KR100489124B1 - 냉각팬 구동 소음 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각팬 구동소음 제어장치에 관한 것으로서,

종래에는 클러치와 팬축이 직렬연결된 상태에서 엔진이 급가속하게되면, 엔진의 회전속도가 증가한 만큼 팬축의 회전속도가 증가하게 되는 데, 이와같이 팬축의 회전속도가 급격히 증가하게되면 그만큼 엔진에 부하가 크게 걸리게되어 엔진의 급가속성이 떨어지게되는 문제점이 발생하고 있으며, 팬축의 회전속도가 급격히 증가하게되면 팬의 회전속도가 증가함에 따라 발생하는 소음이 증가하게되어 차내 탑승자에게 불쾌감을 주는 문제점 또한 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 팬축의 외각에 전자석 기능의 내측극판과 외측극판을 일정간극을 가지도록 형성하고, 외측극판의 외주면상에 다수의 팬을 장착하며, 엔진 회전수가 급격히 증가할때 상기 내측극판과 외측극판이 서로 동일한 자극을 가지도록 전압을 공급하는 콘트롤부를 구성하므로서, 엔진 급가속시 내측극판과 외측극판이 서로 이격되면서 팬축의 회전력이 팬으로 전달되지 않도록 하여 팬의 회전수가 급격히 증가하지 않도록 하고, 이에의해 팬 구동에 의한 소음을 줄여줄 수 있도록 한 냉각팬 구동소음 제어장치에 관한 것이다.

Description

냉각팬 구동소음 제어장치{Driving noise control device for cooling fan}

본 발명은 냉각팬 구동소음 제어장치에 관한 것으로서, 특히 엔진 급가속시 내측극판과 외측극판이 서로 이격되면서 팬축의 회전력이 팬으로 전달되지 않도록 하여 팬의 회전수가 급격히 증가하지 않도록 하고, 이에의해 팬 구동에 의한 소음을 줄여줄 수 있도록 한 냉각팬 구동소음 제어장치에 관한 것이다.

도 1 은 종래의 냉각팬을 도시한 것으로서,

다수의 팬(2)이 장착된 팬축(1)의 메인 샤프트(3)가 워터펌프 풀리(11)에 결합되고, 상기 메인샤프트(3)에는 팬축(1)에 접촉되도록 클러치(4)가 축지되어 있 다.

상기 클러치(4)의 내부에는 일정양의 오일이 충진되기 위한 리저버탱크(7)가 형성되고, 팬축(1)의 내부에는 리저버탱크(7)와 연통되어 오일이 오일공급라인(9)을 통해 순환되도록 하는 오일갤러리(8)가 형성되며, 이 오일갤러리(8)로 부터 팬축(1)의 내부를 순환하도록 오일공급라인(9)이 형성되고, 이 오일공급라인(9)과 리저버탱크(7)를 연결하는 오일리턴라인(10)이 형성된다.

그리고, 라디에이터에서 발생하는 온도에 따라 수축 또는 팽창하는 바이메탈 (5)이 팬축(1)의 일측으로 노출되도록 형성되고, 이 바이메탈(5)의 끝부분에는 리저버탱크(7)와 오일갤러리(8) 사이의 연결통로의 개도량을 조절해주는 밸브(6)가 형성된 구성이다.

팬 클러치의 주요기능은 라디에이터에서 발생하는 온도에 따라 팬(2)의 회전속도가 가변되도록 하여 라디에이터 내부를 통과하는 냉각수를 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 하는 것이다.

팬 클러치의 동작을 설명하면, 라디에이터의 온도변화에 따라 바이메탈(5)이 수축 또는 팽창하여 밸브(6)를 동작시키고, 이 밸브(6)는 리저버탱크(7)와 오일갤러리(8) 사이의 연결통로의 개도량을 조절한다.

이에따라, 엔진이 구동하여 워터펌프 풀리(11)가 회전할때 이와 접속되어 있는 메인샤프트(3)가 회전하므로서 메인샤프트(3)에 축지되어 있는 클러치(4)가 연동되어 회전하게 되는데, 이때, 오일갤러리(8)로 부터 오일공급라인(9)과 오일리턴라인(10)을 순환하는 오일의 양에 따라 팬축(1) 즉, 팬(2)의 회전속도가 조절되는 것이다.

다시말하면, 오일공급라인(9)을 통과하는 오일의 양이 많은 경우에는 클러 치(4)와 팬축(1)이 거의 직렬연결되어 클러치(4)와 팬축(1)이 동일한 속도로 회전하게 되고, 오일공급라인(9)을 통과하는 오일의 양이 적을 경우에는 클러치(4)와 팬축(1)의 연결력이 감소하게되므로 클러치(4)의 회전속도보다 팬축(1)의 회전속도가 적어지게되는 것이다.

이러한 종래의 냉각팬의 고속회전은 클러치(4) 주위 온도가 설정온도 이하로 하락하여 밸브(6)가 닫힌 상태임에도 불구하고 수초간 지속되어 고속회전할 수 있다.

그 이유는 이미 클러치(4)를 작동시킨 오일이 오일리턴라인(10)을 빠져 나가는데 어느정도의 시간이 필요한데, 이 오일이 완전히 오일리턴라인(10)을 빠져나가지 못한 양이 많을 때 팬이 고속회전할 수 있게되는 것이다.

그러나, 종래에는 클러치(4)와 팬축(1)이 직렬연결된 상태에서 엔진이 급가속하게되면, 엔진의 회전속도가 증가한 만큼 팬축(1)의 회전속도가 증가하게 되는 데, 이와같이 팬축(1)의 회전속도가 급격히 증가하게되면 그만큼 엔진에 부하가 크게 걸리게되어 엔진의 급가속성이 떨어지게되는 문제점이 발생하고 있으며, 팬축 (1)의 회전속도가 급격히 증가하게되면 팬(2)의 회전속도가 증가함에 따라 발생하는 소음이 증가하게되어 차내 탑승자에게 불쾌감을 주는 문제점 또한 발생하고 있었다.

도 2 와 도 3 은 엔진이 천천히 가속될때와 급가속할때의 팬노이즈 변화를 비교한 것으로서,

엔진이 천천히 가속할때에는 도 2 에 도시된 바와같이 엔진회전수의 증가량에 비해 팬회전수의 증가량이 그리 크지 못하게되고, 이에의해 팬노이즈의 발생량 또한 낮은 레벨을 유지하게되는데 반해,

엔진이 급가속(순간적으로 500rpm 이상 증가할때)할때에는 도 3 에 도시된 바와같이 엔진회전수의 증가량에 비례하여 팬회전수 또한 급격히 증가하게되고, 이에의해 팬노이즈의 발생량이 급격히 증가함을 알 수 있다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 팬축의 외각에 전자석 기능의 내측극판과 외측극판을 일정간극을 가지도록 형성하고, 외측극판의 외주면상에 다수의 팬을 장착하며, 엔진 회전수가 급격히 증가할때 상기 내측극판과 외측극판이 서로 동일한 자극을 가지도록 전압을 공급하는 콘트롤부를 구성하므로서, 엔진 급가속시 내측극판과 외측극판이 서로 이격되면서 팬축의 회전력이 팬으로 전달되지 않도록 하여 팬의 회전수가 급격히 증가하지 않도록 하고, 이에의해 팬 구동에 의한 소음을 줄여줄 수 있도록 한 냉각팬 구동소음 제어장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

냉각수 냉각을 위한 다수의 팬이 팬축의 외주면에 결합되는 냉각팬에 있어서,

상기 팬축의 외주면상에 입력전압의 극성에 대응하는 자극을 가지도록 자화되는 내측극판을 고정결합하고, 입력전압의 극성에 따라 소정의 자극을 가지며 그 외측에 다수의 팬이 결합되는 외측극판을 상기 내측극판과 일정간격을 가지도록 형성하되,

상기 내측극판과 외측극판의 간극내에 유체막을 형성시켜 내측극판과 외측극판 상호간의 마찰을 감소시키며,

상기 각각의 내측극판과 외측극판의 일측에 콘트롤부를 연결시켜 엔진회전수의 급증시 콘트롤부에서 출력되는 제어전압의 극성에 의해 내측극판과 외측극판이 동일한 자극을 가지면서 서로 밀쳐내어 팬축의 회전력이 외측극판에 형성된 팬에 전달되지 않도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 외측극판은,

외측으로 다수의 팬이 결합되는 메인금속판을 구비하고, 이 메인금속판의 내측으로 여러개의 조각금속편을 유연한 와이어로서 연결 설치하되,

이 조각금속편과 메인금속판의 사이에 러버를 충진시켜 내측극판과 외측극판이 서로 다른 자극을 형성하고 있을때 서로의 인력에 의해 조각금속편들이 내측극판 쪽으로 이동하려하고, 이힘에 의해 러버가 축소되면서 메인금속판이 내측으로 당겨져 팬축의 회전력이 내외측극판을 통해 팬으로 전달되도록 한 것을 특징으로 한다.

그리고, 내측극판과 외측극판의 일측에 콘트롤부로부터 전달되는 전압을 공급하기 위한 베어링단자가 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 도 4 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 설명에 있어서 종래와 동일구성요소에 대해서는 동일부호 처리하여 중복설명을 피하기로 한다.

도면부호 1 은 팬축을 나타내며, 이 팬축(1)의 외측으로 내측극판(20)과 외측극판(30)을 일정간극을 가지도록 형성한다.

상기 내측극판(20)과 외측극판(30)은 입력전압의 극성에 따라 소정의 자극을 발생하는 전자석으로 형성하는데, 상기 내측극판(20)와 외측극판(30)의 사이에는 상호간의 마찰력 감소를 위해 유체막(40)을 형성한다.

상기 유체막(40)은 내측극판(20)와 외측극판(30)의 양측면 외각에 베어링(51)에 의해 밀폐 결합되는 밀폐커버(50)에 의해 실링이 유지되도록 하며, 내측극판(20)의 일측과 외측극판(30)의 일측에는 후설하는 콘트롤부(60)로 부터 구동전압을 공급받기 위한 베어링단자(21)(35)를 각각 형성한다.

상기 외측극판(30)은 도 4 에 도시된 바와같이 조각금속편(31), 메인금속판(32), 러버(33)로서 구성한다.

외각으로 다수의 팬(2)이 결합되는 메인금속판(32)을 구비하고, 이 메인금속판(32)의 내측으로 다수의 조각금속편(31)을 형성하되, 이 조각금속편(31)을 유연한 재질의 와이어(34)로서 메인금속판(32)에 연결하여 콘트롤부(60)로부터 공급되는 전압이 메인금속판(32)을 통해 각각의 조각금속편(31)에 전달될 수 있도록 한다.

그리고, 상기 조각금속편(31)과 메인금속판(32)의 사이에는 러버(33)를 일정두께로 충진시켜 메인금속판(32)의 수축이 용이해지도록 하였다.

상기 콘트롤부(60)는 엔진 회전수의 변화에 따라 밧데리(70) 전압을 상기 베어링단자(21,35)를 통해 내측극판(20)과 외측극판(30)으로 공급하는 것으로서,

엔진의 회전수가 급격히 변화(초당 500rpm 이상 변할때)할때 이를 감지하여 상기 내측극판(20)과 외측극판(30)에 서로 동일한 극성의 전압을 공급하고, 엔진 회전수가 급격히 변화하지 않을때에는 상기 내측극판(20)과 외측극판(30)에 서로 다른 극성의 전압을 공급하는 기능을 가진다.

이와같이 구성되는 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

엔진이 구동하면 팬축(1)은 오일유동량에 따라 엔진의 회전수에 연동하여 회전하기 시작하며, 콘트롤부(60)는 엔진의 회전수변화를 감지한다.

그 감지결과 엔진의 회전수가 급격하게 변화하지 않을때에는 콘트롤부(60)는 내측극판(20)과 외측극판(30)에 서로다른 극성의 전압을 베어링단자(21)(35)를 통해 공급한다.

상기 내측극판(20)과 외측극판(30)에 서로다른 극성의 전압이 공급되면, 내측극판(20)과 외측극판(30)이 서로다른 자극을 발생하게되고, 이에의해 상호간에 인력이 발생하게되어 외측극판(30)의 조각금속편(31)들이 내측극판(20) 쪽으로 움직이려하고, 이 힘에 의해 러버(33)가 수축되면서 메인금속판(32)이 내측으로 약간이나마 조여들게되어 외측극판(30)이 내측극판(20)과 함께 회전하게 된다.

즉, 내측극판(20)과 외측극판(30)이 서로다른 극성의 자력을 발생하게되면, 그 자력에 의한 인력에 의해 내측극판(20)과 외측극판(30)이 일체화되면서 팬축(1)의 회전력을 팬(2)으로 전달하게 되는 것이다.

이때에는 팬(2)의 회전수가 라디에이터의 온도변화에 따른 바이메탈 및 밸브의 개폐동작에 의해 결정된다.

엔진의 급가속이 콘트롤부(60)에 의해 감지되면, 상기 콘트롤부(60)는 내측극판(20)과 외측극판(30)에 동일한 극성의 전압을 공급하고, 이에의해 내측극판(20)과 외측극판(30)은 서로 동일한 자력을 발생시킨다.

내측극판(20)과 외측극판(30)이 동일한 극성의 자력을 발생시킴에 따라 내측극판(20)으로부터 외측극판(30)이 밀려나게되고, 이에의해 내측극판(20)과 외측극판(30)의 사이간극이 더 벌어지게되면서 외측극판(30)이 내측극판(20)으로부터 자유로워지게된다.

따라서, 팬축(1)의 회전력이 외측극판(30)으로 전달되지 않게되면서 팬(2)의 회전수는 급격히 증가하지 않게된다.

즉, 운전자가 가속페달을 급격히 밟아 엔진의 회전수가 급격히 증가하더라도 서로 동일한 극성의 자력을 발생시키고 있는 내측극판(20)과 외측극판(30)에 의해 팬축(1)의 회전력이 팬(2)으로 전달되지 않게되어 팬(2)의 회전력은 급격히 증가하지 않게되는 것이다.

따라서, 엔진회전수가 급격히 증가하더라도 팬(2)의 회전수가 급격히 증가하는 일이 발생하지 않게되며, 이에의해 팬노이즈가 감소하게되는 것이다.

상기 설명과같이 동작하는 본 발명을 적용하게되면 엔진 급가속시에도 팬의 회전수가 급격히 증가하지 않게되고, 이에의해 운전자에게 전달되는 팬노이즈의 레벨이 하락하게되어 차량의 성능에 대한 신뢰도가 한층 더 향상되는 효과를 기대할 수 있으며, 또한 차량의 외부소음 법규시험시에도 엔진 회전수의 급상승시 팬의 회전수가 급격히 증가하지 않음에 따라 외부로 전파되는 팬노이즈가 감소하게되어 외부소음 법규시험에도 유연하게 대처할 수 있게된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 팬축의 외각에 전자석 기능의 내측극판과 외측극판을 일정간극을 가지도록 형성하고, 외측극판의 외주면상에 다수의 팬을 장착하며, 엔진 회전수가 급격히 증가할때 상기 내측극판과 외측극판이 서로 동일한 자극을 가지도록 전압을 공급하는 콘트롤부를 구성하므로서, 엔진 급가속시 내측극판과 외측극판이 서로 이격되면서 팬축의 회전력이 팬으로 전달되지 않도록 하여 팬의 회전수가 급격히 증가하지 않도록 하고, 이에의해 팬 구동에 의한 소음을 줄여줄 수 있도록 한 냉각팬 구동소음 제어장치를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

도 1 은 종래 냉각팬을 보인 도면.

도 2 는 엔진 완가속시의 냉각팬 소음을 보인 그래프.

도 3 은 엔진 급가속시의 냉각팬 소음을 보인 그래프.

도 4 는 본 발명의 냉각팬 구동소음 제어장치를 보인 도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 팬축 2 : 팬

20 : 내측극판 21 : 베어링단자

30 : 외측극판 31 : 조각금속편

32 : 메인금속판 33 : 러버

34 : 와이어 35 : 베어링단자

40 : 유체막 50 : 밀폐커버

51 : 베어링 60 : 콘트롤부

70 : 밧데리

Claims (3)

1. 냉각수 냉각을 위한 다수의 팬이 팬축의 외주면에 결합되는 냉각팬에 있어서,

   상기 팬축의 외주면상에 입력전압의 극성에 대응하는 자극을 가지도록 자화되는 내측극판을 고정결합하고, 입력전압의 극성에 따라 소정의 자극을 가지며 그 외측에 다수의 팬이 결합되는 외측극판을 상기 내측극판과 일정간격을 가지도록 형성하고, 상기 내측극판과 외측극판의 일측에 콘트롤부로부터 전달되는 전압을 공급하기 위한 베어링단자가 각각 형성되어지되,

   상기 내측극판과 외측극판의 간극내에 유체막을 형성시켜 내측극판과 외측극판 상호간의 마찰을 감소시키며,

   상기 각각의 내측극판과 외측극판의 일측에 콘트롤부를 연결시켜 엔진회전수의 급증시 콘트롤부에서 출력되는 제어전압의 극성에 의해 내측극판과 외측극판이 동일한 자극을 가지면서 서로 밀쳐내어 팬축의 회전력이 외측극판에 형성된 팬에 전달되지 않도록 한 것을 특징으로 하는 냉각팬 구동소음 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 외측극판은,

   외측으로 다수의 팬이 결합되는 메인금속판을 구비하고, 이 메인금속판의 내측으로 여러개의 조각금속편을 유연한 와이어로서 연결 설치하되,

   이 조각금속편과 메인금속판의 사이에 러버를 충진시켜 내측극판과 외측극판이 서로 다른 자극을 형성하고 있을때 서로의 인력에 의해 조각금속편들이 내측극판 쪽으로 이동하려하고, 이힘에 의해 러버가 축소되면서 메인금속판이 내측으로 당겨져 팬축의 회전력이 내외측극판을 통해 팬으로 전달되도록 한 것을 특징으로 하는 냉각팬 구동소음 제어장치.
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