KR102096512B1 - 차량용 쿨링팬 - Google Patents

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KR102096512B1 KR1020140021964A KR20140021964A KR102096512B1 KR 102096512 B1 KR102096512 B1 KR 102096512B1 KR 1020140021964 A KR1020140021964 A KR 1020140021964A KR 20140021964 A KR20140021964 A KR 20140021964A KR 102096512 B1 KR102096512 B1 KR 102096512B1
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한온시스템 주식회사
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/32—Rotors specially for elastic fluids for axial flow pumps
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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Abstract

본 발명은 차량용 쿨링팬에 관한 것으로서, 허브; 상기 허브에 방사상으로 연장 형성되며 서로 이격되어 형성되는 복수개의 메인 블레이드; 상기 메인 블레이드들의 바깥쪽 단부를 연결하는 밴드부; 및 상기 메인 블레이드들 사이에 배치되며, 상기 밴드부의 내측으로 연장 형성되는 복수개의 링 블레이드; 를 포함하며, 상기 링 블레이드에는 양면을 관통하는 관통홀 또는 일면에 형성되는 요홈이 형성되어, 사출 성형에 의해 발생될 수 있는 웰드 라인이 링 블레이드의 단부에만 형성되도록 하여 링 블레이드 및 밴드부의 파손을 방지할 수 있는 차량용 쿨링팬에 관한 것이다.

Description

차량용 쿨링팬 {Cooling Fan for vehicle}
본 발명은 차량용 쿨링팬에 관한 것으로서, 메인 블레이드 사이에 배치되어 밴드부에서 연장 형성된 링 블레이드에 관통홀 또는 요홈을 형성함으로써, 사출 성형에 의해 발생될 수 있는 웰드 라인이 링 블레이드의 단부에만 형성되도록 하여 링 블레이드 및 밴드부의 파손을 방지할 수 있는 차량용 쿨링팬에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 엔진의 과열을 방지할 수 있는 냉각수단과, 자동차 내부의 탑승자 공간에 대한 공기 조화기능을 가지는 공기조화수단 등이 설치되어 있다. 이러한 냉각수단과 공기조화수단으로 엔진의 냉각을 위한 라디에이터 및 에어컨 냉매의 냉각을 위한 응축기가 구성되며 그 일면에 팬 쉬라우드가 설치되어 라디에이터 및 응축기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 형성된다.
여기에서 차량용 쿨링팬 중에는 에어컨의 냉매를 냉각시키는 응축기 팬(Condenser Fan)과, 엔진의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터 팬(Radiator Fan)이 있으며, 상기 쿨링팬들은 각기 해당 팬 모터(Fan Motor)의 구동에 의해 회전하게 된다.
쿨링팬은 도 1과 같이 중심이 되는 허브(10)에 방사상으로 복수개의 메인 블레이드(20)가 형성되고, 메인 블레이드(20)들의 바깥쪽 단부들이 연결되도록 밴드부(30)가 형성된다. 그리고 이와 같이 형성되는 쿨링팬 중 라디에이터의 후단에 장착하여 사용되는 쿨링팬의 경우 라디에이터를 통과한 고온의 공기 및 쿨링팬 후방에 위치하는 엔진으로부터의 복사열 등으로 인해 통상적으로 나일론 재질(PA66 base)을 이용해 사출 성형으로 제작할 필요가 있다.
그리고 쿨링팬은 성능(풍량) 및 소음진동(NVH; Noise, Vibration, and Harshness)을 고려하여 여러 가지 크기와 형상이 적용되고 있으며, 기술적 특성 및 원가절감을 위해 PP 재질(Polypropylene)을 이용하여 제조될 수 있으나, 쿨링팬의 고속회전 및 장기 내구 시험에서 균열이 발생되는 문제점이 있다.
이때, 도 2와 같이 메인 블레이드(20)들 사이에 배치되어 밴드부(30)에서 연장되도록 링 블레이드(40)를 형성하여 강도를 향상시킴으로써 균열을 방지할 수 있으나, PP 재질을 이용하여 사출 성형되는 쿨링팬은 링 블레이드(40) 및 밴드부(30)에는 수지재가 만나면서 인장강도가 약해지는 웰드 라인(Weld line)이 형성되어 강도가 취약해 균열이 발생하므로 쿨링팬 제작에 PP 재질을 적용하는 데에는 한계가 있다.
이와 관련된 종래 기술로는 한국공개특허(10-2011-0101528)인 "차량용 쿨링팬"이 개시되어 있다.
KR 10-2011-0101528 A (2011.09.16)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 메인 블레이드 사이에 배치되어 밴드부에서 연장 형성된 링 블레이드에 관통홀 또는 요홈을 형성함으로써, 사출 성형에 의해 발생될 수 있는 웰드 라인이 링 블레이드의 단부에만 형성되도록 하여 링 블레이드 및 밴드부의 파손을 방지할 수 있는 차량용 쿨링팬을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 쿨링팬(1000)은, 허브(100); 상기 허브(100)에 방사상으로 연장 형성되며 서로 이격되어 형성되는 복수개의 메인 블레이드(200); 상기 메인 블레이드(200)들의 바깥쪽 단부를 연결하는 밴드부(300); 및 상기 메인 블레이드(200)들 사이에 배치되며, 상기 밴드부(300)의 내측으로 연장 형성되는 복수개의 링 블레이드(400); 를 포함하며, 상기 링 블레이드(400)에는 웰드라인 차단부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 웰드라인 차단부는 상기 링 블레이드(400)의 양면을 관통하는 관통홀(410) 또는 일면에 형성되는 요홈(420)인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 링 블레이드(400)는 일측이 밴드부(300)에 연결되고 타측은 자유단(400a)으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 쿨링팬은 폴리프로필렌(PP; polypropylene) 재질로 사출 성형을 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인 블레이드(200)들은 서로 이격된 간격이 다르게 형성되며, 상기 링 블레이드(400)들에 형성되는 관통홀(410) 또는 요홈(420)은 직경이나 형상이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메인 블레이드(200)들은 서로 이격된 간격이 다르게 형성되며, 상기 링 블레이드(400)들의 형상이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 링 블레이드(400)에 형성되는 관통홀(410) 또는 요홈(420)의 중심은, 상기 링 블레이드(400) 폭의 중심선 상에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로한다.
또한, 상기 관통홀(410) 또는 요홈(420)은 상기 링 블레이드(400)의 자유단(400a)측에 형성되되 상기 자유단(400a)에서 이격되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 차량용 쿨링팬은, 사출 성형에 의해 발생될 수 있는 웰드 라인이 링 블레이드의 단부에만 형성되므로 링 블레이드 및 밴드부의 파손을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 메인 블레이들의 간격이 동일하지 않게 형성된 경우에, 링 블레이드 자체의 형상변화나 링 블레이드에 형성되는 관통홀 및 요홈의 크기 또는 형상 조절을 통해 쿨링팬의 밸런스 조절이 용이한 장점이 있다.
또한, 링 블레이드에 요홈이 형성되는 경우 쿨링팬의 소음을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 차량용 쿨링팬을 나타낸 사시도.
도 2는 종래의 링 블레이드가 형성된 차량용 쿨링팬 및 사출시 수지의 유동 방향과 이로 인해 형성되는 웰드 라인을 나타낸 정면도.
도 3은 도 2의 링 블레이드 및 밴드부의 단면도.
도 4는 본 발명의 차량용 쿨링팬을 나타낸 사시도.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 링 블레이드에 형성된 관통홀 및 요홈을 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 차량용 쿨링팬을 나타낸 정면도.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 차량용 쿨링팬을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 차량용 쿨링팬을 나타낸 사시도이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 링 블레이드에 형성된 관통홀 및 요홈을 나타낸 단면도이며, 도 7은 본 발명의 차량용 쿨링팬을 나타낸 정면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 차량용 쿨링팬(1000)은, 허브(100); 상기 허브(100)에 방사상으로 연장 형성되며 서로 이격되어 형성되는 복수개의 메인 블레이드(200); 상기 메인 블레이드(200)들의 바깥쪽 단부를 연결하는 밴드부(300); 및 상기 메인 블레이드(200)들 사이에 배치되며, 상기 밴드부(300)의 내측으로 연장 형성되는 복수개의 링 블레이드(400); 를 포함하며, 상기 링 블레이드(400)에는 웰드라인 차단부가 형성될 수 있다.
우선, 본 발명의 차량용 쿨링팬(1000)은 크게 허브(100), 메인 블레이드(200), 밴드부(300) 및 링 블레이드(400)로 구성된다.
허브(100)는 중심을 형성하는 부분으로, 구동모터의 구동축에 결합될 수 있도록 형성된다.
메인 블레이드(200)는 허브(100)의 외주면에서 방사상으로 연장 형성되며, 서로 이격되어 복수개로 형성된다.
밴드부(300)는 링 형태로 형성되어 메인 블레이드(200)들의 바깥쪽 단부가 연결되도록 형성된다. 즉, 메인 블레이드(200)들의 일단이 허브(100)에 결합되고 타단은 밴드부(300)에 결합되도록 형성된다.
링 블레이드(400)는 메인 블레이드(200)들의 사이에 각각 배치되며, 링 블레이드(400)는 일측이 밴드부(300)에 연결되고 타측은 자유단(400a)으로 형성될 수 있다. 즉, 링 블레이드(400)는 밴드부(300)의 내측으로 허브(100)를 향해 연장 형성된다. 이때, 링 블레이드(400)는 메인 블레이드(200)와는 달리 일측만이 밴드부(300)에 연결된 형태로 형성되어, 링 블레이드(400)의 허브(100)를 향하는 단부가 자유단(400a)이 된다.
여기에서 링 블레이드(400)에는 웰드라인 차단부가 형성되며, 상기 웰드라인 차단부는 상기 링 블레이드(400)의 양면을 관통하는 관통홀(410) 또는 일면에 형성되는 요홈(420)이 될 수 있다. 즉, 링 블레이드(400)의 양면을 관통하는 관통홀(410)이 형성되거나, 일면에 오목하게 요홈(420)이 형성될 수 있다. 이때, 관통홀(410) 및 요홈(420)은 링 블레이드(400)의 자유단(400a) 부분의 폭의 중심선 상에 형성될 수 있는 웰드 라인(Weld line)이 링 블레이드(400)를 따라 밴드부(300)에 까지 형성되는 것을 방지하는 역할을 한다.
즉, 사출 성형시 용융된 수지재가 유동되어 두 개의 메인 블레이드(200)를 통과해 밴드부(300)를 거쳐 링 블레이드(400)에서 만나게 되는데, 이때 링 블레이드(400)의 자유단(400a) 부근에서 최종적으로 수지재가 만나게 된다. 이에 따라 자유단(400a)과 관통홀(410) 또는 요홈(420) 사이에만 인장강도가 약한 웰드 라인이 형성되며, 관통홀(410) 또는 요홈(420)을 기준으로 링 블레이드(400)의 반경방향 바깥쪽과 밴드부(300)에는 웰드 라인이 형성되지 않게 된다.
그리하여 본 발명의 차량용 쿨링팬은, 사출 성형에 의해 발생될 수 있는 웰드 라인이 링 블레이드의 단부에만 형성되므로 링 블레이드 및 밴드부의 파손을 방지할 수 있는 장점이 있다.
여기에서 링 블레이드(400)에 형성되는 관통홀(410)은 전후면을 관통하도록 형성될 수 있다. 그리고 요홈(420)은 일면에 오목한 형태로 형성될 수 있으며 도시된 바와 같이 링 블레이드 두께의 절반 이상으로 홈의 깊이가 형성될 수 있다.
이때, 링 블레이드(400)에 관통홀(410)이 형성되는 경우에는 웰드 라인을 완전히 차단할 수 있으며, 요홈(420)이 형성되는 경우에는 링 블레이드(400)가 막혀있는 형태이므로 관통홀(410)이 형성된 것에 비해 쿨링팬의 회전에 따른 소음을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 차량용 쿨링팬은 폴리프로필렌(PP; polypropylene) 재질로 사출 성형을 통해 형성될 수 있다.
즉, PP 재질을 이용하여 사출 성형을 통해 쿨링팬을 제조하는 경우, 수지재의 재질적인 특성 및 사출 성형 공정상의 특성에 의해 링 블레이드(400)에서 웰드 라인이 형성될 가능성이 크기 때문에, 링 블레이드(400)에 관통홀(410) 또는 요홈(420)을 형성하여 링 블레이드 및 밴드부의 파손을 방지할 수 있다. 또한, PP 재질을 이용하여 강도 및 내구성이 향상된 쿨링팬을 제조할 수 있으므로 제조 원가가 절감되고 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 메인 블레이드(200)들은 서로 이격된 간격이 다르게 형성되며, 상기 링 블레이드(400)들에 형성되는 관통홀(410) 또는 요홈(420)은 직경이나 형상이 서로 다르게 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면 일반적으로 쿨링팬을 형성하는 메인 블레이드들은 서로 이격된 간격(각도)이 같게 형성(θ1=θ2)되어 쿨링팬의 회전 밸런스가 맞도록 형성된다. 그러나 메인 블레이드(200)들의 서로 이격된 간격이 다르게 형성(θ1≠θ2)되는 언이븐 팬(Un even fan)의 경우에는 쿨링팬의 회전 밸런스 조절이 어려우므로, 관통홀(410) 또는 요홈(420)의 직경이나 형상을 서로 다르게 형성하여 링 블레이드(400)의 미세 중량을 조절함으로써 쿨링팬의 회전 밸런스를 맞추기 용이할 수 있다. 즉, 메인 블레이드의 간격이 넓은 사이에 배치된 링 블레이드에는 관통홀 또는 요홈의 크기(면적)를 작게 형성하고, 반대로 메인 블레이드의 간격이 좁은 사이에 배치된 링 블레이드에는 관통홀 또는 요홈의 크기(면적)를 크게 형성하여 쿨링팬의 전체적인 회전 밸런스를 조절할 수 있다.
또한, 상기 메인 블레이드(200)들은 서로 이격된 간격이 다르게 형성되며, 상기 링 블레이드(400)들의 형상이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 한다. 즉, 상기한 바와 같이 언이븐 팬의 경우 링 블레이드(400)들 자체의 형상을 다르게 형성하여 링 블레이드(400)들의 중량 또는 공기 저항 등을 조절함으로써 회전 밸런스를 용이하게 맞출 수 있다. 마찬가지로 메인 블레이드들의 간격이 넓은 사이에 배치된 링 블레이드의 크기(면적)를 크게 형성하여 쿨링팬의 회전 밸런스를 조절할 수 있다.
또한, 상기 링 블레이드(400)에 형성되는 관통홀(410) 또는 요홈(420)의 중심은, 상기 링 블레이드(400) 폭의 중심선 상에 위치하도록 형성될 수 있다.
즉, 웰드 라인은 링 블레이드(400)의 폭의 중심선 부근에 형성될 수 있으므로, 관통홀(410) 또는 요홈(420)의 중심을 링 블레이드(400)의 폭의 중심선 상에 위치하도록 형성하여, 링 블레이드(400)의 자유단(400a)측에 형성되는 웰드 라인에 균열이 발생하였을 때 관통홀(410) 또는 요홈(420)에서 균열이 차단되어 링 블레이드(400)의 반경방향 바깥쪽 부분 및 밴드부(300)는 균열이 발생되지 않도록 할 수 있다.
또한, 상기 관통홀(410) 또는 요홈(420)은 상기 링 블레이드(400)의 자유단(400a)측에 형성되되 상기 자유단(400a)에서 이격되어 형성될 수 있다.
즉, 관통홀(410) 또는 요홈(420)을 링 블레이드(400)의 자유단(400a)에서 일정거리 이격되게 형성하여 링 블레이드(400)의 자유단(400a)측에만 웰드 라인이 형성될 수 있도록 할 수 있다.
그리고 허브(100)는 몸체(110) 및 상기 몸체(110)의 중앙부에 형성되는 모터 결합부(120)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 모터 결합부(120)는 몸체(110), 메인 블레이드(200) 및 밴드부(300)와 다른 재질로 형성되어 일체형으로 인서트 사출될 수 있다. 즉, 허브(100)는 몸체(110)의 중앙부에 구동모터의 구동축과 결합되도록 인장강도가 큰 재질로 모터 결합부(120)가 형성되고, 모터 결합부(120)를 제외한 몸체(110), 메인 블레이드(200) 및 밴드부(300)는 사출 성형이 용이하고 제조원가를 절감할 수 있는 재질로 형성될 수 있다.
이때, 모터 결합부(120)는 금속 또는 나일론(PA; polyamide) 재질로 형성되고, 몸체(110), 메인 블레이드(200) 및 밴드부(300)는 폴리프로필렌(PP; polypropylene) 재질로 형성될 수 있다.
여기에서 폴리프로필렌(PP) 재질은 열에 의해 변형이 생길 가능성이 있으므로, 허브(100)의 모터 결합부(120)는 나머지 부분들 보다 인장강도가 크고 열에 의한 변형이 적은 재질인 금속 또는 나일론(PA) 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 차량용 쿨링팬
100 : 허브
110 : 몸체 120 : 모터 결합부
200 : 메인 블레이드
300 : 밴드부
400 : 링 블레이드 400a: 자유단
410 : 관통홀 420 : 요홈

Claims (8)

  1. 허브(100);
    상기 허브(100)에 방사상으로 연장 형성되며 서로 이격되어 형성되는 복수개의 메인 블레이드(200);
    상기 메인 블레이드(200)들의 바깥쪽 단부를 연결하는 밴드부(300); 및
    상기 메인 블레이드(200)들 사이에 배치되며, 상기 밴드부(300)의 내측으로 연장 형성되는 복수개의 링 블레이드(400); 를 포함하며,
    상기 링 블레이드(400)에는 웰드라인 차단부가 형성되되, 상기 웰드라인 차단부는 상기 링 블레이드(400)의 양면을 관통하는 관통홀(410) 또는 일면에 형성되는 요홈(420)이고,
    상기 메인 블레이드(200)들은 서로 이격된 간격이 다르게 형성되며, 상기 링 블레이드(400)들에 형성되는 관통홀(410) 또는 요홈(420)은 직경이나 형상이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링팬.
  2. 허브(100);
    상기 허브(100)에 방사상으로 연장 형성되며 서로 이격되어 형성되는 복수개의 메인 블레이드(200);
    상기 메인 블레이드(200)들의 바깥쪽 단부를 연결하는 밴드부(300); 및
    상기 메인 블레이드(200)들 사이에 배치되며, 상기 밴드부(300)의 내측으로 연장 형성되는 복수개의 링 블레이드(400); 를 포함하며,
    상기 링 블레이드(400)에는 웰드라인 차단부가 형성되되, 상기 웰드라인 차단부는 상기 링 블레이드(400)의 양면을 관통하는 관통홀(410) 또는 일면에 형성되는 요홈(420)이고,
    상기 링 블레이드(400)에 형성되는 관통홀(410) 또는 요홈(420)의 중심은, 상기 링 블레이드(400) 폭의 중심선 상에 위치하도록 형성되며,
    상기 관통홀(410) 또는 요홈(420)은 상기 링 블레이드(400)의 자유단(400a)측에 형성되되 상기 자유단(400a)에서 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링팬.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 링 블레이드(400)는 일측이 밴드부(300)에 연결되고 타측은 자유단(400a)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링팬.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차량용 쿨링팬은 폴리프로필렌(PP; polypropylene) 재질로 사출 성형을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링팬.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 메인 블레이드(200)들은 서로 이격된 간격이 다르게 형성되며, 상기 링 블레이드(400)들에 형성되는 관통홀(410) 또는 요홈(420)은 직경이나 형상이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링팬.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 메인 블레이드(200)들은 서로 이격된 간격이 다르게 형성되며, 상기 링 블레이드(400)들의 형상이 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링팬.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 링 블레이드(400)에 형성되는 관통홀(410) 또는 요홈(420)의 중심은, 상기 링 블레이드(400) 폭의 중심선 상에 위치하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링팬.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 관통홀(410) 또는 요홈(420)은 상기 링 블레이드(400)의 자유단(400a)측에 형성되되 상기 자유단(400a)에서 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 쿨링팬.
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