KR100734932B1 - 알루미늄 라디에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 라디에이터의 필러 네크의 제조공정을 단순화하며, 외력에 의해 변형되지 않도록 한 알루미늄 라디에이터에 관한 것이다.

본 발명에 의한 알루미늄 라디에이터는, 알루미늄 탱크의 상면에는 삽입공이 천공되며, 이 삽입공에는 내부에 나사부가 형성된 어댑터가 결합되고, 어댑터의 나사부에는 오링을 개재한 채 합성수지를 재질로 하여 사출 성형된 필러 네크가 나사 체결된다. 이에 의하여, 필러 네크가 한번의 사출공정으로 제조되어 제조작업이 단순해지며, 필러 네크가 외력에 의해 변형되지 않는다.

알루미늄, 라디에이터, 합성수지, 필러네크, 오버플로우

Description

알루미늄 라디에이터{ALUMINUM RADIATOR}

도 1은 일반적인 알루미늄 라디에이터를 나타낸 사시도.

도 2는 종래 기술에 따른 필러 네크의 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 알루미늄 라디에이터의 필러 네크 결합구조를 종단면도.

도 4는 본 발명에 의한 알루미늄 라디에이터의 필러 네크 결합구조의 다른 실시예를 보인 종단면도.

도 5는 본 발명에 의한 알루미늄 라디에이터의 필러 네크 결합구조의 또 다른 예시도.

도 6a는 본 발명에 의한 알루미늄 라디에이터의 필러 네크 결합구조의 또 다른 예시도.

도 6b는 도 6a의 분해 사시도.

도 7은 본 발명에 의한 알루미늄 라디에이터의 필러 네크 결합구조를 나타낸또 다른 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

22 : 탱크 22a : 필러네크 안착부

22c : 필러네크 결합부 22d : 나사부

24 : 오링 50 : 필러 네크

51 : 본체부 52 : 결합부

52a : 나사부 53 : 캡

54 : 오버 플로우 파이프 55 : 래치홈

56 : 텐션부 56a : 걸림턱

60 : 어댑터 64 : 래치

본 발명은 알루미늄 라디에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 라디에이터 탱크의 장점을 최대한 살리면서 필러 네크를 개선하여 제조공정을 단순화하며, 유지보수 작업을 현실화할 수 있도록 한 알루미늄 라디에이터에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관이 장착된 차량에서는 엔진의 가동시 발생하는 열이 실린더 헤드, 피스톤, 밸브 등에 전도되며, 이로 인하여 이 부품들의 온도가 과도하게 높아지면 열팽창이나 열화에 따라 부품의 강도가 떨어지고, 엔진 수명이 단축되며, 연소상태도 나빠져 노킹이나 조기점화가 발생하여 엔진의 출력도 저하된다.

또한, 엔진의 냉각이 불완전하게 이루어지는 경우에는 실린더 내주면의 유막이 끊어지는 등 윤활기능도 저하됨과 아울러 엔진오일이 변질됨으로써 실린더의 이상마모를 일으키게 될 뿐만 아니라 피스톤이 실린더 내벽면에 융착되는 현상도 발 생하게 된다.

따라서, 엔진의 냉각을 위하여 자동차에는 통상 수냉식 냉각장치가 설치된다.

수냉식 냉각장치는 워터펌프에 의해 냉각수를 실린더 블록 및 실린더 헤드를 순환시켜 엔진의 온도를 낮추는 것이며, 냉각수의 방열을 위한 라디에이터, 냉각팬 및 수온조절기 등이 구비된다.

한편, 라디에이터는 엔진을 통과하면서 온도가 상승한 냉각수를 방열하여 냉각하는 장치로서, 상하부 탱크어셈블리 및 라디에이터 코어를 기본 구성으로 한다.

라디에이터 코어는 내부에 냉각수가 흐르는 튜브와, 튜브의 사이에 배치되어 튜브사이를 통하여 튜브 내부를 흐르는 냉각수를 방열하기 위한 방열핀으로 구성되고, 상하부 탱크어셈블리는 라디에이터 코어의 튜브가 결합되는 헤더 및 헤더를 감싸 유로를 형성하는 탱크로 구성된다.

대개 라디에이터 코어, 헤더는 알루미늄을 재질로 하고, 탱크는 합성수지를 재질로 하여 이루어진다.

그리고, 헤더와 탱크는 기계적 결합방법에 의해 결합되며, 이를 간략히 설명하면, 헤더의 테두리부에 일정간격을 두고 연장형성된 복수의 탭부를 벤딩하여 탱크의 테두리부를 감싸도록 함으로써 두 부재를 결합하게 된다.

그러나, 지금까지 설명한 플라스틱 탱크가 갖추어진 라디에이터는 다음과 같음 문제점이 있다.

첫째, 재활용이 어렵다 : 코어를 형성하는 알루미늄, 가스킷의 재질인 고무 류 및 탱크를 형성하는 플라스틱 등 구성부품의 재질이 상이한다.

코어와 헤더의 재질인 알루미늄은 재활용이 높은 소재이지만 플라스틱 탱크와 결합된 상태에서는 재활용이 불가능하기 때문에 라디에이터를 재활용하기 위해서는 반드시 탱크를 분리하여야 하므로 재활용을 위한 전처리 작업공수가 많아진다.

둘째, 탱크 어셈블리의 조립공정이 복잡하며 원가가 비싸다 : 헤더와 탱크의 조립을 위해서는 헤더의 탭부가 탱크를 감싸 고정하도록 코킹하는 공정, 냉각수의 누출방지를 위한 가스킷을 결합하는 공정 등이 필요하며, 특히, 이러한 공정은 차종마다 라디에이터의 크기가 다르기 때문에 차종에 맞는 라디에이터의 제조시마다 별도의 공정을 진행하여야 하므로 라디에이터의 생산성이 떨어진다.

셋째, 헤더와 탱크의 결합구조가 매우 취약하다 : 헤더의 탭부가 합성수지 탱크를 누름으로써 냉각수의 누설을 방지하고 있으나, 라디에이터 내부의 압력이 올라가면 탭부가 벌어지게 된다. 또한, 플라스틱 탱크에 필연적으로 성형되는 부속물인 냉각수 입/출구, 차체 마운팅 핀 등과 탭부간에 간섭이 발생되어 탭부를 코킹하지 못함으로써 코킹되지 못한 부위가 타부위에 비해 강도가 떨어지게 된다.

넷째, 플라스틱 탱크의 깨짐 발생 : 탱크는 그 소재의 특성상 취성이 강하여 강도는 우수하나 변형이 되지 않음으로써 깨짐 현상이 발생되며, 이러한 깨짐 현상은 탭부의 코킹시 탱크를 누르는 압력, 차체의 진동에 의해 일어날 수 있으며, 사출성형시에도 소재의 특성이나 사출조건에 의해서도 이러한 취약부가 발생할 수 있는데, 취약부는 검사할 방법이 없을 뿐더라 이러한 라디에이터의 깨짐은 냉각수 누 설을 야기하고 엔진 냉각에 심각한 영향을 주게 된다.

다섯째, 공용화의 어려움과 관리비 증가 : 탱크는 차체의 구조에 따라 각종 부속물(압력 캡, 입/출구 파이프, 차체 마운팅 핀)의 위치나 형상이 바뀌게 되며, 이러한 구조물 등은 탱크와 함께 사출성형되는 바, 각 차종에 적합한 탱크의 생산을 위해서는 차종에 맞는 탱크의 금형이 필요하므로 제조원가가 상승하며, 제품/금형의 관리, 차종 단종시의 A/S의 어려움 등 관리적인 원가도 상승하게 된다.

지금까지 설명한 바와 같은 합성수지 탱크가 구비된 라디에이터의 문제점을 해결하기 위하여 헤더와 탱크를 알루미늄의 동일 재질로 하는 알루미늄 라디에이터가 제조되고 있다.

알루미늄 라디에이터의 구조를 개략적으로 설명하면, 도 1은 종래 기술에 따른 알루미늄 라디에이터의 사시도이며, 도 2는 종래 기술에 따른 필러 네크의 분해 사시도이다.

도 1과 도 2에서 보이는 바와 같이, 알루미늄 라디에이터(10)는, 상하부 탱크어셈블리(20) 및 라디에이터 코어(30)를 기본 구성으로 한다.

라디에이터 코어(30)는 내부에 냉각수가 흐르는 튜브(31)와, 튜브(31)의 사이에 배치되어 튜브(31) 사이를 통하여 튜브(31) 내부를 흐르는 냉각수의 고열을 방열하기 위한 방열핀(32)으로 구성된다.

상하부 탱크어셈블리(20)는 튜브(31)의 상하 단부가 각각 삽입되는 헤더(21)와, 헤더(21)에 결합되어 그 사이에 냉각수 유로를 형성하는 탱크(22)와, 헤더(21)와 탱크(22) 조립체의 좌우 개구부에 결합되는 엔드 캡(23)으로 구성되며, 각 부품(21)(22)(23)은 알루미늄을 재질로 한다.

한편, 상부 탱크(22)의 상부 일측에는 냉각수의 보충/교환의 통로 기능을 수행함과 아울러, 라디에이터 내부의 압력이 과도하게 상승했을 때 그 압력을 줄이기 위해 냉각수가 리저버 탱크로 이동하도록 안내하는 필러 네크(40)가 설치되며, 필러 네크(40)는 도 2에서 보이는 바와 같이, 탱크(22)의 상면에 끼움 및 브레이징되는 필러 네크 본체(41)와, 필러 네크 본체(41)의 상측 개구부를 개폐하는 한편, 압력밸브(미도시)가 내재된 캡(42)과, 필러 네크 본체(41)에 결합되어 리저버 탱크와 연결되는 오버 플로우 파이프(43)로 구성된다.

즉, 라디에이터(10)의 내부 압력이 과도하게 높아지면 캡(41) 내부의 압력밸브에 의해 오버 플로우 파이프(43)가 개방되어 냉각수가 리저버 탱크에 귀환함으로써 라디에이터(10) 내부의 압력을 유지한다.

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

합성수지 재질의 라디에이터 탱크의 경우 탱크 본체와 각종 부착물(냉각수 입출구파이프, 필러 네크 등)이 사출 공정에 의해 성형되고 재질의 특성상 충격에 의한 변형이 적지만, 알루미늄 탱크에 있어서는, 필러 네크(40)를 단발 가공으로 성형할 수 없는 바, 필러네크 본체(41), 오버 플로우 파이프(43)를 각각 단품으로 가공한 후, 브레이징 결합하여야 하며, 따라서, 필러 네크(40)의 구성부품을 제조 및 결합하는 등 제조공정이 많아진다.

그리고, 알루미늄의 특성상 외력에 의해 필러네크 본체(41)가 쉽게 변형되어 캡(42)을 본체(41)에서 분리, 결합하지 못한다.

또한, 필러네크 본체(41)와 오버 플로우 파이프(43)의 결합부를 통하여 냉각수가 누출되는 등의 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 알루미늄 탱크의 장점을 최대한 살리면서 라디에이터의 제조공정을 단순화할 수 있도록 한 알루미늄 라디에이터를 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 필러 네크가 외력에 의해 변형되지 않도록 하려는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 필러네크 본체와 오버 플로우 파이프의 결합부를 통해 냉각수가 누출되지 않도록 하려는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 알루미늄 라디에이터는, 알루미늄 재질의 헤더 및 탱크로 이루어진 상하부 탱크어셈블리와; 상기 탱크어셈블리들을 연결하며 내부에 냉각수가 유동되는 튜브와; 튜브의 사이에 설치되는 방열핀과; 상기 탱크어셈블리의 탱크에 형성되는 필러네크 삽입부에 분리 가능하게 결합되며 합성수지재를 재질로 하여 사출성형되는 필러 네크를 포함하고, 상기 필러 네크는, 상기 필러네크 삽입부의 내면을 따라 슬라이딩되다가 그 하단부의 외향 걸림턱이 상기 필러네크 삽입부의 하단부에 탄력적으로 걸려 고정되는 텐션부를 구비한 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 의한 알루미늄 라디에이터는, 알루미늄 재질의 헤더 및 탱크로 이루어진 상하부 탱크어셈블리와; 상기 탱크어셈블리들을 연결하며 내부에 냉각수가 유동되는 튜브와; 튜브의 사이에 설치되는 방열핀과; 상기 탱크어셈블리의 탱크의 상면에 형성되는 필러네크 삽입부에 결합되며 내면에 나사부가 구비된 어댑터와; 상기 어댑터의 나사부에 나사체결되는 합성수지재의 필러 네크를 포함하고, 상기 어댑터의 상면에 상기 필러 네크의 체결방향으로 경사지게 형성되는 래치와; 상기 필러 네크의 저면에 형성되며 상기 래치가 삽입되는 래치홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

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

<실시예 1>

도 3은 본 발명에 의한 일 실시예를 도시한 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 라디에이터는, 라디에이터 탱크(22)의 상면에는 필러네크 안착부(22a)가 요입형성되며, 이 안착부(22a)의 중앙부에는 필러네크 삽입공(22b)이 천공되고, 필러네크 삽입공(22b)에는 합성수지를 재질로 하여 사출 성형되는 필러 네크(50)가 나사 체결된다.

필러 네크(50)의 저면과 필러네크 안착부(22a)의 사이에는 냉각수의 누출을 막기 위한 오링(24)이 장착된다.

사출성형되는 필러 네크(50)는, 본체부(51)와, 본체부(51)의 하부에 본체부(51)보다 작은 직경으로 연장 형성되며 외주면에 나사부(52a)가 형성된 결합부(52)와, 본체부(51)의 상측 개구부에 개폐 가능하게 결합되는 캡(53)과, 본체부(51)에 일체로 형성되는 오버 플로우 파이프(54)로 구성된다.

<실시예 2>

도 4는 본 발명에 의한 제 2 실시예를 도시한 종단면도로, 탱크(22)의 상면 에는 입구부가 단차지도록 관형의 필러네크 결합부(22c)가 버링가공으로 성형되고, 이 결합부(22c)에 나사부(22d)가 형성되며, 나사부(22d)에 제 1실시예에 적용된 필러 네크(50)를 나사체결된다.

<실시예 3>

제 5는 본 발명에 따른 제 3실시예를 보인 종단면도로, 제 3실시예는 탱크(22)가 알루미늄을 재질로 하면서 그 두께가 매우 얇기 때문에 나사부를 형성하는 것이 매우 난해할 것을 대비한 것으로, 탱크(22)에 삽입공(22e)을 천공하고, 이 삽입공(22e)에 내부에 나사부(61)가 구비된 어댑터(60)를 브레이징 결합하며, 어댑터(60)에 필러 네크(50)를 나사체결한다.

어댑터(60)는 전체적으로 삽입공(22e)의 직경과 동일한 외경의 삽입부(62)와, 삽입부(62)의 상단부에서 확장 형성되어 탱크(22)의 상면에 안착되는 확장부(63)로 구성된다.

<실시예 4>

도 6a와 도 6b는 본 발명에 의한 제 4실시예를 나타낸 종단면도 및 분해사시도로서, 어댑터(60)의 상면에는 일방향(필러 네크의 체결방향)으로 경사진 래치(64)가 형성되며, 필러 네크(50)의 저면에는 래치(64)와 동일한 형상의 래치홈(55)이 형성되어, 필러 네크(50)를 체결방향으로 돌리면 필러 네크(50)의 저면은 래치(64)의 경사부(64a)를 타고 넘어가면서 자연스럽게 어댑터(60)에 나사 체결되고, 필러 네크(50)가 완전히 나사 체결되면 래치(64)의 수직부(64b)에 의해 필러 네트(50)가 풀리는 방향으로 회전되지 않는다.

<실시예 5>

도 7은 본 발명에 의한 제 5실시예를 도시한 종단면도이다.

도시된 바와 같이, 필러 네크(50)의 결합부(22c)의 하부에는 복수의 텐션부(56)가 원주방향으로 일정간격을 두고 각각 하부로 연장형성되고, 텐션부(56)의 하단부에는 외향되는 걸림턱(56a)이 형성된다.

즉, 필러 네크(50)를 체결하면, 텐션부(56)가 탄력적으로 모아져 필러 네크(50)는 결합부(22c)에 자연스럽게 나사 체결되며, 필러 네크(50)가 완전히 체결되면 텐션부(56)가 자체 탄성력에 의해 벌어지면서 외향 걸림턱(56a)이 탱크(22) 결합부(22c)의 하단부에 걸리게 되고, 이렇게 되면, 필러 네크(50)가 풀리지 않게 된다.

따라서, 필러 네크(50)가 사출공정에 의해 한번의 작업으로 제조되므로 종래와 같이 필러네크 본체, 오버 플로우 파이프를 별도로 제조, 조립하는 공정이 없어진다.

그리고, 필러 네크(50)의 재질인 합성수지는 재질의 특성상 외력에 대한 강성이 알루미늄보다 뛰어나기 때문에 외력이 가해져도 종래와 같이 필러 네크가 변형되지 않는다.

또한, 필러네크 본체부(51)와 오버 플로우 파이프(54)가 단품인 바, 그 사이에 틈이 발생되지 않으므로 종래와 같이 필러네크 본체와 오버 플로우 파이프 사이를 통하여 냉각수가 누출되지 않는다.

아울러, 실시예 1,2,3은, 필러 네크(50)를 탱크(22)에서 분리할 수 있으므로 종래와 같이 필러 네크의 고장시 라디에이터 전체를 교체하지 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 알루미늄 라디에이터에 의하며, 알루미늄 탱크에 합성수지의 필러 네크가 적용되어 필러 네크의 제조가 단순해지므로 생산성을 높일 수 있다.

그리고, 필러 네크의 재질의 특성상 외력에 의해 쉽게 변형되지 않으므로 캡을 분리하거나 결합하지 못하는 불량 현상이 없어진다.

또한, 필러 네크를 통하여 냉각수가 누출되지 않으므로 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 등의 현저한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 알루미늄 재질의 헤더 및 탱크로 이루어진 상하부 탱크어셈블리와; 상기 탱크어셈블리들을 연결하며 내부에 냉각수가 유동되는 튜브와; 튜브의 사이에 설치되는 방열핀과; 상기 탱크어셈블리의 탱크에 형성되는 필러네크 삽입부에 분리 가능하게 결합되며 합성수지재를 재질로 하여 사출성형되는 필러 네크를 포함하고,

   상기 필러 네크는, 상기 필러네크 삽입부의 내면을 따라 슬라이딩되다가 그 하단부의 외향 걸림턱이 상기 필러네크 삽입부의 하단부에 탄력적으로 걸려 고정되는 텐션부를 구비한 것을 특징으로 하는 알루미늄 라디에이터.
2. 삭제
3. 알루미늄 재질의 헤더 및 탱크로 이루어진 상하부 탱크어셈블리와; 상기 탱크어셈블리들을 연결하며 내부에 냉각수가 유동되는 튜브와; 튜브의 사이에 설치되는 방열핀과; 상기 탱크어셈블리의 탱크의 상면에 형성되는 필러네크 삽입부에 결합되며 내면에 나사부가 구비된 어댑터와; 상기 어댑터의 나사부에 나사체결되는 합성수지재의 필러 네크를 포함하고, 상기 어댑터의 상면에 상기 필러 네크의 체결방향으로 경사지게 형성되는 래치와; 상기 필러 네크의 저면에 형성되며 상기 래치가 삽입되는 래치홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 라디에이터.
4. 삭제

Images