KR20050115766A - 세탁기의 댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 세탁기의 댐퍼는 터브와 베이스 중 어느 하나에 연결되는 실린더와; 상기 터브와 베이스 중 다른 하나에 연결되는 피스톤과; 상기 피스톤 측에 구비되어 상기 실린더 내벽에 밀착되면서 마찰력을 발생시키는 마찰기구와; 상기 마찰기구에 수직항력을 제공하여 상기 마찰기구와 실린더 사이의 마찰력을 가변시키는 마찰력조절수단을 포함하여 구성되기 때문에 진동 및 소음을 억제시키는 최적의 마찰력을 제공하는 이점을 가지고 있다.

Description

세탁기의 댐퍼{Damper of washing machine}

본 발명은 세탁기의 댐퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 댐퍼의 마찰력을 조절하여 세탁기에서 발생되는 진동을 보다 효율적으로 상쇄시키는 댐퍼에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 드럼세탁기가 도시된 측단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 댐퍼가 도시된 단면도이며, 도 3은 댐퍼의 댐핑력에 따라 진동 전달율이 도시된 그래프이다.

종래의 드럼세탁기는 도 1에 도시된 바와 같이 베이스(1a)를 포함하여 형성되는 캐비닛(1)과, 상기 캐비닛(1) 내부에 설치되는 터브(2)와, 상기 터브(2) 내측에 회전 가능하게 설치되어 세탁물 및 세탁수를 리프트(3a)에 의해 회전시키는 드럼(3)과, 상기 드럼(3)을 회전시키는 모터(4)와, 상기 터브(2)에 전달되는 진동을 감쇠시키는 스프링(5) 및 댐퍼(6)를 포함하여 구성된다.

상기 드럼(3)은 터브(2) 내부에 저장되는 세탁수가 드럼(3) 내부로 유입되도록 다수개의 홀(3b)이 형성되고, 상기 리프트(3a)는 드럼(3) 내측면에 형성되며, 회전되는 드럼(3)과 함께 상기 리프트(3a)가 회전됨으로써 상기 드럼(3) 내부에 적재되는 세탁물을 상기 세탁수와 함께 이동시킨다.

그리고 상기 터브(2)의 상단 양측은 스프링(5)에 의해 연결되어 상기 캐비닛(1) 내부에 걸림되도록 설치되고, 상기 댐퍼(6)는 터브(2) 및 베이스(1a)에 힌지 연결되도록 설치되어 상기 베이스(1a)의 상면에 지지되며, 상기 스프링(5) 및 댐퍼(6)는 상기 터브(2)로부터 상기 케비닛(1)에 전달되는 진동을 상쇄시키게 된다.

구체적으로 상기 댐퍼(6)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 터브(2)의 하단에 일단이 힌지 연결되는 원통형의 실린더(6a)와, 상기 베이스(2a)의 상면에 일단이 힌지 연결되는 동시에 상기 실린더(6a)의 타단 내측에 타단이 삽입되어 이동 가능하게 설치되는 원통형의 피스톤(6b)과, 상기 피스톤(6b)의 외주면에 부착되어 상기 실린더(6a) 내측면과 마찰되는 마찰링(6c)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 마찰링(6c)은 상기 피스톤(6b)에서 상기 실린더(6a)로 가압되도록 설치되는 바, 상기 터브(2)의 진동으로 인하여 상기 실린더(6a)와 피스톤(6b) 사이에 상대적인 움직임이 발생되더라도 상기 터브(2)의 진동이 상기 마찰링(6c)에 의해 감쇠된다.

즉, 상기 댐퍼(6)는 상기 마찰링(6c)의 마찰력에 의해 진동을 감쇠시키게 된다.

한편, 상기와 같은 마찰링(6c)은 세탁기의 용량 등과 같은 사항을 고려하여 댐핑력을 설정시키고, 보통 도 3에 도시된 바와 같이 상기 드럼의 회전속도가 빨라질수록 진동 전달율(TR)이 공진구간을 거치며 증가한 다음, 일정 회전속도 이상이 되면 다시 감소하게 된다.

이때, 상기 진동 전달율(TR)은 상기 실린더(6a)와 연결된 터브(2)의 하단에서의 진동량과 상기 피스톤(6b)과 연결된 베이스(1a)에서의 진동량을 비율로 표시한 것으로써, 상기 드럼(3)이 초기 가속되는 공진구간에서 진동이 급격히 발생되어 진동 전달율(TR) 역시 급격히 상승된다.

이때 상기 진동 전달율(TR)이 높은 구간에서는 댐핑력이 큰 마찰링(종래 B)이 진동을 억제하는데 효과적이고, 상기 공진구간을 상회하는 회전속도에서는 댐핑력이 작은 마찰링(종래 A)이 진동을 억제하고 소음 발생을 줄이는데 효과적이다.

그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 댐퍼(6)는 상기 마찰링(6c)이 특정한 댐핑력을 가지도록 설계되고, 상기 댐핑력에 따라 크기 및 재질 등이 결정되기 때문에 세탁기의 다양한 운전조건에 따라 진동을 저감시키는데 불합리한 문제점을 가지고 있다.

또한 특정한 댐핑력을 갖는 종래의 댐퍼는 진동에 따른 특정한 구간에서 진동을 효과적으로 상쇄시키지 못하여 상기 진동에 따른 소음을 유발시키는 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 드럼의 특정한 회전속도에서 발생되는 과도한 진동 및 소음을 최소화시키는 댐퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 세탁기의 댐퍼는 터브와 베이스 중 어느 하나에 연결되는 실린더와; 상기 터브와 베이스 중 다른 하나에 연결되는 피스톤과; 상기 피스톤 측에 구비되어 상기 실린더 내벽에 밀착되면서 마찰력을 발생시키는 마찰기구와; 상기 마찰기구에 수직항력을 제공하여 상기 마찰기구와 실린더 사이의 마찰력을 가변시키는 마찰력조절수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 세탁기 내부가 도시된 일부 절개 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 댐퍼 내부가 도시된 단면도이며, 도 6은 도 5의 작동과정이 도시된 작동 예시도이고, 도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 댐퍼 내부가 도시된 단면도이며, 도 8은 도 7의 작동 과정이 도시된 작동 예시도이고, 도 9는 이동기구에 의해 발생되는 수직항력이 도시된 자유 물체도이며, 도 10a 내지 도 10c는 이동기구와 프레임의 접촉부분에 대한 실시예이다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 세탁기는 저면에 베이스(12)가 구비된 캐비닛(10)과, 상기 캐비닛(10) 내부에 설치되어 세탁수가 저장되는 터브(20)와, 상기 터브(20) 내측에 설치되어 모터(30)에 의해 회전되는 드럼(40)과, 상기 터브(20)와 상기 베이스(12)에 연결되어 상기 터브(20)를 지지하는 댐퍼(50)를 포함하여 구성된다.

상기 캐비닛(10)은 세탁물이 유출입 되는 도어(미도시)가 전면에 설치되고, 저면에 베이스(12)가 설치된다. 그리고 상기 터브(20)와 상기 베이스(12) 사이에는 상기 댐퍼(50)가 힌지 결합되어 설치되고, 상기 댐퍼(50)는 상기 힌지결합에 의해 회동 가능하게 설치된다.

상기 터브(20)는 급수밸브(미도시)를 통해 유입된 세탁수가 저장되고, 상기 드럼(40)이 내측에 설치되며, 상기 모터(30)에 의해 드럼(40)이 회전됨으로써 세탁이 이루어진다. 여기서 상기 드럼(40)에는 상기 세탁수가 드럼(40)의 내/외측으로 유입/유출되도록 다수개의 홀(42)이 형성된다.

도 5 또는 도 6에 도시된 바와 같이 제 1 실시예에 따른 댐퍼(50)는 원통형의 실린더(52)와, 상기 실린더(52) 내측에 일단이 삽입되는 피스톤(54)과, 상기 실린더(52)에 마찰력을 제공하는 마찰기구(60)와, 상기 마찰기구(60)에서 발생되는 마찰력을 조절하는 마찰력조절수단을 포함하여 구성된다.

상기 마찰력조절수단은 상기 피스톤(54)의 일단에 고정되는 액추에이터인 전자석(80)과, 상기 전자석(80)에 의해 이동되는 이동기구(70)를 포함하여 구성된다.

여기서 상기 피스톤(54)의 타단은 상기 베이스(12) 측에 힌지 결합되어 연결되고, 상기 피스톤(54)의 일단 즉, 실린더(52) 측 끝단에는 전자석(80)이 고정되며, 상기 실린더(52)는 터브(20) 측에 힌지 결합되어 연결된다.

상기 전자석(80)은 상기 이동기구(70)를 이동시키는 액추에이터로서 본 실시예에서는 인가된 전류에 의해 자기력을 발생시키는 솔레노이드장치이고, 상기 피스톤(54)에 고정되는 코어(82)와 상기 코어(82)에 권선된 코일(84)을 포함하여 구성된다.

상기 마찰기구(60)는 상기 피스톤(54) 측에 고정되는 원통형의 프레임(64)과, 상기 프레임(64)의 둘레면에 구비되어 상기 실린더의 내측면(52a)과 접촉되는 링형상의 마찰링(62)을 포함하여 구성된다. 여기서 상기 마찰기구(60)는 상기 전자석(80) 측에 일단이 고정되는 바, 상기 마찰기구(60)의 프레임(64)과 상기 코어(82) 사이에는 상기 이동기구(70)를 가이드하는 가이드바(86)가 개재되고, 상기 가이드바(86)는 상기 마찰기구(60)와 코어(82)에 연결되어 고정된다. 특히 상기 프레임(64)의 내측에는 상기 프레임(64)의 내측을 향해 경사지게 돌출된 경사면(64a)이 형성된다.

상기 이동기구(70)는 상기 전자석(80)에 인가된 전류에 의해 발생되는 자기력에 의해 상기 전자석(80)과 상기 마찰기구(60) 사이에서 이동되는 부재이고, 상기 이동기구(70)는 상기 전자석(80)에 전류가 인가될 경우 상기 전자석(80) 측으로 이동되어 상기 마찰기구(60)와 접촉된다.

그리고 상기 이동기구(70)는 상기 가이드바(86)에 의해 안내되는 안내돌기부(78)와, 상기 마찰기구(60)와 상호작용되어 수직항력을 제공하는 항력제공부(76)가 형성된다.

특히 이동기구(70)의 항력제공부(76)는 상기 이동기구(70)의 이동에 의해 발생되는 힘을 수직항력으로 변환시키기 위하여 상기 이동기구(70)의 이동방향에 대해 경사지게 형성된 경사면으로 형성된다.

그리고 상기 코어(82) 측에 형성되는 이동기구(70)의 안내돌기부(78)는 상기 마찰기구의 프레임(64)에 걸림되도록 상기 실린더(52) 내측벽(52a)을 향해 돌출되도록 형성되고, 상기 안내돌기부(78)는 상기 프레임(64)에 걸림되어 상기 이동수단(70)이 상기 코어(82)로부터 소정거리 이상 이격되는 것을 방지한다.

한편, 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 댐퍼(90)는 상기 제 1 실시예와 구성은 동일하나 조립구조가 상이하다. 즉, 제 1 실시예는 상기 마찰기구(60)가 상기 가이드바(86)에 고정되어 상기 마찰기구(60), 가이드바(86) 및 코어(82)가 일체로 고정되지만, 제 2 실시예의 댐퍼(90)는 상기 마찰기구(60)가 상기 가이드바(86)와 분리되어 자유롭게 이동된다.

반면에 상기 제 2 실시예는 상기 이동기구(70)가 상기 코어(82)로부터 소정거리 이상 이격되는 것을 방지하기 위한 스토퍼(92)가 형성되고, 상기 스토퍼(92)는 본 실시예에서 상기 가이드바(86)에 형성되며, 상기 가이드바(86)는 이동기구(70)의 안내돌기부(78)와 걸림되도록 돌출되어 형성된다.

더불어 제 1, 2 실시예에서 상기 가이드바(86)는 상기 마찰기구(60) 또는 전자석(80)과 구별되는 구성으로 설명되었으나, 도시된 바와 달리 상기 가이드바(86)는 상기 프레임(64) 또는 코어(82)와 일체로 형성되어도 무방하다.

본 발명에 따른 댐퍼의 작동과정을 도 5 내지 도 8을 예로 들어 상세히 설명한다.

먼저 제 1 실시예에서, 상기 전자석(80)에 전류가 인가되지 않아서 상기 댐퍼(50)가 오프 상태일 경우, 상기 이동기구(70)는 상기 전자석(80)에 의해 구속되지 않기 때문에 자유롭게 이동되는 것이 가능하다. 여기서 상기 이동기구(70)는 상기 터브(20) 측에서 전달되는 진동 또는 충격에 의해 발생되는 실린더(52)와 피스톤(54)의 상대운동에 의해 도면에서 좌우 측으로 이동된다.

이때 상기 이동기구(70)가 도면의 좌측에서 우측으로 이동되어 상기 이동기구(70)와 프레임(64)이 접촉될 경우, 상기 이동기구(70)가 상기 프레임(64)을 미약하게 압축함으로 상기 프레임의 경사면(64a)은 소정크기의 수직항력(N)을 발생시키고, 상기 마찰링(62)은 상기 수직항력(N)에 비례하는 마찰력을 발생시킨다. 그리고 상기 이동기구(70)가 도면의 우측에서 좌측으로 이동되어 상기 이동기구(70)와 프레임(64)이 접촉될 경우, 상기 이동기구(70)는 상기 프레임(64)에 힘을 가하게 되고, 상기 마찰링(62)은 상기 이동기구(70)에 의해 가해진 힘에 의해 마찰력을 발생시킨다. 그러나 상기 이동기구(70)의 자유이동에 의해 상기 프레임(64)에서 발생되는 힘은 후술하는 전자석(80)에 의해 발생되는 마찰력에 비해 극히 미약하다.

한편, 상기 터브(20) 측에서 전달되는 진동 또는 충격에 의해 상기 이동기구(70)에서 발생되는 상대운동의 변위는 상기 이동기구(70)의 안내돌기부(78)가 상기 프레임(64)에 걸리도록 형성된 바, 상기 프레임(64)과 코어(82) 사이로 한정된다.

그래서 상기 댐퍼(50)에 전류가 인가되지 않을 경우 상기 마찰링(62)과 실린더 내측면(52a) 사이에서 발생되는 마찰력은 극히 미약하다.

다음으로, 자기력이 발생되는 댐퍼(50) 온 상태일 경우, 상기 자기력은 자성체인 상기 이동기구(70)를 상기 코어(82) 측으로 이동시키고, 상기 자기력에 의해 상기 이동기구(70)는 상기 코어(82)에 고정된다.

이때 상기 이동기구(70)의 항력제공부(76)는 상기 프레임(64)의 경사면(64a)과 접촉되고, 상기 이동기구(70)가 상기 코어(82)에 의해 이끌리는 인력 즉 도면에서 좌측에서 우측으로 형성되는 힘은 상기 경사면(64a)에 의해 상기 실린더(52) 내측면(52a)을 향하는 수직항력(N)으로 변환된다. 그리고 상기 프레임(64)에서 발생된 수직항력(N)은 상기 마찰링(62)에 전달되어 상기 마찰링(62)을 상기 실린더 내측면(52a)에 압착시키고, 상기 압착된 마찰링(62)과 실린더 내측면(52a)의 상대운동에 의해 마찰력이 발생된다.

한편, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 수직항력(N)은 상기 프레임(64)의 경사각(θ)과, 상기 이동기구(70)를 상기 전자석(80)에 구속시키는 구속력(F)에 의해 결정되는 바, 상기 경사면(64a)에 의해 형성되는 수직항력(N)은 상기 구속력(F)을 tanθ로 나눈 값이고, 상기 수직항력(N)의 크기를 좌우하는 인자는 상기 경사면(64a)이 형성된 경사각(θ) 또는 상기 구속력(F)이다. 여기서 상기 경사각(θ)과, 상기 구속력(F)을 조정함으로서 상기 수직항력(N)을 증가 또는 감소시킬 수 있다.

다음으로 제 2 실시예에서 상기 전자석(80)에 전류가 인가되지 않아서 상기 댐퍼(90)가 오프 상태일 경우, 상기 이동기구(70)는 도면에서 좌우측으로 자유롭게 이동되고, 상기 스토퍼(92)에 의해 상기 이동기구(70)가 자유 운동되더라도 상기 이동기구(70)의 이동거리는 상기 가이드바(86) 내로 한정된다.

그리고 상기 터브(20) 측에서 전달되는 진동 또는 충격에 의해 상기 마찰기구(60)와 실린더(52)는 상대운동을 발생시키나, 상기 마찰링(62)과 내측면(52a)이 가압되지 않은 상태로 상대운동되어 상기 댐퍼(90)의 오프 상태에서 발생되는 마찰력은 극히 미약하다.

그리고 상기 댐퍼(90)에 전류가 인가되어 온된 상태의 작동과정은 제 1 실시예와 동일하다.

그래서 상기와 같이 구성되는 세탁기의 댐퍼(50)(90)는 이동기구(70)를 자기력에 의해 코어(82)에 고정시킴으로서 상기 프레임(64)에 수직항력(N)을 발생시키고, 상기 수직항력(N)이 마찰링(62)에 전달되어 압착됨으로써 상기 내측면(52a)과 마찰링(62) 사이에 마찰력이 발생되며, 상기 마찰에 의해 상기 실린더(52)와 피스톤(54) 사이에서 발생되는 상대운동이 억제된다.

여기서 탈수행정에서 작동되는 상기 댐퍼(50)(90)의 작동과정을 예로 들어 설명하면 다음과 같다.

먼저, 탈수행정은 드럼(40)의 회전속도가 멈춘 상태에서 소정의 회전속도까지 모터(30)의 회전속도를 점진적으로 증가시키고, 회전속도가 증가되는 상기 드럼(40)은 소정의 속도에 이르는 동안 필연적으로 세탁기의 공진 회전속도를 거치게 된다.

이때, 상기 공진 회전속도에 의해 발생되는 진동 및 소음을 억제시키기 위해서는 큰 댐핑력을 요하게 되고, 본 발명에 따른 세탁기는 공진구간에서 상기 댐퍼(50)(90)에 전류를 인가하여 댐핑력을 크게 함으로서 상기 공진속도에 의해 유발된 진동을 억제시킨다.

그리고 상기 드럼(40)의 회전속도가 상기 공진구간을 통과한 경우 상기 댐퍼(50)(90)에 인가되는 전류를 차단하여 상기 마찰링(62)에서 발생되는 마찰을 최소로 함으로서 상기 마찰링(62)과 실린더 내측면(52a)에서 발생되는 소음을 억제시킨다.

본 발명에 의한 세탁기의 댐퍼는 마찰력조절수단에 의해 마찰기구에서 발생되는 마찰력을 조절하기 때문에 진동 및 소음을 억제시키는 최적의 마찰력을 제공하는 이점을 가지고 있다.

더불어 상기 댐퍼는 마찰력조절수단인 이동기구와 전자석에 의해 수직항력을 직접 발생시킴으로서 수직항력의 조절이 용이한 이점을 가지고 있다.

더불어 본 발명에 따른 마찰기구는 수직항력을 발생시키는 면이 경사면으로 형성된 바, 경사면의 경사각을 조정함으로써 마찰링에 전달되는 수직항력을 보다 미세하게 조절할 수 있는 이점을 가지고 있다.

더불어 본 발명에 따른 댐퍼는 드럼의 회전수에 의해 형성되는 공진구간에서 큰 댐핑력을 발생시키고 드럼이 소정회전수로 회전되는 정상상태에서 작은 댐핑력을 발생시키기 때문에 세탁기의 진동 및 소음을 최소화하는 이점을 가지고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 드럼세탁기가 도시된 측단면도

도 2는 종래 기술에 따른 댐퍼가 도시된 단면도

도 3은 댐퍼의 댐핑력에 따라 진동 전달율이 도시된 그래프

도 4는 본 발명에 따른 세탁기 내부가 도시된 일부 절개 사시도

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 댐퍼 내부가 도시된 단면도

도 6은 도 5의 작동과정이 도시된 작동 예시도

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 댐퍼 내부가 도시된 단면도

도 8은 도 7의 작동 과정이 도시된 작동 예시도

도 9는 이동기구에 의해 발생되는 수직항력이 도시된 자유 물체도

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 캐비닛 12 : 베이스

20 : 터브 30 : 모터

40 : 드럼 50 : 제 1 실시예의 댐퍼

52 : 실린더 52a : 내측면

54 : 피스톤 60 : 마찰기구

62 : 마찰링 64 : 프레임

64a : 경사면 70 : 이동부재

76 : 항력제공부 78 : 안내돌기부

80 : 전자석 82 : 코어

84 : 권선코일 86 : 가이드바

90 : 제 2 실시예의 댐퍼 92 : 스토퍼

θ : 경사면의 경사각 F : 자기력에 의한 구속력

N : 구속력에 의한 수직항력

Claims (8)

1. 터브와 베이스 중 어느 하나에 연결되는 실린더와;

   상기 터브와 베이스 중 다른 하나에 연결되는 피스톤과;

   상기 피스톤 측에 구비되어 상기 실린더 내벽에 밀착되면서 마찰력을 발생시키는 마찰기구와;

   상기 마찰기구에 수직항력을 제공하여 상기 마찰기구와 실린더 사이의 마찰력을 가변시키는 마찰력조절수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 세탁기의 댐퍼
2. 제 1항에 있어서,

   상기 마찰력조절수단은 상기 마찰기구에 수직항력을 제공하는 이동기구와;

   상기 이동기구를 이동시키는 액추에이터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 세탁기의 댐퍼
3. 제 2항에 있어서,

   상기 액추에이터는 인가된 전류에 의해 자기력을 발생시키는 전자석이고, 상기 이동기구는 상기 전자석과 상호작용되는 자성체 또는 금속재로 형성된 것을 특징으로 하는 세탁기의 댐퍼
4. 제 3항에 있어서,

   상기 전자석은 상기 피스톤 측에 구비된 것을 특징으로 하는 세탁기의 댐퍼
5. 제 3항에 있어서,

   상기 마찰기구에는 이동기구가 상기 전자석으로부터 소정거리 이상 이격되는 것을 방지하는 스토퍼가 설치된 것을 특징으로 하는 세탁기의 댐퍼
6. 제 2항에 있어서,

   상기 마찰기구는 가이드바와 연결되고, 상기 가이드바는 상기 이동기구의 이탈을 방지하면서 상기 이동기구의 이동을 가이드하며, 상기 가이드바는 상기 피스톤 측에 고정된 것을 특징으로 하는 세탁기의 댐퍼
7. 제 6항에 있어서,

   상기 이동기구는 상기 피스톤 측에 상기 가이드바에 의해 안내되는 안내돌기부가 형성되고, 상기 실린더 측에 상기 마찰기구에 수직항력을 제공하는 항력제공부가 형성된 것을 특징으로 하는 세탁기의 댐퍼
8. 제 2항에 있어서,

   상기 마찰기구는 원통형상으로 형성되어 내측에 경사면이 형성되고, 외측 둘레면에 마찰링이 구비된 것을 특징으로 하는 세탁기의 댐퍼