KR100770474B1 - 수냉식 및 공냉식이 가능한 오일쿨러를 갖는 라디에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하부 탱크 어셈블리의 크기를 최소화할 수 있도록 함과 아울러, 냉각효율을 높일 수 있도록 한 수냉식 및 공냉식이 가능한 오일쿨러를 갖는 라디에이터에 관한 것이다.

본 발명에 따른 라디에이터는, 하부 탱크어셈블리의 일면에는 2개의 냉각수 입출구관 삽입홀이 형성되며, 하부 탱크어셈블리의 외부에는 오일쿨러가 장착되는데, 오일쿨러는, 그 내부에 냉각수 유로와 오일 유로가 형성되고, 일측에는 냉각수 유로와 연통되면서 하부 탱크어셈블리의 삽입홀에 외부에서부터 삽입되는 냉각수 입출구관이 형성되며 타측에는 오일 유로와 연통되면서 오일순환관이 연결되는 오일 입출구관이 구비되어 외주면에는 냉각핀이 돌출 형성된 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 엔진을 통과하면서 고온으로 상승하여 오일쿨러의 오일 유로를 따라 흐르는 오일은 라디에이터를 통하여 냉각되어 오일쿨러의 냉각수 유로를 따라 흐르는 냉각수 및 외부 공기와 열교환되어 냉각된 후 다시 엔진으로 복귀되며, 오일쿨러의 장착시 탱크와 간섭이 발생되지 않으므로 조립작업이 간편해지며, 외장형이기 때문에 하부 탱크어셈블리의 크기를 줄일 수 있으므로 제조원가를 절감할 수 있다.

알루미늄, 라디에이터, 오일쿨러, 외장, 오일

Description

수냉식 및 공냉식이 가능한 오일쿨러를 갖는 라디에이터{RADIATOR WITH OIL-COOLER ABLE WATERCOOLED AND AIRCOOLED}

도 1은 종래 기술에 따른 알루미늄 라디에이터와 오일 쿨러의 분해 사시도.

도 2는 종래 기술에 따른 오일 쿨러의 설치 상태를 도시한 알루미늄 라디에이터의 일부 절결 종단면도.

도 3은 본 발명에 따른 일 실시예를 도시한 알루미늄 라디에이터와 오일 쿨러의 분해 사시도.

도 4a는 본 발명에 따른 일 실시예의 종단면도.

도 4b는 본 발명에 따른 일 실시예의 횡단면도.

도 5는 본 발명에 따른 일 실시예에 적용된 오일쿨러의 구조를 보인 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예의 사시도.

도 7는 본 발명에 따른 다른 실시예의 종단면도.

도 8 내지 도 10은 각각 본 발명에 따른 실시예에 적용된 오일쿨러의 다른 예시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

40 : 하부 탱크어셈블리 41 : 헤더

42 : 탱크 60,70,80 : 오일쿨러

63 : 오일 유로 63a,63b : 오일 입출구관

64 : 냉각수 유로 64a,64b : 냉각수 입출구관

73 : 냉각핀

본 발명은 라디에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오일쿨러의 설치가 용이하도록 하며, 방열효과를 높일 수 있도록 한 수냉식 및 공냉식이 가능한 오일 쿨러를 갖는 라디에이터에 관한 것이다.

일반적으로 자동변속기 차량에는 기관의 회전력을 운동에너지로 전환하고 이 에너지를 다시 동력으로 전환하여 전달하는 동력 전달매체인 미션 오일을 냉각하기 위한 오일쿨러가 제공된다.

도 1과 도 2에서 보이는 바와 같이, 오일쿨러(10)는, 소정의 내경차이를 가지는 2종의 대, 소관체(11)(12)가 이중으로 겹쳐지며, 대,소관체(11)(12)의 사이에 파상형으로 이루어지는 금속재의 망판(미도시)이 개재된 후, 소관체(12)가 확관되어 대,소관체(11)(12)에 개재된 금속재의 망판이 압착되어 구성된다. 오일의 유출입을 위해 대관체(11)에는 오일 입구관(13) 및 오일 출구관(14)이 일정 간격을 두고 결합된다. 이러한 오일쿨러(10)는 대개 그 내부를 따라 흐르는 오일이 라디에이터(20)를 순환하는 냉각수와 열교환되어 냉각되도록 일반적으로 라디에이터(20)에 내장된다.

알루미늄 라디에이터(20)는, 상하 탱크어셈블리(30)(40) 및 라디에이터 코어(50)를 기본 구성으로 한다.

라디에이터 코어(50)는 내부를 따라 냉각수가 흐르며 상하 단부가 상하 탱크어셈블리(30)(40)에 각각 삽입되는 튜브(51)와, 튜브(51)들 사이에 배치되어 튜브(51)를 따라 흐르는 냉각수와 열교환하는 방열핀(52)으로 구성되며, 상하 탱크어셈블리(30)(40)는, 라디에이터 코어(50)의 튜브(51)의 상하 단부가 각각 삽입되는 알루미늄 재질의 판상 헤더(31)(41)와, 헤더(31)(41)에 결합되어 내부에 냉각수 유로가 형성되는 알루미늄 재질의 탱크(32)(42)로 이루어진다.

하부 탱크어셈블리(40)의 탱크(42)에는 오일쿨러(10)의 오일 입출구관(13)(14)이 관통되는 삽입홀(43)(44)이 천공된다.

오일쿨러(10)는 하부 탱크어셈블리(40)의 내부에 삽입되면서 오일 입출구관(13)(14)이 삽입홀(42)(44)을 관통하여 외부로 돌출됨으로써 자동변속기의 오일유로와 연결된다.

오일쿨러(10)에 따르면, 자동변속기오일 입구관(13)을 통해 유입된 오일이 대,소관체(11)(12) 사이를 따라 유동되는 중에 오일쿨러(10)의 내외측, 즉 대관체(11)의 외주벽과 소관체(12)의 내주벽을 따라 흐르는 냉각수에 의하여 냉각된다.

그러나, 종래 기술에 따른 알루미늄 라디에이터에 따르면 다음과 같은 문제점이 있다.

오일쿨러(10)의 오일 입출구관(13)(14)은 오일쿨러(10)의 수평축선에 대해 수평상태를 이루고 있고, 이 오일쿨러(10)의 입출구관(13)(14)이 삽입되는 삽입홀(43)(44) 또한 하부 탱크(42) 단면의 수평축선에 대해 수평상태를 이루면서 통공되며, 라디에이터(20)의 소형화추세에 발맞춰 하부 탱크(42)의 폭이 오일쿨러(10)의 대관체(11)의 폭보다는 크지만 입출구관(13)(14)을 포함한 오일쿨러(10)의 전체폭보다는 작게 형성되어 오일쿨러(10)를 삽입할 때 하부 탱크(42)와 간섭이 발생되므로 오일쿨러(10)의 조립작업이 번거롭고 불편하다.

한편, 오일쿨러(10)를 용이하게 장착할 수 있도록 하부 탱크(42)의 폭이 상부 탱크(32)보다 크게 제작된 사양이 있으나, 이는 양 탱크(32)(42)의 크기가 다르기 때문에 각각의 제조라인을 필요로 하여 비경제적인 단점이 있다.

그리고, 오일쿨러(10)가 하부 탱크(42)의 내부에 삽입되어 브레이징시 열을 충분히 받기 어려워 오일쿨러(10)의 결속력이 떨어지는 문제점도 있다.

또한, 오일쿨러(10)가 하부 탱크(42)에 내장되어 오일쿨러(10)는 반드시 하부 헤더(41)와 하부 탱크(42)를 조립하기 이전에 결합되어야 하므로 라디에이터 제조작업의 유연성이 떨어진다. 그리고, 라디에이터의 제조시 브레이징 단계 이전에 가조립된 오일쿨러(10)를 분리하여야 하는 경우 엔드 캡(45)을 분리하고, 하부 탱크(42)를 하부 헤더(41)에서 분리하여야 하는 바, 그 작업이 번거롭고 불편하다.

아울러, 오일이 냉각수에 의한 수냉식으로만 냉각되므로 냉각효율이 떨어지는 단점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 오일쿨러의 조립시 탱크와 간섭이 발생되지 않도록 함은 물론, 하부 탱크어셈블리의 크기를 최소화할 수 있도록 한 수냉식 및 공냉식이 가능한 오일쿨러를 갖는 라디에이터를 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은, 오일쿨러의 결속력을 증대할 수 있도록 하려는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 라디에이터의 제조시 기타 구성부품들의 조립상태와 상관없이 오일쿨러를 아무때나 설치할 수 있도록 하며, 라디에이터의 제조공정중 브레이징 단계 이전에 가조립된 오일쿨러를 간단하게 분리할 수 있도록 하려는데 있다.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 오일의 냉각효율을 높이려는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수냉식 및 공냉식이 가능한 오일쿨러를 갖는 라디에이터는, 내부에 냉각수 유로가 형성된 상하부 탱크와; 상기 상하부 탱크의 사이에 나란하게 직립되는 복수의 튜브와; 상기 튜브들의 사이에 설치되는 냉각핀과; 상기 라디에이터의 상하부 탱크중 어느 하나에 형성되는 냉각수 입/출구관 삽입홀과; 내부에는 오일 유로 및 냉각수 유로가 독립 형성되며, 일면에는 냉각수 유로와 연통되면서 상기 냉각수 입/출구관 삽입홀에 그 외부 에서 각각 삽입되는 냉각수 입/출구관이 구비되고, 타면에는 내부의 오일 유로와 연통되는 한편, 기관측의 오일 순환관이 각각 연결되는 오일 입/출구관이 형성된 오일쿨러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 수냉식 및 공냉식이 가능한 오일쿨러를 갖는 라디에이터는, 내부에 냉각수 유로가 형성된 상하부 탱크와; 상기 상하부 탱크의 사이에 나란하게 직립되는 복수의 튜브와; 상기 튜브들의 사이에 설치되는 냉각핀과; 상기 상하 탱크에 각각 형성되는 냉각수 입/출구관 삽입홀과; 내부에는 오일 유로 및 냉각수 유로가 독립 형성되며 일면에는 냉각수 유로와 연통되면서 상기 냉각수 입출구관 삽입홀에 그 외부에서 각각 삽입되는 냉각수 입출구관이 구비되고, 타면에는 내부의 오일 유로와 연통되는 한편 기관측의 오일 순환관이 각각 연결되는 오일 입/출구관이 형성된 오일쿨러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

< 실시예 1 >

도 3은 본 발명에 따른 알루미늄 라디에이터와 오일쿨러의 분해사시도이며, 도 4a는 본 발명에 따른 알루미늄 라디에이터의 종단면도이고, 도 4b는 본 발명에 따른 알루미늄 라디에이터의 횡단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 알루미늄 라디에이터에 적용된 오일쿨러의 내부 구조를 보인 단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수냉식 및 공냉식이 가능한 오일쿨러를 갖는 라디에이터(100)는, 내부에 냉각수 유로가 형성된 상하부 탱크어셈블리 와, 상하부 탱크어셈블리의 사이에 나란하게 배열되는 복수의 튜브와, 튜브들의 사이에 설치되는 방열핀과, 하부 탱크어셈블리에 결합되는 오일쿨러로 구성된다.

도 3에서 보이는 바와 같이, 하부 탱크어셈블리(40)의 판상 헤더(41)에 결합되며 대략 'ㄷ'자 형태로 절곡된 탱크(42)의 일측 수직부에는 일정간격을 두고 2개소에 냉각수 입출구관 삽입홀(43)(44)이 각각 형성된다. 하부 탱크어셈블리(40)의 외부에는 오일쿨러(60)가 장착된다.

도 4b에서 보이는 바와 같이, 오일쿨러(60)는 내부에 독립된 냉각수유로(61)와 오일유로(62)가 구비되며, 각각의 유로(61)(62)에는 입출구관(61a)(61b)(62a)(62b)이 각각 형성된다.

도 5에서 보이는 바와 같이, 오일쿨러(60)는, 요철형상으로 절곡된 한쌍의 플레이트(63)(64)가 교대로 적층되거나 한 장의 플레이트(63 또는 64)가 뒤집어 적층됨으로써 제조되어 그 단면이 벌집 형태로 이루어지면서 그 사이에 독립된 오일 유로(61)와 냉각수 유로(62)가 형성된다.

오일쿨러(60)의 냉각수 입출구관(61a)(61b)는 탱크(42)의 삽입홀(43)(44)에 각각 삽입된 후 이음부가 브레이징되고, 오일 입출구관(62a)(62b)에는 오일 순환관(미도시)이 각각 연결된다.

도면중 미설명부호 30은 상부 탱크어셈블리이며, 33은 냉각수 입구파이프이고, 46은 냉각수 출구파이프이며, 51은 내부를 따라 냉매가 흐르는 튜브이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 라디에이터의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.

냉각수 입구파이프(33)를 통하여 라디에이터의 상부 탱크어셈블리(30) 내부에 유입된 냉각수는 튜브(51)를 따라 하강하면서 튜브(51) 사이를 통과하는 공기와 열교환되어 그 자신의 온도가 낮아진 상태로 하부 탱크어셈블리(40) 내부에 유입된다. 하부 탱크어셈블리(40)에 유입된 냉각수는 오일쿨러(60)의 냉각수 입구관(61a)을 통하여 오일쿨러(60)의 냉각수 유로(61)에 유입되어 냉각수 유로(61)를 따라 순환된 후 냉각수 출구관(61b)을 통하여 하부 탱크어셈블리(40)의 내부로 다시 토출되어 하부 탱크어셈블리(40)의 냉각수 출구파이프(46)를 통하여 토출된다.

한편, 오일 입구관(62a)을 통하여 오일쿨러(60)의 오일 유로(63)에 유입된 오일은 오일 유로(62)를 따라 순환하는데, 오일은 오일 유로(62)에 근접한 냉각수 유로(61)를 따라 흐르는 저온의 냉각수와 열교환되어 온도가 낮아진 후 토출되어 기관에 공급된다.

오일은 전술한 바와 같이, 냉각수에 의해 냉각되는 동시에, 오일쿨러(60)가 외부에 노출되어 라디에이터 외부를 흐르는 공기에 의해 냉각된다.

< 실시예 2 >

도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예를 보인 라디에이터의 사시도이며, 도 7은 도 6의 오일과 냉각수의 흐름을 보인 라디에이터의 정면도이다.

도 6과 도 7에서 보이는 바와 같이, 오일쿨러(60)는 상하 길이방향의 장방형 구조로 이루어지면서 일면 상하단부에는 냉각수 입출구관(61a)(61b)이 각각 형성되는 한편, 타면 상하단부에는 오일 출구관(62b) 및 오일 입구관(62a)이 각각 구비된다.

상하부 탱크어셈블리(30)(40)의 일측에는 삽입홀이 각각 형성되어 오일쿨러(60)의 냉각수 입구관(61a)과 냉각수 출구관(61b)이 상하부 탱크어셈블리(30)(40)의 삽입홀에 각각 삽입된 후 브레이징된다.

실시예 2에 따르면, 오일쿨러(60)의 오일 입구관(62a)을 통하여 오일 유로(62)에 유입된 오일은 오일 유로(62)를 따라 순환된 후 오일 출구관(62b)을 통하여 토출된다.

상부 탱크어셈블리(30)의 입구파이프(33)를 통하여 유입된 냉각수는 튜브(51)와 오일쿨러(60)의 냉각수 유로를 거쳐 출구파이프(46)를 통해 유출된다.

한편, 도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 라디에이터에 적용되는 오일쿨러의 다른 예시도를 도시한 것이다.

도 8에서 보이는 바와 같이, 오일 쿨러(70)는, 직경이 서로 다르며 유체가 출입하는 유출구(71a)(71b)(72a)(72b)가 각각 구비된 두 개의 관(71)(70)으로 이루어진다.

도 9에 도시된 오일 쿨러(80)는, 내부가 중공이면서 입출구(81a)(81b)가 각각 구비되어 내부에 제1유체가 흐르는 통체(81)와, 이 통체(81)의 내부를 횡단하며 그 내부를 따라 제2유체가 흐르며 좌우 양단부에 입출구관(82a)(82b)이 연결된 복수의 관(82)으로 구성된다.

그리고, 본 발명에 따른 라디에이터에 적용된 오일쿨러는 냉각수에 의한 수냉식 및 공기에 의한 공냉식으로 오일이 냉각될 수 있는 것을 또 하나의 특징으로 하고 있으며, 공냉식을 위한 냉각핀부가 도 8에 도시된 오일쿨러(70)에 적용된 예 를 들어 설명한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 오일 쿨러(70)의 직경이 크며 그 내부에 오일이 흐르는 큰 제2관의 외주면에는 공기와의 접촉면적을 증대하여 내부를 따라 흐르는 오일이 공기에 의해 냉각될 수 있도록 냉각핀(73)이 돌출 형성될 수 있다.

도 10에 따른 오일쿨러(70)에 따르면, 오일 입구관(72a)을 통하여 유입된 오일은 직경이 작은 제1관(71)을 따라 흐르는 냉각수와 열교환되어 그 온도가 낮아지고, 아울러, 제2관(72)의 외주면에 돌출된 냉각핀(73) 사이를 통과하는 공기와 열교환되어 냉각된다.

냉각핀(73)이 도 8에 도시된 사양의 오일쿨러에 적용된 것으로 설명하였지만, 냉각핀은 도 8에 도시된 사양의 오일쿨러에 한정되지 않고 본 발명에서 설명과 도면을 제시한 사양은 물론, 모든 오일쿨러에 적용될 수 있다.

따라서, 오일쿨러(60)가 하부 탱크어셈블리(40)의 외부에 장착되어 탱크어셈블리(40) 폭의 크기가 오일쿨러(60)의 크기와 무관하기 때문에 탱크어셈블리(40) 폭을 종래보다 줄일 수 있다. 즉, 하부 탱크어셈블리(40)를 상부 탱크어셈블리(30)와 동일한 제조라인에서 제조할 수 있다.

그리고, 종래에는 오일쿨러의 전체적인 폭이 하부 탱크의 폭보다 크기 때문에 오일쿨러의 삽입시 오일쿨러를 기울이면서 그 오일 입출구관을 삽입함과 아울러, 반해, 본 발명에 따르면, 오일쿨러(60,70,80)의 장착시 오일쿨러(60 또는 70 또는 80)를 기울이는 등의 불필요한 작업없이 냉각수 입출구관(61a,61b 또는71a,71a 또는 81a,81b)을 하부 탱크(42)의 삽입홀에 단순 삽입함으로써 오일쿨 러(60 또는 70 또는 80)를 장착할 수 있다.

또한, 종래에는 하부 탱크를 하부 헤더에 결합하기 이전에 오일쿨러를 결합하여야 하지만, 본 발명에 따르면, 하부 탱크(42)를 하부 헤더(41)에 결합한 후 즉, 라디에이터의 완제 후에도 오일쿨러(60 또는 70 또는 80)를 장착할 수 있다. 아울러, 브레이징되기 이전에 가조립된 오일쿨러를 교체, 보수하는 경우 종래에는 하부 탱크어셈블리를 분해하여햐 하지만 본 발명에 따르면, 탱크어셈블리를 분해하지 않고 오일쿨러(60, 또는 70 또는 80)만 분리한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 수냉식 및 공냉식이 가능한 오일쿨러를 갖는 라디에이터.에 의하면, 오일쿨러가 외장되어 하부 탱크의 크기를 오일쿨러와 상관없이 조절할 수 있으므로 하부 탱크를 상부 탱크와 동일한 크기로 제조할 수 있으며, 아울러, 라디에이터 탱크의 설계시 오일쿨러에 의한 설계제약을 받지 않으므로 생산성을 향상할 수 있다.

그리고, 라디에이터의 브레이징시 탱크어셈블리와 오일쿨러의 이음부에 골고구 열이 받으므로 결속력이 증대된다.

또한, 오일쿨러의 장착시 탱크와 간섭이 발생되지 않으므로 오일쿨러의 장착 및 가조립된 오일쿨러의 분해 작업이 간편해진다.

아울러, 공기가 냉각핀을 통과하면서 오일과 열교환되어 오일의 냉각효율이 높아지는 등의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 내부에 냉각수 유로가 형성된 상하부 탱크와; 상기 상하부 탱크의 사이에 나란하게 직립되는 복수의 튜브와; 상기 튜브들의 사이에 설치되는 냉각핀을 포함하여 이루어진 라디에이터에 있어서,

   상기 라디에이터의 상하부 탱크중 어느 하나에 형성되는 냉각수 입/출구관 삽입홀과;

   내부에는 오일 유로 및 냉각수 유로가 독립 형성되며, 일면에는 냉각수 유로와 연통되면서 상기 냉각수 입출구관 삽입홀에 그 외부에서 각각 삽입되는 냉각수 입/출구관이 구비되고, 타면에는 내부의 오일 유로와 연통되는 한편, 기관측의 오일 순환관이 각각 연결되는 오일 입/출구관이 형성되어 상기 상하부 탱크중 어느 하나의 외부에 설치된 오일쿨러를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수냉식 및 공냉식이 가능한 오일쿨러를 갖는 라디에이터.
2. 내부에 냉각수 유로가 형성된 상하부 탱크와; 상기 상하부 탱크의 사이에 나란하게 직립되는 복수의 튜브와; 상기 튜브들의 사이에 설치되는 냉각핀을 포함하여 이루어진 라디에이터에 있어서,

   상기 상하 탱크에 각각 형성되는 냉각수 입/출구관 삽입홀과;

   내부에는 오일 유로 및 냉각수 유로가 독립 형성되며 일면에는 냉각수 유로와 연통되면서 상기 냉각수 입출구관 삽입홀에 그 외부에서 각각 삽입되는 냉각수 입/출구관이 구비되고, 타면에는 내부의 오일 유로와 연통되는 한편 기관측의 오일 순환관이 각각 연결되는 오일 입/출구관이 구비된 오일쿨러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 수냉식 및 공냉식이 가능한 오일쿨러를 갖는 라디에이터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 오일쿨러는, 서로 근접하며 독립된 오일유로와 냉각유로가 각각 형성되면서 각각의 유로에는 입출구관이 각각 구비된 것을 특징으로 하는 수냉식 및 공냉식이 가능한 오일쿨러를 갖는 라디에이터.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 오일쿨러의 외주면에는 공기에 의한 방열이 이루어지도록 냉각핀부가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 수냉식 및 공냉식이 가능한 오일쿨러를 갖는 라디에이터.

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