KR101068100B1 - 단위부재 및 그 단위부재를 이용한 자동차 변속기의 오일 쿨러 - Google Patents

Abstract

단위부재 및 그 단위부재를 이용한 자동차 변속기의 오일쿨러는 무엇보다도 높은 방열을 필요로 하며 아울러 소재 및 부품 또는 공정수를 줄인 원가절감과 제품의 소형화와 경량화, 그리고 조립성 향상으로 높은 생산성 또한 필요로 한다.

이러한 높은 방열은 오일의 전열면적이 증대되느냐와 직접적으로 관련된다. 특히 오일의 열교환을 위해 통과시키는 튜브에 저항을 낮추고 통과하는 오일과 냉각수와의 전열면적이 저조하여 열교환이 제대로 이루지 않는 문제점이 일어나게 된다.

또 원가절감과 조립성 향상은 가능한 소재의 재단시 불필요한 스크랩을 줄이어 소재 사용의 극대화와 부품수를 줄이고 고효율화하여 제품을 소형화는 것과 관련되는 것으로, 튜브의 양단에서 오일 입/출구의 분배주관인 제1 및 제2헤더를 이루는 양단의 캡들 설계가 효율적이지 못하고 튜브들의 열교환 효율이 저조하여 제품의 부피를 줄이지 못하는 문제점을 가지게 된다.

Description

단위부재 및 그 단위부재를 이용한 자동차 변속기의 오일 쿨러{Unit member and Oil cooler of automatic transmission using the unit member}

본 발명은 자동차 변속기의 오일를 엔진 냉각용 방열기를 이용한 수냉방식으로 열교환을 이루어 변속기의 과열방지는 물론 윤활성이 저하되는 것을 방지하는 자동차 변속기의 오일 쿨러에 관한 것이다.

자동차의 변속기 등과 같은 구름.마찰작용을 이루는 기계장치에는 오일이 필수적으로 사용되고 있는 것으로, 그러한 오일은 토크 컨버터 내에서 동력을 전달하고 기어 또는 베어링 등의 회전요소들에 윤활작용과, 그 기계요소들 간의 구름접촉 또는 마찰 등으로 인해 발생하는 열의 이동을 위한 열매체로 이용되어 기계장치 각 작동부의 과열을 방지하는 냉각작용을 겸하게 된다.

더 상세하게는, 오일은 자동차의 각부에는 여러가지 마찰부분이 있으며 그들의 부분에 발생하는 마찰력은 동력의 일부를 열(마찰열)로 바꾸어 동력손실의 원인이 되기 때문에 상기 마찰력을 될수 있는 한 작게 하여야 하며, 그를 위하여 마찰부분에 개재하여 마찰력 감소작용을 이루게 하는 윤활제 역할과, 또 윤활작용 이외에 압력전달과 변속기에서 발생되는 마찰열을 흡수하는 열매체 역할을 겸한다.

이렇게 사용되는 오일은 적합한 온도, 즉 일정온도 이하로 유지시켜 주는 것이 매우 중요하다. 오일의 온도는 오일 레벨에 큰 영향을 미치게 되는데, 일례로 오일의 온도가 상승하게 되면 오일 레벨이 따라 높아져 오버플러우 현상이 발생함과 동시, 윤활성 저하현상이 일어나 변속기가 원활히 작동하지 못하게 되는 등의 많은 문제점이 발생하게 된다.

상기의 문제점을 해소하기 위해 오일쿨러가 부가적으로 설치되고 있는데, 그러한 오일쿨러(1)는 도 1에서와 같이 자동차 엔진냉각을 위한 방열기(2)의 하부탱크(2a)에 내장형으로 설치되어 변속기의 오일을 순환관.펌프 등으로 이루는 순환계를 이용해 강제적으로 회류되게 하면서 변속기에서 발생하는 열을 흡열하여 방열기에서 냉각수를 이용해 수냉방식으로 소기의 열교환작용을 이루게 하고 있는 것이다.

이러한 오일쿨러(1)는 상기에서 설명한 바와 같이 방열기(2)의 하부탱크(2a)에 내장형으로 설치되고 있는 것으로, 가능한 부피의 소형화와 조립성, 그리고 열교환 효율을 높이는 것이 과제이다.

현재 오일쿨러(1)는 여러 형태의 것이 제안되어 사용되고 있는데, 그 일례로 다수의 튜브들을 적층하여 이룬 오일쿨러(1)의 경우를 보면, 오일이 하나의 공동공간으로 통과하는 튜브는 상부 및 하부플레이트를 접합하여 이루거나 또는 압출방식으로 이루어 제시되고 있다.

이렇게 구성되는 튜브내에 오일과의 전열면적 증대를 위해 부가적인 방열핀을 내장하거나 또는 튜브들의 사이에 냉각수와의 전열면적 증대를 위한 방열핀을 개재하는 방식으로 이루어 소기의 열교환 효율성 향상을 기대하였으나, 전자 방열핀을 내장한 튜브는 부품수와 조립공수의 증가로 인한 원가상승은 물론 소재의 스크랩 발생 또는 차종 변화에 따른 금형개발비용이 소요되고 있으며, 특히 오일의 흐름에 저항과 이물질들에 의한 막힘현상이 발생하는 등의 문제점이 따랐으며, 또 후자 방열핀을 튜브의 사이에 개재하는 경우 역시 하나의 공동공간으로 통과하는 오일의 전열이 낮아 열교환 효율이 저조하고 소형화가 용이하지 않아 조립성과 경량화에 부응하지 못하고 있는 실정이다.

또한 상부 및 하부플레이트를 이용한 튜브는 범용적이지 못하고 다양한 사양에 따른 각기의 금형개발이 요구되어 제조원가가 높아지는 문제점도 있었다.

단위부재 및 그 단위부재를 이용한 자동차 변속기의 오일쿨러는 무엇보다도 높은 방열을 필요로 하며 아울러 소재 및 부품 또는 공정수를 줄인 원가절감과 제품의 소형화와 경량화, 그리고 조립성 향상으로 높은 생산성 또한 필요로 한다.

이러한 높은 방열은 오일의 전열면적이 증대되느냐와 직접적으로 관련된다. 특히 오일의 열교환을 위해 통과시키는 튜브에 저항을 낮추고 통과하는 오일과 냉각수와의 전열면적이 저조하여 열교환이 제대로 이루지 않는 문제점이 일어나게 된다.

또 원가절감과 조립성 향상은 가능한 소재의 재단시 불필요한 스크랩을 줄이어 소재 사용의 극대화와 부품수를 줄이고 고효율화하여 제품을 소형화는 것과 관련되는 것으로, 튜브의 양단에서 오일 입/출구의 분배주관인 제1 및 제2헤더를 이루는 양단의 캡들 설계가 효율적이지 못하고 튜브들의 열교환 효율이 저조하여 제품의 부피를 줄이지 못하는 문제점을 가지게 된다.

본 발명에 따른 단위부재 및 그 단위부재를 이용한 자동차 변속기의 오일쿨러는 높은 방열을 유지한 채 원가절감과 제품의 소형화와 경량화, 그리고 조립성 향상으로 높은 생산성을 얻을 수 있다.

본 발명의 단위부재가 제공하는 높은 방열과 높은 생산성은 단위부재의 구조를 혁신시킨 튜브와 이 튜브의 양단에 결합되는 캡을 제공함으로써 달성되게 되는 데, 이는 종래 하나의 공동공간으로 이루는 유로를 가지는 튜브를 분리벽을 이용해 소단위적으로 분할하여서 오일이 소단위적으로 분할되어 이루는 유로들로 분배되어 통과되게 하면서 열교환을 이루어 전열면적으로 증대하게 되고, 그리고 튜브의 양단에 스크랩 발생을 줄이어 자재절감을 이룰 수 있는 구조의 캡을 간단한 삽입식으로 결합하여 조립공정의 간소화와 원가절감을 얻게 된다.

그리고 본 발명 오일쿨러는 고효율화함으로써 달성되게 되는데, 이는 그 부피를 줄이어 소형화하고 따라서, 방열기의 하부탱크에 간편히 설치할 수 있는 조립성을 얻게 된다.

본 발명에 따른 단위부재에 의하면, 튜브의 내부를 등간격으로 설치되는 분리벽으로 분할하여 소단위적으로 오일이 분배되어 통과하는 유로들로 구비함으로써, 오일의 열교환을 위한 전열면적을 증대하여 높은 방열효과를 얻는다.

또 튜브의 양단에 스크랩 발생을 줄이고 소재 사용의 극대화로 자재절감을 이룰 수 있는 구조의 캡을 간단한 삽입식으로 결합하여 조립공정의 간소화와 원가절감을 얻게 된다.

또한 본 발명은 단위부재의 튜브를 압출 방식으로 제작하여 다양한 사양에 맞추어 적절히 재단해 사용할 수 있으므로써, 부품의 공용화 및 범용성을 높이게 된다.

그리고 본 발명에 따른 오일쿨러에 의하면, 소재 및 부품 또는 공정수를 줄인 원가절감과 제품의 소형화와 경량화, 그리고 조립성 향상으로 높은 생산성을 얻 을 수 있다.

다음 본 발명의 일 실시 예를 도면에 의거하여 구체적으로 설명하겠다. 본 발명은 자동차 변속기의 윤활제인 오일을 순환관.펌프로 이루는 순환계를 이용해 강제적으로 순환시키면서 엔진 냉각용 방열기를 통해 수냉방식으로 열교환을 이루어 변속기의 과열방지는 물론 윤활성이 저하되는 것을 방지하는 자동차의 변속기 오일 쿨러를 제공하는 것이다.

도 2에는 본 발명에 따른 오일쿨러에 적용되는 단위부재(10)를 분해하여 보여 주는 사시도이다.

본 발명 단위부재(10)는 튜브(12)와, 이 튜브(12)의 양 단부에 결합되는 캡(14)으로 구성되는데, 먼저 튜브(12)는 내부에 폭방향에서 등간격으로 설치되는 다수의 분리벽들(12a)을 이용해 분할하여 그 길이방향을 따라 소단위적으로 이루어 오일의 흐름 저항감소와 전열면적을 증대시키는 유로들(12b)을 갖는다. 이러한 튜브(12)는 알루미늄합금 등을 이용해 적합한 압출공정으로 성형되며, 다양한 사양에 따라 그 길이를 재단하여 사용하게 될 것이다. 이때 유로(12b)의 단면적은 0.25㎠ - 1.2㎠ 이내 를 갖는 것이 바람직할 것이다.

또 이렇게 구성되는 튜브(12)의 길이방향인 장측 양변에는 튜브(12)의 양단으로 결합되는 캡(14)과의 결합시 그 접합면이 모 없이 완만한 접합이루도록 하는 만곡면(12c)을 갖는다.

그리고 튜브(12)의 양단에 결합되는 캡(14)은 그 튜브(12)의 단부를 밀폐되게 감싸음과 동시 오일의 일시적인 저장공간을 제공하는 수용부(14a), 그리고 상면과 하면에 오일의 유입 및 유출을 위한 통로들(14b)이 구비되어 있는데, 이러한 캡(14)은 이후에 설명할 오일쿨러에서 오일의 입/출 주관인 제1 및 제2헤더를 구성하게 된다.

또 캡(14)의 통로들(14b) 중 어느 하나에 상/하측으로 인접하는 단위부재(10)의 캡(14) 통로(14b)와 암.수방식으로 조립되어 안정되고 정확한 결합의 위치잡이를 제공하는 소정의 높이를 가지는 운두(14c)를 갖는다.

또한 캡(14)은 하나의 몸체로 이룰 수도 있고, 도면에서와 같이 상부판 및 하부판(141,142)으로 분할되고, 이 한 쌍의 상부판 및 하부판(141,142) 어느 일측이 연결대(143)로 연결되어 이룬다. 이때 상부판 및 하부판(141,142)을 연결대(143)로 연결하는 것은 조립성 향상과 변형을 방지하게 될 것이다.

상기에서와 같이 구성되는 단위부재(10)는 통상의 브레이징공정을 통해 접합을 이루게 된다.

도 3 및 도 4,5에는 본 발명에 따른 오일쿨러가 도시되어 있다.

본 발명 오일쿨러는 상기에서 설명한 단위부재(10)를 적용하는 것으로, 단위부재들(10)을 병렬로 적층한 것과, 이렇게 적층된 각 단위부재들(10)의 양 캡들(14) 각기를 인접하는 상/하측과 상호 브레이징하여 통로(14b)를 이용해 단일의 공동공간으로 이루어서 오일의 입/출 주관을 제공하는 제1 및 제2헤더들(20,22), 그리고 제1 및 제2헤더들(20,22) 각기의 입/출구단에 연이어 설치되어 순환계가 결합되는 연결자(20a,22a)를 갖는다.

또 단위부재들(10)의 사이에 운반 또는 브레이징과정에서 뒤틀리거나 외력에 의한 튜브(12)의 변형방지와 튜브(12)로 부터 흡열된 열을 냉각수와의 전열 증대를 위한 스페이서(16)를 갖는다. 이러한 스페이서(16)는 코러게이트 등의 여러 형태를 가질 수 있다.

또한 단위부재들(10)의 간격은 상/하측으로 인접하는 단위부재(10) 양측의 캡(14) 소재의 두께를 합한 값으로 한다. 이때 단위부재들(10)의 간격은 1.1mm - 1.8mm 이내를 가지는 것이 바람직 할 것이다.

그리고 제1 및 제2헤더(20,22) 각기의 최 하단 캡(14)은 통로(14b)를 가질 수 있는데, 통로(14b)를 가지는 경우 별도의 마감요소로 마감처리 하거나 또는 통로(14b)를 가지지 않는 경우 헤어(20,22) 내의 압력을 고려하여 최 하단 캡(14)의 저면을 연장하여 절곡공정을 통해 중첩적인 이중구조로 가지어 내압성을 갖게 하고 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명 오일쿨러의 다른 실시 예를 보이고 있는데, 본 실시 예에서 상기 실시예와 다르다는 것은, 캡(14)은 상기에서 설명한 바와 같이 상부판 및 하부판(141,142)으로 분할되어 어느 일단이 연결대(143)로 연결되어 있고, 타단을 상.하로 인접하는 캡(14)과 연결대(144)로 연결되어 상/하측으로 인접하는 캡들(14)이 상호 연속적으로 연이어지도록 하였다. 이렇게 캡들(14)을 연속적으로 연이어지게 한 것은 소재의 재단시 가능한 스크랩을 줄이어 자재 절감과 상/하측으로 인접하는 캡들(14)을 결합하여 집단으로 이루는 제1 및 제2헤더(20,22)의 변형방지 및 조립성.생산성 향상을 겸하는 효과를 얻을 것이다.

또 캡들(14)의 연결대들(143,144)은 인접하는 상/하측 캡들(14)의 연결대들(143,144)과 동일선상에서 벗어나 상호 어긋나게 배치하고 있는데, 이렇게 연결대들(143,144)을 상호 어긋나게 배치한 것은 캡들(14)의 절곡공정을 프레스를 이용해 보다 정확하고 효율적으로 이루게 함으로써, 브레이징전에 집단을 이루는 상/하측 캡들간에 상호 밀착성을 확고히 하여 브레이징성을 향상키기 위한 구조이다.

이상에서와 같이 본 발명의 일 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 청구범위에 기재된 범위내에서 변경이 가능할 것이다.

도 1은 일반적인 자동차의 엔진냉각용 방열기를 보여 주는 정면도.

도 2는 본 발명 오일쿨러에 적용되는 단위부재를 분해하여 보인 사시도.

도 3은 본 발명 오일쿨러의 정단면도.

도 4는 본 발명 오일쿨러의 제1 및 제2헤더 어느 하나의 모습으로 확대하여 보여 주는 단면도.

도 5의 (a)는 도 4의 A-A선을 따라 절단하여 보여 주는 확대 단면도이고

도 5의 (b)는 튜브의 일부 확대 단면도.

도 6은 본 발명 오일쿨러의 다른 실시 예를 보여 주는 일부 확대 단면도.

도 7의 (a) 및 (b)는 도 6의 캡을 발췌하여 보인 좌.우측면도.

도 8은 도 6의 분해하여 보인 사시도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 :단위부재 12 :튜브

14 :캡 16 :스페이서

20 :제1헤더 22 :제2헤더

Claims (13)

1. 장방향으로 이루며, 자동차 엔진냉각용 방열기에 적층되어 변속기의 오일이 순환계를 이용해 회류되게 하면서 수냉방식으로 열교환을 이루어지게 하는 자동차 변속기 오일 쿨러의 단위부재로서,

   압출방식으로 성형되고, 내부에 폭방향에서 다수의 분리벽(12a)을 이용해 분할하여 그 길이방향을 따라 상기 오일의 유로(12b)들을 가지는 튜브(12); 및

   상기 튜브(12)의 양단에 결합되고, 그 튜브의 단부를 밀폐되게 감쌈과 동시 상기 오일의 저장공간을 제공하는 수용부(14a), 그리고 상면과 하면에 상기 오일의 유입 및 유출을 위한 통로(14b)들이 구비되는 캡(14)들; 을 포함하며,

   상기 캡(14)은 상부판(141) 및 하부판(142)으로 분할되고 상기 상부판 및 하부판 중 어느 일측이 연결대(143)로 연결되고, 상기 연결대(143)들은 그 상/하측에 인접하는 또다른 캡들의 연결대들과 동일선상에서 벗어나 상호 어긋나게 배치된 것을 특징으로 하는 단위부재.
2. 제 1항에 있어서, 상기 튜브(12)의 양 측변에 상기 튜브의 양단으로 결합되는 캡(14)과 결합시 모 없이 완만한 접합을 이루도록 하는 만곡면(12c)이 형성된 것을 특징으로 하는 단위부재.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항1 또는 청구항2 중 어느 하나에 기재된 단위부재(10)들과;

   상기 단위부재들(10)의 양 캡들(14) 각기를 인접하는 상/하측과 상호 브레이징하여 상기 통로(14b)를 이용해 단일의 공동공간으로 이루어 오일 입/출구의 분배주관을 제공하는 제1 및 제2헤더들(20,22); 및

   상기 제1 및 제2헤더들(20,22) 각기의 입/출구단에 연이어 설치되어 순환계가 결합되는 연결자(20a,22b);

   를 포함하는 단위부재를 이용한 자동차 변속기의 오일쿨러.
6. 삭제
7. 제 5항에 있어서,

   상기 단위부재들(10)의 사이에 상기 튜브(12)의 변형방지와 전열을 위한 스페이서(16)를 갖는 단위부재를 이용한 자동차 변속기의 오일쿨러.
8. 제 5항에 있어서, 상기 단위부재들(10)의 간격은,

   그 상/하측에 인접하는 상기 단위부재 캡 소재의 두께를 합한 값으로 이룬 단위부재를 이용한 자동차 변속기의 오일쿨러.
9. 제 5항에 있어서, 상기 유로(12b)의 단면적은,

   0.25㎠ - 1.2㎠ 이내인 단위부재를 이용한 자동차 변속기의 오일쿨러.
10. 제 5항에 있어서, 상기 단위부재들(10)의 간격은,

    1.1mm-1.8mm 이내인 단위부재를 이용한 자동차 변속기의 오일쿨러.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제

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