KR20110002088U

KR20110002088U - 차량용 냉각수 순환장치

Info

Publication number: KR20110002088U
Application number: KR2020090011050U
Authority: KR
Inventors: 유원석; 강민우
Original assignee: 대동공업주식회사; 한국체인공업 주식회사
Priority date: 2009-08-25
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2011-03-04

Abstract

본 고안은 라디에이터와 엔진 사이로 냉각수를 순환시키며 엔진을 냉각하는 차량용 냉각수 순환장치에 관한 것으로서, 특히 라디에이터와 엔진 사이에 위치하는 중공(中空)형 차체 프레임을 냉각수가 흐르는 통로로 활용하여 차체 프레임 내부를 따라 냉각수가 순환되며 엔진의 냉각작용이 이루어지도록 구성함으로써, 냉각수가 차체 프레임 내부를 순환하는 과정에서 높은 방열작용을 유도할 수 있고, 라디에이터가 수행하는 기능을 차체 프레임이 분담할 수 있도록 하여 차량에 설치되는 라디에이터의 크기를 축소하거나 완전히 삭제할 수 있으며, 이를 통해 생긴 새로운 공간을 새로운 용도로 활용함으로써 차량 내부의 공간 활용성을 높일 수 있는 차량용 냉각수 순환장치에 관한 것이다.

Description

차량용 냉각수 순환장치{COOLANT CIRCULATION DEVICE FOR VEHICLE}

본 고안은 라디에이터와 엔진 사이로 냉각수를 순환시키며 엔진을 냉각하는 차량용 냉각수 순환장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 라디에이터가 수행하는 냉각수의 방열 기능을 차체 프레임이 분담하도록 하여 차량에 설치되는 라디에이터의 크기를 축소 또는 완전히 삭제할 수 있고, 이를 통해 생긴 새로운 공간을 새로운 용도로 활용함으로써 차량 내부의 공간 활용성을 높일 수 있는 차량용 냉각수 순환장치에 관한 것이다.

일반적으로 다목적 운반차량(UTV; Utility Vehicle)은 비포장도로나 산악지형과 같이 일반차량의 진입이나 운행이 어려운 작업환경에서 물자나 인력을 운반하기 위한 목적을 갖는 차량이다.

도 1은 종래의 다목적 운반차량을 도시한 개략도로서, 도면에서 보는 바와 같이, 종래의 다목적 운반차량은 운전석(10)과 적재함(20)이 외부로 개방되는 구조로 이루어져 있고, 상기 운전석(10)은 전복시 운전자의 위험을 방지하기 위한 전복방지구조 프레임(30)이 감싸고 있다. 그리고 상기 전복방지구조 프레임(30)은 차량 의 골격을 형성하는 메인 프레임에 결합된 상태로 지지된다, 이때, 상기 전복방지지지구조 프레임(30)에는 작업등(31), 헤드레스트(33), 팔걸이(35) 등이 설치된다.또한, 상기 메인 프레임은 운전석(10)을 기준으로 뒤쪽 적재함(20) 하부 공간에 엔진룸(60)이 형성되고, 운전석(10) 앞쪽 공간에 라디에이터 룸(70)이 형성된 구조를 갖는다.

한편, 도 2는 도 1에 도시된 다목적 운반차량의 내부구조를 도시한 것으로서 다목적 운반차량의 뼈대를 구성하는 차체 프레임의 구조를 보여주고 있다. 도 1 및 도 2에서 보는 것과 같이, 차체 프레임(1)의 후방 공간에 형성된 엔진룸(60)에는 엔진(미도시)이 장착되고, 전방측 공간에 형성된 라디에이터 룸(70)에는 라디에이터(11)가 장착되며, 상기 라디에이터(11)는 엔진(미도시)과 별도의 배관(10)(20)을 통해 연결되어 상기 배관(10)(20) 내부를 냉각수에 의해 순환되며 엔진의 냉각작용이 이루어지도록 하고 있다.

이와 같은 차량의 냉각수 순환구조는 라디에이터(11)의 크기(용량)가 커짐에 따라 냉각수에 의한 엔진의 냉각능력이 향상되기 때문에 차량에 고출력의 엔진을 적용할 수 있는 장점이 있는 반면 차량의 주행시 라디에이터에 의한 공기저항이 상대적으로 커지게 되어 주행에 따른 효율이 저하되는 문제가 있었다. 아울러, 속이 빈 중공(中空) 형태의 차체 프레임을 사용하는 차량의 경우 차체 프레임의 중공부 공간의 활용성이 현저하게 떨어지게 되는 문제가 있었다.

이에, 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 라디에이터와 엔진 사이에 위치하는 차체 프레임을 냉각수가 흐르는 통로로 활용하여 일정한 경로를 갖는 차체 프레임 내부를 따라 냉각수가 순환되며 엔진의 냉각작용이 이루어지도록 함으로써, 차체 프레임 내부를 순환하는 냉각수의 높은 방열작용을 유도할 수 있고, 차량에 설치되는 라디에이터의 크기를 축소하거나 완전히 삭제할 수 있어서 이를 통해 생긴 새로운 공간을 새로운 용도로 활용함으로써 차량 내부의 공간 활용성을 높일 수 있도록 한 차량용 냉각수 순환장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 차량용 냉각수 순환장치는, 라디에이터와 엔진 사이로 냉각수를 순환시키며 엔진을 냉각하는 차량용 냉각수 순환장치에 있어서, 상기 라디에이터와 상기 엔진 사이를 연결하는 냉각배관으로서 차량의 뼈대를 구성하는 중공(中空) 형상을 갖는 차체 프레임이 이용되고, 상기 차체 프레임 내부를 따라 냉각수가 순환되며 엔진의 냉각작용이 이루어지도록 구성한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 라디에이터와 엔진의 각 입,출구와 상호 연결되는 차체 프레임 부분에는 연결구가 형성되고, 상기 연결구에는 상기 라디에이터와 엔진의 입,출구 와 연결된 플렉서블(flexible) 배관이 연결되도록 구성할 수 있다.

그리고, 본 고안에는 서로 다른 방향으로 배치된 2개 이상의 차체 프레임 멤버들 사이를 연결하기 위한 이음관이 더 설치될 수 있다.

이때, 상기 이음관에는 차체 프레임의 일측 멤버로 향하는 냉각수의 흐름을 개폐할 수 있도록 개폐부재가 착탈 가능하게 설치될 수 있다.

한편, 상기 차체 프레임의 외면에는 외부 공기와의 접촉면적을 넓히기 위한 주름진 형태의 냉각핀이 형성될 수 있다.

아울러, 상기 프레임의 내면에는 냉각수와의 접촉면적을 넓히기 위한 주름진 형태의 또 다른 냉각핀이 더 형성될 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 고안에 따르면, 라디에이터와 엔진 사이에 위치한 중공 형태의 차체 프레임을 냉각수가 흐르는 통로로 활용하여 냉각수가 차체 프레임 내부를 순환하는 과정에서 높은 방열작용을 유도할 수 있고, 라디에이터가 수행하는 기능을 상기 차체 프레임이 분담할 수 있도록 함으로써, 차량에 설치되는 라디에이터의 크기를 축소하거나 완전 삭제할 수 있으며, 이를 통해 생긴 새로운 공간을 새로운 용도로 활용할 수 있게 되어 차량 내부의 공간 활용성을 높일 수 있는 장점이 있다. 아울러, 기존과 같이 라디에이터와 엔진 사이를 연결하기 위한 냉각수 배관을 별도로 설치할 필요가 없기 때문에 비용적으로도 매우 경제적인 이점이 있다.

또한, 냉각수의 순환 통로인 차체 프레임을 알루미늄과 같은 열전도율이 좋은 소재로 적용하는 동시에 차체 프레임의 내면 또는 외면에 주름진 형태의 냉각핀을 형성함으로써, 상기 냉각핀 구조를 통해 외부공기와 접촉면적을 증대시켜 차체 프레임의 방열성능을 높일 수 있는 동시에 냉각수와의 접촉면적을 증대시켜 흡열성능을 높일 수 있기 때문에 엔진의 전체적인 냉각성능을 현저하게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 고안의 일실시 예에 따른 차량용 냉각수 순환장치의 구조를 도시한 사시도이다. 그리고, 도 4는 엔진 측에 연결되는 차체 프레임의 말단부 구조를 보여주는 'A' 부분 상세도이고, 도 5는 서로 다른 방향으로 배치된 복수의 차체 프레임이 이음관을 통해 서로 연결되는 모습을 보여주는 조립도이다. 또한, 도 6은 냉각수의 흐름을 개폐하는 개폐부재가 이음관의 일측에 결합되는 구조를 보여주는 결합도이고, 도 7은 도 6에 도시한 개폐부재의 단면구조를 보여주는 단면도이다. 그리고, 도 8은 본 고안에 따른 차체 프레임의 단면구조를 보여주는 단면도이고, 도 9 및 도 10은 본 고안에 다른 방식으로 적용 가능한 차체 프레임의 단면구조를 예시한 단면도이다. 또한, 도 11은 도 3의 차체 프레임을 'B' 방향에서 바라본 것으로서, 냉각수의 드레인 구조를 보여주는 단면도이다.

도 3 내지 도 11을 참조하면, 본 고안에 따른 차량용 냉각수 순환장치는 차량 전방 측의 라디에이터(101)와 후방 측의 엔진(미도시) 사이를 연결하는 냉각수 순환 통로로서 차량의 뼈대를 구성하는 중공(中空)형 차체 프레임(100)이 사용된다.

상기 차체 프레임(100)은 중공 형상을 갖는 복수의 단위 멤버(member)들이 서로 연결되어 차량의 골격을 형성한 것으로서, 본 고안은 이러한 차체 프레임(100) 중에서 라디에이터(101)와 엔진 사이에 위치되는 차체 프레임(100) 부분을 냉각수가 유입 또는 유출되는 통로로 활용하여 냉각수의 순환이 이루어지도록 되어 있다.

즉, 상기 차체 프레임(100)에는 라디에이터(101)를 거쳐 일정 온도로 냉각된 냉각수가 엔진 측으로 유입되는 냉각수 유입경로(110)와, 상기 엔진을 거쳐 일정온도로 가열된 냉각수가 다시 상기 라디에이터(101) 측으로 유출되는 냉각수 유출경로(120)가 구획되어 있다.

도 4는 냉각수 유입경로(110)의 출구 측 구조를 보여주는바, 도면에서 보는 바와 같이, 냉각수 유입경로(110)의 출구 측에 위치한 차체 프레임(100)의 일측 멤버 상에는 연결구(115)가 외측 방향으로 돌출 형성되고, 이 연결구(115)에는 엔진 측의 입구와 연결된 플렉서블(flexible) 배관(116)이 끼워져 연결된다. 이로써 냉각수 유입경로(110)와 엔진은 냉각수의 유입이 가능하도록 서로 연통된다.

위의 도 4와 마찬가지 방식으로, 냉각수 유입경로(110)의 선단부와 라디에이터(101)의 출구(112), 냉각수 유출경로(120)의 선단부와 라디에이터(101)의 입 구(124), 그리고 냉각수 유출경로(120)와 엔진의 출구(122)는 동일한 연결구조를 가지도록 연결된다.

이때, 상기 라디에이터(101)에서 엔진으로, 혹은 상기 엔진에서 라디에이터(101)로 향하게 되는 냉각수의 유입 및 유출경로(110)(120)는 차체 프레임(100)을 구성하고 있는 각 멤버들 사이의 다방향 연결구조로 인하여 다양한 흐름 경로를 갖도록 설정가능하다.

한편, 도 5는 차체 프레임(100)을 구성하고 있는 서로 다른 방향으로 배치된 복수의 멤버들이 이음관을 통해 서로 연결되는 모습을 보여주는 것으로서, 본 고안의 차체 프레임(100)에 구획된 냉각수 유입경로(110) 또는 유출경로(120) 상에는 도 5와 같이 차체 프레임(100)의 3개의 멤버(132)(134)(136)가 상호 직각을 이루며 연결된 3-way 냉각수 흐름 통로가 형성된 영역이 존재할 수 있다. 이러한 경우, 상기 3개의 각 멤버(132)(134)(136)는 하나의 이음관(130)을 통해 상호 연결된다.

상기 이음관(130)은 서로 직교하는 3개의 단부에 상기 차체 프레임(100)의 각 멤버(132)(134)(136)들이 용이하게 끼워져 결합될 수 있도록 단차부(131)가 형성되어 있다. 이때, 3-방향의 냉각수 흐름 통로를 갖는 이음관(130)에 있어서, 필요 시 어느 한쪽 방향으로의 냉각수 흐름을 차단하는 것이 요구되는데, 이러한 경우에는 도 6과 같이 캡(cap) 형상을 갖는 개폐부재(140)를 이음관(130)의 차단하고자 하는 한쪽 단부에 결합한 후에 멤버(136)를 연결하게 된다. 이렇게 되면, 상기 일측 멤버(136)로의 냉각수 흐름은 차단되고 다른 2개의 멤버(132)(134) 내부로만 냉각수의 흐름이 유지되도록 구성할 수 있다.

한편, 본 고안은 냉각수 유입경로(110) 및 유출경로(120) 상에 있는 차체 프레임(100)의 각 멤버들의 단면구조를 변경하여 냉각수에 의한 냉각효율을 높일 수 있다.

도 8 내지 도 10은 본 고안에 적용가능한 중공형 차체 프레임의 단면구조를 보여주는 것으로서, 도 8은 냉각핀이 형성되지 않은 일반적인 형태를 도시한 것이고, 도 9 및 도 10은 프레임의 내,외측에 냉각핀을 형성한 구조를 도시하고 있다.

도 9에서 보는 것과 같이, 차체 프레임(100)을 구성하고 있는 각 멤버들의 외면 일측에 외부 공기와의 접촉면적을 넓힐 수 있도록 주름진 형태의 냉각핀(162)을 형성할 수 있다. 이렇게 되면, 상기 차체 프레임(160)의 멤버 내부를 통해 냉각수가 흐르는 과정에서 상기 냉각수에 포함된 열에너지가 상기 주름진 냉각핀(162)을 통해 외부로 용이하게 방출되기 때문에 냉각수의 신속한 냉각작용이 이루어질 수 있다. 또한, 도 10과 같이 차체 프레임(170)의 멤버 내,외면에 냉각핀(172)(174)을 동시에 형성할 수도 있는데, 이렇게 되면 멤버 외면에 형성된 냉각핀(172)을 통해 냉각수의 방열작용을 유도하는 한편 멤버 내면에 형성된 냉각핀(174)을 통해 냉각수의 흡열작용이 동시에 유도되기 때문에 냉각수에 의한 냉각 효율을 보다 더 향상시킬 수 있다.

또한, 본 고안의 차체 프레임(100)에는 필요시 프레임 내부의 냉각수를 외부로 드레인(drain)시킬 수 있도록 드레인 장치가 구비되어 있다. 이러한 드레인 장치는 도 11에서 보는 것과 같이, 차체 프레임(100)의 하부면에 냉각수가 배출되는 드레인 홀(180)이 형성되고, 상기 드레인 홀(180) 형성 부위에 드레인 플러 그(drain plug;182)를 형성하여, 필요 시 상기 드레인 플러그(182)의 조작을 통해 냉각수를 외부로 용이하게 드레인시킬 수 있도록 하고 있다.

상술한 구성을 갖는 본 고안은 라디에이터(101)와 엔진 사이에 위치되는 중공형 차체 프레임(100)을 냉각수가 흐르는 통로로 활용함으로써, 냉각수가 차체 프레임(100) 내부를 순환하는 과정에서 높은 방열작용을 유도할 수 있고, 라디에이터(101)가 수행하는 기능을 상기 차체 프레임(100)이 분담할 수 있도록 유도할 수 있기 때문에, 차량에 설치되는 라디에이터(101)의 크기를 축소하거나 완전 삭제할 수 있는 것이 가능하게 되고, 이를 통해 생긴 새로운 공간을 새로운 용도로 활용할 수 있게 되어 차량 내부의 공간 활용성을 높일 수 있다. 아울러, 본 고안은 기존의 냉각수 순환장치와 같이 라디에이터와 엔진 사이를 연결하기 위한 냉각수 배관을 별도로 설치할 필요가 없기 때문에 비용적으로도 매우 경제적인 이점이 있다.

또한, 냉각수의 순환 통로인 차체 프레임(100)을 알루미늄과 같은 열전도율이 좋은 소재로 적용하는 한편 차체 프레임(100)의 내면 또는 외면에 주름진 형태의 냉각핀을 형성함으로써, 상기 주름진 냉각핀 구조를 통해 외부공기와 접촉면적을 증대시켜 차체 프레임의 방열성능을 높일 수 있으며, 아울러 냉각수와의 접촉면적을 증대시켜 흡열성능을 높일 수 있기 때문에 냉각수에 의한 엔진의 전체적인 냉각성능을 한층 높일 수 있다.

도 1은 종래의 다목적 운반차량을 도시한 개략도.

도 2는 도 1에 도시된 다목적 운반차량의 뼈대를 구성하는 차체 프레임의 구조를 보여주는 사시도.

도 3은 본 고안의 일실시 예에 따른 차량용 냉각수 순환장치의 구조를 도시한 사시도.

도 4는 엔진 측에 연결되는 차체 프레임의 말단부 구조를 보여주는 'A' 부분 상세도.

도 5는 서로 다른 방향으로 배치된 복수의 차체 프레임이 이음관을 통해 서로 연결되는 모습을 보여주는 분해 조립도.

도 6은 본 고안에 따른 개폐부재의 결합구조를 도시한 결합도.

도 7은 도 6에 도시한 개폐부재의 단면도.

도 8은 본 고안에 따른 차체 프레임의 단면구조를 도시한 단면도.

도 9 및 도 10은 본 고안에 다른 방식으로 적용 가능한 차체 프레임의 단면도.

도 11은 본 고안에 따른 냉각수 드레인 장치를 보여주는 단면도.

*** 도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명 ***

100 : 차체 프레임 110 : 냉각수 유입경로

115 : 연결구 116 : 플렉서블 배관

120 : 냉각수 유출경로 130 : 이음관

140 : 개폐부재 162,172,174 : 냉각핀

Claims

라디에이터와 엔진 사이로 냉각수를 순환시키며 엔진을 냉각하는 차량용 냉각수 순환장치에 있어서,

상기 라디에이터와 상기 엔진 사이를 연결하는 냉각배관으로서 차량의 뼈대를 구성하는 중공(中空) 형상을 갖는 차체 프레임이 이용되고, 상기 차체 프레임 내부를 따라 냉각수가 순환되며 엔진의 냉각작용이 이루어지도록 구성한 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수 순환장치.
제1항에 있어서, 상기 라디에이터와 엔진의 각 입,출구와 상호 연결되는 차체 프레임 부분에는 연결구가 형성되고, 상기 연결구에는 상기 라디에이터와 엔진의 입,출구와 연결된 플렉서블(flexible) 배관이 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각수 순환장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 서로 다른 방향으로 배치된 2개 이상의 차체 프레임 멤버들 사이를 연결하기 위한 이음관이 더 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수 순환장치.
제3항에 있어서, 상기 이음관에는 차체 프레임의 일측 멤버로 향하는 냉각수의 흐름을 개폐할 수 있도록 개폐부재가 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수 순환장치.
제4항에 있어서, 상기 차체 프레임의 외면에는 외부 공기와의 접촉면적을 넓히기 위한 주름진 형태의 냉각핀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수 순환장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 프레임의 내면에는 냉각수와의 접촉면적을 넓히기 위한 주름진 형태의 냉각핀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 냉각수 순환장치.