KR102082249B1 - 세탁기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 세탁기(1)는 모터(72)를 고효율적으로 사용하기 위해 변속기(8)를 추가하였을 경우, 변속기(8)에서 발생된 소음, 이상음을 적절하게 처리한다. 세탁기(1)는 아래와 같은 구조를 사용하였다: 세탁물을 회전시키는 회전부(80)에 회전 동력을 입력하는 입력축(80m); 정방향 및 역방향으로 회전하고, 회전부(80)의 동력원을 구성하는 모터(72); 및 모터(72)의 출력축(72m)과 회전부(80)의 입력축(80m) 사이에 위치하는 변속기(8); 를 구비하며, 변속기(8)는, 출력축(72m) 측에 설치된 가변형 구동측 풀리 유닛(81); 입력축(80m) 측에 설치된 가변형 종동측 풀리 유닛(82); 및 두 풀리 유닛(81, 82) 사이에서 동력을 전달하고, 각 풀리 유닛(81, 82)은 출력축(72m) 또는 입력축(80m)의 축단부가 풀리 유닛(81)을 구성하는 가동 풀리(81a)와 고정 풀리(81b) 사이 또는 풀리 유닛(82)을 구성하는 가동 풀리(82a)와 고정 풀리(82b) 사이에 위치가 정해진 상태로, 일체로 회전 가능하도록 직접 출력축(72m) 또는 입력축(80m)에 장착된다.

Description

세탁기

본 발명은 고효율적으로 모터를 사용하기 위해 변속기를 추가할 경우, 변속기에서 생성되는 소음, 이상음을 타당하게 처리하는 세탁기에 관한 것이다.

세탁기에 있어서, 종래에서는 저렴한 유도 전동기(Induction motor)를 많이 사용하였다. 유도 전동기는 교류 전류가 흐르는 코일(coil)에 의해 생성된 회전 자기장이 로터 측을 향해 유도 전류를 생성하고, 이가 생성한 자기장과 회전 자기장의 상호 작용을 통해 모터를 구동하는 AC(Alternating Current)모터이다. 통상적으로, 이러한 모터의 출력축에서 생성되는 회전 동력은 한 쌍의 풀리(pulley) 및 전동 벨트에 의해, 또한 감속기를 통해 교반 날개, 탈수조 등 회전부의 입력축에 전달된다(특허문헌 1).

한편, 세탁기에 있어서, 인버터 방식을 사용한 세탁기도 사용자에게 제공되어 사용된다. 인버터 제어(inverter control)는 교류 전기가 직류 전기로 전환된 후, 다시 임의의 주파수의 교류 전기로 전환하여 모터를 구동하는 제어방식이다(특허문헌 2).

하지만, 유도 전동기 방식은 회전반경비가 고정되었기에, 모터의 가동이 느리고, 저효율적인 저회전 영역에서의 동작이 많아지며, 이외, 특히 정방향 및 역방향으로 회전을 전환하면서 세탁과정, 헹굼과정을 실시하는 세탁기에 있어서, 가동 시간 특성이 큰 영향을 일으키므로, 효율이 낮은 문제를 해결할 수 없는 단점이 있다.

한편, 인버터 제어 방식의 세탁기는, 작동 효율이 높은 주파수를 설정할 수 있지만, 제어 시스템이 복잡하므로, 전체적인 가격이 높은 난점이 있다.

이러한 문제를 해결하는 방안으로, 변속기의 사용을 고려할 수 있다. 변속기를 사용하면, 유도 전동기의 경우 모터의 효율이 낮은 가동 시간대를 신속히 통과하여, 고효율적인 빠른 회전 영역으로 이동할 수 있다.

이러한 변속기로서, 전동차 등에 자주 사용되는 이른바 V형 전동 벨트 방식인 변속기가 비교적 간단하다. 이러한 변속기는 전동 벨트로 구동측 풀리 유닛과 종동측 풀리 유닛을 연결하여 구성된다. 또한, 세탁기를 구동하는 회전부에 회전 동력을 입력하는 입력축; 및 정방향 및 역방향으로 회전하여 상기 회전부의 동력원을 구성하는 출력축에 종동측 풀리 유닛 및 구동측 풀리 유닛을 각각 안착하면, 변속기를 장착할 수 있다.

하지만, 이러한 풀리 유닛을 장착하기 위해, 입력축 및 출력축에 축을 추가하는데, 각 축에서의 지점에 대한 작용점이 길어지므로, 쉽게 부러질 뿐만 아니라, 축의 첨가부를 아무리 안정적으로 고정하여도 전동 벨트에서 여전히 인장력이 가해지므로, 소음 및 이상음의 발생은 불가피하다. 특히, 축의 길이에 비해, 응력은 제곱 효력를 발휘하고 휨은 세제곱 효력을 발휘하므로, 축의 길이가 길어지는 것을 방지하려고 한다.

이외, 세탁기는 반복적으로 정회전 및 역회전하는 특성을 구비하므로, 변속기 자체에 있어서, 회전 속도를 감지하기 위한 웨이트 롤러(weight roller)의 충격 소리, 전동 벨트와 풀리 사이의 슬라이딩 소리 등도 일반 용도 이상으로 비교적 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다.

특허문헌 1：일본 특개2002-166089호 공보 특허문헌 2：일본 특개평04-322696호 공보

본 발명은 상술한 문제를 효과적으로 해결하고, 변속기를 적절하게 도입한 세탁기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 실현하기 위해 아래와 같은 방안을 사용하였다:

즉, 본 발명의 세탁기는 세탁물을 회전시키는 회전부에 회전 동력을 입력하는 입력축; 정방향 및 역방향(forward direction and backward direction)으로 회전하고, 상기 회전부의 동력원을 구성하는 모터; 및 상기 모터의 출력축과 상기 회전부의 입력축 사이에 위치하는 변속기; 를 구비하며, 상기 변속기는, 상기 출력축 측에 설치된 가변형 구동측 풀리 유닛; 상기 입력축 측에 설치된 가변형 종동측 풀리 유닛; 및 두 풀리 유닛 사이에서 동력을 전달하고, 각 풀리 유닛은 출력축 또는 입력축의 축단부가 상기 풀리 유닛을 구성하는 가동 풀리와 고정 풀리 사이에 위치가 정해진 상태로, 일체로 회전 가능하도록 상기 출력축 또는 입력축에 직접 장착되는 전동 벨트; 를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이때, 바람직하게는, 적어도 한쪽의 풀리 유닛가, 가동 풀리와 일체로 회전하는 외측 풀리 허브; 고정 풀리와 일체로 회전하는 내측 풀리 허브; 및 두 풀리 허브 사이에 구성되는 캠 기구; 를 구비하하는 전제하에서, 내측 풀리 허브는 바닥을 가지도록 제조되고, 상기 내측 풀리 허브의 바닥부를 관통하는 축단부와 내측 풀리 허브는 상기 바닥부의 내면에서 체결된다.

상기 변속기는 상기 출력축 또는 상기 입력축의 회전 속도에 따라 풀리 직경 비(pulley diameter ratio)를 개변하는 회전 속도 감지부를 구비하며, 상기 회전 속도 감지부는 원심력을 통해 반경 방향 내측 위치에서 반경 방향 외측 위치로 이동되는 가동 균형추(movable weight); 및 가동 풀리 측에 설치되고 상기 가동 균형추의 변위를 상기 가동 풀리의 축 방향의 변위로 변화시키는 경사면; 을 구비하며, 이럴 경우, 바람직하게는, 상기 경사면의 반경 방향 내측 위치 또는 외측 위치에는 가동 균형추와 부딪힐 경우의 충격을 완충하는 완충 부재가 설치된다.

특히, 상기 가동 균형추가 원심력에 의해 변위한 후, 가동 균형추를 설치하지 않은 측의 가동 풀리가 스프링을 압축하면서 축 방향으로 변위하는 전제하에서, 상기 완충 부재가 적어도 상기 경사면의 반경 방향 내측 위치에 설치되어, 가동 균형추가 돌아올 경우의 충격을 완충하는 구조는 아주 효과적이다.

이외, 전동 벨트의 슬라이딩(sliding) 음을 감소하기 위해, 구동기를 통해 상기 모터를 구동하는 제어부는 바람직하게 아래와 같이 구성된다: 기설정한 상기 회전부를 구동하는 소정의 구동 시간 및 상기 회전부가 정지하기까지의 소정의 관성 회전 시간을 작업 단위로, 각 상기 작업 단위에 따라 상기 회전부의 반전 구동을 반복적으로 진행한다.

상기와 같이 설명한 본 발명에 따르면, 입력축 및 출력축에 축을 추가할 필요 없이 풀리 유닛을 장착할 수 있다. 따라서 축 사이즈가 증가됨에 따라 대형화되는 것을 효과적으로 방지하는 기초상, 귀에 거슬리는 소음, 이상음의 발생 및 축의 취약화를 방지할 수 있다.

풀리 허브 사이에 캠 기구를 구비하는 경우 풀리 허브의 바닥부 내면을 이용한 장착 구조를 사용하는 본 발명에 따르면, 축을 추가할 필요가 없이 외측 풀리 허브 및 내측 풀리 허브를 장착하여, 축의 길이가 길어지는 것을 방지하는 실제적인 효과를 실현할 수 있다.

회전 속도 감지부를 구비하는 경우 가동 균형추의 충격을 완화하는 완충 부재를 설치한 본 발명에 따르면, 가동 균형추의 반경 방향에서의 변위가 빈번하게 발생하여도, 가동 균형추가 부딪힐 경우의 소음, 이상음의 생성을 효과적으로 방지할 수 있다.

특히, 스프링을 가동 균형추의 복귀에 사용한 경우 반경 방향 내측 위치에 완충 부재를 설치한 본 발명에 따르면, 가동 균형추가 스프링의 탄성력의 조력을 받아 비교적 큰 충격음 생성하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

모터가 정지한 후 반대로 회전하도록 제어하는 본 발명에 따르면, 예를 들어, 관성 회전 중에서 모터를 반대로 회전하도록 하는 경우와 같이 전동 벨트와 풀리 사이의 미끄럼 마찰로 인해 생성되는 소음, 이상음을 최대한 방지할 수 있다.

도 1은 변속기의 가동 상태에서 본 발명의 일 실시형태에 따른 세탁기의 주요 부분 나타낸 국부 종단면도이다.
도 2는 상기 실시형태에 비해 변속기를 탑재하지 않은 세탁기의 대략적인 구조를 나타낸 전체적인 단면도이다.
도 3은 동일한 실시형태에 따른 모터의 제어 시스템의 설명도이다.
도 4는 동일한 실시형태에서 사용되는 변속기의 가동 후의 상태를 나타낸 도이다.
도 5는 동일한 실시형태에 따른 구동측 및 종동측 풀리 유닛의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 6은 동일한 실시형태에서 사용되는 변속기의 조립 전의 상태를 나타낸 분해도이다.
도 7은 동일한 실시형태에 따른 회전 속도 감지부의 구조를 나타낸 단면도이다.

아래에서는 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시형태에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 변속기(8)를 사용한 세탁기를 나타낸 국부 종단면도이고, 도 2는 이러한 변속기를 사용하지 않은 세탁기(1)를 나타낸 전체적인 종단면도이다.

우선, 도 2의 세탁기(1)의 기본적인 구조에 관하여 설명하고, 이 기초상 본 실시형태에 따른 변속기(8)를 장착한 세탁기에 대해 설명한다.

세탁기(1)는 이른바 수직 세탁기이고, 하우징(2) 및 그 내부에서 현수봉(3)에 의해 현가 지지되는 세탁조 유닛(4)을 구비한다. 세탁조 유닛(4)은 바닥을 가지는 대략 원통형의 외조(5); 외조 내부에 동축으로 배치되는 바닥을 가지는 대략 원통형의 내조(6); 및 외조(5)의 바닥부에 설치되는 구동 기구(7)를 구비한다.

하우징(2)은 대략 구형인 바닥면(21) 및 상기 바닥면(21)에서 세워진 4 개의 벽면(22)으로 구성되고, 상방이 개구된 내부 공간(Sp)을 구비하는 박스 모양이다. 하우징(2)의 상단(24) 부근의 네 모서리에는 고리 모양의 현가 고정부(25)가 설치되고, 상기 현가 고정부(25)는 현수봉(3)의 끝단(3A) 측을 현가 고정함으로써, 현수봉(3)을 현가하는 지지점으로서 기능을 발휘한다.

하우징(2)의 상부에는 조작 패널과 일체화된 커버(26)가 설치되고, 상기 커버(26)의 일부분은 개폐 커버(26a)로 설치되며, 폴딩 도어(folding door) 형식으로 조작되어 내부 공간(Sp)을 개폐할 수 있다.

세탁조 유닛(4)을 구성하는 외조(5)는 바닥을 가지는 대략 원통형의 부재이고, 바닥을 구성하는 위에서 관찰할 경우 대략 원형인 바닥판(51); 및 상기 바닥판(51)의 가장자리부에서 세워진 둘레벽(52); 을 구비한다. 둘레벽(52)의 하부에는 위에서 관찰할 경우 4 개 위치에서 거의 균일하도록 일체로 설치된 고리 모양의 현가 지지부(53)가 설치된다. 현가 지지부(53)는 현수봉(3)의 끝단(3B) 측이 장착되도록 할 수 있다.

내조(6)는 이른바 세탁 탈수조를 구성하고, 바닥을 가지는 대략 원통형으로 구성되며, 바닥을 구성하는 위에서 관찰할 경우 대략 원형인 바닥판(61); 및 상기 바닥판(61)의 가장자리부에서 세워진 둘레벽(62); 을 구비한다. 내조(6)는 외조(5)의 내부에서 상기 외조(5)와 동축으로 배치되고, 구동 기구(7)를 통해 외조(5)에 의해 회전가능하도록 지지된다. 바닥판(61) 및 둘레벽(62)에는 도시되지 않은 다수 개의 통수홀이 설치되고, 상기 통수홀을 통해 내조(6) 내의 물을 배출할 수 있다. 이외, 내조(6)의 바닥판(61)의 바로 위에는 통상적으로 펄세이터로 불리우는 교반 날개(63)가 동축으로 설치된다.

구동 기구(7)는 외조(5)의 바닥판(51)의 하면에 장착되는 베이스 부재(71); 상기 베이스 부재(71)에 장착되는 모터(72); 및 클러치를 포함하는 동력 분배부(73)를 포함한다. 모터(72)는 유도 전동기를 사용한다. 모터(72)의 출력축(72m) 및 동력 분배부(73)의 입력축(73m)은 각각 고정 풀리(72a, 73a)를 구비하고, 이러한 고정 풀리(72a, 73a)의 주변에 평 벨트(74)가 감겨져 서로 동력을 전달할 수 있다.

동력 분배부(73)는 입력축(73m)에 입력된 회전 동력을 클러치를 통해 동축으로 배치된 두 개의 출력축(75, 76)으로 분배하고, 내측의 제 1 출력축(75)을 상기 교반 날개(63)의 중심과 연결하며, 외측의 제 2 출력축(76)을 내조(6)의 바닥판(61)과 연결한다. 동력 분배부(73)는 제어부로부터의 명령에 따라, 고정 풀리(72a), 전동 벨트(74) 및 고정 풀리(73a)를 통해, 유도 전동기(72)의 회전 동력을 입력축(73m)에 입력하고, 상기 회전 동력을 선택적으로 제 1 입력축(75)으로만 전환하거나, 제 1 입력축(75) 및 제 2 입력축(76)으로 전환한다. 이로써, 세탁기(1)는 세탁 시 주로 교반 날개(63)만을 회전시키고, 탈수 시 내조(6)와 교반 날개(63)를 일체로 회전시킨다.

이러한 구조인 본 실시형태에서, 모터(72)의 출력축(72m)과 회전부(80)의 입력축(80m)(동력 분배부(73)의 입력축(73m)) 사이의 동력 전달부에는 도 1에서 나타낸 바와 같은 변속기(8)가 끼워져있다. 도 1에서 도 2와 공용되는 부분은 동일한 도면부호를 부여한다. 본 발명의 회전부(80)는 세탁과정 및 헹굼과정에서의 교반 날개(63)에 해당되고, 탈수과정에서의 교반 날개(63) 및 내조(6)에 해당된다.

변속기(8)를 사용한 목적은 모터(72)의 특성을 개선하기 위해서이다. 본 실시형태의 이러한 유도 전동기(72)에 있어서, 고정 풀리(72a)와 고정 풀리(73a)의 풀리 직경비는 시종 고정되고 고속 회전 영역에서 처음으로 효과적인 토크를 생성하므로, 가동이 느리고, 충격 전류가 큰 저속 회전 영역의 동작이 비교적 많아진다. 이외, 특히 정방향 및 역방향으로 회전을 전환하는 동시에 세탁과정, 헹굼과정을 실행하는 세탁기(1)에 있어서, 가동 특성이 못하면 전체에 대해 큰 영향을 일으킨다.

따라서, 변속기(8)가 끼워져 있고, 가동됨에 따라 감속비를 변화시킨다. 또한, 모터(72)의 가동 특성이 일정하더라도, 상기 모터(72)의 저효율적인 저속 회전 영역에서는 종동측 입력축(80m, 73m)에 입력되는 토크를 배로 증가시키고, 신속히 상기 저속 회전 영역을 통과하도록 한다. 결과적으로, 토크가 배로 증가됨으로써, 가동 후 세탁물에 대한 세탁력을 향상하고, 모터의 고효율적인 고속 회전 영역 측으로 신속히 이동하여, 모터(72)의 전기 소모량을 감소한다. 세탁기(1)는 짧은 시간 내에 정회전/역회전인 특별한 동작을 반복적으로 진행하므로, 반복적으로 상술한 효과를 얻으며, 모터(72)의 저렴한 구조를 사용하더라도, 인버터를 사용한 경우와 같은 고효율적인 작동을 실현할 수 있다.

따라서, 전동 벨트를 통해 구동측 풀리 유닛과 종동측 풀리 유닛을 연결하여 구성된 이른바 V형 벨트 방식의 변속기를 사용한다. 하지만, 이러한 풀리 유닛을 장착하기 위해, 출력축(72m), 입력축(80m)에 축을 추가하면, 구동부가 대형화되기에, 각 축(72m, 80m)에서의 지점에 대한 작용점이 길어져, 쉽게 부러질 뿐만 아니라, 고정축의 첨가부를 아무리 안정적으로 고정하여도, 전동 벨트에서 여전히 인장력이 가해지므로, 이러한 상태에서 접합부에서 발생하는 소음 및 이상음은 불가피하다. 특히, 축의 길이에 비해, 응력은 제곱 효력를 발휘하고, 휨은 세제곱 효력을 발휘하므로, 최대한 축의 길이가 길어지는 것을 방지하려고 한다. 따라서, 본 실시형태는 기존의 출력축(72m), 입력축(80m)에 부품을 사용할 필요 없이, 직접적으로 장착함으로써, 용이하게 풀리 유닛을 추가 장착할 수 있는 구조를 사용한다. 아래에서는 상기 구조에 대해 상세하게 설명한다.

상기 변속기(8)는 모터(72)의 출력축(72m)의 회전 속도에 따라 변속비를 개변하는 자동 변속기이다. 구체적으로, 출력축(72m) 측에 설치된 가변형 구동측 풀리 유닛(81); 입력축(73m) 측에 설치된 가변형 종동측 풀리 유닛(82); 및 두 개의 풀리 유닛(81, 82) 사이에서 동력을 전달하는 V형 벨트(83); 를 구비한다. 구조를 간단하게 대비해보면, 상기 동력 전달부는 도 2의 구조에서 고정 풀리(72a), 평 벨트(74) 및 고정 풀리(73a)를 제거하고, 대신 구동측 풀리 유닛(81), 종동측 풀리 유닛(82) 및 V형 벨트(83)를 장착한다.

구동측에 관하여, 도 2에서 나타낸 바와 같은 기존의 구조에 있어서, 핀(72d)을 통해 냉각핀(cooling fin)(72b), 풀리 허브(72c) 및 풀리(72a)를 모터(72)의 출력축(72m)에 고정한 것에 비해, 도 1에서 나타낸 바와 같은 본 실시형태의 구동측 풀리 유닛(81)은, 일체로 회전 가능하고 축방향을 따라 이동하도록 모터(72)의 출력축(72m)과 연결되는 구동측 가동 풀리(81a); 일체로 회전 가능하고 축방향을 따라 이동할 수 없도록 상기 출력축(72m)에 고정되며, 상기 구동측 가동 풀리(81a)와 대향되는 구동측 고정 풀리(81b); 및 구동측 가동 풀리(81a)에 출력축(72m)의 회전 속도와 대응되는 축방향의 변위를 가하는 회전 속도 감지부(81c); 를 구비한다.

구동측 가동 풀리(81a) 및 구동측 고정 풀리(81b)의 대향면은 반경방향을 따라 중심에서 멀어질수록 대향 거리가 더욱 멀어지는 뒤집어진 접시 모양을 이룬다.

회전 속도 감지부(81c)는, 구동측 가동 풀리(81a)와 대향되는 위치에 설치되고 출력축(72m)과 대략 직교되는 지지면을 구비하는 변속판(81c1); 가동 균형추로서 상기 변속판(81c1)과 구동측 가동 풀리(81a) 사이에 위치하고, 이들과 일체적으로 회전하도록 배치되며, 반경방향으로 회전 가능한 웨이트 롤러(81c2); 구동측 가동 풀리(81a) 측에 위치하고 웨이트 롤러(81c2)에 증설된 위치에 있으며, 상기 웨이트 롤러(81c2)가 중심에서 멀어짐에 따라, 웨이트 롤러(81c2)에 의해 구동측 고정 풀리(81b) 측으로 힘을 가하도록 하는 경사면(81c3); 및 변속판(81c1) 측에 위치하고 웨이트 롤러(81c2)에 증설된 위치에 있으며, 웨이트 롤러(81c2)가 중심에서 멀어짐에 따라, 웨이트 롤러(81c2)가 구동측 고정 풀리(81b) 측으로 힘을 가하도록 하는 경사면(81c4); 으로 구성된다. 특히, 경사면(81c3)은 반경방향 외측에 접근할 수록 경사도가 더 크도록 설정된다. 변속판(81c1) 측의 경사면(81c4)과 구동측 가동 풀리(81a) 측의 경사면(81c3)은 서로 반대로 경사진다.

이외, 구동측 풀리 유닛(81)은 냉각 모터(72)의 냉각핀(81d); 및 완충 부재인 패드(81e); 등을 더 구비한다.

구동측 풀리 유닛(81)의 대부분 부품을 미리 조립하면, 도 5(a)에서 나타낸 바와 같은 유닛 본체(81z)를 구성한다. 구체적으로, 유닛 본체(81z)는 도 1, 도 5(a) 및 도 6에서 나타낸 바와 같이, 냉각핀(81d)이 볼트(v1)에 의해 변속판(81c1)에 고정되고, 변속판(81c1)이 구동측 가동 풀리(81a)를 커버한 상태에서, 변속판(81c1)의 허브부(81cb)는 구동측 가동 풀리(81a)를 관통한 상태에 있으며, 그중, 구동측 가동 풀리(81a)는 출력축(72)의 축 주위의 등각(equiangular) 위치에 복수 개의 웨이트 롤러(81c2)가 배치된다. 변속판(81c1)의 허브(81cb)를 모터(72)의 출력축(72m)의 외주에 끼워 맞춰 조립하고, 구동측 고정 풀리(81b), 페룰(ferrule)(81f), 스프링 와셔(spring washer)를 허브(81cb)의 축단부에 접하도록 하며, 육각 볼트(81h)를 후가공을 통해 출력축(72m)의 축단면에서 탭(tap) 가공을 거친 볼트홀(72ml)에 체결함으로써, 상기 유닛 본체(81z)의 조립을 완성한다. 이러한 유닛화를 통해, 조립 조작성을 향상하고 유닛을 단위로 하는 부재 검사를 진행할 수 있다.

한편, 종동측에 관하여, 도 2에서 나타낸 바와 같은 기존의 구조에 있어서, 너트(73n)를 통해 풀리(73a)를 회전체의 입력축(73m)에 고정하는 구조에 비해, 도 1에서 나타낸 바와 같은 본 실시형태의 종동측 풀리 유닛(82)은, 일체로 회전 가능하고 축방향을 따라 이동하도록 회전부(80)의 입력축(80m), 즉 동력 분배부(73)의 입력축(73m)과 연결되는 종동측 가동 풀리(82a); 일체로 회전 가능하고 축방향을 따라 이동할 수 없도록 상기 입력축(73m)에 고정되며, 상기 종동측 가동 풀리(82a)와 대향되는 종동측 고정 풀리(82b); 및 종동측 고정 풀리(82b)를 향해 종동측 가동 풀리(82a)에 탄성력을 가하는 스프링(82c); 을 구비한다.

종동측 가동 풀리(82a) 및 종동측 고정 풀리(82b)의 대향면은 반경방향을 따라 중심에서 멀어질수록 대향 거리가 더욱 멀어지는 뒤집어진 접시 모양을 이룬다. 두 풀리(82a, 82b)에서는 공동 부재를 사용하며, 서로 다른 부재를 사용하는 경우에 비해 변속을 더욱 순리롭게 실현하고, 생산 비용의 절감을 실현하였다.

이외, 종동측 풀리 유닛(82)은 내측 풀리 허브(82d), 외측 풀리 허브(82e) 및 캠 기구(82f) 등을 더 구비한다.

종동측 풀리 유닛(82)의 부품은 마찬가지로 대부분 미리 조립하여, 도 5(b)에서 나타낸 바와 같은 유닛 본체(82z)를 구성한다. 구체적으로, 도 1, 도 5(b) 및 도 6에서 나타낸 바와 같이, 바닥을 가지는 내측 풀리 허브(82d)의 플랜지(82df)를 리벳(rivet)(rl)으로 종동측 고정 풀리(82b)에 고정하고, 또한 리벳(r2)으로 외측 풀리 허브(82e)의 플랜지(82ef)를 종동측 가동 풀리(82a)에 고정하며, 내측 풀리 허브(82d)의 외주에 외측 풀리 허브(82e)를 끼워 맞추고, 스프링(82c) 및 스프링 베이스로 겸용되는 종동 풀리 고정판(82h)을 끼워 맞춘다. 상기 상태에서 유닛 본체(82z)는 너트(82i)를 내측 풀리 허브(82d)의 축단부에 체결되도록 한다. 캠 기구(82f)는 외측 풀리 허브(82e)의 외주에 설치된 캠홈(82e1)에 삽입되는 핀을 통해 내측 풀리 허브(82d)의 외주에 고정되도록 구성된다. 상기 유닛 본체(82z)가 내측 풀리 허브(82d)의 바닥부를 관통하여 회전부(80)의 입력축(80m)에 조립되고, 스프링 와셔(82j)를 통과하여 너트(82k)에 의해 내측 풀리 허브(82d)의 중공부 일측의 바닥부 내면에 고정되도록 함으로써, 상기 유닛 본체(82z)의 조립을 완성한다. 여기서, 유닛화를 통해, 조립 조작성을 향상하고 유닛을 단위로 하는 부재 검사를 진행할 수 있다.

V형 벨트(83)는 내열성, 내마모성 등이 우수한 유리 섬유, 케블라(KEVLAR) 섬유 등을 사용하여 무한궤도 모양을 이루며, 내주면에는 복수 개의 이가 배열된다.

입력축(80m)에 조립되기 전이거나 후를 막론하고, 상기 V형 벨트(83)는 모두 종동측 풀리 유닛(82)에 감길 수 있다.

한편, 구동측 풀리 유닛(81)에 있어서, 유닛 본체(81z)를 모터(72)의 출력축(72m)에 조립하고, V형 벨브(83)가 감기도록 한 후, 구동측 고정 풀리(81b)를 장착한다.

상술한 바와 같이, 출력축(72m) 및 입력축(80m)과 일체로 회전하여야 하는 부품에 있어서, 출력축(72m) 및 입력축(80m) 사이 또는 부품 사이에, 스플라인(spline) 제동, D형 축 제동, 핀 제동 등 구조를 적당히 사용한다.

상술한 바와 같이, 구동측에서 구동측 고정 풀리(81b)가 출력축(72m)의 축단부에 접하도록 하고, 구동측 고정 풀리(81b)를 관통한 후의 육각 볼트(81h)를 출력축(72m)의 축단면에서 탭 가공을 거친 볼트홀(72ml)에 체결함으로써, 축을 추가할 필요 없이, 길이 및 직경을 그대로 유지하면서 구동측 고정 풀리(81b)를 기존의 출력축(72m)에 장착할 수 있다. 이외, 입력축에는, 종동측 가동 풀리(82a)와 일체로 회전하는 외측 풀리 허브(82e); 종동측 고정 풀리(82b)와 일체로 회전하는 내측 풀리 허브(82d); 및 두 풀리 허브(82e, 82d) 사이에 구성되는 캠 기구(82f)가 구비되고, 내측 풀리 허브(82d)는 바닥을 가지도록 제조되며, 그 바닥부를 관통하는 입력축(80m)의 축단부와 내측 풀리 허브(82d)를 상기 바닥부의 내면에서 체결함으로써, 축을 추가할 필요 없이, 길이 및 직경을 그대로 유지하면서 외측 풀리 허브와 내측 풀리 허브를 기존의 입력축(80m)에 장착할 수 있다.

즉, 이로써, 각 풀리 유닛(81, 82)은 출력축(72m) 또는 입력축(80m)의 축단부를 상기 풀리 유닛(81, 82)을 구성하는 가동 풀리(81a)와 고정 풀리(81b) 사이 또는 가동 풀리(82a)와 고정 풀리(82b) 사이에 위치가 정해진 상태에서, 일체로 회전 가능하도록 상기 출력축(72m) 또는 입력축(80m)에 직접 장착될 수 있다. 따라서, 출력축(72m) 및 입력축(80)에 축을 추가할 필요 없이, 풀리 유닛(81, 82)을 장착할 수 있고, 축의 사이즈가 증가됨에 따라 대형화되는 것을 효과적으로 방지하는 기초상, 소음 또는 이상음의 발생 및 축의 취약화를 방지하며, 길이 및 직경을 개변하지 않고 출력축(72m) 및 입력축(80m)을 직접 사용함으로써 장착 조작의 조작성을 향상할 수 있을 뿐만 아니라, 비용이 대폭 증가되는 것을 제어할 수 있고, 베어링 등을 증설하는 것을 피할 수 있다.

도 1은 모터가 가동 되기 전의 상태를 나타내고, 도 4는 모터가 가동된 후의 상태를 나타낸다. 처음에는, 종동측 가동 풀리(82a)는 스프링(82c)에 의해 힘이 가해져 종동측 고정 풀리(82b)와의 대향 거리가 짧아진 도 1의 상태에 있고, V형 벨트(83)에 걸림된 종동측 풀리 유닛(82)의 풀리 직경은 실질적으로 커진다. 대향되는 구동측 가동 풀리(81a)는 원심력을 받지 않으므로, 웨이트 롤러(81c2)는 출력축(72m)과 비교적 가까운 반경방향 내측 위치에 있고, V형 벨트(83)는 종동측 풀리 유닛(82) 측으로 끌리며 구동측 고정 풀리(81b)와의 대향 거리가 증가된 상태에 있으며, V형 벨트(83)에 걸림된 구동측 풀리 유닛(81)의 풀리 직경은 실질적으로 작아진다. 도 7(a)는 웨이트 롤러(81c2)가 반경방향 내측 위치(X1)(괄호를 가진 도면 부호를 참조)에 있는 상태를 나타낸다.

모터(72)가 상기 상태에서 가동될 경우, 구동측 가동 풀리(81a)에 의해 회전되고, 웨이트 롤러(81c2)는 원심력에 의해 외주 측으로 이동하는데, 즉 도 1에서 도 4의 상태로 바뀐다. 이어서 구동측 가동 풀리(81a)는 경사면(81c3, 81c4)에 의해 웨이트 롤러(81c2)에 눌리우며, 구동측 고정 풀리(81b)를 접근하는 방향으로 이동한다. 그 결과, 구동측 고정 풀리(81b)와 대향되는 거리는 짧아지고, 구동측 풀리 유닛(81)의 실질적인 풀리 직경은 V형 벨트(83)에 비해 Δr1만큼 증가한다. 따라서, V형 벨트(83)는 구동측 풀리 유닛(81) 측으로 끌려가고, 종동측 가동 풀리(82a)는 스프링(82c)의 탄성력을 극복하면서 도 1에서 도 4로 바뀐 바와 같이 종동측 고정 풀리(82b)와의 대향 거리가 증가하는 방향으로 이동하며, 실질적인 풀리 직경은 V형 벨트(83)에 비해 Δr2만큼 감소된다. 도 7(b)는 웨이트 롤러(81c2)가 반경방향 외측 위치(X2)(괄호를 가진 도면 부호를 참조)에 도달한 상태를 나타낸다.

웨이트 롤러(81c2)의 가동 범위는 구동측 가동 풀리(81a)의 내주측 직립벽(81a1)과 외주측 직립벽(81a2) 사이에 설정되고, 이 기간내에서 풀리 직경비, 즉 감속비는 선형변화된다.

상기 세탁기는 후술되는 바와 같이, 고정 주기로 모터의 통전 및 정전을 반복적으로 진행하며, 회전부가 정지된 후 역방향으로 가동되는 동작을 반복적으로 진행한다. 따라서, 변속기 자체에 있어서, 회전 속도를 감지하는 웨이트 롤러(81c2)도 내주측 직립벽(81a1) 및 외주측 직립벽(81a2)과 부딪히며, 이때의 충격음은 귀에 거슬리는 소음, 이상음의 발생 원인이 된다. 특히 본 실시형태에서는, 상기 웨이트 롤러(81c2)가 원심력에 의해 변위가 발생하였을 경우, 웨이트 롤러(81c2)를 설치하지 않은 측, 즉 종동측 가동 풀리(82a)는 스프링(82c)을 압축하면서 축방향을 따라 변위가 발생하는 구조를 사용하였다. 따라서, 회전 속도가 상승하고 웨이트 롤러(81c2)가 반경 방향 외측 위치(X2)(도 7(b)를 참조)로 이동할 경우, 웨이트 롤러(81c2)는 스프링(82c)의 탄성력을 극복하면서 이동하므로, 반경 방향 외측 위치(X2)에서의 충격이 적지만, 모터가 정전되는 등, 웨이트 롤러(81c2)가 반경 방향 내측 위치(X1)(도 7(a)를 참조)로 돌아올 경우, 스프링(82c)의 탄성력의 조력을 받기에 이에 따른 큰 충격이 발생한다. 따라서, 상기 경사면(81c3)의 반경 방향 내측 위치에 있는 내주측 직립벽(81a1)의 외주면은, NBR(Nitrile ButadieneRubber)등 고무시트를 사용한 패드(81e)를 간섭 부재로 하여 각 웨이트 롤러(81c2)와 대응되는 원주 방향의 등각 위치에 배치하여, 웨이트 롤러(81c2)가 반경 방향 내측 위치로 돌아온 후의 충격음을 감소하는 것을 음소거 대책으로 한다.

한편, 도 3(a)에서 나타낸 바와 같이, 모터(72)는 제어부(91)를 통해 모터 구동기(92)에 의해 제어되도록 구성된다. 제어부(91)는 예를 들어 상기 세탁기(1)의 모든 세탁 프로그램의 제어를 담당하는 마이크로 컴퓨터이며, 제어의 한 단계로서 모터(72)의 통전/정전을 제어한다. 도 3(b)는 제어부(91)에 내장된 하나의 흐름으로서, 세탁 과정에서 모터(72)에 대한 통전 제어의 개요를 나타낸 흐름도이다.

우선, 단계(S1)에서 정방향으로 통전시키고, 통전되어서부터 소정의 구동 시간(T1)이 지난 후, 단계(S2)에서 전원을 차단한다. 이어서, 전원을 차단하여서부터 소정의 관성 회전 시간(T2)이 지난 후, 단계(S3)에서는 역방향으로 통전시키고, 통전되어서부터 소정의 구동 시간(T3)이 지난 후, 단계(S4)에서 전원을 차단한다. 다음, 전원을 차단하여서부터 소정의 관성 회전 시간(T4)이 지난 후, 단계(S5)를 실행한다. 단계(S5)에서, 세탁과정이 시작되어서부터, 즉 최초의 단계(S1)에서의 통전에서부터 세탁과정에 대해 설정한 소정의 과정 실행 시간(T5)이 지났는지를 판단하고, "아니오"일 경우 단계(S1)로 돌아가고, "예"일 경우 흐름을 종료한다.

다시 말하면, 아래와 같은 제어를 진행한다: 회전부(80)를 구동하는 소정의 구동 시간(T1, T3) 및 회전부(80), 즉 교반 날개(63)가 정지하기까지의 소정의 관성 회전 시간(T2, T4)을 작업 단위로 하고, 각 상기 작업 단위에 따라 회전부(80)에 대한 반전 구동을 반복적으로 진행한다.

본 실시형태에서, 구동 시간(T1, T3)을 1.3초로 설정하고, 관성 회전 시간(T2, T4)을 1.5초로 설정하며, 과정 실행 시간(T5)을 6분으로 설정한다. 이에 비해, 변속기(8)를 사용하지 않은 도 2의 구조의 경우와 비교하면, 도 2의 경우 구동 시간(T1, T3)을 1.3초로 설정하고, 관성 회전 시간(T2, T4)을 0.5초로 설정하며, 과정 실행 시간(T5)을 4분으로 설정한다. 구동 시간(T1, T3)이 동일한 것에 대비해, 관성 회전 시간(T2, T4)이 비교적 길도록 설정하는 것은, 변속기(8)를 추가함에 따라 관성중량이 증가하여 모터(72)가 가동된 후 전원을 차단하여서부터 정지하기까지의 소요 시간은 늘어난 것에 대응된다.

즉, 도 1의 구조에 있어서, 고정형의 풀리(72a, 73a)와 같은 관성 정지 시간(T2, T4)=0.5초에서 반대로 회전할 때, 관성 회전 중에서 회전을 바꾸므로, 전동 벨트 및 풀리의 미끄럼 마찰이 생성하는 소음, 이상음은 커지지만, 관성 정지 시간(T2, T4)=1.5초로 설정하고 정지된 후에 반대로 회전을 진행하므로, 미끄럼 마찰로 인한 소음, 이상음의 발생을 최대한 방지할 수 있다. 물론, 관성 회전 중에서 회전을 바꾸는 것은 전기를 소모하지만, 이와 반대로, 정지한 후 반대로 회전을 진행하면, 관성 회전을 효과적으로 이용하며, 전기를 소모하지 않고 세탁 성능을 향상할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시형태는 출력축(72m) 및 입력축(80m)에 축을 추가할 필요 없이, 풀리 유닛(81, 82)을 장착할 수 있고, 축의 사이즈가 증가됨에 따라 대형화되는 것을 효과적으로 방지하는 기초상, 귀에 거슬리는 소음과 이상음의 발생 및 축의 취약화를 방지하며, 적절하게 변속기(8)를 추가할 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 일 실시형태에 대하여 설명하였으나 각 부분의 구체적인 구조는 상기 실시형태에 한정되지 않는다.

예를 들어, 상기 실시형태에서 웨이트 롤러의 반경 방향 내측 위치에는 완충 부재인 패드를 설치하였지만, 반경 방향 외측 위치에 설정할 수도 있다.

이외, 상기 실시형태에서는 모터로서 유도 전동기를 사용하였지만, 유도 전동기 이외의 모터일 지라도, 변속기를 사용하였을 경우 동일한 작용 효과를 일으킬 수 있다.

더 나아가, 가동 균형추는 구형 또는 슬라이더일 수 있다.

기타 구조도 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형을 할 수 있다.

8: 변속기; 72: 모터;
72m: 출력축; 72ml: 볼트홀;
80: 회전부; 80m: 입력축;
81: 구동측 풀리 유닛; 81c: 회전 속도 감지부;
81c2: 가동 균형추(웨이트 롤러); 81c3: 경사면;
81c4: 경사면; 81e: 완충 부재(패드);
82: 종동측 풀리 유닛; 82c: 스프링;
82d: 내측 풀리 허브(hub); 82e: 외측 풀리 허브;
82f: 캠 기구; 83: 전동 벨트;
91: 제어부; 92: 구동기;
T1, T3: 구동 시간; T2, T4: 관성 회전 시간.

Claims (5)

1. 세탁물을 회전시키는 회전부에 회전 동력을 입력하는 입력축; 정방향 및 역방향으로 회전하고, 상기 회전부의 동력원을 구성하는 모터; 및 상기 모터의 출력축과 상기 회전부의 입력축 사이에 위치하는 변속기; 를 구비하며,
   상기 변속기는,
   상기 출력축 측에 설치된 가변형 구동측 풀리 유닛; 상기 입력축 측에 설치된 가변형 종동측 풀리 유닛; 및 두 풀리 유닛 사이에서 동력을 전달하는 전동벨트를 구비하고, 각 풀리 유닛은 출력축 또는 입력축의 축단부가 상기 풀리 유닛을 구성하는 가동 풀리와 고정 풀리 사이에 위치하는 상태로, 일체로 회전 가능하도록 상기 출력축 또는 입력축에 직접 장착되며
   적어도 한쪽의 풀리 유닛은,
   가동 풀리와 일체로 회전하는 외측 풀리 허브; 고정 풀리와 일체로 회전하는 내측 풀리 허브; 및 두 풀리 허브 사이에 구성되는 캠기구;를 구비하며
   내측 풀리 허브는 바닥을 가지도록 제조되고, 상기 내측 풀리 허브의 바닥부를 관통하는 축단부와 내측 풀리 허브는 상기 바닥부의 내면에서 체결되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 변속기는 상기 출력축 또는 상기 입력축의 회전 속도에 따라 풀리 직경비를 개변하는 회전 속도 감지부를 구비하며,
   상기 회전 속도 감지부는 원심력을 통해 반경 방향 내측 위치에서 반경 방향 외측 위치로 이동되는 가동 균형추; 및 가동 풀리 측에 설치되고 상기 가동 균형추의 변위를 상기 가동 풀리의 축 방향의 변위로 변화시키는 경사면; 을 구비하며,
   상기 경사면의 반경 방향 내측 위치 또는 외측 위치에는 가동 균형추와 부딪힐 경우 충격을 완충하는 완충 부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 가동 균형추가 원심력에 의해 변위한 후, 가동 균형추를 설치하지 않은 측의 가동 풀리가 스프링을 압축하면서 축 방향으로 변위하고,
   상기 완충 부재는 적어도 상기 경사면의 반경 방향 내측 위치에 설치되어, 가동 균형추가 돌아올때의 충격을 완충하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
5. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   구동기를 통해 상기 모터를 구동하는 제어부를 구비하며,
   상기 제어부는 기설정한 상기 회전부를 구동하는 소정의 구동 시간 및 상기 회전부가 정지하기까지의 소정의 관성 회전 시간을 작업 단위로, 각 상기 작업 단위에 따라 상기 회전부의 반전 구동을 반복적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 세탁기.

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