KR20080090648A

KR20080090648A - 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서

Info

Publication number: KR20080090648A
Application number: KR1020070033730A
Authority: KR
Inventors: 박준기; 김민수
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2007-04-05
Filing date: 2007-04-05
Publication date: 2008-10-09

Abstract

본 발명의 목적은 엔진에 설치되고, 냉각유닛을 냉각하기 위해 팬 덮개에 삽입되는 냉각팬을 전방 또는 후방으로 이송시키기 위한 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서에 있어서, 엔진의 일측에 회전 가능하게 설치되고 동력을 전달받는 회전부; 상기 회전부에 설치되어 전, 후방으로 이동가능하고, 상기 회전부와 함께 회전하는 가변축; 상기 가변축의 전단부에 고정 설치되어 상기 냉각유닛을 냉각하는 냉각팬; 열에 의해 팽창 및 수축 가능하고, 상기 가변축의 후단부에 설치되어 상기 가변축을 전방으로 이송시키는 가변기; 및 상기 가변기의 일측에 설치되어 상기 가변기를 가열하는 히터;를 포함하되, 상기 냉각팬의 회전속도에 따라 발생하는 소음을 상기 팬 덮개에 삽입되는 상기 냉각팬 삽입량에 따라 소음을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서에 의해 달성된다. 이에 따라, 팬 덮개에 삽입되는 냉각팬을 축 방향으로 가변시켜 냉각팬이 팬 덮개에 삽입되는 삽입량에 따라, 냉각팬에서 발생하는 풍량 및 소음을 최적화할 수 있다.

냉각팬 스페이서, 냉각팬 이송

Description

냉각팬에 사용되는 가변 스페이서{CHANGEABLE SPACER FOR COOLING FAN}

도 1은 엔진에 설치된 종래의 냉각팬을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 작동 상태를 나타낸 도면이다.

도 4는 냉각팬이 팬 덮개에 삽입되는 삽입량에 따라 냉각팬에서 발생하는 풍량 및 소음의 상관 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 냉각팬 속도에 따른 히터의 동작순서를 나타낸 순서도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1; 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서

4; 팬 덮개 5; 냉각유닛

10; 회전부 11; 풀리

12; 축공 13; 중공

14; 나사홈 15; 가이드 핀

20; 가변축 21; 확장부

22; 핀 홀 30; 냉각팬

40; 가변기 41; 실린더

42; 피스톤 43; 왁스

44; 인장스프링 50; 히터

60; 엔진 70; 벨트

80; 검출기 81; 표시부

90; 베어링

본 발명은 엔진에 설치되고, 냉각유닛을 냉각하기 위한 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서에 관한 것으로 보다 상세하게는 팬 덮개에 삽입되는 냉각팬을 전방 또는 후방으로 이동시키는 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 통상적으로 엔진(3)에 설치되는 냉각팬(30)은 엔진(3)에 고정되어 회전만이 가능하다. 그리고 팬 덮개(4)에 냉각팬(30)의 일정부분이 삽입되어 냉각유닛(5)(예를 들어, 라디에이터, 오일 쿨러, Charge Air Cooler 및 에어컨 콘덴서 등)을 냉각시킨다.

여기서, 엔진(3)의 회전속도가 증가하면 냉각팬(30) 또한 회전속도가 증가한다.

냉각팬(30)의 회전속도가 증가함에 따라, 냉각팬(30)에서 발생하는 소음 또한 증가한다.

따라서, 냉각팬(30)의 회전속도가 증가하면, 소음이 증가하는 단점이 생긴다.

이는, 소음으로 인한 진동이 발생하고, 진동으로 인하여 주변 기기의 수명이 단축되는 원인이기도 하다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 팬 덮개에 삽입되는 냉각팬을 축 방향으로 가변시켜 냉각팬이 팬 덮개에 삽입되는 삽입량에 따라, 냉각팬에서 발생하는 풍량 및 소음을 최적화할 수 있는 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 엔진에 설치되고, 냉각유닛을 냉각하기 위해 팬 덮개에 삽입되는 냉각팬을 전방 또는 후방으로 이송시키기 위한 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서에 있어서, 엔진의 일측에 회전 가능하게 설치되고 동력을 전달받는 회전부; 상기 회전부에 설치되어 전, 후방으로 이동가능하고, 상기 회전부와 함께 회전하는 가변축; 상기 가변축의 전단부에 고정 설치되어 상기 냉각유닛을 냉각하는 냉각팬; 열에 의해 팽창 및 수축 가능하고, 상기 가변축의 후단부에 설치되어 상기 가변축을 전방 또는 후방으로 이송시키는 가변기; 및 상기 가변기의 일측에 설치되어 상기 가변기를 가열하는 히터;를 포함하되, 상기 냉각팬의 회전속도에 따라 발생하는 소음을 상기 팬 덮개에 삽입되는 상기 냉각팬 삽입량에 따라 소음을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서에 의해 달성된다.

또, 상기 가변기는 하우징과, 상기 하우징의 내부에, 열에 의하여 팽창 및 수축변화가 큰 왁스가 채워져 형성될 수 있다.

또한, 상기 가변축이 상기 회전부로부터 이탈하는 것을 방지하고 상기 가변축이 전, 후로 이동할 때 상기 가변축을 가이드 하도록 상기 회전부의 전방에 설치되는 가이드 핀;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 가변기가 냉각시 더욱 빠르게 수축되도록 상기 가변기의 내측 또는 외측에 설치되는 인장 스프링;을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 회전부의 일측에 설치되어 상기 회전부와 함께 회전하는 표시부; 및 상기 표시부의 회전수를 검출하기 위해 상기 엔진의 일측에 설치되는 검출부;를 더 포함할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각팬(30)에 사용되는 가변 스페이서(1)는 회전부(10), 가변축(20), 냉각팬(30), 가변기(40) 및 히터(50)를 포함한다.

회전부(10)는 외측에 벨트(70)가 끼워지는 풀리(11)가 형성되고 전단부에 가변축(20)이 끼워지는 축 공(12)이 형성되며, 후단부에는 엔진(60)과 결합되는 단차진 중공(13)이 축 공(12)과 연결되어 형성되고, 벨트(70)를 통해 엔진(60)에서 발생하는 동력을 전달받아 회전한다.

여기서, 회전부(10)의 전면에 적어도 2개의 나사홈(14)이 형성되고, 가변축(20)을 고정하고 안내하기 위해 나사홈(14)에 나사결합되는 가이드 핀(15)이 설치될 수 있다.

가이드 핀(15)은 전단부에 대략 볼트와 유사한 머리가 형성되고, 후단부에 회전부(10)의 나사홈(14)에 결합될 만큼의 나사산이 형성된다.

가변축(20)은 대략 원기둥 형상이며, 외측에 가이드 핀(15)이 삽입되는 핀 홀(22)이 형성된 확장부(21)가 형성되고, 전단부는 냉각팬(30)과 결합되고 후단부는 회전부(10)의 중공(13)에 삽입된다. 여기서, 냉각팬(30)과 가변축(20)의 결합관계는 공지된 것으로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

회전부(10)와 가변축(20)의 결합관계를 살펴보면, 먼저 가변축(20)의 후단부를 회전부(10)의 축 공(12)에 삽입한다. 그리고 가변축(20)의 핀 홀(22)과 회전부(10)의 나사홈(14)을 일치시킨 후, 가이드 핀(15)을 핀 홀(22)에 관통시켜 회전부(10)의 나사홈(14)과 결합한다. 이에 따라, 가변축(20)은 전방 또는 후방으로 이동가능해 지고, 가이드 핀(15)에 의해 회전부(10)와 함께 회전한다.(도 3 참조)

여기서, 가이드 핀(15)은 가변축(20)이 회전부(10)로부터 이동하는 거리(L)를 제한하고, 회전부(10)로부터 이탈하는 것을 방지한다.

냉각팬(30)은 가변축(20)의 전단부에 결합되고, 팬 덮개(4)에 일부분이 삽입되어 냉각유닛(5)(예를 들어, 라디에이터, 오일 쿨러, Charge Air Cooler 및 에어컨 콘덴서 등)을 냉각시킨다.

가변기(40)는 가변축(20)의 후방에 설치되고, 원통형의 실린더(41)와 피스 톤(42)으로 결합되며 실린더(41)와 피스톤(42) 사이에 열팽창이 우수한 왁스(43)가 채워진다.

여기서, 가변축(20)과 가변기(40) 사이에 마찰을 줄여주는 베어링(90)이 설치될 수 있다.

히터(50)는 가변기(40)의 후방에 설치되며 가변기(40)에 채워진 왁스(43)를 가열하는데 사용된다.

이에 따라, 왁스(43)의 가열 상태에 따라 가변기(40)의 길이가 늘어나며, 가변축(20)이 전방으로 이송하게 된다. 여기서, 늘어난 가변기(40)를 원상태로 수축하기 위해 가변기(40)의 외측에 인장 스프링(44)이 사용될 수 있다.

인장 스프링(44)은 일단이 실린더(41)에 고정되고 타단이 피스톤(42)에 고정되어 왁스(43)의 팽창에 의해 피스톤(42)이 돌출되고, 냉각시 피스톤(42)을 끌어당겨 원위치로 되돌려 놓는다.

여기서, 냉각팬(30)의 회전속도를 측정하기 위하여 회전부(10)의 후면에 표시부(81)가 설치될 수 있으며, 엔진(60)의 일측에 표시부(81)를 검출하는 검출부(타코미터:Tachometer 등)가 설치될 수 있다. 이에 따라, 냉각팬(30)의 회전속도에 따라 히터(50)는 왁스(43)에 가해지는 열을 자동으로 조절할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 냉각팬(30)에 사용되는 가변 스페이서(1)의 작동상태를 설명하기로 한다.

들어가기에 앞서, 풍량과 소음의 상관관계를 알아보기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 냉각팬(30)이 팬 덮개(4)에 삽입되는 삽입량에 따라 소음은 다음과 같은 관계가 성립한다.

A: 냉각팬(30)의 삽입깊이, B: 팬의 폭, C: 삽입량

A/B×100=C(%)

즉, 삽입량이 증가하면 풍량 및 소음은 감소하고, 삽입량이 감소하면 풍량 및 소음이 증가하는 경향이 있다.

하지만, 이러한 경향은 항상 선형 비례적이진 않고, 팬 덮개(4)의 형상에 따라 약간의 변화가 있을 수 있다.

냉각팬(30)의 회전속도 구간을 나누고, 히터(50)는 구간별로 작동하여 열을 조절하게 된다.

냉각팬(30)이 일정 회전속도 이하일 경우 히터(50)는 작동하지 않으며, 냉각팬(30)이 일정 회전속도 이상 되었을 히터(50)가 작동한다.

이때, 냉각팬(30)의 회전속도가 증가하게 되면 히터(50)는 가변기(40)에 열을 가하여 왁스(43)를 녹인다.

왁스(43)는 열팽창으로 인하여 체적이 증가하여 피스톤(42)을 전방으로 밀어낸다. 이에 따라, 가변축(20)이 전방으로 이동하며, 냉각팬(30)이 전방으로 이동되어 팬 덮개(4)에 냉각팬(30)의 삽입량이 증가한다.

여기서, 냉각팬(30)의 회전속도가 더욱 증가하게 되면, 히터(50)는 왁스(43)에 더 많은 열을 가하게 된다. 이에 따라, 가변축(20)은 전방으로 더 이동하게 되 며, 냉각팬(30) 또한 전방으로 이동되어 팬 덮개(4)에 냉각팬(30)의 삽입량이 더욱 증가한다.

히터(50)의 작동은 도 5에 도시된 바와 같이, 냉각팬(30)의 회전속도에 따라 작동하게 되며, 엔진(60)이 작동(S1)하게 되면 냉각팬(30)이 회전(S2)하며, 검출기(80)에서 냉각팬(30)의 회전속도를 검출(S3)하게 된다.

그리고, 냉각팬(30)의 회전속도 범위에 따라 히터(50)를 작동시킬 것인지 판단(S4)하게 된다.

냉각팬(30)의 회전속도가 설정범위에 속하지 않으면 히터(50)는 작동하지 않고(S6), 회전속도가 높을수록 히터(50)는 해당속도에 따른 열(S5)을 왁스(43)에 전달시켜 왁스(43)를 녹여 팽창시킨다. 이에 따라, 팬 덮개(4)에 삽입되는 냉각팬(30)의 삽입량을 조절함으로써, 냉각팬(30)에서 발생하는 풍량에 따라 소음을 최적화할 수 있으며, 주변기기에 전달되는 진동을 최소화할 수 있어 주변기기의 수명을 연장할 수 있다

한편, 상술한 가변기(40)는 가변기의 외형을 실린더(41) 및 피스톤(42)을 결합하여 사용되었지만, 밀폐된 주름관(미도시)이 사용될 수 있다. 또한, 가변기 내부에 왁스(43)가 사용되었지만, 열팽창에 따른 체적변화가 큰 물질이 사용될 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 된다. 따라서 상기에서 설명한 것 외에도 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 실시 예에 대한 설명만으로도 쉽게 상기 실시 예와 동일 범주 내의 다른 형태의 본 발명을 실시할 수 있거나, 본 발명과 균등한 영역의 발명을 실시할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서는, 엔진 RPM에 따라 회전하는 냉각팬을 냉각팬 축 길이를 조절함으로써, 팬 덮개에 삽입되는 냉각팬의 삽입량을 자동으로 조절할 수 있다. 이에 따라, 냉각팬에서 발생하는 풍속에 따른 소음을 최적화함으로써, 소음을 효과적으로 줄일 수 있고, 소음에 따른 진동을 최소화할 수 있으며 진동 및 소음에 따른 주변기기의 수명을 연장하는 효과가 있다.

Claims

엔진에 설치되고, 냉각유닛을 냉각하기 위해 팬 덮개에 삽입되는 냉각팬을 전방 또는 후방으로 이송시키기 위한 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서에 있어서,

엔진의 일측에 회전 가능하게 설치되고 동력을 전달받는 회전부;

상기 회전부에 설치되어 전, 후방으로 이동가능하고, 상기 회전부와 함께 회전하는 가변축;

상기 가변축의 전단부에 고정 설치되어 상기 냉각유닛을 냉각하는 냉각팬;

열에 의해 팽창 및 수축 가능하고, 상기 가변축의 후단부에 설치되어 상기 가변축을 전방 또는 후방으로 이송시키는 가변기; 및

상기 가변기의 일측에 설치되어 상기 가변기를 가열하는 히터;를 포함하되,

상기 냉각팬의 회전속도에 따라 발생하는 소음을 상기 팬 덮개에 삽입되는 상기 냉각팬 삽입량에 따라 소음을 제어하는 것을 특징으로 하는 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서.
제 1 항에 있어서,

상기 가변기는 하우징과, 상기 하우징의 내부에, 열에 의하여 팽창 및 수축변화가 큰 왁스가 채워져 형성된 것을 특징으로 하는 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 가변축이 상기 회전부로부터 이탈하는 것을 방지하고 상기 가변축이 전, 후로 이동할 때 상기 가변축을 가이드 하도록 상기 회전부의 전방에 설치되는 가이드 핀;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 가변기가 냉각시 더욱 빠르게 수축되도록 상기 가변기의 내측 또는 외측에 설치되는 인장 스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 회전부의 일측에 설치되어 상기 회전부와 함께 회전하는 표시부; 및

상기 표시부의 회전수를 검출하기 위해 상기 엔진의 일측에 설치되는 검출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각팬에 사용되는 가변 스페이서.