KR20230102357A - 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬 - Google Patents

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KR20230102357A
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damping
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김준호
민옥렬
안달현
최문석
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Abstract

본 발명은 팬의 동작시 발생하는 고주파 소음을 저감하면서도, 생산성 저하를 방지할 수 있는 팬에 관한 것으로, 일측이 개방된 형상의 팬 허브, 상기 팬 허브에 삽입되어 볼팅되는 로터 및 상기 팬 허브의 내면과 상기 로터의 외면 사이에 배치되어 상기 팬 허브 및 상기 로터와 접촉해 동작시 진동과 고주파 노이즈를 저감시키는 댐핑부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬{Fan to reduce high-frequency noise and secure productivity}
본 발명은 차량에 사용되는 팬에 관한 것으로, 보다 상세히는 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬 허브에 관한 것이다.
일반적으로 내연기관은 공급되는 연료를 압축하여 고온, 고압의 상태에서 점화 및 연소시킨다. 이에 따라 내연기관은 항상 상당한 열이 발생되는데 이를 방치하면 피스톤 또는 실린더 등 엔진을 구성하는 부재들이 과열되어 그 기능을 수행할 수 없게 된다. 따라서 일반적으로 엔진의 실린더 주위에 물재킷을 설치하고 그 속에 냉각수를 순환시켜 과열된 엔진을 냉각시키게 되는데, 이 냉각수도 그대로 두면 끓어서 엔진을 냉각시킬 수 없게 되므로 차량의 전방에 라디에이터를 설치하고 상기 라디에이터 전면 또는 후면에 팬을 배치하여 외부공기를 강제로 순환시켜 열교환 시킴으로써 데워진 냉각수를 냉각시킨다.
도 1은 종래의 팬 쉬라우드 조립체(1)를 도시한 것이다.
도 1에 도시된 종래 팬 쉬라우드 조립체(1)는 모터(20), 상기 모터(20)의 구동축(21)과 결합되는 허브(Hub, 12)와, 상기 허브(12)의 외주에 방사상으로 배치되는 다수의 블레이드(11)와, 그리고 상기 블레이드(11)들의 변형을 방지하기 위하여 블레이드(11)들의 끝을 연결하는 팬 밴드(Fan Band, 13)를 포함하는 팬(10) 및 중앙에는 통풍구(31)가 마련되며 다수의 스테이터(32)에 의해 통풍부(31) 내주면에서 구심방향으로 연장 형성되어 상기 모터(20)를 고정 지지하는 모터고정부(33)가 형성된 쉬라우드(30)(shroud)를 포함하여 형성된다.
일반적으로 종래 팬에서 허브(12)와 모터(20)의 로터는 볼팅 결합되는데, 이러한 방식의 경우, 팬의 구동시 로터의 흔들림과 공진으로 인해 고주파가 발생하는 문제점이 있었다.
한국 공개특허공보 제10-2013-0077518호("팬 쉬라우드 조립체", 공개일 2013.07.09.)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명에 의한 팬의 목적은, 팬의 동작시 발생하는 고주파 소음을 저감하면서도, 생산성 저하를 방지할 수 있는 팬을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다양한 실시예에 의한 팬은, 일측이 개방된 형상의 팬 허브, 상기 팬 허브의 외주면에 형성되는 블레이드, 상기 팬 허브에 삽입되어 결합되는 로터 및 상기 팬 허브의 내면과 상기 로터의 외면 사이에 배치되어 상기 팬 허브와 상기 로터와 접촉하는 댐핑부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 댐핑부는, 상기 팬 허브의 내면에서 상기 로터측으로 돌출된 돌기 형상으로, 팬의 동작시 진동과 고주파 노이즈를 저감시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 팬 허브는, 상기 로터가 삽입되는 공간을 구성하는 일면 및 측면을 포함하고, 상기 로터는, 상기 팬 허브의 일면과 대향되는 일면과, 상기 팬 허브의 측면과 대향되는 측면을 포함하며, 상기 댐핑부는, 상기 팬 허브의 일면과 상기 로터의 일면 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 팬 허브는, 일면에 관통 형성된 제1볼팅홀 및 제1냉각홀을 포함하고, 상기 로터는, 일면에 관통 형성된 제2볼팅홀 및 제2냉각홀을 포함하며, 상기 댐핑부는, 상기 제1볼팅홀, 상기 제2볼팅홀, 상기 제1냉각홀 및 상기 제2냉각홀이 형성되지 않은 부분에 위치해, 상기 팬 허브 및 상기 로터와 접촉하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 댐핑부의 돌출된 높이는, 상기 팬 허브의 일면과 상기 로터의 일면 사이의 간격과 동일한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 팬 허브는, 상기 로터가 삽입되는 공간을 구성하는 일면 및 측면을 포함하고, 상기 로터는, 상기 팬 허브의 일면과 대향되는 일면과, 상기 팬 허브의 측면과 대향되는 측면을 포함하며, 상기 로터의 높이방향을 기준으로, 상기 로터를 서로 동일한 간격의 적어도 두 개 이상의 부분으로 나눴을 때, 상기 댐핑부는 나눠진 부분 중, 상기 팬 허브의 일면과 가장 가까운 부분의 측면에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 팬 허브는, 일면과 측면에 방사상으로 형성되는 다수개의 리브를 포함하고, 상기 댐핑부는, 상기 리브의 내측 끝단에 위치하여, 상기 리브 및 상기 로터의 측면과 접촉하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 댐핑부는, 적어도 3개 이상이 상기 리브의 내측 끝단에 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 댐핑부와 내접하는 가상의 원의 지름은, 상기 로터의 지름보다 작거나 같은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 댐핑부는, 상기 팬 허브의 일면과 상기 로터의 일면 사이에 위치하여 상기 팬 허브의 일면 및 상기 로터의 일면과 접촉하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 댐핑부는, 적어도 하나 이상이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 댐핑부는, 적어도 두 개 이상이 서로 일정간격 이격되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 다양한 실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬에 의하면, 댐핑부가 팬 허브와 로터각각에 접촉해 고정 또는 지지하여, 팬의 동작시 고주파 노이즈를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 댐핑부가 로터의 측면 중, 팬 허브와 가까운 부분에 형성되어, 오조립 가능성을 저하시켜 생산성 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 팬 쉬라우드 조립체의 분해 사시도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬의 분해 사시도이고,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬의 결합 단면도이고,
도 4는 도 2의 부분 확대도이며,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬 중, 팬 허브(100), 로터(200) 및 댐핑부(300)의 단면을 도시한 것이며,
도 6은 본 발명의 제1실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬과, 종래의 팬의 동작 시 고주파 노이즈 발생을 비교한 것이고,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬의 단면도이며,
도 8은 본 발명의 제2실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬과, 종래의 팬의 동작 시 고주파 노이즈 발생을 비교한 것이고,
도 9는 본 발명의 제3실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬의 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬에 관하여 상세히 설명한다.
[제1실시예]
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬의 로터이며, 도 4는 도 2의 부분 확대도이다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬은, 팬 허브(100), 로터(200), 댐핑부(300) 및 블레이드(140)를 포함할 수 있다.
팬 허브(100)는 일측이 개방된 형상이다. 도 2에서 팬 허브(100)의 개방된 부분은 하측이며, 팬 허브(100)의 개방된 부분으로는 후술할 로터(200)가 삽입된다. 팬 허브(100)는 개방된 부분을 통해 노출되는 제1일면(110)과 제1측면(120)을 포함하며, 제1일면(110)과 제1측면(120)과 맞닿도록 다수개의 리브(130)가 방사상으로 형성될 수 있다. 또한, 팬 허브(100)의 제1일면에는 제1볼팅홀(111) 및 제1냉각홀(160)이 관통 형성될 수 있다. 제1볼팅홀(111)은 후술할 로터(200)와의 볼팅 결합을 위한 부분이고, 제1냉각홀(160)은 모터의 각종 소자의 냉각을 위해 공기가 통하도록 형성되는 홀이다. 제1냉각홀(160)은 그 형상 및 위치가 다양할 수 있다. 팬 허브(100)의 외주면에는 방사상으로 블레이드(140)가 형성되며, 블레이드(140)의 끝단에는 블레이드(140)의 변형을 방지하기 위한 팬 밴드(160)가 형성될 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 로터(200)는 팬 허브(100)의 개방된 부분으로 삽입된다. 로터(200)는 모터에서 회전하는 부분으로, 팬 허브(100)와 볼팅 체결되어 결합된다. 즉, 로터(200)의 회전에 의해 팬 허브(100)가 회전한다. 로터(200)는 제2일면(210) 및 제2측면(220)을 포함하며, 제2일면(210)에는 제2냉각홀(230)및 제2볼팅홀(240)이 형성될 수 있다.
도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 댐핑부(300)는 팬 허브(100)의 내면인 제1일면과 로터(200)의 제2일면(210) 사이에 배치되어 팬 허브(100) 및 로터(200)와 접촉해, 동작시 진동과 고주파 노이즈를 저감시킨다. 댐핑부(300)는 팬 허브(100)의 제1일면에서 로터(200)측으로 돌출된 돌기 형상일 수 있다. 댐핑부(300)는 소정 두께를 가질 수 있다. 단, 본 발명은 돌출부(300)가 팬 허브(100)에서 돌출된 형상으로 한정하는 것이 아닌, 팬 허브(100)와 별도의 부재인 실시예 또한 있을 수 있다. 이 경우, 돌출부(300)는 일정 정도 이상의 강성을 가지는 금속 또는 합성수지로 제조되거나, 고무 또는 실리콘과 같이 탄성을 가지는 재질로 형성될 수 있다.
본 실시예에서 댐핑부(300)는 총 3개가 각각 서로 일정간격 이격되어 설치될 수 있다. 보다 구체적으로, 복수개의 댐핑부(300)는 팬 허브(100)의 중심에서 서로 동일한 거리에 설치될 수 있으며, 서로 동일한 각도만큼 이격되어 설치될 수 있다. 즉, 세 개의 댐핑부(300)는 서로 120도 간격으로 설치될 수 있다. 서로 인접한 댐핑부(300) 사이의 각도는 댐핑부(300)의 개수에 따라 결정될 수 있으며, 360도를 댐핑부(300)의 개수로 나눈 각도가 서로 인접한 댐핑부(300) 사이의 각도가 될 수 있다.
댐핑부(300)의 두께, 즉 팬 허브(100)측 일단에서 로터(100)측 일단까지의 간격은, 팬 허브(100)의 제1일면과 로터(100)의 제2일면 사이의 간격과 동일할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬 중, 팬 허브(100), 로터(200) 및 댐핑부(300)의 단면을 도시한 것이다.
앞서 설명했듯, 본 발명의 제1실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬에서 댐핑부(300)는 3개이므로, 단면을 도시한 도 5에서는 단일개의 댐핑부(300)만이 도시되어 있다. 댐핑부(300)는 상면과 팬 허브(100)의 제1일면(110)이 서로 면접하고, 하면은 로터(200)의 제2일면(210)과 서로 면접하여, 댐핑부(300)가 볼트(미도시) 이외에도 팬 허브(100)와 로터(200)를 고정 또는 지지시켜, 팬의 동작시 고주파 소음 및 진동을 저감시킨다.
팬 허브(100)에 형성되는 제1볼팅홀(111) 및 제1냉각홀(160)과, 로터(200)에 형성되는 제2볼팅홀(240) 및 제2냉각홀(230)은 각각 서로 정렬될 수 있다. 즉, 팬 허브(100)와 로터(200)가 서로 결합되었을 때, 제1볼팅홀(111),제1냉각홀(160), 제2볼팅홀(240) 및 제2냉각홀(230)은 각각 정렬되어, 서로 동일한 위치에 있을 수 있다. 댐핑부(300)는 팬 허브(100)와 로터(200) 사이에 위치하되, 볼팅홀과 냉각홀이 형성되지 않은 부분에 위치해, 팬 허브(100)와 로터(200)간의 체결 및, 냉각 성능이 저하되지 않도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬과, 종래의 팬의 동작 시 고주파 노이즈 발생을 비교한 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬은 동작시 50dB의 소음이 발생하지만, 종래의 팬은 62dB의 소음이 발생하여, 약 12dB의 소음감소 효과가 있는 것을 확인할 수 있다.
[제2실시예, 제3실시예]
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬의 단면도이다.
본 발명의 제2실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬은, 앞서 설명한 본 발명의 제1실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬에 있어서, 댐핑부(300)의 위치가 다른 것을 제외하고는, 나머지는 동일하다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 댐핑부(300)는, 팬 허브(100)의 리브(130)와 로터(200)의 제2측면(220) 사이에 위치해, 각각 팬 허브(100) 및 로터(200)와 면접하여, 팬 허브(100)와 로터(200)를 고정 또는 지지하며, 이는 앞서 설명한 본 발명의 제1실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬과 동일하게, 동작시 고주파 노이즈를 저감할 수 있다.
댐핑부(300)가 팬 허브(100)의 리브(130)와 로터(200)의 제2측면(220) 사이에 위치하여 팬 허브(100)와 로터(200)를 고정 또는 지지할 때, 댐핑부(300)의 위치는 로터(200)의 높이 방향을 기준으로, 로터(200)를 서로 동일한 간격의 세 부분인 S1, S2, S3로 나눴을 때, 가장 팬 리브(130)측과 가까운 부분인 S1에 위치할 수 있다. 이는 S1이 아닌 다른 부분인 S2, S3에 댐핑부(300)가 형성될 경우, 댐핑부(300)의 위치가 팬 허브(100)와 리브(130)가 서로 볼팅되는 부분과 멀어져, 팬 허브(100)와 로터(200)를 조립할 때, 오조립될 가능성이 있기 때문이다. 이에 반해 댐핑부(300)가 S1에 위치할 경우, 팬 허브(100)와 리브(130)가 볼팅되는 부분이 댐핑부(300)와 가까워, 오조립될 가능성이 낮다. 즉, 생산성 저하가 발생하지 않는다.
도 7에 도시된 바와 같이, 댐핑부(300)가 팬 허브(100)의 리브(130)와 로터(200)의 제2측면(220) 사이에 위치할 때, 댐핑부(300)는 리브(130)의 끝단에서 로터(200)측으로 돌출 형성되는 형상이거나, 별도의 부재로 구성되어, 리브(130)의 끝단에 접착 또는 결합될 수 있다. 또한, 댐핑부(300)는 적어도 3개 이상이 서로 일정 간격 이격되어(소정 각도로 배치되어) 로터(200)의 제2측면(220)과 접촉할 수 있는데, 이는 보다 안정적으로 로터(200)를 지지해, 팬의 동작시 고주파 노이즈를 저감시킬 수 있도록 하기 위함이다. 이를 위해, 적어도 3개 이상의 댐핑부(300)와 내접하는 가상의 원의 지름은, 로터(200)의 지름(외경)과 같거나 작을 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬과, 종래의 팬의 동작 시 고주파 노이즈 발생을 비교한 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬은 동작시 54dB의 소음이 발생하지만, 종래의 팬은 62dB의 소음이 발생하여, 약 8dB의 소음감소 효과가 있는 것을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬의 단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬은, 댐핑부(300)가 팬 허브(100)의 제1일면(110)과 로터(200)의 제2일면(210) 사이와, 로터(200)의 제2측면(220)과 리브(130) 사이에 동시에 위치할 수 있다. 즉, 본 실시예에 의한 댐핑부(300)는 앞서 설명한 본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 의한 고주파 소음 저감과 생산성 확보를 위한 팬의 특징을 모두 가진다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100 : 팬 허브
110 : 제1일면
111 : 제1볼팅홀
120 : 제1측면
130 : 리브
140 : 블레이드
150 : 팬 밴드
160 : 제1냉각홀
200 : 로터
210 : 제2일면
220 : 제2측면
230 : 제2냉각홀
240 : 제2볼팅홀
300 : 댐핑부

Claims (12)

  1. 일측이 개방된 형상의 팬 허브;
    상기 팬 허브의 외주면에 형성되는 블레이드;
    상기 팬 허브에 삽입되어 결합되는 로터; 및
    상기 팬 허브의 내면과 상기 로터의 외면 사이에 배치되어 상기 팬 허브와 상기 로터와 접촉하는 댐핑부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 댐핑부는,
    상기 팬 허브의 내면에서 상기 로터측으로 돌출된 돌기 형상으로, 팬의 동작시 진동과 고주파 노이즈를 저감시키는 것을 특징으로 하는 팬.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 팬 허브는,
    상기 로터가 삽입되는 공간을 구성하는 일면 및 측면을 포함하고,
    상기 로터는,
    상기 팬 허브의 일면과 대향되는 일면과, 상기 팬 허브의 측면과 대향되는 측면을 포함하며,
    상기 댐핑부는,
    상기 팬 허브의 일면과 상기 로터의 일면 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 팬.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 팬 허브는,
    일면에 관통 형성된 제1볼팅홀 및 제1냉각홀을 포함하고,
    상기 로터는,
    일면에 관통 형성된 제2볼팅홀 및 제2냉각홀을 포함하며,
    상기 댐핑부는,
    상기 제1볼팅홀, 상기 제2볼팅홀, 상기 제1냉각홀 및 상기 제2냉각홀이 형성되지 않은 부분에 위치해, 상기 팬 허브 및 상기 로터와 접촉하는 것을 특징으로 하는 팬.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 댐핑부의 돌출된 높이는,
    상기 팬 허브의 일면과 상기 로터의 일면 사이의 간격과 동일한 것을 특징으로 하는 팬.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 팬 허브는,
    상기 로터가 삽입되는 공간을 구성하는 일면 및 측면을 포함하고,
    상기 로터는,
    상기 팬 허브의 일면과 대향되는 일면과, 상기 팬 허브의 측면과 대향되는 측면을 포함하며,
    상기 로터의 높이방향을 기준으로, 상기 로터를 서로 동일한 간격의 적어도 두 개 이상의 부분으로 나눴을 때, 상기 댐핑부는 나눠진 부분 중, 상기 팬 허브의 일면과 가장 가까운 부분의 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 팬.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 팬 허브는,
    일면과 측면에 방사상으로 형성되는 다수개의 리브;를 포함하고,
    상기 댐핑부는,
    상기 리브의 내측 끝단에 위치하여, 상기 리브 및 상기 로터의 측면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 팬.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 댐핑부는,
    적어도 3개 이상이 상기 리브의 내측 끝단에 위치하는 것을 특징으로 하는 팬.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 댐핑부와 내접하는 가상의 원의 지름은, 상기 로터의 지름보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 팬.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 댐핑부는,
    상기 팬 허브의 일면과 상기 로터의 일면 사이에 위치하여 상기 팬 허브의 일면 및 상기 로터의 일면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 팬.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 댐핑부는,
    적어도 하나 이상이 형성되는 것을 특징으로 하는 팬.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 댐핑부는,
    적어도 두 개 이상이 서로 일정간격 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 팬.
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