KR100763065B1 - 알루미늄 라디에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탱크어셈블리를 공용화함과 아울러, 필러 넥의 캡의 체결 또는 분리시 탱크에 변형이 발생되지 않도록 한 알루미늄 라디에이터에 관한 것이다.

본 발명에 의한 알루미늄 라디에이터는, 상부 탱크어셈블리의 전면에는 필러 넥 삽입공이 구비된 냉각수입구파이프가 결합되며, 이 냉각수입구파이프의 필러 넥 삽입공에는 필러 넥이 삽입, 브레이징된다. 그리고, 필러 넥의 비틀림을 방지하기 위하여 필러 넥 삽입공에는 위치결정용 돌기가 구비되며, 필러 넥에는 위치결정용 돌기가 삽입되는 위치결정용 홈이 형성되는 것을 특징으로 하며, 필러 넥이 냉각수입구파이프에 장착되어 탱크어셈블리에 필러 넥의 장착을 위한 구멍 등이 형성되지 않으므로 탱크어셈블리를 전 차종에 공용할 수 있다.

알루미늄, 라디에이터, 합성수지, 필러 넥, 냉각수입구파이프

Description

알루미늄 라디에이터{ALUMINUM RADIATOR}

도 1은 일반적인 알루미늄 라디에이터를 나타낸 사시도.

도 2는 종래 기술에 따른 필러 넥의 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 알루미늄 라디에이터의 필러 넥의 분리 상태를 도시한 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 알루미늄 라디에이터의 필러 넥의 분리 상태를 나타낸 측면도.

도 5는 종래 기술에 따른 플라스틱 탱크와 알루미늄 헤더의 결합구조를 보인 라디에이터의 일부 발췌 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 알루미늄 라디에이터
20 : 상부 탱크어셈블리 20A : 하부 탱크어셈블리

21 : 상부 헤더 21A : 하부 헤더
22 : 상부 탱크 22A : 하부 탱크

30 : 라디에이터 코어 40 : 필러 넥

41 : 필러 넥 본체 42 : 캡

43 : 오버 플로우 파이프 44 : 위치결정용 홈

50 : 냉각수입구파이프 52 : 필러 넥 장착홀

53 : 위치결정용 돌기 60: 냉각수출구파이프

본 발명은 알루미늄 라디에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄 라디에이터 탱크의 장점을 최대한 살리면서 필러 넥의 결합구조를 개선하여 탱크어셈블리의 변형을 방지할 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 발생하게 된다.

따라서, 이러한 엔진의 냉각을 위하여 자동차에는 통상 수냉식 냉각장치가 설치된다.

수냉식 냉각장치는 워터펌프에 의하여 냉각수가 실린더 블록 및 실린더 헤드를 순환하면서 그 온도를 낮추는 것이며, 냉각수의 방열을 위하여 라디에이터, 냉각팬 및 수온조절기 등이 구비된다.

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

도 5에 도시된 바와 같이, 상하 탱크어셈블리는 후술하는 라디에이터 코어의 튜브가 결합되는 헤더(1) 및 헤더(1)를 감싸 유로를 형성하는 탱크(2)로 구성되며, 라디에이터 코어는 내부에 냉각수가 흐르며 상하부가 헤더(1)에 결합되는 튜브(3)와, 튜브(3)의 사이에 배치되어 튜브(3) 사이를 통하여 튜브(3) 내부를 흐르는 냉각수를 방열하기 위한 방열핀(4)으로 구성된다.

라디에이터 코어, 헤더(1)는 일반적으로 알루미늄을 재질로 하고, 탱크(2)는 합성수지를 재질로 하여 이루어진다.

또한, 헤더(1)와 탱크(2)는 기계적 결합방법에 의해 결합되며, 도 5에 도시된 바와 같이, 헤더(1)의 테두리부에 일정간격을 두고 연장형성된 복수의 탭부(1a)가 탱크(2)의 테두리부를 감싸도록 벤딩되어 헤더(1)와 탱크(2)가 결합된다.

아울러, 헤더(1)와 탱크(2) 사이를 통하여 냉각수가 누출되지 않도록 그 사이에 고무류의 가스킷(5)이 개재된다.

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

첫째, 재활용이 어렵다 : 코어를 형성하는 알루미늄, 가스킷(5)의 재질인 고무류 및 탱크(2)를 형성하는 플라스틱 등 구성부품의 재질이 상이하다.

코어와 헤더(1)의 재질인 알루미늄은 재활용이 높은 소재이지만 플라스틱 탱크(2)와 결합된 상태에서는 재활용이 불가능하기 때문에 라디에이터를 재활용하기 위해서는 반드시 탱크를 분리하여야 하므로 재활용을 위한 전처리 작업공수가 많아 진다.

둘째, 탱크 어셈블리의 조립공정이 복잡하며 원가가 비싸다 : 헤더(1)와 탱크(2)의 조립을 위해서는 헤더(1)의 탭부(1a)가 탱크(2)를 감싸 고정하도록 코킹하는 공정, 냉각수의 누출방지를 위한 가스킷(5)을 결합하는 공정 등이 필요하다.

셋째, 헤더와 탱크의 결합구조가 매우 취약하다 : 헤더(1)의 탭부(1a)가 합성수지 탱크(2)를 누름으로써 냉각수의 누설을 방지하고 있지만, 라디에이터 내부의 압력이 올라가면 탭부(1a)가 벌어진다. 또한, 플라스틱 탱크(2)에 필연적으로 성형되는 부속물(예를 들어, 냉각수 입/출구, 차체 마운팅 핀 등)과 탭부(1a)간에 간섭이 발생되는 경우에는 탭부(1a)를 코킹하지 못함으로써 코킹되지 못한 부위가 타부위에 비해 강도가 떨어진다.

넷째, 플라스틱 탱크의 깨짐 발생 : 탱크(2)는 그 소재의 특성상 취성이 강하여 강도는 우수하나 변형되지 않기 때문에 냉각수가 누설되고 엔진 냉각에 악영향을 주는 깨짐 현상이 발생된다.

이러한 깨짐 현상은 탭부(1a)의 코킹시 탱크(2)를 누르는 압력, 차체의 진동에 의해 일어날 수 있으며, 소재의 특성이나 사출조건에 의해서도 발생할 수 있는데, 깨짐에 의한 취약부는 검사할 방법이 없기 때문에 깨짐이 발생된 라디에이터가 출시됨으로써 제품의 신뢰성이 떨어진다.

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

지금까지 설명한 바와 같은 플라스틱 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 넥의 분해 사시도이다.

도 1과 도 2에서 보이는 바와 같이, 알루미늄 라디에이터(10)는, 상하부 탱크어셈블리(20)(20A) 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)(20A)는 튜브(31)의 상하 단부가 각각 삽입되는 상하부 헤더(21)(21A)와, 상하부 헤더(21)(21A)에 결합되어 내부에 냉각수 유로를 형성하는 상하부 탱크(22)(22A)와, 상하부 헤더(21)(21A)와 상하부 탱크(22)(22A) 조립체의 좌우 개구부에 결합되는 엔드 캡(23)(23A)으로 구성된다.

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 넥(40)이 설치된다.

필러 넥(40)은 도 2에서 보이는 바와 같이, 상부 탱크(22) 상면에 있는 필러 넥 장착홀(22a)에 삽입 및 브레이징되는 필러 넥 본체(41)와, 필러 넥 본체(41)의 상측 개구부를 개폐하는 한편, 압력밸브(미도시)가 내재된 캡(42)과, 필러 넥 본체(41)에 결합되어 리저버 탱크와 연결되는 오버 플로우 파이프(43)로 구성된다.

또한, 라디에이터의 필수구성요소로서 탱크어셈블리(20)(20A)에는 냉각수의 유입 및 유출을 안내하는 냉각수입출구파이프(50)(60)가 결합된다.

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

필러 넥(40)은 탱크(22)의 상면에 직접 장착되며, 한편, 각 차종마다 필러 넥(40)의 장착 위치가 다르기 때문에 각 차종에 맞는 탱크(22)의 위치에 필러 넥 장착홀을 형성하여야 하므로 탱크를 여러 차종에 공용하지 못하는 문제점이 있다.

그리고, 필러 넥 캡(42)이 필러 넥 본체(41)에 나사 체결되어 냉각수의 보충을 위해서는 반드시 필러 넥 캡(42)을 돌림으로써 필러 넥 본체(41)에서 분리, 결합하여야 한다. 이때, 냉각수가 본체(41)의 개구부를 통해서 누출되지 않도록 작업자는 일정 하중을 들여 캡(42)을 돌려 체결하여야 하지만, 캡(42)의 결합, 분리시 작업자로부터 가해지는 과하중으로 인하여 필러 넥 본체(41)에 비틀림이 발생되어 탱크(22)에 전가된다.

이 과하중의 탱크(22)에 대한 전가는 필러 넥(40)이 두께가 매우 얇은 탱크(22)에 결합되어 그 결합 강도가 약하기 때문에 비틀림에 의해 쉽게 변형됨과 아울러, 필러 넥(40)과 탱크(22)의 결합부의 파단현상으로 나타난다.

또한, 필러 넥(40)이 탱크(22)의 상면보다 많이 돌출되어 주변장치들과 간섭이 발생될 수 있으며, 라디에이터의 높이를 높히는데 장애물로 작용하는 문제점도 있다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 필러 넥의 위치와 상관없이 탱크를 공용할 수 있도록 한 알루미늄 라디에이터를 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 알루미늄 탱크의 장점을 최대한 살리면서 필러 넥 캡의 결합, 분리시 탱크가 변형되지 않도록 하려는데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 필러 넥이 라디에이터 상측의 주변장치들과 간섭되지 않도록 하여 상대적으로 제한된 공간에서 라디에이터의 높이를 최대로 높일 수 있도록 하려는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 알루미늄 라디에이터는, 내부에 냉각수 유로가 형성되며, 냉각수입구파이프가 구비된 상부 알루미늄 탱크어셈블리 및 냉각수출구파이프가 구비된 하부 알루미늄 탱크어셈블리와; 상기 알루미늄 탱크어셈블리들 사이를 연결하며 내부를 따라 냉각수가 유동되는 튜브와; 상기 튜브의 사이에 설치되는 방열핀을 포함하여 이루어진 알루미늄 라디에이터에 있어서, 상기 상부 알루미늄 탱크어셈블리의 냉각수입구파이프에 필러 넥 장착홀이 형성되고, 상기 필러 넥 장착홀에 필러 넥이 삽입 고정된 후 브레이징 되어, 상기 냉각수입구파이프에 상기 필러 넥이 브레이징 결합되는 것을 특징으로 한다.

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

도 3은 본 발명에 의한 필러 넥의 분리 상태를 보인 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 필러 넥의 분리 상태를 도시한 측면도이다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 라디에이터(10)는, 상부 알루미늄 탱크어셈블리(20)(상부 탱크어셈블리만 도시됨)와, 상부 탱크어셈블리(20)와 하부 탱크어셈블리(20A)의 사이에 설치되는 라디에이터 코어(30)로 구성된다.

상부 탱크어셈블리(20)는 판상의 상부 헤더(21)와, 이 상부 헤더(21)에 결합되어 냉각수 유로를 형성하는 상부 탱크(22)로 이루어지고, 라디에이터 코어(30)는, 상하 단부가 상부 헤더(21) 및 하부 헤더(21A)에 각각 결합되며 내부에 냉각수가 흐르는 튜브(31)와, 튜브(31)들의 사이에 장착되는 방열핀(32)으로 구성되는 것은 종래와 동일하며, 이하 본 발명에 따른 신규한 구성을 설명한다.

상부 탱크어셈블리(20)의 상부 탱크(22)의 전면부에는 냉각수입구파이프(50)가 결합되고, 냉각수입구파이프(50)에는 필러 넥(40)이 조립된다.

냉각수입구파이프(50)는 전체적으로 원통형으로 이루어지며, 탱크어셈블리(20)에 결합되는 후방부의 상하부는 수평으로 형성된다. 또한, 냉각수입구파이프(50)는 그 구조상 상부 탱크(22)보다 2배 정도 두껍게 형성된다.

냉각수입구파이프(50)의 상측 수평부(51)의 상면에는 필러 넥(40)이 삽입, 브레이징되는 필러 넥 장착홀(52)이 천공된다.

그리고, 필러 넥(40)이 비틀림없이 정위치에 자리 잡을 수 있도록 필러 넥 장착홀(52)에는 위치결정용 돌기(53)가 장착홀(52)의 중심방향으로 돌출 형성되는 한편, 필러 넥(40)의 하단부에는 위치결정용 돌기(53)가 삽입되는 위치결정용 홈(44)이 구비된다.

도면중 미설명 부호 41은 필러 넥 본체, 42는 캡, 43은 오버 플로우 파이프이며, 45는 필러 넥(40)의 외주면에 형성되어 냉각수입구파이프(50)의 수평부(51) 상면에 접하여 필러 넥(40)의 삽입정도를 구속하는 비드이다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 알루미늄 라디에이터의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.

필러 넥(40)을 장착하기 위하여 필러 넥(40)의 위치결정용 홈(44)과 냉각수입구파이프(50)의 위치결정용 돌기(53)를 일치한 후 필러 넥(40)을 필러 넥 장착홀(52)에 삽입한다.

필러 넥(40)이 필러 넥 장착홀(52)에 삽입되면, 필러 넥(40)의 비드(45)가 냉각수입구파이프(50)의 수평부(51) 상면에 접하여 비드(45)의 하부만 냉각수입구파이프(50)의 필러 넥 장착홀(52)에 삽입된다.

이어서, 필러 넥(40)의 비드(45)와 냉각수입구파이프(50)의 수평부(51)의 접합부를 브레이징함으로써 필러 넥(40)을 냉각수입구파이프(50)에 장착한다.

따라서, 필러 넥(40)이 냉각수입구파이프(50)에 장착되어 탱크어셈블리(20)에 필러 넥(40)을 장착하기 위한 종래 장착홀 등의 구조물이 갖추어지지 않는다.

그리고, 냉각수의 보충을 위한 필러 넥 캡(43)의 체결, 분리시 필러 넥 본체(41)에 비틀림응력이 발생하더라도 이 비틀림응력은 두께가 두꺼운 냉각수입구파이프(50)에 의해 흡수되어 상부 탱크(22)에는 영향을 미치지 않게 된다.

또한, 필러 넥(40)이 상부 탱크어셈블리(20)의 상면보다 낮은 곳에 설치되어 종래보다 높이가 낮아지므로 주변장치들과 간섭되지 않으며, 낮아진 만큼 라디에이터의 높이를 높일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 알루미늄 라디에이터에 의하며, 알루미늄 탱크어셈블리에 필러 넥을 장착하기 위한 종래의 장착홀 등이 갖추어지지 않으므로 탱크어셈블리를 전 차종에 공용할 수 있다.

그리고, 필러 넥 캡을 체결, 분리할 때 비틀림이 발생되어도 냉각수입구파이프가 이를 견디게 되어 비틀림이 탱크어셈블리에 전가되지 않으므로 탱크어셈블리가 변형되지 않고, 필러 넥의 결합부가 파단되지 않으므로 제품의 내구성 및 신뢰성을 향상할 수 있다.

또한, 필러 넥이 주변장치들에 의해 파손되지 않으며, 제한된 공간에서 라디에이터의 높이를 최대한 높힐 수 있으므로 냉각효율을 증대할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (2)

1. 내부에 냉각수 유로가 형성되며, 냉각수입구파이프(50)가 구비된 상부 알루미늄 탱크어셈블리(20) 및 냉각수출구파이프(60)가 구비된 하부 알루미늄 탱크어셈블리(20A)와; 상기 알루미늄 탱크어셈블리들(20, 20A) 사이를 연결하며 내부를 따라 냉각수가 유동되는 튜브(31)와; 상기 튜브(31)의 사이에 설치되는 방열핀(32)을 포함하여 이루어진 알루미늄 라디에이터에 있어서,

   상기 상부 알루미늄 탱크어셈블리(20)의 냉각수입구파이프(50)에 필러 넥 장착홀(52)이 형성되고, 상기 필러 넥 장착홀(52)에 필러 넥(40)이 삽입 고정된 후 브레이징 되어, 상기 냉각수입구파이프(50)에 상기 필러 넥(40)이 브레이징 결합되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 라디에이터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉각수입구파이프(50)에 형성된 상기 필러 넥 장착홀(52)에는 그 장착홀에 삽입되는 상기 필러 넥(40)의 삽입위치를 결정하기 위한 위치결정용 돌기(53)가 구비되고, 상기 필러 넥(40)에는 상기 위치결정용 돌기(53)에 끼워지는 위치결정용 홈(44)이 구비된 것을 특징으로 하는 알루미늄 라디에이터.

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