JP2006026409A - 洗濯機及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動部の構造を簡素化させると共に、小型のモーターを適用しても充分な回転トルクを得ることのできる洗濯機及びその制御方法を提供する。
【解決手段】 外槽に固定されるベアリングハウジングと；前記ベアリングハウジングに設置されるモーターと；前記ベアリングハウジングの内部に設置されると共に、内槽に連結されるリングギアシャフトと；前記リングギアシャフトの内部に設置されるキャリアシャフトと；前記キャリアシャフトの内部に設置されると共に、モーターに軸結合される駆動シャフトと；前記リングギアシャフトと、前記キャリアシャフトとの間に前記リングギアシャフトを減速できるように設置される減速器と；前記駆動シャフトが一方向に回転する場合、前記キャリアシャフトを拘束し、前記駆動シャフトが他方向に回転する場合、前記キャリアシャフト、リングギアシャフト、及び駆動シャフトのうち二つを相互に拘束する一方向拘束装置と、を含んで構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は洗濯機に関し、特に、駆動部の構造を簡素化させると共に、小型のモーターを適用しても充分な回転トルクを得ることのできる洗濯機及びその制御方法に関するものである。

一般的な洗濯機は、洗濯水の水流による作用と、洗剤などの化学的な作用によって洗濯物を洗濯する装置である。

洗濯機は、洗濯物の投入方式によってトップロッド方式の洗濯機と、フロン（登録商標）トロッド方式の洗濯機とに大きく区分される。トップロッド方式の洗濯機には内槽のみ回転する方式の洗濯機、及びパルセーター洗濯機などがあり、フロン（登録商標）トロッド方式の洗濯機にはドラム洗濯機などがある。

洗濯機には、洗濯及び脱水を行うために駆動部が設置される。駆動部にはインダクションモーターが適用される。インダクションモーターは、ブラシと整流子が設置されず、またローターにマグネットを適用しない。
インダクションモーターは、ブラシや整流子の焼損、マグネットの減磁作用がない。また、インダクションモーターは、ステーター巻線に流れる電流により発生する回転電界と、ローターで発生する誘導電流との相互作用によって回転力が発生する。

前記インダクションモーターには洗濯軸が連結され、洗濯軸には減速器が設置される。また、洗濯軸には減速器によって内槽を加減速させるためにクラッチが設置される。このようなドラム洗濯機は、洗濯工程時には減速器によって内槽が低速回転しながら洗濯物を洗濯する。また、脱水工程時には高速回転することによって洗濯物を脱水する。

しかしながら、従来の洗濯機の駆動部には次のような問題点があった。

第一に、前記駆動部にインダクションモーターを適用した場合、モーターの単価を下げることはできるが、モーターの回転速度を調節するために別途のクラッチと、減速装置が設置されるので、駆動部の構造が複雑となる。

第二に、前記駆動部はクラッチのような装置が連動するので、機械的な騒音と電気的な騒音が増加する。

第三に、洗濯工程時には減速器によって内槽の回転数を減速することにより、その分トルクが増加するので、直ぐに洗濯工程に入ることができる反面、脱水工程時には内槽を高速回転させるため、トルクが減少せず、内槽の負荷が増加して直ぐに脱水工程に入ることができなかった。特に、小型モーターを適用する場合、このような問題点はさらに顕著に現れる。

第四に、従来は脱水工程に入るために、内槽を正逆に回転させながらトルクを一定に増加させた後、脱水モードで回転させ、洗濯物を均等に分布させる工程を別途行う方法を適用した。しかし、このような方法を適用する場合、脱水モードに入るまでの時間が長くなり、脱水時間が延長し、消費電力も増加する。

第五に、上記のように脱水工程に入るために内槽を正逆回転する場合、機械的な騒音と電気的な騒音が激しく発生する。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、駆動部の構造を簡素化させると共に、小型のモーターを適用しても充分な回転トルクを得ることのできる洗濯機及びその制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一実施例によれば、外槽に固定されるベアリングハウジングと；前記ベアリングハウジングに設置されるモーターと；前記ベアリングハウジングの内部に回転可能に設置されると共に、内槽に連結されるリングギアシャフトと；前記リングギアシャフトの内部に回転可能に設置されるキャリアシャフトと；前記キャリアシャフトの内部に回転可能に設置されると共に、モーターに軸結合される駆動シャフトと；前記リングギアシャフトと、前記キャリアシャフトとの間に前記リングギアシャフトを減速できるように設置される減速器と；前記駆動シャフトが一方向に回転する場合、前記キャリアシャフトを拘束し、前記駆動シャフトが他方向に回転する場合、前記キャリアシャフト、リングギアシャフト、及び駆動シャフトのうち二つを相互に拘束する一方向拘束装置と、を含んで構成されることを特徴とする洗濯機の駆動部を提供する。

この際、前記一方向拘束装置は、前記ベアリングハウジングとキャリアシャフトとの間に設置され、前記駆動シャフトが一方向に回転する時にのみ前記キャリアシャフトをベアリングハウジングに拘束させる第１ワンウェイベアリングと；前記リングギアシャフトとキャリアシャフトとの間に設置され、前記駆動シャフトが他方向に回転する時にのみ前記リングギアシャフトと、キャリアシャフトを拘束させる第２ワンウェイベアリングとで構成されることが好ましい。

又は、前記一方向拘束装置は、前記ベアリングハウジングとキャリアシャフトの間に設置され、前記駆動シャフトが一方向に回転する場合にのみ前記キャリアシャフトをベアリングハウジングに拘束させる第１ワンウェイベアリングと；前記キャリアシャフトと駆動シャフトの間に設置され、前記駆動シャフトが他方向に回転する場合にのみ前記キャリアシャフトと、駆動シャフトを拘束させる第２ワンウェイベアリングとで構成されることが好ましい。

又は、前記一方向拘束装置は、前記ベアリングハウジングとキャリアシャフトの間に設置され、前記駆動シャフトが一方向に回転する場合にのみ前記キャリアシャフトをベアリングハウジングに拘束させる第１ワンウェイベアリングと、前記リングギアシャフトと駆動シャフトの間に設置され、前記駆動シャフトが他方向に回転する場合にのみ前記リングギアシャフトと、駆動シャフトを拘束させる第２ワンウェイベアリングとで構成されることが好ましい。

この際、前記駆動シャフトの先端部はリングギアシャフトに挿入され、前記第２ワンウェイベアリングは、前記駆動シャフトの先端部とリングギアシャフトとの間に設置されることがさらに好ましい。

前記リングギアシャフトの外周面には、前記リングギアシャフトが両方向に回転するように支持用ベアリングが設置され、前記リングギアシャフト、キャリアシャフト、及び駆動シャフトの間には、両方向に回転するように支持用ベアリングがそれぞれ設置されることが好ましい。

又、前記減速器は、前記駆動シャフトの外周面に形成された太陽ギアと、前記太陽ギアと噛み合って太陽ギアを中心に公転及び自転するように設置される遊星ギアと、前記遊星ギアと噛み合うように前記リングギアシャフトの内周面に形成される内歯ギアとを含んで構成されることが好ましい。

尚、本発明の異なる形態によれば、脱水工程時、前記ローターを一方向に回転させ、前記内槽をローターと反対方向に低速回転させる予備加速段階と；前記ローターを逆回転させることにより、前記内槽を低速回転方向と同一の方向に加速させるダイナミッククラッチング段階と；前記ローターを正規脱水回転数で加速させ、洗濯物を脱水する正規加速段階とを含んで構成されることを特徴とする洗濯機の制御方法を提供する。

前記ダイナミッククラッチング段階では、内槽が所定の回転数に到達すると、前記ローターを逆回転させることが好ましい。この際、ダイナミッククラッチング段階ではローターを停止させた後、逆回転させることがさらに好ましい。

また、前記予備加速段階では、洗濯物が偏って分布せず、均等に分布できる速度で内槽を回転させることが好ましい。この際、前記予備加速段階では、内槽を８０〜２００ｒｐｍで回転させることがさらに好ましい。

また、前記正規加速段階は、前記内槽を所定の回転数で加速させる予備脱水モードと；前記予備脱水モードに到達すると、前記内槽を正規脱水回転数で加速する正規脱水モードとを含んで構成されることが好ましい。

前記予備脱水モードでは、洗濯物が偏って分布せず、均等に分布できる速度で内槽を回転させることが好ましい。

また、前記予備脱水モードでは、前記内槽を、所定の段階にかけて洗濯物が均等に分布できる速度に到達させることが好ましい。例えば、この際、前記予備脱水モードでは、内槽が５０〜６０ｒｐｍに到達するまで１次的に加速した後、８０〜２００ｒｐｍに到達するまで２次的に加速することがさらに好ましい。

本発明のさらに異なる形態によれば、ローターを一方向に回転させ、内槽を低速回転させる洗濯段階と；ローターを一方向に回転させ、内槽を低速回転させる濯ぎ段階と；前記洗濯段階と濯ぎ段階が完了し、洗浄水が排水された後、前記ローターを一方向に回転させ、前記内槽をローターと反対方向に低速回転させる予備加速段階と、前記ローターを逆回転させることにより、前記内槽を低速回転方向と同一方向に加速させるダイナミッククラッチング段階と、前記ローターを正規脱水回転数で加速させ、洗濯物を脱水する正規加速段階とを含む脱水段階とを備えて構成された洗濯機の制御方法を提供する。

本発明に係る洗濯機の駆動部及びその制御方法には次のような効果がある。

第一に、本発明によれば、前記洗濯機の駆動部は、ローターを正逆回転させることにより、内槽を加減速させるので、別途のクラッチ装置を設置する必要がない。よって、駆動部の構造をより簡素化することができ、駆動部のコストを下げることができる。

第二に、本発明によれば、前記駆動部は、クラッチのような装置が連動しないため、機械的な騒音が減少し、モーターの回転速度を制御する必要がないため、電気的な騒音が顕著に減少する。

第三に、本発明によれば、前記洗濯方法は、脱水工程の初期に内槽を低速回転させ、前記内槽が高速回転する時まで内槽の負荷を減少させることにより、小型モーターでも脱水工程の初期に内槽を直ぐに回転させることができ、よって、脱水工程に直ぐに入ることができるという効果がある。

第四に、脱水工程の初期に内槽が低速回転するので、正規脱水工程に入るまでの時間を短縮できる。また、内槽が低速回転する間に洗濯物を均等にすることで、洗濯物の均等な分布のための別途の工程を行う必要がないので、全体的な脱水時間を減少させ、消費電力を減少させることができる。

第五に、脱水工程の初期には内槽を低速回転させるので、前記モーターに供給される電流を均一にすることによって電気的な騒音を減少させることができる。

以下、本発明の好適な実施例について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

まず、本発明に係る洗濯機の駆動部に関する実施例を添付の図面を参照にして説明する。
図１を参照にすると、前記洗濯機の駆動部は、ベアリングハウジング１１、モーター１２、リングギアシャフト１３、キャリアシャフト１４、駆動シャフト１５、減速器１６、１７、１８、及び一方向拘束装置２１、２２を含んで構成される。

前記ベアリングハウジング１１は外槽１に固定され、前記外槽１の内部には内槽が回転可能に設置される。この際、前記ベアリングハウジングは、ボルトのような締結部材によって外槽に固定される。

前記ベアリングハウジング１１にはモーター１２が設置される。この際、モーターは正逆に回転可能なものを適用する。前記モーター１２としては、図１に示したように、ローター１２ｂがステーター１２ａの外側で回転するアウターローター型モーターを適用する。

又は、図示してはいないが、ローターがステーターの中心部で回転するインナーローター型モーターを適用することができる。このようなモーター１２としては、インダクションモーターやブラシレスモーターを提示する。

前記ベアリングハウジング１１の内部には、リングギアシャフト１３が回転可能に設置される。このようなリングギアシャフト１３は、外槽１を貫通して内槽（図示せず）に連結され、前記内槽に駆動力を伝達する。

このようなリングギアシャフト１３は、中心部が外側に拡張され、前記拡張された部分の内部には減速器などが設置される。
前記リングギアシャフト１３の内部には、回転可能なようにキャリアシャフト１４が設置され、前記キャリアシャフト１４の内部には、回転可能なように駆動シャフト１５が設置される。前記駆動シャフト１５は、ローター１２ｂに軸結合すると共に、減速器に連結される。

この際、前記モーター１２がアウターローター型モーターである場合、前記駆動シャフト１５は、図１に示すようにアウターローターに連結される。また、前記モーター１２がインナーローター型モーター１２の場合、前記駆動シャフト１５はインナーローターに連結される。

前記減速器は、リングギアシャフト１３と、キャリアシャフト１４の間に前記リングギアシャフト１３を減速できるように設置される。
このような減速器は、駆動シャフト１５の外周面に形成された太陽ギア１６と、前記太陽ギアと噛み合って太陽ギア１６を中心に公転及び自転するように設置される遊星ギア１７と、前記遊星ギアと噛み合うように前記リングギアシャフト１３の内周面に形成される内歯ギア１８とを含んで構成されている。

この際、前記遊星ギア１７は、キャリアシャフト１４の上端に上向に突出した軸部１４ａに自転可能に挿入される。したがって、前記遊星ギア１７は、キャリアシャフト１４と共に回転することにより、前記太陽ギア１６を中心に公転する一方、軸部１４ａを中心に自転する。ここで、前記太陽ギア１６と遊星ギア１７、及び内歯ギア１８のギア比は、リングギアシャフト１３の減速比を勘案して適切に設計されなければならない。

一方、前記一方向拘束装置は、駆動シャフト１５が一方向に回転する場合、前記キャリアシャフト１４を拘束し、前記駆動シャフト１５が他方向に回転する場合、前記キャリアシャフト１４、リングギアシャフト１３、及び駆動シャフト１５のうち二つを相互に拘束するように設置される。

以下、前記一方向拘束装置の第１実施例を説明する。

前記一方向拘束装置は、図１に示したように、前記ベアリングハウジング１１と、キャリアシャフト１４の間に設置され、前記駆動シャフト１５が一方向に回転する時にのみ前記キャリアシャフト１４をベアリングハウジング１１に拘束させる第１ワンウェイベアリング２１と、前記リングギアシャフト１３とキャリアシャフト１４の間に設置され、前記駆動シャフト１５が他方向に回転する時にのみ前記リングギアシャフト１３とキャリアシャフト１４を拘束する第２ワンウェイベアリング２２とで構成されている。

この際、前記第１、２ワンウェイベアリング２１、２２は、図２ａ及び図２ｂに示したように、ベアリング支持体の内周面に沿って多数のグルーブＧが形成され、前記各グルーブにはボールＢが回転可能に設置される。この際、前記各グルーブは、一方が大きな曲率を有し、他方が小さい曲率を有するように形成される。

したがって、所定のシャフトが一方向に回転する場合、図２ａに示したように、ボールＢがグルーブＧの大きな曲率を有する方向に移動することにより、所定のシャフトを拘束する。また、所定のシャフトが他方向に回転する場合、図２ｂに示したように、ボールがグルーブの小さい曲率を有する方向に移動することにより、所定のシャフトを解除する。

そして、前記リングギアシャフト１３の外周面には、前記リングギアシャフト１３が両方向に回転するように支持用ベアリング２５が設置される。このような支持用ベアリング２５は、リングギアシャフトと外槽、及びベアリングハウジングの間に設置される。

また、前記キャリアシャフト１４と駆動シャフト１５の間には、前記駆動シャフト１５が支持されると共に、両方向に回転するように支持用ベアリング２６がさらに設置される。

このように構成された一方向拘束装置の第１実施例が適用された駆動部の作用を説明する。

図３ａ及び図３ｂを参照にして、洗濯機が洗濯工程モードで運転される場合、前記駆動部の作用について説明する。図３ａでは回転していないシャフトをＸで、図３ｂでは回転していないワンウェイベアリングをＸで示した。

洗濯工程が始まり、モーター１２に電源が印加されると、前記ステーター１２ａとローター１２ｂの作用によって駆動力が発生する。この際、駆動部にインダクションモーターを適用する場合、前記ステーターの巻線部に流れる電流により発生する回転電界と、前記ローターのコアで発生する誘導電流との相互作用によって駆動力が発生する。また、駆動部にブラシレスモーターを適用する場合、前記ステーターの巻線部と、ローターのマグネットで発生する電磁気力によって駆動力が発生する。

前記ローター１２ｂが一方向に回転することにより、前記駆動シャフト１５は、図３ａに示したように、一方向（時計方向）に回転する（ω_input）。
この際、前記キャリアシャフト１４は、第１ワンウェイベアリング２１によってベアリングハウジング１１に拘束される（ω_carrier）。即ち、前記第１ワンウェイベアリング２１のボールが図２ａに示したようにグルーブの大きな曲率側に移動することにより、前記キャリアシャフト１４が回転できないように拘束される。

また、前記第２ワンウェイベアリング２２は、第１ワンウェイベアリング２１と拘束する方向が反対となるように設置されるので、前記リングギアシャフト１３はキャリアシャフト１４に拘束されない。即ち、前記第２ワンウェイベアリング２２のボールが図２ｂに示したようにグルーブの小さい曲率側に移動することにより、前記リングギアシャフト１３は回転可能になる。

このような状態で、前記太陽ギア１６と噛み合った遊星ギア１７は駆動シャフト１６の回転方向と反対方向（反時計方向）に自転する（ω_planet）。この際、前記キャリアシャフト１４が第１ワンウェイベアリング２１によってベアリングハウジング１１に拘束されるので、前記遊星ギア１７は太陽ギア１６を中心に公転はせず、自転のみをする。

前記遊星ギア１７は、リングギアシャフト１３の内歯ギア１８と噛み合っているため、前記リングギアシャフト１３は、遊星ギア１７の自転方向と同一の方向（反時計方向）に回転する（ω_ring）。即ち、図３ａ及び図３ｂに示したように、モーター１２と駆動シャフト１６の回転方向（ω_input）と、リングギアシャフト１３の回転方向（ω_ring）とが反対となる。

前記太陽ギア１６と遊星ギア１７、及び内歯ギア１８のギア比によって前記リングギアシャフト１３の回転速度が減速し、これにより、リングギアシャフト１３の先端部に連結された内槽が一定速度に減速する（ω_input>ω_ring）。

このように、洗濯工程時に内槽が低速で回転すると、トルクが相対的に大きくなるので、洗濯水の水流を形成しやすく、洗濯性能が向上する。

一方、前記駆動部は、濯ぎ工程時にも洗濯工程時と同一の作用をするので、濯ぎ工程についての説明は省略する。ここで、洗濯工程と濯ぎ工程とがそれぞれ完了し、洗浄水が排水された後には、脱水工程がそれぞれ行われる。以下、脱水工程について説明する。

図４ａ及び図４ｂを参照にして、洗濯機が脱水工程モードで運転される場合、前記駆動部の作用について説明する。図４ａでは、回転していないシャフトをＸで、図４ｂでは回転していないワンウェイベアリングをＸで示した。

脱水工程が始まり、モーター１２に電源が印加されると、前記ステーター１２ａとローター１２ｂの作用によって駆動力が発生する。前記ローター１２ｂが他方向に回転することにより、前記駆動シャフト１５は、図４ａに示したように、他方向（反時計方向）に回転する（ω_input）。この際、前記キャリアシャフト１４は、第１ワンウェイベアリング２１によってベアリングハウジング１１で拘束が解除される。即ち、前記第１ワンウェイベアリング２１のボールが図２ａに示したようにグルーブの小さい曲率側に移動することにより、前記キャリアシャフト１４が回転できるようになる（ω_carrier）。

同時に、第２ワンウェイベアリング２２は、第１ワンウェイベアリング２１と拘束する方向が反対となるように設置されるので、前記第２ワンウェイベアリングは、リングギアシャフト１３とキャリアシャフト１４を拘束する。即ち、前記第２ワンウェイベアリング２２のボールが図２ａに示したようにグルーブの大きな曲率側に移動することにより、前記リングギアシャフト１３とキャリアシャフト１４が相対的に回転できないように拘束される。

この際、前記太陽ギア１６と遊星ギア１７は相対的な回転運動をしないため、前記遊星ギア１７は自転しない（ω_planet）。この際、前記遊星ギア１７は太陽ギア１６を中心に公転のみする（ω_carrier）。したがって、前記リングギアシャフト１３は、図４ｂに示したように、駆動シャフト１５と同一の速度、及び同一の方向（反時計方向）に回転する(ω_input=ω_ring）。

このように、脱水工程時に内槽が高速で回転することにより、前記内槽の洗濯物が遠心力によって脱水される。

上述した第１実施例は、ローターを正方向に回転させたり、逆方向に回転させても内槽の回転方向は常に同一であり、ローターが一方向に回転する時、減速器によって内槽の回転数は減速する。

次に、前記洗濯機の駆動部の第２実施例について説明する。
第２実施例は、第１実施例に比べて一方向拘束手段の位置のみが変更されたもので、以下では第２実施例の特徴についてのみ説明し、第１実施例と同一の構成要素に関しては同一の符号を付する。

図５は、図１の駆動部を構成する一方向拘束装置の第２実施例を示す構成図で、図６ａ、図６ｂは、図５の洗濯機が洗濯モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。また、図７ａ、図７ｂは、図５の洗濯機が脱水モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。

図５を参照にすると、前記一方向拘束装置は、前記ベアリングハウジング１１と、キャリアシャフト１４の間に設置され、前記駆動シャフト１５が一方向に回転する時にのみ前記キャリアシャフト１４をベアリングハウジング１１に拘束させる第１ワンウェイベアリング３１と、前記キャリアシャフト１４と駆動シャフト１５の間に設置され、前記駆動シャフト１５が他方向に回転する時にのみ前記キャリアシャフト１４と駆動シャフト１５を拘束する第２ワンウェイベアリング３２とで構成されている。

この際、前記リングギアシャフト１３の外周面には、前記リングギアシャフト１３が両方向に回転するように支持用ベアリング３５が設置される。また、前記リングギアシャフト１３とキャリアシャフト１４の間には、前記キャリアシャフト１４が両方向に回転するように支持用ベアリング３６がさらに設置される。また、前記キャリアシャフト１４と駆動シャフト１５の間にも支持用ベアリングが設置される。

このように構成された一方向拘束装置の第２実施例が適用された駆動部の作用を説明する。

まず、図６ａ及び図６ｂを参照にして、洗濯機が洗濯工程モードで運転される場合、前記駆動部の作用について説明する。

洗濯工程が始まり、モーター１２に電源が印加されると、前記ステーター１２ａが一方向に回転することにより、前記駆動シャフト１５は、図６ａに示したように、一方向（時計方向）に回転する（ω_input）。この際、前記キャリアシャフト１４は、第１ワンウェイベアリング３１によってベアリングハウジング１１に拘束される（ω_carrier）。即ち、前記第１ワンウェイベアリング３１のボールＢが図２ａに示したようにグルーブの大きな曲率側に移動することにより、前記キャリアシャフト１４が回転できないように拘束される。

また、前記第２ワンウェイベアリング３２は、第１ワンウェイベアリング３１と拘束する方向が反対となるように設置されるので、前記駆動シャフト１５はキャリアシャフト１４に拘束されない。即ち、前記第２ワンウェイベアリング３２のボールＢが図２ｂに示したようにグルーブＧの小さい曲率側に移動することにより、前記駆動シャフトは回転可能になる。

このような状態で、前記太陽ギア１６と噛み合った遊星ギア１７は、駆動シャフト１６の回転方向と反対方向（反時計方向）に自転する（ω_planet）。この際、前記キャリアシャフト１４が第１ワンウェイベアリング３１によってベアリングハウジング１１に拘束されるので、前記遊星ギア１７は太陽ギア１６を中心に公転はしない。

前記遊星ギア１７は、リングギアシャフト１３の内歯ギア１８と噛み合っているため、前記リングギアシャフト１３は、遊星ギア１７の自転方向と同一方向（反時計方向）に回転する（ω_ring）。即ち、図６ａ及び図６ｂに示したように、モーター１２の回転方向（ω_input）と、リングギアシャフト１３の回転方向（ω_ring）とが反対となる。

前記太陽ギア１６と遊星ギア１７、及び内歯ギア１８のギア比によって前記リングギアシャフト１３の回転速度が減速され、これにより、リングギアシャフト１３の先端部に連結された内槽が一定に減速する（ω_input>ω_ring）。

次に、図７ａ及び図７ｂを参照にして、洗濯機が脱水工程モードで運転される場合、前記駆動部の作用について説明する。

脱水工程が始まり、モーター１２に電源が印加されると、前記ローター１２ｂが他方向（反時計方向）に回転することにより、前記駆動シャフト１５は、図７ａに示したように、他方向（反時計方向）に回転する（ω_input）。この際、前記キャリアシャフト１４は、第１ワンウェイベアリング３１によってベアリングハウジング１１で拘束が解除される。
即ち、前記第１ワンウェイベアリングのボールＢが、図２ｂに示したようにグルーブの小さい曲率側に移動することにより、前記キャリアシャフト１４が回転できるようになる（ω_carrier）。

同時に、第２ワンウェイベアリング３２は、第１ワンウェイベアリング３１と拘束する方向が反対となるように設置されるので、前記第２ワンウェイベアリング３２は、キャリアシャフト１４と駆動シャフト１５を拘束する。即ち、前記第２ワンウェイベアリング３２のボールが、図２ａに示したようにグルーブの大きな曲率側に移動することにより、前記キャリアシャフト１４と駆動シャフト１５が相対的に回転できないように拘束される。

また、前記太陽ギア１６と遊星ギア１７は相対的な回転運動をしないため、前記遊星ギア１７は自転しない（ω_planet）。この際、前記遊星ギア１７は太陽ギア１６を中心に公転のみする（ω_carrier）。したがって、前記リングギアシャフト１３は、図７ｂに示したように、駆動シャフト１５と同一の速度、及び同一の方向（反時計方向）に回転する(ω_input=ω_ring）。結局、脱水工程モードでは内槽を高速で回転させることができる。

上述した第２実施例は、ローターを正方向に回転させたり、逆方向に回転させても内槽の回転方向は常に同一であり、ローターが一方向に回転する時、減速器によって内槽の回転数は減速する。

次に、図８乃至図１０ｂを参照にして、前記洗濯機の駆動部の第３実施例について説明する。ここで、第３実施例は、第１実施例に比べて一方向拘束装置の位置のみが変更されたもので、以下では第３実施例の特徴についてのみ説明し、第１実施例と同一の構成要素に関しては同一の符号を付する。

図８は、図１の駆動部の第３実施例を示す構成図で、図９ａ、図９ｂは、図８の洗濯機が洗濯モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。
また、図１０ａ、図１０ｂは、図８の洗濯機が脱水モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。

図８を参照にすると、前記一方向拘束装置は、前記ベアリングハウジング１１と、キャリアシャフト１４の間に設置され、前記駆動シャフト１５が一方向に回転する時にのみ前記キャリアシャフト１４をベアリングハウジング１１に拘束させる第１ワンウェイベアリング４１と、前記リングギアシャフト１３と駆動シャフト１５の間に設置され、前記駆動シャフト１５が他方向に回転する時にのみ前記リングギアシャフト１３と駆動シャフト１５を拘束する第２ワンウェイベアリング４２とで構成されている。

この際、前記駆動シャフト１５の先端部はリングギアシャフト１３に挿入され、前記駆動シャフト１５の先端部と、リングギアシャフト１３の間には第２ワンウェイベアリング４２が設置される。

また、前記リングギアシャフト１３の外周面には、前記リングギアシャフト１３が両方向に回転するように支持用ベアリング４５が設置される。また、前記リングギアシャフト１３、キャリアシャフト１４、及び駆動シャフト１５の間には、両方向に回転するように支持用ベアリング４６が設置される。

このように構成された洗濯機の駆動部の第３実施例についてその作用を説明する。

まず、図９ａ及び図９ｂを参照にして、洗濯機が洗濯工程モードで運転される場合、前記駆動部の作用について説明する。

洗濯工程が始まり、モーター１２に電源が印加されると、前記ローター１２ｂが一方向（時計方向）に回転することにより、前記駆動シャフト１５は、図９ａに示したように、一方向（時計方向）に回転する（ω_input）。
この際、前記キャリアシャフト１４は、第１ワンウェイベアリング４１によってベアリングハウジング１１に拘束される（ω_carrier）。

また、前記第２ワンウェイベアリング４２は、第１ワンウェイベアリング４１と拘束する方向が反対となるように設置されるので、前記駆動シャフト１５はリングギアシャフト１３に拘束されない。

このような状態で、前記太陽ギア１６と噛み合った遊星ギア１７は、駆動シャフトの回転方向と反対方向（反時計方向）に自転する（ω_planet）。この際、前記キャリアシャフト１４が第１ワンウェイベアリング４１によってベアリングハウジング１１に拘束されるので、前記遊星ギア１７は太陽ギア１６を中心に公転はしない。

前記遊星ギア１７は、リングギアシャフト１３の内歯ギア１８と噛み合っているため、前記リングギアシャフト１３は、遊星ギア１７の自転方向と同一方向（反時計方向）に回転する（ω_ring）。即ち、図９ａ及び図９ｂに示したように、モーター１２の回転方向（ω_input）と、リングギアシャフト１３の回転方向（ω_ring）とが反対となる。

前記太陽ギア１６と遊星ギア１７、及び内歯ギア１８のギア比によって前記リングギアシャフト１３の回転速度が減速し、これにより、リングギアシャフト１３の先端部に連結された内槽が一定の速度で減速して回転する（ω_input>ω_ring）。

次に、図１０ａ及び図１０ｂを参照にして、洗濯機が脱水工程モードで運転される場合、前記駆動部の作用について説明する。

脱水工程が始まり、モーター１２に電源が印加されると、前記ローター１２ｂが他方向に回転することにより、前記駆動シャフト１５は、図１０ａに示したように、他方向（反時計方向）に回転する（ω_input）。
この際、前記キャリアシャフト１４は、第１ワンウェイベアリング４１によってベアリングハウジング１１で拘束が解除され、回転する（ω_carrier）。

同時に、第２ワンウェイベアリング４２は、第１ワンウェイベアリング４１と拘束する方向が反対となるように設置されるので、前記第２ワンウェイベアリング４２は、リングギアシャフト１３と駆動シャフト１５を拘束する。

また、前記太陽ギア１６と遊星ギア１７は相対的な回転運動をするため、前記遊星ギア１７は自転する（ω_planet）。また、前記キャリアシャフト１４は拘束されないため、前記遊星ギア１７は太陽ギア１６を中心に時計方向に空転する（ω_carrier）。この際、前記駆動シャフト１５とリングギアシャフト１３が第２ワンウェイベアリング４２によって拘束されるので、前記遊星ギア１７は自転及び公転するが、実質的に減速器としての役割は果せない。

したがって、前記リングギアシャフト１３は、図１０ｂに示したように、駆動シャフト１５と同一の速度、及び同一の方向（反時計方向）に回転する(ω_input=ω_ring）。結局、脱水工程モードでは内槽を高速で回転させることができる。

上述した第３実施例は、ローターを正方向に回転させたり、逆方向に回転させても内槽の回転方向は常に同一であり、ローターが一方向に回転する時、減速器によって内槽の回転数は減速する。

上記で説明した洗濯機の制御方法について図１１及び図１２を参照にして説明する。
図１１は、本発明に係る洗濯機の脱水方法を示すフローチャートで、図１２は、図１１の脱水方法でローター及び内槽などの回転数を示すグラフである。

前記洗浄工程と濯ぎ工程が始まると、前記ローターを一方向に回転させ、前記内槽をローターと反対方向に回転させる。これにより、洗濯物を洗浄して濯ぐ。このような洗浄工程及び濯ぎ工程が完了すると、洗浄水を排水し、脱水工程を行う。

このような洗濯機の脱水工程が始まると、前記ローターを一方向に回転させ、前記内槽をローターと反対方向に減速（低速）回転させる（Ｓ１１、Ｓ１２）。即ち、図１２でローターの回転速度（Ｓ曲線）は内槽の回転速度（Ｄ曲線）より大きくなる（ω₁＞ω₂）。

このように内槽は減速器によって減速回転するので、前記内槽が減速した分だけ前記ローターのトルクが上昇し、内槽の負荷は少なくなる。この際、洗濯物を均等に分布させ得る速度（図４ａのω₂）で内槽を回転させることが好ましい。例えば、前記内槽を８０〜２００ｒｐｍで回転させる。

このような内槽の回転数は内槽の容量と洗濯物量を勘案して決定されなければならない。即ち、内槽の容量が大きいほど内槽の直径が大きくなるので、洗濯物を均等に分布するためには相対的に高い回転数が要求され、内槽の容量が小さいほど内槽の直径が小さくなるため、洗濯物を均等にするためには相対的に低い回転数でも充分である。また、洗濯物の量が多い場合には高い回転数が要求され、少ない場合には低い回転数が要求される。

このように洗濯工程の初期に洗濯物を均等に分布させることで、前記内槽の揺れを防止して、前記外槽と内槽との衝突により発生する衝撃騒音を低下させることができる。
前記内槽が所定の回転数に到達すると（Ｓ１３）、即ち、図１２のｔ２時点になると、前記ローターを逆回転させる。この際、前記内槽を低速回転方向と同一方向に回転させる（Ｓ１５）。即ち、前記内槽はモーターがどの方向に回転しても同一の方向に回転する。
この際、前記ローターを停止させた（Ｓ１４）後、逆回転させることが好ましい(Ｓ１５）(図１２のｔ３時点)。

ここで、前記ローターを一方向に回転させてから逆方向に回転させ、前記内槽を同一の方向に低速回転させてから加速させる。これをダイナミッククラッチングという。
このようなダイナミッククラッチングによって内槽を回転させることで、前記内槽の負荷を減少させ、少容量のモーターでも脱水工程に直ぐに入ることができる。

前記ダイナミッククラッチング後には、前記ローターを正規脱水回転数へ加速回転させ、洗濯物を脱水する（Ｓ１７）。この際、前記内槽を所定の回転数（図１２のω₂）で加速させ、洗濯物を予備脱水する。

このような予備脱水時にも前記洗濯物を均等に分布させることのできる速度で、より好ましくは、所定の段階にわたって内槽を回転させることが好ましい。例えば、前記内槽が５０〜６０ｒｐｍに至るまで１次的に加速した後、８０〜２００ｒｐｍに至るまで２次的に加速する。この際、前記内槽の加速段階は、２００ｒｐｍに近いほど多段階に分けて加速する。

前記予備脱水段階に到達すると（Ｓ１６）、前記内槽を正規脱水回転数へ加速して洗濯物を脱水する（Ｓ１７）。

以上で説明したように、内槽を低速回転する予備脱水過程で洗濯物を均等に分布させた後、前記内槽を正規脱水回転数で回転させ洗濯物を脱水する。

上述した実施例の他にも本発明がその趣旨と範囲から外れることなく、他の特定の形態で具体化され得る事実は該当技術に通常の知識を有する者には自明なことである。したがって、上述した実施例は制限的なものでなく、例示的なものと見なされ、よって、本発明は、上述した詳細な説明に限定されず、添付した請求項の範囲、及びその同等範囲内で変更可能である。

本発明の洗濯機の駆動部の実施例を示す構成図である。 図１の一方向拘束装置が拘束された状態を示す断面図である。 図１の一方向拘束装置が解除された状態を示す断面図である。 図１の洗濯機が洗濯モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。 図１の洗濯機が洗濯モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。 図１の洗濯機が脱水モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。 図１の洗濯機が脱水モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。 図１の駆動部を構成する一方向拘束装置の第２実施例を示す構成図である。 図５の洗濯機が洗濯モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。 図５の洗濯機が洗濯モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。 図５の洗濯機が脱水モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。 図５の洗濯機が脱水モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。 図１の駆動部を構成する一方向拘束装置の第３実施例を示す構成図である。 図８の洗濯機が洗濯モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。 図８の洗濯機が洗濯モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。 図８の洗濯機が脱水モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。 図８の洗濯機が脱水モードで運転される時に駆動部の動作を示す動作状態図である。 本発明に係る洗濯機の脱水方法を示すフローチャートである。 図１１の脱水方法でローター及び内槽などの回転数を示すグラフである。

符号の説明

１ 外槽
１１ ベアリングハウジング
１２ モーター
１２ａ ステーター
１２ｂ ローター
１３ リングギアシャフト
１４ キャリアシャフト
１４ａ 軸部
１５ 駆動シャフト
１６ 太陽ギア
１７ 遊星ギア
１８ 内歯ギア
２１、３１、４１ 第１ワンウェイベアリング
２２、３２、４２ 第２ワンウェイベアリング
２５、２６、３５、３６、３７、４５、４６、４７ 支持用ベアリング
Ｇ グルーブ
Ｂ ボール

Claims (20)

1. 外槽に固定されるベアリングハウジングと、
   前記ベアリングハウジングに設置されるモーターと、
   前記ベアリングハウジングの内部に回転可能に設置されると共に、内槽に連結されるリングギアシャフトと、
   前記リングギアシャフトの内部に回転可能に設置されるキャリアシャフトと、
   前記キャリアシャフトの内部に回転可能に設置されると共に、モーターに軸結合される駆動シャフトと、
   前記リングギアシャフトと、前記キャリアシャフトとの間に前記リングギアシャフトを減速できるように設置される減速器と、
   前記駆動シャフトが一方向に回転する場合、前記キャリアシャフトを拘束し、前記駆動シャフトが他方向に回転する場合、前記キャリアシャフト、リングギアシャフト、及び駆動シャフトのうち二つを相互に拘束する一方向拘束装置と、を含んで構成されることを特徴とする洗濯機の駆動部。
2. 前記一方向拘束装置は、
   前記ベアリングハウジングとキャリアシャフトとの間に設置され、前記駆動シャフトが一方向に回転する時にのみ前記キャリアシャフトをベアリングハウジングに拘束させる第１ワンウェイベアリングと、
   前記リングギアシャフトとキャリアシャフトとの間に設置され、前記駆動シャフトが他方向に回転する時にのみ前記リングギアシャフトと、キャリアシャフトを拘束させる第２ワンウェイベアリングと、で構成されることを特徴とする請求項１に記載の洗濯機の駆動部。
3. 前記リングギアシャフトの外周面には、前記リングギアシャフトが両方向に回転するように支持用ベアリングが設置され、
   前記キャリアシャフトと駆動シャフトの間には、前記駆動シャフトが支持されると共に、両方向に回転するように支持用ベアリングが設置されることを特徴とする請求項２に記載の洗濯機の駆動部。
4. 前記一方向拘束装置は、
   前記ベアリングハウジングとキャリアシャフトの間に設置され、前記駆動シャフトが一方向に回転する場合にのみ前記キャリアシャフトをベアリングハウジングに拘束させる第１ワンウェイベアリングと、
   前記キャリアシャフトと駆動シャフトの間に設置され、前記駆動シャフトが他方向に回転する場合にのみ前記キャリアシャフトと、駆動シャフトを拘束させる第２ワンウェイベアリングと、で構成されることを特徴とする請求項１に記載の洗濯機の駆動部。
5. 前記リングギアシャフトの外周面には、前記リングギアシャフトが両方向に回転するように支持用ベアリングが設置され、
   前記リングギアシャフト、キャリアシャフト及び駆動シャフトの間には、前記キャリアシャフトが両方向に回転するように支持用ベアリングがそれぞれ設置されることを特徴とする請求項４に記載の洗濯機の駆動部。
6. 前記一方向拘束装置は、
   前記ベアリングハウジングとキャリアシャフトの間に設置され、前記駆動シャフトが一方向に回転する場合にのみ前記キャリアシャフトをベアリングハウジングに拘束させる第１ワンウェイベアリングと、
   前記リングギアシャフトと駆動シャフトの間に設置され、前記駆動シャフトが他方向に回転する場合にのみ前記リングギアシャフトと、駆動シャフトを拘束させる第２ワンウェイベアリングと、で構成されることを特徴とする請求項１に記載の洗濯機の駆動部。
7. 前記駆動シャフトの先端部はリングギアシャフトに挿入され、
   前記第２ワンウェイベアリングは、前記駆動シャフトの先端部とリングギアシャフトとの間に設置されることを特徴とする請求項６に記載の洗濯機の駆動部。
8. 前記リングギアシャフトの外周面には、前記リングギアシャフトが両方向に回転するように支持用ベアリングが設置され、
   前記リングギアシャフト、キャリアシャフト、及び駆動シャフトの間には、両方向に回転するように支持用ベアリングがそれぞれ設置されることを特徴とする請求項６に記載の洗濯機の駆動部。
9. 前記減速器は、
   前記駆動シャフトの外周面に形成された太陽ギアと、
   前記太陽ギアと噛み合って太陽ギアを中心に公転及び自転するように設置される遊星ギアと、
   前記遊星ギアと噛み合うように前記リングギアシャフトの内周面に形成される内歯ギアと、を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の洗濯機の駆動部。
10. 脱水工程時、前記ローターを一方向に回転させ、前記内槽をローターと反対方向に低速回転させる予備加速段階と、
    前記ローターを逆回転させることにより、前記内槽を低速回転方向と同一の方向に加速させるダイナミッククラッチング段階と、
    前記ローターを正規脱水回転数で加速させ、洗濯物を脱水する正規加速段階と、を含んで構成されることを特徴とする洗濯機の制御方法。
11. 前記ダイナミッククラッチング段階では、内槽が所定の回転数に到達すると、前記ローターを逆回転させることを特徴とする請求項１０に記載の洗濯機の制御方法。
12. 前記予備加速段階では、洗濯物が偏って分布せず、均等に分布できる速度で内槽を回転させることを特徴とする請求項１１に記載の洗濯機の制御方法。
13. 前記予備加速段階では、内槽を８０〜２００ｒｐｍで回転させることを特徴とする請求項１２に記載の洗濯機の制御方法。
14. 前記ダイナミッククラッチング段階では、ローター停止後に逆回転させることを特徴とする請求項１３に記載の洗濯機の制御方法。
15. 前記正規加速段階は、
    前記内槽を所定の回転数で加速させる予備脱水モードと、
    前記予備脱水モードに到達すると、前記内槽を正規脱水回転数へ加速する正規脱水モードと、を含んで構成されることを特徴とする請求項１０に記載の洗濯機の制御方法。
16. 前記予備脱水モードでは、洗濯物が偏って分布せず、均等に分布できる速度で内槽を回転させることを特徴とする請求項１５に記載の洗濯機の制御方法。
17. 前記予備脱水モードでは、前記内槽を、所定の段階にわたって洗濯物が均等に分布できる速度に到達させることを特徴とする請求項１６に記載の洗濯機の制御方法。
18. 前記予備脱水モードでは、内槽が５０〜６０ｒｐｍに到達するまで１次的に加速した後、８０〜２００ｒｐｍに到達するまで２次的に加速することを特徴とする請求項１７に記載の洗濯機の制御方法。
19. ローターを一方向に回転させ、内槽を低速回転させる洗濯段階と、
    ローターを一方向に回転させ、内槽を低速回転させる濯ぎ段階と、
    前記洗濯段階と濯ぎ段階が完了し、洗浄水が排水された後、前記ローターを一方向に回転させ、前記内槽をローターと反対方向に低速回転させる予備加速段階と、
    前記ローターを逆回転させることにより、前記内槽を低速回転方向と同一方向に加速させるダイナミッククラッチング段階と、
    前記ローターを正規脱水回転数へ加速させ、洗濯物を脱水する正規加速段階とを含む脱水段階と、を備えて構成された洗濯機の制御方法。
20. 前記ダイナミッククラッチング段階では、内槽が所定の回転数に到達すると、前記ローターを逆回転させることを特徴とする請求項１９に記載の洗濯機の制御方法。

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