KR100295963B1 - 세탁기의볼밸런서 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세탁기의 볼밸런서에 관한 것으로서, 특히 탈수 초기의 진동을 줄이는 데 그 목적이 있다. 이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 내부에 점성유가 충진된 밸런서 링과, 상기 밸런서 링 내에서 왕복 이동되는 다수의 강철구를 포함하는 세탁기의 볼밸런서에 있어서, 상기 밸런서 링은 각각 다른 반경을 갖도록 복수개 설치하고, 각 밸런서 링의 내부에는 경사면을 형성하되 쌍이 되는 링간에 상기 경사면이 서로 대향하도록 형성되며, 상기 강철구는 밸런서의 회전 중심에 대하여 작용원심력이 동일하도록 즉,

Description

세탁기의 볼밸런서{Ballbalancer of washing machine}

본 발명은 세탁기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탈수 초기의 진동을 줄이기 위한 세탁기의 볼밸런서에 관한 것이다.

일반적인 세탁기는 도 1에 도시된 바와 같이, 외부케이스(1) 내에 세탁수를 담은 외조(2)와, 세탁 및 탈수를 수행하는 내조(3)와, 상기 내조(3)의 상부에 형성되어 탈수시 세탁물의 치우침으로 인한 진폭을 보상하는 밸런서(4)와, 상기 내조(3)의 하부에 설치되어 세탁물을 교반시키면서 세탁을 수행하는 펄세이터(5)와, 상기 펄세이터(5)를 구동시키기 위한 모터(6)와, 상기 모터(6)의 회전력을 이송하는 벨트(7)와, 상기 벨트(7)에 의해 상기 모터(6)의 회전을 전달받아 펄세이터(5)를 회전시키는 클러치(8)로 구성된다.

이때, 통상적으로 밸런서(4)라 함은 볼밸런서 또는 액체밸런서를 포함하는 것으로, 본 발명에서는 볼밸런서를 적용한 세탁기의 경우를 설명하기로 한다.

상기 볼밸런서(4)는 도 2와 같이 탈수시 내조(3)의 치우침을 보상하는 강철구(9)와, 상기 강철구(9)의 움직임을 안내하는 밸런서 링(10)과, 상기 강철구(9)의 과도한 운동을 억제하기 위해 밸런서 링(10)의 내부에 충진되어 있는 점성유(11)로 구성된다.

이와 같이 구성된 상태에서 세탁기에 전원이 인가되면 모터(6)가 회전하게 되고, 상기 모터(6)의 회전력이 벨트(7)와 클러치(8)를 거쳐 펄세이터(5)에 전달되어 세탁물을 교반시키며 세탁을 수행하게 되며, 탈수모드시는 내조(3)가 모터(6)에 의해 일방향으로 고속회전하면서 세탁물을 원심 탈수하게 되는데, 도 3의 (가)와 같이 볼밸런서(4) 내의 강철구(9)는 세탁기의 공진점보다 낮은 회전수에서는 내조(3)에 발생되어 있는 불평형질량과 같은 위상을 갖고 회전하므로 불평형질량에 의한 원심력에 강철구(9)에 의한 원심력이 부가되어 진동을 증가시키게 된다.

또한, 공진점에서는 도 3의 (나)와 같이 불평형질량과 강철구(9)가 90°의 위상을 갖고 회전하다가 도 3의 (다)와 같이 공진점보다 높은 회전수에서는 거의 180°의 위상을 갖고 회전하게 되는데, 통상의 세탁기는 이러한 회전수에서 정상탈수가 이루어지도록 설계되어 있다.

즉, 정상 탈수 상태에서는 불평형질량과 볼밸런서(4)의 강철구(9)가 서로 반대방향으로 원심력을 발생시키므로 가진력이 줄어들어 진동을 저감시키게 되는 것이다.

상기에 설명한 바와 같이 통상의 세탁기는 탈수를 진행하면서 필연적으로 공진점을 통과해야 되며, 공진점 이전의 탈수 회전수에서는 볼밸런서(4)에 의하여 진동이 더욱 커지는 현상이 발생되므로 이를 방지하기 위하여 고점도의 점성유(11)를 밸런서 링(10) 내부에 충진시켜 강철구(9)의 갑작스런 이동을 방지하도록 하고 있다.

이때, 강철구(9)의 이동에는 여러 가지 힘이 작용하게 되며, 밸런서 링(10)의 표면 거칠기와 원심력의 크기에 관계하는 접선마찰력, 점성유(11)에 의한 점성저항등이 있다.

그러나, 이러한 종래의 볼밸런서는 공진점보다 낮은 탈수 회전수에서 강철구에 의한 원심력과 같은 방향으로 쏠리는 현상을 방지하도록 고점도의 점성유를 사용하고 있지만 그 역할이 완벽하지 못하여 탈수 종료 후 볼이 한쪽으로 몰리게 되는 데, 만약 강철구의 초기 위치가 불평형질량과 동일방향이면 다음 탈수시 초기 진동이 가중되는 현상을 초래하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 서로 이웃하는 한 쌍의 밸런서의 내부에 서로 대향되는 경사면을 형성하고, 각 밸런서에 강철구가 서로 대향되어 미끄럼운동되도록 하여, 세탁기의 기동시 진동을 저감할 수 있도록 한 세탁기의 볼 밸런서를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 세탁기의 내부 구성도.

도 2는 종래의 세탁기의 볼밸런서의 구성도로서,

(가)는 평면도,

(나)는 (가)의 A-A' 단면도

도 3은 종래의 세탁기의 볼밸런서 동작도로서,

(가)는 공진점 통과전.

(나)는 공진점.

(다)는 공진점 통과후.

도 4는 본 발명에 따른 세탁기의 볼밸런서로서,

(가)는 평면도.

(나)는 (가)의 B-B' 단면도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

101, 101' : 강철구 102,102' : 밸런서 링

102a, 102a' : 경사면 103 : 점성유

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 세탁기의 볼 밸런서는, 내부에 점성유가 충진된 밸런서 링과, 상기 밸런서 링 내에서 왕복 이동되는 다수의 강철구를 포함하는 세탁기의 볼밸런서에 있어서, 상기 밸런서 링은 서로 다른 반경으로 이웃하는 한 쌍으로 구비되고, 상기 한 쌍의 밸런서 링의 내부에 서로 대향되는 경사면이 형성되며, 상기 강철구는 한쌍의 밸런서링의 회전 중심에 대하여 동일한 작용원심력이 작용되도록(여기서 Mi: 안쪽 링내의강철구의 총질량, Mo: 바깥쪽 링내의 강철구의 총질량, ri: 안쪽 링의 반경, ro: 바깥쪽 링의 반경, n:자연수)를 만족하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 의한 세탁기의 볼밸런서 구성도를 나타낸 것으로서, 다수의 강철구(101)와, 상기 강철구(101)의 이동경로가 되는 밸런서 링(102)과, 상기 강철구(101)의 운동량을 조절하는 점성유(103)가 구비된 세탁기의 볼밸런서에 있어서, 상기 밸런서 링(102)(102')을 안쪽과 바깥쪽에 2개소 설치하고, 상기 2개소 설치한 각 밸런서 링(102)(102')의 내부에 경사면(102a)(102a')을 형성하되 각 밸런서 링(102)(102')간에 그 높낮이가 서로 대향되도록 형성하게 된다.

또한, 각 밸런서 링(102)(102')에 장입되는 강철구(101)(101')는 볼밸런서의 회전 중심에 대하여 작용원심력이 동일하게 구성된다.

이를 구체화한 식을 아래의 수학식 1에 나타내었다.

Mi = Mo(ri/ro)

여기서 Mi: 안쪽 링(102')내의 강철구(101')의 총질량, Mo: 바깥쪽 링(102)내의 강철구(102')의 총질량, ri: 안쪽 링(102')의 반경, ro: 바깥쪽 링(102)의 반경이다.

이는 안쪽 링(102')의 강철구(101)에 작용되는 원심력과 바깥쪽 링(102)의 강철구(101)에 작용되는 원심력을 동일하게 보았을 때 아래의 수학식 2에 나타낸 식으로부터 도출된다.

, F' = - F

F': 원심력, F: 구심력, W: 중량, v: 원주속도, g: 중력가속도, r: 반경이다.

여기서, 원심력이란 원운동을 하고 있는 물체의 동적 균형을 고려할 때 중심을 향하는 힘과 균형을 이루고 있다는 생각되는 관성력으로, 구심력과는 방향이 반대이며, 크기는 같다.

이에 따라, 강철구(101)(101')는 밸런서 링(102)(102')내부 저면에 구성된 경사면(102a)(102a')에 의하여 항상 경사가 낮은 쪽에 위치하게 되는데, 상기 경사면(102a)(102a')의 낮은 부위가 안쪽 링(102')과 바깥쪽 링(102)에서 서로 대향하고 있기 때문에 바깥쪽 링(102)의 강철구(101)와 안쪽 링(102')의 강철구(101')는 항상 서로 반대쪽에 위치하게 된다

이와 같이 구성된 상태에서 탈수가 시작되어 내조(도면상에 미도시) 및 볼밸런서의 회전수가 증가하게 되면 세탁기의 공진점 이하에서 강철구(101)(101')가 불평형질량이 있는 쪽으로 이동하게 되는데, 이때 볼밸런서의 경사면(102a)(102a')이 강철구(101)(101')의 갑작스런 이동에 저항으로서 작용하게 된다.

이때, 안쪽 링(102')과 바깥쪽 링(102)에 장입되는 강철구(101)(101')가 볼밸런서의 회전 중심에 대해 작용원심력이 동일하도록 구성되므로 볼밸런서는 평형을 유지할 수 있게 된다.

여기서, 경사면(102a)(102a')의 각도는 세탁기 공진점 이하의 회전속도에서강철구(101)(101')의 이동을 충분히 저항할 수 있는 정도로 설계한다.

이후, 회전속도가 증가하여 세탁기의 공진점을 통과하여 공진점보다 높은 속도가 되면 강철구(101)(101')에 작용되는 원심력이 커져서 경사면(102a)(102a')을 따라 이동하게 되며, 정상탈수 속도에 다다르게 되고, 이때 강철구(101)(101')의 원심력 작용방향이 불평형질량과 거의 180°가 되어 원활히 밸런싱하게 되는 것이다.

탈수가 종료되면 내조 및 볼밸런서는 정지하게 되고, 강철구(101)(101')는 다시 경사면(102a)(102a')을 따라 이동하여 원위치 즉, 경사면(102a)(102a')의 낮은 부분에 머무르게 되며, 이러한 과정을 반복하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 탈수 초기 밸런서 내의 강철구가 한쪽으로 치우쳐져 있음으로 인해 발생되는 진동을 억제하고, 세탁기 공진점 이하의 탈수 속도에서 강철구가 불평형질량 쪽으로 이동하여 진동을 증가시키는 것을 억제하여 세탁기의 탈수 초기 진동 특성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 내부에 점성유가 충진된 밸런서 링과, 상기 밸런서 링 내에서 왕복 이동되는 다수의 강철구를 포함하는 세탁기의 볼밸런서에 있어서,

   상기 밸런서 링은 서로 다른 반경으로 이웃하는 한 쌍으로 구비되고, 상기 한 쌍의 밸런서 링의 내부에 서로 대향되는 경사면이 형성되며, 상기 강철구는 한쌍의 밸런서링의 회전 중심에 대하여 동일한 작용원심력이 작용되도록(여기서 Mi: 안쪽 링내의 강철구의 총질량, Mo: 바깥쪽 링내의 강철구의 총질량, ri: 안쪽 링의 반경, ro: 바깥쪽 링의 반경, n:자연수)를 만족하는 것을 특징으로 하는 세탁기의 볼밸런서.