专利名称：洗衣机的动力传导模式转换方法
技术领域：
本发明涉及一种洗衣机，更确切地说，涉及一种洗衣机的动力传导模式的转换方法(method for switching driving power transmission mode ofwashing machine)，其中上述洗衣机具备一种利用低速旋转的搅拌器进行洗涤和漂洗、利用高速旋转的洗涤槽进行脱水的新型的动力传导结构(mechanism)。
背景技术：
一般来说，洗衣机是利用洗涤剂的乳化作用、随洗涤搅拌器而旋转的水流的摩擦作用和洗涤搅拌器在洗涤物上的冲击作用而将附着在衣服、寝具等上面的各种污染物予以清除的机器。洗衣机能够通过传感器来检测洗涤物的量和种类从而自动设定洗涤方法，并且根据洗涤物的量和种类将洗涤水注入到合适的水位，然后在微电脑的控制下执行洗涤过程。
此外，现有的全自动洗衣机的驱动方式有以下几种，即通过动力传送带(belt)和皮带轮(pulley)将驱动电机的旋转动力传送给洗涤轴或脱水轴，从而使搅拌器或脱水槽旋转的方式；通过控制无刷直流电机(BLDC，Brushless DC Motor)的速度，使洗涤槽兼脱水槽在洗涤和脱水时分别以不同的速度旋转的方式。
另外，最近又出现一种新型的结构，在利用BLDC电机的同时，还可以对动力传导路径进行分别控制，从而可以使洗衣机通过以下两种方式运行，即在洗涤时只使搅拌器低速旋转，而在脱水时使搅拌器和脱水槽同时高速旋转。这种方式的构造在日本特介平11-347289上有记载。
但是，上述日本特介平11-347289上所记载的方式所存在的问题是由于它在进行动力传导路径的切换时，啮合的离合器结构的启动是通过螺线管(solenoid)来实现的，因此它的动作不够稳定，并且驱动部件在进行啮合时会产生很多的噪音。
发明内容
因此本发明是为了解决如上所述的现有技术所存在的问题而设计出来的，目的在于提供一种具有以下特点的洗衣机的动力传导模式转换方法，即能够使动力传导模式的转换低噪音、稳定地实现。
本发明的特征是当需要转换到只向洗涤轴传导动力的动力传导模式时，可以先使BLDC电机以第1搅拌力进行左右搅拌，然后再使BLDC电机以第2搅拌力进行左右搅拌，与此同时驱动离合器电机，使联轴器移动到洗涤时的位置。如果位置的移动完成了，那么就重新使BLDC电机以第3搅拌力进行左右搅拌，从而完成模式转换。当需要转换到向洗涤轴和脱水轴传导动力的动力传导模式时，可以先使BLDC电机以第1搅拌力进行左右搅拌，然后再使BLDC电机以第2搅拌力进行左右搅拌，与此同时驱动离合器电机，使联轴器移动到脱水时的位置。如果位置的移动完成了，那么就重新使BLDC电机以第3搅拌力进行左右搅拌，从而完成模式转换。
本发明的洗衣机的动力传导模式转换方法在搅拌器模式和脱水槽模式转换方面，能够先使BLDC电机进行左右搅拌以防止联轴器被束缚，然后再开始模式转换，并且在驱动离合器电机的同时还要驱动BLDC电机以再次起到防止BLDC电机被束缚的作用。另外，在离合器电机停止后重新使BLDC电机进行搅拌，并且每一次的左右搅拌都是以不同的搅拌力实现的，因此可以使联轴器与联轴器制动器的能够实现完全啮合。这样一来，本发明不但能够将模式转换时所产生的噪音降到最低，同时还可以防止因转换故障而造成部件损伤。另外，由于本发明可以在行程进行的过程中产生最合适的转矩，因而可以防止出现洗涤性能降低的问题。
图1为本发明的洗衣机的简略视图；图2a和图2b显示了图1的离合器结构的主要部分的纵向剖面图；图3为图1的离合器电机的侧视图；图4为图3的分解侧视图；图5a至图5c是为了说明离合器电机驱动时凸轮与开关的动作关系的简略视图；图6为显示了离合器电机、凸轮以及开关之间的动作关系的时间图表；图7为本发明的洗衣机的动力传导模式转换方法的流程图。
具体实施例方式
下面参照附图对本发明的洗衣机的动力传导模式转换方法的实施例予以详细说明。
图1为采用本发明的洗衣机的简略视图，图2a和图2b显示了图1的离合器结构的主要部分的纵向剖面图，图3为图1的离合器电机的侧视图，图4为图3的分解侧视图，图5a至图5c是为了说明离合器电机(clutch motor)驱动时凸轮(cam)与开关(switch)的动作关系的简略视图，其中图5a为在洗涤模式保持点上的凸轮与开关的状态图，图5b为在转换到脱水模式之前的凸轮与开关的状态图，图5c为初始点上的凸轮与开关的状态图，图6为显示了离合器电机、凸轮以及开关之间的动作关系的时间图表(timechart)，图7为本发明的洗衣机的动力传导模式转换方法的流程图。
本发明的洗衣机如图1所示，其包括以下部件而构成，即离合器电机(clutch motor)6，安装在外槽1的下面；凸轮600，连接在上述离合器电机6的驱动轴602上；传动杆导向结构(lever guide)30，固定在上述轴支撑轴承箱20上；传动杆(lever)8，在上述离合器电机6驱动下和在传动杆导向结构30的引导下，能够做直线运动，并且其具备以下结构，即具备倾斜面801的槽800和从上述倾斜面801的下端水平延续下来的平坦面802；连杆(connecting rod)17，安装在上述离合器电机6的凸轮600与传动杆8之间，当离合器电机6启动(on)时，其能够起到将传动杆8向上述离合器电机6一侧拉动的作用；回力弹簧(return spring)14，其一端固定在上述传动杆导向结构30的前端，另一端固定在上述传动杆8的一侧的阻挡突起803上，因而它能够赋予传动杆8以复原力；滑动块9，呈中空圆筒(cylinder)形状，其在脱水时保持与传动杆8的具备倾斜面801的槽800相对接的状态，而在切换到洗涤模式时则沿着倾斜面801下降，从而处在平坦面802的下面的位置上；活塞(plunger)10，能够沿着上述滑动块9内部的导向槽900做升降运动；缓冲弹簧11，位于上述滑动块9与活塞10之间；耦合制动器(coupling stopper)22，固定在上述轴支撑轴承箱20的下面，具备沿圆柱方向形成的齿轮齿221；可动杆(rod)12，呈叉子(fork)形状，其一端通过铰链(hinge)连接在上述活塞10的下端，其中间部位的一个支点通过铰链连接在形成于耦合制动器22下面的支撑托架(bracket)220的下端，因而在活塞升降时，可动杆能够以上述支点为中心做跷跷板(seesaw)式运动；联轴器(coupling)15，能够随着上述可动杆12的转动，沿着脱水轴5方向升降，从而对BLDC电机7的旋转动力传导路径进行切换；连接器组件(connecter assembly)16，能够使转子7b的旋转力向洗涤轴4传导。
在如图3和图4所示的离合器电机6中，由于凸轮600直接连接在驱动轴602上，因此当驱动轴602旋转时，上述凸轮600会随之同速旋转，并且在驱动轴602停止下来的位置上，凸轮600也会停止下来。下面对凸轮与开关的动作关系予以说明。
首先，在凸轮600位于初始点上的状态下，开关650保持断开(off)状态。在这里，所谓凸轮600位于初始点上的状态，如图5c所示，指的是凸轮600的杆(rod)连接轴601朝向初始点方向的状态。
在这种状态下，当为了进行洗涤而切换动力传导路径时，离合器电机6会有电源接通(on)从而使其启动，随之凸轮600会实现顺时针方向的旋转。此时，在凸轮600的旋转角度从初始点开始达到150度为止之前，开关650的突出部650a都一直处在凸轮槽面600a内，因此开关650保持断开(off)状态。
在这种状态下，如果凸轮600的旋转角度从初始点开始算起达到了150度，那么开关650的突出部650a就会从凸轮槽面600a脱离开来，随之开关650就会接通。
如果像上面所说的那样，凸轮600的旋转角度从初始点开始达到了150度，那么就会变成联轴器15的齿轮齿151的齿峰部分与耦合制动器22的齿轮齿221的齿峰部分相互啮合的状态。
虽然如此，但如果之后离合器电机6继续保持启动(on)状态，如图5a所示，凸轮600到达了从初始点开始算起170度的位置，那么离合器电机6就会停止(off)。之所以像这样在凸轮600的保持点上将离合器电机6停止(off)，是为了能够更准确地将动力切换到洗涤模式。
另外，洗涤结束后进行脱水时，凸轮600需恢复到初始点位置上。
为此，在向脱水模式切换动力时，离合器电机6会重新启动(on)，从而使凸轮600按顺时针方向旋转。此时开关650保持着接通(on)状态，当凸轮600沿顺时针方向经过了从初始点算起328度角的位置沿顺时针方向从保持点算起158度角的位置时，开关650的突出部650a会位于凸轮槽面600a内，随之上述开关650就会由于接点脱离而转换到断开(off)状态(参照图5b)。
之后，即使开关650转换到了断开(off)状态，离合器电机6也会在微电脑的控制下保持启动(on)状态，直至凸轮600到达初始点为止，而一旦凸轮600处在初始点的位置上，离合器电机6就会停止(off)。
在这里，在从上述开关650断开(off)之后开始至凸轮600到达初始点为止的期间内，使离合器电机6保持“启动”(on)状态是通过以下方法实现的，即通过对向离合器电机6供电的AC电源的脉冲进行计数的方法。由于离合器电机6旋转1圈的周期是一定的，因此如果把凸轮从开关650断开(off)开始至到达初始点为止的旋转角度即32度除以一个旋转周期的话，那么就可以计算出离合器电机6需要保持启动(on)状态的时间，然后对与此相应的脉冲进行计数，这样就可以实现对离合器电机6的控制。
另外，在如上所述的凸轮600处在初始点上的状态下，不但联轴器15的齿轮齿151与联轴器制动器22的齿轮齿221的啮合会解除，与此同时，上述联轴器15内表面的上部锯齿(serration)150a和下部锯齿150b会分别与连接在洗涤轴4上的内连接器(inner connecter)16b上端外表面上的锯齿161b以及脱水轴5下端的锯齿啮合，从而使洗涤轴4和脱水轴5同时旋转，实现脱水。
下面对具有上述结构的洗衣机的动力传导模式转换方法中的洗涤和漂洗时所使用的搅拌器模式的转换方法予以说明。
在洗涤开始之前，离合器电机6上没有电源接通，处于停止状态，如图2b所示，连轴器15保持下降的状态。
也就是说，此时滑动块9位于传动杆8的具备倾斜面801的槽800内，而联轴器15则处于下斜点处。
在这种状态下，如果离合器电机6上有电源接通，从而使离合器电机6启动的话，那么上述离合器电机6的驱动力会传导给凸轮600，通过上述凸轮600的旋转运动，连杆17会向离合器电机6一侧移动，随之传动杆8在受到传动杆导向结构30的引导的同时，会被拉向离合器电机6。
此时，安装在上述传动杆导向结构30后端的回力弹簧14被拉长。
另外，凸轮600旋转时，接触在上述传动杆8的倾斜面801上的滑动块9由于被倾斜面801压着，因而会下降。在凸轮600位于保持点的那一刻，如图2a所示，滑动块9会位于传动杆8的平坦面802的下面。
如上所述，伴随着凸轮600向保持点旋转，传动杆8会向离合器电机一侧移动，从而使滑动块9下降。滑动块9在下降的过程中会压缩缓冲弹簧11，随之，以能够沿着上述滑动块9的导向槽900升降的形式安装着的活塞10也会下降。
接下来，随着上述活塞10的下降，通过铰链连接在上述活塞10上的可动杆12会以中间部位支点的固定针12b为中心，按照图上的逆时针方向旋转，其中上述中间部位支点的固定针12b贯穿了固定在轴支撑轴承箱20下面的耦合制动器22的支撑托架220。
此外，当可动杆12像上面所说的那样，以固定针12b为中心按照图中的逆时针方向旋转时，上述可动杆12的前端会接触在联轴器15的底面上，从而将上述联轴器15沿着脱水轴5向轴上部推动。
随之，当将动力切换到洗涤模式的动作完成时，在上述联轴器15上端形成的齿轮齿151如图2a所示，其会与固定在上述轴支撑轴承箱20下面的耦合制动器22上的齿轮齿221啮合。
另外，如上所述，联轴器15的齿轮齿151与耦合制动器22的齿轮齿221啮合，那么上述联轴器15就会从连接器组件16上脱离，因此当转子7b旋转时，只有洗涤轴4会随之旋转。
也就是说，在洗涤的时候，上述联轴器15只与脱水轴5外表面上的锯齿啮合，而与啮合在洗涤轴4上的内连接器16b上端的锯齿161b则没有啮合，因此转子7b的旋转动力只通过洗涤轴4传导给了搅拌器3。
另外，在上述联轴器15的齿轮齿151啮合在耦合制动 22的齿轮齿221上的状态下，联轴器15会在耦合制动器22的齿轮齿221的作用下而不能旋转。
接下来对脱水时所使用的向脱水槽模式的转换方法予以说明。
先是在如图2a所示的状态下进行洗涤，当洗涤结束，为了进行脱水而需要将动力传导路径切换到脱水槽模式时，离合器电机6上会重新有电源接通，从而使其启动，并且由此凸轮600会开始旋转。
如果如上所述，则离合器电机6的凸轮600一直旋转，从而移动到脱水位置的话，那么传动杆8会在回力弹簧14的复原力的作用下被从离合器电机6处推开。
随之，在洗涤模式中接触在传动杆8的平坦面802上的滑动块9如图2b所示，其会在传动杆8完成复原的那一刻位于传动杆8的具备倾斜面801的槽800内。
如上所述，滑动块9随着传动杆8的移动而上升时，一直施加在缓冲弹簧11上的压缩力会减小，随之，以能够沿着上述滑动块9的导向槽900而升降的形式安装的活塞10也会上升。
接下来，随着上述活塞10的上升，通过铰链连接在上述活塞10上的可动杆12会以中间部位支点的固定针12b为中心，按照图(参照图2a)中的顺时针方向旋转，其中上述中间部位支点的固定针12b贯穿了固定在轴支撑轴承箱20下面的耦合制动器22的支撑托架220。
此外，如上所述，当可动杆12以固定针12b为中心按照图上的顺时针方向旋转时，上述可动杆12的前端会将联轴器15支撑起来，从而解除将上述联轴器15沿着脱水轴5向轴上部推动的力。
随着可动杆12对于联轴器15的支撑力被解除，上述联轴器15会在自重和压缩弹簧40的复原力的作用下下降，随之，上述联轴器15的齿轮齿151会从耦合制动器22的齿轮齿221上脱离开来。
另外，如果联轴器15完全降下了，那么联轴器15内表面的锯齿150a、150b会分别与连接在洗涤轴4上的内连接器16b上端外表面上的锯齿161b和脱水轴5下端的锯齿啮合，因此当转子7b高速旋转时，洗涤轴4和脱水轴5也会随之高速旋转，从而实现脱水。
下面对本发明的洗衣机的动力传导模式转换方法予以说明。如图7所示，首先对是否需要转换到搅拌器模式进行判断(S71)。
接下来，如果上述步骤S71的判断结果为需要转换到搅拌器模式，那么就使BLDC电机7以搅拌力‘A’，并以比洗涤时的旋转角度小很多的角度左右搅拌N次，例如2次(S72)。当然，也可以不像上面那样对次数进行限制，而是使BLDC电机7在设定时间1至3秒内进行左右搅拌。
此时，因啮合在联轴器15上的脱水轴5与内连接器16b的错位，会使上述联轴器15内表面的锯齿150a、150b受到来自脱水轴5下端的锯齿和内连接器16b上端的锯齿161b的向相反方向作用的压力，因此在离合器电机驱动时容易发生联轴器15的上升受到限制的现象。因此在进入使联轴器15上升到洗涤模式的位置的阶段之前，为了解除对于上述联轴器15的束缚，先进行使BLDC电机7左右反转的阶段，以防止发生联轴器15的上升被限制的现象。
接下来驱动离合器电机，从而使凸轮600旋转，与此同时，使BLDC电机以搅拌力‘B’进行M次，例如1次左、右的左右搅拌S73。此处的搅拌次数‘M’可以比上述N小，也可以比N大。
在这里，之所以在驱动离合器电机的同时要使BLDC电机进行搅拌，是为了在上述阶段S72的基础上，再次起到防止发生联轴器15的上升受到限制的现象的作用。
然后对开关650是否接通(on)进行判断(S74)。
接下来，如果上述判断结果S74为开关接通(on)，那么就对AC电源输入脉冲个数进行计数，然后对计数得出的结果是否在已设定的脉冲个数如‘66’以上进行判断(S75)。
在这里，之所以在开关保持接通(on)的状态下对脉冲个数进行计数，从而持续驱动离合器电机，是为了使联轴器的齿轮齿与联轴器制动器的齿轮齿啮合得更加牢固。
如果上述S75的判断结果为AC电源输入脉冲个数在已设定的脉冲个数之上，那么就使离合器电机停止(S76)，使BLDC电机7以搅拌力‘C’进行N次的左右搅拌(S77)。
之所以如上所述要进行左右搅拌，目的是为了预先防止因电机或是构造上的故障而发生以下现象，即在联轴器的齿轮齿与联轴器制动器的齿轮齿没有完全啮合的状态下机器开始动作。
另外，如果上述步骤S71的判断结果为需要转换到脱水槽模式，那么就使BLDC电机7以搅拌力‘A’，并以比洗涤时的旋转角度小的角度左右搅拌N次(878)。
在这里，在向脱水槽模式进行切换时，因联轴器15与联轴器制动器22啮合上的错位，在上述联轴器15的齿轮齿151与上述联轴器制动器22的齿轮齿221之间会产生向相反方向作用的压力，因此在上述离合器电机6驱动时容易发生联轴器15的下降受到限制的现象。因此在进入使联轴器15下降到脱水模式的位置的阶段之前，为了解除对于上述联轴器15的束缚，先进行使BLDC电机7左右反转的阶段。
接下来驱动离合器电机，从而使凸轮600旋转，与此同时，使BLDC电机以搅拌力‘B’进行M次左右搅拌(S79)。
在这里，之所以在驱动离合器电机的同时要使BLDC电机进行搅拌，这是为了在上述阶段S78的基础上，再次起到防止发生联轴器15的下降受到限制的现象的作用。
然后对开关650是否断开(off)进行判断(S80)。
接下来，如果上述S80阶段的判断结果为开关断开(off)，那么就对AC电源输入脉冲个数进行计数，然后对计数得出的结果是否在已设定的脉冲个数如‘66’以上进行判断(S81)。
在这里，之所以在开关保持断开(off)的状态下对脉冲数进行计数，从而持续驱动离合器电机，是为了使联轴器的齿轮齿与联轴器制动器的齿轮齿完全解除啮合。
如果上述S81的判断结果为AC电源输入脉冲个数在已设定的脉冲个数之上，那么就使离合器电机停止(S82)，使BLDC电机7以搅拌力‘C’，并以比洗涤时的旋转角度小的角度左右搅拌N次(S83)。
之所以要在上述阶段S83进行左右搅拌，目的是为了预先防止因电机或是构造上的故障而发生以下现象，即在联轴器的齿轮齿与联轴器制动器的齿轮齿没有完全解除啮合的状态下机器开始动作。
在如上所述的本发明中，搅拌力是根据BLDC电机的工况(duty)而决定的。即工况(duty)与搅拌力成一定比例，通过控制工况(duty)就可以设定搅拌力。在这里，工况(duty)根据多种因素而决定，例如水位、输入电压等。
其中水位与衣物量成一定比例，如果把衣物量分成大/中/小，那么当衣物量为“大”时，可以将BLDC电机7的工况(duty)控制在‘32(最高工况为255)’；当衣物量为“中”时，可以将BLDC电机7的工况控制在‘28(最高工况为255)’；当衣物量为“小”时，可以将BLDC电机7的工况控制在‘22(最高工况为255)’。即水位越高就使用越强的搅拌力。
或者例如，当输入电压为310V时，可以将BLDC电机7的工况控制在‘22(最高工况为255)’；当输入电压为300V时，可以将BLDC电机7的工况控制在‘28(最高工况为255)’；当输入电压为250V时，可以将BLDC电机7的工况控制在‘42(最高工况为255)’。
另外，本发明对搅拌力进行了‘A’、‘B’、‘C’不同等级的区分，‘A’、‘B’、‘C’如上所述，考虑到水位或输入电压等因素，它们可以相同，也可以不同，或者是将它们中的一个以上设定成较大值。在这里，虽然是考虑到水位或输入电压等因素而设定的搅拌力，但可能还是会存在一点误差。因此通过将‘A’、‘B’、‘C’设定成互不相同的数值，可以更好地达到原来的目的，也就是使联轴器的齿轮齿与联轴器制动器的齿轮齿能够更好地啮合或解除啮合的目的。
权利要求
1.一种洗衣机，具备以下部件无刷直流电机，作为洗衣机的驱动源，其由转子和定子构成，其中转子与洗涤轴相连接，而定子则安装在上述转子的外部并能够将转子包裹起来；离合器电机，能够通过使联轴器上升或下降而将其送到洗涤和脱水的位置上；联轴器，能够在上述离合器电机驱动时与其联动，从而上升或下降，并且由此在洗涤时只向上述洗涤轴传导动力，而在脱水时则向洗涤轴和位于洗涤轴外侧的脱水轴同时传导动力；该洗衣机的动力传导模式转换方法的特征在于当需要转换到只向洗涤轴传导动力的动力传导模式时，可以先使无刷直流电机以第1搅拌力进行左右搅拌，然后再使BLDC电机以第2搅拌力进行左右搅拌，与此同时驱动离合器电机，使联轴器移动到洗涤时的位置；如果位置的移动完成了，那么就重新使无刷直流电机以第3搅拌力进行左右搅拌，从而完成模式转换；当需要转换到向洗涤轴和脱水轴传导动力的动力传导模式时，可以先使无刷直流电机以第1搅拌力进行左右搅拌，然后再使无刷直流电机以第2搅拌力进行左右搅拌，与此同时驱动离合器电机，使联轴器移动到脱水时的位置；如果位置的移动完成了，那么就重新使无刷直流电机以第3搅拌力进行左右搅拌，从而完成模式转换。
2.根据权利要求1所述的洗衣机的动力传导模式转换方法，其特征在于使无刷直流电机实现左右搅拌的阶段是指使无刷直流电机以比洗涤或漂洗时无刷直流电机的旋转角度小的角度实现搅拌的阶段。
3.根据权利要求1所述的洗衣机的动力传导模式转换方法，其特征在于使无刷直流电机实现左右搅拌的阶段是指使无刷直流电机左右搅拌N次或在设定的时间内进行搅拌的阶段。
4.根据权利要求1所述的洗衣机的动力传导模式转换方法，其特征在于上述第1搅拌力和第2搅拌力以及第3搅拌力可以相同，也可以是它们当中至少有一个与其它两个不同。
全文摘要
本发明动力传导模式转换方法能够使动力传导模式的转换低噪音、稳定地实现。当需要转换到只向洗涤轴传导动力的动力传导模式时，可以先使BLDC电机以第1搅拌力进行左右搅拌，然后再使其以第2搅拌力进行左右搅拌，与此同时驱动离合器电机，使联轴器移动到洗涤时的位置。如果位置的移动完成了，那么就重新使BLDC电机以第3搅拌力进行左右搅拌，从而完成模式转换。当需要转换到向洗涤轴和脱水轴传导动力的动力传导模式时，可以先使BLDC电机以第1搅拌力进行左右搅拌，然后再使BLDC电机以第2搅拌力进行左右搅拌，与此同时驱动离合器电机，使联轴器移动到脱水时的位置。如果位置的移动完成了，那么就重新使BLDC电机以第3搅拌力进行左右搅拌，从而完成模式转换。
文档编号D06F37/40GK1566491SQ03130338
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月30日 优先权日2003年6月30日
发明者崔斗赫, 赵寅行, 具本权 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司