KR20240056159A - 세탁기 구동 시스템 및 이를 구비한 세탁기 - Google Patents

Abstract

본 명세서의 일 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템은, 서로 이격하여 위치하는 로터 축 및 출력 축; 상기 로터 축 상에 위치하는 n:1 단; 상기 n:1 단의 후방에 위치하며, 상기 로터 축에 결합되어 상기 로터 축과 일체로 회전하는 1:1 단; 상기 로터 축의 주위 일부를 둘러싸는 링 기어 축을 포함하며, 상기 로터 축의 회전력을 상기 출력 축에 1:1로 전달하거나, n:1의 기어비로 감속하여 전달하는 유성 기어 세트; 상기 n:1 단과 1:1 단 사이에서 상기 링 기어 축에 결합되고, 상기 링 기어 축 상에서 축방향으로 이동하며, 상기 링 기어 축과 일체로 회전하는 다이나믹 클러치; 및 상기 다이나믹 클러치를 상기 축방향으로 이동시키기 위한 클러치 구동부를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 출력 축이 저속 고토크로 회전하는 탈수 초기 모드와 상기 출력 축이 고속 저토크로 회전하는 탈수 모드 사이에서 동기화 모드를 실시하여 출력 축과 로터 축의 회전 속도를 효과적으로 동기화시킬 수 있다.

Description

세탁기 구동 시스템 및 이를 구비한 세탁기 {DRIVE SYSTEM OF A WASHING MACHINE AND A WASHING MACHINE WITH THE SAME}

본 명세서는 세탁기 구동 시스템 및 이를 구비한 세탁기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기계적으로 작동하는 동적 클러치(dynamic clutch)를 구비한 세탁기 구동 시스템 및 이를 구비한 세탁기에 관한 것이다.

세탁기는 서로 다른 운전 조건을 갖는 2개의 두 개의 주요 작동 모드(세탁 모드, 탈수 모드)로 구동된다.

따라서, 상기 두 개의 주요 작동 모드를 모두 충족하기 위해, 세탁기는 유성 기어 세트와 클러치를 구비하고, n:1의 기어비를 가지고 저속 고토크로 출력 축을 작동하거나(세탁 모드), 1:1의 기어비를 가지고 고속 저토크로 출력 축을 작동한다(탈수 모드).

여기에서, 출력 축은 세탁조(드럼(drum) 또는 이너 터브(inner tub))를 회전시키기 위해 상기 드럼에 결합된 축을 말한다.

즉, 통상의 세탁기에서는, 세탁 모드(헹굼 모드를 포함할 수 있다)가 종료한 후, 모터는 일시적으로 정지되며, 배수 작업이 실시된다. 그리고, 배수 작업이 종료한 후에는 탈수 초기 모드가 시작된다.

그런데, 탈수 초기 모드에서는 젖어있는 세탁물을 초기 기동하기 위해 높은 토크가 필요하므로, 출력 축을 저속 고토크로 작동시켜야 한다.

그리고, 탈수 초기 모드가 완료된 후에 탈수 모드를 시작하기 위해서는 출력 축을 고속 저토크로 작동시켜야 한다.

따라서, 세탁기 구동 시스템은 탈수 초기 모드와 탈수 모드 사이에서 출력 축에 전달되는 로터 축의 회전력을 변속하기 위한 부품들, 예를 들어 유성 기어 세트와 클러치를 구비하고 있다.

본 명세서와 관련된 선행 특허(related art)의 한 예로, 대한민국 공개특허번호 KR10-2020-0089604호(이하, "선행특허 1"이라 한다)는, 캐리어, 썬 기어, 복수의 위성 기어, 인터널 기어 등을 포함하는 유성 기어 세트를 로터 케이스 내에 설치하고, 인터널 기어의 위치를 솔레노이드 클러치에 의해 변경함으로써 기어비를 변경하는 구조를 개시하고 있다.

즉, 선행특허 1의 경우, 탈수 초기 모드에서는 인터널 기어가 솔레노이드 클러치의 슬라이더를 통해 스테이터에 지지되도록 하여, 로터 축 및 썬기어의 회전이 유성 기어 세트를 통해 출력 축에 전달되도록 함으로써, 세탁기를 저속 고토크로 작동시킨다.

그리고, 탈수 모드에서는 인터널 기어가 솔레노이드 클러치의 슬라이더를 통해 로터 축에 지지되도록 하여, 로터 축 및 썬 기어의 회전이 유성 기어 세트를 통하지 않고 출력 축에 전달되도록 함으로써, 세탁기를 고속 저토크로 작동시킨다.

그런데, 상기 선행특허 1에 개시된 구동 시스템에 따르면, 솔레노이드 클러치의 정확한 중립 위치 조정이 불가능하다.

따라서, 선행특허 1에 개시된 구동 시스템은 탈수 시, 세탁기를 탈수 초기 모드와 탈수 모드만 구동할 수 있으며, 출력 축의 회전 속도를 로터 축의 회전시키기 위한 동기화 모드를 탈수 초기 모드와 탈수 모드 사이에 별도로 형성할 수 없다.

그리고, 솔레노이드 클러치를 이동시키는 데 충분한 전자기력을 얻기 위해서는 더 큰 코일이 필요하므로 솔레노이드 클러치의 무게 및 부피가 커지는 문제가 있다.

또한, 솔레노이드 클러치가 로터와 스테이터의 후방에 위치하고 있으므로 세탁기의 용적을 확보하는 데 불리하고, 솔레노이드 클러치에 전원을 인가하기 위해 별도의 회로를 구성하여 로터와 스테이터 사이에 배선해야 하므로 배선 작업이 어려운 등의 문제가 있다.

본 명세서와 관련된 선행 특허의 다른 예로, 대한민국 특허등록번호 KR10-1920812호(이하, "선행특허 2"라 한다)는, 유성 기어 세트를 포함하는 감속 커플링 유닛의 위치를 레버를 이용하여 전후방으로 이동시키면서 기어비를 변경하는 구조를 개시하고 있다.

즉, 선행특허 2의 경우, 탈수 초기 모드에서는 레버 유닛의 레버의 작동에 따라 감속 커플링 유닛이 전방으로 이동되고, 이에 따라 감속 커플링 유닛의 커플링 캡에 형성된 톱니가 세탁조(드럼 또는 이너 터브)에 형성된 톱니와 맞물리게 되어 세탁기가 저속 고토크로 작동된다.

그리고 탈수 모드에서는 레버 유닛의 레버의 작동에 따라 감속 커플링 유닛이 후방으로 이동되고, 이에 따라 감속 커플링 유닛의 커플링 하우징에 형성된 톱니가 로터 하우징에 형성된 톱니와 맞물리게 되어 세탁기가 고속 저토크로 작동된다.

그런데, 상기 선행특허 2에 개시된 구동 시스템에 따르면, 감속 커플링 유닛의 캐리어에 구비된 피니언 기어가 썬 기어에 대해 축방향으로 이동을 해야 하므로, 피니언 기어와 썬 기어로는 헬리컬 기어가 아닌 평 기어만 사용이 가능하며, 이로 인해 소음이 발생하는 문제가 있다.

또한, 감속 커플링 유닛의 전후방 이동이 모터의 정지 중에만 가능하므로, 모드 변환을 위해서는 모터를 정지시켜야 하는 문제가 있다.

또한, 유성 기어 세트에 구비된 썬 기어가 출력 축 상의 베어링에 얹혀 있고, 출력 축은 1개의 베어링에 의해서만 지지되고 있다.

따라서, 탈수 초기 모드에서는 유성 기어 세트가 지지점 역할을 하게 되어 출력 축이 유성 기어 세트와 베어링에 의해 지지되지만, 탈수 모드에서는 로터와 유성 기어 세트 및 출력 축이 하나로 작동하여 출력 축이 1개의 베어링에 의해서만 지지되므로, 고속 저토크로 작동하는 탈수 모드 시의 내구성이 낮은 문제가 있다.

본 명세서와 관련된 선행 특허의 또 다른 예로, 미국 출원번호 US 2015/0099601A1호(이하, "선행특허 3"이라 한다)는, 모터의 입력 축에 주 이동자(prime mover)를 스플라인 결합하고, 주 이동자를 입력 축의 축방향으로 이동시켜 썬 기어에 결합시키는 것에 의해 1단을 형성하며, 주 이동자를 입력 축의 반대 축방향으로 이동시켜 캐리어에 결합시키는 것에 의해 2단을 형성하고, 변속 시에는 싱크로나이저를 이용하여 속도를 동기화시키는 구조를 개시하고 있다.

하지만, 위에서 설명한 선행 특허들은 세탁기를 탈수 초기 모드로 구동할 때와 탈수 모드로 구동할 때, 즉 저속과 고속 운전 시 모터 효율을 모두 높일 수 있는 기술적 해결 방안에 관하여는 전혀 제시하고 있지 않다.

선행특허 1: 대한민국 공개특허번호 KR10-2020-0089604호 선행특허 2: 대한민국 특허등록번호 KR10-1920812호 선행특허 3: 미국 출원번호 US 2015/0099601A1호

본 명세서가 해결하고자 하는 기술적 과제는, 출력 축이 저속 고토크로 회전하는 탈수 초기 모드와 상기 출력 축이 고속 저토크로 회전하는 탈수 모드 사이에서 동기화 모드를 실시하여 출력 축과 로터 축의 회전 속도를 효과적으로 동기화시킬 수 있는 다이나믹 클러치를 구비한 세탁기 구동 시스템을 제공하는 것이다.

본 명세서가 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 탈수 초기 모드에서 높은 토크가 필요하지 않아 모터 및 모터 구동 회로의 다운 사이징이 가능한 세탁기 구동 시스템을 제공하는 것이다.

본 명세서가 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 탈수 초기 모드로부터 탈수 모드로 변속될 때 발생하는 변속 소음 및 변속 충격을 줄일 수 있는 세탁기 구동 시스템을 제공하는 것이다.

본 명세서가 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 다이나믹 클러치의 이동에 필요한 축방향 힘을 작은 크기의 액튜에이터로도 충분히 확보할 수 있는 세탁기 구동 시스템을 제공하는 것이다.

본 명세서가 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 다이나믹 클러치를 축방향으로 이동시키기 위한 액튜에이터의 배선 작업이 용이한 세탁기 구동 시스템을 제공하는 것이다.

본 명세서가 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 세탁기의 용적을 유리하게 확보할 수 있는 세탁기 구동 시스템을 제공하는 것이다.

본 명세서가 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 다이나믹 클러치의 마모 안전율 및 유성 기어 세트에 구비된 기어들의 안전율을 증가시킬 수 있는 세탁기 구동 시스템을 제공하는 것이다.

본 명세서가 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 내구성과 소음 성능을 개선할 수 있고 구동 효율을 증가시킬 수 있는 세탁기 구동 시스템을 제공하는 것이다.

본 명세서가 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 다이너믹 클러치를 포함하는 세탁기 구동 시스템을 구비한 프론트 로딩 방식의 세탁기를 제공하는 것이다.

본 명세서에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서의 일 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템은, 서로 이격하여 위치하는 로터 축 및 출력 축; 상기 로터 축의 주위 일부를 둘러싸는 링 기어 축을 포함하며, 상기 로터 축의 회전력을 상기 출력 축에 1:1로 전달하거나, n:1의 기어비로 감속하여 전달하는 유성 기어 세트; 상기 링 기어 축에 결합되고, 상기 링 기어 축 상에서 축방향으로 이동하며, 상기 링 기어 축과 일체로 회전하는 다이나믹 클러치를 포함할 수 있다.

세탁기 구동 시스템은, 상기 다이나믹 클러치를 상기 축방향으로 이동시키기 위한 클러치 구동부를 더 포함할 수 있다.

세탁기 구동 시스템은, 상기 다이나믹 클러치의 전방으로 상기 로터 축 상에 위치하며, 탈수 초기 모드 시 상기 로터 축의 회전력이 상기 출력 축에 n:1의 기어비로 감속되어 전달되도록 상기 다이나믹 클러치와 결합되는 n:1 단; 및 상기 다이나믹 클러치의 후방에 위치하며, 상기 로터 축에 결합되어 상기 로터 축과 일체로 회전하고, 탈수 모드 시 상기 로터 축의 회전력이 상기 출력 축에 1:1의 기어비로 전달되도록 상기 다이나믹 클러치와 결합되는 1:1 단을 더 포함할 수 있다.

이러한 구성의 세탁기 구동 시스템은, 탈수 초기 모드와 상기 탈수 모드 사이에, 상기 다이나믹 클러치를 상기 n:1 단 및 상기 1:1 단과 각각 분리시켜 상기 다이나믹 클러치를 중립 단에 위치시킴으로써, 상기 로터 축의 회전 속도를 상기 유성 기어 세트에 의해 상기 출력 축의 회전 속도와 동기화시키는 동기화 모드를 실시할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 출력 축이 저속 고토크로 회전하는 탈수 초기 모드와 상기 출력 축이 고속 저토크로 회전하는 탈수 모드 사이의 정확한 위치에 동기화 모드를 실시하여 출력 축과 로터 축의 회전 속도를 효과적으로 동기화시킬 수 있는 다이나믹 클러치를 구비하므로, 모터의 회전 중에도 탈수 초기 모드에서 동기화 모드를 거쳐 탈수 모드로 변경하는 것이 가능하다.

따라서, 모터 및 모터 구동 회로의 다운 사이징이 가능하다.

특히, 세탁조(드럼 또는 이너 터브)가 세워진 상태로 배치되어 있는 탑 로딩(top loading) 방식의 세탁기, 예를 들면 "펄세이터(pulsator) 세탁기"에서는 세탁물이 세탁조(드럼 또는 이너 터브)의 바닥면에 평평하게 배치되어 있으므로 탈수 기동 시의 기동 토크가 프론트 로딩(front loading) 방식의 세탁기에 비해 작다.

하지만, 세탁조(드럼 또는 이너 터브)가 수평 방향으로 배치되어 있는 프론트 로딩 방식의 세탁기, 예를 들면 "드럼(drum) 세탁기"에서는 세탁물이 세탁조(드럼 또는 이너 터브)의 바닥면이 아닌 세탁조(드럼 또는 이너 터브)의 벽면 바닥에 배치되어 있으므로 탈수 기동 시의 기동 토크가 탑 로딩 방식의 세탁기에 비해 크다.

따라서, 프론트 로딩 방식의 펄세이터 세탁기에 구비되는 인버터의 지능형 전력 모듈(IPM: Intelligent Power Module)은 탑 로딩 방식의 드럼 세탁기에 구비되는 인버터의 지능형 전력 모듈보다 큰 용량의 제품을 사용해야 한다.

예를 들면, 탑 로딩 방식의 펄세이터 세탁기에는 5A의 용량을 갖는 지능형 전력 모듈을 사용하는 것이 가능하지만, 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기에서는 15A의 용량을 갖는 지능형 전력 모듈을 사용해야 한다.

일반적으로, 5A의 용량을 갖는 지능형 전력 모듈의 피크치에서의 전류 값(Apk)은 3Apk이고, 15A의 용량을 갖는 지능형 전력 모듈의 피크치에서의 전류 값은 9 내지 11Apk이다.

그리고 클러치를 구비하지 않은 종래의 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기에서는 세탁 시와 탈수 시에 서로 다른 회전수로 드럼을 회전시키기 위해 용량이 큰 모터를 구비해야 했다.

하지만, 본 명세서에 따른 세탁기 구동 시스템을 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기에 적용하면, 본 명세서에 따른 세탁기 구동 시스템을 구비하지 않은 종래의 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기에 비해 세탁 기동 시 및 탈수 기동 시 기동 토크를 감소시키는 것이 가능하다.

따라서, 본 명세서에 따른 세탁기 구동 시스템을 구비한 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기는 종래의 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기에 비해 작은 용량의 지능형 전력 모듈을 사용하는 것이 가능하다.

예를 들면, 본 명세서에 따른 세탁기 구동 시스템을 구비한 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기에서는 5A의 용량을 갖는 지능형 전력 모듈을 사용하는 것이 가능하다.

따라서, 용량이 작은 저렴한 지능형 전력 모듈을 사용하는 것이 가능하므로, 세탁기의 제조 원가를 줄일 수 있다.

또한, 용량이 큰 모터를 사용할 필요가 없으므로, 모터의 다운 사이징이 가능하다.

또한, 탈수 초기 모드로부터 탈수 모드로 변속될 때 발생하는 변속 소음 및 변속 충격을 줄일 수 있다.

상기 탈수 초기 모드, 상기 동기화 모드, 및 상기 탈수 모드에서, 상기 출력 축은 일정한 속도를 유지하면서 회전할 수 있다.

상기 탈수 초기 모드에서, 상기 로터 축의 회전 속도는 제1 회전 속도에 도달할 때까지 증가할 수 있고, 상기 출력 축은 상기 제1 회전 속도보다 낮은 제2 회전 속도를 유지할 수 있으며, 상기 다이나믹 클러치는 정지 상태로 유지될 수 있다.

상기 동기화 모드에서, 상기 로터 축의 회전 속도는 상기 제1 회전 속도에서 상기 제2 회전 속도까지 감속될 수 있고, 상기 출력 축은 상기 제2 회전 속도를 유지할 수 있으며, 상기 다이나믹 클러치의 회전 속도는 상기 제2 회전 속도에 도달할 때까지 증가할 수 있다.

상기 탈수 모드에서, 상기 로터 축의 회전 속도, 상기 출력 축의 회전 속도, 및 상기 다이나믹 클러치의 회전 속도는 상기 제2 속도로 각각 유지될 수 있다.

상기 링 기어 축은, 상기 로터 축의 주위 일부를 둘러싸는 축부(shaft portion)와, 상기 축부의 전방측 단부에 위치하는 판부(plate portion)를 포함할 수 있다.

상기 축부의 외주면과 상기 다이나믹 클러치의 내주면에는 서로 결합하는 스플라인 결합부가 각각 형성될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 다이나믹 클러치가 결합된 링 기어 축의 회전 여부를 조절하는 것에 의해 탈수 초기 모드/동기화 모드/탈수 모드를 선택적으로 진행할 수 있다.

또한, 다이나믹 클러치의 회전력을 링 기어 축에 효과적으로 전달할 수 있고(탈수 모드 시), 링 기어 축의 회전력을 다이나믹 클러치에 효과적으로 전달할 수 있다(동기화 모드 시).

상기 유성 기어 세트는 썬 기어, 기어 커버, 링 기어, 복수의 피니언 기어 및 캐리어를 포함할 수 있다.

상기 썬 기어는 상기 링 기어 축의 상기 판부의 전방에서 상기 로터 축의 외주면 일부에 위치할 수 있다.

상기 기어 커버는, 상기 링 기어 축의 상기 판부와 결합되며, 상기 썬 기어를 내부에 수용할 수 있다.

상기 링 기어는, 상기 기어 커버와 상기 링 기어 축의 상기 판부에 의해 형성된 내부 공간에 배치될 수 있으며, 상기 링 기어 축의 상기 판부에 결합되어 상기 링 기어 축과 일체로 회전할 수 있다.

상기 복수의 피니언 기어는 상기 기어 커버와 상기 링 기어 축의 상기 판부에 의해 형성된 내부 공간에서 상기 링 기어와 상기 썬 기어 사이에 배치될 수 있다.

상기 캐리어는, 상기 기어 커버와 상기 링 기어 축의 상기 판부에 의해 형성된 내부 공간에 배치되어 상기 복수의 피니언 기어를 지지할 수 있으며, 일단이 상기 출력 축에 결합되어 상기 출력 축과 일체로 회전할 수 있다.

그리고 상기 썬 기어, 상기 링 기어 및 상기 복수의 피니언 기어는 각각 헬리컬 기어를 구비할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 유성 기어 세트에 구비된 기어들의 안전율을 증가시킬 수 있으며, 기어 회전 시 발생하는 소음을 줄일 수 있다.

상기 출력 축은, 상기 캐리어가 결합되는 내축과, 상기 내축의 외측에 위치하며 상기 기어 커버와 결합되는 외축을 포함할 수 있다.

상기 내축의 외주면과 상기 캐리어의 내주면에는 서로 결합하는 스플라인 결합부가 각각 형성될 수 있다.

상기 캐리어의 일부는 상기 내축과 상기 외축 사이의 공간에 삽입될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 캐리어의 회전력이 출력 축에 정확히 전달될 수 있다.

세탁기 구동 시스템은, 상기 유성 기어 세트를 내부에 수용하며 제1 케이스 및 제2 케이스를 구비하는 케이싱을 더 포함할 수 있다.

상기 출력 축의 후단은 상기 제1 케이스를 관통하여 삽입될 수 있고, 상기 로터 축의 전단은 상기 제2 케이스를 관통하여 삽입될 수 있다.

상기 외축과 상기 제1 케이스 사이에는 상기 출력 축을 지지하는 제1 베어링이 위치할 수 있고, 상기 링 기어 축의 축부와 상기 제2 케이스 사이에는 상기 로터 축을 지지하는 제2 베어링이 위치할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 탈수 초기 모드/동기화 모드/탈수 모드에서 회전축(로터 축 및 출력 축)을 효과적으로 지지할 수 있다.

상기 탈수 초기 모드에서, 상기 n:1 단, 상기 n:1 단에 결합된 상기 다이나믹 클러치, 상기 다이나믹 클러치에 결합된 상기 링 기어 축, 상기 링 기어 축의 판부에 결합된 상기 링 기어는 정지 상태로 유지될 수 있다.

그리고 상기 탈수 초기 모드에서, 상기 로터 축의 회전력은, 상기 로터 축에 결합된 상기 썬 기어, 상기 썬 기어에 결합된 상기 복수의 피니언 기어, 및 상기 복수의 피니언 기어를 지지하는 캐리어를 순차적으로 통해 상기 출력 축에 전달될 수 있다.

상기 동기화 모드에서, 상기 n:1 단, 상기 1:1 단, 상기 다이나믹 클러치, 상기 다이나믹 클러치가 결합된 상기 링 기어 축, 상기 링 기어 축의 판부에 결합된 상기 링 기어는 정지 상태로 유지될 수 있다.

상기 동기화 모드에서, 상기 로터 축의 회전력은, 상기 로터 축에 결합된 상기 썬 기어, 상기 썬 기어에 결합된 상기 복수의 피니언 기어, 및 상기 복수의 피니언 기어를 지지하는 캐리어를 순차적으로 통해 상기 출력 축에 전달될 수 있다.

상기 동기화 모드에서, 상기 다이나믹 클러치의 회전 속도는, 각각 자전 및 공전하는 상기 복수의 피니언 기어에 의해 증가하여 상기 로터 축의 회전 속도와 동기화될 수 있다.

상기 탈수 모드에서, 상기 1:1 단 및 상기 1:1 단과 결합된 상기 다이나믹 클러치는 상기 로터 축과 일체로 회전될 수 있다.

상기 탈수 모드에서, 상기 로터 축의 회전력은, 상기 로터 축을 중심으로 통째로 회전하는 상기 유성 기어 세트를 통해 상기 출력 축에 전달될 수 있다.

상기 다이나믹 클러치는, 상기 n:1 단과 마주하는 제1 클러치부와, 상기 1:1 단과 마주하는 제2 클러치부를 포함할 수 있다.

상기 제1 클러치부와 상기 n:1 단이 서로 마주하는 면에는 사각 형상 또는 사다리꼴 형상으로 형성되어 서로 결합하는 제1 기어가 복수 개씩 각각 구비될 수 있다.

상기 제2 클러치부와 상기 1:1 단이 서로 마주하는 면에는 빗면과 수직면을 갖는 형상으로 형성되어 서로 결합하는 제2 기어가 복수 개씩 각각 구비될 수 있다.

상기 제2 클러치부의 제2 기어와 상기 1:1 단의 제2 기어는 상기 다이나믹 클러치의 회전 속도와 상기 1:1 단의 회전 속도가 동기화된 상태에서 서로 결합될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 다이나믹 클러치의 마모 안전율을 증가시킬 수 있다.

세탁기 구동 시스템은, 상기 유성 기어 세트를 내부에 수용하며 제1 케이스 및 제2 케이스를 구비하는 케이싱; 및 상기 제2 케이스의 후면에 고정되는 리어 프레임을 더 포함할 수 있다.

상기 n:1 단은 상기 케이싱의 외부에서 상기 리어 프레임에 결합될 수 있다.

상기 클러치 구동부는, 포크 레버, 커넥팅 로드, 및 포크를 포함할 수 있다.

포크 레버는, 상기 제2 케이스를 상하 방향으로 관통하여 설치될 수 있고, 액튜에이터에 의해 상하 방향으로 이동할 수 있다.

상기 커넥팅 로드는, 상기 포크 레버에 결합될 수 있고, 상기 포크 레버의 상하 방향 이동에 따라 수평 방향으로 이동할 수 있다.

상기 포크의 일단은 상기 커넥팅 로드에 결합될 수 있고, 상기 포크의 타단은 상기 다이나믹 클러치에 결합될 수 있다.

상기 포크는 상기 커넥팅 로드가 수평 방향으로 이동할 때 상기 리어 프레임과 결합된 핀부를 기준으로 회전하여 상기 다이나믹 클러치의 위치를 조절할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 포크를 이용하여 다이나믹 클러치의 위치를 조절하므로, 다이나믹 클러치와 로터 축 간의 속도 동기화가 이루어지는 동기화 모드를 탈수 초기 모드와 탈수 모드 사이의 정확한 위치에 형성할 수 있다.

그리고 포크가 지렛대 원리에 의해 회전하므로, 다이나믹 클러치의 이동에 필요한 축방향 힘을 작은 크기의 액튜에이터로도 충분히 확보할 수 있다.

상기 다이나믹 클러치는 상기 제1 클러치부와 상기 제2 클러치부를 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다.

상기 연결부의 직경은 상기 제1 클러치부 및 상기 제2 클러치부의 직경보다 작게 형성될 수 있다.

상기 포크는 상기 다이나믹 클러치의 상기 연결부에 결합될 수 있다.

세탁기 구동 시스템은, 상기 포크 레버를 원위치로 복귀시키기 위한 리턴 스프링을 더 포함할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 포크 레버를 원활히 작동시킬 수 있다.

상기 포크 레버와 상기 커넥팅 로드는 상기 포크 레버의 상하 방향 이동에 따라 상기 커넥팅 로드가 수평 방향으로 이동하도록 하기 위한 경사부를 각각 구비할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 탈수 초기 모드/동기화 모드/탈수 모드에 따라 다이나믹 클러치를 정확한 위치에 위치시킬 수 있다.

세탁기의 구성 시스템은, 상기 커넥팅 로드를 원위치로 복귀시키기 위한 리턴 스프링을 더 포함할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 커넥팅 로드를 원활히 작동시킬 수 있다.

상기 리어 프레임에는 스테이터가 결합될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 포크 레버를 구동하기 위한 액튜에이터가 로터와 스테이터의 전방 쪽에 위치하므로, 다이나믹 클러치를 축방향으로 이동시키기 위한 액튜에이터의 배선 작업을 용이하게 실시할 수 있다.

또한, 다이나믹 클러치가 로터와 스테이터의 전방에 위치하므로, 세탁기의 용적을 유리하게 확보할 수 있다.

상기한 구성의 세탁기 구동 시스템은 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기에 구비될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 용량이 작고 저렴한 지능형 전력 모듈을 사용하는 것이 가능하므로, 세탁기의 제조 원가를 줄일 수 있고, 용량이 큰 모터를 사용할 필요가 없으므로, 모터의 다운 사이징이 가능하다.

본 명세서에 따른 세탁기 구동 시스템을 구비한 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기에서, 상기 로터 축 및 상기 출력 축은 수평 방향으로 서로 이격하여 위치할 수 있다.

본 명세서에 따르면, 출력 축이 저속 고토크로 회전하는 탈수 초기 모드와 상기 출력 축이 고속 저토크로 회전하는 탈수 모드 사이의 정확한 위치에 동기화 모드를 실시하여 출력 축과 로터 축의 회전 속도를 효과적으로 동기화시킬 수 있는 다이나믹 클러치를 구비하므로, 모터의 회전 중에도 탈수 초기 모드로부터 탈수 모드로의 변경이 가능하다.

또한, 탈수 초기 모드에서 높은 토크가 필요하지 않아 모터 및 모터 구동 회로의 다운 사이징(down sizing)이 가능하다.

또한, 탈수 초기 모드로부터 탈수 모드로 변속될 때 발생하는 변속 소음 및 변속 충격을 줄일 수 있다.

또한, 다이나믹 클러치와 로터 축 간의 속도 동기화가 이루어지는 동기화 모드를 탈수 초기 모드와 탈수 모드 사이의 정확한 위치에 형성할 수 있다.

또한, 다이나믹 클러치의 이동에 필요한 축방향 힘을 작은 크기의 액튜에이터로도 충분히 확보할 수 있다.

또한, 다이나믹 클러치를 축방향으로 이동시키기 위한 액튜에이터의 배선 작업을 용이하게 실시할 수 있다.

또한, 다이나믹 클러치가 로터와 스테이터의 전방에 위치하므로, 세탁기의 용적을 유리하게 확보할 수 있다.

또한, 다이나믹 클러치의 마모 안전율 및 유성 기어 세트에 구비된 기어들의 안전율을 증가시킬 수 있다.

또한, 세탁기 구동 시스템의 내구성과 소음 성능을 개선할 수 있고 구동 효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 명세서에 따른 세탁기 구동 시스템을 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기에 적용하면, 용량이 작고 저렴한 지능형 전력 모듈을 사용하는 것이 가능하여 세탁기의 제조 원가를 줄일 수 있고, 용량이 큰 모터를 사용할 필요가 없어 모터의 다운 사이징이 가능하다.

본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 명세서에 대한 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 명세서의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템의 개략적인 분해 사시도이다.
도 2는 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템에 있어서, n:1 단과 다이나믹 클러치 및 1:1 단의 분해 상태를 나타내는 전방 측 단면 사시도이다.
도 3은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템에 있어서, n:1 단과 다이나믹 클러치 및 1:1 단의 분해 상태를 나타내는 후방 측 단면 사시도이다.
도 4는 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템의 조립 상태를 나타내는 측면도이다.
도 5는 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템의 조립 상태를 나타내는 전방 측 사시도이다.
도 6은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템의 조립 상태를 나타내는 후방 측 사시도이다.
도 7은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템이 탈수 초기 모드로 작동할 때의 주요부 구성을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템이 탈수 초기 모드로 작동할 때의 주요부 구성을 나타내는 후방 측 사시도이다
도 9는 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템이 동기화 모드로 작동할 때의 주요부 구성을 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템이 탈수 모드로 작동할 때의 주요부 구성을 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템이 탈수 모드로 작동할 때의 주요부 구성을 나타내는 후방 측 사시도이다.
도 12는 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템과 종래 기술에 따른 세탁기 구동 시스템의 변속 프로파일을 비교한 그래프이다.
도 13은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템과 종래 기술에 따른 세탁기 구동 시스템의 변속 소음을 비교한 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "어셈블리" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 명세서의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "결합되어" 있다거나 "접촉하고" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 결합되어 있거나 또는 직접적으로 접촉하고 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 결합되어" 있다거나 "직접 접촉하고" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템의 개략적인 분해 사시도이다.

도 2는 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템에 있어서, n:1 단과 다이나믹 클러치 및 1:1 단의 분해 상태를 나타내는 전방 측 단면 사시도이다.

도 3은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템에 있어서, n:1 단과 다이나믹 클러치 및 1:1 단의 분해 상태를 나타내는 후방 측 단면 사시도이다.

도 4는 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템의 조립 상태를 나타내는 측면도이다.

도 5는 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템의 조립 상태를 나타내는 전방 측 사시도이다.

도 6은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템의 조립 상태를 나타내는 후방 측 사시도이다.

도 7은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템이 탈수 초기 모드로 작동할 때의 주요부 구성을 나타내는 단면도이다.

도 8은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템이 탈수 초기 모드로 작동할 때의 주요부 구성을 나타내는 후방 측 사시도이다

도 9는 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템이 동기화 모드로 작동할 때의 주요부 구성을 나타내는 단면도이다.

도 10은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템이 탈수 모드로 작동할 때의 주요부 구성을 나타내는 단면도이다.

도 11은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템이 탈수 모드로 작동할 때의 주요부 구성을 나타내는 후방 측 사시도이다.

도 12는 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템과 종래 기술에 따른 세탁기 구동 시스템의 변속 프로파일을 비교한 그래프이다.

도 13은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템과 종래 기술에 따른 세탁기 구동 시스템의 변속 소음을 비교한 그래프이다.

본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템은, 크게, 제1 케이스(110) 및 제2 케이스(120)를 구비하는 케이싱(100)과, 상기 제2 케이스(120)의 후면에 고정되는 리어 프레임(200)과, 전단이 상기 제2 케이스(120)와 상기 리어 프레임(200)을 관통하여 삽입되는 로터 축(300)과, 후단이 상기 제1 케이스(110)를 관통하여 삽입되는 출력 축(400)과, 상기 케이싱(100)의 외부에서 상기 로터 축(300) 상에 위치하며 상기 리어 프레임(200)에 결합되는 n:1 단(500)과, 상기 케이싱(100)의 외부에서 상기 n:1 단(500)의 후방에 위치하며 상기 로터 축(300)에 결합되어 상기 로터 축(300)과 일체로 회전하는 1:1 단(600)과, 상기 케이싱(100)의 내부에 위치하여 상기 로터 축(300)의 회전력을 상기 출력 축(400)에 1:1로 전달하거나 n:1의 기어비로 감속하여 전달하는 유성 기어 세트(700)와, 상기 n:1 단(500)과 1:1 단(600) 사이에서 축방향으로 이동하면서 상기 n:1 단(500) 또는 상기 1:1 단(600)과 결합하거나 상기 n:1 단(500) 및 상기 1:1 단(600)과 이격하는 다이나믹 클러치(800)와, 상기 다이나믹 클러치(800)를 상기 축방향으로 이동시키기 위한 클러치 구동부(900)를 포함한다.

리어 프레임(200)은 제2 케이스(120)와 하나의 몸체로 형성될 수 있다. 즉, 제2 케이스(120)는 리어 프레임을 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 이 경우, n:1 단(500)은 제2 케이스(120)에 결합될 수 있다.

여기에서, n:1 단(500)은 상기 로터 축의 회전력이 상기 출력 축에 n:1의 기어비로 감속되어 전달되도록 상기 다이나믹 클러치와 결합되는 판(plate) 부재를 말하고, 1:1 단(600)은 상기 로터 축의 회전력이 상기 출력 축에 1:1의 기어비로 전달되도록 상기 다이나믹 클러치와 결합되는 판(plate) 부재를 말한다.

출력 축(400)의 후단부는 제1 케이스(110)를 관통하여 삽입되고, 로터 축(300)의 전단부는 제2 케이스(120) 및 리어 프레임(200)을 관통하여 삽입된다.

이하의 설명에서, "전방 측"은 세탁조(드럼 또는 이너 터브)가 위치하는 측을 말하고, "후방 측"은 모터가 위치하는 측을 말한다.

그리고 "전단부"는 세탁조(드럼 또는 이너 터브)가 위치하는 측의 단부를 말하고, "후단부"는 모터가 위치하는 측의 단부를 말한다.

전방 측에 위치하는 제1 케이스(110)는 "프론트 케이스"로 말할 수 있고, 후방 측에 위치하는 제2 케이스(120)는 "리어 케이스"고 말할 수 있다.

출력 축(400)은 내축(410)과 외축(420)을 포함하며, 내축(410)의 전단부 외주면과 후단부 외주면에는 각각 스플라인 결합부(411)가 형성되어 있다.

내축(410)의 전단부 외주면에 형성된 스플라인 결합부(411)는 세탁조(드럼 또는 이너 터브)가 결합되는 부분이며, 내축(410)의 후단부 외주면에 형성된 스플라인 결합부(411)는 추후 설명할 유성 기어 세트(700)의 캐리어(710)가 결합되는 부분이다.

따라서, 세탁조(드럼 또는 이너 터브)는 출력 축(400)과 함께 회전하며, 출력 축(400)은 캐리어(710)와 함께 회전한다.

내축(410)의 후단부 외주면에 형성된 스플라인 결합부(411)와 외축(420) 사이에는 일정한 공간이 형성되며, 캐리어(710)의 단부는 내축(410)과 외축(420)의 사이 공간에 삽입되어 내축(410)의 후단부 외주면에 형성된 스플라인 결합부(411)에 결합될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 캐리어(710)의 회전력이 출력 축(400)에 정확히 전달될 수 있다.

그리고 외축(420)과 제1 케이스(110)의 사이에는 제1 베어링(B1)이 설치될 수 있다.

제1 베어링(B1)의 후방으로, 출력 축(400)에는 유성 기어 세트(700)가 설치된다.

유성 기어 세트(700)는 제1 케이스(110)와 제2 케이스(120)에 의해 형성된 케이싱(100)의 내부에 위치한다.

유성 기어 세트(700)는 로터 축(300)의 회전력을 출력 축(400)에 1:1로 전달하거나, n:1의 기어비로 감속하여 전달하기 위해 구비된다.

유성 기어 세트(700)는, 출력 축(400)의 내축(410)에 스플라인 결합되는 캐리어(710)와, 상기 캐리어(710)를 둘러싸는 기어 커버(720)와, 상기 기어 커버(720)와 상기 캐리어(710)의 사이에 위치하는 링 기어(730)와, 상기 링 기어(730) 및 상기 기어 커버(720)와 결합되는 링 기어 축(740)과, 상기 캐리어(710)의 내측에 위치하며 로터 축(300)의 전단부에 위치하는 썬 기어(750)와, 상기 캐리어(710)에 의해 지지되며 상기 썬 기어(750)와 상기 링 기어(730) 사이에 위치하는 복수 개의 피니언 기어(760)를 포함한다.

상기 썬 기어(750), 상기 링 기어(730) 및 상기 복수의 피니언 기어(760)는 각각 축방향으로 이동하지 않는다.

따라서, 상기 썬 기어(750), 상기 링 기어(730) 및 상기 복수의 피니언 기어(760)는 각각 헬리컬 기어를 구비할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 유성 기어 세트(700)에 구비된 기어들의 안전율을 증가시킬 수 있으며, 기어 회전 시 발생하는 작동 소음을 줄일 수 있다.

링 기어 축(740)은 로터 축(300)의 주위 일부를 둘러싸는 축부(740A)(shaft portion)와, 상기 축부(740A)의 전방측 단부에 위치하는 판부(740B)(plate portion)를 포함한다.

링 기어 축(740)의 판부(740B)에는 기어 커버(720)가 결합되고, 판부(740B)와 기어 커버(720)에 의해 형성된 내부 공간에는 썬 기어(750), 복수 개의 피니언 기어(760), 및 링 기어(730)가 위치한다.

링 기어(730)는 링 기어 축(740)의 판부(740B)에 결합된다. 따라서, 링 기어 축(740)과 링 기어(730)는 일체로 회전한다.

복수 개의 피니언 기어(760)를 지지하는 캐리어(710)는 출력 축(400)의 내축(410)과 스플라인 결합된다.

따라서, 캐리어(710)에 의해 지지된 복수 개의 피니언 기어(760)는 썬 기어(750) 및 링 기어(730)의 회전에 따라 자전 및/또는 공전할 수 있다.

링 기어 축(740)의 축부(740A)와 제2 케이스(120) 사이에는 제2 베어링(B2)이 위치한다.

따라서, 탈수 초기 모드/동기화 모드/탈수 모드에서 회전축(로터 축 및 출력 축)이 제1 베어링(B1) 및 제2 베어링(B2)에 의해 효과적으로 지지된다.

그리고 링 기어 축(740)의 축부(740A)와 로터 축(300) 사이에는 또 다른 베어링이 위치할 수 있다.

따라서, 링 기어 축(740)이 정지된 상태에서도 로터 축(300)은 자유롭게 회전할 수 있다.

링 기어 축(740)의 축부(740A)에는 다이나믹 클러치(800)가 결합된다. 링 기어(730)의 축부(740A)와 다이나믹 클러치(800)는 스플라인 결합부(810)에 의해 스플라인 결합될 수 있다.

따라서, 다이나믹 클러치(800)는 링 기어 축(740)의 축부(740A)에 결합된 상태에서 링 기어 축(740)의 축방향으로 이동이 가능하며, 또한, 링 기어 축(740)과 일체로 회전할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 다이나믹 클러치(800)가 결합된 링 기어 축(740)의 회전 여부를 조절하는 것에 의해 탈수 초기 모드/동기화 모드/탈수 모드를 선택적으로 진행할 수 있다.

또한, 다이나믹 클러치(800)의 회전력을 링 기어 축(740)에 효과적으로 전달할 수 있고(탈수 모드 시), 링 기어 축(740)의 회전력을 다이나믹 클러치(800)에 효과적으로 전달할 수 있다(동기화 모드 시).

제2 케이스(120)의 후면에는 리어 프레임(200)이 결합되어 있다.

그리고 리어 프레임(200)에는 스테이터(1000)가 일체로 결합되며, 도시하지는 않았지만, 스테이터(1000)의 주위에 배치되는 로터는 결합 축(1100)에 의해 로터 축(300)에 일체로 결합된다.

로터 축(300)은 리어 프레임(200)과 제2 케이스(120)를 관통하여 삽입되며, 로터 축(300) 상에서 리어 프레임(200)에는 n:1 단(500)이 결합된다.

n:1 단(500)은 다이나믹 클러치(800)를 기준으로 다이나믹 클러치(800)의 전방 측에 위치한다.

그리고, 다이나믹 클러치(800)를 기준으로 n:1 단(500)이 위치한 전방 측의 반대 쪽인 후방 측에는 1:1 단(600)이 위치하고, 1:1 단(600)은 결합 축(1100)에 의해 로터 축(300)에 일체로 결합된다.

따라서, 로터가 회전하면, 로터 축(300) 및 상기 로터 축(300)과 일체로 결합된 1:1 단(600)이 로터와 함께 일체로 회전한다.

이러한 구성에 따르면, 다이나믹 클러치(800)가 로터와 스테이터(1000)의 전방에 위치하므로, 세탁기의 용적, 특히 세탁조(드럼 또는 이너 터브)의 용적을 유리하게 확보할 수 있다.

상기 다이나믹 클러치(800)는, 상기 n:1 단(500)과 마주하는 제1 클러치부(820)와, 상기 1:1 단(600)과 마주하는 제2 클러치부(830)와, 제1 클러치부(820)와 제2 클러치부(830) 사이에서 이들을 연결하는 연결부(840)를 포함할 수 있고, 연결부(840)의 직경은 제1 클러치부(820) 및 제2 클러치부(830)보다 작게 형성될 수 있다.

상기 제1 클러치부(820)와 상기 n:1 단(500)이 서로 마주하는 면에는 사각 형상 또는 사다리꼴 형상으로 형성되어 서로 결합하는 제1 기어(821)가 복수 개씩 각각 구비될 수 있으며, 상기 제2 클러치부(830)와 상기 1:1 단(600)이 서로 마주하는 면에는 빗면(831a)과 수직면(831b)을 갖는 형상으로 형성되어 서로 결합하는 제2 기어(831)가 복수 개씩 각각 구비될 수 있다.

제1 기어(821)의 형상을 위에서 설명한 바와 같이 형성하는 것은 제1 기어(821) 간의 결합이 정지 상태에서 이루어지기 때문이며, 제2 기어(831)의 형상을 위에서 설명한 바와 같이 형성하는 것은 제2 기어(831) 간의 결합이 동적 상태에서 이루어지기 때문이다.

제2 기어(831)를 위에서 설명한 형상으로 형성하면, 동적 상태에서 제2 기어(831) 간의 결합이 이루어질 때 제2 기어(831) 간의 충돌로 인해 발생하는 기어의 마모 또는 파손 및 소음을 줄일 수 있다.

제2 기어(831)의 높이, 즉 수직면(831b)의 높이는 대략 10mm로 형성할 수 있고, 빗면(831a)의 각도는 대략 10도로 형성할 수 있으며, 다이나믹 클러치(800)에 구비된 제2 기어(831)의 개수와 1:1 단(600)에 구비된 제2 기어(831)의 개수는 각각 8개로 형성할 수 있다.

하지만, 제2 기어(831)의 형상은 다양하게 변형이 가능하다.

상기 제2 클러치부(830)의 제2 기어(831)와 상기 1:1 단(600)의 제2 기어(831)는 상기 다이나믹 클러치(800)의 회전 속도와 상기 1:1 단(600)의 회전 속도가 동기화된 상태에서 서로 결합될 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 다이나믹 클러치(800)의 마모 안전율을 증가시킬 수 있다.

상기 n:1 단(500)과 상기 다이나믹 클러치(800)에 각각 구비된 제1 기어(821)는 제2 기어(831)와 동일 내지 유사한 형상으로 형성될 수도 있다.

상기 다이나믹 클러치(800)를 구동하기 위한 클러치 구동부(900)는 포크 레버(910)와 커넥팅 로드(920) 및 포크(930)를 포함할 수 있다.

상기 포크 레버(910)는, 상기 제2 케이스(120)를 상하 방향으로 관통하여 설치되며, 액튜에이터에 의해 상하 방향으로 이동한다.

도시하지는 않았지만, 상기 포크 레버(910)는 액튜에이터와 연결된다.

액튜에이터는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 본 명세서에서는 액튜에이터의 구조를 특별히 한정하지 않는다.

따라서, 액튜에이터를 작동시키면, 상기 포크 레버(910)가 상하 방향으로 이동한다.

상기 커넥팅 로드(920)는, 상기 포크 레버(910)에 결합되며, 상기 포크 레버(910)의 상하 방향 이동에 따라 수평 방향으로 이동한다.

상기 포크 레버(910)의 내부에는 상기 커넥팅 로드(920)의 수평 방향 이동을 위한 내부 공간이 구비되어 있으며, 상기 포크 레버(910)와 상기 커넥팅 로드(920)는 상기 포크 레버(910)의 상하 방향 이동에 따라 상기 커넥팅 로드(920)가 수평 방향으로 이동하도록 하기 위한 경사부(911)를 각각 구비할 수 있다.

상기 포크 레버(910)는 리턴 스프링(R1)에 원위치로 복귀할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 상기 포크 레버(910)를 원활히 작동시킬 수 있다.

또한, 액튜에이터에 연결된 포크 레버(910)의 위치를 조절하는 것에 의해, 탈수 초기 모드/동기화 모드/탈수 모드에 따라 다이나믹 클러치(800)를 정확한 위치에 위치시킬 수 있다.

상기 포크(930)의 일단은 상기 커넥팅 로드(920)에 결합되고, 상기 포크(930)의 타단은 상기 다이나믹 클러치(800)에 결합된다.

상기 포크(930)는 지렛대 원리에 의해 회전한다. 이를 위해, 포크(930)의 상단부에는 커넥팅 로드(920)에 결합되는 제1 핀(P1)이 구비되고, 포크(930)의 중간 부분에는 리어 프레임(200)과 결합되는 제2 핀(P2)이 구비된다.

그리고 상기 포크(930)의 하단부는 상기 다이나믹 클러치(800)의 상기 연결부(840)에 결합된다.

따라서, 상기 포크(930)는, 상기 커넥팅 로드(920)가 수평 방향으로 이동할 때 상기 리어 프레임(200)과 결합된 제2 핀(P2)을 기준으로 회전하여 상기 다이나믹 클러치의 위치를 조절한다.

이러한 구성에 따르면, 상기 포크가 지렛대 원리에 의해 회전하므로, 다이나믹 클러치(800)의 이동에 필요한 축방향 힘을 작은 크기의 액튜에이터로도 충분히 확보할 수 있다.

또한, 상기 포크(930)를 이용하여 다이나믹 클러치의 위치를 기계적으로 조절 및 유지하므로, 다이나믹 클러치(800)와 로터 축(300) 간의 속도 동기화가 이루어지는 동기화 모드를 탈수 초기 모드와 탈수 모드 사이의 정확한 위치에 형성할 수 있다.

또한, 상기 포크 레버(910)를 구동하기 위한 액튜에이터가 로터와 스테이터(1000)의 전방 쪽에 위치하므로, 상기 다이나믹 클러치(800)를 축방향으로 이동시키기 위한 액튜에이터의 배선 작업을 용이하게 실시할 수 있다.

상기 커넥팅 로드(920)는 리턴 스프링(R2)에 의해 원위치로 복귀할 수 있다.

이러한 구성에 따르면, 상기 커넥팅 로드(920)를 원활히 작동시킬 수 있다.

이상에서 설명한 세탁기 구동 시스템에 따르면, 출력 축이 저속 고토크로 회전하는 탈수 초기 모드와 상기 출력 축이 고속 저토크로 회전하는 탈수 모드 사이의 정확한 위치에 동기화 모드를 실시하여 출력 축과 로터 축의 회전 속도를 효과적으로 동기화시킬 수 있는 다이나믹 클러치(800)를 구비하므로, 모터의 회전 중에도 탈수 초기 모드에서 동기화 모드를 거쳐 탈수 모드로 변경하는 것이 가능하다.

또한, 탈수 모드의 시작 시점에서 높은 토크가 필요하지 않아 모터 및 모터 구동 회로의 다운 사이징(down sizing)이 가능하다.

이하에서는 도 7 내지 도 13을 참조하여, 탈수 초기 모드, 동기화 모드, 및 탈수 모드에 대해 설명한다.

도 7 및 도 8은 탈수 초기 모드와 관련된 도면이고, 도 9는 동기화 모드와 관련된 도면이며, 도 10 및 도 11은 탈수 모드와 관련된 도면이다.

도 7 및 도 10에서, "이송 흐름"으로 표시한 화살표는 액튜에이터의 작동에 의해 포크 레버가 작동하여 상기 포크 레버의 작동력이 다이나믹 클러치에 전달되는 경로를 표시한 것이고, "동력 흐름"으로 표시한 화살표는 로터 축의 회전력이 출력 축에 전달되는 경로를 표시한 것이다.

그리고 도 12는 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템과 종래 기술에 따른 세탁기 구동 시스템의 변속 프로파일을 비교한 그래프이고, 도 13은 본 명세서의 실시 예에 따른 세탁기 구동 시스템과 종래 기술에 따른 세탁기 구동 시스템의 변속 소음을 비교한 그래프이다.

도 12 및 도 13에서, 종래 기술에 따른 세탁기 구동 시스템은 중립 단을 구비하지 않아 동기화 모드를 별도로 구비하지 않은 세탁기 구동 시스템을 말한다.

먼저, 탈수 초기 모드에 대해 설명한다.

통상적으로, 세탁 모드 및 헹굼 모드가 모두 완료된 후에는 세탁조(드럼 또는 이너 터브) 내에 채워져 있는 물을 배출하기 위한 배수 모드가 실시된다.

배수 모드는 모터가 정지된 상태에서 실시되므로, 로터 축(300)은 정지 상태를 유지하고, 이에 따라, 출력 축(400)도 정지 상태를 유지한다.

그리고, 세탁 모드에서는 출력 축을 고속 저토크로 구동해야 하므로, 다이나믹 클러치(800)는 n:1 단(500)에 결합되어 있다.

즉, 세탁 모드를 진행하기 위해 액튜에이터를 작동시켜 상기 포크 레버(910)를 상방으로 당기면, 상기 포크 레버(910)의 경사부(911)와 상기 커넥팅 로드(920)의 경사부(911)의 상호 작용에 의해 상기 커넥팅 로드(920)가 후방으로 이동한다.

그리고 상기 커넥팅 로드(920)가 후방으로 이동하면, 상기 포크(930)가 제2 핀(P2)을 중심으로 시계 방향으로 회전하고, 상기 포크(930)에 결합된 상기 다이나믹 클러치(800)가 링 기어 축(740)의 축부(740A) 상에서 전방으로 이동한다.

따라서, 상기 다이나믹 클러치(800)의 제1 기어(821)가 상기 n:1 단(500)의 제1 기어(821)와 결합된다.

배수 모드에서는 상기 세탁 모드에서와 마찬가지로 다이나믹 클러치(800)가 n:1 단(500)과 결합된 상태로 유지될 수 있다.

따라서, 배수 모드 후에 실시되는 탈수 초기 모드에서도 다이나믹 클러치(800)는 n:1 단(500)과 결합된 상태로 유지될 수 있다.

그런데, 배수 모드를 진행하기 위해 모터의 구동이 정지된 상태이므로, 탈수 초기 모드가 시작되면, 모터가 구동되고, 로터 축(300)의 회전 속도(W1)는 제1 회전 속도(예, 400rpm)에 도달할 때까지 증가한다.

로터 축(300)이 회전되면, 상기 로터 축(300)의 회전력은, 상기 로터 축(300)에 결합된 상기 썬 기어(750), 상기 썬 기어(750)에 결합된 상기 복수의 피니언 기어(760), 및 상기 복수의 피니언 기어(760)를 지지하는 캐리어(710)를 순차적으로 통해 상기 출력 축(400)에 전달된다.

따라서, 로터 축(300)의 회전력은 상기 유성 기어 세트(700)에 의해 n:1의 기어비로 감속되고, 이에 따라, 상기 출력 축(400)의 회전 속도(W2)는 상기 제1 회전 속도보다 낮은 제2 회전 속도(예, 100rpm)로 유지된다.

그리고, 상기 다이나믹 클러치(800)의 회전 속도(W3)는 제로(zero)로 유지된다.

탈수 초기 모드에서는 상기 n:1 단(500), 상기 링 기어 축(740), 및 상기 링 기어(730)가 상기 다이나믹 클러치(800)와 일체로 회전하므로, 상기 n:1 단(500), 상기 링 기어 축(740), 및 상기 링 기어(730)의 회전 속도도 제로(zero)로 유지된다.

탈수 초기 모드의 종료 후에 동기화 모드가 실행되면, 액튜에이터가 작동하여 상기 포크 레버(910)가 하방으로 이동한다.

따라서, 상기 포크 레버(910)의 경사부(911)와 상기 커넥팅 로드(920)의 경사부(911)의 상호 작용에 의해 상기 커넥팅 로드(920)가 전방으로 이동한다.

동기화 모드는, 포크 레버의 위치를 중립 위치에 일정 시간(예, 3초 이상) 동안 유지하는 것에 의해 구현할 수 있다.

여기에서, 중립 위치는 다이나믹 클러치(800)가 n:1 단(500) 및 1:1 단(600)과 각각 분리되어 n:1 단(500)과 1:1 단(600)의 사이의 중립 단에 위치하는 영역을 의미한다.

그리고 포크 레버(910)의 중립 위치는 액튜에이터에 의해 미리 설정된 시간 동안 정확하고 확실하게 유지될 수 있다.

상기 커넥팅 로드(920)가 전방으로 이동하면, 상기 포크(930)가 제2 핀(P2)을 중심으로 반시계 방향으로 회전하고, 상기 포크(930)에 결합된 상기 다이나믹 클러치(800)가 링 기어 축(740)의 축부(740A) 상에서 후방으로 이동한다.

따라서, 상기 다이나믹 클러치(800)의 제1 기어(821)와 상기 n:1 단(500)의 제1 기어(821) 간의 결합이 해제되고, 중립 단에 위치하며, 다이나믹 클러치(800)의 위치는 중립 단에서 일정 시간(예, 3초 이상)동안 유지된다.

상기 동기화 모드의 마진(margin), 즉 중립 단의 크기 또는 폭은 상기 n:1 단(500)과 상기 1:1 단(600) 사이의 간격으로 적절히 설정할 수 있다.

즉, 상기 중립 단의 크기 또는 폭은 상기 n:1 단(500)과 상기 1:1 단(600) 사이에서 축방향으로 이동하는 상기 다이나믹 클러치의 이동 거리로 적절히 설정할 수 있다.

상기 동기화 모드에서, 상기 로터 축(300)의 회전 속도(W1)는 상기 제1 회전 속도보다 낮은 상기 제2 속도(예, 100rpm)까지 감속되고, 상기 출력 축(400)의 회전 속도(W2)는 상기 제2 속도로 유지되며, 상기 다이나믹 클러치(800)의 회전 속도(W3)는 상기 제2 속도까지 증가한다.

상기 동기화 모드에서, 상기 다이나믹 클러치(800)의 회전 속도(W2)가 상기 제2 속도까지 증가하는 이유는, 상기 복수의 피니언 기어(760)가 각각 자전 및 공전하기 때문이다.

따라서, 상기 다이나믹 클러치(800)의 회전 속도(W2)는 상기 로터 축(300)의 회전 속도(W1)와 동기화된다.

도 12에서는 탈수 초기 모드에서 로터 축(300)의 회전 속도(W1)가 제1 회전 속도에 도달한 직후 동기화 모드가 진행되는 것으로 도시하였지만, 탈수 초기 모드에서 로터 축(300)의 회전 속도(W1)는 제1 회전 속도에 도달한 후 일정 시간 동안 유지될 수 있고, 이 후 동기화 모드가 실행될 수도 있다.

동기화 모드가 진행됨에 따라 다이나믹 클러치(800)의 회전 속도(W2)는 상기 로터 축(300)의 회전 속도(W1)와 동기화된 후에는 탈수 모드가 실행된다.

도 12에서는 다이나믹 클러치(800)의 회전 속도(W2)가 상기 로터 축(300)의 회전 속도(W1)와 동기화된 후 일정 시간이 경과한 다음에 탈수 모드가 실행되는 것으로 도시하였지만, 탈수 모드는 다이나믹 클러치(800)의 회전 속도(W2)가 상기 로터 축(300)의 회전 속도(W1)와 동기화된 시점부터 실행할 수도 있다.

탈수 모드가 실행되면, 액튜에이터가 작동하여 상기 포크 레버(910)가 하방으로 더욱 이동한다.

따라서, 상기 포크 레버(910)의 경사부(911)와 상기 커넥팅 로드(920)의 경사부(911)의 상호 작용에 의해 상기 커넥팅 로드(920)가 전방으로 더 이동한다.

그리고 상기 커넥팅 로드(920)가 전방으로 더 이동하면, 상기 포크(930)가 제2 핀(P2)을 중심으로 반시계 방향으로 더 회전하고, 상기 포크(930)에 결합된 상기 다이나믹 클러치(800)가 링 기어 축(740)의 축부(740A) 상에서 후방으로 더 이동한다.

따라서, 상기 다이나믹 클러치(800)의 제2 기어(831)와 상기 1:1 단(600)의 제2 기어(831)가 결합된다.

따라서, 상기 1:1 단(600) 및 상기 1:1 단(600)과 결합된 상기 다이나믹 클러치(800)는 상기 로터 축(300)과 일체로 회전하고, 상기 로터 축(300)의 회전력은, 상기 로터 축(300)을 중심으로 통째로 회전하는 상기 유성 기어 세트(700)를 통해 상기 출력 축(400)에 전달된다.

탈수 모드가 실행되는 동안, 상기 로터 축(300)의 회전 속도(W1)와 상기 출력 축(400)의 회전 속도(W2) 및 상기 다이나믹 클러치(800)의 회전 속도(W3)는 서로 동일한 제2 회전 속도(예, 100rpm)로 유지된다.

이러한 구성의 세탁기 구동 시스템의 변속 프로파일은 종래 기술에 따른 세탁기 구동 시스템의 변속 프로파일과 전혀 다른 것을 알 수 있다.

즉, 도 12를 참조하면, 중립 단을 구비하지 않아 동기화 모드를 별도로 구비하지 않는 종래 기술에 따른 세탁기 구동 시스템에서는 탈수 초기 모드의 종료 전에 로터 축의 회전 속도(W1)와 출력 축(W2)의 회전 속도가 점차적으로 감소하다가 탈수 모드의 진입 직전에 형성되는 동기화 구간에서 클러치의 회전 속도(W3)가 급격히 증가하면서 출력 축의 회전 속도(W2)와 동기화되고, 이후, 출력축의 회전 속도(W2)와 클러치의 회전 속도(W3)가 급격히 증가하면서 로터 축의 회전 속도(W1)와 동기화된 후 탈수 모드가 진행된다.

따라서, 종래 기술에 따른 세탁기 구동 시스템과 본 명세서에 따른 세탁기 구동 시스템은 탈수 초기 모드에서 출력 축의 회전 속도에 있어 차이점을 갖는다.

즉, 종래 기술에 따른 세탁기 구동 시스템에서는 탈수 초기 모드에서 출력 축의 회전 속도가 점차적으로 감소하지만, 본 명세서의 구동 시스템에서는 출력 축의 회전 속도가 탈수 초기 모드 동안 일정하게 유지된다.

또한, 종래 기술에 따른 세탁기 구동 시스템과 본 명세서에 따른 세탁기 구동 시스템은 탈수 초기 모드에서 로터 축의 회전 속도에 있어 차이점을 갖는다.

즉, 종래 기술에 따른 세탁기 구동 시스템에서는 탈수 초기 모드에서 로터 축의 회전 속도가 제1 회전 속도까지 증가한 후 감소하지만, 본 명세서의 구동 시스템에서는 로터 축의 회전 속도가 제1 회전 속도까지 증가하거나, 제1 회전 속도까지 증가한 후 상기 제1 회전 속도로 일정 시간 동안 유지된다.

따라서, 종래 기술에 따른 세탁기 구동 시스템에서는 동기화 구간이 대략 0.2초 내외로 매우 짧게 형성되므로, 도 13에 도시한 바와 같이, 탈수 초기 모드에서 탈수 모드로 변환되는 과정(동기화 구간)에서 변속 충격 및 변속 소음(세탁기의 전방에서 측정한 소음)이 크게 발생한다.

하지만, 본 명세서의 세탁기 구동 시스템에 따르면, 충분한 시간(예, 대략 3초 이상)동안 동기화 모드를 안정적으로 정확하게 확보하는 것이 가능하므로, 종래 기술에 따른 세탁기 구동 시스템에 비해 변속 충격 및 변속 소음이 크게 저감된다.

위에서 설명한 본 명세서의 세탁기 구동 시스템은 세탁조(드럼 또는 이너 터브)가 수평 방향으로 배치되어 있는 프론트 로딩 방식의 세탁기, 예를 들면 "드럼(drum) 세탁기"에 설치되어 모터의 구동력을 세탁조(드럼 또는 이너 터브)에 전달할 수 있다.

본 명세서의 세탁기 구동 시스템을 드럼(drum) 세탁기에 적용하는 경우, 로터 축 및 출력 축은 수평 방향으로 서로 이격하여 위치할 수 있다.

세탁조(드럼 또는 이너 터브)가 세워진 상태로 배치되어 있는 탑 로딩(top loading) 방식의 세탁기, 예를 들면 "펄세이터(pulsator) 세탁기"에서는 세탁물이 세탁조(드럼 또는 이너 터브)의 바닥면에 평평하게 배치되어 있으므로 탈수 기동 시의 기동 토크가 프론트 로딩(front loading) 방식의 세탁기에 비해 작다.

하지만, 세탁조(드럼 또는 이너 터브)가 수평 방향으로 배치되어 있는 프론트 로딩 방식의 세탁기, 예를 들면 "드럼(drum) 세탁기"에서는 세탁물이 세탁조(드럼 또는 이너 터브)의 바닥면이 아닌 세탁조(드럼 또는 이너 터브)의 벽면 바닥에 배치되어 있으므로 탈수 기동 시의 기동 토크가 탑 로딩 방식의 세탁기에 비해 크다.

따라서, 프론트 로딩 방식의 펄세이터 세탁기에 구비되는 인버터의 지능형 전력 모듈(IPM: Intelligent Power Module)은 탑 로딩 방식의 드럼 세탁기에 구비되는 인버터의 지능형 전력 모듈보다 큰 용량의 제품을 사용해야 한다.

예를 들면, 탑 로딩 방식의 펄세이터 세탁기에는 5A의 용량을 갖는 지능형 전력 모듈을 사용하는 것이 가능하지만, 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기에서는 15A의 용량을 갖는 지능형 전력 모듈을 사용해야 한다.

일반적으로, 5A의 용량을 갖는 지능형 전력 모듈의 피크치에서의 전류 값(Apk)은 3Apk이고, 15A의 용량을 갖는 지능형 전력 모듈의 피크치에서의 전류 값은 9 내지 11Apk이다.

그리고 클러치를 구비하지 않은 종래의 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기에서는 세탁 시와 탈수 시에 서로 다른 회전수로 드럼을 회전시키기 위해 용량이 큰 모터를 구비해야 했다.

하지만, 본 명세서에 따른 세탁기 구동 시스템을 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기에 적용하면, 본 명세서에 따른 세탁기 구동 시스템을 구비하지 않은 종래의 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기에 비해 세탁 기동 시 및 탈수 기동 시 기동 토크를 감소시키는 것이 가능하다.

따라서, 본 명세서에 따른 세탁기 구동 시스템을 구비한 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기는 종래의 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기에 비해 작은 용량의 지능형 전력 모듈을 사용하는 것이 가능하다.

예를 들면, 본 명세서에 따른 세탁기 구동 시스템을 구비한 프론트 로딩 방식의 드럼 세탁기에서는 5A의 용량을 갖는 지능형 전력 모듈을 사용하는 것이 가능하다.

따라서, 용량이 작은 저렴한 지능형 전력 모듈을 사용하는 것이 가능하므로, 세탁기의 제조 원가를 줄일 수 있다.

또한, 용량이 큰 모터를 사용할 필요가 없으므로, 모터의 다운 사이징이 가능하다.

본 명세서는 본 명세서의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.

100: 케이싱 110: 제1 케이스
120: 제2 케이스 200: 리어 프레임
300: 로터 축 400: 출력 축
410: 내축 411: 스플라인 결합부
420: 외축 500: n:1 단
600: 1:1 단 700: 유성 기어 세트
710: 캐리어 720: 기어 커버
730: 링 기어 740: 링 기어 축
740A: 축부 740B: 판부
750: 썬 기어 760: 피니언 기어
800: 다이나믹 클러치 810: 스플라인 결합부
820: 제1 클러치부 821: 제1 기어
830: 제2 클러치부 831: 제2 기어
831a: 빗면 831b: 수직면
840: 연결부 900: 클러치 구동부
910: 포크 레버 911: 경사부
920: 커넥팅 로드 930: 포크
1000: 스테이터 1100: 결합 축
B1: 제1 베어링 B2: 제2 베어링
R1, R2: 리턴 스프링 P1: 제1 핀
P2: 제2 핀

Claims (24)

1. 서로 이격하여 위치하는 로터 축 및 출력 축;
   상기 로터 축의 주위 일부를 둘러싸는 링 기어 축을 포함하며, 상기 로터 축의 회전력을 상기 출력 축에 1:1로 전달하거나, n:1의 기어비로 감속하여 전달하는 유성 기어 세트;
   상기 링 기어 축에 결합되고, 상기 링 기어 축 상에서 축방향으로 이동하며, 상기 링 기어 축과 일체로 회전하는 다이나믹 클러치;
   상기 다이나믹 클러치를 상기 축방향으로 이동시키기 위한 클러치 구동부;
   상기 다이나믹 클러치의 전방으로 상기 로터 축 상에 위치하며, 탈수 초기 모드 시 상기 로터 축의 회전력이 상기 출력 축에 n:1의 기어비로 감속되어 전달되도록 상기 다이나믹 클러치와 결합되는 n:1 단;
   상기 다이나믹 클러치의 후방에 위치하며, 상기 로터 축에 결합되어 상기 로터 축과 일체로 회전하고, 탈수 모드 시 상기 로터 축의 회전력이 상기 출력 축에 1:1의 기어비로 전달되도록 상기 다이나믹 클러치와 결합되는 1:1 단
   을 포함하고,
   상기 탈수 초기 모드와 상기 탈수 모드 사이에, 상기 다이나믹 클러치를 상기 n:1 단 및 상기 1:1 단과 각각 분리시켜 상기 다이나믹 클러치를 중립 단에 위치시킴으로써, 상기 로터 축의 회전 속도를 상기 유성 기어 세트에 의해 상기 출력 축의 회전 속도와 동기화시키는 동기화 모드를 실시하는 세탁기 구동 시스템.
2. 제1항에서,
   상기 탈수 초기 모드, 상기 동기화 모드, 및 상기 탈수 모드에서, 상기 출력 축은 일정한 속도를 유지하면서 회전하는 세탁기 구동 시스템.
3. 제2항에서,
   상기 탈수 초기 모드에서,
   상기 로터 축의 회전 속도는 제1 회전 속도에 도달할 때까지 증가하고, 상기 출력 축은 상기 제1 회전 속도보다 낮은 제2 회전 속도를 유지하며, 상기 다이나믹 클러치는 정지 상태로 유지되는 세탁기 구동 시스템.
4. 제3항에서,
   상기 동기화 모드에서,
   상기 로터 축의 회전 속도는 상기 제1 회전 속도에서 상기 제2 회전 속도까지 감속되고, 상기 출력 축은 상기 제2 회전 속도를 유지하며, 상기 다이나믹 클러치의 회전 속도는 상기 제2 회전 속도에 도달할 때까지 증가하는 세탁기 구동 시스템.
5. 제4항에서,
   상기 탈수 모드에서,
   상기 로터 축의 회전 속도, 상기 출력 축의 회전 속도, 및 상기 다이나믹 클러치의 회전 속도는 상기 제2 속도로 각각 유지되는 세탁기 구동 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,
   상기 링 기어 축은, 상기 로터 축의 주위 일부를 둘러싸는 축부(shaft portion)와, 상기 축부의 전방측 단부에 위치하는 판부(plate portion)를 포함하며,
   상기 축부의 외주면과 상기 다이나믹 클러치의 내주면에는 서로 결합하는 스플라인 결합부가 각각 형성되는 세탁기 구동 시스템.
7. 제6항에서,
   상기 유성 기어 세트는,
   상기 링 기어 축의 상기 판부의 전방에서 상기 로터 축의 외주면 일부에 위치하는 썬 기어;
   상기 링 기어 축의 상기 판부와 결합되며, 상기 썬 기어를 내부에 수용하는 기어 커버;
   상기 기어 커버와 상기 링 기어 축의 상기 판부에 의해 형성된 내부 공간에 배치되며, 상기 링 기어 축의 상기 판부에 결합되어 상기 링 기어 축과 일체로 회전하는 링 기어;
   상기 기어 커버와 상기 링 기어 축의 상기 판부에 의해 형성된 내부 공간에서 상기 링 기어와 상기 썬 기어 사이에 배치되는 복수의 피니언 기어; 및
   상기 기어 커버와 상기 링 기어 축의 상기 판부에 의해 형성된 내부 공간에 배치되어 상기 복수의 피니언 기어를 지지하며, 일단이 상기 출력 축에 결합되어 상기 출력 축과 일체로 회전하는 캐리어
   를 포함하는 세탁기 구동 시스템.
8. 제7항에서,
   상기 썬 기어, 상기 링 기어 및 상기 복수의 피니언 기어는 각각 헬리컬 기어를 구비하는 세탁기 구동 시스템.
9. 제7항에서,
   상기 출력 축은, 상기 캐리어가 결합되는 내축과, 상기 내축의 외측에 위치하며 상기 기어 커버와 결합되는 외축을 포함하는 세탁기 구동 시스템.
10. 제9항에서,
    상기 내축의 외주면과 상기 캐리어의 내주면에는 서로 결합하는 스플라인 결합부가 각각 형성되고, 상기 캐리어의 일부는 상기 내축과 상기 외축 사이의 공간에 삽입되는 세탁기 구동 시스템.
11. 제9항에서,
    상기 유성 기어 세트를 내부에 수용하며, 제1 케이스 및 제2 케이스를 구비하는 케이싱을 더 포함하고,
    상기 출력 축의 후단은 상기 제1 케이스를 관통하여 삽입되고, 상기 로터 축의 전단은 상기 제2 케이스를 관통하여 삽입되며,
    상기 외축과 상기 제1 케이스 사이에는 상기 출력 축을 지지하는 제1 베어링이 위치하고,
    상기 링 기어 축의 축부와 상기 제2 케이스 사이에는 상기 로터 축을 지지하는 제2 베어링이 위치하는 세탁기 구동 시스템.
12. 제7항에서,
    상기 탈수 초기 모드에서,
    상기 n:1 단, 상기 n:1 단에 결합된 상기 다이나믹 클러치, 상기 다이나믹 클러치에 결합된 상기 링 기어 축, 상기 링 기어 축의 판부에 결합된 상기 링 기어는 정지 상태로 유지되고,
    상기 로터 축의 회전력은, 상기 로터 축에 결합된 상기 썬 기어, 상기 썬 기어에 결합된 상기 복수의 피니언 기어, 및 상기 복수의 피니언 기어를 지지하는 캐리어를 순차적으로 통해 상기 출력 축에 전달되는 세탁기 구동 시스템.
13. 제7항에서,
    상기 동기화 모드에서,
    상기 n:1 단, 상기 1:1 단, 상기 다이나믹 클러치, 상기 다이나믹 클러치가 결합된 상기 링 기어 축, 상기 링 기어 축의 판부에 결합된 상기 링 기어는 정지 상태로 유지되고,
    상기 로터 축의 회전력은, 상기 로터 축에 결합된 상기 썬 기어, 상기 썬 기어에 결합된 상기 복수의 피니언 기어, 및 상기 복수의 피니언 기어를 지지하는 캐리어를 순차적으로 통해 상기 출력 축에 전달되며,
    상기 다이나믹 클러치의 회전 속도는, 각각 자전 및 공전하는 상기 복수의 피니언 기어에 의해 증가하여 상기 로터 축의 회전 속도와 동기화되는 세탁기 구동 시스템.
14. 제7항에서,
    상기 탈수 모드에서,
    상기 1:1 단 및 상기 1:1 단과 결합된 상기 다이나믹 클러치는 상기 로터 축과 일체로 회전되고,
    상기 로터 축의 회전력은, 상기 로터 축을 중심으로 통째로 회전하는 상기 유성 기어 세트를 통해 상기 출력 축에 전달되는 세탁기 구동 시스템.
15. 제7항에서,
    상기 다이나믹 클러치는, 상기 n:1 단과 마주하는 제1 클러치부와, 상기 1:1 단과 마주하는 제2 클러치부를 포함하며,
    상기 제1 클러치부와 상기 n:1 단이 서로 마주하는 면에는 사각 형상 또는 사다리꼴 형상으로 형성되어 서로 결합하는 제1 기어가 복수 개씩 각각 구비되고,
    상기 제2 클러치부와 상기 1:1 단이 서로 마주하는 면에는 빗면과 수직면을 갖는 형상으로 형성되어 서로 결합하는 제2 기어가 복수 개씩 각각 구비되는 세탁기 구동 시스템.
16. 제15항에서,
    상기 제2 클러치부의 제2 기어와 상기 1:1 단의 제2 기어는 상기 다이나믹 클러치의 회전 속도와 상기 1:1 단의 회전 속도가 동기화된 상태에서 서로 결합되는 세탁기 구동 시스템.
17. 제15항에서,
    상기 유성 기어 세트를 내부에 수용하며, 제1 케이스 및 제2 케이스를 구비하는 케이싱; 및
    상기 제2 케이스의 후면에 고정되는 리어 프레임
    을 더 포함하고,
    상기 n:1 단은 상기 케이싱의 외부에서 상기 리어 프레임에 결합되며,
    상기 클러치 구동부는,
    상기 제2 케이스를 상하 방향으로 관통하여 설치되며, 액튜에이터에 의해 상하 방향으로 이동하는 포크 레버;
    상기 포크 레버에 결합되며, 상기 포크 레버의 상하 방향 이동에 따라 수평 방향으로 이동하는 커넥팅 로드; 및
    일단은 상기 커넥팅 로드에 결합되고, 타단은 상기 다이나믹 클러치에 결합되며, 상기 커넥팅 로드가 수평 방향으로 이동할 때 상기 리어 프레임과 결합된 핀부를 기준으로 회전하여 상기 다이나믹 클러치의 위치를 조절하는 포크
    를 포함하는 세탁기 구동 시스템.
18. 제17항에서,
    상기 다이나믹 클러치는 상기 제1 클러치부와 상기 제2 클러치부를 연결하는 연결부를 더 포함하고,
    상기 연결부의 직경은 상기 제1 클러치부 및 상기 제2 클러치부의 직경보다 작게 형성되며,
    상기 포크는 상기 다이나믹 클러치의 상기 연결부에 결합되는 세탁기 구동 시스템.
19. 제17항에서,
    상기 포크 레버를 원위치로 복귀시키기 위한 리턴 스프링을 더 포함하는 세탁기 구동 시스템.
20. 제17항에서,
    상기 포크 레버와 상기 커넥팅 로드는 상기 포크 레버의 상하 방향 이동에 따라 상기 커넥팅 로드가 수평 방향으로 이동하도록 하기 위한 경사부를 각각 구비하는 세탁기 구동 시스템.
21. 제17항에서,
    상기 커넥팅 로드를 원위치로 복귀시키기 위한 리턴 스프링을 더 포함하는 세탁기 구동 시스템.
22. 제17항에서,
    상기 리어 프레임에는 스테이터가 결합되는 세탁기 구동 시스템.
23. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재한 세탁기 구동 시스템을 구비한 세탁기.
24. 제23항에서,
    상기 로터 축 및 상기 출력 축은 수평 방향으로 서로 이격하여 위치하는 세탁기.

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