KR20110001664A - 자동차 - Google Patents

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KR20110001664A
KR20110001664A KR1020090059301A KR20090059301A KR20110001664A KR 20110001664 A KR20110001664 A KR 20110001664A KR 1020090059301 A KR1020090059301 A KR 1020090059301A KR 20090059301 A KR20090059301 A KR 20090059301A KR 20110001664 A KR20110001664 A KR 20110001664A
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이정한
남경욱
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기아자동차주식회사
현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 자동차는, 자동차는, 엔진을 냉각시키도록 구비된 열교환기와, 실내 냉방을 위해 상기 열교환기 일측에 나란히 구비된 라디에이터와, 외부 공기를 상기 열교환기 및 상기 라디에이터 측으로 강제로 유입 시키도록 상기 라디에이터 일측에 배치되는 냉각팬을 포함하고, 상기 냉각팬은 회전 중심으로부터 방사상으로 형성된 복수의 블레이드를 포함하며, 상기 복수의 블레이드는 외부 공기가 통과 시 발생되는 분절음을 감소시키도록 각각의 블레이드 사이가 서로 다른 각도를 갖게 배치된다.
열교환기, 라디에이터, 냉각팬, 블레이드, BPF

Description

자동차 {Automobile}
본 발명은 자동차에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량에 구비된 열교환기 및 라디에어터에 외부의 공기를 강제로 유입시켜 대류의 열전달을 일으키는 냉각팬이 구비된 자동차에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 엔진 룸에 구비된 엔진을 냉각시키기 위한 열교환기와, 실내 냉방을 위해 구비된 라디에이터에 외부의 공기를 강제로 유입시켜 대류 열전달을 일으키기 위한 것으로 냉각팬이 구비된다.
냉각팬에는 구동축이 연결되는 허브와, 허브의 외주면에 허브와 함께 유동되어 회전하는 날개가 구비되어 있다. 날개는 복수 개 구비되어 날개와 날개 사이의 간격이 모두 같은 각도를 갖는 등각으로 배열되어 있다.
냉각팬이 열교환기와 라디에이터에 전달하기 위해 외부 공기를 강제로 유입시켜 풍량이 생성되고, 풍량에 의해서 냉각팬에 소음 및 진동이 발생하게 된다.
특히 냉각팬에서 발생되는 소음은 바람소리 및 날개 통과 주파수(BPF: BLADE PASSING FREQUENCY)에서의 분절음으로 나뉜다. 그리고 분절음은 차량의 실내에서 "앵"하는 고주파 이음으로 발생되어 차량의 실내 음질을 저해하는 문제점을 갖고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 열교환기와 라디에이터로 외부 공기를 강제로 유입시키는 냉각팬에서 풍량 생성 시 발생되는 냉각팬 분절음을 저감 시키는데 그 목적이 있다.
냉각팬의 날개 사이를 통과하여 발생되는 분절음이 차량의 실내로 전달될 때 생성되는 고주파 이음으로 인해 차량 실내 음질이 저하되는 것을 방지하는데 그 목적이 있다.
상기의 한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 엔진을 냉각시키도록 구비된 열교환기와, 실내 냉방을 위해 상기 열교환기 일측에 나란히 구비된 라디에이터와, 외부 공기를 상기 열교환기 및 상기 라디에이터 측으로 강제로 유입 시키도록 상기 라디에이터 일측에 배치되는 냉각팬을 포함하고, 상기 냉각팬은 회전 중심으로부터 방사상으로 형성된 복수의 블레이드를 포함하며, 상기 복수의 블레이드는 외부 공기가 통과 시 발생되는 분절음을 감소시키도록 각각의 블레이드 사이가 서로 다른 각도를 갖게 배치된다.
상기 복수의 블레이드는 서로 인접하는 2개의 블레이드 간 사이각이 적어도 2회 이상 증감한다.
상기 냉각팬은 성형 제작 시 금형 빼기가 가능한 각도를 가지도록 상기 복수의 블레이드 개수가 설정된다.
상기 금형 빼기 가능한 각도는 상기 복수의 블레이드에서 서로 인접한 2개의 블레이드 간 사이각이 최소 37°이다.
상기 복수의 블레이드는 7개의 블레이드로 개수가 설정된다.
상기 7개의 블레이드 중 어느 하나는 제 1블레이드이고 제 2블레이드 내지 제 7블레이드가 상기 제 1블레이드를 기준으로 하여 반 시계 방향으로 배치되되, 상기 제 2블레이드는 상기 제 1블레이드를 기준으로 43.4°의 각도로 배치되고, 상기 제 3블레이드는 상기 제 1블레이드를 기준으로 112.9°의 각도로 배치되고, 상기 제 4블레이드는 상기 제 1블레이드를 기준으로 161.3°의 각도로 배치되고, 상기 제 5블레이드는 상기 제 1블레이드를 기준으로 198.7°의 각도로 배치되고, 상기 제 6블레이드는 상기 제 1블레이드를 기준으로 257.4°의 각도로 배치되고, 상기 제 7블레이드는 상기 제 1블레이드를 기준으로 320.7°의 각도로 배치된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차는, 열교환기와 라디에이터에 외부 공기를 전달하는 냉각팬에 형성된 블레이드의 각도를 비등각도를 갖도록 형성하 여 냉각팬의 회전 시 발생되는 풍량을 분산시켜 이 때 생성되는 분절음을 저감시키는 효과를 얻을 수 있다.
냉각팬의 분절음이 저감됨에 따라 냉각팬의 분절음이 차량의 실내로 전달되면서 발생되는 고주파 이음을 방지하여 차량 실내의 음질을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 분해 사시도가 도시된 것이다. 도 2는 도 1에 따른 일 실시예의 냉각팬이 도시된 정면도이다. 도 3은 도 2의 냉각팬의 블레이드가 벡터로 표시된 것이다. 도 4는 도 1의 일실시예와 등간격의 블레이드를 갖는 냉각팬의 소음 실험 결과가 도시된 그래프이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면 상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 자동차는, 차량의 엔진룸(미도시)에 배치되어 있는 엔진을 냉각시키도록 구비된 열교환기(1)와, 실내 냉방을 위해서 열교환기(1)의 일측에 나란히 구비되어 있는 라디에이터(2)와, 외부 공기를 열교환기(1) 및 라디에이터(2) 측으로 강제로 유입 시킬 수 있도록 라디에이터(2) 일측에 배치되는 냉각팬(10)을 포함하고, 냉각팬(10)은 복수 개의 블레이드(11)(12)(13) (14)(15)(16)(17)를 포함하고 있으며, 복수 개의 블레이드(11)(12)(13) (14)(15)(16)(17)는 외부의 공기가 통과되며 발생되는 분절 음을 감소시킬 수 있도록 각각의 블레이드 사이의 각도가 서로 다른 각도를 갖도록 배치된다.
차량의 엔진룸에는 차량이 움직일 수 있는 동력원이 되는 엔진이 구비되어 있고, 엔진을 가동 후 냉각시키기 위한 열교환기(1)가 일측에 구비되어 있다.
열교환기(1)의 일측에는 차량 실내의 냉방을 위해서 열교환기(1)와 나란하게 구비된 라디에이터(2)가 있고, 일반적으로 라디에이터(2)는 열교환기(1)의 후방측에 위치하게 된다.
열교환기(1)가 엔진을 냉각시키기 위한 경우 또는 차량의 실내 냉방을 위해 라디에이터(2)가 작동되는 경우에는 열교환기(1)와 라디에이터(2)에 외부 공기를 유입할 수 있는 냉각팬(10)이 일측에 구비되고, 냉각팬(10)에 외부 공기의 유입이 원활하게 이루어지도록 하면서 이물질이 냉각팬(10)으로 유입되는 것을 방지하기 위한 쉬라우드(3)가 일측에 구비된다.
냉각팬(10)에는 구동축과 연결되는 허브(10a)와, 외부 공기를 유입하여 풍량을 생성시키는 복수 개의 블레이드(11)(12)(13)(14)(15)(16) (17)와, 복수 개의 블레이드(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)의 단부를 연결하는 밴드(10b)를 포함한다.
복수 개의 블레이드(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)는 허브(10a)의 외주면에 방사형으로 형성되는데, 냉각팬(10)이 열교환기(1) 및 라디에이터(2)로 외부 공기를 유입하여 풍량을 생성 시 발생되는 분절음을 감소시킬 수 있도록 각각의 인접한 2개의 블레이드 사이의 각도가 서로 다른 각도를 갖도록 배치되어 형성된다.
복수 개의 블레이드(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)는 인접한 2개의 블레이드 사이각(θ)이 적어도 2회 이상의 증감을 갖도록 형성된다. 인접한 2개의 블레이드 사이각(θ)은 냉각팬(10)의 회전 중심인 허브(10a)의 중심으로부터 각각의 블레이드(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)들의 무게 중심점을 통과하여 복수 개의 블레이드(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)의 단부를 연결하는 밴드(10b)에 이르는 지점까지를 벡터로 표현하였을 때, 각각의 벡터 중 인접한 2개의 벡터 사이의 각도를 지칭한다.
도 3을 참조하면 본 실시예에서의 냉각팬(10)의 복수 개의 블레이드(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)와 블레이드가 등간격으로 형성되었을 때를 벡터로 표시한 것으로서 본 실시예와의 차이를 확인할 수 있다. 도 3에서 보는 바와 같이 각각의 벡터와 벡터 사이의 각도가 각각의 블레이드와 블레이드 사이의 사이각(θ)이 된다.
복수 개의 블레이드 중 인접한 2개의 블레이드 사이각(θ)은 냉각팬(10)을 성형 시, 금형 빼기가 가능할 수 있는 각도를 갖도록 복수의 블레이드 개수가 설정되어 있고, 금형 빼기가 가능한 각도는 냉각팬(10)의 성형 시 편심량이 커지는 현상이나 블레이드의 뒤틀림 현상을 방지할 수 있도록 최소 37° 이상의 사이각(θ)을 갖도록 한다.
본 실시예에서 냉각팬(10)에 형성된 복수 개의 블레이드는 7개의 블레이드로 형성된다. 7 개의 블레이드 중 어느 하나를 제 1블레이드로 설정하는데 본 실시예에서는 도 2를 참조하여 제 1블레이드(11)를 기준으로 제 1블레이드(11)외의 6개의 블레이드가 시계 반대 방향으로 방사형으로 배치되어 형성된다.
제 1블레이드(11)를 0°인 것을 기준으로 제 2블레이드(12)는 제 1블레이드(11)에 대해 43.4°의 각도로 배치되고, 제 3블레이드(13)는 제 1블레이드(11)에 대해 112.9°의 각도로 배치되며, 제 4블레이드(14)는 제 1블레이드(11)에 대해 161.3°의 각도로 배치된다. 제 5블레이드(15)는 제 1블레이드(11)에 대해 198.7°의 각도로 배치되고, 제 6블레이드(16)는 제 1블레이드(11)에 대해 257.4°의 각도로 배치되며, 제 7블레이드(17)는 제 1블레이드(11)에 대해 320.7°의 각도로 배치된다.
상기와 같이 배치된 각각의 블레이드에서 인접한 2개의 블레이드 사이각(θ)을 살펴보면, 제 1블레이드(11)와 제 2블레이드(12)의 사이각(θ)은 43.4°이고, 제 2블레이드(12)와 제 3블레이드(13)의 사이각(θ)은 69.5°이며, 제 3블레이드(13)와 제 4블레이드(14)의 사이각(θ)은 48.4°이다. 제 4블레이드(14)와 제 5블레이드(15)의 사이각(θ)은 37.4°이고, 제 5블레이드(15)와 제 6블레이드(16)의 사이각(θ)은 58.7°이며, 제 6블레이드(16)와 제 7블레이드(17)의 사이각(θ)은 63.3°이고, 제 7블레이드(17)와 제 1블레이드(11)의 사이각(θ)은 39.3°이다.
각각의 블레이드 중 인접한 2개의 블레이드 사이각(θ)의 값을 살펴보면 전술한 바와 같이 각각의 블레이드 중 인접한 2개의 블레이드 사이각(θ)이 2회 이상 증감을 보이는 것을 알 수 있다. 또한, 각각의 블레이드 사이각(θ) 중 최소 사이각(θ)의 값이 37.4°로 냉각팬(10) 형성 시 금형 빼기 조건을 위한 최소 사이각(θ)인 37° 이상인 것을 알 수 있다.
상기와 같이 복수 개의 블레이드(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)의 중 인접한 2개의 블레이드 사이각(θ)이 2회 이상의 증감을 갖게되면, 복수 개의 블레이드(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17) 사이에 형성되는 이격 공간의 크기가 다양해진다.
엔진을 냉각시키기 위해 열교환기(1)를 구동하게 되거나, 차량 실내의 냉방을 위해 라디에이터(2)를 구동하게 되면 냉각팬(10)이 구동하게 되는데 구동축과 연결되는 냉각팬(10)의 허브(10a)가 회전하게 된다.
허브(10a)의 회전에 의해서 허브(10a)의 외주면에 형성된 복수 개의 블레이드(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)가 허브(10a)와 연동되어 회전하게 된다. 이때, 복수 개의 블레이드(11)(12)(13)(14)(15)(16)(17)의 회전에 의해 열교환기(1) 및 라디에이터(2)에 전해지도록 외부 공기가 유입되어 풍량이 생성된다.
본 실시예에서와 같이 복수 개의 블레이드(11)(12)(13)(14)(15) (16)(17) 중 인접한 2개의 블레이드 사이각(θ)을 서로 다른 각도로 형성하고, 인접한 2개의 블레이드 사이각(θ)이 2회 이상의 증감이 있으면 블레이드와 블레이드 사이의 이격된 공간의 크기가 서로 다르게 형성되기 때문에 풍량 발생 시 생성되는 분절음을 분산시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예와 등간격의 블레이드를 갖는 냉각팬의 소음 실험 결과가 도시된 그래프이다.
블레이드의 개수가 7개로 동일한 경우, 등간격 블레이드를 갖는 냉각팬의 사이각(θ′)은 51.4°의 각도로, 본 실시예의 냉각팬(10)은 전술한 바와 같은 사이각(θ)으로 형성된다. 그리고 주파수의 최대치는 50Hz까지 설정한다.
상기와 같은 조건을 갖는 두 종류의 냉각팬의 분절음을 측정하게 되면 도 4에 표시된 A와 같이 본 실시예에 따른 냉각팬(10)이 등간격의 블레이드를 갖는 냉각팬보다 약 4dB 정도의 분절음이 감소되는 효과를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
그리고 냉각팬(10)에서 발생되는 분절음이 감소됨에 따라 냉각팬(10)의 분절음이 차량의 실내로 전달되어 발생되는 고주파음을 방지하는 효과를 얻어 차량 실내의 음질을 향상시키는 효과도 얻을 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명은 상기의 실시예와 도면에 의해 한정되지 않고 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
본원 발명에 따른 자동차를 사용하면, 냉각팬이 회전되면서 열교환기 및 라디에이터에 전달하는 풍량 생성 시 발생되는 소음을 감소시켜 차량 실내의 음질을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 분해 사시도가 도시된 것이다.
도 2는 도 1에 따른 일 실시예의 냉각팬이 도시된 정면도이다.
도 3은 도 2의 냉각팬의 블레이드가 벡터로 표시된 것이다.
도 4는 도 1의 일실시예와 등간격의 블레이드를 갖는 냉각팬의 소음 실험 결과가 도시된 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
1: 열교환기 2: 라디에이터
3: 쉬라우드 10: 냉각팬
10a: 허브 10b: 밴드
11: 제 1블레이드 12: 제 2블레이드
13: 제 3블레이드 14: 제 4블레이드
15: 제 5블레이드 16: 제 6블레이드
17: 제 7블레이드

Claims (6)

  1. 엔진을 냉각시키도록 구비된 열교환기와;
    실내 냉방을 위해 상기 열교환기 일측에 나란히 구비된 라디에이터와;
    외부 공기를 상기 열교환기 및 상기 라디에이터 측으로 강제로 유입 시키도록 상기 라디에이터 일측에 배치되는 냉각팬을 포함하고,
    상기 냉각팬은 회전 중심으로부터 방사상으로 형성된 복수의 블레이드를 포함하며,
    상기 복수의 블레이드는 외부 공기가 통과 시 발생되는 분절음을 감소시키도록 각각의 블레이드 사이가 서로 다른 각도를 갖게 배치된 자동차.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 블레이드는 서로 인접하는 2개의 블레이드 간 사이각이 적어도 2회 이상 증감하는 자동차.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각팬은 성형 제작 시 금형 빼기가 가능한 각도를 가지도록 상기 복수의 블레이드 개수가 설정된 자동차.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 금형 빼기 가능한 각도는 상기 복수의 블레이드에서 서로 인접한 2개의 블레이드 간 사이각이 최소 37°인 자동차.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수의 블레이드는 7개의 블레이드로 개수가 설정된 자동차.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 7개의 블레이드 중 어느 하나는 제 1블레이드이고 제 2블레이드 내지 제 7블레이드가 상기 제 1블레이드를 기준으로 하여 반 시계 방향으로 배치되되,
    상기 제 2블레이드는 상기 제 1블레이드를 기준으로 43.4°의 각도로 배치되고,
    상기 제 3블레이드는 상기 제 1블레이드를 기준으로 112.9°의 각도로 배치되고,
    상기 제 4블레이드는 상기 제 1블레이드를 기준으로 161.3°의 각도로 배치되고,
    상기 제 5블레이드는 상기 제 1블레이드를 기준으로 198.7°의 각도로 배치되고,
    상기 제 6블레이드는 상기 제 1블레이드를 기준으로 257.4°의 각도로 배치되고,
    상기 제 7블레이드는 상기 제 1블레이드를 기준으로 320.7° 각도로 배치되 는 자동차.
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