KR200279672Y1 - 자동차의 변속기용 오일쿨러 - Google Patents

Abstract

본 고안은 원통의 형상으로 내부가 비어 있는 외관과, 제1,2 내관으로 구성되는 자동차의 변속기용 오일쿨러에서, 상기 제1 내관은 내주면으로 스크류의 형상을 가진 돌기가 일체로 형성되며, 상기 제2 내관은 외주면으로 스크류의 형상을 가진 돌기가 일체로 형성되어 상기 제1 내관의 내부로 삽입된 후, 상기 제1,2 내관은 상기 외관에 삽입된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 변속기용 오일쿨러{OIL COOLER FOR CARS TRANS MISSION}

본 고안은 자동차의 변속기용 오일 냉각장치에 관한 것으로서, 특히 오일의 냉각성능을 향상시킬 수 있는 자동차의 변속기용 오일쿨러 구조에 관한 것이다.

통상적으로, 자동차는 새시와 바디로 구성되는 바, 상기 새시는 엔진, 서스펜션, 스티어링 장치, 동력전달 장치 등으로 구성되어 있고, 상기 바디는 자동차의 외부를 이룰 뿐만 아니라 상기 새시의 각 부품을 지지하게 된다.

상기 동력전달 장치는 엔진에서 발생된 동력을 구동바퀴에 전달하기 위한 장치로 기관과 변속기 사이에 설치되어 필요에 따라 동력을 단속하는 클러치와 자동차의 주행상태 변화에 따른 기관의 회전력을 증대시키거나 감소시키는 변속기 및 변속기의 출력을 종감속기어에 전달하는 추진축과 기관의 회전력을 최종적으로 증가시키고 좌우 구동바퀴에 알맞은 회전속도로 동력을 전달하는 종감속 기어 및 차동장치 등으로 구성되어 있다.

상기 변속기는 엔진의 구동력을 차단 또는 연결하기 위해서 기계식 마찰 클러치의 조작이 필요하고 주행 조건에 따라 운전자가 직접 기어변속을 수시로 해야만 하는 수동변속기와, 엔진의 부하상태와 차속에 따라 기계적 또는 전자적으로 자동화하여 액셀 페달의 조작만으로 기어변속 동작이 이루어지도록 하는 자동변속기로 나누어진다. 상기 자동변속기는 변속시기를 자동적으로 결정하며, 트랜스액슬과 클러치의 역할을 겸하고 있다.

그리고, 그 구조를 크게 구분하면 토크 컨버터부, 작동기구, 유성기어기구, 유압제어부, 전자제어기구로 구분된다. 한편 이와 같은 구성으로 되어있는 자동변속기에는 오일이 대단히 중요한 기능을 갖고 있는데, 상기 오일의 역할을 살펴보면 토크 컨버터 내에서의 동력전달 작용, 기어 또는 베어링 등 회전요소의 윤활 작용, 밸브와 클러치 및 유압브레이크 등 유압기구의 작동유, 변속기 내부의 냉각작용,변속시의 충격완화 작용 등의 기능을 한다.

한편, 이와 같은 작용을 하는 오일은 동력 전달 손실에 의한 발열과, 변속기 내부의 유압식 다판 클러치의 작동에 따라 온도가 상승되며, 이와 같이 유압이 상승된 오일은 점도가 낮아지며, 기포를 발생시키고, 또한 다판 클러치의 유막이 파괴되는 등 자동변속기의 수명을 단축시키므로 자동변속기에는 자동변속기의 작동이 원활히 이루어지기 적절한 온도로 유지시키기 위한 냉각장치를 필요로 하게 된다.

이러한, 냉각장치는 펌프에 의하여 변속기내의 윤활계통과 컨버터내를 순환하는 오일을 자동변속기의 외부에서 냉각수를 이용하여 냉각작용을 하도록 한 것으로서, 오일펌프를 비롯하여 라디에이터의 출구측 탱크내에 삽입되는 오일쿨러와, 이 오일쿨러와 변속기를 연결하는 호스로 구성된다.

한편, 상기 오일쿨러는 라디에이터의 출구측 탱크 내에 삽입되거나 혹은 별도로 설치되는데 냉각수와 열교환이 이루어지도록 하는 것으로, 오일이 통과할 수 있는 튜브를 여러겹으로 겹쳐 형성하였다. 또한 상기 오일쿨러의 일측면 하부에는 변속기로부터 오일이 유입될 수 있도록 입구가 형성되어 있으며, 상부에는 오일쿨러를 통과한 오일이 변속기로 유입되도록 출구가 형성되어 있다.

한편, 이와 같은 구성에 의해 오일은 윤활계통과 변속기내의 컨버터를 통과하면서 내부에서 발생되는 열을 흡수하여 컨버터와 연결된 호스를 따라 오일쿨러로 압송된다. 그리고 오일쿨러를 통과하면서 라디에이터의 출구측 탱크 내부를 흐르는 냉각수와 열교환이 이루어져 냉각되고, 호스를 거쳐 변속기의 윤활계통으로 다시 유입되는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 오일쿨러는 냉각수가 오일관로를 통하여 유동하는 오일의 열원을 빼앗는데 필요한 접촉면적이 작아 오일의 냉각이 실질적으로 상당한 어려움을 가지고 있어 냉각성능이 저하되는 등의 단점이 있다. 또한 상기 오일쿨러는 핀 타입으로 제작되기 때문에 제작비용 및 제작시간의 증가를 초래하여 생산성을 떨어뜨리는 문제점을 가지고 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 미션 오일의 입출구 온도차를 크게하여 변속기의 성능과 내구성을 향상시킬 수 있는 자동차의 변속기용 오일쿨러를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 체적을 최소화하면서 전열면적을 크게하여 효율성을 향상시킬 수 있는 자동차의 변속기용 오일쿨러를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 나선형 튜브(Spiral Tube)로 구성시켜 냉각수와 오일의 접촉시간과 면적을 증대시킬 수 있는 자동차의 변속기용 오일쿨러를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 원통의 형상으로 내부가 비어 있는 외관과, 제1,2 내관으로 구성되는 자동차의 변속기용 오일쿨러에서, 상기 제1 내관은 내주면으로 스크류의 형상을 가진 돌기가 일체로 형성되며, 상기 제2 내관은 외주면으로 스크류의 형상을 가진 돌기가 일체로 형성되어 상기 제1 내관의 내부로 삽입된 후, 상기 제1,2 내관은 상기 외관에 삽입됨을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시 예에 의한 자동차의 변속기용 오일쿨러의 전체 형상을 도시한 정면도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3과 도 4는 본 고안에 따른 자동차의 변속기용 오일 쿨러의 주요부분을 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 인입관 12: 니플

16: 인출관 18: 외관

20: 제 1내관 22: 제 2내관

이하 본 고안의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명을 한다.

도 1 내지 도 4는 본 고안의 바람직한 일 실시 예에 따른 자동차의 변속기용 오일쿨러의 구성을 도시한 도면으로서, 상기 도면들을 참조하여 본 고안의 오일쿨러의 구성을 후술하면 다음과 같다.

우선 도 1에서 도시한 오일쿨러(100)는 크게 외관(18)과 상기 외관(18)에 삽입되는 제1,2 내관(20,22)으로 구성된다.

상기 외관(18)은 원통의 형상으로 내부가 비어 있는 구조로 되어 있으며, 상기 외관(18)의 내부로 제1 내관(20)이 삽입되어 부착되며, 상기 제1 내관(20)의 내부로 제2 내관(22)이 삽입되어 부착된다.

상기 제1 내관(20)은 도 3a와 도 3b에 도시한 바와 같이 원통의 형상으로 내부가 비어 있는 구조를 가지며, 상기 제1 내관(20)의 내주면에는 나선형의 돌기(30)가 형성된다. 또한 상기 제1 내관(20)의 양측의 상면에는 일정한 길이로 돌출된 플레이트(34)가 일체로 사출 성형된다. 상기 플레이트(34)에는 구멍(28)이 형성되어 상기 구멍(28)으로 오일이 유입된다. 또한 상기 플레이트(34)의 상면에는 니플(14)이 용접 체결된다. 상기 니플(14)에는 나사산이 형성되어 인출관(16)이 체결된다. 또한 전술한 제1 내관(20)의 타측에도 상기와 같은 구조를 가진 플레이트(34)가 형성되며, 상기 플레이트(34)로 니플(12)이 용접되어 상기 니플(12)로 인입관(10)이 체결된다.

전술한 제2 내관(22)은 도 4a와 도 4b에 도시한 바와 같이 원통의 형상으로 내부가 비어 있는 구조를 가지며, 양 끝단에는 원형의 결합부(36)가 일체로 형성된다. 상기 결합부(36)는 상기 제1 내관(20)의 양 끝단에 용접된다. 또한 상기 제2 내관(22)의 외주면으로 나선형의 돌기(32)가 형성된다.

한편, 전술한 제1 내관(20)과 제2 내관(22)에 형성된 각각의 돌기(30,32), 바람직하게는 스크류 모양으로 형성된 각각의 내/외주면의 전열면적(방열면적)을 계산하면 다음과 같다.

{수학식 1}

a) 적용Data

T_1:T₂＝ Mission Oil의 입출구 온도(℃) △T＝T₁－T₂＝110－82.6＝27.4℃

t_1:t₂＝ 냉각수의 입출구 온도(℃) △t＝t₁－t₂＝80.9－80＝0.9℃

b) 계산 전열면적(Ac)

상기 조건에 합당하는 전열면적이 되는지 계산하여 보면,

Ac＝Q/K Qm------------------------------(1)

(Q:처리열량(Kcal/h))

{G＝3×60×0.824＝148.3 (Kg/h),

Q＝G×Cp×△T＝148.3×0.5×27.4＝2031.7(Kcal/h)}

K: 열관류율(Kcal/m²h℃)＝1420(Spiral 동관 특수구조)

G: 0:1의 1시간 통과량

3ℓ/min ×60(분) ×0.824(0:1 비중)

(Cp:정압비열, Qm:평균온도차)

Q₁＝T₁－t₂＝110－80.9＝29.1℃

Q₂＝T₁－t₁＝82.6－80＝2.6℃

(2)식에 의하여 평균온도차 Qm을 구하면,

고로 (1)식에 의하여 계산 전열면적은,

Ac＝Q/K Qm ＝ 2031.7/1420×11.04＝0.1296㎡

여기서 계산 전열면적이 실제 개발제품의 전열면적보다 적게 되어 상기 냉각재인 물과 피냉각재인 미션 오일의 온도 조건을 만족하고 있음.

즉 Aa 〉 Ac 조건을 만족함 ------ 0.131108〉0.1296

(단, Aa는 제품의 실제 전열면적임----Aa＝0.131108㎡)

이하, 상기와 같이 구성된 자동차의 변속기용 오일쿨러의 작동 및 오일의 흐름을 도 1 내지 도 4를 참조해 후술하면 다음과 같다.

우선 변속기의 오일은 인입관(10)을 통해 오일쿨러(100)로 유입된다. 즉, 상기 오일은 도 2에 도시한 바와 같이 제1 내관(20)과 제2 내관(22) 사이에 형성된 오일유로(26)쪽으로 유입되게 된다. 이때 상기 오일유로(26)에는 제1 내관(20)과 제2 내관(22)의 돌기(30,32)에 의해 스크류 형상으로 형성되고, 이와 같은 형상으로 인해 오일쿨러(100)의 방열면적이 극대화 된다.

이후, 전술한 오일은 스크류 형상의 오일유로(26)를 타고 이동하면서 냉각되어 상기 오일쿨러(100)의 반대편에 체결된 인출관(16)으로 빠져 나가게 된다.

한편, 상기 오일쿨러(100)를 따라 순환되는 냉각수는 도 2에 도시한 바와 같이 외관(18)과 제1 내관(20)사이, 그리고 제2 내관(22)의 내부에 형성된 냉각수 유로(24,25)의 일측으로 각각 유입되고 반대편으로 빠져나가게 된다. 이때 상기 냉각수 유로(24,25)에는 전술한 제1 내관(20)과 제2 내관(22)의 돌기(30,32)들에 의해 스크류 형상으로 형성되어진다. 즉, 전술한 바와 같이 냉각수 유로(24,25)는 스크류의 형상을 가짐으로서 전술한 오일과의 접촉면적을 극대화 함으로서 뛰어난 방열효과를 가지게 되는 것이다

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 자동차의 변속기용 오일쿨러는 다음과 같은 같은 많은 효과를 달성한다.

첫번째로, 동일유속에서 미션 오일과 냉각수와의 접촉시간이 많도록 오일쿨러를 제작하므로서 열교환 성능을 향상시키고, 미션 오일의 수명과 변속기의 내구성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

두 번째로, 본 고안의 오일쿨러는 종래의 오일쿨러보다 체적을 24.4%정도 감소시키므로서 열교환 능력에서 원가절감의 효과를 기할 수 있는 이점이 있다.

세 번째로, 본 고안은 원형 3중유관으로 형성하므로서 종래의 핀 타입의 오일쿨러에 비하여 제작이 용이할 뿐만 아니라 제작비용을 줄일 수 있는 장점이 있다.

네 번째로, 본 고안은 나선형 튜브(Spiral Tube)로 오일쿨러를 제작하므로서 냉각수와 미션 오일의 접촉시간과 면적을 증대시켜 미션 오일이 통과하는 튜브에 내외로 냉각수를 대항류(對抗流)로 흐르게 하여 미션 오일의 입출구 온도차를 기존의 21.3℃에서 27.42℃까지 향상시켜 과부하(過負荷)에서 변속기의 성능과 내구성을 향상시킬 수 있는 상승적인 효과가 있다.

다섯 번째로, 본 고안은 오일쿨러의 체적을 최소화하면서 전열면적을 보다 크게하여 경제성과 효율성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 원통의 형상으로 내부가 비어 있는 외관(18)과, 제1,2 내관(20,22)으로 구성되는 자동차의 변속기용 오일쿨러(100)에 있어서,

   상기 제1 내관(20)은 내주면으로 스크류의 형상을 가진 돌기(30)가 일체로 형성되며, 상기 제2 내관(22)은 외주면으로 스크류의 형상을 가진 돌기(32)가 일체로 형성되어 상기 제1 내관(20)의 내부로 삽입된 후, 상기 제1,2 내관(20,22)은 상기 외관(18)에 삽입됨을 특징으로 하는 자동차의 변속기용 오일쿨러.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제1 내관(20)의 양측에는 플레이트(34)가 각각 일체로 형성되며, 상기 플레이트(34)의 상부에는 각각의 니플(12,14)에 체결된 인입관(10)과 인출관(16)이 각기 부착됨을 특징으로 하는 자동차의 변속기용 오일 쿨러