KR20100102831A - 오일쿨러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 변속기 또는 파워 스테어링의 오일 등을 엔진 냉각용 방열기를 이용한 수냉방식으로 열교환을 이루는 오일쿨러를 제공함에 의해 달성되게 되는데, 이 오일쿨러는 오일의 유로을 가지는 튜브와, 이 튜브의 양단에서 결합되어 그 튜브의 단부를 밀폐되게 감싸음과 동시 오일의 일시적인 저장공간을 제공하는 수용부 그리고 상.하면에 오일의 유입.유출을 위한 통로들이 구비되는 캡들로 이룬 단위부재들을 가지며, 이 단위부재들을 간격을 유지해 병렬로 적층한 후 상기 단위부재들의 양 캡들 각기를 상.하측과 상호 브레이징 공정을 거쳐 양 캡들의 동렬 통로들을 이용해 단일의 공통공간으로 이루어 오일의 입.출 주관을 제공하는 제1 및 제2헤더들을 갖추어서 자동차 엔진 냉각용 방열기에 내장형으로 설치시키고 제1 및 제2헤더 각기의 입.출구단과 변속기 사이에 설치되는 순환계를 이용해 오일이 회류되게 하면서 수냉방식으로 열교환을 이루어 적정 온도로 유지케 하는 자동차 변속기의 오일 쿨러로서, 단위부재들의 사이에 상.하측으로 인접하는 튜브들의 상호 대향면 각기와 접촉하는 돌출부와 평판부가 교호적으로 배치되어 이룬 개재요소를 갖추어서, 오일쿨러의 변형을 방지와 냉각수의 소통이 원할하여 방열효과 상승은 물론 내구성을 향상시키게 된다

Description

오일쿨러{Oil cooler}

본 발명은 자동차 변속기 또는 파워 스테어링의 오일 등을 엔진 냉각용 방열기를 이용한 수냉방식으로 열교환을 이루어 변속기의 과열방지는 물론 윤활성이 저하되는 것을 방지하는 자동차 변속기의 오일쿨러에 관한 것이다.

자동차의 변속기나 파워 스테어링 등과 같은 구름.마찰작용을 이루는 기계장치에는 오일이 필수적으로 사용되고 있는 것으로, 그러한 오일은 토크 컨버터 내에서 동력을 전달하고 기어 또는 베어링 등의 회전요소들에 윤활작용과, 그 기계요소들 간의 구름접촉 또는 마찰 등으로 인해 발생하는 열의 이동을 위한 열매체로 이용되어 기계장치 각 작동부의 과열을 방지하는 냉각작용을 겸하게 된다.

더 상세하게는, 자동차의 각부에는 마찰부분이 있으며 그들의 부분에 발생하는 마찰력은 동력의 일부를 열(마찰열)로 바꾸어 동력손실의 원인이 되기 때문에 상기 마찰력을 될수 있는 한 작게 하여야 하며, 그를 위하여 마찰부분에 개재하여 마찰력 감소작용을 이루게 하는 윤활제 역할과, 또 윤활작용 이외에 압력전달과 변속기에서 발생되는 마찰열을 흡수하는 열매체 역할을 겸한다.

이렇게 사용되는 오일은 적합한 온도, 즉 일정온도 이하로 유지시켜 주는 것 이 매우 중요하다. 오일의 온도는 오일 레벨에 큰 영향을 미치게 되는데, 일례로 오일의 온도가 상승하게 되면 오일 레벨이 따라 높아져 오버플러우 현상이 발생함과 동시, 윤활성 저하현상이 일어나 기기가 원활히 작동하지 못하게 되는 등의 많은 문제점이 발생하게 된다.

상기의 문제점을 해소하기 위해 오일쿨러가 부가적으로 설치되고 있는데, 그 일례로 자동차의 변속기에 적용되는 오일쿨러(1)는 도 1에서와 같이 자동차 엔진냉각을 위한 방열기(2)의 하부탱크(2a)에 내장형으로 설치되어 변속기의 오일을 순환관.펌프 등으로 이루는 순환계를 이용해 강제적으로 회류되게 하면서 변속기에서 발생하는 열을 흡열하여 방열기에서 냉각수를 이용해 수냉방식으로 소기의 열교환작용을 이루게 하고 있는 것이다.

이와 같은 오일쿨러(1)는 상기에서 설명한 바와 같이 방열기(2)의 하부탱크(2a)에 내장형으로 설치되고 있는 것으로, 가능한 부피의 소형화와 조립성, 그리고 열교환 효율을 높이는 것이 과제이다.

이러한 오일쿨러(1)는 대략 변속기의 윤활제인 오일이 순환되는 다수의 전열튜브들을 적당한 간격을 유지해 적층시키고 이 튜브들의 사이로 냉각수가 통과되게 하면서 소기의 열교환을 이루게하고 있다.

이렇게 구성되는 오일쿨러(1)는 튜브들 사이에 간격유지와 내구성을 확보하여 변형방지, 그리고 열교환 효율을 높이는 딤플비드 또는 코로게이트형 방열핀 등의 전열요소들을 개재하여 전열면적 증대로 소기의 열교환 향상을 기대 하였으나, 튜브들 사이에 개재되는 전열요소의 연속적이고 좁은 피치에 따른 저항, 즉 전열요 소들에 의한 전열면적 증대에 반하여 냉각수의 유동 저항이 크게 작용하여서 튜브 사이로 통과하는 냉각수의 흐름이 원할하지 못하고 따라서 열교환 효율이 떨어지는 문제점이 발생하여 오일쿨러의 성능이 저하되고 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 냉각수의 소통은 원할하고 튜브의 형태유지를 위한 최소한의 접촉면적을 제공하는 돌출부와 평판부로 이룬 개재요소를 구비한 오일쿨러를 제공함으로써, 내구성을 높이고 브레이징 공정 시 튜브의 처짐 등으로 인한 변형을 방지하며, 방열효과를 증대시킬 수 있는 오일쿨러를 제공하는 것이다.

또한 소재 및 부품 또는 공정수를 줄인 원가절감과 제품의 소형화와 경량화, 그리고 조립성 향상으로 높은 생산성을 얻을 수 있는 오일쿨러를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적은 자동차 변속기 또는 파워 스테어링의 오일 등을 엔진 냉각용 방열기를 이용한 수냉방식으로 열교환을 이루는 오일쿨러를 제공함에 의해 달성되게 되는데, 이 오일쿨러는 오일의 유로을 가지는 튜브와, 이 튜브의 양단에서 결합되어 그 튜브의 단부를 밀폐되게 감싸음과 동시 오일의 일시적인 저장공간을 제공하는 수용부 그리고 상.하면에 오일의 유입.유출을 위한 통로들이 구비되는 캡들로 이룬 단위부재들을 가지며, 이 단위부재들을 간격을 유지해 병렬로 적층한 후 상기 단위부재들의 양 캡들 각기를 상.하측과 상호 브레이징 공정을 거쳐 양 캡들의 동렬 통로들을 이용해 단일의 공통공간으로 이루어 오일의 입.출 주관을 제공하는 제1 및 제2헤더들을 갖추어서 자동차 엔진 냉각용 방열기에 내장형으로 설치시키고 제1 및 제2헤더 각기의 입.출구단과 변속기 사이에 설치되는 순환계를 이용해 오일이 회류되게 하면서 수냉방식으로 열교환을 이루어 적정 온도로 유지케 하는 자동차 변속기의 오일 쿨러로서, 단위부재들의 사이에 상.하측으로 인접하는 튜브들의 상호 대향면 각기와 접촉하는 돌출부와 평판부가 교호적으로 배치되어 이룬 개재요소를 갖추어서, 오일쿨러의 변형을 방지와 냉각수의 소통이 원할하여 방열효과 상승은 물론 내압성을 향상시키게 된다.

본 발명에 따른 오일쿨러에 의하면, 냉각수의 소통은 원할하고 튜브의 형태유지를 위한 최소한의 접촉면적을 제공하는 돌출부와 평판부로 이룬 개재요소를 갖춤으로써, 내구성을 높이고 브레이징 공정 시 튜브의 처짐 등으로 인한 변형을 방지하며, 방열효과를 증대시키어 오일쿨러의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

그리고 본 발명에 따른 오일쿨러에 의하면, 소재 및 부품 또는 공정수를 줄인 원가절감과 제품의 소형화와 경량화, 그리고 자동화가 가능하여 생산성을 향상시킬 수 있을 것이다.

다음 본 발명의 일 실시 예를 도면에 의거하여 구체적으로 설명하겠다. 본 발명은 자동차 변속기 또는 파워 스테어링 등 윤활제를 사용하는 모든 기기의 오일을 공냉 또는 수냉방식으로 열교환을 이루게 하는 냉각장치이다.

본 발명은 그 일례로 자동차 변속기의 오일쿨러로서, 윤활제인 오일을 순환관.펌프로 이루는 순환계를 이용해 강제적으로 순환시키면서 엔진 냉각용 방열기를 통해 수냉방식으로 열교환을 이루어 변속기의 과열방지는 물론 윤활성이 저하되는 것을 방지하는 자동차의 변속기 오일쿨러를 제공하는 것이다.

도 2에는 본 발명에 따른 일 실시 예의 오일쿨러가 상세히 도시되어 있는데, 본 발명 오일쿨러는 튜브(12)와, 이 튜브(12)의 양 단부에 결합되는 캡(14)으로 구성되는 단위부재들(10)과, 이 단위부재들(10)이 간격을 유지해 병렬로 적층되어 인접하는 단위부재들(10)의 양 캡들(14) 각기를 인접하는 상.하측과 상호 소정의 브레이징 공정을 통해 접합되어 이룬 동렬의 수용공간들(14a)이 통로들(14b)을 이용해 단일의 공통 공간으로 이루어서 오일의 입.출주관을 제공하는 제1 및 제2헤더들(20,22), 그리고 제1 및 제2헤더들(20,22) 각기에 오일의 유입.유출을 위해 순환계와 연결되는 입.출구단(20a,22a)을 갖는다.

본 발명의 핵심적인 기술은 상기에서와 같은 오일쿨러의 단위부재들(10) 사이에 설치되어 상.하측으로 인접하는 튜브들(12)이 처짐현상 등으로 일어나는 변형을 방지하는 내구성 유지, 그리고 냉각수의 유동저항을 줄이고 원할한 소통이 가능하도록 최소한의 접촉면적을 가지어 열교환 효율을 높일 수 있는 혁신적인 개재요소(30)를 갖는 오일쿨러를 제공하는 것이다.

본 발명 개재요소(30)는 단위부재(10)의 사이에 설치되어 상.하측으로 인접하는 튜브들(12)의 상호 대향면 각기와 접촉하여 간격유지와 확고한 지지를 통한 변형방지를 이루게 하는 버팀대 그리고 전열면을 겸하는 돌출부(34)와, 튜브들(12) 과 접촉하지 않는 비접촉부로 전열면 제공과 돌출부들(34)의 위치 정렬을 위한 연결대인 평판부(32)가 교호적으로 배치되어 이룬다.

이러한 개재요소(30)는 튜브(12)와 동일한 알루미늄소재로서 적당한 강성과 열전도성을 가지고 있다.

도 3a 및 도 3b에는 개재요소(30)의 평면도가 도시되어 있는데, 이 개재요소(30)는 돌출부들(34)이 튜브(12)의 너비 내에서 인접 측과 적당한 간격을 유지해 상호 엇갈리게 배치되어서 튜브(12)의 전면적에 균형을 유지해 분포되거나 또는 동일직선상에 배열될 것이다.

또 개재요소(30)는 단위부재들(10) 사이에서 냉각수가 원할히 유동하는데 저해 요인으로 작용하지 않는 가능한 최소한의 구조로 이루어 원할한 소통을 얻어 방열효과를 향상시키게 될 것이다.

또한 개재요소(30)는 대략 소폭의 판재를 이용해 단위부재(10)의 전장길이와 동일하거나 다소 적은 길이를 가지게 되는데, 도 3a를 보면 단위부재(10)의 전장길이와 동일한 길이를 갖는 경우로서, 개재요소(30)의 길이방향 양단부에 제1 및 제2헤더들(20,22)과 조립을 위한 통공들(30a,30b)을 갖추어 오일쿨러의 가조립단계인 단위부재들(10)의 적층과정에서 함께 조립되게 하여 자동화 생산이 가능하게 될 것이다.

그리고 도 3b를 보면 단위부재(10)의 전장길이 보다 다소 적은 길이를 가지는 경우로서, 제1 및 제2헤더들(20,22)과 조립되지 않고 단위부재들(10) 사이에 삽입식으로 설치되어 사용되는 경우이다.

또 돌출부(34)는 소정의 프레스 공정을 통해 평판부(32)를 중심으로 하여 상.하측으로 절곡되어 이루거나 또는 평판부(32) 상에 별도의 부가물로 이룰 수도 있을 것이다.

도 4는 돌출부(34)의 일 실시 예로서, 평판부(32)를 중심으로 하여 상.하측으로 절곡되어 파상형(코로게이트형)으로 이룬 돌출부(34)의 모습을 보이고 있는데, 이러한 돌출부(34)는 딤플비드형상, 요철형상 등 다양한 모습을 가질 수 있으며, 또 이 돌출부(34)는 냉각수가 유동될 수 있을 것이다.

이렇게 파상형으로 이루는 돌출부(34)는 그 상사점 또는 하사점에서 각기가 상.하측으로 인접하는 튜브들(12)의 상호 대향면과 접촉하게 되는데, 이때 튜브(12)의 유효 전열면적 대비 돌출부(34)의 상.하사점들 중 그 어느 일점과의 접촉 면적비는 다음의 수학식과 같다.

수학식

Ar = Fa / Ta

여기서, Ar(%)은 면적비이고, Ta(㎟)는 튜브(12)의 유효 전 전열면적이며, Fa(㎟)는 개재요소 돌출부(34)의 접촉면적이다.

또 튜브(12)의 유효 전열면적 대비 돌출부(34)의 접촉 면적비(Ar)와 냉각수 접촉면적비, 그리고 방열량 (Q%(Kcal/hr)) 변화 추이는 다음의 그림표와 같다.

그림표

상기 그림표에서 면적비(Ar)가 약 2% 미만일때 튜브의 변형이 발생하고, 면적비(Ar)가 약 2% 이상일때 튜브의 변형방지 및 냉각수 소통이 원할함과 동시 방열량 이 증대되며, 면적비(Ar)가 약 10% 전.후에서는 방열량은 감소하나 내구성이 확고함.

이와같이 튜브(12)와 돌출부(34)의 접촉 면적비(Ar)는 약 2% - 12% 이내로 가지는 것이 바람직하며, 이때 방열량이 10% - 13% 이상 향상되는 효과를 얻을 것이다.

한편 개재요소(30)의 돌출부(34) 사이에 보조돌출부(36)를 가질 수 있는데, 이러한 부가적인 보조돌출부(36)는 프레스 가공에 의한 인의적인 성형물이거나 브레이징 시 부분적인 처짐에 의하여 자동 생성되어서 돌출부(34) 사이에서 일어날 수 있는 튜브(12)의 처짐현상을 방지하여 보다 확고한 내구성을 제공하게 된다.

또 개재요소(30)는 그 표면에 클래드층을 갖추어 오일쿨러의 브레이징 공정에서 오일쿨러의 단위부재들(10)과 일체로 접합될 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 일 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 청구범위에 기재된 범위내에서 변경이 가능할 것이다.

도 1은 변속기의 오일쿨러가 내장된 일반적인 자동차의 엔진냉각용 방열기를 보여 주는 정면도.

도 2는 본 발명 오일쿨러의 구성을 보여 주는 단면도.

도 3a 및 도 3b는 본 발명 오일쿨러에 적용되는 개재요소의 예를 보인 평면도.

도 4는 도 3a의 A-A선 부분을 따라 절단하여 보여 주는 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 :단위부재 12 :튜브

14 :캡 20 :제1헤더

22 :제2헤더 30 :개재요소

32 :평판부 34 :돌출부

Claims (6)

1. 오일의 유로을 가지는 튜브와, 이 전열튜브의 양단에서 결합되어 그 튜브의 단부를 밀폐되게 감싸음과 동시 상기 오일의 일시적인 저장공간을 제공하는 수용부 그리고 상.하면에 상기 오일의 유입.유출을 위한 통로들이 구비되는 캡들로 이룬 단위부재들을 가지며, 이 단위부재들을 간격을 유지해 병렬로 적층한 후 상기 단위부재들의 양 캡들 각기를 상.하측과 상호 브레이징 공정을 거쳐 상기 양 캡들의 동렬 통로들을 이용해 단일의 공통공간으로 이루어 상기 오일의 입.출 주관을 제공하는 제1 및 제2헤더들을 갖추어서 냉각용 방열기에 내장형으로 설치시키고, 상기 제1 및 제2헤더 각기의 입.출구단과 변속기 사이에 설치되는 순환계를 이용해 상기 오일이 회류되게 하면서 상기 방열기의 냉각수를 이용한 수냉방식으로 열교환을 이루어 적정 온도로 유지케 하는 오일 쿨러로서, 다음을 포함하는 것;

   상기 단위부재들의 사이에 상.하측으로 인접하는 상기 튜브들의 상호 대향면 각기와 접촉하는 돌출부와 평판부가 교호적으로 배치되어 이룬 개재요소를 갖추어서된 오일쿨러.
2. 제1항에 있어서,

   상기 개재요소는 길이방향의 양 단부에 상기 헤더와 조립을 위한 통공을 갖는 오일쿨러.
3. 제1항에 있어서,

   상기 돌출부는 파상형으로 이룬 오일쿨러.
4. 제1항에 있어서,

   상기 돌출부는 상기 튜브의 전열 전면적 너비방향에서 인접 측과 간격을 유지해 상호 엇갈이어 배치된 오일쿨러.
5. 제1항에 있어서,

   상기 돌출부와 상기 튜브의 접촉면적 비는 약 2-12% 이내인 오일쿨러.
6. 제1항에 있어서,

   상기 개재요소의 상기 돌출부 사이에 보조돌출부를 갖는 오일쿨러.

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