WO2017082674A1

WO2017082674A1 - 세탁기 및 세탁기용 풀리

Info

Publication number: WO2017082674A1
Application number: PCT/KR2016/013005
Authority: WO
Inventors: 시마다요시나리; 모리카즈시; 나카시마타카히로
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2015-11-13
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2017-05-18
Also published as: US20180327955A1; KR20180071246A; KR102596936B1; JP2017086686A; US11131051B2

Abstract

풀리의 중량 증가를 회피하면서 그 강성을 향상시킴으로써, 공진에 기인한 과대한 소음을 저감할 수 있도록 한다. 드럼(9)이 수조(5)의 내부에 회전 가능하게 수용되어 있는 세탁기(1)이다. 드럼(9)에 고정된 풀리(20)를 엔드리스 벨트(13)를 통하여 회전 구동하는 모터(11)를 구비한다. 풀리(20)는, 보스(22)로부터 방사형으로 뻗어 외륜(21)을 지지하는 복수의 암(23)을 갖고 있다. 암(23)에, 축방향으로의 휨에 대한 단면 계수가 보스(22)로부터 외륜(21)을 향해 서서히 작아지는 변단면부(24)가 형성되어 있다.

Description

세탁기 및 세탁기용 풀리

본 발명은 드럼에 직접 장착되어 있는 풀리(pulley)에 기인하여 발생하는 소음이나 진동을 억제하는 기술에 관한 것이다.

드럼에 직접 장착되어 있는 풀리로서, 중앙의 보스로부터 방사형으로 뻗는 복수의 암으로 외륜을 지지하는 형상의 풀리는, 예를 들면, 유럽 특허출원 공개 명세서(EP0823503A2)에 개시되어 있다. 단, 그 풀리의 암은 축방향의 두께가 일정한 띠판 형상을 이루고 있다.

또, 세탁기의 진동이나 소음을 방지하는 풀리는, 일본 공개특허공보 평11-114282호에 개시되어 있다. 단, 그 풀리는, 중앙에 축 구멍을 갖는 원판형의 내측 풀리와, 그 주위에 배치된 고리판형의 외측 풀리와, 이들 내측 풀리 및 외측 풀리의 사이의 간극에 삽입되는 고무 등의 흡진 부재로 구성되어 있고, 풀리에 전달되는 진동을 흡진 부재에 의하여 감쇠, 흡수하도록 하고 있다.

대부분의 세탁기에는, 외주면에 다수의 탈수공을 갖는 드럼이 수조의 내부에 회전 가능하게 수용되어 있다. 세탁 시나 헹굼 시의 드럼은 저속으로 회전 제어되지만, 다량이 물이 머물러 있기 때문에 고 토크(high torque)로 구동할 필요가 있고, 탈수 시의 드럼은 배수되고 있기 때문에 저 토크(low torque)로 구동할 수 있지만, 원심력을 이용하기 때문에 고속 회전으로 구동할 필요가 있다.

즉, 드럼을 회전 구동하는 모터는, 저속 고 토크로부터 고속 저 토크에 이르는 특유의 출력 성능이 요구된다. 이로 인하여, 이러한 특유의 조건으로 적절히 회전 구동하기 위해서는, 드럼의 축부를, 동력원인 모터의 구동축과 큰 변속비로 연결할 필요가 있지만, 최근에는, 복잡한 변속 기구를 통하지 않고 드럼을 직접 구동하는 다이렉트 드라이브 형식이 일반적으로 되어 가고 있다.

그러한 세탁기 중, 드럼의 축부에 풀리를 고정하고, 그 풀리를 엔드리스 벨트를 통하여 모터로 회전 구동하는 타입에서는, 고 토크를 확보할 필요성으로부터 외경이 큰 풀리가 사용된다. 그 결과, 탈수 시에는 모터가 고속으로 회전 제어되게 된다.

모터에서 발생하는 진동은, 엔드리스 벨트를 통하여 풀리나 드럼, 나아가서는 세탁기의 케이스에 전달되기 때문에, 모터가 고속 회전하는 탈수 시에는, 모터의 진동에 의하여 비교적 큰 소음이 발생한다. 이 때, 상기 설명한 풀리의 경우, 그 공진 주파수가 탈수 시의 모터의 회전 주파수에 가까운 값이 되기 때문에, 풀리에 전파되는 진동의 진폭이 증폭되어 버려, 소음이 증가한다는 문제가 있다.

일본 공개특허공보 평11-114282호의 풀리와 같이, 풀리에 흡진 부재를 장착하면 드럼에 전달되는 진동을 저감할 수 있지만, 별도로 흡진 부재를 장착하면 부재 코스트의 증가나 풀리의 강도 및 내구성의 저하 등 새로운 문제가 발생한다.

풀리에 흡진 부재를 장착하지 않아도, 풀리의 강성을 높여 공진 주파수가 탈수 시의 모터의 회전 주파수로부터 크게 멀어지도록 하면, 소음의 증가를 억제할 수 있다.

그러나 강성을 높이기 위하여 암의 폭을 크게 하거나 암의 두께를 크게 하면, 풀리의 중량이 증가하여 부재 코스트의 증가를 초래하게 되므로, 그 이점이 저해되게 된다.

따라서 본 발명의 목적은, 풀리의 중량 증가를 회피하면서 그 강성을 향상시킴으로써, 공진에 기인한 과대한 소음을 저감할 수 있는 세탁기를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 드럼이 수조의 내부에 회전 가능하게 수용되어 있는 세탁기에 관한 것이다.

상기 세탁기는, 상기 드럼의 축부에 장착된 풀리와, 엔드리스 벨트를 통하여 상기 풀리를 회전 구동하는 모터를 구비한다. 상기 풀리는, 외주에 상기 엔드리스 벨트가 걸쳐진 원고리형의 외륜과, 상기 외륜의 중심에 위치하고 상기 축부가 고정되는 보스와, 상기 보스로부터 방사형으로 뻗어 상기 외륜을 지지하는 복수의 암을 갖고 있다. 그리고 상기 암의 적어도 상기 외륜에 인접하는 부위에, 축방향으로의 휨에 대한 단면 계수가 상기 보스로부터 상기 외륜을 향해 서서히 작아지는 변단면부가 형성되어 있다.

즉, 이 세탁기는, 벨트 구동 방식이며, 드럼의 풀리는 엔드리스 벨트를 통하여 모터에 의하여 회전 구동된다. 엔드리스 벨트가 걸쳐진 풀리의 외륜은 보스로부터 방사형으로 뻗는 복수의 암으로 지지되어 있어, 이들 암의 외륜측의 부위에, 축방향으로의 휨에 대한 단면 계수가 보스로부터 외륜을 향해 서서히 작아지는 변단면부가 형성되어 있다.

이러한 형상의 풀리의 경우, 외륜 및 그 주변부에서 높은 강성이 얻어지고, 그것을 복수의 암으로 지지하는 구조로 되어 있기 때문에, 1차 공진은, 외륜은 그 형상을 유지한 상태로, 각 암이 축방향으로 휘도록 변형하는 상태가 되는 경우가 많다. 이 경우, 각 암의 보스측의 부위에 상대적으로 높은 휨 응력이 작용한다.

그에 대해, 암의 구조에 대하여 요소 해석법(FEM)에 의한 해석을 실시한바, 암의 외륜측의 부위에 변단면부를 형성함으로써, 예를 들면 암의 중량이 같은 경우에도, 암 전체의 축방향의 강성을 향상시키는 것이 가능한 것을 발견했다. 따라서 각 암에 변단면부를 형성함으로써, 풀리의 중량 증가를 억제하면서 암의 변형을 효율적으로 억제할 수 있어, 1차 공진 모드에서의 공진 주파수를 높이는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 풀리의 중량 증가를 억제하면서, 모터 등의 가진원의 주파수로부터 1차 공진 주파수를 멀리 떨어트린 설계가 가능해져, 풀리의 진동에 기인한 소음이 저감되어, 사용자가 쾌적하게 세탁기를 사용할 수 있게 된다.

예를 들면, 상기 변단면부에 있어서의 외륜측 단부의 높이가 보스측 단부의 높이의 30% 이상 70% 이하가 되도록, 상기 암의 축방향의 높이를 서서히 작게 하는 것에 의하여 상기 단면 계수를 설정할 수 있다.

그렇게 하면, 효과적으로 암의 휨 강성의 강화가 도모되므로, 공진에 기인한 소음의 증가를 보다 안정적으로 억제할 수 있다.

그 경우, 상기 암에 있어서의 상기 보스측 단부와 상기 보스 사이의 부위에, 상기 단면 계수가 일정한 등단면부를 형성하고, 상기 축부의 중심으로부터 상기 보스측 단부까지의 길이가, 당해 축부의 중심으로부터 상기 외륜의 외연까지의 길이의 80% 이하가 되도록 설정해도 된다.

그렇게 하면, 보다 높은 휨 강성이 요구되는 암의 보스측의 부위를, 보다 휘기 어렵게 할 수 있으므로, 보다 더 효과적으로 암의 휨 강성의 강화가 도모된다.

또, 상기 변단면부에 있어서의 외륜측 단부의 두께가 보스측 단부의 두께의 30% 이상 50% 이하가 되도록, 상기 암의 두께를 서서히 작게 하는 것에 의하여 상기 단면 계수를 설정할 수도 있다.

이 경우에도, 축방향의 높이를 변경하는 것과 마찬가지로, 암의 휨 강성의 강화가 도모되므로, 공진에 기인한 소음의 증가를 안정적으로 억제할 수 있다.

특히, 상기 암이 축방향의 한 쪽이 개구되는 U형상의 횡단면을 갖고 있도록 하는 것이 바람직하다.

그렇게 하면, 풀리가 알루미늄 다이캐스트나 수지의 사출 성형 등에 의한 일체 성형품인 경우에, 성형 후에 금형으로부터 용이하게 빼낼 수 있기 때문에, 생산성의 향상이 도모된다. 그리고 횡단면을 U형상으로 함으로써, 경량화가 도모되며, 단면 계수가 커지기 때문에, 구조적으로 강성의 강화가 도모된다.

상기 풀리의 공진 주파수는, 탈수 시에 있어서의 상기 모터의 회전 주파수대의 상한값보다 커지도록 설정하면 된다.

그렇게 하면, 풀리의 공진 주파수가, 모터의 회전 주파수로부터 멀리 떨어진 값이 되기 때문에, 공진에 기인한 소음의 증가를 억제할 수 있다.

본 발명의 세탁기에 의하면, 풀리의 중량 증가를 억제하면서 그 강성을 향상시킬 수 있어, 공진에 기인한 과대한 소음을 저감할 수 있다.

도 1은 본 실시형태의 세탁기의 내부 구조를 나타내는 개략 종단면도이다.

도 2는 세탁기의 내부 구조를 후방으로부터 본 개략도이다.

도 3a는 드럼 풀리를 하방으로부터 본 개략도이다.

도 3b는 도 3a의 X-X선에 있어서의 개략 단면도이다.

도 4는 암의 부분을 나타내는 개략 사시도이다.

도 5는 드럼 풀리의 1차 공진을 설명하기 위한 도이다.

도 6은 암의 변형예를 나타내는 개략 사시도이다.

도 7a는 암의 구조 해석에서 이용한 모델(참고예)을 나타내는 개략도이다.

도 7b는 암의 구조 해석에서 이용한 모델(실시예)을 나타내는 개략도이다.

도 8은 해머 링 시험의 시험 결과를 나타내는 그래프이다. 실선이 실시예를, 파선이 참고예를 각각 나타내고 있다.

도 9는 실시예(실선) 및 참고예(파선)에서 소음의 크기(PWL)를 비교한 결과를 나타내는 그래프이다.

도 10은 변단면부의 비율과 강성의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 11은 변단면부의 높이의 변화량과 강성의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 12는 변단면부의 두께의 변화량과 강성의 관계를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 단, 이하의 설명은, 본질적으로 예시에 지나지 않고, 본 발명, 그 적용물 혹은 그 용도를 제한하는 것은 아니다.

도 1 및 도 2에, 본 발명을 적용한 세탁기(1)를 나타낸다. 이 세탁기(1)는, 횡형 드럼식의 전자동 세탁기이며, 드럼(9)에 세탁물을 투입하고, 버튼 등을 조작하여 세탁기(1)에 지시를 주는 것만으로, 세탁에서 헹굼, 탈수에 이르는 일련의 처리를 자동적으로 실시할 수 있도록 구성되어 있다.

상자 형상의 세탁기(1)의 케이스(2)의 전면에는, 문(3)을 개폐하여 세탁물을 넣고 빼는 투입구(4)가 마련되어 있다. 케이스(2)의 내부에는, 바닥이 있는 원통 형상의 수조(5)가 옆을 향하여 설치되어 있다. 자세하게는, 개구부를 전방으로 향한 상태로, 그 중심선(C)이 전후방향으로 뻗도록, 수조(5)가 케이스(2)의 내부에 설치되어 있다. 그 개구부는, 유연한 연결 부재(6)를 통하여 투입구(4)와 연결되어 있다.

수조(5)는, 케이스(2)에 의하여 상하 방향으로부터 탄성적으로 지지되어 있다. 구체적으로는, 수조(5)는, 케이스(2)의 내측 상부에 설치된 복수의 코일 스프링(7)으로 매달림과 함께, 케이스(2)의 내측 하부에 설치된 복수의 댐퍼(8)로 지지되어 있다. 그리고 수조(5)의 내부에는, 수조(5)보다 한 단계 작은 사이즈의, 바닥이 있는 원통 형상의 드럼(9)이 수용되어 있다.

드럼(9)의 둘레 벽부에는, 다수의 탈수공(9a)이 형성되어 있어, 탈수 시에는, 이들 탈수공(9a)을 통해서 드럼(9) 밖으로 배수되게 되어 있다. 또, 둘레 벽부의 내면의 복수 위치에는, 세탁 시나 헹굼 시에 드럼(9)이 회전하는 것에 의하여, 그 내부에 수용되어 있는 물이나 세탁물을 교반하는 교반 돌기(9b)가 형성되어 있다. 드럼(9)은, 수조(5)와 마찬가지로, 개구부를 전방으로 향하게 한 상태로, 그 중심이 수조(5)의 중심선(C)과 일치하도록, 수조(5)의 내부에 설치되어 있고, 중심선(C)을 축으로 회전 가능하게 구성되어 있다.

자세하게는, 드럼(9)의 저벽부의 외면 중앙에는, 중심선(C)을 따라 돌출되는 축부(9c)가 형성되어 있고, 그 축부(9c)가, 수조(5)의 저벽부의 중앙에 설치된 베어링부(10)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 축부(9c)의 돌출단 부분은 수조(5)의 외측으로 돌출되어 있으며, 그 돌출단 부분에, 외륜(21)이나 보스(22), 6개의 암(23) 등으로 구성된 풀리(드럼 풀리(20)라고도 함)가 일체로 장착되어 있다. 즉, 드럼 풀리(20)는 드럼(9)에 직접 장착되어 있어, 드럼(9) 및 드럼 풀리(20)가 같은 회전수로 회전하게 되어 있다. 또한, 암(23)의 개수는 일례이며, 3개나 7개 등, 드럼 풀리(20)의 설계에 따라 적절히 선택할 수 있다.

수조(5)의 하부에는, 중심선(C)과 평행이 되도록 구동축(11a)이 위치 결정된 상태로, 모터(11)가 설치되어 있다. 모터(11)의 구동축(11a)은, 수조(5)의 저벽부보다 후방으로 돌출되어 있고, 그 돌출단 부분에 작은 직경의 구동 풀리(12)가 고정되어 있다. 이 구동 풀리(12)와 드럼 풀리(20)에, 인장된 상태로 벨트(엔드리스 벨트(13)라고도 함)가 걸쳐져 있어, 드럼(9) 및 드럼 풀리(20)는, 모터(11)에 의하여, 엔드리스 벨트(13)를 통하여 회전 구동된다.

드럼(9)은, 세탁 시나 헹굼 시에는, 저속으로 회전되지만, 원심력을 이용하는 탈수 시에는, 고속으로 회전시킬 필요가 있다. 이로 인하여, 탈수 시의 모터(11)는, 200Hz(12000RPM)~300Hz(18000RPM)의 범위의 회전 주파수대로 제어할 수 있도록 설정되어 있고, 이 세탁기(1)의 경우, 탈수 시의 모터(11)는 약 255Hz로 회전하도록 설정되어 있다.

풀리 감속식의 벨트 구동 형식의 경우, 세탁이나 헹굼 시에 필요한 고 토크를 확보하기 위하여, 드럼 풀리(20)의 외경은, 비교적 크게 되어 있다. 이로 인하여, 경량화와 고강성의 양립을 고려해, 드럼 풀리(20)에는, 복수의 암(23)으로 외륜(21)을 지지하는 형상의 풀리가 사용되고 있다.

도 3a 및 도 3b에, 드럼 풀리(20)의 상세를 나타낸다. 드럼 풀리(20)는, 알루미늄 다이캐스트나 수지의 사출 성형 등에 의한 일체 성형품이다. 외륜(21)은, 길고 가는 띠형의 판을 만 것 같은 원고리형의 부분이며, 그 축방향의 폭(Wp)은 15~40mm의 범위로 설정되고, 그 외경(Rp)은 200~450mm의 범위로 설정되어 있다. 본 실시형태의 드럼 풀리(20)의 경우, 전자 Wp는 21mm, 후자 Rp는 297mm로 설정되어 있다. 외륜(21)의 외주면은, 평탄면으로 되어 있어, 거기에 밀착하도록 엔드리스 벨트(13)가 걸쳐져 있다.

보스(22)는, 외륜(21)의 중심에 위치하는 원기둥형의 부분이며, 그 중앙에는, 세레이션 가공이나 D컷이 실시된 축 구멍(22a)이 형성되어 있다. 축 구멍(22a)에 삽입함으로써, 축부(9c)의 돌출단 부분이 보스(22)에 고정되어 일체화된다. 보스(22)의 외경(Rb)은 30~100mm의 범위로 설정되고, 보스(22)의 축방향의 높이(Hb)는 15~50mm의 범위로 설정되어 있다. 본 실시형태의 드럼 풀리(20)의 경우, 전자 Rb는 34mm, 후자 Hb는 20mm로 설정되어 있다.

암(23)은, 보스(22)의 외주면으로부터 방사형으로 뻗어, 그 선단이 외륜(21)의 내주면과 일체로 연결되어 있다. 각 암(23)은, U형상의 횡단면을 갖는 길고 가는 형상으로 되어 있고, 축방향의 한 쪽에, 암(23)을 따라 개구하는 긴 홈(23a)을 갖고 있다. 이와 같이, 각 암(23)의 횡단면을 그 축방향의 한 쪽이 끝으로 퍼지면서 개구된 형상으로 함으로써, 성형 후에 금형으로부터 용이하게 빼낼 수 있기 때문에, 생산성의 향상이 도모된다. 그리고 횡단면을 U형상으로 함으로써, 경량화가 도모되며, 단면 계수가 커지기 때문에, 구조적으로 강성의 강화가 도모된다.

또, 이 드럼 풀리(20)에서는, 중량의 증가를 억제하면서, 공진에 기인한 과대한 소음을 저감하기 위하여, 각 암(23)의 형상이 고안되어 있다.

즉, 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 암(23)의 외륜(21)에 인접하는 부위에, 축방향으로의 휨에 대한 단면 계수가 보스(22)로부터 외륜(21)을 향해 서서히 작아지는 변단면부(24)가 형성되어 있다. 특히 본 실시형태의 경우, 폭(Wa), 횡단면의 형상, 및 두께(t)는, 암(23)의 전체에서 대략 일정하게 되어 있고, 축방향의 높이(Ha)만을 서서히 작게 하는 것에 의하여 변단면부(24)의 단면 계수가 설정되어 있다.

변단면부(24)는, 암(23)의 전체에 형성해도 되지만, 본 실시형태의 경우, 암(23)의 기단측의 부위(보스(22)에 가까운 부위)에, 축방향의 높이(Ha)가 대략 일정하고, 단면 계수도 일정한 등단면부(25)가 형성되어 있다. 각 암(23)에 이러한 변단면부(24)를 형성함으로써, 각 암(23)의 축방향의 휨 강성을 강화하는 것이 가능하게 되어, 중량의 증가를 억제하면서, 드럼 풀리(20)의 공진 주파수를 높게 할 수 있다.

즉, 드럼 풀리(20)에서는, 외륜(21) 및 그 주변부에서 높은 강성이 얻어지고, 그것을 복수의 암(23)으로 지지하는 구조로 되어 있는 점에서, 공진(1차 공진)할 때에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 외륜(21)은 그 형상을 유지한 상태로, 각 암(23)이 축방향으로 휘도록 변형하는 상태(1차 공진 모드)가 되는 경우가 많다.

이 경우, 각 암(23)의 보스(22)의 측부분에 상대적으로 강한 휨 응력이 작용하기 때문에, 그 부분의 축방향으로의 휨에 대한 강성을 상대적으로 강화함으로써, 암(23)의 변형이 효율적으로 억제되어, 1차 공진 모드에서의 공진 주파수를 높이는 것이 가능하게 된다. 그리고 각 암(23)의 외륜(21)측 부분에 변단면부(24)를 형성함으로써, 중량의 증가를 억제하면서, 각 암(23)의 축방향의 휨 강성을 강화할 수 있다(상세는 후술).

이 세탁기(1)의 경우, 탈수 시의 모터(11)의 회전 주파수의 상한값이 300Hz인 점에서, 드럼 풀리(20)의 1차 공진 주파수는 300Hz보다 커지도록 설정되어 있다. 그 결과, 드럼 풀리(20)의 1차 공진 주파수가 탈수 시의 모터(11)의 회전 주파수로부터 크게 멀어지게 되어, 공진에 기인한 소음의 증가가 억제되고 있다.

(암의 변형예)

변단면부(24)에서는, 축방향으로의 휨에 대한 단면 계수가 보스(22)로부터 외륜(21)을 향해 서서히 작아지고 있으면 되기 때문에, 그 횡단면은, U형상에 한정되지 않는다. 예를 들면, I형상이나 T형상, 4각 프레임 형상, 고리 형상 등이어도 된다.

또, 도 6에 나타내는 바와 같이, 높이, 폭, 횡단면의 형상은, 암(23)의 전체에서 대략 일정하게 하고, 두께(t)만을 서서히 작게 하는 것에 의하여, 변단면부(24)의 단면 계수를 설정할 수도 있다(to<ti). 높이 및 두께의 쌍방을 서서히 작게 해 변단면부(24)의 단면 계수를 설정해도 된다.

(실시예 1)

드럼 풀리(20)를 설계할 때에, 암(23)의 구조에 대해 요소 해석법(FEM)에 의한 해석을 실시했다. 도 7a 및 도 7b에, 그 해석에서 이용한 모델을 나타낸다. 도 7a는, 종래의 모델이며(참고예 모델 M1), 도 7b가, 본 발명을 적용한 모델이다(실시예 모델 M2).

참고예 모델 M1은, 암(23)의 기단(보스(22)와의 연결 부분)으로부터 선단(외륜(21)과의 연결 부분)까지 동일한 횡단면을 갖는 형상으로 하고, 실시예 모델 M2는, 암(23)의 기단측에 등단면부(25)를, 선단측에 변단면부(24)를 각각 갖는 형상으로 했다. 등단면부(25)와 변단면부(24)의 경계 부위는 암(23)의 기단으로부터 30mm로 했다.

해석에서는, 1차 공진 모드를 상정하여, 암(23)의 기단을 고정한 상태로, 암(23)의 선단에, 화살표로 나타내는 바와 같이 100N의 하중(정하중)을 가했다. 참고예 모델 M1 및 실시예 모델 M2의 쌍방에 있어서, 중량(21g), 최대폭(17mm), 및 길이(100mm)는 같은 값으로 하고, 그 조건하에서, 암(23)의 선단의 변위량이 최소가 되는 최적 상태를 구해, 그 경우에서의 양 모델의 변위량을 비교했다.

최적 상태의 실시예 모델 M2에서는, 암(23)의 선단의 높이가, 참고예 모델 M1보다 낮아져, 축방향으로의 휨에 대한 단면 계수는 작아졌지만, 등단면부(25)의 높이 및 변단면부(24)의 보스(22)측에 위치하는 단부(보스측 단부(24a))의 높이는, 참고예 모델 M1보다 높아져, 축방향으로의 휨에 대한 단면 계수는 높아졌다.

최적 상태에서는, 참고예 모델 M1의 변위량에 대하여 실시예 모델 M2의 변위량은 약 50%까지 감소하여, 중량 증가를 수반하는 형상 변경을 실시하지 않아도, 축방향의 강성을 강화할 수 있는 것이 확인되었다.

최적 상태의 참고예 모델 M1 및 실시예 모델 M2에 근거하여 시험 제작한 동일 중량의 2개의 풀리(참고예 풀리 및 실시예 풀리)를 이용해 해머 링 시험을 실시하고, 이들 양자의 공진 주파수를 비교했다. 도 8에, 그 시험 결과를 나타낸다.

도 8 중, 실선이 실시예 풀리를 나타내고, 파선이 참고예 풀리를 나타내고 있다. 진동은 축방향의 전후방향 성분을 검출했다. 도 8에 화살표로 나타내는 바와 같이, 참고예 풀리의 1차 공진 주파수는 234Hz인 것에 비하여, 실시예 풀리의 1차 공진 주파수는 329Hz이며, 참고예 풀리에 비하여, 실시예 풀리의 1차 공진 주파수가 큰 폭으로 증가한 것을 알 수 있다.

참고예 풀리의 1차 공진 주파수는, 탈수 시의 모터(11)의 회전 주파수대에 있어, 모터(11)의 회전 주파수(약 255Hz)에 가까운 값으로 되어 있지만, 실시예 풀리의 1차 공진 주파수는, 탈수 시의 모터(11)의 회전 주파수대로부터 벗어나 모터(11)의 회전 주파수로부터 크게 멀어진 값으로 되어 있기 때문에, 공진에 기인한 소음의 증가를 억제할 수 있다.

도 9에, 모터(11)의 회전 주파수의 주변에 있어서의 소음의 크기(PWL)를 비교한 결과를 나타낸다. 파선이 참고예 풀리를 나타내고, 실선이 실시예 풀리를 나타내고 있다. 모터(11)의 회전 주파수의 주변의 PWL을 보면, 참고예 모델 M1에 대하여 실시예 풀리의 PWL은 전체적으로 저하되어 있어, 실시예 풀리에서 공진에 기인한 소음이 저감되고 있는 것을 알 수 있다. 기체(機體) 소음 시험에서는, 실시예 풀리에 0.5dBA 정도의 소음 저감 효과가 얻어지는 것이 확인되었다.

(실시예 2)

실시예 모델 M2의 해석 시에, 암(23)에 있어서의 변단면부(24)의 비율과 강성의 관계에 대해 조사했다. 구체적으로는, 중량, 최대폭, 및 길이는 실시예 1과 동일하게 하고, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 중심(C)으로부터 외륜(21)의 외연까지의 길이(Lo)에 대하여, 중심(C)으로부터 변단면부(24)에 있어서의 보스(22)측에 위치하는 단부(보스측 단부(24a))까지의 길이(Li)의 비율 Li/Lo(%)를 변경하여, 각각의 비율 Li/Lo에서의 암(23)의 선단의 변위량이 최소가 되는 최적 상태를 구했다. 그 결과를 도 10에 나타낸다. 또한, 세로축은 그 변위량의 저감률(참고예 모델 M1에 대한 %)을 나타내고 있다.

비율 Li/Lo가 작을(등단면부(25)가 짧고 변단면부(24)가 길) 수록, 변위량의 저감 효과가 확인되고, 비율 Li/Lo가 커짐에 따라 변위량의 저감 효과는 점점 감소해, 비율 Li/Lo가 90%가 되면 저감 효과는 확인되지 않게 되었다. 이 결과로부터, 적어도 비율 Li/Lo가 80% 이하가 되도록 설정함으로써, 안정된 변위량의 저감 효과가 얻어져, 공진에 기인한 소음의 증가를 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.

(실시예 3)

또, 변단면부(24)의 높이의 변화량이 강성에 주는 영향에 대해서도 조사했다. 실시예 2와 같은 조건하에서, 변단면부(24)의 비율 Li/Lo별(30%, 50%, 70%)로, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 변단면부(24)에 있어서의 보스측 단부(24a)의 높이(Hi)에 대하여, 외륜(21)측에 위치하는 단부(외륜측 단부(24b))의 높이(Ho)의 비율 Ho/Hi를 30% 이상으로 변경하여, 각각의 비율 Ho/Hi에서의 암(23)의 선단의 변위량이 최소가 되는 최적 상태를 구했다. 그 결과를 도 11에 나타낸다. 또한, 실시예 2와 마찬가지로, 세로축은 그 변위량의 저감률(참고예 모델 M1에 대한 %)을 나타내고 있다.

비율 Ho/Hi가 작을(높이의 변화량이 클) 수록, 변위량의 저감 효과가 확인되고, 비율 Ho/Hi가 커짐에 따라 변위량의 저감 효과는 점점 감소했다. 그 결과로부터, 적어도 비율 Ho/Hi가 30% 이상 70% 이하가 되도록 설정함으로써, 변단면부(24)의 비율 Li/Lo가 80%이었다고 해도, 안정된 변위량의 저감 효과가 얻어져, 공진에 기인한 소음의 증가를 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.

(실시예 4)

도 6에 나타낸 바와 같은, 두께를 서서히 작게 하는 것에 의하여 변단면부(24)의 단면 계수를 설정한 경우의 효과에 대해서도 조사했다. 암(23)의 중량, 최대폭, 및 길이는 실시예 1과 동일하게 하고, 본 해석에서는, 등단면부(25)는 형성하지 않고, 암(23)의 전체가 변단면부(24)가 되도록, 횡단면의 두께가 균등하게 변화되고, 암(23)의 기단으로부터 선단에 걸쳐 서서히 두께가 작아지도록 설정했다. 암(23)(변단면부(24))의 보스측 단부(24a)의 두께(ti)에 대하여, 외륜측 단부(24b)의 두께(to)의 비율 to/ti를 30% 이상으로 변경하여, 각각의 비율 to/ti에서의 암(23)의 선단의 변위량이 최소가 되는 최적 상태를 구했다. 그 결과를 도 12에 나타낸다. 또한, 세로축은 그 변위량의 저감률(참고예 모델 M1에 대한 %)을 나타내고 있다.

비율 to/ti가 작을(두께의 변화량이 클) 수록, 변위량의 저감 효과가 확인되고, 비율 to/ti가 커짐에 따라 변위량의 저감 효과는 감소했다. 이 결과로부터, 적어도 비율 to/ti가 30% 이상 50% 이하가 되도록 설정함으로써, 안정된 변위량의 저감 효과가 얻어져, 공진에 기인한 소음의 증가를 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.

Claims

회전 가능하게 배치되는 드럼;

상기 드럼의 축부가 고정되는 보스, 상기 보스를 중심으로 하는 외륜, 상기 보스로부터 방사형으로 뻗어 상기 외륜을 지지하며, 횡단면의 크기가 변화하는 변단면부를 가지는 암을 포함하는 풀리; 및

상기 풀리와 벨트로 연결되어 상기 풀리를 회전 구동하는 모터;를 포함하는 세탁기.
제1항에 있어서,

상기 암은 횡단면의 크기가 일정한 등단면부를 포함하고,

상기 변단면부는 상기 암의 외륜에 인접하는 부위에 형성되는 세탁기.
제1항에 있어서,

상기 암은, 상기 변단면부의 횡단면의 축방향의 높이가 외륜측 단부로부터 보스측 단부를 향해 서서히 작아지도록 형성되는 세탁기.
제3항에 있어서,

상기 암은 상기 암의 횡단면의 형상, 축방향에 수직한 폭 및 두께가 일정하게 형성되는 세탁기.
제3항에 있어서,

상기 변단면부는 외륜측 단부의 횡단면의 축방향의 높이가 보스측 단부의 축방향의 높이의 30% 이상 70% 이하가 되도록 형성되는 세탁기.
제1항에 있어서,

상기 외륜의 중심으로부터 상기 암의 상기 변단면부의 보스측 단부까지의 길이가 상기 외륜의 반지름의 80% 이하로 형성되는 세탁기.
제1항에 있어서,

상기 암은 굴곡된 형상의 횡단면을 포함하고,

상기 변단면부는 횡단면의 두께가 외륜측 단부로부터 보스측 단부를 향해 서서히 작아지도록 형성되는 세탁기.
제7항에 있어서,

상기 암은, 상기 암의 횡단면의 형상, 축방향의 높이 및 축방향에 수직한 폭이 일정하게 형성되는 세탁기.
제7항에 있어서,

상기 변단면부는 외륜측 단부의 횡단면의 두께가 보스측 단부의 횡단면의 두께의 30% 이상 50% 이하가 되도록 형성되는 세탁기.
제7항에 있어서,

상기 변단면부는 횡단면의 축방향의 높이가 외륜측 단부로부터 보스측 단부를 향해 서서히 작아지도록 형성되는 세탁기.
제1항에 있어서,

상기 암은 축 방향의 한 쪽에 상기 암을 따라 개구되는 홈을 포함하는 세탁기.
제1항에 있어서,

상기 암은 U자 형상, I자 형상, T자 형상, 4각 프레임 형상, 고리 형상 중 하나의 형상을 가지는 횡단면을 포함하는 세탁기.
제1항에 있어서,

상기 풀리는 탈수 시에 있어서의 상기 모터의 회전 주파수의 상한 값보다 큰 공진 주파수를 가지는 세탁기.
외륜;

상기 외륜의 중심에 위치하는 보스; 및

상기 보스로부터 방사형으로 뻗어 상기 외륜을 지지하며, 횡단면의 크기가 변화하는 변단면부를 포함하는 암;을 포함하는 세탁기용 풀리.
제14항에 있어서,

상기 암의 상기 변단면부는 축방향으로의 휨에 대한 단면 계수가 상기 보스로부터 상기 외륜을 향해 서서히 작아지도록 형성되는 세탁기용 풀리.