KR20070035259A

KR20070035259A - 자동차용 프론트 엔드 모듈

Info

Publication number: KR20070035259A
Application number: KR1020050089910A
Authority: KR
Inventors: 이정원
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2007-03-30

Abstract

본 발명은, 자동차용 프론트 엔드 모듈에 관한 것으로서, 냉각장치 장착부가 형성된 전면 패널과; 상기 냉각장치 장착부에 설치되며, 엔진으로부터 유입된 냉각수와 열교환하는 라디에이터와; 상기 엔진의 냉각수 출력포트의 높이보다 높게 상기 전면 패널에 설치되어 상기 엔진과 상기 라디에이터 간의 냉각수 유로를 형성하며, 상기 엔진으로부터의 냉각수가 유입되는 입력단과 상기 입력단으로 유입된 냉각수를 상기 라디에이터로 배출하는 출력단을 갖는 라디에이터 캡과; 상기 라디에이터 캡과 상기 전면 패널 사이에 마련되어 외부 충격이 가해졌을 때 상기 라디에이터 캡을 상기 전면 패널에 대해 하향 슬라이딩 이동시키는 슬라이딩부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 라디에이터 캡을 엔진의 냉각수 출력포트보다 높게 설치하여 라디에이터의 열교환 효율을 높이는 동시에 보행자 안전법규를 만족시킬 수 있다.

자동차, 프론트 엔드 모듈, 라디에이터 캡, 보행자 안전

Description

자동차용 프론트 엔드 모듈{FRONT END MODULE FOR VEHICLE}

도 1은 종래의 자동차용 프론트 엔드 모듈의 라이데이터와 엔진의 배치 상태를 도시한 사시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 프론트 엔드 모듈을 도시한 후방 사시도이고,

도 3은 도 2의 A부분의 확대 사시도이고,

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 자동차용 프론트 엔드 모듈의 라디에이터 캡이 슬라이딩되는 원리를 설명하기 위한 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 전면 패널 15 : 냉각장치 장착부

30 : 라디에이터 50 : 라디에이터 캡

52 : 입력단 53 : 출력단

60 : 토션 스프링 70 : 슬라이딩부

71 : 슬라이드 돌기 72 : 가이드 홈

80 : 후드 82 : 후방 후드래치

본 발명은, 자동차용 프론트 엔드 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 라디에이터의 열교환 효율을 높이면서 동시에 보행자 법규를 만족할 수 있는 자동차용 프론트 엔드 모듈에 관한 것이다.

일반적으로, 내연 기관이 장착된 차량에서는 엔진의 가동시 발생되는 열이 실린더, 실린더 헤드, 피스톤, 밸브 등에 전도된다. 이에 의하여 이 부품들의 온도가 과도하게 높아지면 열팽창이나 열화에 따라 부품의 강도가 저하되고, 엔진 수명이 단축되며, 연소 상태도 나빠져 노킹이나 조기점화가 발생되어 엔진의 출력도 저하된다.

이러한 문제점을 고려하여 자동차에는 통상 냉각장치(COOLING SYSTEM)가 설치되며, 이러한 냉각장치에는 크게 공냉식과 수냉식으로 구분된다. 여기서, 냉각장치는 라디에이터, 응축기, 팬 등으로 이루어져 엔진 룸 전면 부위에 모듈화되어 설치된다.

수냉식 냉각장치는 엔진을 경유하여 가열된 냉각수가 라디에이터 측으로 유입된 후, 외부공기와 열교환되어 다시 엔진으로 귀환하는 원리로 이루어져 있다. 이 때, 엔진을 경유한 냉각수는 고온이어서 기포가 발생하게 되는데, 이 기포가 포함된 냉각수가 라디에이터 내를 순환하면서 외부공기와 열교환되면 액체만 열교환되는 것에 비해 라디에이터의 열교환 효율이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 라디에이터(130)의 일측에는 엔진(E)에서 라디에이터(130)로 유입된 냉각수에 포함된 기포를 빼주기 위한 라디에이터 캡 (150)이 장착되어 있다.

이 때, 라디에이터(130) 내의 기포가 효과적으로 빠지기 위해서는, 엔진(E)의 냉각수 출력포트(5)보다 라디에이터 캡(150)이 높아야 냉각수에 포함된 기포가 잘 빠지게 된다. 즉, 기포는 에너지가 높아 위로 올라갈려고 하기 때문에, 라디에이터 캡(150)이 엔진(E)의 냉각수 출력포트(5)의 높이에 비해 높은 것이 효율적이다.

그런데, 라디에이터(130)의 열교환 효율을 만족시키기 위해 라디에이터 캡(150)을 높게 할 경우, 보행자 보호 법규(특히, CHILD HEAD FORM 구간(X))를 만족하지 못하는 문제점이 있다.

CHILD HEAD FORM 구간(X)에서의 보행자 보호 법규는 후드(180)와 엔진 룸(3) 내의 가장 높은 부품 간에 60mm 이상의 변형 공간을 확보함으로써, 보행자 충돌시 보행자가 후드(180)의 CHILD HEAD FORM 구간(X)에 떨어졌을 때 후드(180)가 대략 60mm 정도 찌그러짐으로써 보행자에 가해지는 충격력을 완화하여 보행자를 보호하기 위한 것이다. 그러나, 상기 기술한 바와 같이, 라디에이터 캡(150)의 높이를 높게할 경우 후드(80)의 변형공간이 충분하지 않으므로 보행자 충돌시 보행자를 보호하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 라디에이터의 열교환 효율을 높이면서 동시에 보행자 법규를 만족할 수 있는 자동차용 프론트 엔드 모듈을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 자동차용 프론트 엔드 모듈에 있어서, 냉각장치 장착부가 형성된 전면 패널과; 상기 냉각장치 장착부에 설치되며, 엔진으로부터 유입된 냉각수와 열교환하는 라디에이터와; 상기 엔진의 냉각수 출력포트의 높이보다 높게 상기 전면 패널에 설치되어 상기 엔진과 상기 라디에이터 간의 냉각수 유로를 형성하며, 상기 엔진으로부터의 냉각수가 유입되는 입력단과 상기 입력단으로 유입된 냉각수를 상기 라디에이터로 배출하는 출력단을 갖는 라디에이터 캡과; 상기 라디에이터 캡과 상기 전면 패널 사이에 마련되어 외부 충격이 가해졌을 때 상기 라디에이터 캡을 상기 전면 패널에 대해 하향 슬라이딩 이동시키는 슬라이딩부에 의해 달성된다.

여기서, 일단이 상기 전면 패널에 지지되고 타단이 상기 라디에이터 캡에 지지되어 상기 라디에이터 캡을 상향 탄성 가압하는 토션 스프링을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 슬라이딩부는 상기 라디에이터 캡에 형성된 슬라이드 돌기와, 상기 전면 패널에 형성되어 상기 슬라이드 돌기를 안내하는 가이드 홈으로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 전면 패널의 배면에는 후방 후드래치가 결합되어 있으며, 상기 라디에이터 캡은 상기 전면 패널의 배면에 설치되는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 프론트 엔드 모듈을 도시한 후방 사시도이고, 도 3은 도 2의 A부분의 확대 사시도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 프론트 엔드 모듈(FRONT END MODULE, FEM)은 냉각장치 장착부(15)가 형성된 전면 패널(10)과, 냉각장치 장착부(15)에 설치되는 라디에이터(30) 및 팬(40)과, 라디에이터(30)의 일측에 엔진(E, 도 1참조)의 냉각수 출력포트(5, 도 1참조)의 높이보다 높게 전면 패널(10)에 설치되어 엔진(E)에서 유입된 냉각수 내에 포함된 기포를 빼주는 라디에이터 캡(50)과, 라디에이터 캡(50)과 전면 패널(10) 사이에 마련되어 후드(80, 도 4참조), 특히 CHILD HEAD FORM 구간(Y)에 충격(F, 도 4참조)이 가해졌을 때 라디에이터 캡(50)을 전면 패널(10)에 대해 하향 슬라이딩 이동시키는 슬라이딩부(70)를 포함하여 이루어진다.

전면 패널(10)은 거의 사각 프레임 형태로 마련되어 차체의 전방부위에 장착되며, 상 ·하측 수평지지부(11, 12)와, 상 ·하측 수평지지부(11, 12)의 좌측 및 우측을 연결하는 좌 ·우측 수직지지부(13)(14)와, 중앙영역에 관통 형성되어 냉각장치(20)가 장착되는 냉각장치 장착부(15)와, 냉각장치 장착부(15)의 상부 양측에 관통 형성되어 헤드램프가 장착되는 헤드램프 장착부(16)로 구성된다.

여기서, 상측 수평지지부(11)의 배면에는 후드(80)의 스트라이커와 걸림 유지 또는 걸림 해제되는 후드래치(82)가 설치되어 있다. 따라서, 전면 패널(10)의 전방으로 후드래치(82)가 돌출 설치된 경우에는 보행자와 충돌시 후드래치(82)에 의해 보행자가 다치게 되는데, 이와 같이 후드래치(82)를 전면 패널(10)의 후방에 배치함으로써 보행자가 다치는 것을 최소화할 수 있다. 이 때, 상측 수평지지부(11)의 배면에는 라디에이터 캡(50)이 장착되는데, 후드래치(82)를 전면 패널(10)의 후방에 배치함에 따른 레이아웃에 의해 엔진 룸(3) 내의 다른 부품들과의 간섭 을 피할 수 있다.

냉각장치(20)는 엔진(E)에서 유입된 냉각수를 외부 공기와 열교환시키는 라디에이터(30)와, 라디에이터(30)의 전방에 장착되는 응축기(미도시)와, 라디에이터(30)의 후방에 장착되어 외부공기를 라디에이터(30)로 강제 송풍시키는 팬(40) 등을 포함하여 이루어진다.

라디에이터(30)는 엔진(E)을 통과하면서 온도가 상승한 냉각수를 방열하여 냉각시키는 장치로서, 상 ·하부 헤더탱크(31)(32)와, 라디에이터 코어로 크게 구분된다.

라디에이터 코어는 내부에 냉각수가 흐르도록 길이방향으로 배치된 복수의 튜브(33)와, 각 튜브(33) 사이를 통과하여 튜브(33) 내부를 흐르는 냉각수를 방열하기 위한 방열핀(미도시)으로 구성된다.

하부 헤더탱크(32)의 일측에는 라디에이터(30) 내부를 경유하여 냉각된 냉각수가 엔진(E)으로 배출되기 위한 출구파이프(미도시)가 설치되어 있다.

상부 헤더탱크(31)의 일측에는 냉각수의 보충/교환의 통로 기능, 냉각수 내에 포함된 기포를 빼주는 기능, 라디에이터(30) 내부의 압력이 과도하게 상승했을 때 그 압력을 줄이기 위해 라디에이터(30) 내의 냉각수를 리저버 탱크로 이동하도록 안내하는 기능 등을 수행하는 라디에이터 캡(50)이 설치되어 있다.

라디에이터 캡(50)은 냉각수 내에 포함된 기포가 위로 잘 빠지도록 엔진(E)의 냉각수 출력포트(5)의 높이보다 높게 설치된다. 이에 의해, 후드(80)에 충격이 가해진 경우 후드(80)가 변형될 수 있는 공간은 대략 40mm 정도로서, 아직 보행자 충돌시(CHILD HEAD FORM 구간(Y)) 보행자 법규를 만족하지 못하는 수치이다.

라디에이터 캡(50)은 캡 본체(51)와, 캡 본체(51)로부터 연장되어 엔진(E)의 냉각수 출력포트(5)와 호스(미도시)에 의해 연결되는 입력단(52)과, 입력단(52)으로부터 유입된 냉각수를 라디에이터(30)로 배출하기 위해 호스로 연결된 출력단(53)과, 입력단(52)의 단부에 마련되어 전면 패널(10)의 배면에 결합되는 브래킷(54)으로 구성된다. 이에, 엔진(E)을 거쳐 온도가 상승된 냉각수는 출력포트(5)로 나와서, 라디에이터(30)의 입력단(52)으로 유입되어 출력단(53)으로 배출된 후 상부 헤더탱크(31)로 들어온다. 그 후, 상부 헤더탱크(31) 내의 냉각수는 튜브(33)를 통해 하부 헤더탱크(32)로 흐른 후, 출구파이프를 통해 엔진(E)으로 귀환된다.

또한, 라디에이터 캡(50)의 일측에는 리저버 탱크와 연결되는 오버플로우 파이프가 결합되어 있다. 이에, 라디에이터(30) 내의 압력이 과도하게 상승한 경우 오버플로우 파이프 측으로 냉각수를 배출하여 압력을 줄일 수 있다.

슬라이딩부(70)는 라디에이터 캡(50)의 브래킷(54)에 형성된 슬라이드 돌기(71)와, 상측 수평지지부(11)에 형성되어 슬라이드 돌기(71)를 안내하는 가이드 홈(72)으로 구성된다. 이에, 외부 충격(F, 보행자 충돌시)이 후드(80)에 가해지면, 후드(80)가 하향 변형되면서 라디에이터 캡(50)을 누르게 되면, 슬라이드 돌기(71)는 가이드 홈(72)을 따라 대략 20mm 정도 하향 이동하게 된다. 따라서, 보행자 충돌시 CHILD HEAD FORM 구간(Y)의 후드(80)와 라디에이터 캡(50) 사이가 대략 60mm 정도 확보됨으로써, 보행자 법규를 만족할 수 있게 된다.

여기서, 라디에이터 캡(50)을 상향 탄성 가압하도록 일단이 전면 패널(10)의 배면에 지지되고 타단이 라디에이터 캡(50)에 지지되는 토션 스프링(60)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 외력(F)에 의해 하향 이동된 라디에이터 캡(50)은 외력(F)이 제거되면 토션 스프링(60)의 복원력에 의해 위로 이동된다.

이와 같이, 본 발명의 특징은 라디에이터(30)의 열교환 효율을 높이기 위해 라디에이터 캡(50)을 후드(80) 가까이까지 높게 설치하여 보행자 충돌시 후드(80) 변형공간을 충분히 확보하지 못하더라도, 후드(80)에 외력(F)이 가해졌을 때 라디에이터 캡(50)이 하향 이동되어 후드(80)가 변형할 수 있는 공간이 더 확보됨으로써 보행자를 최대한 보호할 수 있는 구조로 마련된 점에 있다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따른 자동차용 프론트 엔드 모듈의 라디에이터 캡(50)의 작동원리를 간략히 설명하기로 한다.

먼저, 후드(80)에 충격력(F)이 가해지지 않은 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 엔진 룸(3) 내의 라디에이터 캡(50)과 후드(80) 간의 공간은 대략 40mm 정도 유지하고 있다. 즉, 라디에이터(30)의 열교환을 좋게하기 위해 라디에이터 캡(50)을 가능한 엔진(E)의 냉각수 출력포트(5)보다 높게 설치한 결과이다.

이 때, 도 5와 같이 보행자의 충돌에 의해 후드(80)에 충격력(F)이 가해지면, 후드(80)는 충격력(F)에 의해 대략 40mm 까지 변형하게 되고 남은 충격력(F)은 라디에이터 캡(50)을 아랫 방향으로 밀게 된다. 이에, 라디에이터 캡(50)의 슬라이드 돌기(71)는 가이드 홈(72)을 따라 아랫 방향으로 슬라이딩 이동하게 됨으로써 후드(80)가 대략 20mm 정도 더 변형된다. 따라서, 본 발명은 보행자 충돌시 보행자 보호법규에 따른 대략 60mm 정도의 후드(80)의 변형공간을 확보함으로써 보행자의 상해를 최대한 줄일 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 라디에이터 캡을 엔진의 냉각수 출력포트보다 높게 설치하여 라디에이터의 열교환 효율을 높이는 동시에 보행자 안전법규를 만족시킬 수 있는 자동차용 프론트 엔드모듈을 제공한다.

Claims

냉각장치 장착부가 형성된 전면 패널과;

상기 냉각장치 장착부에 설치되며, 엔진으로부터 유입된 냉각수와 열교환하는 라디에이터와;

상기 엔진의 냉각수 출력포트의 높이보다 높게 상기 전면 패널에 설치되어 상기 엔진과 상기 라디에이터 간의 냉각수 유로를 형성하며, 상기 엔진으로부터의 냉각수가 유입되는 입력단과 상기 입력단으로 유입된 냉각수를 상기 라디에이터로 배출하는 출력단을 갖는 라디에이터 캡과;

상기 라디에이터 캡과 상기 전면 패널 사이에 마련되어 외부 충격이 가해졌을 때 상기 라디에이터 캡을 상기 전면 패널에 대해 하향 슬라이딩 이동시키는 슬라이딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 프론트 엔드 모듈.
제1항에 있어서,

일단이 상기 전면 패널에 지지되고 타단이 상기 라디에이터 캡에 지지되어 상기 라디에이터 캡을 상향 탄성 가압하는 토션 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 프론트 엔드 모듈.
제1항에 있어서,

상기 슬라이딩부는 상기 라디에이터 캡에 형성된 슬라이드 돌기와, 상기 전 면 패널에 형성되어 상기 슬라이드 돌기를 안내하는 가이드 홈으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 프론트 엔드 모듈.
제1항에 있어서,

상기 전면 패널의 배면에는 후방 후드래치가 결합되어 있으며,

상기 라디에이터 캡은 상기 전면 패널의 배면에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 프론트 엔드 모듈.