KR100802202B1 - 알루미늄 라디에이터용 필러넥 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 라디에이터용 필러 넥 구조에 관한 것으로, 필러 넥의 제조 작업을 단순화하고, 기존의 라디에이터 탱크를 공용할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

개시된 알루미늄 라디에이터용 필러 넥 구조는, 양단이 알루미늄 라디에이터의 상부 탱크(22)에 형성되는 냉각수 입구관(40)과 냉각수 유입호스(76)에 각각 관이음되는 필러넥 본체(71)와, 상기 필러넥 본체에 대략 수직으로 연장 형성되는 필러넥부(72)와, 상기 필러넥부에 결합되며 라디에이터 내부의 압력에 따라 오버플로우를 개폐함으로써 라디에이터 내부의 압력을 조절하는 압력캡(74)과, 상기 필러넥부에 관출되는 오버플로우부(73)와, 사출성형에 의해 제조된다. 이에 의하여, 상기 필러 넥이 사출 성형되면서 냉각수 입구관에 분리 가능하게 관이음되어 상부 탱크의 형상을 변형하지 않으며, 필러 넥의 파손시 필러 넥만 알루미늄 라디에이터에서 분리하여 교체한다.

알루미늄, 라디에이터, 합성수지, 필러넥, 냉각수입구관

Description

알루미늄 라디에이터용 필러넥 구조{FILLER NECK FOR ALUMINUM RADIATOR}

도 1은 일반적인 알루미늄 라디에이터를 나타낸 사시도.

도 2는 종래 기술에 따른 필러 넥의 일 예를 보인 종단면도.

도 3은 본 발명에 따른 필러 넥의 분해 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 필러 넥의 조립 상태를 도시한 종단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

22 : 상부 탱크, 40 : 냉각수 입구관

70 : 필러 넥, 71 : 필러넥 본체

72 : 필러넥부, 73 : 오버플로우부

74 : 압력캡, 75 : 밀봉호스

76 : 냉각수 유입호스,

본 발명은 알루미늄 라디에이터용 필러넥 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 필러 넥의 제조를 단순화하며, 라디에이터 탱크를 공용할 수 있도록 한 알루 미늄 라디에이터용 필러 넥 구조에 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.

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.

상하 탱크어셈블리는 후술하는 라디에이터 코어의 튜브가 결합되는 헤더 및 헤더를 감싸 유로를 형성하는 탱크로 구성된다. 라디에이터 코어는 내부에 냉각수가 흐르며 상하부가 헤더에 결합되는 튜브와, 튜브의 사이에 배치되어 튜브 사이를 통하여 튜브 내부를 흐르는 냉각수를 방열하기 위한 방열핀으로 구성된다.

라디에이터 코어, 헤더는 일반적으로 알루미늄을 재질로 하고, 탱크는 합성 수지를 재질로 하여 이루어진다.

또한, 헤더와 탱크는 기계적 결합방법에 의해 결합되며, 헤더의 테두리부에 일정간격을 두고 연장형성된 복수의 탭부가 탱크의 테두리부를 감싸도록 벤딩되어 헤더와 탱크가 결합된다.

아울러, 헤더와 탱크 사이를 통하여 냉각수가 누출되지 않도록 그 사이에 고무류의 개스킷이 개재된다.

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

첫째, 재활용이 어렵다 : 코어를 형성하는 알루미늄, 개스킷의 재질인 고무류 및 탱크를 형성하는 플라스틱 등 구성부품의 재질이 상이하다.

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 개스킷을 결합하는 공정 등이 필요하다.

셋째, 헤더와 탱크의 결합구조가 매우 취약하다 : 헤더의 탭부가 합성수지 탱크를 누름으로써 냉각수의 누설을 방지하고 있지만, 라디에이터 내부의 압력이 올라가면 탭부가 벌어진다. 또한, 플라스틱 탱크에 필연적으로 성형되는 부속물(예 를 들어, 냉각수 입/출구, 차체 마운팅 핀 등)과 탭부간에 간섭이 발생되는 경우에는 탭부를 코킹하지 못함으로써 코킹되지 못한 부위가 타부위에 비해 강도가 떨어진다.

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

이러한 깨짐 현상은 탭부의 코킹시 탱크를 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 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 플라스틱 탱크가 구비된 라디에이터의 문제점을 해결하기 위하여 헤더와 탱크를 알루미늄의 동일 재질로 하는 알루미늄 라디에이터가 제조되고 있다.

알루미늄 라디에이터의 구조를 개략적으로 설명하면, 도 1에서 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.

냉각수의 순환을 안내하기 위하여 상부 탱크(22)에는 냉각수 입구관(40)이 그리고, 하부 탱크(22A)에는 냉각수 출구관(50)이 각각 설치된다.

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(60)과 압력캡이 설치된다.

필러 넥(60)은, 필러넥 본체와, 필러넥 본체의 상측 개구부를 개폐하는 한편, 압력밸브가 내재된 캡과, 필러넥 본체에 결합되어 리저버 탱크와 연결되는 오버플로우 파이프로 구성되며, 알루미늄을 재질로 하여 이루어진다. 따라서, 각각의 단품(필러넥 본체 및 오버플로우 파이프)을 제조한 후, 각 단품들을 브레이징 등으로 결합한다.

도 1과 도 2에서 보이는 바와 같이, 알루미늄 라디에이터에 적용된 알루미늄 재질의 필러 넥(60)은, 연결탱크(61)를 매개로 하여 상부 탱크(22)의 상면에 유체 연통하게 연결된다.

도 2에서 보이는 바와 같이, 필러 넥(60)을 설치하기 위한 연결탱크(61)는 각각 알루미늄을 재질로 하여 상부 탱크(22)에 결합되며, 필러 넥(60)은 연결탱크(61)에 브레이징 결합된다.

그러나, 종래 기술에 따른 알루미늄 라디에이터의 필러 넥에 따르면 다음과 같은 문제점이 있다.

알루미늄을 재질로 하는 필러 넥(60)은 그 재질의 특성상 외력에 의해 잘 찌그러지며, 필러 넥(60)이 찌그러지면 냉각수의 흐름에 문제가 생기므로 이를 교체하여야 하는데 필러 넥(60)이 연결탱크(61)에 브레이징되어 필러 넥(60)만 교체할 수 없기 때문에 필러 넥(60)을 교체하기 위해서는 라디에이터(10) 전체를 교환해야하는 문제점이 있다.

그리고, 각 차종마다 필러 넥(60)의 장착 위치가 다르기 때문에 각 차종에 맞는 탱크(22)의 위치에 필러 넥 장착홀을 형성하여야 하므로 탱크를 여러 차종에 공용하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 연결탱크(61)와 상부 탱크(22)의 결합부 그리고 필러넥(60)과 연결탱크(61)의 결합부를 통해 냉각수가 누출될 염려가 있다.

아울러, 필러 넥(60)이 알루미늄을 재질로 하기 때문에 필러넥 본체, 오버플로우 파이프, 캡 등을 각각 단품으로 제조한 후 결합하여야 하므로 필러 넥의 제조가 번거롭고, 제조 비용이 상승하는 단점도 있다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 필러 넥의 손상시 필러 넥만 교체할 수 있도록 한 알루미늄 라디에이터의 필러 넥 구조를 제공하려는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은, 필러 넥의 위치와 상관없이 탱크를 공용할 수 있도록 하려는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 필러 넥의 결합부를 통해 냉각수가 누출되지 않도록 하려는데 있다.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은 필러 넥의 제조를 단순화하려는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 알루미늄 라디에이터의 필러 넥 구조는, 알루미늄재 라디에이터의 상부 탱크에 형성되는 냉각수 입구관에 그 일단이 직접 일렬로 연결되며 타단에는 냉각수 유입 호스가 일렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 필러 넥은, 알루미늄재 라디에이터의 상부 탱크에 형성되는 냉각수 입출구관에 그 일단부가 관이음되며 타단부에는 냉각수 유입호스가 관이음되는 필러넥 본체와; 상기 필러넥 본체의 도중에 대략 수직으로 연장 형성된 필러넥부와; 상기 필러넥부의 일측에 관출되는 오버플로우부와; 그리고, 상기 필러넥부의 상측 개 구부에 결합되는 캡을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 필러넥 본체의 일측과 냉각수 입구관의 연결부 외주면에는 밀봉호스가 결합되는 것이 바람직하다.

상기 필러 넥 본체, 필러넥부 및 오버플로우부는 합성수지로 사출에 의해 일체로 성형될 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

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

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 라디에이터의 필러 넥(70) 구조는, 필러넥 본체(71)와, 이 필러넥 본체(71)에 유체 연통 가능하게 대략 수직으로 연장 형성된 필러넥부(72)와, 필러넥부(72)에 관출되어 냉각수가 리저버 탱크(미도시)로 유출/리저버 탱크 내의 냉각수가 유입되도록 안내하는 오버플로우부(73)와, 필러넥부(72)의 상측 개구부에 결합되며 라디에이터 내부의 압력에 따라 오버플로우부(73)를 개폐하여 냉각수가 유출입되도록 함으로써 라디에이터 내부의 압력을 조절하는 압력캡(74)을 포함하여 이루어진다.

필러 넥(70)의 필러넥 본체(71), 필러넥부(72) 및 오버플로우부(73)는 합성 수지로 사출성형에 의해 한번의 작업으로 일체로 제조된다.

도 4에서 보이는 바와 같이, 필러넥 본체(71)의 일측 단부에는 냉각수 입구관(40)에 관이음되는 환형의 플랜지(71a)가 형성되며, 타측 단부(냉각수 유입호스가 끼워지는 단부)의 외주면에는 환형의 돌출부(71b)가 형성될 수 있다.

필러넥 본체(71)와 냉각수 입구관(40)의 연결부 외주면에는 밀봉을 위한 밀봉호스(75)가 끼워진다. 밀봉호스(75)는 고무류 등으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 필러 넥(70)은 그 일측이 상부 탱크(22)에 배치된 냉각수 입구관(40)에 관이음되면서 타측은 냉각수 유입호스(76)에 관이음된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 알루미늄 라디에이터용 필러 넥 구조의 작용은 다음과 같다.

냉각수 유입호스(76)를 통해 유입되는 냉각수는 필러 넥(70)의 필러넥 본체(71)를 통과하여 냉각수 입구관(40)에 유입되고, 이어서, 라디에이터의 상부 탱크(22)에 유입된다.

한편, 라디에이터 내부의 압력이 설정치보다 상승하면 필러 넥(70) 내부의 압력캡(74)에 의해 냉각수가 오버플로우부(73)를 통해 리저버 탱크에 유입되도록 작동함으로써 라디에이터 내부압력을 설정치로 낮추게 된다.

반대로, 엔진의 온도가 내려가 라디에이터 내부압력이 대기압보다 낮아지면 필러 넥(70) 내부의 압력캡(74)에 의해 열려 리저버 탱크에 저장된 냉각수가 오버플로우부(73)를 통해 흡입되도록 작동함으로써 라디에이터의 내부 압력을 설정치로 유지한다.

이러한 냉각수 냉각과정 중 필러 넥(70)이 손상되었을 경우, 본 발명에서는 필러 넥(70)이 냉각수 입구관에 분리 가능하게 결합되어 있으므로 필러 넥(70)의 교체시 종래와 같이 라디에이터 전체를 교체하지 않고 필러 넥(70)만 냉각수 입구관(40)에서 분리하여 교체할 수 있다.

그리고, 필러 넥(70)이 기존의 냉각수 입구관(40)에 설치되어 필러 넥(70)의 설치를 위하여 상부 탱크(22)의 형상을 변형하지 않는다.

또한, 필러 넥(70)과 냉각수 입구관(40)의 연결부에 끼워진 밀봉호스(75)에 의해 이들의 결합부를 통하여 냉각수가 누출되지 않는다.

아울러, 필러 넥(70)이 한번의 사출 공정에 의해 제조되어 종래 알루미늄 필러 넥과 같이 필러 넥의 구성부품(필러넥 본체, 오버플로우 파이프 등)을 단품으로 제조하고 이들을 결합하는 공정이 없어진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 라디에이터용 필러 넥 구조에 의하면, 필러 넥의 파손시 필러 넥만 냉각수 입구관에서 분리하고, 새로운 필러 넥을 설치함으로써 필러 넥만 교체가 가능해지므로 필러 넥의 교체를 위해 라디에이터 전체를 교체하는 비경제성이 없어진다.

그리고, 필러 넥이 기존의 냉각수 입구관에 설치되어 상부 탱크의 형상 변형이 없으므로 상부 탱크를 공용할 수 있다.

또한, 필러 넥의 결합부가 밀봉되어 이 결합부를 통해 냉각수가 누출되지 않으므로 엔진 보호성을 높일 수 있다.

아울러, 한번의 사출 공정에 의해 필러 넥을 제조할 수 있으므로 필러 넥의 제조작업이 단순해지고, 제조비용을 절감할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 알루미늄재 라디에이터의 상부 탱크에 형성되는 냉각수 입구관에 그 일단이 직접 일렬로 연결되며 타단에는 냉각수 유입 호스가 일렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 라디에이터용 필러 넥 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 필러 넥은, 알루미늄재 라디에이터의 상부 탱크에 형성되는 냉각수 입출구관에 그 일단부가 관이음되며 타단부에는 냉각수 유입호스가 관이음되는 필러넥 본체와; 상기 필러넥 본체의 도중에 대략 수직으로 연장 형성된 필러넥부와; 상기 필러넥부의 일측에 관출되는 오버플로우부와; 그리고, 상기 필러넥부의 상측 개구부에 결합되는 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 라디에이터용 필러 넥 구조.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 필러넥 본체의 일측과 냉각수 입구관의 연결부 외주면에는 밀봉호스가 결합되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 라디에이터용 필러 넥 구조.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 필러 넥 본체, 필러넥부 및 오버플로우부는 합성수지 사출에 의해 일체로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 라디에이터용 필러 넥 구조.

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