KR101977863B1 - 차량용 라디에이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 라디에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게 써포트의 길이방향으로 일측 또는 양측 단부가 튜브 측으로 절곡되어 형성되는 튜브결합부가, 튜브의 헤더결합부를 지지하도록 결합됨으로써, 출구파이프에 인접한 마지막 튜브의 일부 영역이 받게 되는 온도 편차로 인한 응력에 의해, 튜브의 헤더결합부에 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있는 차량용 라디에이터에 관한 것이다.

Description

차량용 라디에이터{Radiator for vehicle}
본 발명은 차량용 라디에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게 써포트의 길이방향으로 일측 또는 양측 단부가 튜브 측으로 절곡되어 형성되는 튜브결합부가, 튜브의 헤더결합부를 지지하도록 결합됨으로써, 출구파이프에 인접한 마지막 튜브의 일부 영역이 받게 되는 온도 편차로 인한 응력에 의해, 튜브의 헤더결합부에 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있는 차량용 라디에이터에 관한 것이다.
일반적으로, 내연기관이 장착된 차량에서는 엔진의 가동 시 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 수랭식 냉각장치가 설치된다.
수랭식 냉각장치는 워터펌프에 의하여 냉각수가 실린더 블록 및 실린더 헤드를 순환하면서 그 온도를 낮추는 것이며, 냉각수의 방열을 위하여 라디에이터, 냉각팬 및 수온조절기 등이 구비된다.
즉, 상기 라디에이터(10)는 엔진을 통과하면서 온도가 상승한 냉각수를 냉각하는 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 헤더(21)와 탱크(22)로 이루어지는 한 쌍의 헤더탱크(11)와, 상기 헤더탱크에 형성되어 냉각수가 유입되는 입구파이프(15) 및 배출되는 출구파이프(16)와, 상기 한 쌍의 헤더탱크에 양단이 고정되고 내부에 냉매 유동경로가 형성된 다수의 튜브(12)와, 상기 튜브들 사이에 구비되는 방열핀(13)과, 상기 한 쌍의 헤더탱크와 양단부가 결합되는 써포트(14)로 이루어진다.
관련 특허로, 국내공개특허 제2006-0067639호(공개일 2006.06.20, 명칭 : 차량용 라디에이터)에는 차량용 라디에이터가 개시된 바 있다.
한편, 상기 라디에이터는 엔진을 통과한 고온의 냉각수가 상기 입구파이프를 통해 유입되어 방열핀 및 튜브로 이루어진 코어 부분을 통과한 다음, 출구파이프를 통해 배출되는 유로를 갖는다.
이때, 상기 라디에이터의 코어는 내부에 유동되는 고온 및 저온 냉각수에 의해 신장, 수축을 반복하면서 스트레스를 받게 되고, 도 2에 도시된 바와 같이, 대부분 하단의 마지막 튜브 근처에서 고온부와 저온부의 경계역역이 생기면서 온도 편차로 인해, 마지막 튜브 근처 부품들이 응력을 많이 받게 된다.
특히, 라디에이터는 튜브의 길이가 길어, 온도차에 의한 신장 및 수축량은 총 2~3mm정도이므로, 비교적 큰 스트레스를 발생시키게 된다.
상술한 바와 같은 스트레스로 인한 손상은 대부분 마지막 튜브와 헤더의 결합부 근처에서 발생되는데, 이를 보완하기 위해 튜브를 두껍게 할 경우, 라디에이터 자체의 무게가 증가하고, 유로 축소로 인한 저항 값이 상승한다는 문제점이 있다.
국내공개특허 제2006-0067639호(공개일 2006.06.20, 명칭 : 차량용 라디에이터)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 써포트의 길이방향으로 일측 또는 양측 단부가 튜브 측으로 절곡되어 형성되는 튜브결합부가, 튜브의 헤더결합부를 지지하도록 결합됨으로써, 출구파이프에 인접한 마지막 튜브의 일부 영역이 받게 되는 온도 편차로 인한 응력에 의해, 튜브의 헤더결합부에 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있는 차량용 라디에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 동시에, 본 발명은 종래기술과 비교하여 써포트의 형상이 달라지더라도, 헤더, 튜브 및 핀의 결합에 영향을 주지 않으면서도, 별도의 부품 추가 없이 헤더결합부의 크랙을 최대한 방지할 수 있는 차량용 라디에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 차량용 라디에이터는 헤더(131)와 탱크(132)의 조립에 의해 형성되며, 길이방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120)와, 상기 제1헤더탱크(110) 또는 제2헤더탱크(120)에 형성되어 열교환매체가 유입되는 입구파이프(410) 및 배출되는 출구파이프(420)와, 상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120)의 헤더(131)에 형성된 튜브삽입홀(133)에 양단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 튜브(200)와, 상기 튜브(200) 사이에 개재되는 핀(300)과, 상기 핀(300)의 최외측에 결합되는 써포트(500)를 포함하여 형성되는 차량용 라디에이터(1)에 있어서, 상기 차량용 라디에이터(1)는 높이방향으로 마지막 줄에 위치한 상기 튜브(200)의 상기 튜브삽입홀(133)에 인접한 헤더결합부(210)와, 상기 써포트(500)의 길이방향으로 단부가 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 써포트(500)는 길이방향으로 일측 또는 양측 단부가 상기 튜브(200)의 헤더결합부(210)를 지지하도록 상기 튜브(200) 측으로 절곡되어 상기 튜브(200)의 헤더결합부(210)와 면접촉하는 튜브결합부(510)를 포함하여 형성되고, 상기 튜브결합부(510)의 끝단은 상기 튜브(200)의 끝단에서 길이 방향 내측으로 이격되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 튜브결합부(510)의 끝단은, 상기 헤더(131)에 형성된 튜브삽입홀(133)의 외측에 배치되어 상기 헤더(131)에 맞닿는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 차량용 라디에이터(1)는 상기 헤더(131)의 가장자리에 실링부재가 안착되도록 내측으로 함입되어 형성되는 실링부재안착부(134)가 형성되되, 상기 실링부재안착부(134)의 튜브(200) 측에 위치한 단부에서부터 상기 튜브삽입홀(133)까지의 거리를 의미하는 튜브삽입홀 높이(Htube)보다 상기 튜브결합부(510)의 높이가 더 작은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 써포트(500)는 상기 튜브삽입홀(133)에 인접한 상기 튜브(200)의 하측면 일부 영역을 의미하는 상기 헤더결합부(210)에 결합되는 상기 튜브결합부(510)와, 상기 헤더결합부(210)의 양단에 위치한 상기 튜브(200)의 옆면인 라운드(R) 영역에 결합되는 라운드결합부(520)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 써포트(500)는 상기 튜브결합부(510) 일정영역이 관통되어 형성되는 다수개의 관통홀(530)을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 차량용 라디에이터는 써포트의 길이방향으로 일측 또는 양측 단부가 튜브 측으로 절곡되어 형성되는 튜브결합부가, 튜브의 헤더결합부를 지지하도록 결합됨으로써, 출구파이프에 인접한 마지막 튜브의 일부 영역이 받게 되는 온도 편차로 인한 응력에 의해, 튜브의 헤더결합부에 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 종래기술과 비교하여 써포트의 형상이 달라지더라도, 헤더, 튜브 및 핀의 결합에 영향을 주지 않으면서도, 튜브의 두께를 늘리거나, 별도의 부품 추가 없이도 헤더결합부의 크랙을 최대한 방지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 써포트가 튜브를 지지 및 접촉해주어 내구성을 향상시킬 수 있으며, 라디에이터 튜브 리크 발생을 인해 다른 차량 부품에 영향을 주는 것을 방지할 수 있어 차량 유지관리에 도움을 줄 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 라디에이터를 나타낸 사시도.
도 2는 종래의 라디에이터에서 냉각수 순환 시 열 분포를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 라디에이터를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 라디에이터에서 마지막 튜브가 위치한 영역을 나타낸 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 라디에이터에서 헤더와 써포트가 배치되는 구조를 나타낸 부분 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 차량용 라디에이터에서 써포트를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 차량용 라디에이터에서 또 다른 써포트를 나타낸 사시도.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 차량용 라디에이터를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 열교환기는 크게 제1헤더탱크(110), 제2헤더탱크(120), 튜브(200), 핀(300) 및 써포트(500)를 포함하여 형성된다.
도 3에 도시된 본 발명의 차량용 라디에이터(1)는 길이방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 형성되는 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120)를 가지고 있으며, 상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120)는 헤더(131)와 탱크(132)의 조립에 의해 형성된다.
본 발명의 차량용 라디에이터(1)는 상기 제1헤더탱크(110) 또는 제2헤더탱크(120)에 양 단이 고정되어 형성되며, 열교환매체가 유입되는 입구파이프(410) 및 배출되는 출구파이프(420)를 더 포함하여 형성된다.
상기 튜브(200)는 상기 제1헤더탱크(110) 또는 제2헤더탱크(120)의 헤더(131)에 형성된 튜브삽입홀(133)에 양단이 고정되어 열교환매체의 유로를 형성하며, 높이방향으로 일정간격 이격되어 병렬 배치된다.
상기 핀(300)은 상기 튜브(200) 사이에 개재되어 상기 튜브(200) 사이를 흐르는 공기와의 전열면적을 증가시키며, 일정한 상기 튜브(200) 사이 공간에 최대한 큰 전열면적이 구비되도록 하기 위해 상ㆍ하로 절곡되어 형성된다.
상기 써포트(500)는 상기 핀(300)의 최외측에 결합되도록 상ㆍ하로 이격되어 수평으로 설치된다.
특히, 본 발명의 차량용 라디에이터(1)는 튜브(200) 및 핀(300)으로 이루어지는 코어부 내부에 유동되는 고온 및 저온 냉각수로 인해 신장, 수축을 받으면서 가장 큰 스트레스를 받는 출구파이프(420) 근처, 즉 높이방향으로 마지막 줄에 위치한 상기 튜브(200)의 손상의 방지하지 위해, 이를 상기 써포트(500)가 지지하는 구조를 갖는다.
더욱 상세하게, 본 발명의 차량용 라디에이터(1)는 높이방향으로 마지막 줄에 위치한 상기 튜브(200)의 상기 튜브삽입홀(133)에 인접한 헤더결합부(210), 즉 상기 튜브삽입홀(133)에 삽입되지 않은 단부 영역인 헤더결합부(210)에 크랙이 발생되는 것을 방지하기 위해, 상기 써포트(500)의 길이방향으로 단부가 상기 헤더결합부(210)의 하측면에 결합되어 이를 지지하도록 한다.
이때, 상기 써포트(500)는 길이방향으로 일측 또는 양측 단부가 상기 튜브(200)의 헤더결합부(210)를 지지하도록, 상기 튜브(200) 측으로 절곡되어 상기 튜브(200)의 헤더결합부(210)와 면접촉하는 튜브결합부(510)를 포함하여 형성된다.
즉, 상기 튜브결합부(510)와 헤더결합부(210)는 상기 튜브(200) 및 써포트(500)의 길이방향으로 양측에 모두 형성될 수도 있으며, 출구파이프(420)가 위치하는 측에만 형성될 수도 있다.
상기 튜브결합부(510)와 헤더결합부(210)는 상기 튜브(200) 및 써포트(500)의 길이방향으로 양측에 모두 형성될 경우, 좌우 구분 없이 라디에이터(1)의 부품 조립이 가능하므로, 조립이 더 편리할 수 있다.
상기 튜브결합부(510)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 써포트(500)의 일측 또는 양측 단부가 상기 튜브(200) 측으로 절곡된 상태에서, 절곡된 영역의 단부가 상기 헤더결합부(210)에 면접촉될 수 있도록 다시 한 번 절곡되어 대략 계단형태로 형성될 수 있다.
이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 써포트(500)는 상기 튜브삽입홀(133)에 인접한 상기 튜브(200)의 하측면 일부 영역을 의미하는 상기 헤더결합부(210)에 결합되는 상기 튜브결합부(510)와, 상기 헤더결합부(210)의 양단에 위치한 상기 튜브(200)의 옆면인 라운드(R) 영역에 결합되는 라운드결합부(520)를 포함하여 형성될 수도 있다.
이에 따라, 상기 써포트(500)는 상기 튜브(200)의 편평한 면에 형성되는 튜브결합부(510)외에도, 상기 튜브(200)의 옆면인 라운드 영역도 감싸며 지지하도록 형성됨으로써, 튜브(200)의 손상을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 헤더(131)에는 상기 탱크(132)와 결합시, 실링성을 향상시키기 위해 구비되는 실링부재가 삽입 및 안착되도록 내측으로 함입되어 형성되는 실링부재안착부(134)가 형성되는데, 상기 써포트(500)의 튜브결합부(510) 높이는 상기 실링부재안착부(134)의 튜브(200) 측에 위치한 단부에서부터 상기 튜브삽입홀(133)까지의 거리를 의미하는 튜브삽입홀 높이(Htube)보다 낮게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 써포트(500)는 상기 튜브결합부(510)가 튜브삽입홀 높이(Htube)보다 클 경우 상기 핀(300)이 배치되는 영역을 침범할 수 있어, 열교환효율에 영향을 줄 수 있으므로 상기 핀(300) 배치에 방해되지 않는 영역 내에 형성되는 것이 좋다.
또한, 상기 써포트(500)는 상기 튜브결합부(510)의 단부가 상기 튜브삽입홀(133)보다 돌출되지 않는 것이 바람직하다.
상기 헤더결합부(210)에 결합되는 상기 튜브결합부(510)가 튜브삽입홀(133)보다 돌출되는 길이를 갖는다면, 상기 헤더결합부(210)에 결합 시, 상기 튜브(200)의 단부와 함께 상기 튜브삽입홀(133)에 삽입되어야 하므로, 이 경우 튜브삽입홀(133)의 크기가 커져야할 뿐만 아니라. 상기 제1헤더탱크(110) 또는 제2헤더탱크(120) 내에 유동되는 열교환매체가 누설될 가능성이 있으므로, 상기 튜브결합부(510)의 단부는 상기 튜브삽입홀(133)보다 돌출되지 않는 것이 좋다.
또 다른 실시예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 써포트(500)는 상기 헤더결합부(210)와의 결합 및 브레이징 시, 위치 조정이 용이하도록 상기 튜브결합부(510) 일정영역이 관통되어 형성되는 다수개의 관통홀(530) 또는 스토퍼가 형성될 수도 있다.
본 발명의 차량용 라디에이터(1)는 마지막 줄에 위치한 상기 튜브(200)의 헤더결합부(210)와, 상기 헤더(131)와, 상기 써포트(500)의 단부가 브레이징에 의해 서로 접촉하며 결합되는 형태이나, 필요에 따라 상기 써포트(500)의 단부 및 헤더결합부(210)는 별도의 결합수단에 의해 결합될 수도 있고, 결합 방법은 주위 부품에 영향을 주지 않는 한 얼마든지 다양하게 변경실시가 가능하다.
본 발명의 특징을 다시 한 번 정리하자면, 본 발명의 차량용 라디에이터(1)는 써포트(500)의 길이방향으로 일측 또는 양측 단부가 튜브(200) 측으로 절곡되어 형성되는 튜브결합부(510)가, 튜브(200)의 헤더결합부(210)를 지지하도록 결합됨으로써, 출구파이프(420)에 인접한 마지막 튜브(200)의 일부 영역이 받게 되는 온도 편차로 인한 응력에 의해, 튜브(200)의 헤더결합부(210)에 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 종래기술과 비교하여 써포트(500)의 형상이 달라지더라도, 헤더(131), 튜브(200) 및 핀(300)의 결합에 영향을 주지 않으면서도, 튜브(200)의 두께를 늘리거나, 별도의 부품 추가 없이도 헤더결합부(210)의 크랙을 최대한 방지할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 써포트(500)가 튜브(200)를 지지 및 접촉해주어 내구성을 향상시킬 수 있으며, 라디에이터(1) 튜브(200) 리크 발생을 인해 다른 차량 부품에 영향을 주는 것을 방지할 수 있어 차량 유지관리에 도움을 줄 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1 : 차량용 라디에이터
110 : 제1헤더탱크 120 : 제2헤더탱크
131 : 헤더 132 : 탱크
133 : 튜브삽입홀 134 : 실링부재안착부
Htube : 튜브삽입홀 높이
200 : 튜브 210 : 헤더결합부
300 : 핀
410 : 입구파이프 420 : 출구파이프
500 : 써포트 510 : 튜브결합부
520 : 라운드결합부 530 : 관통홀

Claims (6)

  1. 헤더(131)와 탱크(132)의 조립에 의해 형성되며, 길이방향으로 일정거리 이격되어 나란하게 구비되는 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120)와, 상기 제1헤더탱크(110) 또는 제2헤더탱크(120)에 형성되어 열교환매체가 유입되는 입구파이프(410) 및 배출되는 출구파이프(420)와, 상기 제1헤더탱크(110) 및 제2헤더탱크(120)의 헤더(131)에 형성된 튜브삽입홀(133)에 양단이 고정되어 열교환매체 유로를 형성하는 튜브(200)와, 상기 튜브(200) 사이에 개재되는 핀(300)과, 상기 핀(300)의 최외측에 결합되는 써포트(500)를 포함하여 형성되는 차량용 라디에이터(1)에 있어서,
    상기 차량용 라디에이터(1)는
    높이방향으로 마지막 줄에 위치한 상기 튜브(200)의 상기 튜브삽입홀(133)에 인접한 헤더결합부(210)와, 상기 써포트(500)의 길이방향으로 단부가 결합되되,
    상기 써포트(500)는, 길이방향으로 일측 또는 양측 단부가 상기 튜브(200)의 헤더결합부(210)를 지지하도록 상기 튜브(200) 측으로 절곡되어 상기 튜브(200)의 헤더결합부(210)와 면접촉하는 튜브결합부(510)를 포함하여 형성되고,
    상기 튜브결합부(510)의 끝단은 상기 튜브(200)의 끝단에서 길이 방향 내측으로 이격되는 것을 특징으로 하는 차량용 라디에이터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 튜브결합부(510)의 끝단은, 상기 헤더(131)에 형성된 튜브삽입홀(133)의 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 라디에이터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 차량용 라디에이터(1)는
    상기 헤더(131)의 가장자리에 실링부재가 안착되도록 내측으로 함입되어 형성되는 실링부재안착부(134)가 형성되되,
    상기 실링부재안착부(134)의 튜브(200) 측에 위치한 단부에서부터 상기 튜브삽입홀(133)까지의 거리를 의미하는 튜브삽입홀 높이(Htube)보다 상기 튜브결합부(510)의 높이(Hsup)가 더 작은 것을 특징으로 하는 차량용 라디에이터.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 써포트(500)는
    상기 튜브삽입홀(133)에 인접한 상기 튜브(200)의 하측면 일부 영역을 의미하는 상기 헤더결합부(210)에 결합되는 상기 튜브결합부(510)와,
    상기 헤더결합부(210)의 양단에 위치한 상기 튜브(200)의 옆면인 라운드(R) 영역에 결합되는 라운드결합부(520)를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 라디에이터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 써포트(500)는
    상기 튜브결합부(510) 일정영역이 관통되어 형성되는 다수개의 관통홀(530)을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 라디에이터.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 튜브결합부(510)의 끝단은, 상기 헤더(131)에 맞닿는 것을 특징으로 하는, 차량용 라디에이터.
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