CN100383324C - 洗衣机用齿轮电机的输出杆复原延迟装置 - Google Patents

Abstract

本发明的洗衣机用齿轮电机的输出杆复原延迟装置，包括定子和转子、随着转子的旋转而旋转的驱动轴、随着驱动轴的旋转而连动移动的输出杆，并且当电源接通时能够使输出杆前进、电源断开时能够使输出杆后退从而恢复到初始位置的齿轮电机，在所述转子与输出轴之间有齿轮串和安装于齿轮串的任意两个齿轮之间引导环组合件。本发明能够在由于脱水结束或是其它原因而使得在脱水过程中电机出现off时，在延迟一定时间之后才使门被锁住的状态被解除，因此能够保证使用者的安全。另外，当本发明的齿轮电机作为离合器电机使用时，即使出现瞬间停电，由于输出杆的复原需要延迟一定时间，故能避免发生滑动装置下降而引起的锯齿破损。

Description

洗衣机用齿轮电机的输出杆复原延迟装置

技术领域

本发明涉及一种洗衣机用齿轮电机，尤其涉及其输出杆复原延迟装置。

背景技术

一般来说，洗衣机用齿轮电机是在驱动轴切换型洗衣机中用来驱动离合器或是驱动排水阀的。

从大的来讲，现有的齿轮电机由构成外观的机壳、安装在机壳内部，由转子和定子组成的电机、位于转子的上端的齿轮或输出凸轮、与齿轮或输出凸轮相咬合，受电机的传导动力的作用而动作的输出杆等输出部件组成。

并且这种现有的齿轮电机还具有根据其用途、当电机on或off时能够使输出轴前进的构造。

另外，当如上所述使用输出凸轮时，在构造上可以根据输出凸轮的形态而使其分两段动作，关于这种示例在专利申请编号10-1996-19524号上有详细记载。

专利申请编号10-1996-19524号所记载的发明是本申请人提出了申请并得到了权力的关于洗衣机用齿轮电机的发明(专利注册号：10-0179268-00)，是一种特别适合驱动排水阀的齿轮电机的结构。

但是由于现有的这种洗衣机用齿轮电机的构造当电机off时输出杆总是要复原到初始状态，因此当把现有的构造原样地用作洗衣机的驱动轴切换用离合器电机或门锁装置上时，它存在会引起下列问题的缺点。

首先说明一下现有的齿轮电机应用在门锁装置上时所存在的问题。

当齿轮电机应用在门锁装置上时，由于门上有卡坎部(卡槽或突起)，因此当齿轮电机on时，与转子连动的输出杆会前进并卡在卡坎部上，从而将门锁住。

在像这样门被锁住的状态下，当由于使用者在脱水过程进行的过程中按动了动作中止键从而使洗衣机暂停、或是停电、电源线被拔、脱水过程结束等原因使得电机上的电源没有接通时，现有的齿轮电机的输出杆总是在把门锁住的情况下又恢复到初始位置，因此会将门锁打开。

另外，在门锁打开的状态下，脱水槽会做惯性旋转，当使用者在脱水槽做惯性旋转的初期打开门时，由于脱水槽不是处于旋转数充分降下来的状态，因此会发生安全上的问题。

也就是说电机上即使没有接通电源，滚筒也会在惯性的作用下做一定时间的惯性旋转，可以说惯性旋转的停止时间是与滚筒上所连接的负载和旋转数成比例地增加的，当在惯性旋转的初期打开门时，由于脱水槽不是处于旋转数充分降下来的状态，因此存在当使用者取出洗涤物时会碰到手等诸多安全上的问题。

下面就现有的齿轮电机用作驱动轴切换型离合器装置的离合器电机时所存在的问题予以说明。

最新出现了一种不但利用BLDC电机，还对动力传导路径进行分别控制，从而在洗涤时使搅拌器低速旋转进行洗涤，脱水时使搅拌器和脱水槽同时高速旋转进行脱水的构造。

齿轮电机是可以作为用来滑动驱动这种驱动轴切换型离合器装置的离合器电机来用的，这里与齿轮电机应用在门锁装置上有所不同，把它设计成了当电机on时输出杆会被拉向齿轮电机一侧的结构。

但是，由于像这样用作离合器电机的齿轮电机或是电机是一种连接在其上的电源一旦接通输出杆就会恢复到初始位置的构造，因此当在只有搅拌器旋转的洗涤状态下出现瞬间停电时，滑动装置会下降，由此会造成滑动装置的锯齿的破损等问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点，本发明提供一种洗衣机用齿轮电机的输出杆复原延迟装置，其能够在电源断开(off)时延迟一定时间之后再使齿轮电机的输出杆被初始化的洗衣机用齿轮电机的输出杆复原延迟装置的构造。。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种洗衣机用齿轮电机的输出杆复原延迟装置，包括定子和转子、随着转子的旋转而旋转的驱动轴、随着驱动轴的旋转而连动移动的输出杆，并且当电源接通时能够使输出杆前进、电源断开时能够使输出杆后退从而恢复到初始位置的齿轮电机，其特征在于，在所述转子与输出轴之间有利用齿数比来使转子的旋转减速并向输出轴传导的齿轮串和安装于构成齿轮串的任意两个齿轮之间、通过滑动使输入端的齿轮的旋转减速并向输出端的齿轮传导的引导环组合件；所述齿轮串包括连接在齿轮电机的转子的上端的第1齿轮，与第1齿轮相咬合的第2齿轮，安装在与第2齿轮的中心轴相同的轴上的能够在第2齿轮的上方沿轴滑动并以另外的速度旋转的第3齿轮，与第3齿轮相咬合的第4齿轮、及与第4齿轮相咬合的输出轴齿轮；所述引导环组合件由安装在齿轮串的第2齿轮与第3齿轮之间的并与第2齿轮相咬合的下部齿轮、安装在所述下部齿轮的上部的转子、有一定间隔地安装在转子的外侧并能够将转子包围起来的引导环、有上述引导环固定在其上并能够与引导环一起旋转的引导环齿轮、及能够使所述转子与下部齿轮之间有一定间隔而将转子向上部抬起的弹性部件构成。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的齿轮电机装置的构造的截面图

图2为单独显示图1的输出端的构造的平面图

图3为本发明的装置应用在滚筒洗衣机的门锁装置上时洗衣机的脱水过程的时间与旋转数的关系的曲线图

图4为用来说明采用了本发明的阿拉古圆盘的原理的示意图

图纸的主要部分的符号的说明

1：齿轮电机    11：转子

12：定子       13：端子

21：第1齿轮    22：第2齿轮

23：下部齿轮   31：弹簧

32：转子       33：引导环

34：引导环齿轮 41：第3齿轮

42：第4齿轮    43：输出轴齿轮

5：输出杆      6：复原弹簧

具体实施方式

本发明在包括了定子12和转子11、随着转子11的旋转而旋转的驱动轴81、随着驱动轴81的旋转而连动移动的输出杆5，并且当电源接通时能够使输出杆5前进、电源断开时能够使输出杆5后退从而恢复到初始位置的齿轮电机1中，在转子11与输出轴5之间有利用齿数比来使转子11的旋转减速并向输出轴5传导的齿轮串(gear train)和安装于构成齿轮串的任意两个齿轮之间、通过滑动使输入端的齿轮的旋转减速并向输出端的齿轮传导的引导环组合件。

在这里，所述齿轮串包括连接在齿轮电机1的转子11的上端的第1齿轮21、与第1齿轮21相咬合的第2齿轮22、安装在与第2齿轮22的中心轴相同的轴上的能够在第2齿轮22的上方沿轴滑动并以另外的速度旋转的第3齿轮41、及与第3齿轮41相咬合的第4齿轮42、与第4齿轮42相咬合的输出轴齿轮43而构成。

另外，所述引导环组合件由安装在齿轮串的第2齿轮22与第3齿轮41之间的并与第2齿轮22相咬合的下部齿轮23、安装在下部齿轮23的上部的转子32、有一定间隔地安装在转子32的外侧并能够将转子32包围起来的引导环33、有引导环33固定在其上并能够与引导环33一起旋转的引导环齿轮34、为能够使转子32与下部齿轮23之间有一定间隔而将转子32向上部抬起的弹性部件31构成。

所述引导环33用铝或铜等导电性好的材料制成，弹性部件31采用的是两端有卡子结构的压缩弹簧。

另外，在与输出轴齿轮43相咬合的输出杆5上有齿条。

并且在与输出轴齿轮43相咬合的输出杆5的一端与输出杆后方的固定端9之间装有复原弹簧6。在这里复原弹簧采用的是伸展弹簧。

另外，未说明的符号81至85是作为各个齿轮的旋转中心来用的中心轴。

下面以齿轮电机用在门锁装置上为例对本发明的齿轮电机的动作过程予以说明。

首先说明一下为了将门锁住输出杆5向前移动的过程。

如果在图1所示的端子3上接通电源，那么在定子12上就会有电流流过，转子11就会旋转。

这时，连接在转子11上的第1齿轮21会旋转，与其相咬合的第2齿轮22、下部齿轮23也会旋转，与此同时，为了能够使下部齿轮23与转子11之间保留一定间隔而设置的弹簧31也会通过咬合而旋转。

并且，如果在弹簧的作用下由N、S极构成的永磁体——转子32旋转，那么根据“阿拉古圆盘”原理(下述)，转子32外侧的圆筒形引导环(用铝或铜等导电性好的材料制成)也会随之旋转。这时引导环33的旋转力与旋转数以及永磁体的磁力线数成正比。

另外，如果引导环33旋转，那么通过固定着引导环33的引导环齿轮34以及构成减速部的第3齿轮41、第4齿轮，旋转数会减少而转矩会增大，从而会使输出轴齿轮43旋转，由此输出轴齿轮43会推动具备了齿条(图3)的输出杆5。

此时，一侧末端固定在固定端9上的复原弹簧6会被拉长，因此如果输出杆5前进一定量，那么引导环33就会不能再旋转并停止下来。

但是，即使在这种状态下，由于齿轮电机1还处于on状态，因此永磁体——转子32还会继续旋转。

即随着输出杆5卡在门的槽内而不能继续前进，引导环33上会挂上负载，因此转子32会相对于引导环33而滑动(slip)并旋转。

另一方面，前进着的输出杆5随着前进的结束会与形成于门上的孔或突起(图中未示)结合从而保持锁着的状态。

总之，为了实现锁门而使输出杆5前进的目的，动力会从转子11经由安装在输出轴齿轮43之间的数个减速用的齿轮和引导环组合件而传导到齿轮电机1的驱动力传导到输出杆5上为止的过程中会产生数秒(sec)乃至数十秒的时间延迟。

下面说明一下输出杆5为了打开门锁而恢复到初始状态的过程。

如上所述，如果在引导环33与转子32之间保有旋转力的门被锁住的状态下电源off，那么转子11的旋转就会停止，此时引导环33内的转子32也会停止。随之引导环33的旋转力也就消失了。

由此，在复原弹簧6的复原力的作用下，输出轴齿轮43、第3、4齿轮41、42以及引导环33、引导环齿轮34会进行逆旋转从而使输出杆5复原。

同样，像这样打开门锁时，为了使输出杆5复原，由于在输出轴齿轮43之间具备了数个减速用的齿轮和引导环33，因此从转子11传导过来也会产生数秒乃至数十秒的延迟。

因此利用这种效果可以在脱水进行的过程中由于停电等原因而使电源off时使脱水槽的停止时间延长，从而可以在脱水槽的旋转速度充分降低下来的情况下打开门锁，达到保证使用者的安全的目的。

另外，图3是本发明的装置应用在滚筒洗衣机的门锁装置上时洗衣机在脱水过程中的时间与旋转数的关系的曲线图，区间1作为电机停止时间能够满足数秒的旋转数区间，门处于没有锁上的状态。

区间2是电机停止时间没被满足的旋转数区间，区间3是本发明的锁门延迟区间。

另外，区间4作为脱水槽停止下来所需要的时间能够满足数秒的区间，定义为门锁被打开并可以开门的区间，区间5作为将区间3和区间4合起来的区间，定义为由于停电等电源被切断等原因开始制动的区间。

下面通过曲线图对本发明的装置的设计背景以及洗涤过程中的门锁装置的动作过程予以说明。

首先，当洗衣机进行脱水时，旋转中的脱水槽要想停止下来需要一定的时间。在这里，停止时间是与脱水槽的负载以及旋转数成比例地增加的。

但是在利用电制动的洗衣机中，当由于停电等原因电源被切断时，为了缩短停止时间存在将电机的输出加大的负担。

而利用采用了本发明的齿轮电机1的动作延迟型门锁装置可以在脱水槽的旋转数较低的区间内将门打开。

也就是在曲线图上的区间1内，在停止时满足停止时间的旋转数内使门不被锁位(感知电机旋转数)，而在由区间1变化到区间2的时间点上使门锁装置实现动作。在这里，考虑到门锁装置的延迟时间而在区间1的最终点使锁门动作开始进行。

在区间2内只实现锁门动作，使门不能被打开，而在区间3的开始点(即由于停电等原因电源被切断的时间点)上电机实现制动。在这里，电机制动时把电机发生惯性旋转时所产生的电力作为动力源来使用。

另外，本发明的门锁装置经过由于停电等原因电源被切断的区间3而复原，经过区间3到达区间4内才可以将门打开。

现有的螺线管式的门锁装置由于电源被切断时输出杆5立刻复原，因而门能够被打开的区间是区间5，在包含在区间5内的区间3中脱水槽是高速旋转着的，因此在这个区间内将门打开对于消费者来说是很危险的。因此需要做到进入到脱水槽的停止时间满足数秒的区间4内之后才可以将门打开，只有这样才能保证消费者在较低的旋转数下安全地把洗涤物取出。

如图4所示，如果把永磁体按箭头方向移动，那么圆盘(导体)也会沿着永磁体移动的方向旋转。

如果从电的方面说明的话就是由于因磁体而形成的磁力线与磁体一起移动，因而圆盘(导体)会切割磁力线，根据弗莱明的左手法则在圆盘内会诱发出电流并且电流I呈螺旋形流过，这种被诱发出的螺旋形电流(引导电流)与磁力线相互作用会产生电磁力F，这个力的作用方向与磁体的移动方向相同，这就是电机的旋转原理也被称作“阿拉古圆盘”。

此时阿拉古圆盘上的磁力线的旋转与电动机的定子所生成的磁场相同，圆盘(导体)与转子相同，实际的电动机设计得具有比这更好的旋转力并且效率也更高。

本发明就是利用这个原理，在永磁体转子32的外侧设置引导环33，通过使转子32旋转而使引导环33也随之旋转。

另外，当本发明的输出杆复原延迟型齿轮电机1用作离合器电机时，由于连接在电机上的电源off时输出杆5会延迟一定时间再复原，因此在只有搅拌器在旋转的洗涤状态下即使出现瞬间停电也不会出现因滑动装置的下降而引发锯齿破损的现象。

即发生瞬间停电时，因输出杆5的复原而引起的滑动装置的下降也有一定时间的延迟，也就是说由于瞬间停电发生在短时间内并且电源会马上接通，因此现有技术中在输出杆5没有延时的情况下发生瞬间停电时由于滑动装置的下降和上升而引起的锯齿的破损的问题就被解决了。

另外，本发明的输出杆动作延迟型齿轮电机不单可以应用在离合器以及门锁装置上，它还可以应用在动作时需要延时的多种多样的装置上，当然在不脱离本发明的技术理念的范畴内是能够做出多种变形和修改的。

特别是通过变动构成齿轮串的齿轮的个数和齿轮的齿数比、变动构成引导环33和转子11的永磁体等可以非常容易地改变输出杆5的动作延迟时间。

发明的效果：

如上所述，本发明通过改善驱动洗衣机的离合器或排水阀、或是锁住洗衣机的门时所用到的齿轮电机的构造，能够在电源断开(off)时延迟一定时间之后再使齿轮电机的输出杆被初始化。

因此本发明的齿轮电机1应用在门锁装置上时能够提高动作的可靠性和安全性。

即在脱水结束或脱水进行的过程中由于使用者的操作而暂停或是停电等原因而使电机上的电源被切断时，门锁不是被马上打开而是延迟一定时间之后门锁(locking)才被打开从而使门可以开放，因此能够切实地防止出现门打开时由于惯性旋转着的脱水槽而引发的安全事故。

总之，本发明能够在由于脱水结束或是其它原因而使得在脱水过程中电机出现off时，在延迟一定时间之后才使门被锁住的状态被解除，因此能够保证使用者的安全。

另外，当本发明的齿轮电机1作为离合器电机来用时，即使在洗涤状态下出现瞬间停电，由于输出杆5的复原需要延迟一定时间，因此可以避免发生由于滑动装置的下降而引起的锯齿的破损。

Claims (5)

1.一种洗衣机用齿轮电机的输出杆复原延迟装置，包括定子和转子、随着转子的旋转而旋转的驱动轴、随着驱动轴的旋转而连动移动的输出杆，并且当电源接通时能够使输出杆前进、电源断开时能够使输出杆后退从而恢复到初始位置的齿轮电机，其特征在于，

在所述转子与输出轴之间有利用齿数比来使转子的旋转减速并向输出轴传导的齿轮串和安装于构成齿轮串的任意两个齿轮之间、通过滑动使输入端的齿轮的旋转减速并向输出端的齿轮传导的引导环组合件；

所述齿轮串包括连接在齿轮电机的转子的上端的第1齿轮，与第1齿轮相咬合的第2齿轮，安装在与第2齿轮的中心轴相同的轴上的能够在第2齿轮的上方沿轴滑动并以另外的速度旋转的第3齿轮，与第3齿轮相咬合的第4齿轮、及与第4齿轮相咬合的输出轴齿轮；

所述引导环组合件由安装在齿轮串的第2齿轮与第3齿轮之间的并与第2齿轮相咬合的下部齿轮、安装在所述下部齿轮的上部的转子、有一定间隔地安装在转子的外侧并能够将转子包围起来的引导环、有上述引导环固定在其上并能够与引导环一起旋转的引导环齿轮、及能够使所述转子与下部齿轮之间有一定间隔而将转子向上部抬起的弹性部件构成。

2.根据权利要求1所述的洗衣机用齿轮电机的输出杆复原延迟装置，其特征在于所述引导环用铝或铜导电性好的材料制成。

3.根据权利要求1所述的洗衣机用齿轮电机的输出杆复原延迟装置，其特征在于所述弹性部件是两端有卡子结构的压缩弹簧。

4.根据权利要求1所述的洗衣机用齿轮电机的输出杆复原延迟装置，其特征在于在与所述输出轴齿轮相咬合的输出杆上有齿条。

5.根据权利要求1或4所述的洗衣机用齿轮电机的输出杆复原延迟装置，其特征在于在与所述输出轴齿轮相咬合的输出杆的一端与输出杆后方的固定端之间装有复原弹簧。

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