KR19990052649A - 세탁기의 원심균형조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기의 탈수진동을 저감시키기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 원심탈수시에 세탁물(11)의 편재에 의한 불균형으로 인해 발생되는 진동 및 소음을 효율적으로 감쇄하기 위하여, 케이스(1) 내에 세탁조(4)와 탈수조(5)가 복층 설치되고 상기 세탁조(4)의 외주연에 진동을 흡수하기 위한 스너버 바(8)가 고정 지지되며 상기 탈수조(5)의 상단 및 하단부에 상.하부 볼밸런서(9)(10)가 각각 고정 설치된 세탁기에 있어서, 상기 상부 볼밸런서(9) 및 하부 볼밸런서(10) 내에 장입되는 금속볼(9c)의 질량비가 1 대 1.5 내지 1 대 4의 비율로 구성되도록 한 것으로서, 상부 볼밸런서(9) 내에 장입된 금속볼(9c)의 질량을 작게 함으로써 2차 공진 발생시 세탁물(11)과 상기 금속볼(9c)(10c)이 한쪽 방향으로 쏠리게 되는 회전 발산 현상을 억제할 수 있고, 상부의 금속볼(9c)의 이동 방향이 잘못된 경우에도 상기 세탁조(4)의 진동은 미미하게 나타나게 되어, 원심탈수시에 세탁물(11)의 편재에 의한 불균형으로 인해 발생되는 진동 및 소음을 흡수하여 안정적인 시스템을 유지함과 아울러, 상기 상.하부 볼밸런서(9)(10) 내에 필요한 양만큼만 금속볼(9c)(10c)을 내장함으로써 제품 단가를 절감할 수 있는 세탁기의 원심균형조절장치에 관한 것이다.

Description

세탁기의 원심균형조절장치

본 발명은 세탁기의 탈수진동을 저감시키기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 원심탈수시에 세탁물의 편재에 의한 불균형으로 인해 발생되는 진동소음을 효율적으로 감쇄하기 위한 세탁기의 원심균형조절장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적으로 사용되고 있는 펄세이터(Pulsator) 세탁기의 구조를 개략적으로 나타낸 것으로서, 세탁기 케이스(1) 내의 하부일측에 모우터(2)가 고정 설치되고, 상기 케이스(1)의 중심축 하단에는 상기 모우터(2)와 연결된 클러치(3)가 장착되며, 이 클러치(1)의 중심축상에 세탁조(외조)(4)와 탈수조(내조)(5)가 복층 설치되고, 상기 탈수조(4)의 내측 저면부에는 펄세이터(6)가 상기 중심축상에 결합되며, 상기 세탁조(4)의 하단부 외주연에는 이 세탁조(4)를 사방에서 지지해주는 댐퍼(7) 및 그 위에 결합되어 진동을 흡수하는 스너버 바(Snubber Bar : 8)가 각각 대칭적으로 고정되고, 상기 탈수조(5)의 상하 내주연에는 링형상의 상.하부 볼밸런서(9)(10)가 고정된 구조로 되어 있다.

종전의 세탁기는 탈수시에 세탁물(11)이 균형을 잡고 있을 때는 세탁조(4) 및 탈수조(5)가 편심없이 회전함으로써 원활한 탈수가 가능하나, 세탁물(11)이 불균형한 상태로 놓인 경우에는 원심탈수 과정에서 무게중심이 편재된 쪽으로 원심력이 작용하여 상기 세탁조(4) 및 탈수조(5)가 심하게 흔들리게 된다.

이와같은 편심에 의한 진동을 완화하고자, 상기한 바와 같이 상기 세탁조(4)를 댐퍼(7)및 스너버 바(8)로 지키하여 세탁조(4) 및 탈수조(5)에서 발생되는 충격이 세탁기 케이스(1)로 전달되지 않도록 함으로써 소음 및 진동을 감쇄시켜 주게 된다.

한편, 상기 상.하부 볼밸런서(9)(10)는 세탁물(11)의 탈수시 상기 세탁물(11)이 한쪽으로 편재됨에 따라 발생하는 불평형 질량을 보상할 수 있도록 부착한 것이다.

상기 상부 볼밸런서(9)는 도 2에 도시한 바와 같이, 안내용의 내측레이스(9a)와 외측레이스(9b)가 구비되고, 그 내부에 밸런싱 질량 역할을 수행하는 다수의 금속볼(9c)이 내장되며, 그 나머지 공간부에는 상기 금속볼(9c)의 과도한 운동을 억제하기 위한 작동유(Viscous oil)(9d)가 충전되어 있다.

여기서, 도면 부호 CR은 회전중심, CG는 세탁물(11)으 투입시 상기 세탁물(11)이 편재됨에 따른 무게중심, e는 상기 회전중심과 무게중심 간의 편심거리, C는 세탁물(11)이 편재된 상태로 회전할 때 상기 금속볼(9c)에 작용하는 원심력, T는 상기 금속볼(9c)이 외측레이스(9b)의 내주면을 따라 이동할 때 발생하는 접선마찰력, R은 상기 금속볼(9c)의 이동시 상기 작동유(9d)의 점성에 의한 점성저항을 표시한 것이다.

또한, 상기 하부 볼밸런서(10)도 이와 동일한 구조로 되어 있으므로 그 구체적인 설명을 생략하기로 하고, 동일 요소에 대한 부호는 10, 10a, 10b, 10c, 10d로 각각 부여하였다.

상기한 바와 같은 구조로 된 종래의 상.하부 볼밸런서(9)(10)에 의해 원심균형이 이루어지는 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 세탁기 내에 세탁물(11)이 편재된 상태로 투입되었을 때 상.하부 볼밸런서(9)(10)의 작용에 의한 원심균형조절 과정을 평면 도시한 것으로, 도 3a는 세탁물(11)과 금속볼(9c)(10c)이 한쪽으로 편재되어 과도진동이 나타나는 1차 공진 발생전의 작동 상태를 나타낸 것이고, 도 3b는 1차 공진이 발생한 후 상기 금속볼(9c)(10c)이 세탁물(11)에 반대 위치로 이동하여 원심균형을 유지하게 되는 순간의 작동 상태도를 나타낸 것이다.

즉, 도 3a에 도시한 바와 같이, 탈수시 세탁물(11)의 쏠림에 의하여 탈수조(5) 내에 불평형 질량이 부하되면 이 불평형 질량에 의해 회전중심(CR)과 무게중심(CG)간에 소정의 편심거리(e)가 존재하게 되고, 1차 공진이 발생하기 이전까지는 상기의 불평형 질량과 금속볼(9c)(10c)이 같은 방향으로 편재되어 진폭이 크게 발생하면서 진동 소음을 유발하게 된다. 이후에 1차 공진이 발생하게 되면 도 3b에 도시한 바와 같이 180°의 위상차를 유지하며 상기 금속볼(9c)(10c)이 이동하여 상기의 불평형 질량을 보상하게 되므로써 진동 변위가 현저히 감소하게 되는 것이다.

이때, 상기 금속볼(9c)에는 도 2에 도시한 바와 같은 여러 가지 힘이 작용하게 되는데, 상기 외측레이스(9b)의 표면거칠기 및 세탁물(11)의 편심 질량에 대응하는 원심력(C)의 크기에 관계하는 접선마찰력(T)과, 상기 작동유(9d) 자체의 점성저항(R)이 복합적으로 작용하게 된다.

상기의 볼밸런서(9)는 상기 작동유(9d)의 점도 조절을 통해 금속볼(9c)에 대한 점성저항(R)을 증감함으로써 상기 금속볼(9c)의 초기 과도상태를 제어하여 자려진동(自勵振動)을 방지할 수 있게 된다.

그러나, 원심탈수 초기에는 상기한 바와 같이 금속볼(9c)과 세탁물(11)이 동일 방향으로 편재되어 불안정한 상태를 유지하게 되는데, 특히 상.하부 볼밸런서(9)(10)가 부착된 경우에는 도 4의 그래프에 도시한 바와 같은 1차 및 2차 공진 발생시, 원심균형이 불안정하게 되는 영역에서 과도한 금속볼(9c)의 쏠림에 의한 이상 진동으로 세탁조(4)의 진동이 성장하여 케이스(1) 내벽과의 충돌 소음을 유발하기도 한다.

이러한 금속볼(9c)(10c)의 과도한 운동에 의한 불안정 상태의 구체적인 예를 도 5a 및 도 5b로써 설명하면 다음과 같다.

도 5a 및 도 5b는 종래 기술에 따른 상.하부 볼밸런서(9)(10)의 작동 상태를 설명하기 위한 예시도로서, 도 5a는 세탁물(11)과 상.하부 볼밸런서(9)(10)가 균형을 이루어 안정적인 상태, 도 5b는 세탁물(11)과 상.하부 볼밸런서(9)(10)가 불균형을 이루어 불안정적인 상태를 각각 나타낸 것이다.

상기 도면에서 도시한 바와 같이 탈수조(5) 내부에 500g의 편심 질량이 발생할 경우에, 계의 1차 공진이 발생한 후 상기 금속볼(9c)(10c)은 펄세이터(6)의 회전축을 중심으로 힘 균형을 유지하게 된다. 즉, 도 5a와 같은 상태가 유지될 때 안정적인 힘의 균형이 이루어지게 되고, 1차 공진 및 2차 공진이 발생하는 도 5b와 같은 상태에서는 상.하부 볼밸런서(9)(10) 내의 각 금속볼(9c)(10c)이 서로 엇갈리게 되어 불안정한 힘의 불균형이 이루어지면서 "A"방향으로의 모멘트 성분으로 작용함으로써 상하 방향의 극심한 진동을 유발하게 되며, 상기 2차 공진이 발생한 이후에야 비로소 힘과 모멘트 간의 평형이 이루어지면서 원심균형을 유지하게 되는 것이다.

만일, 1차 및 2차 공진의 불안정 영역 내에서 상기 상.하부 볼밸런서(9)(10)의 과도한 쏠림이 발생하게 되면 그 진폭이 성장하여 진동 발산을 하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같온 종래의 세탁기는 모멘트 밸런싱을 하므로 보상 능력이 200∼300g 정도로 작은 경우에도 무방하였으나, 진폭을 감소시키기 위하여 상기 상.하부 볼밸런서(9)(10)가 채용된 경우에는 힘과 모멘트를 모두 밸런싱해야 하므로 각 상.하부 볼밸런서(9)(10)에 대한 최적 상태의 질량 보상이 필요하게 되었으며, 특히 공진 발생 이전에는 상기 상.하부 볼밸런서(9)(10)가 세탁물(11)과 동일한 위치에 놓이게 되므로써 안정성이 크게 나빠져 진동 발산하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 상.하부 볼밸런서(9)(10)의 내부에 금속볼(91c)(10c)을 필요 이상으로 과량 장입함으로써 제품 원가가 높아지게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 원심탈수시에 세탁물의 편재에 의한 불균형으로 인해 발생되는 진동 및 소음을 흡수하여 안정적인 시스템을 유지함과 아울러, 상기 볼밸런서 내에 필요한 양만큼만 금속볼을 내장함으로써 제품 단가를 절감할 수 있는 세탁기의 원심균형조절장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 펄세이터 세탁기의 구조를 도시한 개략도,

도 2는 종래 기술에 따른 볼밸런서의 구조 및 세탁물 투입시의 원심균형 작동원리를 도시한 평면도 및 단면도,

도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 세탁기 내에 세탁물이 편재된 상태로 투입되었을 때 볼밸런서의 작용에 의한 원심균형조절 과정을 평면 도시한 것으로,

도 3a는 세탁물과 금속볼이 한쪽으로 편재되어 과도진동이 나타나는 1차 공진 발생전의 작동 상태도,

도 3b는 1차 공진이 발생한 후 상기 금속볼이 세탁물의 대응위치로 이동하여 원심 균형을 유지하게 되는 순간의 작동 상태도,

도 4는 종래 기술에 따른 볼밸런서에 나타나는 공진 발생시의 안정 및 불안정 영역을 도시한 진동수-진폭 선도,

도 5a 및 도 5b는 종래 기술에 따른 상.하부 볼밸런서의 작동 상태를 설명하기 위한 예시도로서,

도 5a는 세탁물과 상.하부 볼밸런서가 균형을 이루어 안정적인 상태,

도 5b는 세탁물과 상.하부 볼밸런서가 불균형을 이루어 불안정적인 상태,

도 6은 본 발명에 따른 세탁기의 원심균형조절장치를 도시한 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 케이스 2 : 모우터

3 : 클러치 4 : 세탁조(외조)

5 : 탈수조(내조) 6 : 펄세이터

7 : 댐퍼 8 : 스너버 바

9 : 상부 볼밸런서 9a, 10a : 내측레이스

9b, 10b : 외측레이스 9c, 10c : 금속볼

9d, 10d : 작동유 10 : 하부 볼밸런서

11 : 세탁물 12 : 회전축 지지부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 세탁기의 원심균형조절장치는 상부 볼밸런서 및 하부 볼밸런서 내에 장입되는 금속볼의 질량비가 1 대 1.5 내지 1 대 4의 비율로 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 세탁기의 원심균형조절장치는 세탁기 케이스(1) 내의 하부일측에 모우터(2)가 고정 설치되고, 상기 케이스(1)의 중심축 하단에는 상기 모우터(2)와 연결된 클러치(3)가 장착되며, 이 클러치(1)의 중심축상에 세탁조(4)와 탈수조(5)가 복층 설치되고, 상기 탈수조(4)의 내측 저면부에는 펄세이터(6)가 상기 중심축상에 결합되며, 상기 세탁조(4)의 하단부 외주연에는 이 세탁조(4)를 사방에서 지지해주는 댐퍼(7) 및 그 위에 결합되어 진동을 흡수하는 스너버 바(8)가 각각 대칭적으로 고정되고, 상기 탈수조(5)의 상하 내주연에는 링형상의 상.하부 볼밸런서(9)(10)가 고정된 구조로 되어 있다.

상기 볼밸런서(9)는 안내용의 내측레이스(9a)와 외측레이스(9b)가 구비되고, 그 내부에 밸런싱 질량 역할을 수행하는 다수의 금속볼(9c)이 내장되며, 그 나머지 공간부에는 상기 금속볼(9c)의 과도한 운동을 억제하기 위한 작동유(9d)가 충전되어 있다.

또한, 상기 상부 볼밸런서(9) 및 하부 볼밸런서(10) 내에 장입되는 금속볼(9c)(10c)의 질량비가 1 대 1.5 내지 1 대 4의 비율로 구성되어 있다.

상기한 바와 같은 구조로 된 본 발명에 따른 상.하부 볼밸런서(9)(10)에 의해 원심균형이 이루어지는 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

탈수시 세탁물(11)의 쏠림에 의하여 탈수조(5) 내에 불평형 질량이 부하되면 이 불평형 질량에 의해 회전중심(CR)과 무게중심(CG) 간에 소정의 편심거리(e)가 존재하게 되고, 1차 공진이 발생하기 이전까지는 상기의 불평형 질량과 금속볼(9c)(10c)이 같은 방향으로 편재되어 진폭이 크게 발생하면서 진동 소음을 유발하게 된다.

이후에 1차 공진이 발생하게 되면 180°의 위상차를 유지하며 상기 금속볼(9c)(10c)이 이동하여 상기의 불평형 질량을 보상하게 되므로써 진동 변위가 현저히 감소하게 되는 것이다.

즉, 상부 볼밸런서(9) 내에 장입된 금속볼(9c)의 질량을 작게 함으로써 2차 공진 발생시 세탁물(11)과 상기 금속볼(9c)(10c)이 한쪽 방향으로 쓸리게 되는 회전 발산 현상을 억제할 수 있고, 상부의 금속볼(9c)의 이동 방향이 잘못된 경우에도 상기 세탁조(4)의 진동은 미미하게 나타난다. 그 이유는 소량의 상부 금속볼(9c)이 잘못 이동된 경우라도 "B" 방향으로의 편심 모멘트 성분이 존재하므로 상기 세탁조(4)의 전체 진동은 증가하기 때문이다.

본 발명에 따른 원심균형조절장치는 상기 상.하부 볼밸런서(9)(10) 간의 금속볼(9C)(10C)의 질량비를 유지한 상태로, 현수형(Over-hung Type) 탈수조 및 그 밖의 여러 가지 상.하부 밸런싱기구에도 폭넓게 적용 가능하다. 즉, 상기 탈수조(5)의 축지지부(12) 반대쪽 단부에 위치한 볼밸런서(9) 및 상기 축지지부(12) 쪽에 위치한 볼밸런서(10) 간의 질량비를 상기와 동일한 비율로 구성할 수 있다.

예를 들어, 상기 상.하부 볼밸런서(9)(10)는 정격 포부하용량이 7.5 내지 12kg인 수직형 세탁기의 경우에, 상기 상.하부 볼밸런서(9)(10) 내에 장입되는 금속볼(9c)(10c)의 질량비가 200 내지 500g 대 600 내지 800g을 유지하면 된다.

상기와 같은 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 발명의 효과는 다음과 같다.

본 발명에 따른 세탁기의 원심균형조절장치는 상부 볼밸런서(9) 내에 장입된 금속볼(9c)의 질량을 작게 함으로써 2차 공진 발생시 세탁물(11)과 상기 금속볼(9c)(10c)이 한쪽 방향으로 쏠리게 되는 회전 발산 현상을 억제할 수 있고, 상부의 금속볼(9c)의 이동 방향이 잘못된 경우에도 상기 세탁조(4)의 진동은 미미하게 나타나게 되어, 원심탈수시에 세탁물(11)의 편재에 의한 불균형으로 인해 발생되는 진동 및 소음을 흡수하여 안정적인 시스템을 유지함과 아울러, 상기 상.하부 볼밸런서(9)(10) 내에 필요한 양만큼만 금속볼(9c)(10c)을 내장함으로써 제품 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 케이스 내에 세탁조와 탈수조가 복층 설치되고. 상기 세탁조의 외주연에 진동을 흡수하기 위한 스너버 바가 고정 지지되며 상기 탈수조의 상단 및 하단부에 상.하부 볼밸런서가 각각 고정 설치된 세탁기에 있어서, 상기 상부 볼밸런서 및 하부 볼밸런서 내에 장입되는 금속볼의 질량비가 1 대 1.5 내지 1 대 4의 비율로 구성됨을 특징으로 하는 세탁기의 원심균형조절장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 각 볼밸런서 간의 금속볼의 질량비가 현수형(Over-hung Type) 탈수조에 적용되어, 이 탈수조의 축지지부 반대쪽 단부에 위치한 볼밸런서 및 상기 축지지부 쪽에 위치한 볼밸런서 간의 질량비를 상기와 동일한 비율로 구성한 것을 특징으로 하는 세탁기의 원심균형조절장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상.하부 볼밸런서는 정격 포부하용량이 7.5 내지 12kg인 수직형 세탁기의 경우에, 상기 각 볼밸런서 내에 장입되는 금속볼의 질량비가 200 내지 500g 대 600 내지 800g을 유지함을 특징으로 하는 세탁기의 원심균형조절장치.