KR100425112B1 - 인버터 세탁기의 클러칭 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세레이션의 마모를 방지하도록 한 인버터 세탁기의 클러칭 방법에 관한 것으로서, 세탁축에 연결된 로터와 상기 로터를 감싸도록 그 외측에 설치되는 스테이터로 구성되어 세탁기의 구동원을 이루는 BLDC 모터와, 솔레노이드의 작동에 의해 연동하여 승하강하면서 세탁시에는 상기 세탁축으로만 동력을 전달하고 탈수시에는 세탁축 및 그 외측에 설치된 탈수축으로 동시에 동력을 전달하는 슬라이더를 구비한 인버터 세탁기에서 펄세이터 회전모드와 펄세이터/세탁조 일체 회전모드의 전환시 인버터 세탁기의 클러칭 방법에 있어서, 상기 솔레노이드의 전원이 온 또는 오프되면 상기 BLDC 모터를 제 1 설정시간 지연 후 제 2 설정시간동안 시계 방향으로 구동하는 제 1 과정과; 상기 제 2 설정시간이 경과하면 상기 BLDC 모터를 제 3 설정시간동안 정지시킨 후 상기 BLDC 모터를 제 2 설정시간동안 반시계 방향으로 구동하는 제 2 과정과; 상기 제 1 과정과 제 2 과정을 복수회 반복한 후 펄세이터 회전모드 또는 펄세이터/세탁조 일체 회전모드를 수행하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

인버터 세탁기의 클러칭 방법{method for clutching of inverter washing machine}

본 발명은 인터버 세탁기에 관한 것으로, 특히 세레이션의 마모를 방지하는데 적당한 인버터 세탁기의 클러칭 방법에 관한 것이다.

일반적으로 세탁기는 세정의 유화 작용 및 세탁날개의 회전에 따른 수류의 마찰작용 및 펄세이터가 세탁물에 가하는 충격작용 등을 이용하여 의복, 침구 등에 부착된 각종 오염물질을 제거하는 제품으로서, 센서에 의해 세탁물의 양과 종류를 감지하여 세탁방법을 자동으로 설정하고 또한 세탁수의 수위를 세탁물의 양과 종류에 따라 적절한 수위까지 급수한 후 마이콤의 제어를 받아 세탁을 수행하게 된다.

또한, 종래의 세탁기의 구동방식은 구동 모터의 회전동력을 동력전달용 벨트 및 풀리 등을 개재하여 세탁축으로 전달하여 펄세이터를 회전시키거나 탈수축으로 전달하여 세탁조를 회전시키는 방식과, BLDC 모터의 속도제어에 의해 세탁조를 세탁 및 탈수시 각기 다른 속도로 회전시키는 방식이 있다.

한편, BLDC 모터를 이용하면서도 동력전달 경로를 달리 제어하여 세탁시에는 펄세이터를 저속 회전시켜 세탁을 행하고, 탈수시에는 펄세이터 및 세탁조를 동시에 고속 회전시켜 탈수를 행하는 구조도 있다.

이와 같이 BLDC 모터를 이용하면서도 동력전달 경로를 달리 제어하는 세탁기용 클러치 장치의 일예에 대해 도 1a 및 도 1b를 참조하여 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

일반적으로 세탁기 본체의 내부에 설치되는 저수조(미도시) 하면에는 베어링하우징(30)이 고정되며, 상기 베어링 하우징(30)에는 탈수축(70)을 지지하는 베어링(32)이 설치된다.

이와 같은 베어링 하우징(30)을 관통하여서는 세탁축(60)과 탈수축(70)이 동심(同心)을 이루도록 설치된다.

그리고, 상기 베어링 하우징(30)의 하부에는 세탁기를 구동하는 BLDC 모터(7)를 구성하는 스테이터(40) 및 로터(50)가 설치된다.

이때, 상기 스테이터(40)에는 그 외주를 둘러서 스테이터 코일(42)이 권선되고, 상기 로터(50)는 세탁축(60)과 결합되어 상기 스테이터(40)와의 전자기적 상호 작용에 의해 회전하게 된다.

한편, 상기 로터(50)에는 상기 스테이터 코일(42)과 소정 간격을 두고 위치되는 마그네트(53)가 로터요크(52)에 설치된다. 상기 로터요크(52)는 자속(磁束)의 경로를 형성하기 위해 금속재질로 형성된다.

그리고 상기 로터요크(52)의 중앙에는 구동구(驅動具)(58)와 인서트몰딩에 의해 일체로 구성되는 로터부싱(56)이 설치된다. 상기 로터부싱(56)은 상기 로터요크(52)와 세탁축(60) 사이의 절연을 수행하는 역할을 하게 된다.

상기 로터부싱(56)과 인서트몰딩에 의해 일체로 형성된 구동구(58)의 상단 외주면에는 슬라이더(80)와 치합되어 로터(52)의 동력을 전달하기 위한 세레이션(580)이 형성된다.

이때 상기 세레이션(580)은 상기 구동구(58)의 상단 끝까지 형성되지 않고, 상기 구동구(58)의 상단 끝 부분에는 세레이션이 형성되지 않은 부분이 존재한다.이 구간을 편의상 무치(無齒)구간이라 한다.

그리고 상기 구동구(58)의 내주면에는 상기 세탁축(60)의 외주면에 형성된 세레이션(620)과의 치합을 통해 로터(50)의 동력을 세탁축(60)으로 전달하는 세레이션(590)이 형성된다.

이와 같은 구동구(58)의 중앙을 관통하여서는 세탁축(60)의 하단이 삽입되어 지지되어 상기 세레이션(590,620)간의 치합을 통해 동력이 전달된다.

또한, 세탁축(60)은 탈수축(70)의 중심을 관통하여 세탁조(미도시)의 내부로 돌출되고, 그 선단에 세탁날개가 구비된다. 그리고, 상기 탈수축(70)의 내부에는 세탁조(60)가 동심을 이루도록 관통 설치된다.

이러한 탈수축(70)은 세탁조와 연결되어 세탁조를 회전시키게 된다.

한편, 상기 탈수축(70)의 하단은 상기 구동구(58)의 상단과 인접하도록 위치되는데, 상기 탈수축(70)의 하단에는 세레이션(720)이 형성된다.

다음으로 상기 탈수축(70)의 세레이션(720)과 상기 구동구(58)의 세레이션(580)을 따라 이동되면서 상기 로터(50)의 구동력을 상기 탈수축(70)으로 선택적으로 전달하도록 슬라이더(80)가 설치된다.

상기 슬라이더(80)는 전체적으로 원통형상을 이루며, 상기 베어링(32)에 대해 스프링(800)으로 탄지되어 상기 구동구(58)의 세레이션(580)과 탈수축(70)의 세레이션(720)이 동시에 맞물리는 방향으로 지지된다.

상기 슬라이더(80)는 전체적으로 원통형상으로 구성되어, 그 내부에 탈수축(70)이 관통된다.

이와 같은 슬라이더(80)의 외관은 가동요크(81)가 구성된다. 상기 가동요크(81)는 원통형으로, 그 하단부 주위를 둘러 체결용 플랜지(82)가 형성되어 있고, 상기 체결용 플랜지(82)에는 다수개의 요철부(83)가 형성되어 있다.

상기 요철부(83)는 솔레노이드(90)의 제 2 요크플레이트(94)에 형성되어 있는 요철부(95)에 체결된다.

그리고 상기 슬라이더(80)의 가동요크(81) 내부에는 연결체(85)가 구비된다. 상기 연결체(85)의 내주면에는 구동구의 세레이션(580) 및 탈수축(70)의 세레이션(720)과 치합되는 세레이션(860)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 슬라이더(80)의 연결체(85) 상단에는 상기 스프링(800)의 하단이 지지되는 지지홈(890)이 형성된다.

한편, 상기 베어링 하우징(30)의 하면에는 상기 슬라이더(80)를 구동하는 구동수단인 솔레노이드(90)가 설치된다.

상기 솔레노이드(90)에 전원이 인가되면 상기 슬라이더(80)가 스프링(800)의 탄성력을 극복하면서 상부로 이동되어 슬라이더(80)와 구동구(58) 상호간의 치합 상태가 해제된다.

또한, 상기 솔레노이드(90)의 상단과 하단에는 제 1 및 제 2 요크플레이트(92,94)가 구비된다. 상기 제 2 요크플레이트(94)의 하면에는 상기 슬라이더(80)의 체결용 플랜지(82)에 형성된 요철부(83)와 체결되는 요철부(95)가 형성된다.

그리고 탈수축(70)의 하단부 내측에는 세탁축(60)의 회전시 상기 세탁축 하단부를 지지하는 볼베어링(20)이 설치된다.

한편, 상기 슬라이더(80)를 구동하기 위한 구동수단인 솔레노이드(90)는, 대략 원통 형상을 띠는 보빈과, 상기 보빈 외면에 권선되는 코일과, 상기 코일이 노출되지 않도록 코일 외측을 감싸는 난연(難燃) 재질의 몰드(mold)와, 상기 코일이 접속되는 단자로 구성된다.

이하, 상기한 바와 같은 구성된 종래 기술 장치에 있어서의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 세탁기의 구동을 위한 회전력은 상기 스테이터(40)와 로터(50)의 전자기적 상호 작용에 의해 발생된다.

상기 로터(50)가 회전하면 이와 동시에 상기 구동구(58)의 세레이션(580)에 치합된 세탁축(60)이 회전하게 되어 상기 세탁축(60) 상단에 결합된 세탁날개(미도시)가 회전하면서 수류를 일으키게 된다.

이때 상기 세탁축(60)만이 회전되도록 하기 위해서는 상기 솔레노이드(90)에 전원을 인가하여 상기 슬라이더(80)가 상부로 이동되도록 한다.

즉, 솔레노이드(90)의 흡입력에 의해 슬라이더(80)가 스플링의 탄성력을 극복하고 상부로 이동하여 상기 제 2 요크플레이트(94)의 요철부(95)에 상기 슬라이더(80)의 요철부(83)가 형합된 상태를 유지하게 되는데, 이 때에는 슬라이더(80)의 연결체(85) 내주면의 세레이션(860)과 구동구(58) 외주면의 세레이션(580)과의 치합이 해제되므로 로터(50)의 회전력이 슬라이더(80)로는 전달되지 않는다.

따라서, 이 때에는 세탁축(60)만이 회전할 뿐 슬라이더(80)와 맞물려 있는탈수축(70)은 회전하지 않게 된다(도 1a 참조).

한편, 탈수시에는 세탁축(60)과 탈수축(70)을 동시에 고속으로 회전시켜야 하며, 이를 위해서는 상기 솔레노이드(90)에 인가된 전원을 오프시켜 슬라이더(80)가 스프링(800)의 탄성력에 의해 하방으로 이동하도록 함으로서, 상기 슬라이더(80)의 연결체(85)의 세레이션(860)이 탈수축(70)의 세레이션(720)과 구동구(58)의 세레이션(580) 양측에 모두 물리게 된다(도 1b 참조).

이와 같이 된 상태에서 상기 로터(50)의 동력이 구동구(58)를 통해 세탁축(60)으로 전달될 뿐만 아니라 상기 구동구(58)에 맞물린 슬라이더(80)를 걸쳐 탈수축(70)에도 전달됨으로서 세탁날개와 세탁조가 동시에 고속 회전하여 세탁물의 탈수가 수행된다.

한편, 펄세이터 회전모드에서 펄세이터와 세탁조 일체 회전모드로 전환하기 위해 솔레노이드(90)에 인가되는 전원을 OFF시, 슬라이더(80)의 세레이션(가)이 도 2에서와 같이 로터부싱(56)의 세레이션(나)의 위에 얹힌 상태에서 BLDC 모터(7)를 구동시키는 경우 로터부싱(56)이 회전하면서 세레이션과 결합되는 순간 양 세레이션에 갑자기 큰 충격력이 작용하여 세레이션이 마모되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 클러칭/디클러칭시 세레이션의 유격편차를 고려하여 보다 정확한 클러치 구동을 함으로서 세레이션의 마모를 방지하도록 한 인버터 세탁기의 클러칭 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a는 종래 기술에 따른 클러치 기구를 나타낸 종단면도로서 세탁시의 상태도

도 1b는 종래 기술에 따른 클러치 기구를 나타낸 종단면도로서 탈수시의 상태도

도 2는 종래의 인버터 세탁기의 문제점을 설명하기 위한 도면

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 인버터 세탁기의 클러칭 방법을 설명하기 위한 클러치 구동 알고니즘

도 4a 및 도 4b는 본 발명에서 슬라이더의 세레이션과 로터부싱의 세레이션의 좌우측 치우침을 설명하기 위한 도면

도 5a 및 도 5b는 본 발명에서 하우징과 슬라이더의 좌우측 치우침을 설명하기 위한 도면

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

7 : BLDC 모터 80 : 슬라이더

90 : 솔레노이드

상기한 목적을 달성하기 위해, 세탁축에 연결된 로터와 상기 로터를 감싸도록 그 외측에 설치되는 스테이터로 구성되어 세탁기의 구동원을 이루는 BLDC 모터와, 솔레노이드의 작동에 의해 연동하여 승하강하면서 세탁시에는 상기 세탁축으로만 동력을 전달하고 탈수시에는 세탁축 및 그 외측에 설치된 탈수축으로 동시에 동력을 전달하는 슬라이더를 구비한 인버터 세탁기에서 펄세이터 회전모드와 펄세이터/세탁조 일체 회전모드의 전환시 인버터 세탁기의 클러칭 방법에 있어서, 상기 솔레노이드의 전원이 온 또는 오프되면 상기 BLDC 모터를 제 1 설정시간 지연 후 제 2 설정시간동안 시계 방향으로 구동하는 제 1 과정과; 상기 제 2 설정시간이 경과하면 상기 BLDC 모터를 제 3 설정시간동안 정지시킨 후 상기 BLDC 모터를 제 2 설정시간동안 반시계 방향으로 구동하는 제 2 과정과; 상기 제 1 과정과 제 2 과정을 복수회 반복한 후 펄세이터 회전모드 또는 펄세이터/세탁조 일체 회전모드를 수행하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 인버터 세탁기의 클러칭 방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 인버터 세탁기의 클러칭 방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 인버터 세탁기의 클러칭 방법은 도 1a 및 도 1b에 도시된 인버터 세탁기의 세탁축(60)에 연결된 로터(50)와 상기 로터(50)를 감싸도록 그 외측에 설치되는 스테이터(40)로 구성되어 세탁기의 구동원을 이루는 BLDC 모터(7)와, 솔레노이드(90) 또는 클러치 모터(6)의 작동에 의해 연동하여 승하강하면서 세탁시에는 상기 세탁축(60)으로만 동력을 전달하고 탈수시에는 세탁축(60) 및 그 외측에 설치된 탈수축(70)으로 동시에 동력을 전달하는 슬라이더(15)(80)를 구비한 인버터 세탁기에 있어서, 상기 솔레노이드(90)의 전원을 온/오프(ON/OFF)한 후 소정 시간(약 0.1초) 지연 후에 BLDC 모터(7)를 시계 방향으로 일정 시간(약 0.1초) 구동하고, 상기 BLDC 모터(7)를 일정 시간(약 0.2초)만큼 정지시킨 후 상기 BLDC 모터(7)를 반시계 방향으로 일정시간(약 0.1초) 만큼 구동하는 과정을 복수회 반복하여 진행하여 클러칭하는 방법을 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 인버터 세탁기의 클러칭 방법에 따른 작용은 다음과 같다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 인버터 세탁기의 클러칭 방법을 설명하기 위한 클러치 구동 알고니즘이다.

즉, 도 3a는 펄세이터 회전모드에서 펄세이터와 세탁조 일체회전 모드로 전환할 때의 클러치 구동 알고니즘이고, 도 3b는 펄세이터와 세탁조 일체회전 모드에서 펄세이터 회전모드로 전환할 때의 클러치 구동 알고니즘이다.

먼저, 종래 기술에서 설명한 클러치 기구에 있어서, 도 3a에서와 같이, 세탁 완료 후 펄세이터 회전모드에서 펄세이터와 세탁조 일체회전 모드로 전환시에는 솔레노이드(90)에 인가되는 전원을 오프(OFF)하여 상기 슬라이더(80)가 스프링(800)의 복원력에 의해 하강하여 구동구(58) 외주면의 세레이션(580)에 맞물림으로서 탈수축(70)의 회전이 가능하도록 한다.

이때 본 발명은 세탁 완료 후 솔레노이드(90)에 인가되는 전원을 오프(OFF)하더라도 슬라이더(80)가 하강할 때 일정 시간(약 0.1초) 동안은 BLDC 모터(7)가 동작하지 않게 함으로서, 상기 BLDC 모터(7)가 동작하지 않는 동안 슬라이더(80)의 세레이션(860)이 로터(50)의 중심부에 설치된 구동구(58)의 세레이션(580)과 치합할 시간적 여유를 가지게 된다.

만약, 이 시점에서 슬라이더(80)의 세레이션(860)과 구동구(58)의 세레이션(860)과의 치합이 이루어지지 않더라도 소정 시간 후, 상기 BLDC 모터(7)는 일정 시간 동안 시계 방향 ⇒ 정지 ⇒ 반시계 방향 ⇒ 정지 ⇒ 시계 방향 등의 순으로 회전 방향을 바꾸면서 구동하므로 인해 다시 부드럽게 치합이 이루어지는 기회를 가지게 된다.

상기와 같은 BLDC 모터(7)의 구동에 의해 슬라이더(80)의 세레이션이 로터부싱(56)의 세레이션으로부터 완전히 분리되도록 하여 펄세이터만 회전할 수 있도록 한다.

한편, 상기 BLDC 모터(7)를 어느 한 방향으로 구동하지 않고, 좌우 양방향으로 구동하는 것은 도 4a 및 도 4b와 같이 로터부싱(56)과 슬라이더(80)의 돌기부가 좌우 어느 한쪽으로 치우칠지 알 수 없기 때문이다.

이어, 종래 기술에서 설명한 클러치 기구에 있어서, 도 3b에서와 같이, 펄세이터와 세탁조 일체 회전모드에서 펄세이터 회전모드로 전환시에는 솔레노이드(90)에 인가된 전원을 온(ON)한 후, 바로 BLDC 모터(7)를 구동하지 않고, 일정 시간(약 0.1초)동안 지연 후에 상기 BLDC 모터(7)를 일정 시간 동안 시계 방향 ⇒ 정지 ⇒ 반시계 방향 ⇒ 정지 ⇒ 시계 방향 등의 순으로 회전 방향을 바꾸면서 구동함으로서, 슬라이더(80)의 세레이션과 로터부싱(56)의 세레이션이 결합될 때 충격력을 최소화하여 세레이션부의 마모를 방지할 수 있다.

한편, 상기 BLDC 모터(7)를 어느 한 방향으로 구동하지 않고, 좌우 양방향으로 구동하는 것은 도 5a 및 도 5b와 같이 슬라이더(80)의 세레이션(가)과 로터부싱(56)의 세레이션(나)이 좌우 어느 한쪽으로 치우칠지 알 수 없기 때문이다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 한, 여러 가지 다른 형태로의 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서는 당연한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 인버터 세탁기의 클러칭 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

즉, 펄세이터 회전모드와 펄세이터 및 세탁조일체 회전모드의 전환시에 솔레노이드 전원을 온 또는 오프한 후 일정시간 지연 후에 BLDC 모터를 시계 방향과 반시계 방향으로 복수회 구동시킴으로서 슬라이더의 세레이션과 로터부싱의 세레이션의 마모를 방지할 수 있다.

Claims (5)

1. 세탁축에 연결된 로터와 상기 로터를 감싸도록 그 외측에 설치되는 스테이터로 구성되어 세탁기의 구동원을 이루는 BLDC 모터와, 솔레노이드의 작동에 의해 연동하여 승하강하면서 세탁시에는 상기 세탁축으로만 동력을 전달하고 탈수시에는 세탁축 및 그 외측에 설치된 탈수축으로 동시에 동력을 전달하는 슬라이더를 구비한 인버터 세탁기에서 펄세이터 회전모드와 펄세이/세탁조 일체 회전모드의 전환시 인버터 세탁기의 클러칭 방법에 있어서,

   상기 솔레노이드의 전원이 온 또는 오프되면 상기 BLDC 모터를 제 1 설정시간 지연 후 제 2 설정시간동안 시계 방향으로 구동하는 제 1 과정과; 상기 제 2 설정시간이 경과하면 상기 BLDC 모터를 제 3 설정시간동안 정지시킨 후 상기 BLDC 모터를 제 2 설정시간동안 반시계 방향으로 구동하는 제 2 과정과; 상기 제 1 과정과 제 2 과정을 복수회 반복한 후 펄세이터 회전모드 또는 펄세이터/세탁조 일체 회전모드를 수행하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 인버터 세탁기의 클러칭 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 설정시간 또는 제 2 설정시간은 0.1초임을 특징으로 하는 인버터 세탁기의 클러칭 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 3 설정시간은 0.2초임을 특징으로 하는 인버터 세탁기의 클러칭 방법.
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