KR20140064237A

KR20140064237A - 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치

Info

Publication number: KR20140064237A
Application number: KR1020120131323A
Authority: KR
Inventors: 최승호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2014-05-28

Abstract

본 발명은 냉각팬의 외주부에 배치되는 쉬라우드를 전후방향으로 길이 조절 가능하게 장착하여, 엔진 냉각수온 등의 조건에 따라 냉각팬의 냉각 풍량 조절이 이루어짐과 동시에 냉각팬의 소음 감소 조절이 이루어질 수 있도록 한 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 냉각팬의 외주부에 배치되는 팬 쉬라우드를 전자석을 이용하여 전후방향으로 길이 조절 가능하게 장착하여, 엔진 냉각수온 등의 조건에 따라 냉각팬의 외주부가 쉬라우드에 의하여 감싸여지게 하거나 팬 쉬라우드의 후진시 냉각팬이 독립적으로 배치되는 상태가 되도록 함으로써, 냉각팬의 냉각 풍량 조절이 이루어짐과 동시에 냉각팬의 소음 감소 조절이 이루어질 수 있도록 한 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치{Variable fan shroud for vehicle}

본 발명은 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉각팬의 외주부에 배치되는 쉬라우드를 전후방향으로 길이 조절 가능하게 장착하여, 엔진 냉각수온 등의 조건에 따라 냉각팬의 냉각 풍량 조절이 이루어짐과 동시에 냉각팬의 소음 감소 조절이 이루어질 수 있도록 한 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 대형트럭을 위한 엔진 냉각시스템은 크게 샤시프레임에 장착되는 라디에이터와, 엔진측에 장착되는 냉각팬 및 팬클러치 등으로 구성되어 있고, 특히 냉각팬은 풀리를 통해 크랭크축과 연결되어 구동된다.

상기 냉각팬은 엔진 냉각수온, 차속, 엔진 RPM 등의 조건에 따른 제어기의 제어신호에 의하여 RPM이 조절되고, 냉각팬의 RPM 조절에 의한 외기 흡입풍량도 조절되어, 라디에이터내를 흐르는 냉각수의 냉각이 적절하게 이루어질 수 있다.

이때, 라디에이터내를 통과하는 냉각수가 지나치게 냉각되면, 엔진 연소에 의한 열에너지가 소모되어 열효율이 떨어질 수 있고, 연소실 온도 감소로 인하여 연비에 악영향을 미칠 수 있으며, 반면에 냉각수가 적절하게 냉각되지 못하면 엔진이 과열되면서 엔진의 구성요소의 내구성이 떨어지고, 오버 히팅(over heating)의 원인이 될 수 있다.

따라서, 엔진 냉각수온, 차속, 엔진 RPM 등의 조건에 따라 냉각팬의 RPM이 적절하게 조절되어야 한다.

한편, 상기 냉각팬의 외주부에는 냉각팬을 커버하여 보호하는 동시에 소음 감소를 위한 팬 쉬라우드가 고정 장착되어 있는 바, 특히 팬 쉬라우드는 냉각팬이 흡입하는 공기량보다 주행시 전방에서 불어오는 공기량이 많을 때 진동 및 소음(NVH)이 발생하는 것을 감쇄시키는 기능을 한다.

그러나, 쉬라우드는 단순히 냉각팬의 외주부를 감싸면서 고정 설치된 부품에 지나지 않기 때문에 냉각팬의 진동 및 소음이 발생하는 것을 차단하는데 한계가 있고, 이러한 점을 해소하고자 가변형 클러치 또는 유체 클러치 등을 이용하여 냉각팬의 풍량을 조절하는 방법이 제안되어 왔지만, 팬 클러치로서 가변형 클러치 또는 유체 클러치를 사용하는 것은 효율 대비 비용이 많이 드는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 냉각팬의 외주부에 배치되는 팬 쉬라우드를 전자석을 이용하여 전후방향으로 길이 조절 가능하게 장착하여, 엔진 냉각수온 등의 조건에 따라 냉각팬의 외주부가 쉬라우드에 의하여 감싸여지게 하거나 팬 쉬라우드의 후진시 냉각팬이 독립적으로 배치되는 상태가 되도록 함으로써, 냉각팬의 냉각 풍량 조절이 이루어짐과 동시에 냉각팬의 소음 감소 조절이 이루어질 수 있도록 한 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 라디에이터의 후부에 배치되는 고정형 쉬라우드와; 고정형 쉬라우드의 후단에 전후진 가능하게 슬라이드식으로 체결되는 가변형 쉬라우드와; 냉각수 온도 및 냉각팬 작동 RPM에 따라 냉각팬의 외주부를 감싸도록 가변형 쉬라우드를 전진시키거나, 냉각팬의 외주부로부터 벗어나도록 가변형 쉬라우드를 고정형 쉬라우드내로 후진시키는 전후진 구동수단; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 구현예로서, 상기 고정형 쉬라우드의 후단면에는 고정봉이 일체로 돌출 형성되고, 고정형 쉬라우드의 내경과 고정봉의 외경 사이에는 슬라이드홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예로서, 상기 가변형 쉬라우드는 고정형 쉬라우드의 슬라이드홈에 끼워지며 슬라이드되는 가변 쉬라우드체와, 가변 쉬라우드체의 내경에 일체로 형성되어 고정봉의 외경면을 따라 슬라이드되는 슬라이드 케이스와, 슬라이드 케이스의 후단에 일체로 형성되는 금속커버체로 구성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 전후진 구동수단은: 고정형 쉬라우드의 고정봉의 후단면에 장착되어 전류 인가시 가변형 쉬라우드의 금속커버체를 자력으로 당겨주는 전자석과; 가변형 쉬라우드의 슬라이드 케이스내에 배치되어 고정형 쉬라우드의 전자석에 탄성 지지되는 메인스프링; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 가변형 쉬라우드의 금속커버체의 내면에는 스토퍼가 장착되고, 상기 전자석의 후단 끝에는 스토퍼를 탄성지지하는 서브스프링이 장착된 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따르면, 냉각팬의 외주부에 배치되는 팬 쉬라우드를 고정 및 가변형 파트로 구분하고, 가변형 파트를 전자석을 이용하여 전후 길이 조절 가능하게 장착함으로써, 엔진 냉각수온 및 차속 등의 조건에 따라 냉각팬의 외주부가 가변 파트의 쉬라우드에 의하여 감싸여지거나, 가변 파트의 쉬라우드의 후진시 냉각팬이 독립적으로 배치되는 상태가 되도록 함으로써, 냉각팬의 냉각 풍량 조절이 이루어짐과 동시에 냉각팬의 소음 감소 조절이 주행 상황 조건에 맞게 이루어질 수 있고, 그에 따라 연비 향상을 도모할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치로서, 냉각팬의 외주부를 감싸며 전진된 상태를 나타내는 단면도 및 사시도,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치로서, 냉각팬의 외주부로 벗어나며 후진된 상태를 나타내는 단면도 및 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치의 작동을 위한 제어 순서도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이, 라디에이터의 뒤쪽에 배치된 냉각팬은 엔진 냉각수온, 차속, 엔진 RPM 등의 조건에 따른 제어기의 제어신호에 의하여 RPM이 조절되고, 냉각팬의 RPM 조절에 의한 외기 흡입풍량도 조절되어, 라디에이터내를 흐르는 냉각수의 냉각 및 엔진 냉각이 적절하게 이루어질 수 있다.

상기 냉각팬이 엔진 냉각수온이 상승하는 조건에서 작동하되, 차속이 낮은 구간에서는 전방에서 불어오는 외기량이 적기 때문에 작동 단수가 높아져 냉각팬 RPM 증가에 따른 풍량 증가가 이루어지지만, 냉각팬의 RPM 증가에 따른 소음이 크게 발생하는 단점이 있다.

반면, 상기 냉각팬이 엔진 냉각수온이 상승하는 조건에서 작동하되, 차속이 높은 고속 구간에서는 전방에서 불어오는 외기량이 많기 때문에 냉각팬의 작동 단수를 높이지 않아도 되므로, 냉각팬의 작동 소음이 크게 발생하지 않는다.

그러나, 상기 냉각팬의 외주부에 고정 배치된 쉬라우드가 소음을 저감시키는 기능을 하지만, 냉각팬의 외기 흡입을 위한 회전시 저항요인이 되어 팬 풍량을 감소시키는 원인이 된다.

또한, 상기 냉각팬의 소음은 냉각팬의 외주부에 배치된 쉬라우드에서 일부 차단하는 기능을 하게 되지만, 쉬라우드에 대한 냉각팬의 삽입량 즉, 냉각팬의 외주부가 쉬라우드에 의하여 얼마나 감싸여져 있는지 여부 등에 따라 소음 차단 정도및 흡입 풍량이 달라진다.

결국, 냉각팬은 풀리를 통해 크랭크축과 연결되어 구동됨에 따라, 냉각팬이 최적의 RPM으로 작동하지 않으면 소음 증대 및 연비 저하를 초래하는 원인이 된다.

본 발명은 냉각팬의 작동시 소음 저감은 물론, 궁극적으로는 엔진 냉각수온 및 차속 등의 조건에 따라 냉각팬이 최적의 RPM으로 작동할 때, 냉각팬을 감싸는 쉬라우드를 가변시킴으로써, 냉각팬의 최적 RPM에 따른 흡입 풍량 조절과 함께 연비 향상을 도모할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

이를 위해, 본 발명에 따르면 라디에이터(10)의 후부에 배치되어 냉각팬(12)의 외주부를 감싸주는 쉬라우드가 첨부한 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 고정형 쉬라우드(20)와 가변형 쉬라우드(30)로 구성된다.

상기 고정형 쉬라우드(20)의 후단면에는 원주방향을 따라 복수개의 고정봉(24)이 등간격을 이루며 일체로 돌출 형성되고, 고정형 쉬라우드(20)의 내경과 고정봉(24)의 외경 사이는 이격되어 슬라이드홈(22)으로 형성된다.

상기 가변형 쉬라우드(30)는 고정형 쉬라우드(20)의 내경쪽으로 전후진 가능하게 슬라이드 구조로 체결되는 것으로서, 전면이 개방된 원통형 구조로 구비된다.

보다 상세하게는, 상기 가변형 쉬라우드(30)는 고정형 쉬라우드(20)의 슬라이드홈(22)에 전후진 가능하게 끼워져 실질적으로 냉각팬의 외주부를 커버링하는 역할을 하게 되고, 가변형 쉬라우드(30)의 내경면에는 원주방향을 따라 등간격을 이루는 가변 쉬라우드체(32)가 일체로 장착된다.

특히, 상기 가변 쉬라우드체(32)는 고정봉(24)의 삽입시 고정봉(24)의 외경면을 따라 슬라이드되는 원통형의 슬라이드 케이스(34)와, 슬라이드 케이스(34)의 후단에 일체로 형성되는 금속커버체(36)로 구성된다.

이때, 상기 가변형 쉬라우드(30)는 냉각수 온도 및 차속, 냉각팬 작동 RPM에 따라 작동하는 전후진 구동수단(40)에 의하여 냉각팬(12)의 외주부를 감싸며 전진하거나, 냉각팬(12)의 외주부로부터 벗어나며 고정형 쉬라우드(20)쪽으로 후진 운동을 하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전후진 구동수단(40)은 고정형 쉬라우드(20)의 고정봉(24)의 후단면에 장착되어 제어기로부터 전류 인가시 가변형 쉬라우드(30)의 금속커버체(36)를 자력으로 당겨주는 전자석(42)과, 가변형 쉬라우드(30)의 슬라이드 케이스(34)내에 배치되어 고정형 쉬라우드(20)의 전자석(42)에 탄성 지지되는 메인스프링(44)을 포함한다.

또한, 상기 가변형 쉬라우드(30)의 금속커버체(36)의 내면에는 스토퍼(38)가 장착되고, 상기 전자석(42)의 후단 끝에는 가변형 쉬라우드(30)의 후진 거리를 한정하도록 스토퍼(38)를 탄성지지하는 서브스프링(46)이 장착된다.

여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치에 대한 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.

제어기에서 해당 센서로부터 엔진 온도 상승 즉, 엔진 냉각수온이 상승된 것을 감지하면, 냉각팬이 제어기의 제어신호에 의하여 해당 작동 단수로 회전을 하게 되고, 그에 따라 외기 흡입 풍량이 증가하는 동시에 작동 소음이 발생하게 된다.

이때, 차속센서의 신호를 수신한 제어기에서 차속이 높은 구간임을 인지하면, 냉각팬의 작동 소음이 크지 않음을 판단하여 전자석(42)에 전류신호를 인가하게 된다.

연이어, 전자석(42)에 전류신호가 인가되어 전자석이 자화되면, 가변형 쉬라우드(30)의 가변 쉬라우드체(32)의 후단에 구성된 금속커버체(36)를 자력으로 당겨주게 된다.

이에, 첨부한 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 가변 쉬라우드체(32)가 메인스프링(44)을 압축시키면서 전자석(42)쪽으로 후진하게 됨으로써, 가변 쉬라우드체(32)와 일체로 된 가변형 쉬라우드(30)가 고정형 쉬라우드(20)의 내부로 슬라이드되며 후진하게 된다.

이때, 실질적으로 냉각팬(12)의 외주부를 커버링하는 가변형 쉬라우드(30)는 고정형 쉬라우드(20)의 슬라이드홈(22)에 끼워져 후진하게 되고, 가변 쉬라우드체(32)의 슬라이드 케이스(34)내에 고정봉(24)이 메인스프링(44)을 압축시키면서 삽입되는 상태가 된다.

따라서, 상기 가변형 쉬라우드(30)가 후진함에 따라, 냉각팬(12)의 외주부가 외부로 노출되는 상태, 즉, 가변형 쉬라우드(30)에 의하여 감싸여지지 않는 상태가 되어, 냉각팬(12)의 외기 흡입 풍량이 증가하게 되고, 차속의 고속상태에서는 냉각팬의 소음 인지가 크지 않은 상태이므로 가변형 쉬라우드(30)가 후진하여도 무방하다.

이에 따라, 냉각팬(12)이 가변형 쉬라우드(30)에 의하여 감싸여진 상태에서는 소음 차단 효과를 얻는 반면, 외기 흡입 풍량이 감소될 수 있는 단점이 발생할 수 있지만, 고속상태에서는 가변형 쉬라우드(30)를 후진시켜 외기 흡입 풍량의 증대를 유도할 수 있고, 그에 따라 연비 향상 효과를 얻을 수 있다.

반대로, 차속이 낮아 냉각팬의 소음이 크게 발생하는 구간에서는 전자석에 대한 전류 인가를 해제하여, 첨부한 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 메인스프링(44)의 탄성복원력에 의하여 가변형 쉬라우드(30)가 제위치로 전진되도록 함으로써, 냉각팬(12)의 외주부가 가변형 쉬라우드(30)에 의하여 감싸여져 냉각팬의 소음을 용이하게 차단시킬 수 있다.

한편, 차속이 중간 차속일 경우에는 전자석에 대한 전류 제어를 통하여 가변형 쉬라우드(30)를 반쯤 후진하도록 함으로써, 최적의 냉각팬 RPM 조건을 유지하여 냉각 풍량을 최적으로 유지시킬 수 있고, 냉각팬의 작동 소음 또한 감쇄시킬 수 있다.

10 : 라디에이터
12 : 냉각팬
20 : 고정형 쉬라우드
22 : 슬라이드홈
24 : 고정봉
30 : 가변형 쉬라우드
32 : 가변 쉬라우드체
34 : 슬라이드 케이스
36 : 금속커버체
38 : 스토퍼
40 : 전후진 구동수단
42 : 전자석
44 : 메인스프링
46 : 서브스프링

Claims

라디에이터(10)의 후부에 배치되는 고정형 쉬라우드(20)와;
고정형 쉬라우드(20)의 후단에 전후진 가능하게 슬라이드식으로 체결되는 가변형 쉬라우드(30)와;
냉각수 온도 및 냉각팬 작동 RPM에 따라 냉각팬(12)의 외주부를 감싸도록 가변형 쉬라우드(30)를 전진시키거나, 냉각팬(12)의 외주부로부터 벗어나도록 가변형 쉬라우드를 고정형 쉬라우드(20)내로 후진시키는 전후진 구동수단(40);
을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고정형 쉬라우드(20)의 후단면에는 고정봉(24)이 일체로 돌출 형성되고, 고정형 쉬라우드(20)의 내경과 고정봉(24)의 외경 사이에는 슬라이드홈(22)이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가변형 쉬라우드(30)는 고정형 쉬라우드(20)의 슬라이드홈(22)에 끼워지며 슬라이드되는 가변 쉬라우드체(32)와, 가변 쉬라우드체(32)의 내경에 일체로 형성되어 고정봉(24)의 외경면을 따라 슬라이드되는 슬라이드 케이스(34)와, 슬라이드 케이스(34)의 후단에 일체로 형성되는 금속커버체(36)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전후진 구동수단(40)은:
고정형 쉬라우드(20)의 고정봉(24)의 후단면에 장착되어 전류 인가시 가변형 쉬라우드(30)의 금속커버체(36)를 자력으로 당겨주는 전자석(42)과;
가변형 쉬라우드(30)의 슬라이드 케이스(34)내에 배치되어 고정형 쉬라우드(20)의 전자석(42)에 탄성 지지되는 메인스프링(44);
으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 가변형 쉬라우드(30)의 금속커버체(36)의 내면에는 스토퍼(38)가 장착되고, 상기 전자석(42)의 후단 끝에는 스토퍼(38)를 탄성지지하는 서브스프링(46)이 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 팬 쉬라우드 가변 장치.