KR100916450B1 - 자동차의 자동변속기 오일 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어컨 응축수를 이용하는 열교환기에 관한 것으로서, 일측에 에어컨 응축수가 유입되는 응축수 유입부가 마련되고 타측에 기화된 응축수가 배출되는 응축수 배출부가 마련된 응축수 유로 케이싱과; 일측에 자동변속기 오일이 유입되는 오일 유입부가 마련되고 타측에 자동변속기 오일이 배출되는 오일 배출부가 마련되어 상기 응축수 유로 케이싱의 내부에 설치되는 오일 유로 케이싱을 포함하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 자동차의 자동변속기 오일 냉각장치에 관한 것으로서, 상기 열교환기와; 상기 열교환기에서 열교환되어 상기 오일 배출부로 배출된 자동변속기 오일을 엔진 냉각장치에 의해 냉각된 엔진 냉각수로 냉각시키는 수냉식 오일 쿨러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 자동변속기 오일과 온도차가 큰 저온의 에어컨 응축수를 이용하여 오일을 냉각시킴으로써 오일의 냉각 성능이 크게 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 에어컨 응축수를 활용함으로써 응축수가 차량 바닥에 버려지는 것을 방지할 수 있다.

Description

자동차의 자동변속기 오일 냉각장치{COOLING DEVICE FOR AUTO-TRANSMISSION OIL OF VEHICLE}

본 발명은 열교환기 및 자동차의 자동변속기 오일 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 에어컨 응축수를 이용하여 자동변속기 오일의 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 열교환기 및 자동차의 자동변속기 오일 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 자동변속기에 사용되는 오일은 자동변속기의 토크 컨버터 내에서 동력을 전달하고, 기어 또는 베어링 등의 회전 요소에 윤활작용을 하여, 각종 유압기구 즉 밸브, 클러치, 브레이크 등의 작동유로 사용되고, 자동변속기의 각 접동부에 냉각작용을 하게 되며, 변속기 케이스 밑에 연결된 오일팬에 저장되어 오일펌프를 통해 각종 밸브기구 및 유압작동 요소로 공급된다.

상기와 같은 작용을 하는 오일은 클러치를 계합시키고 각 부품들을 윤활, 냉각시키므로 일정 온도 이하로 유지시켜 주는 것이 매우 중요하다.

특히, 오일의 온도는 오일 레벨에 큰 영향을 미치는 바, 만약 오일의 온도가 증가하게 되면 오일 레벨이 높아지게 되고, 오일 레벨이 높아지게 되면 오일량이 과대해지면서 오버 플로우 현상이 발생하게 되며, 이로 인해 자동변속기는 원활하게 작동하지 못하게 된다.

이에, 엔진룸에는 자동변속기 오일을 냉각시키기 위한 냉각장치가 마련되는데, 종래의 오일 냉각장치는 도 1에 도시된 바와 같다.

즉, 종래의 자동변속기 오일 냉각장치에서는 수냉식 오일 쿨러(135)와 공랭식 오일 쿨러(145)를 함께 적용하여 오일을 냉각시키는데, 이 때 수냉식 오일 쿨러(135)는 엔진(103)을 냉각시키기 위한 엔진 냉각수를 이용하여 오일을 냉각시킨다.

먼저, 자동변속기 오일의 흐름을 간단히 설명하자면, 자동변속기(110)에서 배출된 오일은 제1 오일 라인(121)을 거쳐 수냉식 오일 쿨러(135)로 유입되어 엔진 냉각장치에 의해 냉각된 엔진 냉각수에 의해 1차 냉각된 후 제2 오일 라인(122)으로 배출된다.

이 때, 엔진 냉각장치는 엔진(103)에서 제1 냉각수 라인(111)을 통해 배출된 고온의 냉각수가 수용되는 일종의 탱크인 라디에이터(181)와, 라디에이터(181)의 전방에 마련되어 압축기를 지나온 고온 고압의 기상 냉매를 저온의 액상 냉매로 변화시키는 컨덴서(CONDENSER, 183)와, 라디에이터(181)의 후방에 설치되어 후방으로 강제 통풍시켜 컨덴서(183)에 의해 차가워진 공기가 라디에이터(181)를 통과함으로써 라디에이터(181)의 냉각 성능을 향상시키는 냉각팬(182)으로 구성된다. 이에, 수냉식 오일 쿨러(135)는 라디에이터(181)를 통해 냉각된 엔진 냉각수로 제1 오일 라인(121)을 통해 유입된 오일을 냉각시키고, 상기 과정에 의해 냉각된 엔진 냉각 수는 제2 냉각수 라인(112)을 통해 엔진(103)으로 귀환된다.

다음, 제2 오일 라인(122)을 통해 공랭식 오일 쿨러(145)로 유입된 오일은 외기와 열교환되어 2차 냉각된 후 리턴 라인(124)을 따라 자동변속기(110)로 다시 귀환되는 경로를 거친다.

그런데, 수냉식 오일 쿨러(135)와 공랭식 오일 쿨러(145)를 복합적으로 이용하는 종래의 오일 냉각장치에 있어서는, 일 예로 혹서지에서 트레일러 모드로 고각 등판 운전 도중에 에어컨을 최대로 작동시키는 경우와 같이 자동변속기(110)가 극한 조건으로 작동될 때, 오일 냉각 성능이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 종래의 오일 냉각장치로서는, 혹서지 트레일러 모드에서 오일 온도를 규제치(섭씨 150도) 이하로 유지시키기 어려웠었다.

따라서, 본 발명의 목적은 자동변속기가 극한 조건으로 구동되더라도 오일의 냉각 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 자동차의 자동변속기 오일 냉각장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따른 에어컨을 이용한 열교환기에 있어서, 일측에 에어컨 응축수가 유입되는 응축수 유입부가 마련되고 타측에 기화된 응축수가 배출되는 응축수 배출부가 마련된 응축수 유로 케이싱과; 일측에 자동변속기 오일이 유입되는 오일 유입부가 마련되고 타측에 자동변속기 오일이 배출되는 오일 배출부가 마련되어 상기 응축수 유로 케이싱의 내부에 설치되는 오일 유로 케이싱에 의해 달성된다.

여기서, 상기 응축수 유로 케이싱의 내부에는 자동변속기 오일이 흐르는 방향을 따라 이격 설치된 판상의 복수의 배플이 설치되며, 상기 각 배플의 중앙에는 상기 오일 유로 케이싱이 삽입되는 삽입공이 형성되고 일측에 응축수 통과공이 형성된 것이 바람직하다.

상기 각 배플은 상기 오일 유로 케이싱을 향해 경사지게 마련된 것이 바람직하다.

그리고, 상기 각 배플의 응축수 통과공은 응축수가 상기 오일 유로 케이싱과 접촉되는 면적이 최대가 되도록 형성된 것이 바람직하다.

한편, 상기 목적은 본 발명의 상기 열교환기를 포함하는 자동차의 자동변속기 오일 냉각장치에 있어서, 일측에 에어컨 응축수가 유입되는 응축수 유입부가 마련되고 타측에 기화된 응축수가 배출되는 응축수 배출부가 마련된 응축수 유로 케이싱과, 일측에 자동변속기 오일이 유입되는 오일 유입부가 마련되고 타측에 자동변속기 오일이 배출되는 오일 배출부가 마련되어 상기 응축수 유로 케이싱의 내부에 설치되는 오일 유로 케이싱을 가지는 열교환기와; 상기 열교환기에서 열교환되어 상기 오일 배출부로 배출된 자동변속기 오일을 엔진 냉각장치에 의해 냉각된 엔진 냉각수로 냉각시키는 수냉식 오일 쿨러에 의해 달성된다. 이 때, 상기 수냉식 오일 쿨러에서 배출된 자동변속기 오일을 외기와 열교환시키는 공랭식 오일 쿨러를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 일측에 에어컨 응축수가 유입되는 응축수 유입부가 마련되고 타측에 기화된 응축수가 배출되는 응축수 배출부가 마련된 응축수 유로 케이싱과, 일측에 자동변속기 오일이 유입되는 오일 유입부가 마련되고 타측에 자동변속기 오일이 배출되는 오일 배출부가 마련되며 상기 응축수 유로 케이싱의 내부에 설치되는 오일 유로 케이싱을 가지는 열교환기와; 상기 열교환기에서 열교환되어 상기 오일 배출부로 배출된 자동변속기 오일을 외기와 열교환시키는 공랭식 오일 쿨러에 의해 달성될 수도 있다. 이 때, 상기 열교환기와 상기 공랭식 오일 쿨러 사이에 마련되어 상기 열교환기에서 열교환되어 상기 오일 배출부로 배출된 자동변속기 오일을 엔진 냉각장치에 의해 냉각된 엔진 냉각수로 냉각시키는 수냉식 오일 쿨러를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 자동변속기 오일과 온도차가 큰 저온의 에어컨 응축수를 이용하여 오일을 냉각시킴으로써 오일의 냉각 성능이 크게 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 에어컨 응축수를 활용함으로써 응축수가 차량 바닥에 버려지는 것을 방지할 수 있는 열교환기 및 자동차의 자동변속기 오일 냉각장치가 제공된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 자동변속기 오일 냉각장치의 구성을 간략히 도시한 개략도로서, 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 오일 냉각장치는 크게 에어컨 응축수로 오일을 1차 냉각시키는 열교환기(30)와, 열교환기(30)에 의해 1차 냉각된 오일을 엔진 냉각수를 이용하여 2차 냉각시키는 수냉식 오일 쿨러(35)와, 수냉식 오일 쿨러(35)에 의해 2차 냉각된 오일을 외기와의 열교환을 통해 3차 냉각시키는 공랭식 오일 쿨러(45)를 포함하여 이루어진다.

열교환기(30)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 에어컨(5)의 드레인 호스(6)로 배출된 에어컨 응축수의 유로가 형성된 응축수 유로 케이싱(40)과, 응축수 유로 케이싱(40)의 내부에 설치되어 자동변속기(10)에서 배출된 오일의 유로가 형성된 오일 유로 케이싱(50)으로 구성된다. 이 때, 에어컨 응축수는 드레인 호스(6)와 응축수 유로 케이싱(40) 사이에 설치된 응축수 라인(25)을 따라 응축수 유로 케이싱(40)으로 유입된다.

에어컨 응축수는 에어컨(5)이 가동할 때 증발기 코어의 응축 과정에서 생성되는 물로서, 그 온도는 대략 섭씨 4 ~ 5도 정도이다. 이와 같이, 저온의 에어컨 응축수를 이용하여 자동변속기(10)의 오일을 1차 냉각하는데, 이 때 에어컨 응축수와 오일 간의 온도차가 커서 열교환이 활발하므로 오일 냉각 성능이 향상될 수 있다.

응축수 유로 케이싱(40)의 일측에는 응축수 라인(25)을 흐르는 응축수가 유입되는 응축수 유입부(41)가 형성되어 있고, 타측에는 오일 유로 케이싱(50)의 오일과 열교환된 응축수가 기화되어 배출되는 응축수 배출부(42)가 형성되어 있다.

응축수 유입부(41)는 응축수 유로 케이싱(40)의 상부 측면에 형성되고, 응축수 배출부(42)는 응축수 유로 케이싱(40)의 상단면에 형성되어 있다. 이 때, 응축수 배출부(42)가 응축수 유로 케이싱(40)의 상단면에 형성되어 있기 때문에 기화되어 위로 올라가려는 성질을 가지는 응축수가 응축수 배출부(42)로 용이하게 배출될 수 있는 것이다. 이 때, 응축수 유로 케이싱(40) 내의 응축수가 대부분 증발되므로, 에어컨(5) 가동시 응축수가 차량 바닥에 버려지는 것을 막을 수 있다.

응축수 유로 케이싱(40)의 내부에는 오일 유로 케이싱(50) 내의 오일이 흐르는 방향을 따라 복수개의 배플(61, 62, …, n)이 설치되어 있다.

각 배플(61, 62, …, n)은 판상으로 이루어져 방열핀 기능을 수행하며, 중앙에는 오일 유로 케이싱(50)이 삽입되는 삽입공(61a, 62a, …, n)이 형성되어 있으며, 일측에는 응축수 통과공(71a, 72a, …, n)이 형성되어 있다. 이 때, 응축수 통과공(71a, 72a, …, n)은 응축수가 오일 유로 케이싱(50)과 최대한 넓은 면적으로 접촉되도록 형성되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 첫 번째 배플(61)의 응축수 통과공(71a)이 응축수 유입부(41)와 최대한 먼 위치인 삽입공(61a)의 오른쪽에 형성되고, 두 번째 배플(62)의 응축수 통과공(72a)이 첫 번째 배플(61)의 응축수 통과공(71a)으로부터 최대한 먼 위치인 삽입공(62a)의 왼쪽에 형성되는 것과 같이, 응축수 통과공(71a, 72a, …, n)이 아래로 내려감에 따라 지그재그 모양으로 형성된다.

한편, 각 배플(61, 62, …, n)은 오일 유로 케이싱(50)을 향해 경사지도록 삽입공(61a, 62a, …, n)을 향해 아래로 기울어진 형상으로 이루어져 있다. 이에, 응축수가 오일 유로 케이싱(50) 쪽으로 용이하게 흐름으로써 오일과의 열교환이 원활히 이루어지기 때문에 냉각 성능이 최대한 향상될 수 있다.

오일 유로 케이싱(50)은 응축수 유로 케이싱(40)의 내부에 설치되며, 상단에는 자동변속기 오일이 제1 오일 라인(21)을 따라 오일 유로 케이싱(50)으로 유입되기 위한 오일 유입부(51)가 형성되어 있고, 하단에는 응축수와 열교환되어 1차 냉각된 오일이 제2 오일 라인(22)으로 배출되기 위한 오일 배출부(52)가 형성되어 있다.

수냉식 오일 쿨러(35)는 엔진 냉각수를 이용하여 오일을 2차 냉각하기 위한 것으로서, 이 때 엔진 냉각수는 엔진 냉각장치에 의해 냉각된다.

엔진 냉각장치는 엔진(3)에서 제1 냉각수 라인(11)을 통해 배출된 고온의 냉각수가 수용되는 일종의 탱크인 라디에이터(81)와, 라디에이터(81)의 전방에 마련되어 압축기를 지나온 고온 고압의 기상 냉매를 저온의 액상 냉매로 변화시키는 컨 덴서(CONDENSER, 83)와, 라디에이터(81)의 후방에 설치되어 후방으로 강제 통풍시켜 컨덴서(83)에 의해 차가워진 공기가 라디에이터(81)를 통과함으로써 라디에이터(81)의 냉각 성능을 향상시키는 냉각팬(82)으로 구성된다. 이에, 수냉식 오일 쿨러(35)는 라디에이터(81)를 통해 냉각된 엔진 냉각수로 제2 오일 라인(22)을 통해 유입된 오일을 다시 냉각시키고, 상기 과정에 의해 냉각된 엔진 냉각수는 제2 냉각수 라인(12)을 통해 엔진(3)으로 귀환된다.

이와 같이 수냉식 오일 쿨러(35)에서 냉각된 오일은 제3 오일 라인(23)을 통해 공랭식 오일 쿨러(45)로 유입된다. 이에, 오일은 다시 외기와 열교환되어 3차 냉각된 후 리턴 라인(24)을 통해 자동변속기(10)로 귀환되는 과정을 거친다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 자동변속기 오일과 온도차가 큰 저온의 에어컨 응축수를 이용하여 오일을 냉각시킴으로써 오일의 냉각 성능이 크게 향상될 수 있을 뿐만 아니라, 에어컨 응축수를 활용함으로써 응축수가 차량 바닥에 버려지는 것을 방지할 수 있다.

전술한 실시예에서는, 자동변속기 오일을 냉각시키기 위해 오일이 열교환기--> 수냉식 오일 쿨러 --> 공랭식 오일 쿨러를 모두 경유하도록 구성되어 있으나, 차량 사양에 따라 열교환기 --> 수냉식 오일 쿨러 만을 경유하도록 구성할 수도 있고, 열교환기 --> 공랭식 오일 쿨러 만을 경유하도록 구성할 수도 있음은 물론이다.

도 1은 종래의 자동차의 자동변속기 오일 냉각장치의 구성을 간략히 도시한 개략도이고,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열교환기와 이를 포함한 자동차의 자동변속기 오일 냉각장치의 구성을 간략히 도시한 개략도이고,

도 3은 도 2의 열교환기를 도시한 사시도이고,

도 4는 도 3의 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 자동변속기 오일 냉각장치 3 : 엔진

5 : 에어컨 6 : 드레인 호스

10 : 자동변속기 11 : 제1 냉각수 라인

12 : 제2 냉각수 라인 21 : 제1 오일 라인

22 : 제2 오일 라인 23 : 제3 오일 라인

24 : 리턴 라인 25 : 응축수 라인

30 : 열교환기 35 : 수냉식 오일 쿨러

40 : 응축수 유로 케이싱 41 : 응축수 유입부

42 : 응축수 배출부 50 : 오일 유로 케이싱

51 : 오일 유입부 52 : 오일 배출부

61, 62, …, n : 배플 81 : 라디에이터

82 : 냉각팬 83 : 컨덴서(CONDENSER)

Claims (11)

1. 일측에 에어컨 응축수가 유입되는 응축수 유입부가 마련되고 타측에 기화된 응축수가 배출되는 응축수 배출부가 마련된 응축수 유로 케이싱과, 일측에 자동변속기 오일이 유입되는 오일 유입부가 마련되고 타측에 자동변속기 오일이 배출되는 오일 배출부가 마련되어 상기 응축수 유로 케이싱의 내부에 설치되는 오일 유로 케이싱을 가지는 열교환기와;

   상기 열교환기에서 열교환되어 상기 오일 배출부로 배출된 자동변속기 오일을 엔진 냉각장치에 의해 냉각된 엔진 냉각수로 냉각시키는 수냉식 오일 쿨러를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 자동변속기 오일 냉각장치.
2. 일측에 에어컨 응축수가 유입되는 응축수 유입부가 마련되고 타측에 기화된 응축수가 배출되는 응축수 배출부가 마련된 응축수 유로 케이싱과, 일측에 자동변속기 오일이 유입되는 오일 유입부가 마련되고 타측에 자동변속기 오일이 배출되는 오일 배출부가 마련되며 상기 응축수 유로 케이싱의 내부에 설치되는 오일 유로 케이싱을 가지는 열교환기와;

   상기 열교환기에서 열교환되어 상기 오일 배출부로 배출된 자동변속기 오일을 외기와 열교환시키는 공랭식 오일 쿨러를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 자동변속기 오일 냉각장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 응축수 유로 케이싱의 내부에는 자동변속기 오일이 흐르는 방향을 따라 이격 설치된 판상의 복수의 배플이 설치되며,

   상기 각 배플의 중앙에는 상기 오일 유로 케이싱이 삽입되는 삽입공이 형성되고 일측에 응축수 통과공이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 자동변속기 오일 냉각장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 각 배플은 상기 오일 유로 케이싱을 향해 경사지게 마련된 것을 특징으로 하는 자동차의 자동변속기 오일 냉각장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 각 배플의 응축수 통과공은 응축수가 상기 오일 유로 케이싱과 접촉되는 면적이 최대가 되도록 지그재그 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는 자동변속기 오일 냉각장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 수냉식 오일 쿨러에서 배출된 자동변속기 오일을 외기와 열교환시키는 공냉식 오일 쿨러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 자동변속기 오일 냉각장치.
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