KR20200077183A - 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치 - Google Patents

차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치는, 차량의 서스펜션에 설치되어 상기 차량의 거동 시 노면의 충격을 흡수하는 완충부; 및 상기 완충부에 배치되어 상기 충격으로 인해 발생하는 에너지를 통해 에어를 펌핑하여 냉각대상에 냉각매체로 공급하는 펌핑부; 를 포함한다.

Description

차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치{A Cooling Apparatus Using a Vehicle Suspension}
본 발명은 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 차량의 서스펜션에 설치되어 상기 차량의 거동 시 노면의 충격을 흡수하는 완충부 및 상기 완충부에 배치되어 상기 충격으로 인해 발생하는 에너지를 통해 에어를 펌핑하여 냉각대상에 냉각매체로 공급하는 펌핑부를 포함하는 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치에 관한 것이다.
차량의 서스펜션은 차량의 거동 중 노면으로부터 차체로 전달되는 충격을 적절히 감쇠시킴으로써 승차감을 향상시켜 준다. 근래에는 차량의 섀시 제어성능을 향상시키기 위해 전자제어식 서스펜션이 사용되는데, 전자제어식 서스펜션은 통상적인 주행 시에는 승차감을 향상시키기 위해 서스펜션의 특성을 소프트하게 제어하고, 요철진 비포장도로나 고속 주행 시에는 주행의 안정성을 확보하기 위해 서스펜션의 특성을 하드하게 제어한다.
이와 같은 전자제어식 서스펜션은 전자제어유닛(Electronic Control Unit, ECU)을 포함하며, 상기 전자제어유닛을 통해 서스펜션의 쇽업소버나 스프링의 탄성력을 제어한다. 상기 전자제어유닛은 계속적으로 가동될 경우 많은 열이 발생하므로 원활한 방열이 요구된다.
그러나 상기 전자제어유닛은 차량의 휠하우스 내부나 트렁크 등에 설치되는데, 이러한 공간들은 자연대류에 의한 냉각이 어려운 문제를 가지고 있다. 한편, 상기 전자제어유닛의 냉각핀의 면적을 넓히거나 별도의 팬, 수냉 장치 등과 같은 강제 냉각 장치를 사용하는 것을 고려할 수 있으나 이러한 방법은 많은 부품이 배치되는 차량의 특성 상 공간적인 제약으로 인해 그 구현이 어렵기도 하고, 경제성 측면에서도 바람직하지 못하다.
한국 등록특허공보 제10-0580456호 “차량의 엔진룸에 장착되는 전자제어유닛용 냉각장치”, 2006. 05. 15 공고
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명의 목적은, 차량의 거동 시 서스펜션의 완충부에서 노면의 충격을 흡수하며 발생하는 에너지를 통해 에어를 펌핑하여 냉각매체로 공급하여 주는 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 차량의 서스펜션의 완충부에 배치되어 차량의 거동 시 노면의 충격을 흡수하며 발생하는 에너지를 이용하여 에어 펌프를 가동하도록 구성됨으로써 공간 효율성 및 경제성이 우수할 뿐만 아니라 연속적인 냉각 수행이 가능한 차량이 서스펜션을 이용한 냉각 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 전자제어식 서스펜션의 전자제어유닛의 강제 공냉식 냉각을 효율적으로 수행할 수 있는 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치는, 차량의 서스펜션에 설치되어 상기 차량의 거동 시 노면의 충격을 흡수하는 완충부; 및 상기 완충부에 배치되어 상기 충격으로 인해 발생하는 에너지를 통해 에어를 펌핑하여 냉각대상에 냉각매체로 공급하는 펌핑부; 를 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치는, 상기 서스펜션은 전자제어식 서스펜션이고, 상기 냉각대상은 상기 전자제어식 서스펜션의 제어를 수행하는 전자제어유닛(ECU)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치는, 상기 펌핑부는, 에어가 유입되는 흡기구; 상기 흡기구와 연통되고, 상기 충격으로 인해 발생하는 에너지를 흡수하며 압축 및 인장되고, 인장 시 상기 흡기구를 통해 에어가 유입되도록 하고 압축 시 유입된 에어를 펌핑하는 에어 펌프; 및 상기 에어 펌프와 연통되고, 상기 에어 펌프의 압축 시 펌핑되는 에어를 배출하는 에어 덕트; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치는, 상기 펌핑부는, 상기 에어 덕트의 단부에 연결되어 상기 냉각대상을 향해 상기 에어 덕트를 통과한 에어를 분사하는 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치는, 상기 완충부는 실린더, 일측이 상기 실린더 내부에 배치되고 타측이 상기 실린더 외부로 인출되되 상기 충격으로 인해 발생하는 에너지를 흡수하며 상하 왕복 운동하는 피스톤 로드 및 상기 피스톤 로드 중 상기 실린더 외부로 인출된 부분의 적어도 일부를 감싸는 더스트 커버를 포함하는 쇽업소버를 포함하고, 상기 에어 펌프는 상기 쇽업소버로 이루어지되 상기 피스톤 로드와 상기 더스트 커버 사이의 공간에서 에어의 펌핑이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치는, 상기 완충부는 상기 충격으로 인해 발생하는 에너지를 흡수하며 압축 및 인장되는 코일 스프링을 포함하고, 상기 에어 펌프는 상기 코일 스프링의 압축 및 인장 시 함께 압축 및 인장되도록 상기 코일 스프링의 내부 공간에 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 본 발명의 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치는, 상기 완충부는 상기 서스펜션의 구성들 사이에 연결이 요구되는 하나 이상의 링크 부분을 포함하고, 상기 에어 펌프는 상기 링크 부분에 배치된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전술한 구성을 통해 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명의 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치에 따르면 차량 주행 시 자연적으로 발생하는 상하운동을 이용한 냉각의 수행이 가능하게 된다.
또한, 본 발명의 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치에 따르면 차량의 주행 과정에서 냉각대상에 대한 연속적인 냉각 수행이 가능해진다.
또한, 본 발명의 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치에 따르면 서스펜션의 완충부의 가동범위가 클수록 냉각 효율이 높아지게 된다.
또한, 본 발명의 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치는 단순한 구조로 이루어지므로 차량의 기존 구성부품의 변경을 최소화하면서 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 나타난 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치의 압축 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치의 구체적인 적용예를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 나타난 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치의 작동 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치의 다른 구체적인 적용예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치의 또 다른 구체적인 적용예를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치의 구성도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 나타난 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치의 압축 상태를 나타낸 도면이 나타나 있다. 한편, 도 3, 도 6 및 도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치의 구체적인 적용예들이 도시되어 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치는 완충부(10) 및 펌핑부(30)를 포함한다.
상기 완충부(10)는 차량의 서스펜션에 설치되어 상기 차량의 거동 시 노면의 충격을 흡수하는 부분이다. 상시 서스펜션은 상기 차량에 설치되는 구조 장치로서 노면의 충격이 차체나 탑승자에게 전달되지 않게 충격을 흡수하는 장치를 의미한다. 상기 완충부(10)는 상시 서스펜션의 주요 구성에 해당한다. 도 3, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 완충부(10)는 쇽업소버(11), 코일 스프링(13) 및 상기 서스펜션의 구성들 사이에 연결이 요구되는 링크 부분 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 링크 부분은 도 7에 나타난 바와 같이 스트럿(15)과 로어 암(17) 사이에 형성될 수 있다.
상기 펌핑부(30)는 상기 완충부(10)에 배치되어 상기 충격으로 인해 발생하는 에너지를 통해 에어(A)를 펌핑하여 냉각대상에 냉각매체로 공급하는 부분이다. 상기 펌핑부(30)는 흡기구(31), 에어 펌프(33), 에어 덕트(35) 및 노즐(37)을 포함할 수 있다.
상기 흡기구(31)는 에어(A)가 유입되는 부분이다. 상기 흡기구(31)를 통해 펌핑의 대상이 되는 에어(A)가 유입된다. 상기 흡기구(31)를 통해 유입된 에어(A)는 펌핑되어 냉각대상을 냉각하는 냉각매체로 사용된다.
상기 에어 펌프(33)는 상기 흡기구(31)와 연통되고, 상기 충격으로 인해 발생하는 에너지를 흡수하며 압축 및 인장되고, 인장 시 상기 흡기구(31)를 통해 에어(A)가 유입되도록 하고 압축 시 유입된 에어(A)를 펌핑하는 부분이다. 도 1에는 상기 완충부(10)의 거동에 따라 상기 에어 펌프(33)를 인장시키는 방향으로 힘(F)이 작용하면서 상기 흡기구(31)를 통해 에어(A)의 유입이 이루어지는 모습이 나타나 있다. 또한, 도 2를 살펴보면, 상기 완충부(10)의 거동에 따라 상기 에어 펌프(33)를 압축시키는 방향으로 힘(F)이 작용하면서 에어(A)의 펌핑과 배출이 이루어지는 모습을 확인할 수 있다.
상기 에어 덕트(35)는 상기 에어 펌프(33)와 연통되고, 상기 에어 펌프(33)의 압축 시 펌핑되는 에어(A)를 배출하는 부분이다. 상기 에어 덕트(35)는 상기 냉각대상을 향해 에어(A)를 이송하는 이송관 형태로 구성될 수 있다.
상기 노즐(37)은 상기 에어 덕트(35)의 단부에 연결되어 상기 냉각대상을 향해 상기 에어 덕트(35)를 통과한 에어(A)를 분사하는 부분이다. 상기 노즐(37)의 크기에 따라 분사되는 에어(A)의 속도가 조절될 수 있다.
도 1 내지 도 7에 나타난 바와 같이, 상기 냉각대상은 전자제어유닛(Electric Control Unit, ECU, 100)인 것을 특징으로 할 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 서스펜션은 전자제어식 서스펜션이고, 상기 냉각대상은 상기 전자제어식 서스펜션의 제어를 수행하는 전자제어유닛(100)인 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 노즐(37)을 통해 분사되는 에어(A)는 상기 전자제어유닛(100)의 방열핀(110)을 냉각하는 냉각매체로 공급될 수 있다.
여기서, 상기 전자제어식 서스펜션은 센서를 통하여 노면으로부터 들어오는 각종 입력들을 감지하고, 상기 전자제어어유닛(100)이 상기 감지된 입력을 기초로 차량의 롤(Roll) 거동 등을 효과적으로 제어하는 장치를 말한다.
상기 전자제어식 서스펜션에서 상기 전자제어유닛(100)은 차량의 주행 중 상시 동작을 하므로 발열량이 많다. 종래에는 공간 상의 제약 등으로 인하여 상기 전자제어유닛(100)의 냉각이 원활하게 이루어지지 못하는 문제가 있었다. 그러나 본 발명에 의하면 상기 펌핑부(30)가 상기 서스펜션의 완충부(10)에 배치되어 상기 완충부(10)의 거동에 따라 에어(A)의 펌핑을 수행하므로 공간 상의 제약을 극복하고 효율적으로 강제 공냉식 냉각을 구현할 수 있게 된다.
물론, 상기 냉각대상은 상기 전자제어유닛(100)으로 한정되는 것은 아니며, 상기 전자제어식 서스펜션의 액추에이터(미도시) 등 다른 부품들이 될 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치의 구체적인 적용예들을 상세하게 살펴본다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치는 상기 완충부(10)의 쇽업소버(11)로 이루어질 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 상기 쇽업소버(11)는 실린더(111), 일측이 상기 실린더(111) 내부에 배치되고 타측이 상기 실린더(111) 외부로 인출되되 상기 충격으로 인해 발생하는 에너지를 흡수하며 상하 왕복 운동하는 피스톤 로드(113) 및 상기 피스톤 로드(113) 중 상기 실린더(111) 외부로 인출된 부분의 적어도 일부를 감싸는 더스트 커버(115)를 포함한다. 이때, 상기 에어 펌프(33)는 상기 쇽업소버(11)로 이루어지되 상기 피스톤 로드(113)와 상기 더스트 커버(115) 사이의 공간에서 에어(A)의 펌핑이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 할 수 있다.
일반적인 차량의 주행 조건에서 상기 쇽업소버(11)의 스트로크 변화량은 약 40mm 정도이며, 최대 150mm에 이를 수도 있다. 따라서 도 3과 같이 상기 에어 펌프(33)를 구성할 경우, 도 4에 도시된 것처럼 차량의 주행 중에 상기 피스톤 로드(113)와 연결된 연결부재(L)에 의해 상기 피스톤 로드(113)를 인장시키는 방향으로 힘(F)이 작용할 경우 에어(A)가 상기 피스톤 로드(113)와 상기 더스트 커버(115) 사이의 공간으로 유입되게 되며, 도 5에 나타난 것처럼 차량의 주행 중에 상기 피스톤 로드(113)와 연결된 연결부재(L)에 의해 상기 피스톤 로드(113)를 압축시키는 방향으로 힘(F)이 작용할 경우 에어(A)가 상기 피스톤 로드(113)와 상기 더스트 커버(115) 사이의 공간에서 펌핑되어 상기 에어 덕트(35) 및 노즐(37)을 거쳐 상기 전자제어유닛(100)의 방열핀(110)으로 분사될 수 있게 된다.
도 6을 참조하면, 상기 완충부(10)는 상기 충격으로 인해 발생하는 에너지를 흡수하며 압축 및 인장되는 코일 스프링(13)을 포함하고, 상기 에어 펌프(33)는 상기 코일 스프링(13)의 압축 및 인장 시 함께 압축 및 인장되도록 상기 코일 스프링(13)의 내부 공간에 배치된 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 상기 에어 펌프(33)를 상기 코일 스프링(13) 내부 공간에 배치하되 차량(V)의 휠(W)에 가해지는 노면의 충격에 따른 상기 코일 스프링(13)의 거동에 상응하여 거동하도록 해줌으로써 효과적인 강제 공냉식 냉각을 구현할 수 있다.
또한, 도 7을 참조하면, 상기 완충부(10)는 상기 서스펜션의 구성들 사이에 연결이 요구되는 하나 이상의 링크 부분을 포함하고, 상기 에어 펌프(33)는 상기 링크 부분에 배치된 것을 특징으로 할 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 완충부(10)는 상기 서스펜션의 구성들 사이에 연결이 요구되는 하나 이상의 링크 부분을 포함할 수 있는데, 도 7에서 상기 링크 부분은 스트럿(15)과 로어 암(17) 사이에 형성되어 있다.
이와 같은 적용예에 의할 경우 차량(V)의 주행 중 휠(W)에 가해지는 노면의 충격에 따라 상대적으로 가까워지거나 멀어지는 상기 링크 부분의 양단부 즉, 상기 스트럿(15)과 로어 암(17) 사이의 변위에 따라 상기 에어 펌프(33)가 펌핑을 수행할 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10: 완충부
11: 쇽업소버
111: 실린더 113: 피스톤 로드
115: 더스트 커버
13: 코일 스프링 15: 스트럿
17: 로어 암
30: 펌핑부
31: 흡기구 33: 에어 펌프
35: 에어 덕트 37: 노즐
100: 전자제어유닛 110: 방열핀

Claims (7)

  1. 차량의 서스펜션에 설치되어 상기 차량의 거동 시 노면의 충격을 흡수하는 완충부; 및
    상기 완충부에 배치되어 상기 충격으로 인해 발생하는 에너지를 통해 에어를 펌핑하여 냉각대상에 냉각매체로 공급하는 펌핑부; 를 포함하는 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서스펜션은 전자제어식 서스펜션이고,
    상기 냉각대상은 상기 전자제어식 서스펜션의 제어를 수행하는 전자제어유닛(ECU)인 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 펌핑부는,
    에어가 유입되는 흡기구;
    상기 흡기구와 연통되고, 상기 충격으로 인해 발생하는 에너지를 흡수하며 압축 및 인장되고, 인장 시 상기 흡기구를 통해 에어가 유입되도록 하고 압축 시 유입된 에어를 펌핑하는 에어 펌프; 및
    상기 에어 펌프와 연통되고, 상기 에어 펌프의 압축 시 펌핑되는 에어를 배출하는 에어 덕트; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 펌핑부는,
    상기 에어 덕트의 단부에 연결되어 상기 냉각대상을 향해 상기 에어 덕트를 통과한 에어를 분사하는 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 완충부는 실린더, 일측이 상기 실린더 내부에 배치되고 타측이 상기 실린더 외부로 인출되되 상기 충격으로 인해 발생하는 에너지를 흡수하며 상하 왕복 운동하는 피스톤 로드 및 상기 피스톤 로드 중 상기 실린더 외부로 인출된 부분의 적어도 일부를 감싸는 더스트 커버를 포함하는 쇽업소버를 포함하고,
    상기 에어 펌프는 상기 쇽업소버로 이루어지되 상기 피스톤 로드와 상기 더스트 커버 사이의 공간에서 에어의 펌핑이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 완충부는 상기 충격으로 인해 발생하는 에너지를 흡수하며 압축 및 인장되는 코일 스프링을 포함하고,
    상기 에어 펌프는 상기 코일 스프링의 압축 및 인장 시 함께 압축 및 인장되도록 상기 코일 스프링의 내부 공간에 배치된 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 완충부는 상기 서스펜션의 구성들 사이에 연결이 요구되는 하나 이상의 링크 부분을 포함하고,
    상기 에어 펌프는 상기 링크 부분에 배치된 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션을 이용한 냉각 장치.
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