전시에는 세탁조(14)가 움직이지 않기 때문에, 모터(22)의 회전작동 방향을 제어하여 펄세이터(16) 만에 의한 펄세이터 세탁 내지는 펄세이터(16)와 세탁조(14)가 함께 회전하는 원심세탁을 선택적으로 활용할 수 있다.

한편, 본 실시예와 같이 세탁축(74)과 직접 연결되어 동력을 전달하는 다이렉트 드라이브 모터(22)가 적용된 세탁기는 벨트/풀리와 같은 추가적인 동력전달수단을 필요로 하는 이른바 일반모터가 적용된 세탁기에 비해 구조가 단순하고, 부피가 작으며 작동상 효율이 향상된다.

이상에서 설명한 것처럼, 본 발명에 따른 세탁기는 간단한 구조의 부력클러치를 사용하여 세탁행정과 탈수행정간 전환 시의 동력전달 변경을 용이하게 이룰 수 있으며, 펄세이터와 세탁조가 동일 방향으로 회전하는 원심세탁과 같이 다양한 형태의 세탁작용이 가능하고, 모터의 특성상 작동효율 또한 향상되기 때문에 생산성 및 상품성이 높다는 이점을 가지고 있다.그리고, 본 발명에 따른 세탁기는 허브부의 외면에 결합되는 튜브부에 의해 플로트와 고정부재의 치합부분이 외부로 드러나지 않도록 함으로써, 상기 치합부분에 세탁수가 유입되어 이물질이 끼는 것이 방지되고, 이로 인해, 오랫동안 사용하지 않던 세탁기를 사용할 때라도 작동이 원할하게 이루어지는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 저수조와, 세탁조와, 펄세이터와, 상기 세탁조 및 펄세이터의 회전작동을 위한 동력을 제공하는 다이렉트 드라이브 모터와, 상기 모터의 동력을 세탁조 및 펄세이터로 전달하는 트랜스미션과, 세탁축에 상하 이동 가능토록 세레이션 결합되어 세탁수의 유무에 따라 단속됨으로써 세탁조와 펄세이터를 선택적으로 연동시키는 부력클러치를 포함하고,

   상기 부력클러치는, 세탁축과 세레이션 결합되고, 하면이 요철형상의 치합구조를 갖는 허브부와, 상기 허브부 주변을 감싸고 하부 수직축 방향으로 길게 연장 형성되는 중공구조의 튜브부로 이루어진 플로트와;

   상기 플로트의 허브부 하면과 치합되도록 상면이 요철형상의 치합구조를 갖도록 된 고정부재를 더 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세탁기.
2. 제1항에 있어서, 상기 다이렉트 드라이브 모터는

   트랜스미션의 세탁축을 회전 가능토록 지지하는 스테이터와,

   상기 스테이터 주위를 감싸는 형태로 장착되어 세탁축 선단과 결합되는 로터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세탁기.
3. 제1항에 있어서, 상기 트랜스미션은

   세탁조와 고정 연결되는 중공 탈수축과,

   상기 중공 탈수축을 관통하여 장착되며 상단이 펄세이터와 고정 연결되고 하단이 모터와 연결되는 세탁축과,

   상기 탈수축을 지지하는 다수개의 베어링을 포함하고,

   상기 베어링 중의 어느 하나는 탈수측의 회전이 일방향으로만 가능토록 하는 원웨이 타입으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 세탁기.
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