洗衣机动力系统 本发明涉及一种洗衣机动力系统，特别是一种在洗衣过程中能抑制转桶旋转并且能使转桶高速旋转的洗衣机动力系统。
洗衣机通常包括一个确定其外形的主体，一个装在机身内的贮水桶，和一个装在贮水桶内的转桶和波轮。驱动转桶和波轮的动力系统设置在贮水桶的下面。
动力系统一般包括：一个电机，一个动力传输系统，及一个连接电机和动力传输系统的皮带。下面参考图6描述该动力系统。
如图所示，普通的动力传输系统100有一个中空脱水轴101和一个插在中空脱水轴101的中空部分的洗衣轴102。洗衣轴102分为上、下两部分，一套行星齿轮系统103设于其间。行星齿轮系统103改变动力传输系统100的旋转速度。制动带104和制动杠杆105设置在脱水轴101旁边，以制动脱水轴101的旋转，一个单向轴承106安装在脱水轴101的外圆周上，目的是通过和制动带104配合来抑制转桶110空转并且使脱水轴101只能单向旋转。此外，用于从电机向脱水轴101和洗衣轴102传输/中断动力的离合器弹簧107和离合器杠杆108安装在单向轴承106的下面。其上啮合着皮带(未示出)的皮带轮109安装在洗衣轴102的下端。
在该普通的动力传输系统100中，电机的转矩通过离合器弹簧107被选择性地传给旋转波轮111或转桶110，从而执行洗涤和脱水操作。为达到这一点，要求离合器弹簧107有很高的抗拉强度，才能实现转矩从电机向脱水轴101和洗衣轴102的传输或中断此传输，两个轴都以高速转动。然而，具有高抗拉强度的弹簧的制造过程是很复杂的，并且，制造的费用也因此提高。
此外，在洗涤操作过程中防止转桶110空转的制动带104在一个方向上制动转桶110时受到由贮水桶内的水流使转桶110反方向旋转时产生的力。因此，必须附加使用上面描述过的单向轴承，使得结构复杂而增加制造成本。而且，在制动带地制动操作过程中产生一种令人不快的噪声。
如上所述，在实现洗涤、脱水和制动操作的部件的布置上，普通的洗衣机动力系统是很复杂的，使得制造困难而且增加了制造成本。另外，因为这种复杂的布置需要大量的零件，需要更大的空间，相应地导致洗衣机整体尺寸的增大。
因此，本发明致力于解决上述问题。
本发明的一个目的是提供一种具有整体地和驱动电机连接的动力传输系统的洗衣机，从而简化装配过程。
本发明的另一个目的是提供一种具有能容易地从洗涤转为脱水操作且反之亦然的动力传输系统的洗衣机。
为了达到上述目的，本发明提供一种洗衣机，它包括：一个内部存水的贮水桶；一个安装在贮水桶内的转桶；一个安装在转桶内部底面上的旋转波轮组件；和一个选择性地转动转桶和旋转波轮的动力系统。该动力系统包括：一个安装在贮水桶下面的可反转电机；一个中空脱水轴，它的上端和转桶连接，下端延伸出贮水桶；一个插在中空脱水轴之中的洗衣轴，使得它从中空脱水轴的上、下两端伸出去，上端和旋转波轮组件连接，下端和电机连接；一个耦合齿轮，连接在洗衣轴底端的外圆周上，与洗衣轴一起转动；一个连接齿轮，安装在脱水轴上，可以沿脱水轴的纵轴方向升降，上升时，连接齿轮使洗衣轴自己旋转，下降时，通过和耦合齿轮连接使洗衣轴和脱水轴旋转；以及引导连接齿轮和耦合齿轮啮合的装置。
优选地，连接齿轮包括每一个都具有尖端的连接齿，耦合齿轮包括每一个都具有尖端的耦合齿。
优选地，连接齿和耦合齿中的一个比其它齿长，作为导向齿。
洗衣机还包括一个固定部件，它具有和连接齿轮的齿啮合的内齿，从而在连接齿轮上升时抑制脱水轴的旋转。定位部件安装在贮水桶的下面。
下面结合附图对本发明优选实施例的详述可以全面了解本发明，图中相同的符号代表相同或相似的零件，附图中：
图1是说明装有根据本发明的动力系统的洗衣机的侧剖视图；
图2是根据本发明优选实施例的动力系统的部件分解透视图；
图3是根据本发明优选实施例的动力系统的剖视图；
图4是根据本发明优选实施例的动力系统中连接齿轮的透视图；
图5A是图3中圆圈部分的放大图，表示在洗衣过程中连接齿轮的工作状态；
图5B是图3中圆圈部分的放大图，表示在脱水过程中连接齿轮的工作状态；以及
图6是普通动力系统的剖面图。
下面参考附图详述本发明。
首先参考图1，本发明的洗衣机包括一个限定其外形的主体10和一个设在主体内装水的贮水桶11。贮水桶11里面是一个转桶12，衣服就在转桶12里洗涤。在转桶12的底面上装有旋转波轮组件13，它正向和反向旋转产生水流。
驱动旋转波轮组件13和转桶12的动力系统20设在贮水桶11下面。动力系统20包括一个可反转电机30和一个将可反转电机30的旋转力传递给旋转波轮组件13或转桶12的动力传输系统40。
动力传输系统40的结构使得电机30的转矩可以传输到旋转波轮组件13，或者，在脱水过程中，传输到波轮组件13或转桶12。
此外，排水管14安在贮水桶11的右边(见图)，排水管14将贮水桶11里的水排到主体10的外面。用来开关排水管14的排水阀15安在排水管14上。控制排水阀15和动力传输系统40的操作的排水电机(未示出)安装在排水阀15和动力传输系统40之间。
下面参考图2和3更详细地描述动力系统20中的动力传输系统40。
如图所示，动力传输系统40包括：一个其上部和转桶12联接且穿过贮水桶11底面的中空的脱水轴41，和一个安在内底面、支承脱水轴41的柱形支承板42。轴承43设置在柱形支承板42和脱水轴41之间以在两者之间自由转动。
动力传输系统40还包括一个插在脱水轴41中的洗衣轴44，它的上端和旋转波轮组件13联接，下端和可反转电机30的转子32联接。
一个环形的连接齿轮45可升降地插在脱水轴41周围以便选择性地连接脱水轴41和洗衣轴44。当连接齿轮45下降时，脱水轴41和洗衣轴44一起转动，当它上升时，只有洗衣轴44转动。
设计成和可反转电机30整体地旋转的耦合齿轮46安装在洗衣轴44的底端。当连接齿轮下降的时候，耦合齿轮46和连接齿轮45啮合。
下面结合连接齿轮45，更详细地描述动力传输系统40。
如图4所示，连接齿轮45具有在其内下部形成的内齿45a和在其外上部形成的外齿45c。在内齿45a的上侧形成多个凸起45e。凸起45e是相应于在脱水轴41下端形成的多个联接槽41a而形成的，因此连接齿轮45上的凸起45e插在脱水轴41上的联接槽41a中，从而可使凸起45e沿联接槽41a滑动。
每个内齿45a和外齿45c都有一个尖端以确保啮合操作。但是，在本发明中为进一步确保啮合操作，连接齿轮45的内齿45a中的一个作为导向齿45b比别的齿长。
因此，当耦合齿轮46和连接齿轮45啮合时，导向齿45b起到引导啮合的作用。也就是，当沿着耦合齿轮46的外齿46a上的对应齿的尖端侧面滑动时，导向齿45b首先和对应的齿啮合，然后其它内齿45a再与耦合齿轮46上的齿46a啮合。
此外，在贮水桶11外底面连接固定板47。固定板47带有内齿47a，当连接齿轮45上升时，它与连接齿轮45上的外齿45c啮合，从而抑制脱水轴41的转动。如同连接齿轮45的内齿45a上的导向齿45b的情形，固定板47内齿47a中的一个齿也比其它的齿长。
为了使连接齿轮45能沿脱水轴41上的联接槽41a升降，提供了升降导向装置，它包括一个用螺栓或螺钉拧紧在固定盘47上的升降导向零件48。升降导向零件48分为两半。每一半都有一块半圆柱形的升降导向板56。升降导向板56上有一条具有一个开口下端的斜的升降导向槽49。
升降导向装置还包括一个带有升降凸起50a的升降环50，升降凸起50a对应升降槽49而形成并插入其中。升降环50和连接齿轮45的阶梯部分45f配合，轴承51置于两者之间。轴承51固定地放置在升降环50上端形成的多个凸起50b上。轴承51使旋转力不能从升降环50传到连接齿轮45，反之亦然。
一个升降齿轮52与升降凸起50a相连，它使升降环50上的升降凸起50a沿着升降导向槽49升降，从而引导连接齿轮45的升降操作。
升降齿轮52的外圆周上形成有齿52b，在对应升降凸起50a处形成有一对槽52a。
一个用于转动升降齿轮52的旋转齿轮53与升降齿轮52上的齿52b啮合。通过连销54传递排水电机(未示出)的驱动力的连杆55连接在旋转齿轮53上。
下面将描述环形件之间的连接关系。首先，升降环50放在升降齿轮52中，连接齿轮45放在升降环50中。因此，当旋转齿轮53旋转时，升降环50沿着升降导向零件48上的升降导向槽49上升，而使连接齿轮45上升。
如图3所示，动力系统20的驱动电机30是一个包括一个转子32及一个置于转子内的定子31的无刷直流电机。与动力传输系统40中的洗衣轴44配合的耦合齿轮46连在转子32的中心部分。磁铁35沿转子32的内圆周放置。定子31包括一个与磁铁35相对的铁芯33和绕着铁芯33的线圈34，从而通过线圈34的电流在定子31的铁芯33和转子32的磁铁35之间产生的电磁力驱动转子32旋转。
下面描述上述根据本发明洗衣机的动力系统20的工作。
首先参考图2，3和5A描述洗衣操作。由初始输入电流驱动的排水电机(未示出)转动旋转齿轮53。通过旋转齿轮53的旋转，升降齿轮52旋转，带动与升降齿轮52啮合的升降环50。相应地，升降凸起50a沿着升降导向零件48上的升降导向槽49上升，从而升降环50上升。因此，连接齿轮45沿脱水轴72的联接槽41a上升，而由于轴承51的存在连接齿轮45不旋转，因而连接齿轮45上的外齿45c通过和固定盘47上的内齿47a啮合而被固定。
在上面的状态中，衣物放进转桶12且水注入贮水桶11以后，当电流加于电机30上时，电机30的转子32正向和反向旋转。这时，洗衣轴44和耦合齿轮46与电机30一起旋转，从而转动连接在脱水轴44上的旋转波轮组件13，执行洗涤/漂洗操作。
当洗涤/漂洗操作完成时，贮水桶11中的水通过根据排水电机(未示出)的操作而打开的排水阀15的开口被排出。
水全部排完以后，在排水阀15打开的状态执行脱水操作。下面参考图2，3和5B描述在脱水过程中动力系统20的工作。
当排水电机(未示出)打开排水阀15时，动力传输系统40转变为脱水驱动状态。也就是说，当脱水电机运转时，排水阀15是打开的，同时，旋转齿轮53转动升降齿轮52。通过升降齿轮52的旋转，升降凸起50a沿着升降导向零件48上的升降导向槽49下降，从而降下升降环50。
因此，连接齿轮45沿着脱水轴41上的耦合槽41a下降，并且下降的连接齿轮45上的内齿45a和耦合齿轮46上的外齿46a啮合。即，连接齿轮45上的导向齿45b首先和耦合齿轮46上的外齿46a中的一个啮合以引导其它内齿45a的啮合。在这种状态下，当动力作用于驱动电机30以高速转动转子32时，与耦合齿轮46啮合的连接齿轮45和洗衣轴44也高速旋转，从而高速地转动脱水轴41。
通过这种操作，旋转波轮组件13和转桶12高速旋转以使残留在衣物中的水通过离心力强力脱出，通过排水管14排出。
当电机30停止时，电能作用于电机，以致在线圈34中产生反向的磁通量，那么在转子32中就产生了反向的电磁力。因而电机产生反向的旋转力以使转子32的旋转速度迅速降低并随之停止。这个操作是由洗衣机的控制部分控制的。
如上所述，在本发明的动力系统20中，因为洗衣轴44和脱水轴41的动力控制是通过齿轮的啮合实现的，并且制动力和动力传递是由无刷电机30控制的，就不需要物理的摩擦力进行驱动控制，所以减小了噪音。
此外，因为动力传输系统40直接和驱动电机30连接，不需要另外的连接零件，降低了制造成本。
还有，导向齿可平滑地实现齿轮的啮合。
虽然已结合目前认为是最实用和最优选的实施例描述了本发明，但应该认识到本发明并不局限于已公开的实施例，相反地，本发明涵盖包括在所附权利要求精神和范围内的各种变形和等效布置。