KR20170063063A - 상용차량의 타이어 냉각장치 - Google Patents

Abstract

상용차량의 타이어 냉각장치가 개시된다. 개시된 상용차량의 타이어 냉각장치는, 차체 프레임과 액슬 사이에 설치되는 에어 스프링과, 에어 스프링으로 압축공기를 공급하거나 대기 중으로 압축공기를 배출하는 레벨링 밸브를 가진 상용차량에 구성되는 것으로서, ⅰ)레벨링 밸브의 공기 배출부에 연결되게 설치되며, 공기 배출부를 통해 유입되는 압축공기를 냉각공기와 더운공기로 분리하여 각각 배출하는 볼텍스 튜브와, ⅱ)차체 프레임에 설치되고, 볼텍스 튜브의 냉각공기 배출부와 연결되며, 냉각공기를 타이어 측으로 분사하는 냉각공기 분사부재를 포함할 수 있다.

Description

상용차량의 타이어 냉각장치 {TIRE COOLING SYSTEM FOR COMMERCIAL VEHICLE}

본 발명의 실시예는 상용차량의 타이어 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에 기 장착된 에어 스프링의 레벨링 밸브 시스템을 이용하여 타이어를 냉각시킬 수 있는 상용차량의 타이어 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 대형트럭과 같은 상용차량의 브레이크 장치는 제동을 하게 되면 타이어와 함께 회전하는 브레이크드럼이 브레이크슈의 작동에 의해 브레이크라이닝과 직접 접촉됨과 더불어 제동력이 발생된다. 이와 같은 브레이크 드럼의 제동 시, 브레이크 라이닝에서는 고온의 열이 발생되며, 이 열은 더스트 커버의 공기 유입통로로 유입된 공기에 의해 냉각된다.

그러나, 후 복륜의 상용차량에서는 브레이크 장치에 대한 공기 흐름이 원활하지 않아 제동열을 원활하게 냉각하지 못하게 되고, 이로 인해 후 복륜의 내측 타이어에 제동열이 전달됨으로 타이어의 비드부가 경화 또는 파손되거나 타이어의 펑크 발생을 유발할 수 있다.

이에, 종래 기술에서는 타이어에 전달된 제동열을 공랭식, 수냉식 또는 단열 방식으로 냉각하고 있다. 공랭식은 단순히 공기의 흐름을 타이어 내측으로 유도하는 방식이며, 수냉식은 물 탱크와 물 펌프를 추가하여 물을 타이어 내측으로 분사하거나 에어컨 응축수를 브레이크 드럼으로 유도하는 방식이다. 그리고 단열식은 브레이크 드럼과 휠 사이에 단열판을 설치하는 방식이다.

그런데, 이와 같은 종래 기술의 타이어 냉각 방식들은 냉각효율이 저조하며, 특히 수냉식은 별도의 펌프가 추가되어 함으로 비용이 크게 증가하게 되고, 물 탱크에 저장된 물을 분사하므로 물의 소모량이 많고, 에어컨 응축수가 발생하지 않을 때에는 타이어를 냉각하지 못하게 되는 단점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 차량에 기 장착되어 있는 에어스프링의 레벨링 밸브 시스템을 이용하여 타이어를 효율적으로 냉각할 수 있으며, 폐열을 전기 에너지로 재활용할 수 있도록 한 상용차량의 타이어 냉각장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 상용차량의 타이어 냉각장치는, 차체 프레임과 액슬 사이에 설치되는 에어 스프링과, 상기 에어 스프링으로 압축공기를 공급하거나 대기 중으로 압축공기를 배출하는 레벨링 밸브를 가진 상용차량에 구성되는 것으로서, ⅰ)상기 레벨링 밸브의 공기 배출부에 연결되게 설치되며, 상기 공기 배출부를 통해 유입되는 압축공기를 냉각공기와 더운공기로 분리하여 각각 배출하는 볼텍스 튜브와, ⅱ)차체 프레임에 설치되고, 상기 볼텍스 튜브의 냉각공기 배출부와 연결되며, 냉각공기를 타이어 측으로 분사하는 냉각공기 분사부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 상용차량의 타이어 냉각장치에 있어서, 상기 볼텍스 튜브는 상기 레벨링 밸브의 공기 배출부에 연결되며 상기 공기 배출부를 통해 배출되는 압축공기를 도입하는 도입부와, 상기 압축공기의 운동 에너지를 열 에너지로 변환하며 그 압축공기를 냉각공기와 더운공기로 분리하는 에너지 변환부와, 상기 냉각공기를 배출하는 제1 배출부와, 상기 제1 배출부와 서로 다른 방향으로 상기 더운공기를 배출하는 제2 배출부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 상용차량의 타이어 냉각장치에 있어서, 상기 냉각공기 분사부재는 제1 연결라인을 통해 상기 볼텍스 튜브의 제1 배출부와 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 상용차량의 타이어 냉각장치에 있어서, 상기 차체 프레임에는 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 열전소자가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 상용차량의 타이어 냉각장치에 있어서, 상기 열전소자에는 다수 개의 열전달 핀들이 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 상용차량의 타이어 냉각장치에 있어서, 상기 차체 프레임에는 상기 볼텍스 튜브의 제2 배출부를 통해 배출되는 더운공기를 상기 열전소자로 분사하는 더운공기 분사부재가 설치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 상용차량의 타이어 냉각장치에 있어서, 상기 더운공기 분사부재는 제2 연결라인을 통해 상기 볼텍스 튜브의 제2 배출부와 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 차량에 기 장착되어 있는 에어스프링의 레벨링 밸브에 볼텍스 튜브를 채용하여 간단한 구성으로 타이어를 효율적으로 냉각할 수 있으며, 폐열을 전기 에너지로 재활용할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에서는 볼텍스 튜브에서 배출되는 냉각공기를 냉각공기 분사부재를 통해 타이어의 비드부로 분사함으로써, 종래 기술에 비해 비교적 단순한 구성으로 타이어의 비드부를 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 볼텍스 튜브에서 배출되는 더운공기를 더운공기 분사부재를 통해 열전소자로 분사함으로써, 열전소자에서 발생되는 전기 에너지를 차량의 전원으로 재활용 할 수 있으며, 이로 인해 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 상용차량의 타이어 냉각장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상용차량의 타이어 냉각장치에 적용되는 에어서스펜션의 레벨링 밸브 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 상용차량의 타이어 냉각장치에 적용되는 볼텍스 튜브를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 상용차량의 타이어 냉각장치에 적용되는 냉각공기 분사부재 부위를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 상용차량의 타이어 냉각장치에 적용되는 더운공기 분사부재 부위를 도시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 상용차량의 타이어 냉각장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 상용차량의 타이어 냉각장치(100)는 대형트럭과 같은 상용차량 즉, 후 복륜을 채용한 상용차량에 적용될 수 있다.

이와 같은 상용차량에는 도 2에서와 같은 에어 서스펜션을 포함하고 있다. 예를 들면 상기 에어 서스펜션은 차체 프레임(1)과 액슬(2) 사이에 설치되며 차고(car height) 조절 작용을 하는 에어스프링(air spring)(3)과, 압축공기가 저장되어 있는 에어탱크(4)와, 에어스프링(3)으로 압축공기를 공급 또는 방출하기 위해 그 에어스프링(3)과 에어탱크(4) 사이에 구비되는 레벨링 밸브(5) 등으로 구성된다.

여기서, 상기 레벨링 밸브(5)는 상용차량 후륜의 상하 움직임을 제어하기 위한 것으로, 차체의 하중이 증가되는 경우에는 에어탱크(4)로부터 압축공기를 에어스프링(3)으로 공급하며, 팽창하는 에어스프링(3)에 의해 하강되었던 차체 프레임(1)이 상승되게 됨으로써 차고가 조절된다.

그리고, 상기 레벨링 밸브(5)는 차체의 하중이 감소되는 경우에는 에어스프링(3)으로부터 압축공기를 대기 중으로 배출하며, 수축하는 에어스프링(3)에 의해 상승되었던 차체 프레임(1)이 하강되게 됨으로써 차고가 조절된다. 이 경우, 상기 레벨링 밸브(5)는 압축공기가 유입되는 공기 유입부(7)를 형성하고 있으며, 압축공기를 배출하기 위한 공기 배출부(9)를 형성하고 있다.

상기한 바와 같은 레벨링 밸브(5)는 당 업계에 널리 알려진 상용차량용 에어 서스펜션의 레벨링 밸브 시스템으로서 구성되므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 상용차량의 타이어 냉각장치(100)는 에어스프링(3)의 레벨링 밸브(5)을 이용하여 타이어(T)를 효율적으로 냉각할 수 있으며, 폐열을 전기 에너지로 재활용할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 상용차량의 타이어 냉각장치(100)는 기본적으로, 볼텍스 튜브(10), 냉각공기 분사부재(30), 열전소자(50) 그리고 더운공기 분사부재(70)를 포함하고 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 볼텍스 튜브(10)는 소정의 유체(본 발명의 실시예에서 압축공기)를 가열 유체(본 발명의 실시예에서 더운공기)와 냉각 유체(본 발명의 실시예에서 냉각공기)로 분리할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 볼텍스 튜브(10)는 레벨링 밸브(5)의 공기 배출부(9)를 통해 유입되는 압축공기의 운동 에너지를 열 에너지로 변환함으로써 그 압축공기를 냉각공기와 더운공기로 분리하여 각각 배출할 수 있다. 상기 볼텍스 튜브(10)는 레벨링 밸브(5)의 공기 배출부(9)에 연결되게 설치된다.

이러한 볼텍스 튜브(10)는 도 3에서와 같이, 레벨링 밸브(5)의 공기 배출부(9)를 통해 유입되는 압축공기의 운동 에너지를 열 에너지로 변환하며 그 압축공기를 더운 공기와 냉각 공기로 분리하는 에너지 변환부(11)를 포함하고 있다.

그리고, 상기 볼텍스 튜브(10)는 레벨링 밸브(5)의 공기 배출부(9)를 통해 배출되는 압축공기를 에너지 변환부(11)로 도입하기 위한 도입부(13)와, 에너지 변환부(11)에 의해 생성된 냉각공기를 배출하는 제1 배출부(15)와, 에너지 변환부(11)에 의해 생성된 더운공기를 제1 배출부(15)와는 서로 다른 방향으로 배출하는 제2 배출부(17)를 포함하고 있다.

즉, 상기 볼텍스 튜브(10)는 레벨링 밸브(5)의 공기 배출부(9)를 통해 배출되는 압축공기가 도입부(13)를 통해 에너지 변환부(11)로 도입되면, 그 에너지 변환부(11)를 통해 압축공기의 운동 에너지를 열 에너지로 변환하며 그 압축공기를 더운공기와 냉각공기로 분리할 수 있다. 그리고, 상기 볼텍스 튜브(10)는 압축공기로부터 분리된 냉각공기를 제1 배출부(15)를 통해 배출하고, 더운공기를 제2 배출부(17)를 통해 배출할 수 있다.

이러한 볼텍스 튜브(10)는 당 업계에서 소정 유체의 운동 에너지를 열 에너지로 변환하며 그 유체를 가열 유체와 냉각 유체로 분리하는 통상적인 구조의 볼텍스 튜브로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 냉각공기 분사부재(30)는 볼텍스 튜브(10)에서 배출되는 냉각공기를 후 복륜 내측 타이어(T)의 비드부 측으로 분사하며 그 타이어(T)를 냉각공기로서 냉각시키는 기능을 하게 된다.

상기 냉각공기 분사부재(30)는 도 1 및 도 4에서와 같이 차체 프레임(1)에 고정되게 설치되는 바, 제1 연결라인(31)을 통해 볼텍스 튜브(10)의 제1 배출부(15)와 연결되게 설치된다.

본 발명의 실시예에서, 상기 열전소자(50)는 도 1 및 도 5에서와 같이, 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것으로서, 차체 프레임(1)에 고정되게 설치된다. 상기 열전소자(50)는 당 업계에서 널리 알려진 제어백 효과를 이용한 열전모듈로서 구비된다. 이러한 열전소자(50)는 가해지는 열에 의해 자유전자가 에너지를 얻고 이 에너지를 사용해 기전력을 발생시킬 수 있다.

여기서, 상기 열전소자(50)에는 열 에너지를 더욱 효과적으로 전달받을 수 있도록 다수 개의 열전달 핀들(51)이 형성되어 있다. 상기 열전소자(50)는 뒤에서 더욱 설명될 더운공기 분사부재(70)를 통하여 열 에너지를 제공받을 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 더운공기 분사부재(70)는 도 1 및 도 5에서와 같이, 볼텍스 튜브(10)의 제2 배출부(17)를 통해 배출되는 더운공기를 열전소자(50)로 분사하는 기능을 한다.

상기 더운공기 분사부재(70)는 차체 프레임(1)에 고정되게 설치되는 바, 제2 연결라인(71)을 통해 볼텍스 튜브(10)의 제2 배출부(17)와 연결되게 설치된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 상용차량의 타이어 냉각장치(100)의 작용을 앞서 개시한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시예에서는 에어스프링(3)과 레벨링 밸브(5)를 통해 후륜의 상하 움직임을 제어하는 과정에서 차체의 하중이 감소되는 경우, 레벨링 밸브(5)의 공기 배출부(9)를 통해 에어스프링(3)으로부터 압축공기를 배출한다. 상기 레벨링 밸브(5)의 공기 배출부(9)를 통해 배출되는 압축공기는 볼텍스 튜브(10)의 도입부(13)로 유입된다.

이와 같이 압축공기가 에너지 변환부(11)로 도입되면, 그 에너지 변환부(11)에서는 압축공기의 운동 에너지를 열 에너지로 변환하며 그 압축공기를 더운공기와 냉각공기로 분리한다. 그리고, 본 발명의 실시예에서는 에너지 변환부(11)를 통해 분리된 냉각공기를 제1 배출부(15)를 통해 배출하며, 더운공기를 제2 배출부(17)를 통해 배출한다.

이러는 과정에, 본 발명의 실시예에서는 볼텍스 튜브(10)의 제1 배출부(15)를 통해 배출되는 냉각공기를 제1 연결라인(31)을 통하여 냉각공기 분사부재(30)로 공급한다.

그러면, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각공기 분사부재(30)를 통하여 냉각공기를 후 복륜 내측 타이어(T)의 비드부 측으로 분사하며 그 타이어(T)의 비드부를 냉각공기로서 냉각시킬 수 있다.

이와 동시에, 본 발명의 실시예에서는 볼텍스 튜브(10)의 제2 배출부(17)를 통해 배출되는 더운공기를 제2 연결라인(71)을 통하여 더운공기 분사부재(70)로 공급한다.

그러면, 본 발명의 실시예에서는 상기 더운공기 분사부재(70)를 통하여 더운공기를 열전소자(50)로 분사하며, 그 더운공기의 열 에너지를 열전소자(50)에 제공한다. 이 때, 상기 더운공기 분사부재(70)를 통해 배출되는 더운공기의 열 에너지는 열전달 핀들(51)을 통해 열전소자(50)에 효과적으로 전달될 수 있다.

상기와 같이 더운공기 분사부재(70)를 통해 배출되는 더운공기의 열 에너지를 열전소자(50)에 제공함에 따라, 열전소자(50)에서는 열 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 이러한 전기 에너지는 배터리와 같은 축전수단에 축전되며 차량의 전원으로 재활용될 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 상용차량의 타이어 냉각장치(100)에 의하면, 상용차량에 기 장착된 에어스프링(3)의 레벨링 밸브(5)에 설치되는 볼텍스 튜브(10), 볼텍스 튜브(10)와 연결되는 냉각공기 분사부재(30) 및 더운공기 분사부재(70), 그리고 차체 프레임(1)에 설치되는 열전소자(50)를 포함하고 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 볼텍스 튜브(10)에서 배출되는 냉각공기를 냉각공기 분사부재(30)를 통해 타이어(T)의 비드부로 분사함으로써, 종래 기술에 비해 비교적 단순한 구성으로 타이어(T)의 비드부를 효율적으로 냉각시킬 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 실시예에서는 볼텍스 튜브(10)에서 배출되는 더운공기를 더운공기 분사부재(70)를 통해 열전소자(50)로 분사함으로써, 열전소자(50)에서 발생되는 전기 에너지를 차량의 전원으로 재활용 할 수 있으며, 이로 인해 차량의 연비를 향상시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

1... 차체 프레임 2... 액슬
3... 에어스프링 5... 레벨링 밸브
7... 공기 유입부 9... 공기 배출부
T... 타이어 10... 볼텍스 튜브
11... 에너지 변환부 13... 도입부
15... 제1 배출부 17... 제2 배출부
30... 냉각공기 분사부재 31... 제1 연결라인
50... 열전소자 51... 열전달 핀
70... 더운공기 분사부재 71... 제2 연결라인

Claims (7)

1. 차체 프레임과 액슬 사이에 설치되는 에어 스프링과, 상기 에어 스프링으로 압축공기를 공급하거나 대기 중으로 압축공기를 배출하는 레벨링 밸브를 가진 상용차량에 구성되는 타이어 냉각장치로서,
   상기 레벨링 밸브의 공기 배출부에 연결되게 설치되며, 상기 공기 배출부를 통해 유입되는 압축공기를 냉각공기와 더운공기로 분리하여 각각 배출하는 볼텍스 튜브; 및
   차체 프레임에 설치되고, 상기 볼텍스 튜브의 냉각공기 배출부와 연결되며, 냉각공기를 타이어 측으로 분사하는 냉각공기 분사부재;
   를 포함하는 상용차량의 타이어 냉각장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 볼텍스 튜브는,
   상기 레벨링 밸브의 공기 배출부에 연결되며, 상기 공기 배출부를 통해 배출되는 압축공기를 도입하는 도입부와,
   상기 압축공기의 운동 에너지를 열 에너지로 변환하며 그 압축공기를 냉각공기와 더운공기로 분리하는 에너지 변환부와,
   상기 냉각공기를 배출하는 제1 배출부와,
   상기 제1 배출부와 서로 다른 방향으로 상기 더운공기를 배출하는 제2 배출부
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 상용차량의 타이어 냉각장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 냉각공기 분사부재는 제1 연결라인을 통해 상기 볼텍스 튜브의 제1 배출부와 연결되는 것을 특징으로 하는 상용차량의 타이어 냉각장치.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 차체 프레임에는 열 에너지를 전기 에너지로 변환하는 열전소자가 설치되는 것을 특징으로 하는 상용차량의 타이어 냉각장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 열전소자에는 다수 개의 열전달 핀들이 구비되는 것을 특징으로 하는 상용차량의 타이어 냉각장치.
6. 제4 항에 있어서,
   상기 차체 프레임에는,
   상기 볼텍스 튜브의 제2 배출부를 통해 배출되는 더운공기를 상기 열전소자로 분사하는 더운공기 분사부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 상용차량의 타이어 냉각장치.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 더운공기 분사부재는 제2 연결라인을 통해 상기 볼텍스 튜브의 제2 배출부와 연결되는 것을 특징으로 하는 상용차량의 타이어 냉각장치.

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