KR20100056709A - Intercooler for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동차용 인터쿨러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 튜브와 헤드에 가해지는 응력을 분산시켜 응력 집중에 의한 부품 파손을 억제할 수 있는 자동차용 인터쿨러에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automotive intercooler, and more particularly, to an automotive intercooler capable of dispersing stress applied to a tube and a head, thereby preventing component breakage due to stress concentration.
일반적으로 엔진으로 공급되는 흡입 공기는 에어 덕트로 유입되어 에어 클리너에서 정화된 후, 배기 가스의 배출 압력으로 회전하는 터보 차저에 의해 가압된다. 그런데 터보 차저에서 가압된 공기는 과도한 온도 상승으로 인해 밀도가 낮아지므로 엔진의 출력 향상에 도움이 되지 못한다. 따라서 터보 차저와 흡기 매니폴드 사이에 인터쿨러를 설치하여 흡입 공기의 온도를 낮추고 있다.In general, the intake air supplied to the engine is introduced into the air duct, purified by the air cleaner, and then pressurized by a turbocharger rotating to the discharge pressure of the exhaust gas. The pressurized air in the turbocharger, however, is less dense due to excessive temperature rise, which does not help to improve engine power. Therefore, an intercooler is installed between the turbocharger and the intake manifold to lower the temperature of the intake air.
통상의 인터쿨러는 유입구를 구비하는 상부 탱크와, 배출구를 구비하는 하부 탱크와, 상부 탱크와 하부 탱크에 각각 결합되는 헤더와, 헤더에 양 끝단이 고정되어 상부 탱크와 하부 탱크를 연결하는 복수 열의 튜브와, 외기가 통과하는 튜브와 튜브의 사이 공간에 설치되는 방열핀을 포함한다. 따라서 터보 차저에서 방출된 흡입 공기는 상부 탱크를 통해 튜브로 유입되고, 튜브를 통과하면서 방열핀을 통해 외기와의 열교환으로 냉각된다.A typical intercooler includes an upper tank having an inlet, a lower tank having an outlet, a header coupled to each of the upper tank and the lower tank, and a plurality of rows of tubes connecting both the upper tank and the lower tank with both ends fixed to the header. And a heat dissipation fin installed in the space between the tube and the tube through which the outside air passes. Therefore, the intake air discharged from the turbocharger flows into the tube through the upper tank, and is cooled by heat exchange with outside air through the heat dissipation fin while passing through the tube.
전술한 인터쿨러 구조에 있어서, 헤더는 복수의 개구부를 형성하고, 이 개구부에 튜브가 삽입되며, 접착제에 의한 접착력으로 튜브와 헤더가 고정된다. 이때, 헤더는 평평한 플레이트 타입으로서 개구부만을 형성하거나, 상부 탱크와 하부 탱크를 향한 헤더의 일면에 개구부를 둘러싸는 연장부를 형성할 수 있다. 후자의 경우, 튜브는 연장부와 중첩되도록 배치되어 헤더와의 접합 면적을 확대시킨다.In the above-described intercooler structure, the header forms a plurality of openings, the tube is inserted into the opening, and the tube and the header are fixed by the adhesive force by the adhesive. In this case, the header may be a flat plate type to form only an opening or an extension part surrounding the opening on one surface of the header facing the upper tank and the lower tank. In the latter case, the tube is arranged to overlap the extension to enlarge the joint area with the header.
그런데 전술한 두가지 경우 모두에 있어서, 튜브 내부를 통과하는 고압의 공기가 튜브와 헤더에 반복 하중을 가하게 되므로 튜브와 헤더에 응력 집중이 발생하게 된다. 전자의 경우에는 개구부를 둘러싸는 헤더의 모서리에 응력이 집중되고, 후자의 경우에는 헤더와 연장부 사이의 모서리에 응력이 집중된다. 이러한 응력 집중이 장기간 지속될 경우 강도가 약한 부위가 파손될 수 있다.In both cases, however, high pressure air passing through the inside of the tube exerts a repetitive load on the tube and the header, thereby causing stress concentration on the tube and the header. In the former case, the stress is concentrated at the edge of the header surrounding the opening, and in the latter, the stress is concentrated at the edge between the header and the extension. If such stress concentration is prolonged for a long time, the weak strength part may be broken.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 튜브와 헤더에 가해지는 응력을 분산시켜 응력 집중에 의한 파손을 억제할 수 있는 자동차용 인터쿨러를 제공하는데 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an intercooler for automobiles that can suppress the damage caused by stress concentration by dispersing the stress applied to the tube and the header.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 인터쿨러는, 유입구와 연결된 상부 탱크에 결합되는 상부 헤더와, 배출구와 연결된 하부 탱크에 결합되는 하부 헤더와, 서로간 거리를 두고 상부 헤더와 하부 헤더 사이에 설치되는 복수의 튜브를 포함한다. 상부 헤더와 하부 헤더는 각각 본체와, 본체에 튜브의 길이 방향을 따라 서로 마주하도록 형성되는 복수의 개구부와, 튜브를 향한 본체의 일면에서 개구부를 둘러싸도록 형성되는 연장부를 포함한다. 튜브의 양 단부는 연장부에 내설된다.An automotive intercooler according to an embodiment of the present invention includes an upper header coupled to an upper tank connected to an inlet, a lower header coupled to a lower tank connected to an outlet, and installed between the upper header and the lower header at a distance from each other. And a plurality of tubes. The upper header and the lower header each include a main body, a plurality of openings formed in the main body to face each other in the longitudinal direction of the tube, and an extension part formed to surround the opening on one surface of the main body facing the tube. Both ends of the tube are built into the extension.
튜브의 양 단부는 본체와 이어지는 연장부의 모서리와 접하지 않도록 상, 하부 탱크를 향한 본체의 일면과 거리를 두고 위치할 수 있다. 연장부는 본체보다 얇은 두께로 형성될 수 있다. 연장부의 단부는 곡률을 갖도록 형성될 수 있다. 상, 하부 탱크를 향한 본체의 일면과 튜브 사이의 거리는 본체의 두께 이상일 수 있다.Both ends of the tube may be positioned at a distance from one surface of the main body toward the upper and lower tanks so as not to contact the edges of the extension portion leading to the main body. The extension may be formed to a thickness thinner than the body. The ends of the extension may be formed to have curvature. The distance between one side of the body and the tube toward the upper and lower tanks may be greater than or equal to the thickness of the body.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 인터쿨러에서는 상, 하부 헤더 중 본체와 연장부 사이의 모서리가 튜브와 접하지 않으므로 모서리에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 튜브와 접하는 연장부는 튜브의 공기압에 의해 유연하게 변형하므로 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 따라서 튜브와 헤더의 응력 집중을 방지하여 부품의 파손을 예방할 수 있다.In the intercooler for automobiles according to an embodiment of the present invention, since the edge between the main body and the extension part of the upper and lower headers does not contact the tube, it is possible to prevent the stress from being concentrated on the edge. And the extension part in contact with the tube is flexibly deformed by the air pressure of the tube can effectively distribute the stress. Therefore, it is possible to prevent stress breakdown of the tube and header to prevent component breakage.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 인터쿨러의 정면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 자동차용 인터쿨러에 포함된 상부 헤더와 복수의 튜브 및 복수의 방열핀을 나타낸 부분 절개 사시도이다.1 is a front view of an automotive intercooler according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial cutaway perspective view illustrating an upper header, a plurality of tubes, and a plurality of heat dissipation fins included in the automotive intercooler shown in FIG. 1.
도 1과 도 2를 참고하면, 본 실시예의 자동차용 인터쿨러(100)는 상부 탱크(12), 하부 탱크(14), 상부 헤더(16), 하부 헤더(18), 복수의 튜브(20) 및 복수의 방열핀(22)을 포함한다.1 and 2, the
상부 탱크(12)에는 터보 차저(도시하지 않음)와 연결되는 유입구(24)가 형성되고, 하부 탱크(14)에는 흡기 매니폴드(도시하지 않음)와 연결되는 배출구(26)가 형성된다. 상부 헤더(16)는 상부 탱크(12)의 하단부에 결합되고, 하부 헤더(18)는 하부 탱크(14)의 상단부에 결합된다. 상부 헤더(16)와 하부 헤더(18)에는 복수의 개구부가 형성되며, 복수의 튜브(20)가 각 개구부에 대응하여 상부 헤더(16)와 하부 헤더(18) 사이에 설치된다.The
튜브(20)의 상측 단부는 상부 헤더(16)의 개구부와 이어지도록 상부 헤더(16)에 고정되고, 튜브(20)의 하측 단부는 하부 헤더(18)의 개구부와 이어지도록 하부 헤더(18)에 고정된다. 튜브(20)와 상, 하부 헤더(16, 18)의 고정은 접착제를 이용한 통상의 방법으로 이루어질 수 있다.The upper end of the
따라서 복수의 튜브(20)가 상부 탱크(12)와 하부 탱크(14)를 연결하며, 상부 탱크(12)와 복수의 튜브(20) 및 하부 탱크(14)로 이어지는 공기 통로가 형성된다. 튜브(20)의 내부에는 내부 방열핀(201)(도 3 및 도 4 참조)이 위치할 수 있다. 외기는 튜브(20)와 튜브(20) 사이의 공간으로 흐르며, 이 공간에 복수의 방열핀(22)이 설치되어 외기와의 접촉 면적을 극대화한다.Accordingly, a plurality of
터보 차저(도시하지 않음)로부터 압축된 흡입 공기는 유입구(24)를 통해 상부 탱크(12)로 유입되고, 복수의 튜브(20) 내부를 거치게 된다. 이 과정에서 튜 브(20) 내부를 통과하는 흡입 공기는 방열핀(22)을 통해 외기와 열교환이 이루어져 냉각된다. 그리고 냉각된 흡입 공기는 하부 탱크(14)와 배출구(26)를 통해 흡기 매니폴드(도시하지 않음)로 배출된다.Intake air compressed from a turbocharger (not shown) is introduced into the
전술한 과정에서 튜브(20) 내부를 통과하는 고압의 흡입 공기가 튜브(20)와 상, 하부 헤더(16, 18)에 반복 하중을 가하며, 특히 출력 변동에 따른 공기압의 급격한 변화가 발생하므로, 이 변화가 열 충격 또는 압력 변화를 유발하여 인터쿨러(100)의 각 부분에 스트레스를 발생시킨다. 따라서 본 실시예의 자동차용 인터쿨러(100)는 튜브(20)와 상, 하부 헤더(16, 18)에 가해지는 응력을 분산시킬 수 있는 튜브(20)와 상, 하부 헤더(16, 18)의 결합 구조를 제공한다.In the above-described process, the high-pressure inlet air passing through the
도 3은 도 1에 도시한 자동차용 인터쿨러에 포함된 상부 헤더와 튜브의 부분 확대 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시한 자동차용 인터쿨러에 포함된 하부 헤더와 튜브의 부분 확대 단면도이다.3 is a partially enlarged cross-sectional view of an upper header and a tube included in the automotive intercooler illustrated in FIG. 1, and FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view of a lower header and a tube included in an automotive intercooler illustrated in FIG. 1.
도 2와 도 3을 참고하면, 상부 헤더(16)는 본체(161)와, 본체(161)에 형성되는 복수의 개구부(162)와, 튜브(20)를 향한 본체(161)의 일면(도 3에서 본체(161)의 아랫면)에 형성되며 개구부(162)를 둘러싸는 소정 높이의 연장부(163)를 포함한다. 그리고 튜브(20)는 상부 탱크(12)를 향한 본체(161)의 일면(도 3에서 본체(161)의 윗면)과 소정의 거리(d1, 도 3 참조)를 유지하면서 그 일부가 연장부(163)와 중첩되도록 연장부(163)의 내측에 위치한다.2 and 3, the
도 4를 참고하면, 하부 헤더(18)는 본체(181)와, 본체(181)에 형성되는 복수의 개구부(182)와, 튜브(20)를 향한 본체(181)의 일면(도 4에서 본체(181)의 윗면) 에 형성되며 개구부(182)를 둘러싸는 소정 높이의 연장부(183)를 포함한다. 그리고 튜브(20)는 하부 탱크(14)를 향한 본체(181)의 일면(도 4에서 본체(181)의 아랫면)과 소정의 거리(d2, 도 4 참조)를 유지하면서 그 일부가 연장부와 중첩되도록 연장부의 내측에 위치한다.Referring to FIG. 4, the
상, 하부 탱크(12, 14)를 향한 본체(161, 181)의 일면과 튜브(20) 사이의 이격 거리(d1, d2)는 같은 값으로 설정될 수 있다.The separation distances d1 and d2 between one surface of the
연장부(163, 183)는 본체(161, 181)보다 얇은 두께로 형성되며, 본체(161, 181)와 일체로 성형 제작될 수 있다. 연장부(163, 183)가 본체(161, 181)보다 얇은 두께로 형성됨에 따라, 연장부(163, 183)는 튜브(20)에 공기압이 발생할 때 튜브(20)의 외측으로 휘어지는 유연성을 구비할 수 있다. 또한, 연장부(163, 183)의 단부는 소정의 곡률을 갖도록 형성되며, 곡률이 클수록 연장부(163, 183)의 단부에 응력이 집중되는 것을 억제할 수 있다.The
그리고 튜브(20)가 상, 하부 탱크(12, 14)를 향한 본체(161, 181)의 일면과 이격되어 위치하므로, 본체(161, 181)와 연장부(163, 183) 사이의 모서리(도 3과 도 4에서 점선 원 참조)는 튜브(20)와 중첩되지 않는다.In addition, since the
인터쿨러(100)에 압축 공기가 유입되어 튜브(20)에 공기압이 발생하면, 튜브(20)와 상, 하부 헤더(16, 18)에 반복 하중이 가해져 응력이 발생한다. 본 실시예의 인터쿨러(100)에서는 상, 하부 헤더(16, 18) 중 본체(161, 181)와 연장부(163, 183) 사이의 모서리가 튜브(20)와 접하지 않으므로 상, 하부 헤더(16, 18)의 모서리에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.When compressed air flows into the
이때, 상, 하부 탱크(12, 14)를 향한 본체(161, 181)의 일면과 튜브(20) 사이의 거리(d1, d2)는 본체(161, 181)의 두께 이상이며, 이 조건을 만족할 때 모서리를 응력 집중으로부터 효과적으로 보호할 수 있다.At this time, the distance (d1, d2) between the one surface of the main body (161, 181) and the
그리고 튜브(20)와 접하는 연장부(163, 183)는 본체(161, 181)보다 얇은 두께로 형성되므로 튜브(20)의 공기압에 의해 유연하게 변형하여 응력을 분산시킬 수 있다. 따라서 전술한 튜브(20)와 상, 하부 헤더(16, 18)의 결합 구조로 인해 튜브(20)와 상, 하부 헤더(16, 18)의 응력 집중을 방지하여 부품의 파손을 효과적으로 억제할 수 있다.In addition, since the
하기 표에 본 실시예의 인터쿨러와 비교예 1의 인터쿨러 및 비교예 2의 인터쿨러 구조에서 열 하중과 압력 하중의 해석 결과를 나타내었다. 하기 표에서 비교예 1, 2의 수치는 실시예의 결과값을 1로 가정할 때 실시예의 결과값에 대한 상대값을 의미한다.Table 1 shows the analysis results of the thermal load and the pressure load in the intercooler of the present embodiment, the intercooler of Comparative Example 1 and the intercooler of Comparative Example 2. In the following table, the numerical values of Comparative Examples 1 and 2 mean relative values with respect to the results of the Examples when the results of the Examples are assumed to be 1.
도 5는 비교예 1의 인터쿨러에 포함된 상부 헤더와 튜브의 부분 확대 단면도이다. 도 5를 참고하면, 비교예 1의 상부 헤더(28)는 연장부 없이 개구부(281)만을 형성하며, 튜브(20')의 상측 단부가 개구부(281)에 삽입되어 상부 헤더(28)에 고정된다. 도시하지 않은 하부 헤더와 튜브의 결합 구조도 상부 헤더(28)와 동일하게 이루어진다.5 is a partially enlarged cross-sectional view of the upper header and the tube included in the intercooler of Comparative Example 1. FIG. Referring to FIG. 5, the
도 6은 비교예 2의 인터쿨러에 포함된 상부 헤더와 튜브의 부분 확대 단면도이다. 도 6을 참고하면, 비교예 2의 상부 헤더(30)는 본 실시예의 인터쿨러와 반대로 상부 탱크를 향한 본체(301)의 일면(도 6에서 본체(301)의 윗면)에 개구부(302)를 둘러싸는 연장부(303)를 형성한다. 그리고 튜브(20')의 상측 단부는 연장부(303)의 바깥으로 돌출되어 위치한다. 도시하지 않은 하부 헤더와 튜브의 결합 구조도 상부 헤더(30)와 동일하게 이루어진다.6 is a partially enlarged cross-sectional view of the upper header and the tube included in the intercooler of Comparative Example 2. FIG. Referring to FIG. 6, the
실험에 사용된 실시예의 인터쿨러(100)에서 연장부의 높이는 2.286mm이고, 비교예 1의 인터쿨러에서 상부 헤더(28)의 두께는 0.4064mm이며, 비교예 2의 인터쿨러에서 연장부(303)의 높이는 3.175mm이다.The height of the extension in the
비교예 1의 인터쿨러에서는 튜브(20')에 공기압 발생시 튜브(20')와 접하는 상부 헤더(28)의 모서리(도 5에서 점선 원 참조)에 응력 집중이 발생한다. 비교예 2의 인터쿨러에서는 튜브(20')에 공기압 발생시 본체(301)와 연장부(303) 사이의 모서리(도 6에서 점선 원 참조)에 응력 집중이 발생한다.In the intercooler of Comparative Example 1, when the air pressure is generated in the tube 20 ', stress concentration occurs at an edge of the
반면, 본 실시예의 인터쿨러(100)에서는 본체(161, 181)와 연장부(163, 183) 사이의 모서리에 응력 집중이 발생하지 않으며, 연장부(163, 183)가 하중에 의해 유연하게 변형하기 때문에, 튜브(20)와 상, 하부 헤더(16, 18)에 가해지는 응력을 효과적으로 분산시킬 수 있다.On the other hand, in the
따라서 상기 표에 기재한 바와 같이, 본 실시예의 인터쿨러(100)에서 측정된 열 하중 값과 압력 하중 값이 비교예 1, 2의 인터쿨러에서 측정된 결과보다 낮은 결과를 나타낸다.Therefore, as shown in the above table, the thermal load value and the pressure load value measured in the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차용 인터쿨러의 정면도이다.1 is a front view of an intercooler for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시한 자동차용 인터쿨러에 포함된 상부 헤더와 복수의 튜브 및 복수의 방열핀을 나타낸 부분 절개 사시도이다.FIG. 2 is a partially cutaway perspective view illustrating an upper header, a plurality of tubes, and a plurality of heat dissipation fins included in the intercooler for an automobile shown in FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시한 자동차용 인터쿨러에 포함된 상부 헤더와 튜브의 부분 확대 단면도이다.FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view of the upper header and the tube included in the automotive intercooler shown in FIG. 1.
도 4는 도 1에 도시한 자동차용 인터쿨러에 포함된 하부 헤더와 튜브의 부분 확대 단면도이다.4 is a partially enlarged cross-sectional view of a lower header and a tube included in the automotive intercooler shown in FIG. 1.
도 5는 비교예 1의 인터쿨러에 포함된 상부 헤더와 튜브의 부분 확대 단면도이다.5 is a partially enlarged cross-sectional view of the upper header and the tube included in the intercooler of Comparative Example 1. FIG.
도 6은 비교예 2의 인터쿨러에 포함된 상부 헤더와 튜브의 부분 확대 단면도이다.6 is a partially enlarged cross-sectional view of the upper header and the tube included in the intercooler of Comparative Example 2. FIG.
Claims (5)
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Publications (1)
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Cited By (2)
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CN103334828A (en) * | 2013-06-13 | 2013-10-02 | 浙江银轮机械股份有限公司 | Main board for connecting two ends of cooling pipe in intercooler |
-
2008
- 2008-11-20 KR KR1020080115637A patent/KR20100056709A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |