KR20040021978A - 자동차용 라디에이터 마운팅 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 라디에이터 온도상승에 의한 열응력을 흡수하여 라디에이터 튜브의 열피로파괴의 발생을 방지하기 위한 장치에 관한 것으로서 상세하게는 상기 라디에이터 튜브표면에 설치하여 스트레인발생을 측정하는 스트레인 게이지(Strain Gauge)와, 상기 스트레인게이지로부터 측정한 값에 따라 압전소자에 전기적 신호를 보내는 압전소자 제어수단과, 헤더와 사이드 프레임사이에 설치된 압전소자를 포함한다. 상기와 같은 구성에 의해 라디에이터 튜브 팽창에 따라 마운팅의 높이를 조절함으로서 열응력에 의한 튜브의 파단을 예방할 뿐 아니라 진동 및 소음을 저감하는 효과가 있다.

Description

자동차용 라디에이터 마운팅 장치{The apparatus of the radiator mounting for automobile}
본 발명은 라디에이터 온도상승에 의한 열응력을 흡수하여 라디에이터 튜브의 열피로 파괴의 발생을 방지하기 위한 장치에 관한 것으로서 상세하게는 상기 라디에이터 튜브표면에 서로 직각 방향으로 각각 설치하여 스트레인 발생을 측정하는 스트레인 게이지(Strain Gauge)와, 상기 스트레인게이지에 전기적으로 접속하여 스트레인 게이지에서 측정한 값에 따라 전기적 신호를 압전소자에 보내는 압전소자 제어수단과, 헤더와 사이드프레임 사이에 설치되고 압전소자 제어수단에 전기적으로 접속된 압전소자를 포함한다. 상기와 같은 구성에 의해 라디에이터 튜브 팽창에 따라 마운팅 높이를 조절함으로서 튜브의 파단을 예방할 뿐 아니라 진동 및 소음을 저감하는 효과가 있다.
일반적으로 자동차 엔진의 라디에이터는 수냉식과 공냉식이 있으며, 대부분의 자동차는 수냉식 냉각장치를 채택하고 있다. 상기 수냉식 냉각장치의 라디에이터는 비교적 큰 방열면적을 가지고, 다량의 냉각수를 담을 수 있도록 구성되어 있다.
중대형급 상용차에서는 열교환을 하는 튜브와 핀으로 구성된 라디에이터 코어가 있으며, 라디에이터 코어의 상층부는 상부헤드(Upper head)로 하층부는 하부헤드(Lower head)로 지지되고 있고, 양측면은 차체에 마운팅하기 위해 레이포스에 연결된 사이드 프레임(side frame)으로 구성되어 있다.
보통 차량 라디에이터의 온도변화는 상부헤드의 온도가 80℃부근에서 일정하게 유지되는 반면, 하부헤드(Lower head)의 온도는 20℃ 내지 80℃에서 계속 변화함으로서 라디에이터 코어의 냉각수 튜브에 열팽창에 의한 열변형이 발생한다. 종래의 라디에이터는 코어의 온도변화에 의한 열변형이 고려되지 않은채 상하부 헤드와 사이드 프레임이 볼트로 강하게 조립되어 있다(볼트형 마운팅 구조). 따라서,상기 종래기술에 의한 라디에이터 구조는 외부 진동에 대해서는 내구성이 있는 반면 내부 열변형에 의한 반복된 열응력을 흡수할 수 없기 때문에 라디에이터 튜브의 열피로파괴가 발생하게 되고 냉각수의 유수가 발생한다. 따라서 기존의 진동을 고려한 설계에 열변형까지 흡수할 수 있는 마운팅구조의 필요성이 제기되었다.
본 발명의 목적은 라디에이터 코어의 온도변화에 의한 열변형으로 발생되는 열응력을 흡수하여 라디에이터 튜브의 열피로파괴의 발생을 방지하는 자동차용 라디에이터 마운팅구조를 제공함에 있다.
도 1은 자동차용 라디에이터의 구조를 개략적으로 도시한 개략도.
도 2는 종래의 자동차 라디에이터 마운팅 구조의 일예를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 라디에이터 마운팅 장치의 구조를 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 자동차 라디에이터 마운팅 장치의 작동 순서도.
1 : 상부 헤드 2 : 하부 헤드
3 : 사이드 프레임 4 : 라디에이터 코어
5 : 라디에이터 튜브 6 : 횡방향 스트레인 게이지
7 : 종방향 스트레인 게이지 8 : 압전소자 제어수단
9 : 압전소자10 : 마운팅 브래킷
상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명의 압전소자 시스템을 이용한 자동차 라디에이터 마운팅 장치는 스트레인 게이지, 압전소자 및 압전소자 제어수단을 포함한다.
더욱 상세하게는 상기 라디에이터 튜브표면에 서로 직각 방향으로 각각 설치하여 스트레인 발생을 측정하는 스트레인 게이지(Strain Gauge)와, 상기 스트레인 게이지에 전기적으로 접속하여 스트레인 게이지에서 측정한 값에 따라 전기적 신호를 압전소자에 보내는 압전소자 제어수단과, 헤더와 사이드프레임 사이에 설치되고 압전소자제어수단에 전기적으로 접속된 압전소자를 포함한다.
이하 본 발명의 특징을 설명하면 다음과 같다.
라디에이터 튜브 표면에 횡방향 및 종방향으로 스트레인 게이지를 각각 설치하여 튜브가 열변형을 일으키는 때에 횡방향 및 종방향의 스트레인을 측정한다. 여기에서 횡방향으로 측정된 스트레인은 튜브의 자유팽창과 게이지 자체의 열변형을 나타내고, 종방향으로 측정된 스트레인은 튜브의 자유팽창과 게이지 자체의 열변형 및 종방향 구속에 의한 압축을 나타낸다. 따라서, 상기 횡방향 측정 스트레인값과 종방향 측정 스트레인값을 차감하면 압축영향에 의한 스트레인값을 측정할 수 있고 실제 라디에이터의 열응력을 수치적으로 변환할 수 있다.
압전소자 제어수단은 상기 횡방향 측정 스트레인 값과 종방향 측정 스트레인 값을 차감하여 라디에이터의 압축영향에 의한 스트레인 값을 얻고, 상기 측정한 스트레인 값에 비례하여 압전소자에 전기적 신호를 보낸다.
상기 압전소자는 헤더와 사이드 프레임 사이에 위치하고 상기 전기적 신호의 크기에 따라 변형되어 마운팅의 높이를 조절한다. 따라서 열변형으로 인한 튜브의 파단을 예방할 뿐 아니라 진동 및 소음을 저감할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 일실시예를 설명한다. 하기의 일실시예는 예시적인 것이고 본 발명을 한정하는 것으로 해석되는 것은 아니다.
도 1은 자동차 라디에이터 구조를 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 2는 종래 볼트형 마운팅 구조를 가진 자동차 라디에이터 장치의 구조를 일예들 들어 보인 사시도이다. 자동차 라디에이터 구조는 라디에이터 튜브로 구성된 라디에이터 코어(4)와 라디에이터 코어를 지지하는 상부헤드(1)와 하부헤드(2)와 사이드프레임(3)으로 구성된다. 도 2에서 도시된 바와 같이 종래 자동차 라디에이터 마운팅의 구조는 상부헤드(1), 하부헤드(2)와 사이드 프레임(3)이 볼트로 고정되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 라디에이터 마운팅 장치의 구조를 보인 구성도로서, 라이에이터 튜브(5)에 설치된 횡방향 스트레인 게이지(6)(Gauge A)와 종방향 스트레인 게이지(7)(Guage B)로부터 열변형에 의한 라디에이터 튜브의 스트레인을 측정한다. 압전소자 제어수단(8)은 상기 횡방향 측정 스트레인 값과 종방향 측정 스트레인 값을 차감하여 얻어진 스트레인 값에 따라 헤더와 사이드 프레임사이에 위치하고 있는 압전소자(9)에 전기적 신호를 보낸다. 이때 압전소자 제어수단은 측정한 스트레인의 값에 비례한 세기의 전기적 신호를 압전소자에 보냄으로서 압전소자는 압전소자제어수단에서 보내지는 신호의 세기에 따라 라디에이터 마운팅의 높이를 변화시킬 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 라디에이터 마운팅 장치의 작동 순서도로서, 라디에이터가 작동되면(21) 라디에이터에 온도변화가 발생하고(22), 스트레인 게이지를 통하여 열팽창에 의한 스트레인을 측정한다(23). 스트레인 A(횡방향 스트레인)와 스트레인 B(종방향 스트레인)의 차이값이 0.001보다 크다면(24) 스트레인 크기에 비례하여 압전소자에 전기적 신호를 보내어(25) 압전소자가 작동하고(26) 이에 따라 마운팅의 높이가 변경된다(27). 스트레인 A와 스트레인 B의 차이값이 0.001보다 작으면 스트레인 게이지를 통하여 열팽창에 의한 스트레인을 다시 측정(23)한다.
본 발명의 압전소자 시스템을 이용한 라디에이터 마운팅 장치에 의하여 열응력에 의한 라디에이터 튜브의 피로파괴를 예방함으로서 내구성능이 향상되고 냉각수 누수현상을 예방할 수 있으며 진동에 대한 내구성도 증가되어 진동 및 소음을예방할 수 있다.

Claims (3)

  1. 라디에이터 튜브 표면에 횡방향 및 종방향으로 설치하여 스트레인을 측정하는 스트레인 게이지와, 상기 스트레인 게이지에 전기적으로 접속하여 상기 스트레인 게이지에서 측정한 스트레인에 따라 압전소자에 전기적 신호를 보내는 압전소자 제어수단과, 상기 압전소자 제어수단에 전기적으로 접속하고 헤더와 사이드프레임사이에 위치하는 압전소자를 포함하고, 상기 압전소자는 압전소자 제어수단의 전기적 신호에 따라 변형되어 마운팅의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 라디에이터 마운팅 장치
  2. 제1항에 있어서, 상기 압전소자 제어수단은 상기 횡방향으로 설치한 스트레인 게이지에서 측정한 값에서 상기 종방향으로 설치한 스트레인 게이지에서 측정한 값을 차감하여 그 수치가 일정수치보다 큰 경우에 상기 압전소자에 전기적 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 라디에이터 마운팅 장치
  3. 제2항에 있어서, 상기 압전소자에 보내지는 전기적 신호의 크기는 측정된 스트레인의 양에 비례하는 것을 특징으로 하는 라디에이터 마운팅 장치
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