KR20020015882A - 자동차의 파워스티어링용 쿨러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파워스티어링 장치의 리턴라인에 설치되는 오일 쿨러 튜브에 냉각성능을 향상시키기 위하여 판재 핀을 확관 접합시키는 방법으로 하여 이른 바 핀 앤 튜브(Fin ＆ Tube) 쿨러를 제조하여 목표로 하는 오일 온도로 냉각시킬 수 있게 하고 확관 접합에 의한 쿨러의 제조에 의하여 제조비용을 절감할 수 있도록 하는 자동차의 파워스티어링용 쿨러를 제공하는 것으로, 파워스티어링 장치의 리턴라인 사이에 연결되어 오일을 냉각시키는 쿨러로서,

상기 쿨러는, 튜브를 적당한 크기로 절단하고 이를 벤딩하여 상기 튜브의 직경에 맞는 홀이 천공된 얇은 판재 핀을 상기 튜브에 일정 간격으로 다수 설치하고 상기 튜브의 직경을 확관시켜 상기 튜브에 판재 핀을 확관 접합하여 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 파워스티어링용 쿨러{Power Steering Cooler of Vehicles}

본 발명은 자동차의 파워스티어링 장치에 사용되는 오일 튜브에 관한 것으로, 특히 오일 튜브에 판재 핀을 확관 접합시켜 파워스티어링용 쿨러를 제조하는자동차의 파워스티어링용 쿨러에 관한 것이다.

자동차의 파워스티어링 장치는 엔진에 의해 구동되는 오일 펌프의 유압으로 스티어링오일의 조작력을 가볍게 하는 장치로서, 압력을 높인 오일을 스티어링장치와 연동하는 실린더에 넣어 피스톤에 의해 핸들의 조작력이 가벼워지는 것이다.

이와 같은 파워스티어링 장치는 압력에 의한 것이므로 오일의 온도가 125∼ 130℃ 이상이 되면 오일의 성능이 급격히 저하되며 유막이 형성되지 아니하므로 슬라이딩 부분이 소결된다. 따라서 오일을 냉각시켜 약 70∼80℃ 정도로 유지할 필요가 있다.

도 6은 일반적인 파워스티어링 장치의 개략도를 도시한 것으로, 도면부호 50은 오일탱크, 52는 석션 호스, 54는 오일펌프, 56은 프레셔 라인, 58은 기어박스, 60은 핸들, 62는 리턴라인, 64는 쿨러, 66은 리턴라인을 도시한 것이다.

상기와 같이 구성된 파워스티어링 장치에 있어 오일을 냉각시키도록 리턴라인(62)(66) 사이에 배치 연결된 쿨러(64)는 단순 튜브 형태로서, 이 쿨러(64)를 자연 냉각시키기 위하여 자동차 범퍼 빔의 뒤쪽에 위치시켜 냉각시키는 방법을 널리 사용하고 있다.

그러나 자동차의 고성능화와 소음에 대한 운전자의 요구가 증가함에 따라 차량 내부로 유입되는 소음의 차단을 목적으로 차폐재를 많이 사용하고 있는 추세이고, 더불어 차량의 배기량 증가 및 차량연료의 단위 리터당 출력이 증가하므로 엔진룸의 온도가 증가하고 있다. 따라서 종래의 튜브 차체만으로 성형된 쿨러(64)로 오일을 냉각시키는 방법을 사용할 경우에는 목표로 하는 오일의 온도로 냉각시킬수가 없다.

한편 자동차의 열교환기로 널리 사용되는 에어컨의 컨덴서나 라디에이터와 같은 방법으로 파워스티어링용 쿨러를 제작하여 오일을 냉각시킬 경우에는 부품 제조의 특성상 작동 보증 압력이 낮고 쿨러의 열교환으로 엔진의 냉각특성이 변화하는 경우가 매우 많다. 또한 제조시 불량이 발생하게 되어 제조가격 매우 높고 설계자유도가 낮아 특정 공간을 필요로 한다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 파워스티어링 장치의 리턴라인에 설치되는 오일 쿨러 튜브에 냉각성능을 향상시키기 위하여 판재 핀을 확관 접합시키는 방법으로 하여 이른 바 핀 앤 튜브(Fin ＆ Tube) 쿨러를 제조하여 목표로 하는 오일 온도로 냉각시킬 수 있게 하고 확관 접합에 의한 쿨러의 제조에 의하여 제조비용을 절감할 수 있도록 하는 자동차의 파워스티어링용 쿨러를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 파워스티어링 장치의 리턴라인 사이에 연결되어 오일을 냉각시키는 쿨러로서,

상기 쿨러는, 튜브를 적당한 크기로 절단하고 이를 벤딩하여 상기 튜브의 직경에 맞는 홀이 천공된 얇은 판재 핀을 상기 튜브에 일정 간격으로 다수 설치하고 상기 튜브의 직경을 확관시켜 상기 튜브에 판재 핀을 확관 접합하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 튜브와 판재 핀은 모두 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 튜브의 인장강도는 140Mpa 이하이고, 판재 핀의 인장강도는 120Mpa 이상이며, 바람직하게는 튜브의 인장강도는 130Mpa 이하이고, 판재 핀의 인장강도는 131Mpa 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 튜브에 설치브래킷을 함께 확관 접합한 것을 특징으로 한다.

상기 설치브래킷의 접합홀을 내구성을 갖도록 3점 모따기 한 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 핀 앤 튜브 쿨러의 제조공정도.

도 2는 본 발명의 핀 앤 튜브 쿨러의 평면도.

도 3은 도 2의 정면도.

도 4는 도 2에 도시된 설치브래킷의 평면도.

도 5는 도 4의 A부 상세도.

도 6은 일반적인 파워스티어링 장치의 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 핀 앤 튜브 쿨러 20 : 튜브

30 : 판재 핀 32 : 설치브래킷

32a : 접합홀 32b : 3접 모따기

40 : 확관봉

이하에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 핀 앤 튜브 쿨러의 제조공정도를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 소정의 직경을 갖는 튜브(20)를 준비하고 이를 일정한 길이로 절단하여 소정의 형태로 벤딩한다.

상기와 같은 상태에서 튜브(20)의 직경에 맞는 홀이 천공된 판재 핀(30)을 상기 튜브(20)에 일정 간격으로 다수 설치한 상태에서 확관봉(40)을 이용하여 튜브 (20)의 내경을 확관시킴으로서 상기 튜브(20)가 확관되면서 판재 핀(30)이 튜브 (20)의 외경에 기계적으로 접합이 이루어진다.

상기와 같이 확관을 시행한 후에 튜브(20)의 단부를 파워스티어링 장치의 리턴라인과 고무호스를 매개로 연결하기 위하여 적절하게 엔드 포밍(End Forming)을 실시하여 제품 제조를 완료한다.

상기와 같이 구성된 핀 앤 튜브 쿨러(10)에 따르면 튜브(20) 내부로 흐르는오일의 열은 튜브(20)를 통해 판재 핀(30)으로 전달되고, 판재 핀(30)이 공기 중으로 열을 발산하여 오일을 냉각시키게 된다.

이와 같은 경우 튜브(20)와 판재 핀(30)의 확관을 통한 접합은 확관량이 많을수록 접합이 잘 이루어진다. 그러나 확관량을 어느 정도 이상으로 키우게 되면 확관봉(40)이 튜브(20) 속으로 들어가지 못하게 되거나 튜브(20)와 판재 핀(30)이 심하게 변형이 되어 제품 제조를 못하게 된다. 그리고 판재 핀(30)의 방열면적을 크게 하기 위해서는 두께가 얇은 것이 바람직하나, 핸들링(운반 시) 시에 쉽게 손상되는 단점이 있다.

따라서 판재 핀(30)의 두께를 0.25㎜로 고정시키고 튜브(20)와 판재 핀(30)의 인장강도를 변화시켜 확관 실험과 판재 핀(30)의 손상유무 시험결과를 표 1에 나타내었다.

표 1.

튜브와 판재 핀의 인장강도에 따른 확관 실험 결과(튜브와 판재 핀은 알루미늄임)

번호 튜브(Mpa) 판재 핀(Mpa) 판정(0:좋음, ×:나쁨)

1 110 76 ×

2 130 76 ×

3 150 76 ×

4 175 76 ×

5 200 76 ×

6 110 110 ×

7 130 110 ×

8 175 110 ×

9 200 110 ×

10 110 131 0

11 130 131 0

12 175 131 ×

13 200 131 ×

14 110 159 0

15 130 159 0

16 175 159 ×

17 200 159 ×

표 1의 결과로부터 알루미늄 튜브인 경우에는 인장강도가 130Mpa 이하이며, 알루미늄 판재 핀(30)의 경우에는 인장강도가 131Mpa 이상인 경우에 이상적으로 확관 작업이 이루어짐을 알 수 있다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 핀 앤 튜브 쿨러(10)를 차량에 장착하기 위한 설치브래킷(32)이 포함된 것을 예시한 것이다.

상기 설치브래킷(32)은 튜브(20)를 확관시켜 판재 핀(30)을 접합한 것과 마찬가지로 설치브래킷(32)에 튜브(20)의 직경에 맞는 접합홀(32a)을 천공하고 확관봉(40)을 이용하여 튜브(20)의 내경을 확관시킴으로서 상기 튜브(20)가 확관되면서 설치브래킷(32)이 튜브(20)의 외경에 기계적으로 접합이 이루어진다.

상기에서 접합홀(32a)의 원주에 도 5에 도시된 바와 같이 3점 모따기(32b)를 하여 튜브(20)에 접합함에 따라 이탈 특성과 피로 특성이 표 2와 같은 결과를 얻을 수 있었다.

표 2.

모따기의 방법에 따른 설치브래킷의 이탈력과 피로특성 결과(0: 좋음, ×:나쁨)

모따기 방법 이탈 특성 피로 특성 비 고

3점 원주 모따기 0 0

2점 원주 모따기 0 ×

모따기 없음 0 ×

이하 본 발명의 실시 예를 설명한다.

알루미늄 튜브(20)의 경우 인장강도가 120Mpa 이며, 알루미늄 판재 핀(30)의 경우 인장강도가 140Mpa으로 된 것을 이용하여 이를 확관방법으로 제조하였다. 이때 사용된 설치브래킷(32)의 모따기는 3점 원주 모따기를 실시하였다.

이와 같이 제조된 핀 앤 튜브 쿨러를 이용하여 냉각성능 시험을 실시한 결과를 표 3에 나타내었다.

표 3.

항목 입출구 온도차 발열량

기존 튜브(1m) 0.7℃ 96.5 Kcal/h

기존 튜브(2m) 1.6℃ 220.5 Kcal/h

기존 튜브(3m) 2.0℃ 275.6 Kcal/h

본 발명(핀 앤 튜브) 6.2℃ 854.3 Kcal/h

표 3과 같이 기존 튜브 약 3m(미터)를 사용한 것 보다 본 발명 제품(핀 앤 튜브)이 약 40℃ 이상의 냉각효율을 얻었다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 파워스티어링 장치의 리턴라인에 설치되는 쿨러 튜브에 냉각성능을 향상시키기 위하여 판재 핀을 확관 접합시키는 방법으로 하여 이른 바 핀 앤 튜브(Fin ＆ Tube) 쿨러를 제조함으로서 파워스티어링용 오일의 냉각성을 향상시키고 동시에 확관 접합으로 쿨러를 제조함으로서 제조비용을 절감시키는 효과를 갖는다.

Claims (5)

1. 파워스티어링 장치의 리턴라인 사이에 연결되어 오일을 냉각시키는 쿨러로서,

   상기 쿨러는, 튜브를 적당한 크기로 절단하고 이를 벤딩하여 상기 튜브의 직경에 맞는 홀이 천공된 얇은 판재 핀을 상기 튜브에 일정 간격으로 다수 설치하고 상기 튜브의 직경을 확관시켜 상기 튜브에 판재 핀을 확관 접합하여 구성한 것을 특징으로 하는 자동차의 파워스티어링용 쿨러.
2. 상기 튜브와 판재 핀은 모두 알루미늄으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 파워스티어링용 쿨러.
3. 상기 튜브의 인장강도는 140Mpa 이하이고, 판재 핀의 인장강도는 120Mpa 이상이며, 바람직하게는 튜브의 인장강도는 130Mpa 이하이고, 판재 핀의 인장강도는 131Mpa 이상인 것을 특징으로 하는 자동차의 파워스티어링용 쿨러.
4. 상기 튜브에 설치브래킷을 함께 확관 접합한 것을 특징으로 하는 자동차의 파워스티어링용 쿨러.
5. 상기 설치브래킷의 접합홀을 내구성을 갖도록 3점 모따기 한 것을 특징으로하는 자동차의 파워스티어링용 쿨러.