KR20130021593A - 간극 가변형 냉각팬 쉬라우드 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 냉각팬 쉬라우드 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진 운전 상태에 따른 냉각 팬 삽입량을 제어할 수 있는 간극 가변형 냉각팬 쉬라우드 어셈블리에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 엔진과 라디에이터 사이에 설치되고, 구동 모터에 의해서 회전되는 냉각 팬, 상기 냉각 팬의 반경 방향으로 소정 거리 이격되어서 냉각 팬을 감싸도록 배치되고, 상기 냉각 팬으로부터의 이격 거리가 축 방향을 따라 조절되도록 형성되는 가동 쉬라우드, 상기 가동 쉬라우드의 내주면을 지지하기 위하여 외주면의 일부가 상기 가동 쉬라우드와 겹쳐지고 일단이 상기 라디에이터에 고정되는 고정 쉬라우드, 상기 가동 쉬라우드의 외주면 일단부를 고정하는 유압 피스톤을 통하여 전후로 구동하기 위한 유압 실린더 및 상기 라디에이터의 온도를 감지할 수 있는 온도 센서가 설치되고, 이러한 온도 센서로부터 입력받는 온도에 따라 상기 가동 쉬라우드가 고정 쉬라우드의 축 방향을 따라 슬라이딩되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리를 제공한다.

Description

간극 가변형 냉각팬 쉬라우드 어셈블리{FAN AND SHROUD ASSEMBLY CAPABLE OF CHANGING CLEARANCE THEREBETWEEN}

본 발명은 차량용 냉각팬 쉬라우드 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 엔진 운전 상태에 따른 냉각 팬 삽입량을 제어할 수 있는 간극 가변형 냉각팬 쉬라우드 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 엔진 룸(engine room)에는 자동차 구동 장치인 엔진과, 엔진의 과열을 방지할 수 있는 냉각 수단과 내부의 탑승자 공간에 대한 공기 조화 기능을 지닌 공기 조화 수단 등이 설치되어 있다.

자동차 엔진의 냉각 방식은 공냉식과 수냉식으로 구분할 수 있는데, 수냉식 엔진 냉각 장치는 엔진의 외주면을 따라 유동하는 냉각수로써 엔진을 냉각시키는 방식이다.

보통 자동차 엔진의 전면에는 라디에이터가 설치되는데 엔진 냉각수는 라디에이터를 통해 유동함으로써 외부의 공기와 열 교환이 이루어진다.

즉, 도 1에 도시한 바와 같이 라디에이터(1)의 열교환 작용을 강제하기 위해 라디에이터(1)의 일측에는 팬 조립체가 설치된다. 팬 조립체는 일반적으로 팬(2)과, 상기 팬(2)을 회전 구동시키는 구동 모터(3)와, 팬(2)을 지지하는 팬 쉬라우드(fan shroud; 4)를 구비한다.

특히, 대형 트럭의 냉각 팬의 경우 풀리를 통해 크랭크 축과 연결되어 벨트로 구동되게 되며 냉각 수온 및 팬 클러치의 특성에 따라 팬 RPM이 변경된다.

최근에는 냉각 수온에 따라 팬 RPM을 컨트롤 하여 엔진의 소모 마력을 최소화하여 적절한 냉각을 할 수 있는 전자식 팬 클러치 시스템이 적용되고 있는 상황이다.

이때, 엔진의 적절한 냉각이 필요한 이유는 냉각수가 지나치게 냉각되면, 연소에 의한 열에너지의 많은 부분이 연소실의 벽을 통해 소모되어 열효율이 나빠지거나, 연소실 금속벽면 온도 감소로 마찰 손실이 증대되는 등의 문제로 인해 연비에 악영향을 미칠 수 있다.

이와 반대로 지나치게 되어 과열되면 각종 부품의 내구 문제가 발생할 수 있으며 오버히트(over heat)의 원인이 될 수 있다.

상기와 같이 냉각 시스템에서는 적절한 냉각 성능을 가질 수 있도록 제어하는 것과 소모 마력을 최소화하여 엔진의 부수 부품의 부하가 증대되어 연비에 악영향을 미치지 않도록 하는 것이 중요하다.

현재의 냉각 시스템은 크게 쿨링 모듈과 냉각팬, 팬 클러치 세 부분으로 나누어 볼 수 있는데 쿨링 모듈은 차량 샤시에, 냉각팬과 팬 클러치는 엔진 측에 탑재되어 있다. 쿨링 모듈과 냉각 팬은 일정한 거리만큼 떨어진 간극(팬 삽입량)을 갖고 설치되는데 이 간극은 냉각 효율에 영향을 주는 인자이다.

따라서, 보다 효율적인 냉각 성능을 얻기 위해서는 현재 적용되고 있는 냉각 수온에 따라 팬 회전수가 컨트롤되는 전자 팬 클러치 뿐만 아니라 운전 상태에 다라 팬 삽입량을 적절히 조절할 수 있는 장치가 요구된다.

출원번호20-1996-046254, 도 1a, 도 1b

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량 정보에 따라 팬 쉬라우드와 냉각 팬의 간극 및 오버랩량을 제어할 수 있는 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 냉각 팬과 가동 쉬라우드 간에 발생되는 소음을 최소화할 수 있는 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리는 엔진과 라디에이터 사이에 설치되고, 구동 모터에 의해서 회전되는 냉각 팬, 상기 냉각 팬의 반경 방향으로 소정 거리 이격되어서 냉각 팬을 감싸도록 배치되고, 상기 냉각 팬으로부터의 이격 거리가 축 방향을 따라 조절되도록 형성되는 가동 쉬라우드, 상기 가동 쉬라우드의 내주면을 지지하기 위하여 외주면의 일부가 상기 가동 쉬라우드와 겹쳐지고 일단이 상기 라디에이터에 고정되는 고정 쉬라우드, 상기 가동 쉬라우드의 외주면 일단부를 고정하는 유압 피스톤을 통하여 전후로 구동하기 위한 유압 실린더 및 상기 라디에이터의 온도를 감지할 수 있는 온도 센서가 설치되고, 이러한 온도 센서로부터 입력받는 온도에 따라 상기 가동 쉬라우드가 고정 쉬라우드의 축 방향을 따라 슬라이딩되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가동 쉬라우드의 외주면을 둘러싸도록 형성되어서 냉각 팬과 라디에이터 사이의 풍량이 누출되는 것을 방지하기 위한 실링 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유압 실린더의 내부를 슬라이딩하는 상기 유압 피스톤에 의해 제1 챔버 및 제2 챔버로 양분되고 이러한 제1 챔버와 제2 챔버에 연통하는 각각 제1 공급관 및 제2 공급관을 통하여 오일이 공급되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유압 실린더에 가해지는 압력을 형성하기 위한 유압 모터를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유압 실린더로 오일을 공급하기 위한 오일 리저버를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 공급관 및 제2 공급관 상에는 리턴 밸브가 더 포함되고 이러한 리턴 밸브로부터 연통하는 리턴 라인을 통하여 오일이 상기 오일 리저버로 리턴함으로써 내부 압력이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리에 의하면, 팬 쉬라우드와 냉각 팬의 간극을 차량 정보에 따라 정밀한 제어를 함으로써 연비 손실을 최소화할 수 있다.

또한, 운전자에게 전달되는 소음을 최소화함으로써 승차감을 증대시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 종래기술에 의한 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리에 적용되는 가동 쉬라우드가 완전히 펼쳐진 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리에 적용되는 가동 쉬라우드가 완전히 삽입된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리에 적용되는 가동 쉬라우드가 완전히 펼쳐진 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리에 적용되는 가동 쉬라우드가 완전히 삽입된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의한 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리는 냉각 팬(10), 가동 쉬라우드(20), 고정 쉬라우드(30), 유압 실린더(40) 및 제어부(50)를 포함한다.

상기 냉각 팬(10)은 구동 모터(M)의 회전축(S)에 결합되는 허브(11), 이러한 허브(11)의 외주면에 형성되는 복수개의 블레이드(12)를 포함한다.

상기 냉각 팬(10)은 블레이드(12)의 최외단 회전궤적을 따라 상기 가동 쉬라우드(20)와의 간극을 유지하도록 하고 라디에이터(R)를 마주보도록 배치한다. 이러한 가동 쉬라우드(20)는 상기 냉각 팬(10)을 감싸 보호하고 냉각 효율을 향상시키기 위해 라디에이터(R)의 일측면으로부터 냉각 팬(10)의 외주면까지 커버하는 형태로 장착된다.

즉, 상기 가동 쉬라우드(20)는 차가운 공기를 공급하는 냉각 팬(10)의 둘레를 감싸고 있으며 그 일측이 엔진(미도시)을 냉각시키기 위하여 엔진의 일측면에 고정되어 있다. 또한, 상기 냉각 팬(10)의 타측에는 엔진의 온도를 하강시키기 위한 냉각수를 냉각시키는 라디에이터(R)가 배치된다.

여기서 상기 라디에이터(R)와 가동 쉬라우드(20)의 사이에는 고정 쉬라우드(30)가 배치된다. 이러한 고정 쉬라우드(30)는 상기 가동 쉬라우드(20)보다 작은 외경으로 이루어지고, 상기 가동 쉬라우드(20)의 내주면에 대하여 밀착 고정되도록 한다. 아울러, 상기 가동 쉬라우드(20)의 외주면에는 상기 냉각 팬(10)으로부터 발생되는 풍량이 외측으로 손실되지 않도록 밀폐시키기 위한 실링 부재(60)가 더 포함될 수 있다. 이러한 실링 부재(60)는 상기 가동 쉬라우드(20)의 외주면 단부를 따라 설치될 수 있으며 상기 유압 실린더(40)와의 사이를 밀폐시키게 된다.

즉, 상기 고정 쉬라우드(30)는 상기 가동 쉬라우드(20)의 내주면 일부가 상기 고정 쉬라우드(30)의 외주면에 대하여 슬라이딩됨과 동시에 축 방향으로 왕복 운동할 수 있도록 지지하게 된다.

또한 상기 가동 쉬라우드(20)의 외주면 일단부에서 고정부(40b)를 통하여 고정 연결되는 유압 피스톤(40a)을 구비하는 유압 실린더(40)가 설치된다. 이러한 유압 실린더(40)의 타단부는 고정부(40c)를 통하여 상기 라디에이터(R)에 연결 고정된다. 여기서 상기 고정부(40b, 40c)는 볼트결합 또는 용접 등의 방식이 적용될 수 있다.

또한 상기 유압 실린더(40)는 상기 가동 쉬라우드(20)의 사이즈 또는 중량에 대응되어 이동이 원활하도록 상기 가동 쉬라우드(20)의 외주면 테두리에 1개소 이상 설치될 수도 있다.

상기 유압 피스톤(40a)은 상기 유압 실린더(40)의 내부에서 유압에 의해 왕복 이동하게 되며 이러한 유압 피스톤(40a)의 왕복 운동에 의하여 상기 가동 쉬라우드(20)가 전후방으로 이동할 수 있게 된다. 이때 상기 가동 쉬라우드(20)는 고정 쉬라우드(30)와 소정 깊이만큼 겹쳐져 있으므로 고정 쉬라우드(30)의 외주면을 따라 축 방향으로의 왕복 운동이 가이드된다.

상기 유압 실린더(40)는 상기 유압 피스톤(40a)에 의하여 제1 챔버(401) 및 제2 챔버(402)로 구획된다. 이러한 제1 챔버(401)에 연통하도록 제1 오일 공급관(511)이 연결되고, 상기 제2 챔버(402)에 연통하도록 제2 오일 공급관(512)이 연결된다.

또한 상기 제1 오일 공급관(511) 및 2 오일 공급관(512)에 대하여 선택적으로 오일을 저장 또는 공급할 수 있도록 오일 리저버(52)가 구비된다. 그리고 상기 오일 리저버(52)에 저장된 오일을 상기 유압 실린더(40)로 소정압력으로 공급하기 위한 유압 모터(51)가 구비된다.

상기 유압 모터(51)는 상기 제1 오일 공급관(511) 및 제2 오일 공급관(512) 중 어느 한 측으로 오일을 공급함으로써 상기 유압 피스톤(40a)의 일측으로의 이동에 의해 상기 가동 쉬라우드(20)의 이동 방향을 선택할 수 있도록 한다.

아울러, 상기 라디에이터(R)의 내부에서 유동하는 냉각수 또는 그 표면의 온도를 검출할 수 있도록 온도 센서(70)를 추가 장착하고, 이러한 온도 센서(70)를 통하여 검출되는 온도에 따라 상기 가동 쉬라우드(20)의 이동량을 조절할 수 있도록 제어부(50)가 더 포함될 수 있다.

따라서, 상기와 같은 제어부(50)를 이용하여, 예를 들면, 엔진의 오일 온도가 상한치인 약 80도에 이르면 냉각이 필요한 조건이 되고, 이러한 엔진의 냉각을 위하여 냉각 온도 약 50도 내지 60도에 이르기까지 최소 1분 이내에 엔진을 목표 냉각 온도까지 낮추도록 설정할 수 있게 된다.

즉 상기와 같은 제어부(50)의 설정에 의하면, 상기 제2 오일 공급관(512)을 통하여 오일을 최대로 공급함으로써 상기 유압 피스톤(40a)이 제1 챔버(401) 측으로 이동하게 되고 상기 가동 쉬라우드(20)를 최대로 인출시키게 되면 최대의 냉각 효율을 나타낸다. 이것은 상기 냉각 팬(10)의 회전력을 최대한으로 전달받게 되어 냉각 효율이 상승하기 때문이다.

한편, 상기와 같은 냉각이 완료되면 엔진은 자연 냉각 상태로 되므로 냉각보다는 소음 성능이 더 중요한 승차감 요소로 작용하게 된다. 즉, 상기 가동 쉬라우드(20)가 상기 냉각 팬(10)의 블레이드(12)를 완전히 감싸고 있을 때에는 블레이드(12)의 회전력에 의한 풍량을 모두 전달받게 되므로 냉각 효율이 상승하는 반면, 저항에 따른 소음이 최대값을 나타내므로 상기 제1 오일 공급관(511)을 통하여 오일을 최대로 공급함으로써 상기 유압 피스톤(40a)이 제2 챔버(402) 측으로 이동하게 되고 상기 가동 쉬라우드(20)를 고정 쉬라우드(30) 측으로 최대한 이동시키게 되면 승차감을 최적화할 수 있게 된다.

아울러, 상기 제1 오일 공급관(511) 및 제2 오일 공급관(512) 상에는 제1, 2 오일 리턴 밸브(52a, 52b)가 더 포함될 수 있다. 이러한 오일 리턴 밸브(52a, 52b)는 상기 유압 모터(51)에 의해 발생되는 유압의 최고값이 소정값 초과하지 않도록 압력을 일정하게 유지시켜 줌으로써 유압 모터(51)의 과부하를 방지하는 기능을 하게 된다. 즉, 상기 유압 모터(51)에 의해 내구성 및 유압 모터(51)의 부하로 인한 연비 손실을 더욱 감소시킬 수 있게 된다.

전술한 바와 같이 차량 상태에 따라 가동 쉬라우드(20)를 이동시킴으로써 불필요한 엔진 냉각을 위한 냉각 팬(10)의 고회전을 방지하게 되어 연비가 향상되는 효과를 갖는다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

10: 냉각 팬
10a: 회전축
11: 허브
12: 블레이드
20: 가동 쉬라우드
30: 고정 쉬라우드
40, 41: 유압 실린더
40a, 41a: 유압 피스톤
40b, 40c, 41b, 41c: 고정부
50: 제어부
51: 유압 모터
52: 오일 리저버
60: 실링 부재
40: 온도 센서
401, 411: 제1 챔버
402, 412: 제2 챔버
511: 제1 오일 공급관
512: 제2 오일 공급관
52a: 제1 오일 리턴 밸브
52b: 제2 오일 리턴 밸브
M: 구동 모터

Claims (6)

1. 엔진과 라디에이터 사이에 설치되고, 구동 모터에 의해서 회전되는 냉각 팬;
   상기 냉각 팬의 반경 방향으로 소정 거리 이격되어서 냉각 팬을 감싸도록 배치되고, 상기 냉각 팬으로부터의 이격 거리가 축 방향을 따라 조절되도록 형성되는 가동 쉬라우드;
   상기 가동 쉬라우드의 내주면을 지지하기 위하여 외주면의 일부가 상기 가동 쉬라우드와 겹쳐지고 일단이 상기 라디에이터에 고정되는 고정 쉬라우드;
   상기 가동 쉬라우드의 외주면 일단부를 고정하는 유압 피스톤을 통하여 전후로 구동하기 위한 유압 실린더; 및
   상기 라디에이터의 온도를 감지할 수 있는 온도 센서가 설치되고, 이러한 온도 센서로부터 입력받는 온도에 따라 상기 가동 쉬라우드가 고정 쉬라우드의 축 방향을 따라 슬라이딩되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가동 쉬라우드의 외주면을 둘러싸도록 형성되어서 냉각 팬과 라디에이터 사이의 풍량이 누출되는 것을 방지하기 위한 실링 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리.
3. 제1항에 있어서,
   상기 유압 실린더의 내부를 슬라이딩하는 상기 유압 피스톤에 의해 제1 챔버 및 제2 챔버로 양분되고 이러한 제1 챔버와 제2 챔버에 연통하는 각각 제1 공급관 및 제2 공급관을 통하여 오일이 공급되는 것을 특징으로 하는 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리.
4. 제3항에 있어서,
   상기 유압 실린더에 가해지는 압력을 형성하기 위한 유압 모터를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리.
5. 제4항에 있어서,
   상기 유압 실린더로 오일을 공급하기 위한 오일 리저버를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 공급관 및 제2 공급관 상에는 리턴 밸브가 더 포함되고 이러한 리턴 밸브로부터 연통하는 리턴 라인을 통하여 오일이 상기 오일 리저버로 리턴함으로써 내부 압력이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 간극 가변형 냉각 팬 쉬라우드 어셈블리.

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