KR20140052717A - 세탁물 처리기기 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 세탁물 처리기기는 포 출입홀이 형성된 본체; 상기 포 출입홀을 여닫는 리드; 및 상기 본체에 대하여 상기 리드를 회전 가능하게 지지하는 힌지부를 포함하고, 상기 힌지부는 소정의 점성을 갖는 유체가 충진된 힌지 하우징; 상기 힌지 하우징 내에 배치되는 탄성부재; 및 원주방향을 따라 높이차를 갖는 접촉면이 형성된 한 쌍의 캠을 포함하고, 상기 한 쌍의 캠 중 어느 하나의 캠이 상기 리드와 연동하여 회전할 시, 어느 하나의 캠의 접촉면이 다른 하나의 캠의 접촉면을 따라 습동되어 상기 한 쌍의 캠 사이의 거리가 가변됨으로써 상기 탄성부재가 변형되고, 상기 한 쌍의 캠 중 적어도 하나의 캠에서의 접촉면은 원주방향을 따라 소정의 회전 각도로 분할된 적어도 적어도 3 개의 구간에 각각 형성된다.

Description

세탁물 처리기기{LAUNDRY TREATMENT MACHINE}
본 발명은 세탁물 처리기기에 관한 것이다.
일반적으로 세탁물 처리기기는, 물과 세제의 화학적 분해 작용과 물과 세탁물간의 마찰 등 물리적 작용 등을 이용하여, 의복, 침구 등(이하, '포'라 약칭함)에 묻은 오염물질을 분리해내는 세탁기와, 젖은 세탁물을 탈수하여 건조시키는 건조기, 세탁물을 가열된 증기를 분사하여 세탁물에 생긴 주름을 펴거나, 살균하는 리프레셔 등, 세탁물에 물리적 화학적 작용을 가하여 세탁물을 처리하는 각종 장치를 통칭한다.
이러한 세탁물 처리기기는 세탁물의 처리가 이루어지는 본체와 상기 본체에 회전 가능하게 결합되어 포 출입홀을 여닫는 리드 또는 도어를 포함하는데, 상기 리드가 닫힐 시에 상기 본체와 강하게 충돌됨으로써 제품의 내구성에 악영향을 끼치는 문제가 있고, 상기 리드가 금속재질로 형성되거나, 관측창을 형성하기 위해 유리가 끼워진 경우 등에 있어서, 상기 리드의 중량이 증가하게 되어 여는데 힘이 많이 들뿐만 아니라, 닫히는 과정에서 본체와 강하게 충돌하는 문제가 있었다.
이러한 문제를 방지하기 위해, 종래에는 리드가 회전됨에 따라 탄성부재의 변형이 이루어지고, 변형된 탄성부재의 복원력에 의해 리드의 회전 속도를 감속시키는 힌지장치가 강구되었으나, 이러한 힌지장치는 탄성부재로부터 작용한 반발력, 즉 리드의 회전 속도를 감속시키는 제동력이 고르게 전달되지 못하여 리드의 흔들림이 발생하는 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 리드의 회전 속도를 감속시키는 제동력을 고르게 분산시킴으로써, 리드가 흔들리지 않고 안정적으로 동작할 수 있는 세탁물 처리기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 세탁물 처리기기는 포 출입홀이 형성된 본체; 상기 포 출입홀을 여닫는 리드; 및 상기 본체에 대하여 상기 리드를 회전 가능하게 지지하는 힌지부를 포함하고, 상기 힌지부는 소정의 점성을 갖는 유체가 충진된 힌지 하우징; 상기 힌지 하우징 내에 배치되는 탄성부재; 및 원주방향을 따라 높이차를 갖는 접촉면이 형성된 한 쌍의 캠을 포함하고, 상기 한 쌍의 캠 중 어느 하나의 캠이 상기 리드와 연동하여 회전할 시, 어느 하나의 캠의 접촉면이 다른 하나의 캠의 접촉면을 따라 습동되어 상기 한 쌍의 캠 사이의 거리가 가변됨으로써 상기 탄성부재가 변형되고, 상기 한 쌍의 캠 중 적어도 하나의 캠에서의 접촉면은 원주방향을 따라 소정의 회전 각도로 분할된 적어도 적어도 3 개의 구간에 각각 형성된다.
본 발명의 세탁물 처리기기는 힌지부를 구성하는 양 캠간의 접촉면적을 보다 넓게 확보함으로써, 리드에 대한 충분한 지지력을 확보하고, 따라서 리드의 증량 증가에 보다 효과적으로 대응할 수 있다.
본 발명의 세탁물 처리기기는 힌지부를 구성하는 양 캠 간의 접촉 구간이 3구간 이상이 됨으로써, 양 캠간의 상호 작용이 보다 공고하게 이루어지도록 하고, 따라서 리드가 흔들리지 않고 안정적으로 동작할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 세탁물 처리기기는 힌지부의 강성을 보강할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 세탁기의 내부를 도시한 측단면도이다.
도 3은 도 1의 리드와 힌지부의 결합관계를 도시한 것이다.
도 4a는 힌지부를 도시한 사시도, 도 4b는 힌지부의 분해사시도, 도 4c는 고정캠, 도 4d는 이동캠을 도시한 것이다.
도 5a은 이동캠의 접촉면들을 도시한 것이다.
도 5b는 이동캠을 전개하여 도시한 것이다.
도 6a는 리드가 개방된 상태의 힌지부 내부 구성을 도시한 것, 도 6b는 도 6a의 단면도이다.
도 7a는 리드가 닫히는 회전을 하는 과정에서의 힌지부 내부 구성을 도시한 것, 도 7b는 도 7a의 단면도이다.
도 8은 리드의 회전 운동을 설명하기 위한 측면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 세탁물 처리기기를 설명함에 있어서 세탁기를 예로 드나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 건조기, 건조 겸용 세탁기, 리프레셔 등의 세탁물 처리기기에도 적용될 수 있음을 명시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세탁기의 사시도이다. 도 2는 도 1의 세탁기의 내부를 도시한 측단면도이다. 도 3은 도 1의 리드와 힌지부의 결합관계를 도시한 것이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 세탁기(W)는 본체(10)와 본체(10)에 회전 가능하게 구비되는 리드(20)를 포함한다. 본체(10)는 상부가 개방된 캐비닛(11)과, 캐비닛(11)의 상부에 구비되며 상측으로부터 캐비닛(11) 내로 세탁물이 출입할 수 있도록 포 출입홀(h)이 형성된 탑커버(12)를 포함할 수 있다. 이 경우, 리드(20)는 탑커버(12)에 의해 지지되며 포 출입홀(h)을 여닫는다.
컨트롤 패널(16)은 세탁기(W) 조작을 위한 각종 제어명령이 입력되는 입력부와 세탁기 작동상태를 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
캐비닛(11)의 내부에는 지지부재(15)를 통해 외조(30)가 매달리고, 외조(30)에는 세탁수가 담긴다. 외조(30)의 내부에는 내조(35)가 회전 가능하게 배치된다. 지지부재(15)의 하단에는 내조(35)의 회전 시 발생하는 진동에 의한 외조(30)의 흔들림을 완충하는 댐퍼(25)가 구비되고, 내조(35)의 바닥에는 펄세이터(40)가 회전 가능하게 구비된다. 펄세이터(40)와 내조(35)에 담긴 세탁물과의 마찰작용 및 펄세이터(40)의 회전에 의해 형성되는 수류작용에 의해 세탁물의 오염이 효과적으로 제거될 수 있다.
내조(35)와 외조(30) 간에 세탁수가 유동할 수 있도록, 내조(35)에는 복수의 수공(36)이 형성된다. 외조(30)의 하측에는 내조(35)와 펄세이터(40)를 회전시키는 구동수단인 모터(50)가 구비된다. 모터(50)에 의해 회전되는 회전축(55)을 통해 내조(35) 및/또는 펄세이터(40)의 회전이 이루어진다.
내조(35)와 펄세이터(40)를 동시에 또는 어느 하나를 선택적으로 회전시키기 위해 회전축(55)과 내조(35) 및/또는 펄세이터(40)를 체결시키는 클러치(미도시)가 구비된다. 상기 클러치의 작동에 따라 내조(35)와 펄세이터(40)는 동시에 회전되거나 펄세이터(40)만 회전될 수 있다.
탑커버(12)에는 세제가 수용되는 세제박스(60)가 입출 가능하게 구비되고, 가정용 수도꼭지 등의 외부 수원과 연결되어 세제박스(60)로 세탁수를 공급하는 급수호스(70)와, 급수호스(70)를 통해 유입되는 세탁수를 단속하는 급수 밸브(75)가 구비된다. 급수 밸브(75)가 개방되어 외부 수원으로부터 세탁수가 급수되면, 급수된 세탁수는 세제박스(60)로 유입되고, 세제박스(60)에 수용된 세제와 혼합되어 내조(35)로 급수된다.
외조(30)의 하단에는 외조(30) 내의 세탁수를 외부로 배수하기 위한 배수호스(80)와, 배수호스(80)를 통해 유출되는 세탁수를 단속하는 배수 조절 밸브(85)와, 세탁수를 외부로 펌핑하는 배수펌프(86)가 구비된다.
리드(20)는 사용자가 포 출입홀(h)을 여닫을 수 있도록, 탑커버(12)에 회전 가능하게 결합된다. 이때, 사용자가 리드(20)를 쉽게 열 수 있도록, 리드(20)가 닫힌 상태에서, 리드(20)의 전단부는 탑커버(12) 보다 앞으로 돌출되는 것이 바람직하다.
도 3을 참조하면, 리드(20)는 리드 프레임(21)과, 리드 프레임(21)에 의해 지지되는 시창(22)을 포함할 수 있다. 리드 프레임(21)은 합성수지재의 사출물로 이루어질 수 있으며, 시창(22)은 강화 유리 등의 투명한 부재로 이루어질 수 있다. 리드 프레임(21)보다 상대적으로 높은 강성을 갖는 시창(22)이 리드 프레임(21)의 중앙부에 구비되기 때문에 구조적인 안정성이 향상되고, 따라서, 리드 프레임(21)의 뒤틀림이 방지될 수 있다.
도 4a는 힌지부를 도시한 사시도, 도 4b는 힌지부의 분해사시도, 도 4c는 고정캠, 도 4d는 이동캠을 도시한 것이다. 도 5a은 이동캠의 접촉면들을 도시한 것이다. 도 5b는 이동캠을 전개하여 도시한 것이다. 도 6a는 리드가 개방된 상태의 힌지부 내부 구성을 도시한 것, 도 6b는 도 6a의 단면도이다. 도 7a는 리드가 닫히는 회전을 하는 과정에서의 힌지부 내부 구성을 도시한 것, 도 7b는 도 7a의 단면도이다.
이들 도면을 참조하면, 힌지부(100)는 본체(10)에 대하여 리드(20)가 회전될 수 있도록 지지하는 것으로, 소정의 점성을 갖는 유체가 충진된 힌지 하우징(110)과, 힌지 하우징(110) 내에 배치되는 탄성부재(141)와 한 쌍의 캠(120, 130)을 포함한다.
한 쌍의 캠(120, 130) 중 적어도 하나는 원주방향을 따라 높이차를 갖도록 형성된 접촉면을 포함한다. 상기 한 쌍의 캠 중 어느 하나가 리드(20)와 연동되어 회전되고, 다른 하나의 캠은 상기 회전되는 캠과 접촉을 유지하도록 구비된다. 따라서, 양 캠 중 적어도 하나에 형성된 접촉면의 형상에 따라 어느 하나의 캠이 그 자신의 회전 중심(C, 또는 리드(20)의 회전축선)을 따라 이동된다.
캠(cam) 장치라고 함은 회전 운동을 왕복 운동으로 전환 시키는 장치이다. 일반적으로 이러한 캠 장치는 둘레의 임의의 점과 회전축까지의 거리가 일정하지 않는 회전 캠이 회전함에 따라, 상기 회전 캠의 둘레의 접촉된 캠 팔로워(cam follower)가 상기 회전 캠의 회전축과 직교하는 방향으로 이동되나, 캠과 캠 팔로워의 형상 또는 구조에 따라서는 회전 캠의 회전축을 따른 왕복 운동으로의 전환도 가능하다.
본 발명에서 한 쌍의 캠은 리드(20)와 연동하여 회전되는 제 1 캠과, 상기 회전 캠과의 접촉을 유지하도록 구비되어, 상기 제 1 캠이 회전함에 따라 상기 제 1 캠과의 상대 거리가 가변되는 제 2 캠을 포함한다. 즉, 한 쌍의 캠 중 어느 하나의 캠(제 1 캠)이 상기 리드와 연동하여 회전할 시, 어느 하나의 캠(제 1 캠)의 접촉면이 다른 하나의 캠(제 2 캠)의 접촉면을 따라 습동되고, 상기 한 쌍의 캠 중 어느 하나가 이동된다. 여기서, '한 쌍의 캠 중 어느 하나'는 실시예에 따라 제 1 캠 또는 제 2 캠 어느 것도 될 수 있다.
보다 상세하게, 전술한 캠의 정의에 따르면 상기 제 1 캠은 리드(20)와 연동하여 회전되는 회전 캠으로 정의되고, 상기 제 2 캠은 상기 제 1 캠에 의해 왕복운동하는 캠 팔로워로 정의될 수 있다. 그러나 주의해야 것은, 본 발명의 힌지부를 정의함에 있어서 상기 제 1 캠이 회전되는 경우, 제 2 캠이 반드시 왕복 운동을 해야만 하는 것으로 한정되어야 하는 것은 아니라는 점이다. 실시예에 따라, 제 1 캠(도 7a의 130 참조)은 리드(20)와 연동하며 회전됨과 동시에 왕복운동도 할 수 있다.
또한, 양 캠간에 접촉이 이루어 지는 제 1 캠의 접촉면과 제 2 캠의 접촉면의 형상이 반드시 동일해야만 하는 것도 아니다. 즉, 제 1 캠과 제 2 캠 중 적어도 하나의 캠에, 원주 방향을 따라 높이가 가변되는 접촉면이 형성되면 족하다. 여기서, 접촉면의 높이는 캠의 회전축과 직교하는 소정의 평면으로부터 접촉면 상의 임의의 점까지의 거리로 정의하였다.
힌지 하우징(110)은 일단이 개방된 하우징 본체(111)와, 하우징 본체(111)의 개방된 일단을 닫는 하우징 커버(115)를 포함할 수 있다. 하우징 본체(111)에는 지지판(112)이 형성될 수 있고, 지지판(112)에는 힌지부(100)를 탑커버(12)와 체결하기 위한 체결부재(144)가 삽입되는 다수개의 체결공(113)이 형성될 수 있다. 하우징 커버(115)는 샤프트(160)가 관통되는 관통홀이 형성되고, 체결부재(144)들에 의해 하우징 본체(111)와 결합될 수 있다.
도 3을 참조하면, 힌지부(100)는 한 쌍이 구비될 수 있다. 한 쌍의 힌지부(100)의 각 회전 중심 또는 샤프트(160)는 동축 상에 정렬되며, 특히, 리드(20)의 후단에 대칭으로 배치될 수 있다. 리드 프레임(21)의 후단에는 양쪽으로 각각 힌지부(100)가 수용되는 수용부(21a)가 함몰 형성될 수 있고, 샤프트(160)의 단부 주위로는 샤프트(160)와 결합되는 부재(미도시)가 수용될 수 있는 소정의 공간(21b)이 더 형성될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 시창(22)이 분리되지 않도록 함과 아울러, 리드 프레임(21) 내부 구성, 특히 힌지부(100)가 외관상 노출되지 않도록 리드 프레임(21)의 하측에 결합되는 프레임 부재가 더 구비될 수 있다.
리드(20)가 한 쌍의 힌지부(100)에 의해 지지되되, 각 힌지부(100)는 동일하게 구성됨으로써, 리드(20)의 회전 동작에 따라 각 힌지부(100)에 의해 지지되는 지지력 또는 댐핑력이 동일하기 때문에, 리드(20)이 개폐가 반복되더라도 뒤틀림 등의 변형이 방지되는 효과가 있다.
한편, 구분부재(150)는 한 쌍의 캠 중 리드(20) 회전시 축방향을 따라 이동되는 캠과 탄성부재(141) 사이에 배치되어, 상기 이동되는 캠의 변위에 대응하여 탄성부재(141)를 변형시키고, 힌지 하우징(110) 내부를 탄성부재(141)가 배치된 제 1 공간(S1)과 한 쌍의 캠(120, 130)이 배치된 제 2 공간(S2)으로 구분한다(도 5b, 6b 참조). 구분부재(150)에는 제 1 공간(S1)과 제 2 공간(S2) 사이에 유체가 이동할 수 있도록 유체 이동로(151)가 형성된다. 따라서, 캠의 이동에 따라 탄성부재(141)의 길이가 가변되어 제 1 공간(S1) 또는 제 2 공간(S2)이 축소 또는 확장되면 그에 대응하여 제 1 공간(S1)과 제 2 공간(S2) 사이에 유체의 이동이 이루어진다 (도 7b의 화살표 참조). 이때, 유체의 이동에 따른 점성력에 의해 리드(20)의 작동시 소정의 댐핑력이 제공된다.
힌지부(100)는 소정의 점성을 갖는 유체가 충진된 힌지 하우징(110)과, 힌지 하우징(110) 내에 배치되는 탄성부재(141)와, 원주방향을 따라 높이차를 갖는 접촉면([121, 122, 123], [131, 132, 133])이 형성된 한 쌍의 캠(120, 130)을 포함한다. 샤프트(160)는 힌지부(100)를 탑커버(12)와 연결하는 것으로 그 자신의 회전이 구속되는 고정축으로, 환봉의 외주면을 따라 절삭면(161)이 형성될 수 있고, 탑커버(12)에는 샤프트(160)의 단면 형상과 대응하는 삽입홀이 형성된 브래킷 등의 고정부재가 구비될 수 있다.
한 쌍의 캠(120, 130)은 샤프트(160)에 고정 결합되어, 회전이 구속되는 고정캠(120)과, 리드(20)와 연동하여 회전되며, 그 회전 각도에 따라 고정캠(120)과의 거리가 가변되는 이동캠(130)을 포함할 수 있다. 고정캠(120)의 접촉면(121, 122, 123)과 이동캠(130)의 접촉면(131, 132, 133)은 상호 접촉된 상태를 유지하며, 따라서, 리드(20) 회전시 이동캠(130)의 접촉면(131, 132, 133)이 고정캠(120)의 접촉면(121, 122, 123)을 따라 습동되며, 접촉면의 형상, 특히 각 접촉면의 높이차에 따라 이동캠(130)의 위치가 가변된다.
각 캠의 접촉면(예를들어, 131)은 중심축(C, 도 4d 참조)을 기준으로 원주방향을 따라 높이가 가변되는 구배를 이루며, 이때 접촉면이 구배진 방향은 리드(20)가 포 출입홀(h)을 닫는 회전을 할 시, 이동캠(130)이 탄성부재(141)를 압축시키는 방향으로 이동될 수 있도록 정해진다. 이때, 구분부재(150)는 이동캠(130)의 변위에 대응하여 이동하며 탄성부재(141)를 압축한다. 이러한 구조에서, 압축된 탄성부재(141)로부터 작용하는 복원력은 이동캠(130)과 고정캠(120)의 접촉면들 사이의 상호 작용에 의해 리드(20)가 열리는 방향으로의 토크(Torque)를 생성하며, 따라서 리드(20)의 닫힘 속도가 감속된다. 즉, 이때의 토크는 사용자가 보다 작은 힘으로도 리드(20)를 열 수 있도록 작용한다.
유체 이동로(151)는 제 1 공간(S1)을 향해 개구된 제 1 홀(152)과 제 2 공간(S2)을 향해 개구된 제 2 홀(153)의 면적이 서로 다르게 형성될 수 있다. 이러한 구조는 리드(20)가 닫힐 시와 열릴 시에 유체의 이동에 따른 점성력에 차이를 둘 수 있도록 한다. 특히, 리드(20) 개방시 보다 리드(20) 닫힘 시 더 큰 댐핑력이 제공될 수 있도록, 제 1 홀(152)의 단면적이 제 2 홀(153)의 단면적 보다 작게 형성될 수 있다. 이 경우, 유체 이동로(151)는 제 1 홀(152)로부터 제 2 홀(153)로 갈수록 점점 내경이 커지도록 형성될 수 있다.
도 6b와 도 7b를 비교하면, 리드(20)의 닫힘 동작에 의해 구분부재(150)가 이동되어 탄성부재(141)가 압축되면 제 1 공간(S1)은 축소되는데 반해 제 2 공간(S2)은 확장된다. 따라서, 힌지 하우징(110) 내에서 유체는 제 1 공간(S1)으로부터 제 2 공간(S2)으로 이동되며 소정의 댐핑력을 제공한다.
힌지부(100)는 구분부재(150)의 외주면과 힌지 하우징(110)의 내주면 사이를 기밀하는 오링(142)과, 하우징 본체(111)와 하우징 커버(115) 사이를 기밀하는 오링(145)을 더 포함할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 고정캠(120)은 제 1 캠다리(A), 제 2 캠다리(B) 및 제 3 캠다리(C)를 포함한다. 제 1 캠다리(A), 제 2 캠다리(B) 및 제 3 캠다리(C)는 각각 후술하는 이동캠(130)의 제 1 캠다리(A'), 제 2 캠다리(B') 및 제 3 캠다리(C')와 맞물리는 것으로, 제 1 캠다리(A), 제 2 캠다리(B) 및 제 3 캠다리(C)는 각각 원주방향을 따라 단부의 높이가 가변되는 환형의 격벽구조를 이루며, 각 캠다리의 단부에는 접촉면(121, 122, 123)이 형성된다.
이때, 상기 제 1, 2, 3 캠다리(A, B, C) 중 적어도 하나에 형성된 접촉면은 최고점을 기준으로 양측으로 서로 다른 경사를 갖으며 연장되는 정경사면과 역경사면을 포함할 수 있다.
보다 상세하게, 제 1 캠다리(A)에 형성된 접촉면(121)은 리드(20)의 회전각도가 d1과 d3 사이인 B-D구간(도 8 참조.)에 대응하는 정경사면(121a)과, 리드(20)의 회전각도가 0(리드(20)가 닫힌 상태)과 d1 사이인 A-B구간에 대응하는 역경사면(121b)를 포함할 수 있으며, 마찬가지로, 제 2 캠다리(B)의 접촉면(122)은 정경사면(122a)와 역경사면(122b)을 포함할 수 있고, 제 3 캠다리(C)의 접촉면(123)은 정경사면(123a)과 역경사면(123b)를 포함할 수 있다.
정경사면과 역경사면은 최고점(H1, H2, H3)을 기준으로 양측으로 서로 반대로 구배지고, 도 5a 내지 도 5b를 참조하면, 제 1 접촉면(131)은 최고점(H1)으로부터 종단(A2)을 향해 하향 경사(Δ1)진 정경사면(131a)과, 최고점(H1)으로부터 시단(A1)을 향해 하향 경사(Δ2)진 반경사면(131b)를 포함할 수 있다. 각 경사면들에서의 기울기들, Δ1과 Δ2는 서로 다른 부호를 갖는 값이나, 각 값들이 해당 구간에서 일정한 값일 필요는 없다. 예를들어, 최고점(H1)과 종단(A2) 사이에서 Δ1은 그 값이 가변될 수 있다.
또한, 고정캠(120)은 이동캠(130) 측으로 돌출된 삽입돌기(124)을 더 포함할 수 있으며, 삽입돌기(124)는 이동캠(130)에 형성된 삽입홀(134, 도 4d 참조) 내로 삽입되어, 이동캠(130)의 이동을 안내한다. 리드(20)의 동작에 따라 이동캠(130)의 위치가 변하는 변위구간에서 삽입돌기(124)는 항시 삽입홀(134) 내에 삽입된 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
도 4d를 참조하면, 이동캠(130)은 고정캠(120)과 마찬가지로 제 1 캠다리(A'), 제 2 캠다리(B') 및 제 3 캠다리(C')를 포함할 수 있고, 제 1 캠다리(A'), 제 2 캠다리(B') 및 제 3 캠다리(C')에는 각각 고정캠(120)의 접촉면들과 접하는 접촉면들이 형성된다.
이동캠(130)의 제 1 캠다리(A')에 형성된 접촉면(131)은 고정캠(120)의 제 1 캠다리(A)에 형성된 접촉면(121)과 대응하고, 이동캠(130)의 제 2 캠다리(B')에 형성된 접촉면(132)은 고정캠(120)의 제 2 캠다리(B)에 형성된 접촉면(122)과 대응하고, 이동캠(130)의 제 3 캠다리(C')에 형성된 접촉면(132)는 고정캠(120)의 제 3 캠다리(C)에 형성된 접촉면(123)과 대응하는 것으로, 리드(20) 회전시 이동캠(130)의 접촉면이 이와 대응하는 고정캠(120)의 접촉면을 따라 습동된다.
한편, 고정캠(120)과 마찬가지로, 제 1 캠다리(A')의 접촉면(131)은 정경사면(131a)과 역경사면(131b)를 포함할 수 있고, 제 2 캠다리(B')의 접촉면(132) 정경사면(132a)과 역경사면(132b)을 포함할 수 있고, 제 3 캠다리(C')의 접촉면(133)은 정경사면(133a)과 역경사면(133b)를 포함할 수 있다.
이동캠(130)의 정경사면들(131a, 132a, 133a)은, 리드(20)의 회전각도 B-D구간에서, 각각 고정캠(120)의 정경사면들(121a, 122a, 123a)을 따라 습동된다.
그리고, 이동캠(130)의 역경사면들(131b, 132b, 133b)은, 리드(20)의 회전각도 A-B구간에서, 각각 고정캠(120)의 역경사면들(121b, 122b, 123b)을 따라 습동된다.
도 5a 내지 도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 힌지부에서 한 쌍의 캠 중 적어도 하나의 캠은 3개 구간에 각각 접촉면(131, 132, 133)이 형성된다. 따라서, 한 쌍의 캠이 접촉을 유지하며 회전될 시, 적어도 3 개의 구간에서 상호 지지됨으로써 보다 안정적인 동작이 가능한 이점이 있다.
이를 위해, 한 쌍의 캠 중 적어도 하나의 캠(이하, 이동캠(130)으로 설명하나, 고정캠 역시 이와 대응하는 형태로 형성될 수 있음을 명시한다.)은 적어도 3 개의 캠다리(A', B', C')가 형성되고, 각각의 캠다리의 단부에 접촉면들이 형성된다.
리드(20)가 닫히는 회전을 하는 과정에서 한 쌍의 캠 사이의 거리가 멀어지게 되면, 한 쌍의 캠의 각 접촉면들 사이의 접촉면적이 줄어들게 된다. 따라서, 한 쌍의 캠 중 어느 하나의 캠에 접촉면이 2 개 구간에 형성된 구조에서는, 캠의 중심에 대하여 대칭으로 존재하는 2 개의 접촉면에 의해 각각의 캠이 지지되기 때문에 흔들림이 발생할 수 있다. 물론, 각각의 캠의 외주면이 힌지 하우징(110)의 내주면과 완전 밀착된다면 캠의 흔들림이 방지될 수 있을 것이나, 힌지 하우징(110) 내에서 어느 하나의 캠은 이동이 이루어질 수 있어야 하기 때문에, 캠과 힌지 하우징(110) 사이에는 미세한 유격이 존재하게되며, 따라서 캠의 중심에 대하여 실질적으로 대칭으로 존재하는 2 개의 접촉면만으로는 캠이 흔들리지 않도록 지지하는데에는 한계가 있다. 따라서, 본 실시예에서는 원주방향을 따라 소정의 회전 각도로 분할된 적어도 3개의 구간(A', B', C')에 각각 접촉면(131, 132, 133)이 형성된 캠을 포함하는 힌지부를 제안한다.
도 5a에는 한 쌍의 캠 중 리드(20) 회전 시 이동되는 캠, 즉 이동캠 (130)이 도시되어 있으며, 이하 이를 기준으로 설명하나, 이에 한한지 않고 이동캠(130)과 맞물린 다른 하나의 고정캠(120)에도 실질적으로 동일한 구조가 적용될 수 있다. 다만, 한 쌍의 캠 중 어느 하나의 캠에 형성된 접촉면이 오목한(또는, 볼록한) 구조를 갖는다면, 이와 맞물리는 다른 하나의 캠에는 각 캠의 접촉면들 간에 면접촉이 이루어질 수 있도록, 볼록한(또는, 오목한) 구조를 갖는 것이 바람직하다.
이동캠(130)을 축방향에서 바라보았을 때, 캠의 중심(C)을 기준으로 소정의 회전 각도로 3개의 구간(A', B', C')으로 분할하고, 각 구간에 접촉면이 형성된다. 이때, 3 개의 구간은 이동캠(130)의 캠다리를 기준으로 구분되었다.
3 개의 구간 중에서 서로 인접한 한 쌍의 구간에서, 어느 하나의 구간(예를들어, B')에 형성된 접촉면(132)의 시단(B1)과 다른 하나의 구간(예를들어, A')에 형성된 접촉면(131)의 종단(A2)은 서로 중첩될 수 있다. 즉, 제 2 캠다리(B')에 형성된 접촉면(132)의 반대쪽에 해당하는 배면(132c)이 수직선(II)과 소정의 각도(θ)를 이루며 기울어져 형성됨으로써, 제 2 캠다리(B')에 형성된 접촉면(132)의 시단(B1) 하측에서 더 회전된 위치, 즉 제 1 구간에서의 시단(A1)으로부터의 각도가 II지점에서 보다 더 커지는 지점에 제 1 캠다리(A')의 접촉면의 종단(A2)이 위치될 수 있다.
이러한 구조는, 제 1 캠다리(A')에 형성된 접촉면의 시단(A1)과 제 3 캠다리(C')에 형성된 접촉면의 종단(C2) 간의 위치관계와, 제 3 캠다리(C')에 형성된 접촉면의 시단(C1)과 제 2 캠다리(B')에 형성된 접촉면의 종단(B2)간의 위치 관계에 있어서도 마찬가지이다.
한편, 전술한 바와 같이, 고정캠(120)은 이동캠(130)과 실질적으로 동일한 3 개의 캠다리(A, B, C, 도 4c 참조)를 포함하고, 각 캠다리는 이동 캠(130)의 접촉면의 시단으로부터 종단 사이에서 이동 캠과 상호 작용한다. 다시 말해, 고정캠(120)의 접촉면 상에서 소정의 점(P)을 취하면, 리드(20)가 회전되는 동안 그 점(P)은 이동캠에 형성된 접촉면의 시단과 종단 사이, 특히 수직선(예를들어 II)과 종단(예를들어 A2)사이에도 위치할 수 있다.
각각의 캠다리의 시단들 사이의 간격이 120도라고 하더라도, 즉, I와 II사이, II와 III사이, III와 I사이의 각도가 각각 120도라고 하더라도, 임의의 캠다리에서 시단(예를들어, B1)으로부터 종단(예를들어, B2)사이의 각도가 120도 이상이 되도록 할 수 있으며, 따라서, 120도 이상의 회전 구간에서도 고정캠의 접촉면과 이동캠의 접촉면 사이에 상호 지지가 이루어질 수 있음을 의미한다.
리드(20)의 최대 개방각도(d3)는 120도를 넘지 않도록 설정될 수 있다. 예를들어, 리드(20)의 개방 각도가 120도에 이르면 탑 커버(12)에 구비된 스토퍼에 의해 걸림 됨으로써 더 이상의 회전이 제한될 수 있다. 그러나, 리드(20)의 회전을 제지하는 구조는, 기 설정된 리드(20)의 최대 개방각도에서 엄격하게 리드(20)의 회전을 구속하는 것보다는 다소간의 여유를 두는 것이 바람직하다. 즉, 외력에 의해 리드(20)가 개방되는 중에 정확하게 최대개방각도에서 엄격한 구속이 이루어진다면 충격에 의해 힌지부의 파손이 발생할 수 있기 때문에, 최대개방각도를 초과한 소정 구간에 제동 구간을 두는 것이 바람직하다. 따라서, 이러한 제동 구간을 고려하면, 리드(20)의 실제 개방각도는 120도 이상까지 이를 수 있으며, 본 실시예에서는 상기 제동 구간에서도 힌지부 동작의 안정성과 정확성을 확보할 수 있는 잇점이 있다.
도 8은 리드의 회전 운동을 설명하기 위한 측면도이다. 도 8을 참조하면, 리드(20)가 닫힌 위치(A)로부터 최대 개방된 위치(D)로 갈수록 커지는 회전 각도를 개방각도라고 정의하면, 리드(20)가 개방되는 중에 개방각도가 d2가 되는 C 지점을 경과한 시점부터는 사용자에 의한 추가 외력이 없이도 자동으로 리드(20)가 D 지점까지 회전될 수 있다. 사용자가 가하는 외력만으로 리드(20)가 개방된다면, 리드(20)는 개방각도가 90도 이상이 된 시점부터 자동으로 개방될 것이나, 본 실시예에서는 힌지부(100)에 의해 리드(20)가 열리는 방향으로 토크가 작용하기 때문에, 개방각도가 90도 보다 작은 구간에서도(d2<90) 리드(20)가 자동으로 개방될 수 있다. d2는 대략 80도로 설정될 수 있다.
리드(20)의 최대 개방각도 d3은 대략 110도로 설정될 수 있다. 실시예에 따라 리드(20)가 최대 개방각도 이상으로 회전되지 않도록 제한하는 스토퍼(미도시)가 더 구비될 수 있고, 다르게는 컨트롤 패널(16)과의 접촉에 의해 리드(20)의 회전이 제한될 수 있다.
개방각도 d1 과 d2 사이 구간에서는 리드(20)의 회전이 감속 또는 정지된다. 힌지부(100)로부터 작용하는 토크는 리드(20)의 자중에 의한 토크와 반대 방향이며, 여기에 더하여 유체의 이동에 따른 점성력을 고려하면, 상기 구간에서 리드(20)의 회전 속도가 감속되는 것은 자명하다. 그런데 여기서 더 나아가, 힌지부(100)로부터 작용하는 토크와, 힌지 하우징(110) 내에서의 유체의 유동에 따른 점성력 등은 리드(20)의 자중에 의한 토크를 상쇄하는 인자들로 작용하기 때문에, 이들 인자들의 적절한 조합에 의해 개방각도 d1 과 d2 사이 구간에서 리드(20)가 정지된 상태로 유지될 수도 있다. 세탁기의 용량이 증대될수록 리드(20)의 크기 역시 커져 사용자가 리드(20)이 전단을 잡고 C지점까지 들어 올리는 것이 쉽지 않을 수 있으며, 따라서, 사용자의 손이 닿는 범위 내의 소정 구간에서 리드(20)의 회전이 정지되도록 함으로써 포를 투입하거나 꺼낼 시의 사용 편의성이 향상될 수 있다.
한편, 리드(20)가 닫히는 중에 개방각도가 d1보다 작은 구간에 이르면, 리드(20)가 자동으로 닫히는 회전을 한다. 이 구간에서는 타구간에 비해 리드(20)의 자중에 의한 토크가 강하게 작용하기 때문에, 힌지부(100)로부터 작용하는 토크의 크기가 이를 넘지 않도록 접촉면의 형상, 탄성부재(141)의 탄성계수, 유체의 점성력 등이 조정된다면 리드(20)가 자동으로 닫히도록 할 수 있을 것이다.
그러나, 여기에 더하여 고정캠(120)과 이동캠(130) 중 적어도 하나에서, 캠다리(이하, 이동캠의 캠다리(A'를 예로 듦)에 리드(20)가 열리는 방향으로 토크가 작용되도록 하는 제 1 접촉면(131a)과, 제 1 접촉면(131a)과 반대방향으로 구배를 이루는 제 2 접촉면(131b)을 포함하도록 형성하여, B와 D지점 사이에서는 이동캠(130)과 고정캠(120) 사이에 제 1 접촉면(131a)을 통한 접촉이 이루어지도록 하고, A와 B 지점 사이에서는 제 2 접촉면(131b)을 통한 접촉이 이루어지도록 할 수 있다. 전술한 바와 같이, 고정캠(120)에도 역시 이동캠(130)의 접촉면(131a, 131b)들과 대응하는 접촉면(121a, 121b)들이 형성됨으로써, 각 캠들에 형성된 접촉면이 서로 접촉될 수 있다. A지점의 개방각도 d1은 대략 25도로 설정될 수 있다.

Claims (8)

  1. 포 출입홀이 형성된 본체;
    상기 포 출입홀을 여닫는 리드; 및
    상기 본체에 대하여 상기 리드를 회전 가능하게 지지하는 힌지부를 포함하고,
    상기 힌지부는,
    소정의 점성을 갖는 유체가 충진된 힌지 하우징;
    상기 힌지 하우징 내에 배치되는 탄성부재; 및
    원주방향을 따라 높이차를 갖는 접촉면이 형성된 한 쌍의 캠을 포함하고,
    상기 한 쌍의 캠 중 어느 하나의 캠이 상기 리드와 연동하여 회전할 시, 어느 하나의 캠의 접촉면이 다른 하나의 캠의 접촉면을 따라 습동되어 상기 한 쌍의 캠 사이의 거리가 가변됨으로써 상기 탄성부재가 변형되고,
    상기 한 쌍의 캠 중 적어도 하나의 캠에서의 접촉면은,
    원주방향을 따라 소정의 회전 각도로 분할된 적어도 적어도 3 개의 구간에 각각 형성되는 세탁물 처리기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 3 개의 구간 중 서로 인접한 한 쌍의 구간에서,
    어느 하나의 구간에 형성된 접촉면의 시단과 다른 하나의 구간에 형성된 접촉면의 종단은 서로 중첩되는 세탁물 처리기기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 3 개의 구간에 형성된 접촉면 중 적어도 하나는 시단과 종단 사이의 각도가 120도 이상인 세탁물 처리기기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 어느 하나의 구간에 형성된 접촉면의 시단과 종단 사이의 각도는,
    상기 어느 하나의 구간에 형성된 접촉면의 시단과 상기 인접한 다른 하나의 구간에 형성된 접촉면의 시단 사이의 각도보다 큰 세탁물 처리기기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 어느 하나의 구간에 형성된 접촉면의 시단과 상기 인접한 다른 하나의 구간에 형성된 접촉면의 시단 사이의 각도는 120도인 세탁물 처리기기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 캠 중 어느 하나에는,
    삽입홀이 형성되고, 다른 하나에는 상기 삽입홀에 삽입되는 삽입돌기가 형성된 세탁물 처리기기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 삽입돌기는,
    상기 한 쌍의 캠중 이동이 이루어지는 캠의 변위 구간 내에서 상기 삽입홀 내로 삽입된 상태를 유지하는 세탁물 처리기기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 캠 중 적어도 하나의 접촉면은,
    상기 접촉면 상의 최고점을 기준으로 서로 반대 방향으로 구배진 정경사면과 역경사면을 포함하는 세탁물 처리기기.
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