KR19980065310A - 볼 밸런서 - Google Patents

Abstract

세탁기의 탈수조나 이와 유사한 각종 회전체의 밸런스 회전을 위한 것으로서, 특히 유체로서 볼을 가지는 볼 밸런서가 개시되어 있다. 개시된 볼 밸런서는 몸체(10)에 상하로 구분되는 독립된 2개의 환형 유체 공간(11a,11b)이 형성되고, 그 2개의 환형 유체 공간(11a,11b)의 바닥면(12a,12b)이 경사져 있으며, 환형 유체 공간(11a,11b) 각각에 동일 수량으로 볼(13a,13b)이 수용된 것이다. 여기서 바닥면(12a,12b)은 상호 역위상으로 경사진 것이다. 이러한 구조에 의하면, 회전초기의 진동시에 볼(13a,13b)이 한쪽으로 쏠리지 않는다. 따라서 세탁기에서 탈수초기의 심한 진동을 억제하고 원할한 밸런싱 작용으로 그 초기의 진동시간을 단축시킬 수 있는 것이다.

Description

볼 밸런서

본 발명은 세탁기의 탈수조나 이와 유사한 각종 회전체의 밸런스(balance) 회전을 위한 밸런서(balancer)에 관한 것으로서, 특히 탈수조의 언밸런스(unbalance) 회전을 보상하도록 움직이는 고형 유동체인 복수의 볼(ball)을 가지는 볼 밸런서에 관한 것이다.

예컨대, 전자동 세탁기는 도 1과 같이 세탁조(1) 내에 탈수조(2)가 설치되고, 세탁과 탈수시 발생되는 진동이 몸체(4)에 전달되지 않도록 그 세탁조(1)와 탈수조(2)를 그 구동부(3)와 함께 서스펜션 로드(5)에 현가시킨 구조로 되어 있다. 이러한 구조에서, 탈수 작동시 탈수조(2) 내의 세탁물이 어느 한쪽으로 편중되어 있으면, 탈수조(2)가 똑바로 서 있는 자세로 회전되지 못하고 좌우로 심하게 흔들리거나 타원운동을 하게 된다. 이러한 탈수조(2)의 언밸런스 회전을 보상하기 위하여 탈수조(2) 상단에 밸런서(6)가 장착된다.

세탁기의 탈수조에 장착되는 밸러서로서는 일반적으로 환형으로서 내부가 비어 있고 내부 체적에 대하여 대략 40~70%의 유체로 채워진 유체 밸런서가 사용된다. 최근에는 유체로서 액체 대신 볼(ball) 등의 고형 유동체를 사용하거나 또는 액체와 볼의 혼합물을 갖는 많이 사용한다. 이러한 유체 밸런서는 상기한 세탁기의 탈수조가 거기에 들어있는 세탁물리 한쪽으로 편중되어 언밸런스 상태로 회전될 때 그 언밸런스 회전에 의한 원심력의 차이에 의하여 유체가 세탁물 편중에 기인하는 무게 편차를 보상하는 방향으로 이동되는 특성을 이용하여 밸런스 상태로 회복시키는 작용을 하는 것이다.

따라서 바람직하게는 세탁기에서 탈수 초기에 세탁물 편중에 기인하는 탈수조의 심한 진동을 억제하고 빠른 시간내에 밸런스 회전으로 회복되도록 하기 위하여는 밸런서 내에서 볼들이 탈수조가 기운 쪽으로 쏠리는 것을 방지하고 전체 둘레에 고루 흩어져 있게 하여 원할한 밸런싱을 도모할 필요가 있는 것이다.

종래의 세탁기용 밸런서는 도 2와 같이 탈수조(2) 상단 내측에 나사(7)로 체결고정되는 몸체(8a)와 이의 상면에 용착되는 뚜껑체(7b)로 이루어지고, 몸체(8a)내부의 환형 유체공간(9)에 유체로서 비중이 큰 염수(도시생략)가 소정의 체적비율로 수용된 구조로 되어 있다. 즉, 세탁물 편중에 의한 언밸런스 회전시에 비중이 큰 염수가 환형 유체공간(9) 내에서 그 세탁물 편중에 의한 무게 편차를 보상하는 방향으로 이동하도록 의도된 것이다.

그러나 종래의 밸런서 구조에 의하면, 전술한 세탁물 편중에 의하여 탈수조가 기울 때 밸런서 내의 염수가 그 기운 쪽으로 몰려 있게 되므로 세탁물 편중에 의한 편심을 가중시키고 따라서 탈수 초기에 더욱 심한 진동을 야기하는 문제점을 가진다. 특히 언밸런스 회전의 상태에서 염수가 한쪽으로 몰려있게 되면 염수에 일정한 원심력이 작용하기까지의 회전속도를 회복하기 어렵고 게다가 염수가 그 무게편차를 보상하는 위치까지 이동하여야 하는 거리가 비교적 멀어서 탈수 개시후 밸런스 회전으로 되는 시간이 상당히 길게 소요되어 탈수 초기의 심한 진동이 상당히 길게 이어지는 문제점이 있는 것이다.

본 발명 목적은 유체가 한쪽으로 쉽게 쏠림으로써 진동을 가중시키고 밸런싱 작용이 원할하지 않게 되는 문제점이 야기되는 점을 감안하여, 유체로서 고형 유동체인 볼을 사용하고 볼이 한쪽으로 몰리지 않고 양쪽으로 분산되어 초기 진동을 억제하고 신속한 밸런싱을 도모한 볼 밸런서를 제공하는데 있다.

도 1은 밸런서가 장착된 전자동 세탁기의 내부를 보인 부분 절단 측면도.

도 2는 종래의 볼 밸런서를 보인 부분 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 볼 밸런서의 부분 절단 측면도.

도 4는 도 3에 표시된 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단하여 위에서 본 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 볼 밸런서의 부분 단면도.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 다른 실시예를 위한 조건을 설명하기 위하여 나타낸 부분 단면도들.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 볼 밸런서를 원주방향으로 절단하고 그것을 전개한 개요 전개 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

2 : 탈수조10;10a,10b : 밸런서 몸체

11;11a,11b,11c : 환형 유체 공간12;12a,12b,12c : 바닥면

13;13a,13b,13c : 볼14;14a,14b : 리브

15 : 상면16 : 벽면

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

환형의 밸런서 몸체 내에 독립된 복수의 환형 유체 공간이 형성되어 있고, 그 복수의 환형 유체 공간 각각에 동일한 수량으로 수용된 볼을 가지며, 각 유체 공간에서 볼이 접촉하는 바닥면이 동일한 위상차를 유지하도록 경사진 볼 밸런서를 구성하는 것이다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 밸런서 몸체 내에 각각 수용된 볼들은 경사진 바닥면의 하위에 몰리게 되지만, 복수의 환형 유체 공간의 경사진 바닥면들이 동일한 위상차, 예를 들면 환형 유체 공간을 2개 형성한 경우 각 유체공간의 경사진 경우에 180°의 위상차, 즉 상호 역위상으로 경사져 있으므로, 180°마주하는 양측으로 동일한 수량의 볼들이 분산되어 있게 된다. 본 발명의 밸런서가 세탁기에 적용되면, 세탁물 편중에 의하여 탈수조가 기우는 경우에 적어도 일측 환형 유체 공간에 있는 볼들이 그 바닥면의 경사에 의하여 탈수조가 기운쪽으로 몰리는 것이 방지된다. 따라서 본 발명은 탈수 초기의 세탁물 편중에 의한 심한 진동을 억제할 수 있고 또 볼들이 적어도 양측으로 분산되어 있어서 초기의 밸런싱 작용을 원할하게 할 수 있다.

이러한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 볼 밸런서는 개요도를 나타낸 도 3과 같이 밸런서 몸체(10)에 상하로 구분되는 독립된 2개의 환형 유체 공간(11a,11b)이 형성되고, 그 2개의 환형 유체 공간(11a,11b)의 바닥면(12a,12b)이 경사져 있으며, 환형 유체 공간(11a,11b) 각각에 동일 수량으로 볼(13a,13b)이 수용되어 있는 것이다. 여기서 바닥면(12a,12b)은 서로 반대방향인 180°의 역위상으로 그리고 동일한 기울기로 경사진 것이다. 이러한 구조에 의하면, 볼(13a,13b)은 평상시 각각의 환형 유체 공간(11a,11b)에서 바닥면(12a,12b) 하위에 몰려있게 되는데, 이를 위에서 보면, 도 4와 같이, 상측 환형 유체 공간(11a)에 있는 볼(13a)과 하측 환형 유체 공간(11b)에 있는 볼(13b)이 서로 마주하는 180°위치에 분산되는 것이다. 이러한 구조에 의하면, 밸런서가 어느 일방향으로 기운 경우에 환형 유체 공간(11a,11b) 바닥면(12a,12b)중 일측이 거기에 수용된 볼이 그 기운 쪽으로 이동하는 것을 저지하는 역할을 한다. 따라서 회전초기의 좌우진동을 억제할 수 있는 것이다.

바람직하게는 환형 유체 공간(11a,11b) 각각에 볼(13a,13b)의 수량을 50%의 체적비율로 수용함으로써, 도 4에 나타난 바와 같이 어느 방향에서나 분산된 볼의 질량이 같아지게 할 수 있다.

단면도가 구체적으로 도시된 도 5를 참조하면, 본 발명의 볼 밸런서 몸체는 상부몸체(10a), 이 상부몸체(10a) 하부에 용착되는 하부몸체(10b) 그리고 상부몸체(10a) 상단에 용착되는 뚜껑체(10c)로 이루어지며, 그 하부몸체(10b)가 세탁기의 탈수조(2) 상단부 내측에 나사(7)로 체결됨으로서 고정설치된다. 이 도면에 있어서는, 환형 유체 공간(11a,11b) 각각의 바닥면(12a',12b')이 수평한 대신 그 바닥면(12a',12b') 각각에 볼(13a,13b)을 지지하는 한쌍의 리브(14a,14b)가 형성되어 있다. 물론 이 리브(14a,14b)는 전술한 도 3의 바닥면(12a,12b)과 같이 각각 경사진 것이다. 이러한 구조에 의하면, 바닥면(12a',12b')의 두께를 일정하게 할 수 있으므로 그 사출성형시의 변형을 방지할 수 있으며, 또한 볼(13a,13b)과 함께 액체를 수용할 경우 그 액체의 원할한 유동은 물론 그 액체가 볼(13a,13b) 유동에 장애가 되지 않게 할 수 있다.

상기한 실시예와 같이 경사진 리브(14a,14b)를 형성함에 있어서는 다음과 같은 조건이 고려될 필요가 있다.

먼저, 도 6a의 기본도에서 a는 공간(11) 내측 상면(15)과 리브(14) 상단 사이의 간격을 나타내며, b는 공간(11) 내측 벽면(16)과 리브(14)의 간격, c는 리브(14) 쌍의 간격, h는 리브(14)의 높이, r은 볼(13)의 반경, 그리고 t는 리브(14)의 두께를 나타낸다. 도 6b와 같이, 볼(13)의 원할한 이동(구름)을 위하여 경사진 리브(14)의 최하위 부근을 제외한 부분에서 볼(13)이 리브(14) 사이의 바닥면(12')에 닿지 않는 조건으로서,

[수학식 1]

을 충족하여야 하며, 도 6c와 같이 리브(14)에 의하여 볼(13)이 한쪽 벽면(16)에 닿지 않게 하기 위하여는,

[수학식 2]

의 조건을 충족하여야 하며, 도 6d와 같이 볼(13)이 앞뒤에 인접하는 다른 볼 사이에서 위아래로 끼이어 구속되지 일이 없도록 하기 위하여는,

[수학식 3]

의 조건을 충족하여야 하며, 또한 도 6e와 같이 볼(13)이 앞뒤에 인접하는 다른 볼 사이에서 좌우로 끼이어 구속되는 일이 없도록 하는 조건으로서,

[수학식 4]

을 충족하여야 한다.

상기한 수학식 1 과 수학식 2는 리브(14) 상에서 볼(13)이 수평한 바닥면(12')이나 벽면(16)에 동시 접촉함으로써 마찰력이 커지고 그 이동이 원할하지 않게 되는 것을 방지하는데 필요충분조건이며, 수학식 3과 수학식 4는 볼(13)이 상호 구속하여 그 이동이 불가능하게 되는 일을 방지하는데 필요충분조건이 된다. 즉, 한쌍의 리브(14)를 설계하는데 있어서 볼(13)의 원할한 이동을 꾀하는 필요충분조건으로서 위 수학식들은 모두 만족하는 것이 바람직한 것이다.

한편, 도 3에 의한 경사진 바닥면(12a,12b)을 형성하는 경우에는 상기한 수학식중 수학식 3과 수학식 4의 조건만 충족하면 된다.

다음, 도 7은 본 발명의 다른 실시예로서, 3개의 환형 유체 공간을 갖는 밸런서를 원주방향으로 절단하고 그것을 전개하여 나타낸 개요의 전개 단면도이다. 본 실시에예 있어서는 밸런서 몸체(10')가 축방향으로 구분된 3개의 환형 유체 공간(11a,11b,11c)을 가지며, 각각의 바닥면(12a',12b',12c')에 동일한 120°의 위상차를 이루도록 경사진 리브(14a,14b,14c)가 형성되고, 각각에 볼(13a,13b,13c)이 수용된다. 즉, 본 발명은 그 실시에 있어서, 환형 유체 공간을 2개 이상 형성할 수 있는 것이다. 여기서 물론, 리브(14a,14b,14c)를 없애고 바닥면(12a',12b',12c')을 전술한 도 3가 같이 경사지게 형성할 수 있다.

이와 같이 본 발명은, 그 실시에 있어서 필요에 따라 독립된 2 이상의 환형 유체 공간을 형성할 수 있음은 물론, 자세히 도시하지는 않았으나 그 복수의 환형 유체 공간을 직경방향으로 구분하는 것도 가능한 것이다.

또한 본 발명의 볼 밸런서는 세탁기의 탈수조는 물론 각종 회전체에 적용될 수 있는 것이다.

이상에 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 회전 초기의 진동에 대해 볼이 한쪽으로 쏠리는 것을 방지할 수 있고, 항상 볼이 둘레 전체에 고루 분산되어 있어서 밸런싱 작용이 원할해진다. 따라서 본 발명은 세탁기에 적용할 경우에 탈수 초기의 심한 진동을 억제하는 것은 물론 원할한 밸런싱 작용으로 탈수조의 진동시간을 단축시켜 세탁기에 의한 소음을 줄이고 제품의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은 복수의 환형공간을 가짐으로써 더 많은 수량의 유체(볼)를 내장함으로써 밸런싱 성능이 향상되므로 대형 세탁기 등에 유용한 것이다.

Claims (4)

1. 환형의 밸런서 몸체 내에 독립된 복수의 환형 유체 공간이 형성되어 있고, 그 복수의 환형 유체 공간 각각에 구룰 수 있게 수용되는 볼을 가지며, 각 유체 공간에서 볼이 접촉하는 바닥면이 동일한 위상차로 경사진 것을 특징으로 하는 볼 밸런서.
2. 제1항에 있어서, 상기한 환형 유체 공간 내에서 볼이 앞뒤로 인접하게되는 다른 볼 사이의 위아래 및 좌우로 끼이어 구속되지 않도록 그 볼의 직경을 감안하여 그 내측의 폭과 높이가 조정된 것을 특징으로 하는 볼 밸런서.
3. 환형의 밸런서 몸체 내에 독립된 복수의 환형 유체 공간이 형성되어 있고, 그 복수의 환형 유체 공간 각각에 구룰 수 있게 수용되는 볼을 가지며, 각 유체 공간의 바닥면에 볼을 지지하기 위하여 동일한 위상차로 경사진 한 쌍의 리브가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 밸런서.
4. 제3항에 있어서, 상기한 환형 유체 공간의 내측 상면과 리브 상단 사이의 간격을 a, 그 내측 벽면과 리브의 간격을 b, 리브 쌍의 간격을 c, 리브의 높이를 h, 그리고 리브의 두께를 t라 하면,

   의 조건이 충족된 것을 특징으로 하는 볼 밸런서.