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차량용 라디에이터의 언밸런스조절형 냉각팬(Unbalance control type cooling fan of radiator invehicle)

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(19)대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(51) 。Int. Cl.7
F01P 5/02
(45) 공고일자
(11) 등록번호
(24) 등록일자
2005년04월13일
10-0482081
2005년03월31일
(21) 출원번호 10-2002-0034055 (65) 공개번호 10-2003-0096953
(22) 출원일자 2002년06월18일 (43) 공개일자 2003년12월31일
(73) 특허권자 현대자동차주식회사
서울 서초구 양재동 231
(72) 발명자 정출길
울산광역시북구매곡동682대하그린102-403
(74) 대리인 한양특허법인
심사관 : 강녕
(54) 차량용 라디에이터의 언밸런스조절형 냉각팬
요약
본 발명은 차량용 라디에이터의 언밸런스조절형 냉각팬에 관한 것으로, 회전하는 블레이드의 원심력에 따라 블레이드의
질량이 가변되면서 블레이드의 전 회전영역에서 발생되는 진동 소음을 저감·흡수할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 냉각팬(1)을 이루는 다수의 블레이드(2)가 그 폭을 따라 고무재질의 고무밴
드(3)를 구비하면서 그 세로 방향을 따라 원심력에 의해 유체(F)를 이동시키는 가벼댐퍼(4)를 구비해, 상기 블레이드(2)의
회전에 따라 블레이드(2)의 질량을 원심력 방향으로 가변시키는 것을 특징으로 한다.
대표도
도 4
명세서
도면의 간단한 설명
도 1은 일반적인 라디에이터의 냉각팬 구성도
도 2는 일반적인 냉각팬의 진동소음 분석도
도 3은 종래에 따른 진동소음 저감용 냉각팬의 구성도
도 4는 본 발명에 따른 언밸런스조절형 냉각팬의 구성도
도 5는 본 발명에 따른 냉각팬의 속도에 의한 가변 상태도
도 6은 본 발명에 따른 냉각팬의 진동소음 분석도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
등록특허 10-0482081
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1 : 냉각팬 2 : 블레이드
3 : 고무밴드 3a : 개구홀
4 : 가변댐퍼 5 : 케이스
5a : 상부챔버 5b : 하부챔버
6 : 차단판 6a : 이동홀
7 : 이동체 8 : 스프링
9 : 가변체
F : 유체 Fo : 원심력
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 차량용 라디에이터의 언밸런스조절형 냉각팬에 관한 것으로, 보다 상세하게는 회전속도에 따라 발생되는 원심
력을 매개로 블레이드간의 질량 불균형을 조절해 진동 소음을 저감할 수 있도록 된 차량용 라디에이터의 언밸런스조절형
냉각팬에 관한 것이다.
일반적으로 내연기관을 장착하고 있는 차량에서는, 엔진이 가동함에 따라 연소가스에서 발생하는 열이 실린더 헤드와 피
스톤, 밸브 등으로 전도되게 되고, 이러한 부품들의 온도가 과도하게 높아지게 되면 부품의 재료강도가 저하되게 되어 고
장의 원인이 되거나 수명이 단축되게 되며, 연소상태도 나빠져서 노킹이나 조기점화가 발생하게 되어, 그 결과 엔진출력이
저하되게 된다.
이러한, 엔진의 가열을 방지하기 위해 라디에이터는 수냉식 엔진에서 열을 공기중에 방출하기 위한 것으로 냉각팬에 의해
냉각되도록 되어 있다.
그리고, 상기 냉각팬을 구동하는 방식은 워터펌프의 구동력을 벨트로 전달받아 구동하는 방식과, 별도의 구동모터를 장착
하여 모터의 회전력을 이용하여 냉각팬을 회전시키는 구동팬방식이 있다.
여기서, 상기 구동팬 방식은 라디에이터의 전방에 형성되어 라디에이터측으로 외기를 불어넣는 압송형 방식과, 라디에이
터의 후측에 장착되어 외기를 라디에이터 쪽으로 흡입하는 흡입형 방식으로 부분 되는데 이중, 상기 흡입형 방식은 도 1에
도시된 바와 같이 엔진(E)의 전방부위로 위치된 라디에이터(R)의 뒤쪽으로 장착된 구동모터(M)에 의해 회전되는 냉각팬
(1)이 바람을 유입시키게 된다.
그러나, 이와 같은 라디에이터(R)로 순환되는 냉각수의 냉각효율을 높이기 위해 바람을 유입시키는 냉각팬(1)은 다수의
블레이드(5개에서 11개로 구성)로 이루어진 구조적 특성상 블레이드간의 언밸런스(Unbalance)에 의해 불 균일한 진동과
소음을 유발하게 되고, 이는 특히 도 2에 도시된 바와 같이 엔진의 아이들(Idle)시 엔진의 폭발소음보다 냉각팬의 구동 소
음이 더 크게 되는 현상이 발생되어진다.
이에 따라, 이와 같은 냉각팬(1)에 의한 진동과 소음을 저감하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 블레이드(2)에 고무재질의
고무밴드(3)를 다수개 삽입하게 되고, 이는 상기 밴드(3)에 의해 분리된 바깥쪽 블레이드(2)부위가 특정한 진동 주파수를
갖는 댐퍼 역할을 해 냉각팬(1)의 진동시 발생되는 단일 진동 주파수를 저감시켜주게 된다.
그러나, 이와 같이 냉각팬(1)의 블레이드(2)에 고무밴드(3)를 소정 두께로 개재시켜주게 되면, 상기 고무밴드(3)의 고무
질량이 제조시 전체적으로 균일하지 않고 불 균일한 경우가 많고 이로 인해 냉각팬(1)의 회전시 블레이드(2)의 질량의 언
밸런스를 발생하게 되고, 이에 따라 저주파수 영역의 소음을 집중적으로 유발하여 엔진의 아이들시 엔진소음보다 더 큰 진
동 소음을 발생시키는 단점이 있게 된다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 회전하는 블레이드의 원심력에 따라 블레이드의 질량이 가변되
면서 블레이드의 전 회전영역에서 발생되는 진동 소음을 저감·흡수할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 모터의 구동력으로 회전되는 다수의 블레이드와; 회전시 상기 블레이드에
특정 진동 주파수를 갖도록 폭을 따라 구비되어 블레이드를 분리시켜주는 고무재질의 고무밴드 및; 상기 블레이드에 세로
방향을 따라 형성된 개구홀로 삽입·고정되는 케이스와, 상기 케이스내를 상·하부챔버로 분리하면서 원심력에 의해 충진된
유체가 서로 순환되도록 이동홀을 형성한 차단판, 상기 상부챔버내에 충진된 유체에 의해 지지되어 부유된 이동체, 상기
등록특허 10-0482081
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이동체를 지속적으로 가압하는 스프링 및 상기 하부챔버내를 유체를 충진한 공간으로 구획해 회전력의 크기에 따라 블레
이드 질량이 원심력 방향으로 가변되도록 차단판의 이동홀을 통해 상부챔버쪽으로 유체를 이동시켜주는 가변체로 이루어
진 가변댐퍼; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
발명의 구성 및 작용
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 언밸런스조절형 냉각팬의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 냉각팬(1)을 이루는 다수의 블레이드
(2)가 그 폭을 따라 고무재질의 고무밴드(3)를 구비함과 더불어, 상기 블레이드(2)의 세로 방향을 따라 원심력에 의해 유체
가 이동되면서 블레이드(2) 질량을 원심력 방향으로 가변시키는 가변댐퍼(4)가 구비되어진다.
여기서, 상기 가변댐퍼(4)는 블레이드(2)에 형성된 개구홀(3a)에 삽입·고정되는 케이스(5)와, 상기 케이스(5)내를 상·하부
챔버(5a,5b)로 분리하면서 충진된 유체(F)가 서로 순환되도록 이동홀(6a)을 형성한 차단판(6), 상기 상부챔버(5a)내에 충
진된 유체(F)에 의해 지지되어 부유된 이동체(7), 상기 이동체(7)를 지속적으로 가압하는 스프링(8) 및 상기 하부챔버(5b)
내의 공간을 구획하면서 차단판(6)의 이동홀(6a)을 통해 상부챔버(5a)쪽으로 순환되도록 유체(F)가 충진된 가변체(9)로
이루어진다.
이때, 상기 이동체(7)는 점도와 질량을 갖는 유체(F)에 어느 정도의 가압력을 가할 수 있도록 강 재질로 이루어지는 한편,
상기 가변체(9)는 냉각팬(1)의 회전에 따라 블레이드(3)에 발생되는 원심력에 의해 유체(F)가 케이스(5)의 상·하부챔버
(5a,5b)내를 서로 유·출입할 때 원활하게 작용하도록 수축과 팽창되는 고무재질로 이루어짐은 물론이다.
이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명은 냉각팬(1)의 블레이드(2)에 고무밴드(3)를 소정 두께로 개재시켜 전술한 종래의 경우와 같이, 냉각팬의 회전시
상기 밴드(3)에 의해 분리된 바깥쪽 블레이드(2)부위가 특정한 진동 주파수를 갖는 댐퍼 역할을 해 냉각팬(1)의 진동시 발
생되는 단일 진동 주파수를 저감시켜주는 한편, 본 발명의 가변댐퍼(4)가 상기 고무밴드(3)의 질량 불 균일에 의한 언밸런
스를 제거해 냉각팬(1)의 회전영역에 따른 진동을 저감시켜주게 된다.
즉, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 냉각팬(1)이 정지할 때인 비 작동 모드에서는 가변댐퍼(4)의 케이스(5)에 충진된 유체
(F)의 변동이 없다가 만약, 상기 냉각팬(1)이 로우(Low)작동모드로 회전하면 블레이드(2)에는 원심력(Fo)이 발생되고 이
에 따라, 상기 가변댐퍼(4)에 의해 블레이드(2)의 질량이 바깥쪽으로 집중되면서 자체 진동 주파수가 변하게 된다.
이와 같이, 냉각팬(1)의 회전에 따라 상기 가변댐퍼(4)의 하부챔버(5b)내에 충진된 유체(F)가 원심력(Fo)과 이 원심력
(Fo)에 의해 블레이드(2)의 바깥쪽으로 압축되는 가변체(9)를 통해 차단판(6)의 이동홀(6a)을 통해 상부챔버(5a)쪽으로
이동되고 이에 따라, 상기 케이스(5)의 상부챔버(5a)쪽으로 유체(F)가 이동되어 유체 중진 공간이 확장됨과 더불어 이동체
(7)도 스프링(8)을 압축하면서 블레이드(2)의 바깥쪽으로 이동되어진다.
이에 따라, 상기 블레이드(2)의 질량이 바깥쪽으로 집중되면서 블레이드(2) 자체의 진동 주파수도 변화되어 공진에 의한
진동 소음 영역을 상쇄 즉, 상기 냉각팬(1)이 회전함에 따라 블레이드(2)의 끝부분에서 가장 크게 발생되어 그 중심쪽으로
전달되는 진동이 상기 가변댐퍼(4)에 의해 전달되는 것이 저감되어 전체적이 냉각팬(20)의 진동과 소음을 저감시켜주게
된다.또한, 상기 블레이드(2)에 구비된 고무밴드(3)의 질량 불균형도 상기 가변댐퍼(4)의 유체(F)와 강 재질의 이동체(7)
가 블레이드(2)의 바깥쪽으로 이동되면서 고무밴드(3)에 의한 블레이드(2)의 질량 불균형을 상쇄시켜주고 이로 인해, 상
기 고무밴드(3)의 질량 불균형에 의한 저주파영역의 진동 발생을 저감시키게 된다.
한편, 상기 냉각팬(1)이 저속모드에서 고속인 하이(High)작동모드로 전환되면, 블레이드(2)에 발생하는 원심력(Fo)이 로
우모드에 비해 더욱 크게 발생되고 이에 따라, 상기 가변댐퍼(4)의 하부챔버(5b)내에 충진된 유체(F)가 상부챔버(5a)쪽으
로 완전히 이동되어 유체 중진 공간이 더욱 확장됨과 더불어 이동체(7)도 스프링(8)을 더욱 압축하면서 블레이드(2)의 바
깥쪽으로 이동되고 이로 인해, 상기 가변댐퍼(4)에 의해 블레이드(2)의 질량이 바깥쪽으로 더욱 집중되면서 자체 진동 주
파수도 변하게 된다.
이에 따라, 상기 블레이드(2)의 질량이 바깥쪽으로 집중되면서 블레이드(2) 자체의 진동 주파수도 변화되어 공진에 의한
진동 소음 영역을 상쇄해 냉각팬(20)의 진동과 소음을 저감시키는 한편, 저주파영역의 진동을 발생시키는 상기 블레이드
(2)에 구비된 고무밴드(3)의 질량 불균형에 의한 영향을 무시할 수 있게 됨은 물론이다.
이와 같이, 상기 냉각팬(1)의 회전영역에 따라 블레이드(2)의 질량을 바깥쪽으로 가변시켜 공진 주파수를 가변하고 블레이
드(2)의 질량 불균형을 제거해 진동을 저감하게 되므로 도 6에 도시된 바와 같이, 엔진의 아이들시 엔진소음보다 더 큰 진
동 소음을 발생시키는 저주파수 영역의 소음 발생을 차단해 냉각팬(1)소음을 크게 저감시켜주게 된다.
발명의 효과
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 고무재질의 고무밴드가 그 폭을 따라 구비되면서 그 세로 방향을 따라 원심력에
의해 유체가 이동되어 질량을 원심력 방향으로 가변시키는 가변댐퍼가 블레이드에 구비되어, 냉각팬의 회전시 발생되는
원심력을 통해 블레이드의 질량이 가변되면서 블레이드의 전 회전영역에서 발생되는 진동 소음을 저감·흡수하는 한편, 고
무밴드에 의한 블레이드의 질량 불균형을 제거해 엔진의 아이들시 엔진소음보다 더 큰 진동 소음을 발생시키는 저주파수
영역의 소음 발생을 차단시켜주는 효과가 있게 된다.
(57) 청구의 범위
등록특허 10-0482081
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청구항 1.
모터의 구동력으로 회전되는 다수의 블레이드(2)와;
회전시 상기 블레이드(2)에 특정 진동 주파수를 갖도록 폭을 따라 구비되어 블레이드(2)를 분리시켜주는 고무재질의 고무
밴드(3) 및;
상기 블레이드(2)에 세로 방향을 따라 형성된 개구홀(3a)로 삽입·고정되는 케이스(5)와, 상기 케이스(5)내를 상·하부챔버
(5a,5b)로 분리하면서 원심력에 의해 충진된 유체(F)가 서로 순환되도록 이동홀(6a)을 형성한 차단판(6), 상기 상부챔버
(5a)내에 충진된 유체(F)에 의해 지지되어 부유된 이동체(7), 상기 이동체(7)를 지속적으로 가압하는 스프링(8) 및 상기 하
부챔버(5b)내를 유체(F)를 충진한 공간으로 구획해 회전력의 크기에 따라 블레이드(2) 질량이 원심력 방향으로 가변되도
록 차단판(6)의 이동홀(6a)을 통해 상부챔버(5a)쪽으로 유체(F)를 이동시켜주는 가변체(9)로 이루어진 가변댐퍼(4);
로 구성된 차량용 라디에이터의 언밸런스조절형 냉각팬.
청구항 2.
삭제
청구항 3.
제 1항에 있어서, 상기 이동체(7)는 강 재질로 이루어지고, 상기 가변체(9)는 수축과 팽창되는 고무재질로 이루어진 것을
특징으로 하는 차량용 라디에이터의 언밸런스조절형 냉각팬.
도면
도면1
등록특허 10-0482081
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도면2
도면3
도면4
등록특허 10-0482081
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도면5
도면6
등록특허 10-0482081
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