KR20180093075A - 세탁기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 세탁기는 외조의 진동을 적당하게 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 구조로 조립이 쉬워지도록 하여 제조비용의 저감을 실현할 수 있다. 외조(3)를 본체(2)에 탄성 지지하는 탄성 지지 유닛(5)을 구비하는 세탁기는, 외조(3)와 본체(2) 사이에 배치되어 외조(3)의 변위가 전달됨으로써 외조(3)에 이를 원래의 위치로 리턴시키는 반작용력을 가하는 복수 개의 인장 스프링(6)~(6); 및 외조(3)의 변위가 소정값 이상에 도달한 경우에만 외조(3)의 변위를 인장 스프링(6)~(6)에 전달하는 변위 전달 유닛(8)을 포함하며, 인장 스프링(6)은 미리 설정된 초기장력(Fp)을 구비한다.

Description

세탁기

본 발명은 세탁탈수조가 회전할 때의 진동을 억제할 수 있는 세탁기에 관한 것이다.

종래에는 박스형으로 형성된 본체의 내부에서 바닥을 구비한 대략 원통 형상의 외조를 지지하며, 해당 외조의 내측에서 내조인 세탁탈수조를 회전 가능하게 지지하는 구성인 세탁기가 널리 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조).

이와 같은 일반적인 세탁기에서 외조는 스프링을 포함하여 구성되는 서스펜션(suspension)과 이를 현가하는 현수봉을 통해 본체의 네 부위에 탄성 지지됨으로써 작동 시의 진동을 억제한다.

이와 같은 구성을 사용할 경우, 외조가 세탁탈수조의 회전축을 중심으로 흔들리는 진동형태의 저 차수 고유진동수(low order natural frequency)는 세탁탈수조의 회전속도보다 낮은 범위에서 나타난다. 구체적으로, 세탁탈수조의 바닥부에는 펄세이터(pulsator)(교반날개)가 배치되며, 탈수 시 외조의 내부에서 세탁탈수조와 펄세이터를 일체로 고속회전시킨다. 세탁탈수조의 회전을 개시하여 증속시키는 과정에서 세탁탈수조의 회전속도가 상기 낮은 차수의 고유진동수와 일치하면 진동이 일시적으로 커진다. 세탁탈수조의 회전속도를 계속하여 높혀 낮은 차수의 고유진동수를 벗어남에 따라 진동이 작아지며, 소정의 회전속도에서 안정적으로 작동할 수 있다.

그러나, 세탁탈수조에 투입된 세탁물이 편의되고, 회전축을 중심으로 불균형 양이 클 경우 외조의 진동이 커지며, 특히 낮은 차수의 고유진동수에서 외조가 크게 흔들려 본체 내부에 접촉된다는 것을 알 수 있다. 또한, 세탁기 전체에 큰 소음 및 진동이 발생하여 세탁기의 배치 장소 주위의 환경이 악화되고, 세탁기를 구성하는 부품이 손상될 우려가 있다.

상기 불량사태를 억제하기 위해, 일반적으로 외조와 본체 사이에 일정 정도 이상의 간극을 구비하도록 하여 외조와 본체의 충돌을 감소시키는 것을 고려할 수 있다. 또한, 과대한 진동을 감지한 경우에는 회전을 정지시키거나 세탁물의 편향를 바로잡는 제어를 진행하는 것도 고려할 수 있다.

그러나, 외조와 본체 사이에 일정 정도 이상의 간극을 구비하도록 할 경우, 본체에 비해 외조를 소형화하여야 하고, 본체 내부에 큰 데드 스페이스(dead space)가 필요하다. 또한, 제어를 통해 진동 대책을 실행할 경우, 진동 감지 유닛 및 복잡한 제어가 필요하여 비용 증가를 초래한다.

따라서, 상기 문제를 해결하기 위해, 하기 특허문헌 2에 기재한 기술을 사용하는 것을 고려할 수 있다. 특허문헌 2에는 세탁기 외조의 외측에 간극을 구비하도록 한 상태에서 링(ring)을 동축으로 배치하고, 해당 링의 외측에 판 스프링(plate spring)을 배치한 구성이 개시되었다(단락 0094, 0095 및 도 19D, 19E를 참조). 해당 판 스프링은 사전에 압력을 가하여 이를 변위시킨 상태에서 스토퍼에 의해 유지되고, 그 이상으로 변위시켜 더 이상 스토퍼에 의한 제한을 받지 않을 경우, 가압량을 포함한 큰 탄력을 작용시킬 수 있다.

따라서, 특허문헌 2에 기재한 기술에서는 세탁탈수조의 회전속도가 낮은 차수의 고유진동수에 접근하여 외조가 크게 흔들려 링에 접촉하면, 외조가 상기 서스펜션에 포함되는 스프링에 의해 지지될 뿐만 아니라 링에 배치된 판 스프링에 의해 탄성 지지되는 상태에 놓이며, 낮은 차수의 고유진동수를 변화시킴으로써 진동을 저감할 수 있다.

그러나, 상기 특허문헌 2에서는 판 스프링의 일단을 고정하고 압력을 가하여 이를 압축(변위)시킨 상태에서 타단을 스토퍼를 통해 걸림 고정시키며, 판 스프링의 중앙부 부근를 링에 맞닿도록 한다. 이와 같이 판 스프링의 양단에 상대적 변위를 부여하고 압력을 부여하는 동시에, 중앙부를 링에 맞닿도록 하는 것은 극히 어려우며, 이를 실현하기 위해서는 실물을 결합하여 미세한 위치조절을 진행해야 하므로 제조 비용이 증가한다.

더 나아가, 상기한 바와 같이, 미세한 위치조절이 필요하므로 판 스프링을 지지하기 위한 기구 및 링을 지지하기 위한 기구가 복잡해지므로 제조 비용이 더 증가한다.

1)：일본 특개 2011-240041호 공보 2)：일본 특허 제3984630호 공보

본 발명은 이와 같은 과제를 효과적으로 해결하는 것을 목적으로 하며, 구체적으로 외조의 진동을 적당하게 억제하고, 외조와 본체의 간극을 작게 할 수 있을 뿐만 아니라, 간단한 구조로 조립이 쉬워지도록 하여 제조비용의 저감을 실현할 수 있는 세탁기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 목적을 실현하기 위해, 아래와 같은 방안을 채용한다.

즉, 본 발명의 세탁기는 내부공간이 형성된 본체; 상기 본체의 내부공간에 배치된 외조; 상기 외조의 내부에 배치되어 회전 가능하게 지지된 내조; 상기 외조에 배치되어 상기 내조를 회전시키는 모터; 및 상기 외조를 상기 본체에 탄성 지지하는 탄성 지지 유닛; 을 구비하되, 상기 외조와 상기 본체 사이에 배치되어 상기 외조의 변위가 전달됨으로써 상기 외조에 이를 원래의 위치로 회복시키는 반작용력을 가하는 복수 개의 인장 스프링; 및 상기 외조의 변위가 소정값 이상에 도달한 경우에만 상기 외조의 변위를 상기 인장 스프링에 전달하는 변위 전달 유닛을 포함하며, 상기 인장 스프링은 미리 설정된 초기장력(initial tension)을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이럴 경우, 상기 인장 스프링은 상기 내조의 회전축에 대해 축대칭되도록 배치되는 적어도 한 세트의 스프링체를 포함하며, 상기 스프링체는 각각 한 쌍의 스프링 조립체로 구성되고, 상기 스프링 조립체는 미리 설정된 초기장력을 구비하는 스프링 본체와, 상기 변위 전달 유닛을 구성하는 적어도 하나의 가요성 로프를 포함하며, 상기 스프링체의 각 스프링 조립체는 일단이 본체의 코너부에 장착되고, 타단이 외조의 서로 다른 대략 접선방향에 고정되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 세탁기는, 내부공간이 형성된 본체; 상기 본체의 내부공간에 배치된 외조; 상기 외조의 내부에 배치되어 회전 가능하게 지지된 내조; 상기 외조에 배치되어 상기 내조를 회전시키는 모터; 및 상기 외조를 상기 본체에 탄성 지지하는 탄성 지지 유닛; 을 구비하되, 상기 외조와 상기 본체 사이에 배치되어 상기 외조의 변위가 전달됨으로써 상기 외조에 이를 원래의 위치로 리턴시키는 반작용력을 가하는 복수 개의 인장 스프링; 상기 외조의 변위가 소정값 이상에 도달한 경우에만 상기 외조의 변위를 상기 인장 스프링에 전달하는 변위 전달 유닛; 및 상기 변위 전달 유닛에 의해 전달된 변위를 감쇠하는 감쇠장치; 를 포함하며, 상기 인장 스프링은 미리 설정된 초기장력을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이럴 경우, 상기 인장 스프링은 상기 내조의 회전축에 대해 축대칭되도록 배치되는 적어도 한 세트의 스프링체를 포함하며, 상기 스프링체는 각각 한 쌍의 스프링 조립체로 구성되고, 상기 스프링 조립체는 미리 설정된 초기장력을 구비하는 스프링 본체와, 상기 변위 전달 유닛을 구성하는 적어도 하나의 가요성 로프를 포함하며, 상기 스프링체의 각 스프링 조립체는 일단이 본체의 코너부에 장착되고, 타단이 외조의 서로 다른 대략 접선방향에 고정되는 것이 바람직하다.

이상 설명한 본 발명에 따르면, 모터를 통해 내조를 회전시킬 때, 회전속도가 외조의 고유진동수에 접근하여 외조가 크게 흔들리면, 외조의 외부 둘레에 배치된 탄성체가 본체 내부에 접촉함으로써 고유진동수를 변화시켜 진동을 저감할 수 있다.

구체적으로 외조가 흔들리는 진동형태의 고유진동수는 외조를 지지하는 탄성 지지 유닛의 탄성 상수 (스프링 상수(spring constant))에 의존하며, 회전속도가 해당 고유진동수에 접근하여 외조가 크게 흔들리도록 진동하여, 외조의 변위가 소정값 이상으로 될 경우, 외조의 변위가 변위 전달 유닛을 통해 인장 스프링에 전달되므로, 인장 스프링을 통해 반작용력을 생성하여 외조에 전달할 수 있다. 이때, 사전에 인장 스프링에 초기장력을 부여하므로, 외조에 대해 급격하게 큰 반작용력을 생성하게 된다. 따라서, 외조의 탄성 지지 강도가 급격하게 변화됨으로써 고유진동수를 변화시켜 외조의 진동을 억제할 수 있고, 내조를 소정의 회전주파수까지 더 가속시킬 수 있다.

이와 같이, 진폭이 너무 커지기 전에 외조의 고유진동수로 인한 진동을 저감하여, 내조를 소정의 회전속도까지 증속할 수 있으므로, 소음 및 진동을 방지하고 배치 장소의 환경이 악화되는 상황을 억제할 수 있다. 더 나아가, 외조의 탄성 지지 강도를 변화시키기 위한 탄성체로서 복수 개의 인장 스프링을 사용하므로, 초기장력을 부여하는 구성을 간단하게 실현할 수 있으며, 조절하기 쉽고 제조비용의 저감을 실현할 수 있다.

또한, 외조에 연결된 접선방향의 한 쌍의 스프링 조립체로 스프링체를 구성하고, 회전축을 사이에 두고 적어도 한 세트의 해당 스프링체를 배치하는 본 발명에 따르면, 외조의 회전방향의 진동에 대해서도 이를 해소하는 반작용력을 가할 수 있고, 내조를 더 안정하게 작동시킬 수 있다.

한편, 감쇠장치를 사용한 본 발명에 따르면, 초기장력을 구비한 인장 스프링만 사용한 구성에 비해 공진의 최대값을 더 감소하는 것을 실현할 수 있다.

이럴 경우, 외조에 연결된 접선방향의 한 쌍의 스프링 조립체로 스프링체를 구성하고, 회전축을 사이에 두고 적어도 한 세트의 해당 스프링체를 배치하는 본 발명에 따르면, 외조의 회전방향의 진동에 대해서도 이를 해소하는 반작용력을 가할 수 있고, 내조를 더 안정하게 작동시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 세탁기를 나타낸 종단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A방향에서 본 단면도이다.
도 3은 동일 세탁기의 초기장력을 나타낸 설명도이다.
도 4는 동일 세탁기의 외조에 작용하는 힘을 개략적으로 나타낸 설명도이다.
도 5는 동일 외조에 작용하는 힘과 변위의 관계를 설명하기 위한 설명도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시형태에 따른 세탁기를 나타낸 종단면도이다.
도 7은 외조가 도 6의 상태로부터 수평방향으로 변위한 상태를 나타낸 종단면도이다.
도 8은 도 6의 A-A방향에서 본 단면도이다.
도 9는 동일 세탁기에 사용되는 스프링 조립체를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3실시형태에 따른 세탁기를 나타낸 종단면도이다.
도 11은 도 10의 A-A방향에서 본 단면도이다.
도 12는 도 11의 상태에서 스트랩체(strap)의 일부를 제거하여 간소화 된 후의 상태를 나타낸 도면이다.
도 13은 외조가 도 12의 상태로부터 수평방향으로 변위한 후의 상태를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 제4실시형태에 따른 세탁기를 나타낸 종단면도이다.
도 15는 본 발명의 제5실시형태에 따른 세탁기를 나타낸 종단면도이다.
도 16은 도 15의 A-A방향에서 본 단면도이다.
도 17은 외조가 도 16의 상태로부터 회전방향으로 변위한 후의 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 18은 초기장력을 부여하기 위한 가압 설정 유닛을 나타낸 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하도록 한다.

(제1실시형태)

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 세탁기(1)를 나타내는 종단면도이고, 도 2의 (a)는 도 1에 기재한 A-A 위치 측에서 본 단면도이다. 여기서, 도 1은 도 2의 (a)의 B-B 위치, 즉 대각 위치 측에서 본 단면도이다. 또한, 도 2의 (b)는 후술하는 바와 같이, 외조(3)가 변위한 후의 상태를 나타낸다. 도 1, 도 2 이 두 도면에 기재한 세탁기(1)는 대체적인 구조를 나타내며, 본 발명과 관련되지 않는 부분은 생략하였다. 더 나아가, 도 2에서는 도 1에 기재된 후술할 탄성 지지 유닛(5)을 생략하였다.

해당 세탁기(1)는 본체(2), 외조(3), 내조로서의 세탁탈수조(4), 및 탄성 지지 유닛(5~5)을 구비한다.

본체(2)는, 위에서 관찰할 때 대략 정방형인 하판(22), 하판(22)의 가장자리로부터 세워져 네 면을 형성하는 측판(21~21), 및 측판(21~21)의 상부에 연결되는 상판(23)이 대략 직육면체 형상으로 일체로 구성되며, 이들 판으로 둘러싸여 대략 직육면체 형상으로 형성된 내부공간(2a)을 구비한다.

측판(21) 및 하판(22)은 금속판으로 형성되고, 상판(23)은 수지로 형성된다. 하판(22)은 그 하면의 네 모서리 부근에 본체(2)를 바닥면에 설치할 수 있는 다리(22a~22a)를 구비한다. 상기 상판(23)에는 세탁탈수조(4)에 세탁물을 출입시킬 수 있는 대략 원형인 개구(23a)가 배치된다. 또한, 상판(23)은 측판(21)으로부터 탈착 가능함으로써, 외조(3)를 본체(2)의 내부공간(2a)에 쉽게 넣을 수 있다. 또한, 상판(23)은 세탁기(1)의 조작을 진행하기 위한 조작 패널과 일체로 구성될 수도 있다.

외조(3)는 내열성을 구비하는 합성 수지로 성형되며, 위에서 관찰할 때 대략 원형인 바닥판(31)과, 바닥판(31)의 가장자리로부터 세워진 측판(32)을 구비하는 바닥을 가지는 원통 형상의 부품이다. 외조(3)는 탄성 지지 유닛(5)에 의해 본체(2)의 내부공간(2a)에 현가 지지되며, 측판(32) 하부의 네 부위에는 탄성 지지 유닛(5)을 장착하기 위한 걸침부(33)를 구비한다.

세탁탈수조(4)는 금속으로 형성되며, 위에서 관찰할 때 대략 원형인 바닥판(41)과, 바닥판(41)의 가장자리로부터 세워진 측판(42)을 구비하는 바닥을 가지는 원통 형상의 부품이다. 세탁탈수조(4)는 외조(3)의 내부에서 해당 외조(3)와 동축으로 배치되며, 외조(3)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 측판(42) 및 바닥판(41)에는 도시되지 않은 복수 개의 개구가 배치되고, 해당 개구를 통해 세탁탈수조(4) 내의 물을 배출할 수 있다.

세탁탈수조(4)는 바닥판(31)의 상면 측을 향해 연장되는 구동축(35)을 모터(34)를 통해 회전시킴으로써 회전한다. 또한, 모터(34)는 도시되지 않은 전달 유닛을 통해 세탁탈수조(4)의 바닥판(41) 중앙에 배치된 펄세이터(교반날개)(43)에도 구동력을 부여하여 펄세이터(43)를 회전시킨다. 따라서, 세탁기(1)는 세탁 시에는 주로 펄세이트(43)만 회전시키고, 탈수 시에는 세탁탈수조(4)와 펄세이트(43)를 일체로 고속회전시킬 수 있다.

펄세이트(43)의 회전 중심과 세탁탈수조(4)의 회전 중심은 연직방향으로 배치된 동일 회전축(Ra)에 설정된다. 설명하여야 할 것은, 회전축(Ra)은 세탁탈수조(4)의 바닥판(41)의 중심, 및 외조(3)의 바닥판(3)의 중심도 통과한다.

탄성 지지 유닛(5~5)은 외조(3)를 현가한다. 본 실시형태에서 탄성 지지 유닛(5~5)은 네 개 배치되며, 각각 현수봉(51) 및 현수봉(51)의 선단에 장착한 서스펜션(52)으로 구성된다. 서스펜션(52)은 외관(outer tube)(53) 및 외관(53)의 내부에 배치된 압축코일 스프링(54)을 구비한다. 본체(2)에는 그 내부공간(2a) 상부의 네 모서리(2a1~2a1)(도 2를 참조)에 현수봉 장착부(24~24)가 각각 배치되며, 각 현수봉 장착부(24~24)에는 현수봉(51)의 베이스단 측이 장착된다. 더 나아가, 서스펜션(52)의 외관(53)은 상기 외조(3)의 걸침부(33)에 걸리도록 해당 걸침부(33)와 걸림 결합된다. 이와 같이, 외조(3)는 네 개의 탄성 지지 유닛(5~5)을 통해 내부공간(2a) 내에서 현가된다.

각 탄성 지지 유닛(5)의 압축코일 스프링(54)은 외조(3)의 무게에 의해 압축되어 반작용력을 생성하여 변위를 흡수하는 동시에 외조(3)를 탄성 지지한다. 더 나아가, 네 개의 탄성 지지 유닛(5~5)은 각각 경사방향에서 외조(3)를 현가함으로써, 외조(3)를 본체(2)의 중앙방향에 위치시켜 평형을 유지하는 작용을 함께 발휘한다.

즉, 탄성 지지 유닛(5)은 서스펜션(52)의 압축코일 스프링(54)의 탄성을 생성할 뿐만 아니라, 그 위치 관계에 따라 현가되는 외조(3)를 진동자(oscillator)와 같이 중심으로 리턴시키는 복원력을 생성할 수 있다. 따라서, 외조(3)가 중심위치로부터 변위가 발생한 경우, 탄성 지지 유닛(5)을 통해 그 변위량에 대응하는 복원력을 얻고, 해당 복원력을 통해 본체(2)의 중심위치로 되돌아온다.

여기서, 상기한 바와 같이, 외조(3)가 탄성 지지 유닛(5)을 통해 탄성 지지됨으로써, 외조(3)가 회전축(Ra)을 중심으로 흔들리는 진동형태에 대응하는 낮은 차수의 고유진동수는 약 2~3Hz 정도의 매우 낮은 회전속도 영역에 나타난다. 세탁기(1)에서 가장 쉽게 진동이 발생하는 것은 세탁탈수조(4)와 펄세이터(43)가 함께 고속회전하는 경우이며, 일반적으로 상기 낮은 차수의 고유진동수에 비해 충분히 높은 소정의 작업속도로 회전시키지만, 가동을 시작해서부터 가속을 진행하는 단계 또는 상기 작업속도로부터 감속하는 단계에서 세탁탈수조(4)의 회전속도가 낮은 차수의 고유진동수에 일치하거나 또는 접근하는 경우, 외조(3)는 회전축(Ra)을 중심으로 흔들리도록 크게 진동한다. 더 나아가, 세탁탈수조(4)의 내부에 투입된 세탁물에 편의가 있을 경우, 회전축(Ra) 회전의 불균형 상태로 되어 가진력(exciting force)이 증가되고, 외조(3)의 진동은 더 커진다.

따라서, 본 실시형태의 세탁기(1)는 외조(3)의 진동을 작게 억제하기 위해, 도 1, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 외조(3)의 변위가 전달되어, 외조(3)에 대해 이를 원래의 위치로 리턴시키는 반작용력을 가하며, 해당 목적을 실현하기 위해 초기장력이 부여된 네 개의 인장 스프링(6~6); 및 외조(3)의 변위가 소정값 이상으로 커진 경우에만 해당 외조(3)의 변위를 인장 스프링(6)에 전달하는 변위 전달 유닛(8); 을 더 구비한다.

각 인장 스프링(6~6)은 일반적으로 데드 스페이스인 본체(2)의 코너부(2a1)에 배치되므로, 진동을 억제하는 기능을 구비하는 동시에 장치 전체의 대형화를 억제할 수 있다.

변위 전달 유닛(8)은 링 형상을 이루는 진동 제한 부재(81)와 해당 진동 제한 부재(81)를 지지하기 위한 네 개의 가요성 로프(rope)(82~82)로 구성된다. 진동 제한 부재(81)는 금속 또는 수지로 형성될 수 있다. 가요성 로프(82)는 신축이 어려운 금속제 등 로프를 이용하여 구성되며, 가요성을 구비하므로, 인장방향에서만 힘의 전달이 진행되고, 압축방향에서는 힘의 전달이 거의 발생하지 않는다.

가요성 로프(82~82)는 외조(3)의 상부 부근과 코너부(2a1) 사이에 배치되며, 그 일단은 진동 제한 부재(81)의 네 부위에 연결되고, 타단은 상기 인장 스프링(6~6) 중의 하나와 각각 연결된다. 더 나아가, 각 인장 스프링(6~6)은 본체(2)의 코너부(2a1~2a1)에 연결된다. 따라서, 진동 제한 부재(81)는 인장 스프링(6~6) 및 가요성 로프(82~82)를 통해, 본체(2)의 네 모서리(코너부(2a1~2a1))에 의해 지지된다. 진동 제한 부재(81)는 외조(3)의 상부 부근에서 외조(3)와 동축으로 배치되며, 외조(3)의 외주면(32a) 사이에서 전체 둘레에 걸쳐 대략 균등한 간극(E)을 형성한다.

도 3은 인장 스프링(6)을 나타낸 단면도이다. 구체적으로 해당 인장 스프링(6)은 스프링 본체(60)에 금속 와이어로 구성되는 인장 코일형의 스프링 부재(60x)를 사용하므로, 도 3의 (a)는 인장 스프링(6)의 스프링 본체(60)를 구성하는 스프링 부재(60x)가 자연길이(L) 상태인 경우를 나타내며, 도면에서 화살표(Fp)는 그 자체가 구비하는 미리 설정된 초기장력을 나타낸다. 또한, 도 3의 (b)의 화살표(Fb)는 초기장력(Fp)과 서로 평형되는 인장력을 가한 경우를 나타내며, 도 3의 (c)의 화살표(Fc)는 초기장력(Fp)을 초과하는 인장력을 가한 경우를 나타낸다. 해당 인장 스프링(6)은 인장력이 초기장력(Fp)을 초과하지 않는 한, 도 3의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 자연길이(L)에서 인장되지 않고, 초기장력(Fp)을 초과하는 인장력(Fc)을 가할 때 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이 인장되기 시작한다.

인장 스프링(6)을 구성하는 스프링 본체(60)의 양단에는 스프링 유지부(71)를 통해 장착부(60b)가 배치되고, 이는 도 1에서 도시한 변위 전달 유닛(8)을 구성하는 적어도 하나의 가요성 로프(82)에 연결되어 "스프링 조립체"(6A)로서의 작용을 발휘한다. 가요성 로프(82)는 양측에 연결될 수도 있다. 이하, 마찬가지이다.

스프링 유지부(71)의 한쪽은 장착부(60b)에 장착된 상기 가요성 로프(82)(도 2를 참조)를 이용하여 외조(3)에 연결되고, 다른 한쪽은 장착부(60b)를 이용하여 본체(2)의 코너부(2a1)(도 2를 참조)에 장착된다. 이로써, 도 2에 도시한 바와 같이, 진동 제한 부재(81)가 스프링 조립체(6A)를 통해 본체(2)의 네 모서리(코너부(2a1~2a1))에 의해 지지되도록 한다.

이와 같이, 진동 제한 부재(81)는 초기장력을 구비하는 네 개의 스프링 조립체(6A~6A)를 통해 지지된다. 이때, 각 가요성 로프(82~82)의 길이에 조금 여유가 있으므로 진동 제한 부재(81)를 지지한 상태에서도 각 인장 스프링(6~6)은 인장되지 않는다.

도 2의 (a)를 사용하여 상기한 바와 같이, 진동 제한 부재(81)가 외조(3)의 외부 둘레에 대해 간극(E)을 유지하도록 배치되므로, 외조(3)가 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이 수평방향(도면의 예에서는 오른쪽 아래방향)으로 간극(E) 이상으로 크게 변위하면, 외조(3)의 외주면(32a)은 진동 제한 부재(81)와 맞닿는다. 이때, 외조(3)의 변위는 변위 전달 유닛(8)을 구성하는 진동 제한 부재(81) 및 가요성 로프(82)를 통해 외조(3)의 변위방향의 반대 측(도면의 예에서는 왼쪽 위)에 위치한 인장 스프링(6)에 전달된다. 설명하여야 할 것은, 해당 가요성 로프(82)의 반대 측에 장착된 가요성 로프(82)는 이완(relaxation)이 증가하지만, 이에 연결된 인장 스프링(6)에 대해 힘의 작용을 생성하지 않는다.

외조(3)의 변위가 전달되어 인장 스프링(6)의 스프링 본체(60)에 자연길이를 초과하는 인장이 조금 발생할 경우, 해당 범위 내에서 인장 스프링(6)의 스프링 본체(60) 자체가 부담한 초기장력(Fp)의 크기만큼의 힘이 인장 스프링(6)의 양단에 작용하고, 진동 제한 부재(81)를 통해 외조(3)에 대해 원래의 위치로 끌어당기는 힘을 가할 수 있다.

도 4의 (a), (b)는 본 실시형태의 세탁기(1)의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다. 이하, 도 1을 참조하면서 도 4의 (a), (b)를 사용하여 세탁기(1)의 외조(3)에 작용하는 힘에 대해 설명한다.

먼저, 상기 네 개의 탄성 지지 유닛(5~5)을 통해 외조(3)를 현가함으로써, 중심으로부터의 변위(e)에 대응하여 외조(3)를 중심으로 리턴시키는 복원력(k×e)을 생성한다. 이때, k는 탄성 지지 유닛(5~5)에 의해 중심방향으로 작용하는 복원력을 탄력으로 간주할 경우(도 4의 (a)를 참조)의 스프링 상수이다. 스프링 상수(k)는 외조(3)를 탄성 지지하는 탄성 지지 강도라 할 수도 있다.

더 나아가, 외조(3)의 질량을 M로 하고, 중심위치(Cg)로부터 거리(변위)(e)만큼 떨어진 회전중심(Cr)을 둘러싸고 외조(3)가 흔들리며 움직이는 경우, 반경방향을 향하는 관성력(원심력)(M×ω²×e)을 생성한다. 여기서, ω는 외조(3)가 흔들릴 때의 각주파수(angular frequency)이며, 세탁탈수조(4)가 회전할 때의 각주파수(ω)와 같다. 또한, 세탁탈수조(4)(도 2를 참조)와 같은 외조(3) 내부의 회전부분의 불균형을 Δm로 하고, 회전중심(Cr)으로부터의 거리를 r로 하면, 해당 불균형으로 인한 관성력(원심력)은 Δm×r×ω²로 된다.

따라서, 이러한 경우에 따라 힘의 평형을 고려한 경우, 하기식과 같은 관계가 얻어진다.

M×ω²×e+Δm×r×ω²＝k×e ......식 (1)

이를 변형하면 하기식으로 된다.

e＝Δm×r×ω²/M×ω²-k......식 (2)

식 (2)에 따라, M×ω²-k＝0를 만족하는 회전속도에 도달한 경우, 변위(e)가 매우 크며, 즉 진동이 커지는 공진 상태로 된다.

더 나아가, 식 (1)의 좌변에서 생성하는 힘을 관성력 Fi로 하고, 우변에서 생성하는 탄성력을 Fk로 하면, 다음과 같이 표시할 수 있다.

Fi＝M×ω²×e+Δm×r×ω²......식 (3)

Fk＝k×e ......식 (4)

도 5는 진폭(변위)(e)을 횡축으로 하고, 관성력(Fi) 및 탄성력(Fk)을 포함하는 진동력(F)을 종축으로 하여 상기 식의 관계를 표시한 그래프이다. 도면에 도시한 직선(L1~L10)은 식 (3)의 관계를 표시하는 관성 특성 직선이고, 직선(La)은 식 (4)의 관계를 표시하는 탄성 특성 직선이며, 이들의 교점은 각주파수(ω)일 때의 진폭(변위)(e)과 진동력(F)을 표시한다.

관성 특성 직선(L1~L10)은 기울기(gradient)가 각주파수(ω)의 평방에 비례되고, 횡축의 절편(교점)은 Δm×r/M으로 표시된다. 관성 특성 직선(L1~L10)은 각각 각주파수(ω)의 크기를 다르게 기재한 직선이며, 각주파수(ω)가 커짐에 따라 직선(L1)으로부터 직선(L2, L3...L10)에 나타낸 바와 같이 진폭(e)과 관성력(Fi)의 관계가 변화하는 상황을 나타낸다. 따라서, 각 관성 특성 직선(L1~L10)과 탄성 특성 직선(La)의 교점은 각각의 각주파수(ω)의 진폭(e)과 진동력(F)의 관계를 나타낸다.

세탁탈수조(4)(도 1을 참조)를 가동시켜 각주파수(ω)가 점차 커지는 단계를 고려할 경우, 진폭(e)과 진동력(F)은 다음과 같이 변화한다.

먼저, 각주파수(ω)가 관성 직선(L1)에 대응하는 각주파수(ω)로 된 경우, 관성 특성 직선(L1)과 탄성 특성 직선(La)의 교점(P1)에 대응하는 진폭(e)과 진동력(F)을 생성한다. 각주파수(ω)가 커져, 관성 특성 직선(L2)에 대응하는 각주파수(ω)로 된 경우, 관성 특성 직선(L2)과 탄성 특성 직선(La)의 교점(P2)에 대응하는 진폭(e)과 진동력(F)을 생성한다. 더 나아가, 각주파수(ω)가 커져, 관성 특성 직선(L3)에 대응하는 각주파수(ω)로 된 경우, 관성 특성 직선(L3)과 탄성 특성 직선(La)의 교점(P3)에 대응하는 진폭(e)과 진동력(F)을 생성한다. 해당 상태에서 각주파수(ω)가 더 커져 관성 직선(L4)으로 전환하려는 상태가 될 경우, 관성 특성 직선(La)과의 교점에 대응하는 진폭(e)은 매우 크다.

그러나, 상기한 바와 같이, 본 실시형태에서 외조(3)와 본체(2) 사이에 간극(E)을 두고 변위 전달 유닛(8)을 구성하는 진동 제한 부재(81)를 배치하고, 가요성 로프(82) 및 인장 스프링(6)을 통해 해당 진동 제한 부재(81)와 본체(2)를 연결함으로써, 인장 스프링(6)의 작용을 통해 더 강한 힘으로 외조(3)를 중심방향으로 끌어당긴다. 이때, 인장 스프링(6)에는 사전에 초기장력(Fp)을 부여하였으므로 약간 인장된 경우에도 초기장력(Fp)의 크기만큼의 힘이 추가되어 외조(3)에 작용한다. 즉, 외조(3)가 크게 진동하여 간극(E) 이상으로 변위한 경우, 초기장력(Fp)을 구비하여 급격하게 큰 탄성력이 작용하므로 스프링 상수(k)는 크게 나타난다. 즉, 탄성 특성 직선(La)은 진폭(e)이 간극(E) 이상인 영역에서는 기울기가 더 큰 탄성 특성 직선(Lb)으로 전이한다.

이로써, 진폭과 진동력이 관성 직선(L4)과 탄성 특성 직선(Lb)의 교점(P4)에 대응하는 진폭(e)과 진동력(F)으로 되어, 진폭(e)이 급격히 작아진다. 이는 인장 스프링(6)의 작용을 통해 외조(3)의 낮은 차수의 고유진동수가 변화하였음을 나타내며, 각주파수(ω)와 편차가 발생함으로써 진동이 저감한다.

진폭(e)이 간극(E)보다 작아지게 되므로 외조(3)의 낮은 차수의 고유진동수는 다시 원상태로 돌아오지만, 이때 각주파수(ω)는 낮은 차수의 고유진동수보다 커지고, 공진이 재차 발생하지 않는 상태에서, 진폭(e)이 작은 상태를 유지할 수 있다. 즉, 각주파수(ω)가 커져 예를 들어 관성 직선(L5, L6)으로 전환하여도, 관성 직선과 탄성 특성 직선(La)의 교점(P5, P6)에 나타난 바와 같이 진폭(e)이 간극(E)을 초과하지 않고 작은 수준을 유지할 수 있다.

설명하여야 할 것은, 탄성 특성 직선(Lb)은 반드시 원점을 통과하지 않아도 되며, 스프링 상수(k)가 급격히 커지는 관계를 나타내면 된다. 즉, 초기장력(Fp)을 충분히 크게 설정하면, 초기장력(Fp)을 가할 때의 연신량(elongation)(ΔL) 및 간극(E)(도 2를 참조)의 크기를 적당하게 변경할 수 있다.

상기한 바와 같이, 외조(3)와 본체(2) 사이에 간극(E)을 두고 변위 전달 유닛(8)을 구성하는 진동 제한 부재(81)를 배치하고, 가요성 로프(82) 및 인장 스프링(6)을 통해 해당 진동 제한 부재(81)와 본체(2)를 연결함으로써, 세탁탈수조(4)를 회전시켜 소정의 작업속도까지 증속시키는 기간에 각주파수(ω), 즉 회전속도가 외조(3)의 낮은 차수의 고유진동수에 접근하고, 진폭(e)이 간극(E)을 초과할 정도로 커지는 경우, 외조(3)는 진동 제한 부재(81)와 맞닿는다. 가요성 로프(82)를 통해 진동 제한 부재(81)와 연결되는 인장 스프링(6)은 초기장력(Fp)을 초과하여 낮은 차수의 고유진동수를 증가시킴으로써 진동을 저감할 수 있다. 더 나아가, 진폭(e)이 간극(E)보다 작아진 경우에는 낮은 차수의 고유진동수가 원상태로 되돌아오지만, 세탁탈수조(4)의 회전속도가 커져 낮은 차수의 고유진동수에서 이미 멀어진 상태로 되므로 진동이 커지는 것을 억제할 수 있다.

이로써, 진동 및 소음을 작게 억제할 수 있고, 세탁기(1)의 배치 장소 주변의 환경을 개선할 수 있다. 더 나아가, 본체(2)와 외조(3)의 간극(E)을 작게 설정하여도, 진동으로 인해 이들이 격렬하게 충돌하여 손상되는 것을 억제할 수 있으므로, 외조(3)에 대해 본체(2)를 작게 설정하여 세탁기(1) 전체를 소형화할 수 있다. 또한, 본체(2)의 크기를 유지하고 외조(3)를 크게 설정할 경우에는 세탁기(1) 전체의 크기를 변경할 필요 없이 세탁 용량을 커지게 할 수 있다.

또한, 외조(3)의 변위가 커질 때, 탄성 지지 유닛(5~5) 외에, 외조(3)를 중심방향으로 리턴시키는 복원력을 얻기 위해 사용한 인장 스프링(6)이 스프링 본체(60) 자체의 초기장력을 이용하였으므로, 초기장력의 제어가 쉬워지고, 스프링 본체 이외의 부품이 필요하지 않다. 더 나아가, 진동 제한 부재(81)와 스프링 조립체(6A)를 연결함으로써, 인장 스프링(6)의 스프링 부재에 자연길이를 초과하는 인장이 발생하지 않은 상황에서 보다 쉽게 조립을 진행할 수 있다.

또한, 진동 제한 부재(81)가 링 형상으로 구성되므로, 외조(3)가 회전축(Ra)에 교차되는 어느 한 방향으로 변위가 발생한 경우에도, 수평방향으로의 변위량이 간극(E)을 초과하기 때문에 외조(3)가 진동 제한 부재(81)에 접촉하여 변위될 수 있다. 따라서, 변위방향과 반대 측의 하나의 인장 스프링(6), 또는 복수 개의 인장 스프링(6~6)과 작용함으로써, 외조(3)를 지지하는 탄성 지지 강도를 변경하여 고유진동수에서 편이(deviation)되도록 할 수 있다.

설명하여야 할 것은, 본 실시형태에서 인장 스프링(6)의 스프링 본체(60)에 도 3에 도시한 스프링 부재(60x)만 사용한 구성을 채용하였지만, 스프링 본체(60)에 도 9에 따라 후술할 감쇠장치(60y)를 구비하거나, 또는 도 18에 따라 후술할 제한 축체(72)를 구비하는 스프링 본체를 교체하여 사용할 수도 있다.

(제2실시형태)

도 6은 전술한 제1실시형태의 도 1에 대응되며, 본 발명의 제2실시형태에 따른 세탁기(201)를 나타낸 종단면도이다. 도 7은 외조(3)가 수평방향으로 변위한 상태를 나타내는 도면이다. 더 나아가, 도 8의 (a), (b)는 각각 전술한 제1실시형태의 도 2의 (a), (b)에 대응한다. 즉, 도 8의 (a)는 도 6의 A-A 위치 측의 단면도이고, 도 6은 도 8의 (a)의 B-B 위치 측의 단면도이다.

이들 도 6 및 도 8의 (a)에 도시한 세탁기(201)는, 후술할 구성 이외는 모두 제1실시형태(도 1~도 5)에 따른 세탁기(1)와 동일하므로 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 부여하고 설명을 생략한다.

세탁기(201)는 제1실시형태의 진동 제한 부재(81)(도 1을 참조)에 해당되는 부재를 구비하지 않고, 변위 전달 유닛(208)은 네 개의 가요성 로프(282~282)로 구성된다. 또한, 각 가요성 로프(282~282)의 일단은 외조(3)의 상부 부근과 코너부(2a1) 사이에 배치되며, 외조(3)를 구성하는 측판(32)의 외주면(32a)의 상부 네 부분에 일체로 배치된 고정부재(236~236)에 장착된다. 가요성 로프(282~282)는 신축이 어려운 금속제 등 로프를 이용하여 구성되며, 가요성을 구비하므로, 인장방향에서만 힘의 전달이 진행되고 압축방향에서는 힘의 전달이 거의 발생하지 않는다.

더 나아가, 가요성 로프(282~282)의 타단은 도 9에 도시한 인장 스프링(6)을 통해 본체(2)에 연결된다. 인장 스프링(6)은 미리 설정한 초기장력을 구비하는 스프링 부재(60x)를 포함하는 스프링 본체(60)에서 변위 전달 유닛을 구성하는 적어도 하나의 가요성 로프(282)에 연결되어 "스프링 조립체"(206A)로서의 작용을 발휘한다. 이때, 각 가요성 로프(282~282)의 길이에는 여유가 있으므로 각 인장 스프링(6~6)에는 자연길이를 초과하는 인장이 발생하지 않는다.

동일 도면의 (a)에 도시한 인장 스프링은 스프링 본체(60)를 구성하는 케이싱(casing)(61) 내에 감쇠장치(60y)를 조립하여 일체화하여 구성된다. 감쇠장치(60y)는 도시예에서는 피스톤(62b)이 실린더실(62a) 내를 왕복 운동하도록 구성된 오일 댐퍼식 장치이고, 스프링 부재(60x)의 일단은 케이싱 외부의 장착부(60b)에 연결되고, 감쇠장치(60y)를 구성하는 피스톤 로드(62c)의 타단은 케이싱(61) 외부의 장착부(60b)에 연결되며, 스프링 부재(60x)의 타단과 피스톤 로드(62c)의 일단은 내부의 연결부(60a)에 의해 연결된다. 또한, 이와 같은 구조를 채용한 스프링 본체(60) 및 가요성 로프(282)로 구성된 스프링 조립체(206A)는 본체(2)와 외조(3) 사이에 연결되며, 변위 전달 유닛인 가요성 로프(282)를 통해 전달된 변위를 감쇠한다.

도 7 및 도 8의 (b)는 외조(3)가 전술한 상태에서 회전축(Ra)과 교차하는 방향으로 변위한 상태를 나타낸다. 외조(3)의 수평방향의 변위(e)가 미리 설정한 소정값 이상으로 커진 경우, 변위방향과 반대 측의 가요성 로프(282)가 긴장()되고, 인장 스프링(6)에 외조(3)의 변위를 전달한다. 이때, 긴장되는 가요성 로프(282)의 반대 측에 장착된 가요성 로프(282)는 이완이 증가하지만 외조(3)에 대해 힘의 작용을 생성하지 않는다. 설명하여야 할 것은, 긴장된 가요성 로프(282)를 통해 외조(3)의 변위를 인장 스프링(6)에 전달하는데 필요한 변위량으로 설정되는 상기 소정값은 제1실시형태의 간극(E)(도 2를 참조)에 해당된다.

상기한 바와 같은 구성을 채용함으로써, 먼저 상기 제1실시형태의 기본적인 동작과 마찬가지로 외조(3)가 크게 흔들리고, 그 변위(e)가 소정값 이상에 도달한 경우, 해당 변위는 변위 전달 유닛(208)을 구성하는 가요성 로프(282)를 통해 인장 스프링(6)에 전달되며, 인장 스프링(6)은 외조(3)에 대해 변위와 반대되는 방향으로 끌어당기는 힘을 작용할 수 있다. 따라서, 제1실시형태의 경우와 마찬가지로, 외조(3)의 탄성 지지 강도를 급격하게 변화시킴으로써 고유진동수에서 편이되도록 하여 진동을 저감시킬 수 있다.

더 나아가, 변위 전달 유닛(208)이 가요성 로프(282)로 구성되므로, 제1실시형태에 비해 구성을 더 간소화하며 제조비용의 저감을 실현할 수 있다.

이외, 감쇠장치(60y)의 기능도 진동을 억제하는데 도움이 된다. 즉, 도 5에 따라 상기한 바와 같이, 진폭(e)과 진동력(F)은 관성 특성 직선(L1)과 탄성 특성 직선(La)의 교점이 P1→P2→P3으로 전이한 후, 외조(3)가 크게 진동하여 간극(E) 이상으로 변위한 경우, 초기장력을 구비하여 급격하게 큰 탄력이 작용하므로 스프링 상수(k)는 크게 나타나고, 탄성 특성 직선(La)은 진폭(e)이 간극(E) 이상인 영역에서 기울기가 더 큰 탄성 특성 직선(Lb)으로 전이한다.

이로써, 진폭과 진동력이 관성 직선(L4)과 탄성 특성 직선(Lb)의 교점(P4)에 대응하는 진폭(e)과 진동력(F)으로 되어 진폭(e)이 급격히 작아진다. 이는 인장 스프링(6)의 작용을 통해 외조(3)의 낮은 차수의 고유진동수가 변화하였음을 나타내며, 각주파수(ω)와 편차가 발생함으로써 진동이 저감한다.

이때, 감쇠장치(60y)가 동시에 작동하여 진동이 감쇠진동으로 되어 공진의 최대치가 작아지므로, 이에 따라 실제의 진동 진폭도 더 작아지고 외조(3)의 과도한 흔들림을 더 앞당겨 가라앉힐 수 있다.

설명하여야 할 것은, 본 실시형태에서 인장 스프링에 도 9의 (a)에 도시한 구조를 사용하지만, 도 9의 (b)에 따라 후술하는 바와 같이 스프링 본체(60)의 케이싱 내에 가요성 로프(282)를 내재시키는 구성, 또는 도 3에 도시한 스프링 부재(60x)의 초기장력만 사용한 구성을 채용할 수도 있다. 또는, 도 18에 따라 후술할 가압 설정 유닛(7)을 사용하여 초기장력을 설정하는 구성을 채용할 수도 있다.

(제3실시형태)

도 10은 전술한 제1실시형태의 도 1에 대응되며, 본 발명의 제3실시형태에 따른 세탁기(301)를 나타낸 종단면도이다. 더 나아가, 도 11은 상기 제1실시형태의 도 2의 (a)에 대응된다. 즉, 도 11은 도 10의 A-A 위치 측의 단면도이고, 도 10은 도 11의 B-B 위치 측의 단면도이다.

이들 도 10 및 도 11에 도시한 세탁기(301)는, 후술할 구성 이외는 모두 제1실시형태(도 1~도 5)에 따른 세탁기(1)와 동일하므로 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 부여하고 설명을 생략한다. 설명하여야 할 것은, 도 10은 후술할 변위 전달 유닛(308)의 일부를 생략하여 기재한 도면이다.

세탁기(301)는 제1실시형태의 진동 제한 부재(81)(도 1을 참조)에 해당되는 부재를 구비하지 않고, 변위 전달 유닛(308)은 스트랩체(381~381)로 구성된다. 외조(3)의 외부 둘레에는 인장 스프링(6~6)을 구성하는 네 개의 스프링 본체(60)가 배치된다. 여기에서의 스프링 본체(60)는 도 3에 도시된 그 자체가 초기장력을 구비하는 스프링 부재(60x)만 사용한 스프링 본체로 설명되었지만, 도 9의 (a)에 도시된 스프링 부재(60x)와 감쇠장치(60y)를 함께 사용한 상기 스프링 본체로도 설명될 수 있는 바, 상기의 임의의 1종을 사용할 수 있다. 이들 인장 스프링(6~6)을 구성하는 스프링 본체(60)의 양단에는 가요성을 구비하는 스트랩체(381)를 각각 연결하여 스프링 조립체(206A)를 구성한다.

도 12의 (a)는 도 11의 세탁기(301)에 배치되는 인장 스프링(6)을 하나만 사용하여 간략화하여 나타낸 도면이다. 또한, 도 12의 (b)는 도 11의 (a)의 인장 스프링(6)의 주변을 확대하여 나타낸 도면이다.

도 12의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 인장 스프링(6)은 외조(3)의 외주면(32a)에 배치된 베이스(base)(336) 위에 배치됨으로써, 상하방향으로 위치가 제한된다. 인장 스프링(6)의 양단에는 각각 스트랩체(381, 381)의 일단이 연결되며 각 스트랩체(381, 381)의 타단은 본체(2)의 코너부(2a1)에 고정된다.

인장 스프링(6) 및 이에 직렬 연결되는 스트랩체(381, 381)의 길이에는 여유가 있으며, 이들과 외조(3)의 외주면(32a) 사이에는 소정의 간극이 설정되고, 외조(3) 주위의 약 2/3을 커버한다. 이 상태에서 인장 스프링(6)에는 자연길이를 초과하는 인장이 발생하지 않는다.

설명하여야 할 것은, 반드시 인장 스프링(6) 및 이에 직렬 연결되는 스트랩체(381, 381)를 통해 외조(3)의 2/3을 커버해야 하는 것은 아니며, 전체 인장 스프링(6~6)(도 11을 참조)을 통해 회전축(Ra)과 직교하는 전체 방향의 제한을 실현할 수 있으면 된다.

도 13의 (a) 및 도 13의 (b)는 외조(3)가 전술한 상태에서 회전축(Ra)과 교차하는 방향(도면에서 왼쪽 아래방향)으로 변위한 상태를 나타내는 도면이다. 외조(3)의 수평방향의 변위(e)가 미리 설정한 소정값 이상으로 커진 경우, 변위방향과 반대방향의 코너부(2a1)에 고정된 스트랩체(381)가 긴장되고, 인장 스프링(6)에 외조(3)의 변위를 전달한다. 설명하여야 할 것은, 긴장된 스트랩체(381)를 통해 외조(3)의 변위를 인장 스프링(6)에 전달하는데 필요한 변위량으로 설정되는 상기 소정값은 제1실시형태의 간극(E)(도 2를 참조)에 해당된다.

인장 스프링(6)이 자연길이를 기준으로 약간 인장되고, 양단의 장착부(60b)의 상대 위치가 변위한 경우, 초기장력(Fp)의 크기만큼의 힘이 추가되어 양단의 스트랩체(381, 381)에 작용한다.

상기한 바와 같은 구성을 채용함으로써, 외조(3)가 크게 흔들리고, 그 변위량이 소정값 이상에 도달한 경우, 해당 변위는 변위 전달 유닛(308)을 구성하는 스트랩체(381)를 통해 인장 스프링(6)에 전달되며, 인장 스프링(6)은 외조(3)에 대해 변위와 반대되는 방향으로 끌어당기는 힘을 작용할 수 있다. 이와 같은 스트랩체(381) 및 인장 스프링(6)을 네 세트 구비하되(도 11을 참조), 외조(3)를 중심으로 균등하게 배치함으로써, 외조(3)가 어느 한 방향으로 변위한 경우에도 그 변위를 인장 스프링(6)에 전달할 수 있다. 따라서, 제1실시형태의 경우와 마찬가지로, 외조(3)의 탄성 지지 강도를 급격하게 변화시킴으로써 고유진동수에서 편이되도록 하여 진동을 저감시킬 수 있다. 설명하여야 할 것은, 스트랩체(381) 및 인장 스프링(6)을 최저 두 세트 배치하여 회전축(Ra)을 중심으로 대면되게 배치함으로써 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 변위 전달 유닛(308)을 통해 외조(3)의 변위를 인장 스프링(6)에 전달하여, 인장 스프링(6)이 인장되는 과정, 더 나아가 외조(3)가 원래의 위치로 복귀함에 따라 인장 스프링(6)의 전체 길이가 짧아지는 과정에서 스트랩체(381)의 내측이 외조(3)의 외주면(32a)과 슬라이딩하여 마찰저항력을 생성함으로써, 댐퍼로서의 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 본 실시형태와 같이 스트랩체(381)를 사용함으로써 더 양호한 진동 억제 효과를 얻을 수 있다.

설명하여야 할 것은, 본 실시형태에서는 인장 스프링(6)의 스프링 본체(60)를 도 3에 도시한 스프링 부재(60x)만 구비하는 구성의 스프링 본체를 채용하여 설명하였지만, 도 9에 따라 설명한 스프링 부재(60x)와 감쇠장치(60y)를 함께 사용한 스프링 본체를 채용하거나, 도 18에 따라 후술할 제한 축체를 사용하여 초기장력을 부여하는 스프링 본체를 채용할 수도 있다.

(제4실시형태)

도 14는 상기 제2실시형태의 변형예를 나타내는 도면이다. 상기 제2실시형태에서는 도 9의 (a)에 도시한 스프링 본체(60)에 외부 장착한 변위 전달 유닛, 즉 가요성 로프(282)를 완곡하여 스프링 조립체(206A)를 본체(2)와 외조(3) 사이에 연결시키지만, 변위 전달 유닛인 가요성 로프(282)를 동일 도면의 (b)에 도시한 스프링 조립체(206A)의 스프링 본체(60)를 구성하는 스프링 부재(60x)와 감쇠장치(60y) 사이에 내재시켜 일체화 함으로써, 양단의 장착부(60b)에 장착되는 부재(282x)를 비 가요성 부재로 설정할 수 있다. 즉, 도 14에 도시한 바와 같이, 보기에는 이완되지 않은 상태에서 해당 스프링 조립체(206A)를 본체(2)와 외조(3) 사이에 직선 형상으로 장착할 수 있다. 이러한 구성을 채용하면, 도 9의 (b)에 도시한 내부의 가요성 로프(282)가 인장되지 않은 범위 내에서 외조(3)에 일정한 흔들림을 허용하고, 가요성 로프(282)가 인장되는 단계로부터 인장 스프링(6)의 스프링 부재(60x)와 감쇠장치(60y)가 작동하기 시작한다.

이와 같은 구조를 채용함으로써, 스프링 조립체(206A)의 일체화를 촉진할 수 있고, 조작 및 장착 절차도 개선할 수 있다.

(제5실시형태)

도 15는 전술한 제1실시형태의 도 1에 대응되며, 본 발명의 제5실시형태에 따른 세탁기(501)를 나타낸 종단면도이다. 더 나아가, 도 16은 전술한 제1실시형태의 도 2의 (a)에 대응된다. 즉, 도 16은 도 15의 A-A 위치 측의 단면도이고, 도 15는 도 16의 B-B 위치 측의 단면도이다.

이들 도 15 및 도 16에 도시한 세탁기(501)는, 후술할 구성 이외는 제1, 제2, 제4실시형태의 세탁기(1)와 동일하므로 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 부여하고 설명을 생략한다.

세탁기(501)는 제1실시형태의 진동 제한 부재(81)(도 1을 참조)에 해당되는 부재를 구비하지 않고, 인장 스프링(6)의 스프링 본체(60)와 가요성 로프(282)를 포함하는 스프링 조립체(206A)는 도 14의 스프링 조립체와 동일하다. 외조(3) 외부 둘레의 등거리의 네 부위에는 플랜지(flange)(536)가 일체로 배치되고, 이들 플랜지(536)와 본체(21)의 네 모서리(코너부(2a1~2a1)) 중 가장 근접한 두 모서리의 사이는 각각, 그 사이에 스프링 본체(60)를 개재시킨 스프링 조립체(206A)를 통해 연결된다. 인장 스프링(6)의 스프링 본체(60)는 미리 설정한 초기장력을 가지는 스프링 부재(60x)를 구비하고, 변위 전달 유닛을 구성하는 적어도 하나의 가요성 로프(282)로 "스프링 조립체"(206A)를 구성한다(도 9의 (b)를 참조).

또한, 해당 스프링 조립체(206A)는 일단이 본체(2)의 코너부(2a1)에 장착되고, 타단은 대략 접선방향으로 연장되어 외조(3)의 플랜지(536)에 장착된다. 즉, 하나의 코너부(2a1)로부터 두 개의 스프링 조립체(206A)가 외조(3)의 외부 둘레에 대해 서로 다른 대략 접선방향으로 쌍으로 연장되고, 한 쌍의 해당 스프링 조립체(206A)를 스프링체(206P)로 하여, 회전축(Ra)의 반대 측에 위치하면서 상기 코너부(2a1)의 대각에 위치하는 코너부(2a1) 측에도 배치하여, 적어도 이 한 세트의 스프링체(206P, 206P)로 인장 스프링(6)을 구성한다. 본 실시형태에서 한 세트의 스프링체(206P, 206P)는 다른 대각에 위치한 본체(2)의 코너부(2a1)와 외조(3)의 플랜지(536) 사이에도 배치되고, 총 두 세트의 스프링체(206P, 206P)를 통해 상기 인장 스프링(6)을 구성한다.

상기 구성을 채용함으로써, 외조(3)가 도 17에 도시한 바와 같이 회전축(Ra)을 중심으로 회전방향을 따라 크게 흔들리며, 그 변위량이 소정값 이상에 도달하는 경우, 해당 변위는, 스프링체(206P)를 구성하는 한 쌍의 스프링 조립체(206A, 206A) 중 회전방향의 선행 측에 위치하는 스프링 조립체(206A)를 인장시키고, 회전방향의 후행 측(Retard side)에 위치하는 스프링 조립체(206A)를 수축시키는 방식으로 전달된다. 인장 측의 스프링 조립체(206A)의 스프링 본체(60)는 외조(3)에 대해 변위와 반대되는 방향인 원래의 위치로 끌어당기는 힘을 작용할 수 있다. 이와 같은 한 쌍의 스프링 조립체(206A)를 포함하는 스프링체(206P)를 회전축(Ra)을 사이에 둔 대각 위치 측에 세트로 배치함으로써, 외조(3)의 좌우 어느 한쪽의 회전에 대해 모두 이를 해소하는 반작용력을 가하여 진동을 저감시킬 수 있어, 세탁탈수조(4)를 확실하게 작동시킬 수 있다.

이외, 이와 같은 스프링체(206P)의 배치는 제2실시형태에서 설명한 바와 같이, 외조(3)가 수평방향으로 변위할 때, 변위량이 소정값 이상에 도달하는 경우, 외조(3)가 멀어지는 측에 연결된 스프링체(206P)를 구성하는 한 쌍의 스프링 조립체(206A)는 인장되고, 외조(3)가 가까워지는 측에 연결된 스프링체(206P)를 구성하는 한 쌍의 스프링 조립체(206A)는 수축되도록 변위가 전달되므로, 인장 측의 스프링 조립체(206A)의 스프링 본체(60)는 외조(3)에 대해 변위와 반대방향인 원래의 위치로 끌어당기는 힘을 작용하며, 공진점을 회피한 구동을 진행할 수 있다.

더 나아가, 본 실시형태에서 이와 같은 스프링체(206P) 세트는 기타 대각 위치에도 총 두 세트 배치되므로, 진동 저감 효과를 더 한층 향상시키는 것을 기대할 수 있다.

설명하여야 할 것은, 본 실시형태에서 인장 스프링(6)은 도 9에 도시한 감쇠 기능을 구비한 구조의 스프링, 특히 동일 도면의 (b)에 도시한 제한 로프(282)를 내장한 타입의 스프링을 채용하였지만, 동일 도면의 (a)에 도시한 타입의 스프링을 채용할 수도 있고, 더 나아가 도 3에 도시한 스프링 부재(60x)만 사용하여 구성된 스프링일 수도 있다.

더 나아가, 상기 각 실시형태에서 인장 스프링을 구성하는 스프링 본체(60)의 초기장력에 있어서, 도 18에 도시한 제한 축체를 채용할 수도 있다. 도시예의 인장 스프링(6)의 내부에는 인장 스프링(6)의 길이방향에 따라 제한 축체(72)가 배치된다.

도 18은 인장 스프링(6)의 초기장력을 부여하기 위해 가압 설정 유닛(7)을 채용한 일례를 나타내는 단면도이다. 구체적으로 도 18의 (a)는 인장 스프링(6)이 자연길이(L)의 상태일 경우를 나타내는 도면이다. 또한, 도 18의 (b)는 인장 스프링(6)의 양단에 초기장력을 구성하는 가압(Fp)을 가하여 ΔL만큼만 연장시키고 그 길이를 유지시키는 상태를 나타내는 도면이다.

인장 스프링(6)의 내부에 제한 축체(72)를 삽입함으로써, 해당 제한 축체(72)를 통해 스프링단 제한부(71, 71)의 원판부(71a, 71a) 사이의 상대 위치가 제한된다. 이렇게 함으로써 스프링단 제한부(71, 71)를 통해 초기장력(Fp)을 가하여 인장 스프링(6)을 자연길이(L)보다 ΔL만큼만 연장시킨 상태에서 인장 스프링(6)을 유지시킬 수 있다. 즉, 스프링단 제한부(71, 71) 및 제한 축체(72)는 인장 스프링(6)에 초기장력(Fp)을 설정하기 위한 가압 설정 유닛(7)의 기능을 발휘한다.

도 18의 (c)는 도 18의 (b)의 상태에서 인장 스프링(6)을 더 연장시킨 상태를 나타내는 도면이다. 해당 도면에 도시한 바와 같이, 가압 설정 유닛(7)은 인장 스프링(6)의 양단에 가압(Fp)을 초과하는 힘을 가했을 경우, 인장 스프링(6)을 인장시킬 수 있다. 즉, 가압 설정 유닛(7)은 인장 스프링(6)의 인장방향으로의 변형을 허용하는 동시에, 가압(Fp)을 설정한 상태를 기준으로 하여 짧아지는 방향으로의 변형을 제한한다.

외조(3)의 변위가 전달되어 인장 스프링(6)에 가압 설정할 때를 기준으로 하는 인장이 약간 생성한 경우, 가압 설정 유닛(7)에 의한 제한이 해제됨으로써, 이때까지 인장 스프링의 스프링 본체 자체가 부담한 초기장력(Fp) 크기만큼의 힘이 인장 스프링(6)의 양단에 작용하고, 진동 제한 부재(81)를 통해 외조(3)에 변위와 반대방향인 원래의 위치로 끌어당기는 힘을 가할 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하였으나, 각 부분의 구체적인 구성은 상기 실시형태에 한정되지 않는다.

예를 들어, 상기 실시형태에서 감쇠장치(60y)는 스프링 본체(60) 내에 배치되었지만, 스프링 본체(60) 외부에 구성될 수도 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 외조(3)가 내부에서 지지하는 내조를 세탁탈수조(4)로서 구성하였지만, 본 발명은 내조의 고속회전이 필요한 경우에 양호하게 적용할 수 있으므로, 내조가 단지 세탁조 또는 탈수조로만 사용하여도 상기 구성에 적용할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 외조(3)의 축방향을 수직방향으로 설정하였지만, 사선 윗방향을 향하도록 설정하여도 마찬가지로 본 발명에 적용할 수 있다. 또한, 외조(3)의 축방향이 수평방향인 드럼형 세탁기에서도 본 발명을 이용하여 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

기타 구성은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형을 할 수 있다.

1: 세탁기;
2: 본체;
2a: 내부공간;
2a1: 코너부;
3: 외조;
4: 세탁탈수조(내조);
5: 탄성 지지 유닛;
6: 인장 스프링;
6A: 스프링 조립체;
7: 가압 설정 유닛;
8, 208, 308: 변위 전달 유닛;
34: 모터;
60: 스프링 본체;
60x: 스프링 부재;
60y: 감쇠장치;
82: 가요성 로프;
101: 세탁기;
206A: 스프링 조립체;
206P: 스프링체;
282: 가요성 로프;
301, 401, 501: 세탁기;
Fp: 초기장력;
Ra: 회전축

Claims (4)

1. 내부공간이 형성된 본체; 상기 본체의 내부공간에 배치된 외조; 상기 외조의 내부에 배치되어 회전 가능하게 지지된 내조; 상기 외조에 배치되어 상기 내조를 회전시키는 모터; 및 상기 외조를 상기 본체에 탄성 지지하는 탄성 지지 유닛; 을 구비하는 세탁기에 있어서,
   상기 외조와 상기 본체 사이에 배치되어 상기 외조의 변위가 전달됨으로써 상기 외조에 이를 원래의 위치로 회복시키는 반작용력을 가하는 복수 개의 인장 스프링; 및
   상기 외조의 변위가 소정값 이상에 도달한 경우에만 상기 외조의 변위를 상기 인장 스프링에 전달하는 변위 전달 유닛; 을 포함하며,
   상기 인장 스프링은 미리 설정된 초기장력을 구비하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 인장 스프링은 상기 내조의 회전축에 대해 축대칭되도록 배치되는 적어도 한 세트의 스프링체를 포함하며,
   상기 스프링체는 각각 한 쌍의 스프링 조립체로 구성되고, 상기 스프링 조립체는 미리 설정된 초기장력을 구비하는 스프링 본체와, 상기 변위 전달 유닛을 구성하는 적어도 하나의 가요성 로프를 포함하며,
   상기 스프링체의 각 스프링 조립체는 일단이 본체의 코너부에 장착되고, 타단이 외조의 서로 다른 대략 접선방향에 고정되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
3. 내부공간이 형성된 본체; 상기 본체의 내부공간에 배치된 외조; 상기 외조의 내부에 배치되어 회전 가능하게 지지된 내조; 상기 외조에 배치되어 상기 내조를 회전시키는 모터; 및 상기 외조를 상기 본체에 탄성 지지하는 탄성 지지 유닛; 을 구비하는 세탁기에 있어서,
   상기 외조와 상기 본체 사이에 배치되어 상기 외조의 변위가 전달됨으로써 상기 외조에 이를 원래의 위치로 회복시키는 반작용력을 가하는 복수 개의 인장 스프링;
   상기 외조의 변위가 소정값 이상에 도달한 경우에만 상기 외조의 변위를 상기 인장 스프링에 전달하는 변위 전달 유닛; 및
   상기 변위 전달 유닛에 의해 전달된 변위를 감쇠하는 감쇠장치;를 포함하며,
   상기 인장 스프링은 미리 설정된 초기장력을 구비하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 인장 스프링은 상기 내조의 회전축에 대해 축대칭되도록 배치되는 적어도 한 세트의 스프링체를 포함하며,
   상기 스프링체는 각각 한 쌍의 스프링 조립체로 구성되고, 상기 스프링 조립체는 미리 설정된 초기장력을 구비하는 스프링 본체와, 상기 변위 전달 유닛을 구성하는 적어도 하나의 가요성 로프를 포함하며,
   상기 스프링체의 각 스프링 조립체는 일단이 본체의 코너부에 장착되고, 타단이 외조의 서로 다른 대략 접선방향에 고정되는 것을 특징으로 하는 세탁기.

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