KR20130111744A

KR20130111744A - 소음 저감용 팬 쉬라우드

Info

Publication number: KR20130111744A
Application number: KR1020120033858A
Authority: KR
Inventors: 조성용; 캐플란 마크; 신 윤식
Original assignee: (주) 보쉬전장
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2013-10-11

Abstract

본 발명은 소음 저감용 팬 쉬라우드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 허브에 설치되는 팬을 통해 이송된 외부 공기가 자동차의 라디에이터 또는 콘덴서 등의 열교환기를 냉각시키는데, 상기 팬에 의해 공기가 통풍구를 통과하고, 상기 통풍구의 외주연 일단부에 다수개의 관통홀이 형성됨으로써, 상기 팬에 의해 공기가 통풍구를 통과시, 다수개의 관통홀이 공기 흐름을 제어하여 400 ~ 800Hz 사이인 저주파 영역에서 저주파 소음이 저감되고, 그로 인해 열교환기를 냉각하는 냉각효율 증대 및 자동차의 실내 환경을 쾌적하게 유지할 수 있는 특징이 있다.

Description

소음 저감용 팬 쉬라우드{Noise for reduction Fan Shroud}

본 발명은 소음 저감용 팬 쉬라우드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 허브에 설치되는 팬을 통해 이송된 외부 공기가 자동차의 라디에이터 또는 콘덴서 등의 열교환기를 냉각시키는데, 상기 팬에 의해 공기가 통풍구를 통과하고, 상기 통풍구의 외주연 일단부에 다수개의 관통홀이 형성됨으로써, 상기 팬에 의해 공기가 통풍구를 통과시, 다수개의 관통홀이 공기 흐름을 제어하여 400 ~ 800Hz 사이인 저주파 영역에서 저주파 소음이 저감되고, 그로 인해 열교환기를 냉각하는 냉각효율 증대 및 자동차의 실내 환경을 쾌적하게 유지할 수 있는 소음 저감용 팬 쉬라우드에 관한 것이다.

일반적으로 내연기관을 장착하고 있는 차량에서는, 엔진이 가동함에 따라 연소가스에서 발생하는 열이 실린더 헤드와 피스톤, 밸브 등으로 전도되게 되고, 이러한 부품들의 온도가 과도하게 높아지게 되면 부품의 재료강도가 저하되게 되어 고장의 원인이 되거나 수명이 단축되게 되며, 연소상태도 나빠져서 노킹이나 조기점화가 발생하게 되어, 그 결과 엔진출력이 저하되게 된다.

이러한 엔진의 가열을 방지하기 위해 라디에이터는 수냉식 엔진에서 열을 공기중에 방출하기 위한 것으로, 냉각팬에 의해 냉각되도록 되어 있다.

상기한 냉각팬을 구동하는 방식은 크게 두가지로 구분되는데, 첫째는 워터펌프의 구동력을 벨트로 전달받아 구동하는 방식과, 별도의 구동모터를 장착하여 모터의 회전력을 이용하여 냉각팬을 회전시키는 구동 팬 방식이 있다.

또한, 상기한 구동팬 방식은 압송형 전동팬과, 흡입형 전동팬으로 구분된다. 압송형 전동팬은 라디에이터의 전방에 형성되어 라디에이터 측으로 외기를 불어넣는 방식이며, 흡입형 전동팬은 라디에이터의 후측에 장착되어 외기를 라디에이터 쪽으로 흡입하는 방식이다.

이렇듯, 종래의 냉각팬의 장착상태를 설명하면, 차량의 라디에이터 후방에는 구동모터에 의해 회전하는 냉각팬이 형성되어 있으며, 냉각팬의 후측의 엔진룸에 엔진이 장착되어 있다.

한편, 상기 냉각팬의 소음은 크게 축 편심에 의한 진동 소음과 유동에 의한 유동 소음으로 나눌 수 있는데, 특히 자동차의 냉각팬과 같은 중소형 크기는 유동 소음이 지배적이다.

일반적으로 유동 소음 중 톤 소음은 블레이드 통과 주파수로 존재하며, 상기 블레이드가 회전하면서 발생하는 소음으로 기본 주파수인 회전 주파수와 블레이드수의 곱으로 이루어지는 것을 말한다.

그리고, 광역 소음은 블레이드를 지나는 유동의 난류에 의한 것으로 상기 블레이드의 경계층에 의한 교란, 박리, 흐름에 의한 강한 난류 교란, 블레이드 끝의 와류 구조 등에 의해 발생하는 것을 말한다.

특히, 엔진의 고출력화 및 소형화로 인하여 라디에이터에서 방출되는 열량이 높아짐에 따라 이를 냉각시키는 냉각팬의 속도가 증가되어 팬의 공력소음이 품질부문에서 큰 문제로 대두되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서,

허브에 설치되는 팬을 통해 이송된 외부 공기가 자동차의 라디에이터 또는 콘덴서 등의 열교환기를 냉각시키는데, 상기 팬에 의해 공기가 통풍구를 통과하고, 상기 통풍구의 외주연 일단부에 다수개의 관통홀이 형성됨으로써, 상기 팬에 의해 공기가 통풍구를 통과시, 다수개의 관통홀이 공기 흐름을 제어하여 400 ~ 800Hz 사이인 저주파 영역에서 저주파 소음이 저감되고, 그로 인해 열교환기를 냉각하는 냉각효율 증대 및 자동차의 실내 환경을 쾌적하게 유지할 수 있는 소음 저감용 팬 쉬라우드를 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자, 본 발명은 공기가 통과하도록 관통된 통풍구가 듀얼로 형성되고, 상기 통풍구를 통해 공기를 배출시키는 팬이 설치되도록 통풍구의 중앙부에 허브가 형성되는 팬 쉬라우드에 있어서,

상기 통풍구의 외주연 측인 팬 쉬라우드의 일단면에는 팬에 의해 통풍구를 통해 배출되는 공기에서 발생하는 소음이 저감되도록 다수개의 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 팬 쉬라우드에 관한 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 소음 저감용 팬 쉬라우드는 허브에 설치되는 팬을 통해 이송된 외부 공기가 자동차의 라디에이터 또는 콘덴서 등의 열교환기를 냉각시키는데, 상기 팬에 의해 공기가 통풍구를 통과하고, 상기 통풍구의 외주연 일단부에 다수개의 관통홀이 형성됨으로써, 상기 팬에 의해 공기가 통풍구를 통과시, 다수개의 관통홀이 공기 흐름을 제어하여 400 ~ 800Hz 사이인 저주파 영역에서 저주파 소음이 저감되고, 그로 인해 열교환기를 냉각하는 냉각효율 증대 및 자동차의 실내 환경을 쾌적하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소음 저감용 팬 쉬라우드를 나타낸 사시도이고,
도 2와 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소음 저감용 팬 쉬라우드를 나타낸 정면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 소음도를 측정한 그래프도이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래와 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 공기가 통과하도록 관통된 통풍구가 듀얼로 형성되고, 상기 통풍구를 통해 공기를 배출시키는 팬이 설치되도록 통풍구의 중앙부에 허브가 형성되는 팬 쉬라우드에 있어서,

상기 통풍구의 외주연 측인 팬 쉬라우드의 일단면에는 팬에 의해 통풍구를 통해 배출되는 공기에서 발생하는 소음이 저감되도록 다수개의 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 특징을 갖는 본 발명은 그에 따른 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확히 설명될 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 소음 저감용 팬 쉬라우드(10)는 자동차의 라디에이터 또는 콘덴서 등의 열교환기(미도시) 외부에 설치되어 열교환기를 냉각시켜주는 냉각팬으로써, 쉬라우드는 냉각팬의 케이스와 유사한 것이다.

상기 팬 쉬라우드(10)는 도 1 내지 도 3에서처럼, 공기가 통과하도록 관통된 통풍구(11)가 형성되고, 상기 통풍구(11)를 통해 공기를 배출시키는 팬(미도시)이 설치되도록 통풍구(11)의 중앙부에 허브(20)가 형성되며, 상기 통풍구(11)의 외주연에는 팬에 의해 통풍구(11)를 통해 배출되는 공기에서 발생하는 소음이 저감되도록 다수개의 관통홀(30)이 형성된다. 이때, 상기 팬은 블레이드(미도시)와 상기 블레이드의 후방에 연결되는 모터(미도시)로 구성되며, 상기 모터에 의해 블레이드가 반시계방향으로 회전된다.

여기서, 상기 통풍구(11)의 외주연인, 팬 쉬라우드(10)의 정면에는 도 1에서처럼, 통풍구(11)를 통해 관통된 공기를 가이드하기 위해 배널(barrel)부(12)가 돌출 형성된다. 이때, 상기 다수개의 관통홀(30)은 배널(barrel)부(12)의 후방 즉, 통풍구(11)의 반대측인 팬 쉬라우드(10)의 일단면에 형성되는 것이다.

또한, 상기 허브(20)는 도 1 내지 도 3에서처럼, 통풍구(11)의 중앙부에 형성되는데, 상기 허브(20)가 관통된 통풍구(11)의 중앙부에 형성되도록 고정대(40)가 더 형성되고, 상기 고정대(40)는 일측이 통풍구(11)의 내주연에 연결되며, 타측은 허브(20)의 외주연에 연결되어 허브(20)를 통풍구(11)의 중앙부에 구비시킨다.

그리고, 상기 고정대(40)는 도 2와 도 3에서처럼, 허브(20)를 중심하여 방사상으로 다수개가 형성되되, 허브(20)에 연결된 팬의 회전방향으로 경사지게 형성되어 공기의 이송을 가이드한다. 이때, 상기 고정대(40)가 방사상으로 다수개 형성되는데, 도 2에서처럼, 고정대(40)의 보강을 위해 별도의 보강대(50)가 설치되고, 상기 보강대(50)는 고정대(40)와 고정대(40) 사이를 지지하도록 형성된다.

한편, 본 발명에서는 상기 팬 쉬라우드(10)의 통풍구(11)가 싱글형으로 기술하였지만, 더블형도 설계가 가능하다.

상기 관통홀(30)은 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 다수개 중 장홀(31)과 단홀(32)로 나누어져 형성되되, 2개의 장홀(31)과 5개의 단홀(32)로 이루어진다. 이때, 상기 장홀(31)과 단홀(32)은 평면상 호 형태로 형성되어 장홀(31)은 단홀(32)보다 호 길이가 길게 형성되는 것이다. 이렇게 장홀(31)과 단홀(32)이 호 형태로 형성되어야 원형으로 형성된 통풍구(11)의 외주연에 맞춰 형성되는 것이다.

여기서, 상기 장홀(31)은 도 2에서처럼, 2개 형성되어 제 1 장홀(31a)과 제 2 장홀(31b)로 이루어지고, 상기 제 1 장홀(31a)은 통풍구(11)를 통해 배출되는 공기에서 발생하는 소음이 일정구간(도 4의 400 ~ 800Hz)에서 저감되도록 통풍구(11)의 수평선상을 기준으로 25 ~ 27도의 각도(θ) 사이에 형성되는데, 실시예로써, 26.1도의 각도(θ)에 형성되며, 상기 제 2 장홀(31b)은 통풍구(11)를 통해 배출되는 공기에서 발생하는 소음이 일정구간(도 4의 400 ~ 800Hz)에서 저감되도록 통풍구(11)의 수평선상을 기준으로 30 ~ 31도의 각도(θ) 사이에 형성되는데, 실시예로써, 30.3도의 각도(θ)에 형성된다.

또한, 상기 제 1 장홀(31a)은 도 3에서처럼, 원형의 통풍구(11)를 4등분(a,b,c,d)으로 구획시, c구획측에 형성되고, 상기 제 2 장홀(31b)은 d구획측에 형성된다. 즉, 상기 제 1 장홀(31a)은 c구획측으로 중심점(C)을 기준으로 26.1도의 각도(θ)에 형성되는 것이고, 상기 제 2 장홀(31b)은 d구획측으로 중심점(C)을 기준으로 30.3도의 각도(θ)에 형성되는 것이다.

이때, 상기 제 1 장홀(31a)과 제 2 장홀(31b)은 도 2와 도 3에서처럼, 상호의 길이가 동일하거나 다를 수 있게 형성되는 등 다양한 크기로 설계변경이 가능하다.

한편, 상기 단홀(32)은 도 2에서처럼, 5개로 형성되어 제 1 단홀(32a) 내지 제 5 단홀(32e)로 이루어지고, 상기 제 1 단홀(32a)은 통풍구(11)를 통해 배출되는 공기에서 발생하는 소음이 일정구간(도 4의 400 ~ 800Hz)에서 저감되도록 통풍구(11)의 수평선상을 기준으로 52 ~ 53도의 각도(θ) 사이에 형성되는데, 실시예로써, 52.3도의 각도(θ)에 형성되며, 상기 제 2 단홀(32b)은 통풍구(11)를 통해 배출되는 공기에서 발생하는 소음이 일정구간(도 4의 400 ~ 800Hz)에서 저감되도록 통풍구(11)의 수평선상을 기준으로 58 ~ 59도의 각도(θ) 사이에 형성되는데, 실시예로써, 58.4도의 각도(θ)에 형성되고, 상기 제 3 단홀(32c)은 통풍구(11)를 통해 배출되는 공기에서 발생하는 소음이 일정구간(도 4의 400 ~ 800Hz)에서 저감되도록 통풍구(11)의 수평선상을 기준으로 72 ~ 73도의 각도(θ) 사이에 형성되는데, 실시예로써, 72.8도의 각도(θ)에 형성되며, 상기 제 4 단홀(32d)은 통풍구(11)를 통해 배출되는 공기에서 발생하는 소음이 일정구간(도 4의 400 ~ 800Hz)에서 저감되도록 통풍구(11)의 수평선상을 기준으로 85 ~ 86도의 각도(θ) 사이에 형성되는데, 실시예로써, 85.6도의 각도(θ)에 형성되고, 상기 제 5 단홀(32e)은 통풍구(11)를 통해 배출되는 공기에서 발생하는 소음이 일정구간(도 4의 400 ~ 800Hz)에서 저감되도록 통풍구(11)의 수평선상을 기준으로 98 ~ 99도의 각도(θ) 사이에 형성되는데, 실시예로써, 98.1도의 각도(θ)에 형성된다.

여기서, 상기 제 1 단홀(32a)은 도 3에서처럼, 원형의 통풍구(11)를 4등분(a,b,c,d)으로 구획시, c구획측에 형성되고, 상기 제 2 단홀(32b)은 a구획측에 형성되며, 상기 제 3,4 단홀(32c,32d)은 d구획측에 형성되고, 상기 제 5 단홀(32e)은 c구획측에 각각 형성된다.

즉, 상기 제 1 단홀(32a)은 c구획측으로 중심점(C)을 기준으로 52.3도의 각도(θ)에 형성되는 것이고, 상기 제 2 단홀(32b)은 a구획측으로 중심점(C)을 기준으로 58.4도의 각도(θ)에 형성되며, 상기 제 3 단홀(32c)은 d구획측으로 중심점(C)을 기준으로 72.8도의 각도(θ)에 형성되고, 상기 제 4 단홀(32d)은 d구획측으로 중심점(C)을 기준으로 85.6도의 각도(θ)에 형성되며, 상기 제 5 단홀(32e)은 c구획측으로 중심점(C)을 기준으로 98.1도의 각도(θ)에 형성된다.

이때, 상기 제 3,4,5 단홀(32c,32d,32e)은 상호 일정간격으로 이격되어 형성되고, 상기 제 5 단홀(32e)만 c구획측에 형성되지만, 각도(θ)는 제 3,4 단홀(32c,32d)과 동일한 수평선상을 기준으로 설계한 것이다.

그리고, 상기 제 1 내지 5 단홀(32a~32e)은 도 2와 도 3에서처럼, 상호의 길이가 동일하거나 다를 수 있게 형성되는 등 다양한 크기로 설계변경이 가능하다.

이렇듯, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기에서 기술된 다수개의 관통홀(장홀과 단홀)에 의해 400 ~ 800Hz 사이의 저주파 대역에서 저주파 소음 저감의 효과가 있는 것을 실험을 통해 알 수 있다.

즉, 이 구간(400 ~ 800Hz)에서 기존의 냉각팬은 약 67㏈의 소음이 발생하지만, 본 발명은 이 구간에서 약 56 ~ 59㏈의 소음이 발생됨으로써, 기존보다 약 8 ~ 10㏈ 소음이 저감되는 것이다. 이때, 실험에 사용된 팬은 2100 ~ 2300rpm으로 구동하여 음압레벨 측정결과를 분석한 것이다.

그리고, 다른 구간(400 ~ 800Hz 전후)에서는 기존의 냉각팬보다 소음이 소폭 감소하는 것을 알 수 있다.

10 : 팬 쉬라우드 11 : 통풍구
12 : 배널부 20 : 허브
30 : 관통홀 31 : 장홀
32 : 단홀 40 : 고정대
50 : 보강대

Claims

공기가 통과하도록 관통된 통풍구(11)가 듀얼로 형성되고, 상기 통풍구(11)를 통해 공기를 배출시키는 팬이 설치되도록 통풍구(11)의 중앙부에 허브(20)가 형성되는 팬 쉬라우드(10)에 있어서,
상기 통풍구(11)의 외주연 측인 팬 쉬라우드(10)의 일단면에는 팬에 의해 통풍구(11)를 통해 배출되는 공기에서 발생하는 소음이 저감되도록 다수개의 관통홀(30)이 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 팬 쉬라우드.
제 1항에 있어서,
상기 허브(20)는 통풍구(11)의 중앙부에 형성되도록 통풍구(11)의 내주연에 연결되는 고정대(40)와 연결되고, 상기 고정대(40)는 허브(20)를 중심하여 방사상으로 형성되되, 허브(20)에 연결된 팬의 회전방향으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 팬 쉬라우드.
제 1항에 있어서,
상기 관통홀(30)은 다수개 중 장홀(31)과 단홀(32)로 나누어져 형성되되, 2개의 장홀(31)과 5개의 단홀(32)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 팬 쉬라우드.
제 3항에 있어서,
상기 2개의 장홀(31) 중 제 1 장홀(31a)은 통풍구(11)의 수평선상을 기준으로 25 ~ 27도의 각도(θ)에 형성되고, 제 2 장홀(31b)은 통풍구(11)의 수평선상을 기준으로 30 ~ 31도의 각도(θ)에 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 팬 쉬라우드.
제 4항에 있어서,
상기 제 1,2 장홀(31a,31b)은 원형의 통풍구(11)를 4등분(a,b,c,d)으로 구획시, 제 1 장홀(31a)은 c구획측에, 제 2 장홀(31b)은 d구획측에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 팬 쉬라우드.
제 3항에 있어서,
상기 5개의 단홀(32) 중 제 1 단홀(32a)은 통풍구(11)의 수평선상을 기준으로 52 ~ 53도의 각도(θ)에 형성되고, 제 2 단홀(32b)은 통풍구(11)의 수평선상을 기준으로 58 ~ 59도의 각도(θ)에 형성되며, 제 3 단홀(32c)은 통풍구(11)의 수평선상을 기준으로 72 ~ 73도의 각도(θ)에 형성되고, 제 4 단홀(32d)은 통풍구(11)의 수평선상을 기준으로 85 ~ 86도의 각도(θ)에 형성되며, 제 5 단홀(32e)은 통풍구(11)의 수평선상을 기준으로 98 ~ 99도의 각도(θ)에 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 팬 쉬라우드.
제 6항에 있어서,
상기 제 1 ~ 5 단홀(32a~32e)은 원형의 통풍구(11)를 4등분(a,b,c,d)으로 구획시,
상기 제 1 단홀(32a)은 c구획측에, 상기 제 2 단홀(32b)은 a구획측에, 상기 제 3,4 단홀(32c,32d)은 d구획측에, 상기 제 5 단홀(32e)은 c구획측에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 팬 쉬라우드.
제 3항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다수개의 관통홀(30)에 의해 저주파 영역인 400 ~ 800Hz 사이에서 저주파 소음이 저감되는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 팬 쉬라우드.
제 1항에 있어서,
상기 팬은 2100 ~ 2300rpm으로 반시계방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 팬 쉬라우드.