KR0159629B1 - 자동차용 냉각장치 - Google Patents

Abstract

파워 스트어링용 파워펌프를 이용하여 워터펌프와 냉각팬을 구동할 수 있는 구조의 자동차용 냉각장치는 오일 배출라인(22)을 통해 실린더(30)로부터 배출되는 작동유가 유입되는 유입포트(42) 및 배출포트(44)를 지니며, 내부에는 워터펌프(48)를 구동하는 회전자(46)가 설치된 워터펌프 구동모터(40)와, 제1 및 제2유압라인(L1),(L2)을 통해 워터펌프 구동모터(40)에서 공급된 작동유가 유입되는 제1 및 제2유입포트(P1),(P2)와, 이들과 대향으로 형성된 제1 및 제2배출포트(P1´),(P2´)를 지니며, 내부에는 솔레노이드(58)와 리턴 스프링(56)의 상대적인 가압력에 의해 이동되어 유로를 가변시키는 밸크 스풀(54)이 설치된 유압밸브(50)와, 제3유압라인(L3)을 통해 유압밸브(50)의 제2배출포트(P2´)와 연결되는 유입포트(62) 및 배출포트(64)를 지니며, 내부에는 냉각팬(66)을 구동하는 로터(65)가 설치된 냉각팬 구동모터(60)와, 솔레노이드(58)에 전기적인 신호를 보내는 냉각수 온도 감지스위치(70)로 구성된다.

Description

자동차용 냉각장치

제1도는 종래의 자동차용 냉각장치의 구성도.

제2도는 본 발명의 자동차용 냉각장치의 구성도.

제3도는 본 발명에 따른 냉각장치의 작동 상태를 설명하는 단면도로, (a)는 솔레노이드 오프시, (b)는 솔레노이드가 온인 상태의 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

14 : 오일탱크 16 : 파워펌프

22 : 오일 배출라인 24 : 조향밸브

30 : 동력 실린더 40 : 워터펌프 구동모터

50 : 유압밸브 51,52 : 제1,2랜드

53 : 중앙랜드 54 : 밸브 스풀

56 : 리턴 스프링 58 : 솔레노이드

60 : 냉각팬 구동모터 65 : 로터

70 : 냉각수 온도 감지스위치 76 : 외부전원

본 발명은 자동차용 냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 파워 스트어링용 파워펌프를 이용하여 워터펌프와 냉각팬을 구동시킬 수 있는 구조의 자동차용 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 엔진에 있어서 실린더내의 연소가스 온도는 상당히 고온이며, 이열의 상당량은 실린더블럭, 실린더헤드, 피스톤 등에 흡수된다. 따라서, 엔진의 과열을 방지함과 동시에 피스톤이나 가스켓과 같은 각 구성부품의 온도가 일정온도이상으로 상승되는 것을 방지함으로써 내구성을 증대시키고 그 기능을 최적화하기 위해 냉각장치를 사용하고 있다. 특히, 최근에는 자동차엔진의 고출력화에 따라 엔진의 열부하가 증가되는 추세이며, 이러한 열부하의 증가에 따라 엔진의 냉각성능에 대한 중요성은 더욱 커지고 있다.

일반적으로 차량에서는 냉각수를 이용하여 냉각을 도모하는 수냉식 냉각장치를 사용하고 있다. 냉각수를 엔진내부로 순환시켜 냉각하는 방식인 수냉식 엔진의 냉각장치는 방열기에서 나온 냉각수가 워터펌프에 의해 실린더블록 및 실린더헤드에 형성된 워터자켓으로 보내져 엔진을 냉각한 다음, 방열기로 유입되어 냉각팬에 의해 냉각되거나 엔진이 과열되지 않은 상태에서는 다시 워터펌프에 의해 실린더블록으로 압송되는 구조를 갖는다. 본 발명의 이해를 돕기 위해 첨부된 제1도를 참고로 종래 자동차용 냉각장치에 대하여 설명하기로 한다.

제1도는 종래의 자동차용 냉각장치의 구성도로, 이것은 엔진의 회전에 따라 구동되어 작동유를 토출시키는 유압펌프(2)와, 여기에서 토출되는 작동유로 유압모터(6´)를 구동시켜 냉각팬(9)을 작동시키는 구조를 갖는다.

이것을 보다 상세히 살펴보면, 유압펌프(2)에서 발생되는 압력이 설정압력 보다 높으면 바이패스 시키는 릴리프밸브(12)와, 발전기(4), 냉각팬(9), 에어컨 압축기(11)를 각각 구동시키는 유압모터(6, 6′,6˝)와, 이들 모터에 일정한 작동유를 공급하는 유량제어밸브(3)와, 전자식 냉각수 온도제어기(8)의 제어에 의해 냉각팬(9)을 구동하는 유압모터(6´)를 제어하는 유량제어밸브(7)와, 실내온도 제어기(10)의 제어에 의해 에어컨 압축기(11)를 구동하는 유압모터(6˝)를 제어하는 유량제어밸브(7´)로 구성되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 종래의 자동차용 냉각장치에서는 워터펌프 및 냉각팬을 구동하기 위한 별도의 장치가 필요하며, 전체적인 시스템이 복잡하고 제조단가가 높다는 단점을 지닌다.

이러한 문제점을 감안하여 안출한 본 발명은 파워 스티어링용 파워펌프를 이용하여 워터펌프와 냉각팬을 구동할 수 있는 구조의 자동차용 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적은 스티어링 휠과 연동되는 조향밸브와, 조향밸브의 작동에 따라 파워펌프로부터 오일 공급라인을 따라 압송된 유량에 의해 좌,우측 바퀴를 조향하는 동력 실린더와, 동력 실린더에서 배출되는 작동유를 오일탱크로 보내는 오일 배출라인으로 구성된 파워 스티어링의 유압시스템에 있어서, 오일 배출라인을 통해 동력 실린더로부터 배출되는 작동유가 유입되는 유입포트 및 배출포트를 지니며, 내부에는 워터펌프를 구동하는 회전자가 설치된 워터펌프 구동모터와, 제1 및 제2유압라인을 통해 워터펌프 구동모터에서 공급된 작동유가 유입되는 제1 및 제2유입포트와, 이들과 대향으로 형성된 제1 및 제2배출포트를 지니며, 내부에는 솔레노이드와 리턴 스프링의 상대적인 가압력에 의해 이동되어 유로를 가변시키는 밸브 스풀이 설치된 유압밸브와, 제3유압라인을 통해 유압밸브의 제2배출포트와 연결되는 유입포트 및 배출포트를 지니며, 내부에는 냉각팬을 구동하는 로터가 설치된 냉각팬 구동모터와, 솔레노이드에 전기적인 신호를 보내는 냉각수 온도 감지스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 냉각장치에 의해 달성된다.

다음에는 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시에 따른 자동차용 냉각장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

제2도는 본 발명의 자동차용 냉각장치의 구성도이다.

먼저, 통상의 동력 조향장치의 구조를 살펴보면, 구동밸트(11)를 통해 전달되는 엔진(12)의 구동력에 의해 작동되어 오일탱크(14)내의 작동유를 압송하는 파워펌프(16)가 설치되어 있으며, 스티어링 휠(18)의 하부에는 그의 조작에 따라 변위되어 오일 공급라인(20)을 통해 파워펌프(16)로부터 압송된 유량에 의해 동력 실린더(30)를 작동시키는 조향밸브(24)가 장착되어 있다.

또한, 조향밸브(24)에서 공급되는 작동유는 2개의 유압라인(31)(32)을 통해 동력 실린더(30)의 제1챔버(33) 및 제2챔버(34)내로 선택적으로 공급됨에 따라, 동력 실린더(30)내에 설치된 피스톤(35)이 좌,우로 이동하면서 바퀴(36)(36´)를 선회시킨 다음, 오일 배출라인(22)을 통해 오일탱크(14)로 복귀하게 된다. 가령, 우회전시에는 파워펌프(16)로부터 오일 공급라인(20)을 따라 공급된 작동유가 유압라인(31)을 거쳐 제1챔버(33)로 공급되어 피스톤(35)을 우측으로 가압함으로써 바퀴(36)(36´)를 선회시키는 한편, 제2챔버(34)내의 작동유는 유압라인(32)을 거쳐 오일 배출라인(22)을 통해 오일탱크(14)로 배출되며, 좌회전 시에는 반대로 유압라인(32)을 통해 작동유가 공급됨과 동시에, 유압라인(31)과 오일 배출라인(22)이 연통되어 작동유를 배출한다.

이러한 구조의 동력 조향장치에 있어서, 파워펌프(16)에 의해 압송되는 작동유를 이용하여 워터펌프(48)와 냉각팬을 구동하여 엔진 냉각수를 냉각시키는 자동차용 냉각장치의 구성을 보면, 오일 배출라인(22)을 통해 동력 실린더(30)로부터 배출되는 작동유가 유입되는 유입포트(42) 및 배출포트(44)를 지니며, 내부에는 워터펌프(48)를 구동하는 회전자(46)가 설치된 워터펌프 구동모터(40)와, 제1 및 제2유압라인(L1),(L2)을 통해 워터펌프 구동모터(40)에서 공급된 작동유가 유입되는 제 1 및 제 2 유입포트(P1)(P2)와, 이들과 대향으로 형성된 제1 및 제2배출포트(P1´),(P2´)를 지니며, 내부에는 솔레노이드(58)와 리턴 스프링(56)의 상대적인 가압력에 의해 이동되어 유로를 가변시키는 밸브 스풀(54)이 설치된 유압밸브(50)와, 제3유압라인(L3)을 통해 유압밸브(50)의 제2배출포트(P2´)와 연결되는 유입포트(62) 및 배출포트(64)를 지니며, 내부에는 냉각팬(66)을 구동하는 로터(65)가 설치된 냉각팬 구동모터(60)와, 솔레노이드(58)에 전기적 신호를 보내는 냉각수 온도 감지스위치(70)로 이루어져 있다.

여기에서, 유압밸브(50)의 제1배출포트(P1´)를 통해 배출되는 작동유는 제5유압라인(L5)을 통해 오일탱크(14)로 보내지며, 제2배출포트(P2´)를 통해 배출되는 작동유는 제3유압라인(L3)을 통해 냉각팬 구동모터(60)의 유입포트(62)로 공급된다. 또, 냉각팬 구동모터(60)의 배출포트(64)로 배출되는 작동유는 제4유압라인(L4)을 통해 오일탱크(14)로 공급되는데, 제4유압라인(L4)에는 유압밸브(50)의 제1배출포트(P1´)에서 배출되는 작동유의 유입을 막기 위한 체크밸브(68)가 설치되어 있다.

통상, 냉각수 온도 감지스위치(70)는 외부전원(76)과 접속된 고정접점(74)과, 방열기를 순환하는 냉각수의 온도에 따라 고정접점(74)과 선택적으로 접촉하여 외부전원(76)에서 공급된 전기를 솔레노이드(58)로 공급하는 이동접점(72)로 구성되어 있으며, 이들 접점(72),(74)은 냉각수 온도가 일정온도 이상으로 되면, 변형되어 서로 접촉되는 바이메탈로 형성되어 있다.

또한, 유압밸브(50)내에서 좌우로 이동하는 밸브 스풀(54)은 솔레노이드(58)의 작동에 따라 제1유입포트(P1)를 개폐하는 제1랜드(51)와, 제2유입포트(P2)를 개폐하는 제2랜드(52) 및, 양 홈(55)(55´)을 개재하여 제1랜드(51)와 제2랜드(52)사이에 형성된 중앙랜드(53)로 구성되어 있으며, 냉각수 온도 감지스위치(70)에서 전달되는 전기적인 신호에 따라 돌출되는 솔레노이드(58)의 작동로드(59)에 의해 가압되며, 리턴 스프링(56)에 의해 복귀되는데, 그에 대한 작동원리는 제3도를 참고로 설명하기로 한다.

제3도는 밸브 스풀(50)의 이동에 따라 유로가 변경되는 것을 나타내는 단면도로, (a)는 솔레노이드의 오프시, (b)는 솔레노이드가 온인 상태를 나타낸다.

먼저, 냉각수의 온도가 낮은 상태에서는 냉각수 온도 감지스위치(70)내의 이동접점(72)과 고정접점(74)이 접촉되지 않게 되어 솔레노이드(58)는 오프 상태를 유지한다. 그에 따라, 유압밸브(50)내의 밸브 스풀(54)은 제3a도에 도시한 바와 같이 위치함으로써, 제1유입포트(P1)는 개방됨과 동시에, 제2유입포트(P2)는 제2랜드(52)에 의해 막힌다. 그러므로, 워터펌프 구동모터(40)의 배출포트(44)를 통해 배출된 작동유는 제1유압라인(L1)을 지나 유압밸브(50)의 제1유입포트(P1)로 유입된 다음, 제1배출포트(P1´)를 통해 배출되어 제5유압라인(L5)을 지나 오일탱크(14)로 리턴된다. 이때, 유압밸브(50)의 제1배출포트(P1´)를 통해 배출되는 작동유는 제4유압라인(L4)에 설치된 체크밸브(68)에 의해 제지되어 냉각팬 구동모터(60)로 유입되는 것을 차단하게 된다.

다음에, 엔진이 정상 작동상태가 됨에 따라 냉각수 온도는 상승하게 된다. 이때, 냉각수 온도가 일정온도 이상으로 되면, 냉각수 온도 감지스위치(70)내의 이동접점(72)이 변형되면서 고정접점(74)과 접촉된다. 이들 접점(72),(74)의 접촉과 동시에, 외부전원(76)에서 공급되는 전기는 솔레노이드(58)로 보내지게 되고, 솔레노이드(58)의 작동로드(59)는 제3b도에 도시한 바와 같이, 스프링(57)의 탄성력을 극복하고 좌측으로 이동하면서, 제1랜드(51)에 의해 제1유입포트(P1)는 폐쇄되는 한편, 제2유입포트(P2)는 개방되어, 제1유압라인(L1)을 통해 제2유입포트(P2)로 유입된 작동유는 제3유압라인(L3)을 지나 냉각팬 구동모터(60)로 공급되어 로터(65)를 회전시킨 다음, 제4유압라인(L4)을 통해 오일탱크(14)로 리턴된다.

이와같이 구성된 본 발명의 자동차용 냉각장치의 작동 원리를 설명한다.

가. 냉각수 온도가 낮은 경우

엔진의 기동과 함께 회전되는 파워펌프(16)로부터 압송되는 작동유는 조향밸브(24)를 거쳐 동력 실린더(30)로 공급되면서 동력 조향을 가능케 하며, 선회 후에 리턴되는 오일은 오일 배출라인(22)을 통해 워터펌프 구동모터(40)의 유입포트(42)로 유입되어 회전자(46)를 회전시켜 워터펌프(48)를 구동한다. 이때는 냉각수 온도가 낮은 상태이므로, 엔진에서 나온 냉각수는 수온조절기로부터 화살표 방향(A)을 따라 유입된 다음, 화살표 방향(B)을 따라 엔진으로 다시 공급된다.

워터펌프(48)의 구동후, 작동유는 제3a도에서 설명한 경로를 따라 유압밸브(50)의 제1유입포트(P1)로 유입된 다음, 제5유압라인(L5)을 통해 오일탱크(14)로 리턴된다.

나. 냉각수의 온도가 일정온도 이상인 경우

엔진이 정상 작동되어 냉각수 온도가 상승하게 되면, 제3b도에서 설명한 원리에 따라 작동유가 유동하게 된다. 즉, 오일 배출통로(22)를 지나 워터펌프 구동모터(40)로 유입된 작동유는 회전자(46)를 회전시켜 워터펌프(48)를 회전시키며, 이때, 냉각수는 방열기로부터 화살표 방향(A)을 따라 유입된 다음, 화살표 방향(B)을 따라 엔진으로 순환된다.

워터펌프(48)를 구동한 작동유는 유압밸브(50)의 제2유입포트(P2)로 유입되어 제2배출포트(P2´)로 배출된 다음 제3유압라인(L3)을 지나 냉각팬 구동모터(60)로 유입되어 로터(65)를 구동시킴으로써, 냉각팬(66)이 회전되기 시작한다.

일반적으로 승용차의 파워펌프의 토출유량은 8.5리터/분으로(현대 소나타, 엔진 RPM 800기준)운전자가 핸들을 좌,우로 회전시에도 토출량에는 변화가 없이 일정하다. 그러므로 차량에 설치된 워터펌프와 냉각팬을 구동시키는데에는 충분한 유량을 가지고 있다.

또한 엔진 냉각팬은 한시적으로 냉각수 온도가 규정온도 이상일 경우 잠시동안만 구동하는 구조를 가지고 있으며, 차량에 설치된 워터펌프와 냉각팬의 구동저항은 극히 적어 파워펌프의 토출압력 통상 50-60bar로 충분히 구동이 가능하다.

다. 스티어링 휠을 조작하지 않는 경우

운전자가 스티어링 휠을 조작하지 않는 경우에는, 엔진(12)에 의해서 구동되는 파워펌프(16)는 운전자의 스티어링 휠(18)의 조작여부와 관계없이 엔진(12)의 구동시에는 항시 구동되어 있으므로 오일을 펌핑하게 된다.

이때 유로는 오일공급라인(20)을 통해서 조향밸브(24)에 보내지고, 공급된 오일은 바로 오일배출라인(22)을 통해서 회전체(46)에 공급되고 다시 제1유압라인(L1)과 제5유압라인(L5)을 통해 오일탱크(14)로 유입된다.(솔레이드(58) OFF시)

그러므로 운전자의 스티어링 휠(18)의 조작없이도 엔진(12)만 구동되면 오일은 항시 연속적으로 순환되는 구조를 가지고 있으므로 워터펌프 구동모터(40)와 냉각팬 구동모터(60)는 엔진(12)의 시동과 함께 항시 구동이 가능하게 된다.

이상으로 설명한 본 발명의 wk 동차용 냉각장치는 별도의 유압펌프를 사용하지 않고도 파워 스티어링의 파워펌프에 의해 워터펌프와 냉각팬을 구동할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (7)

1. 스티어링 휠과 연동되는 조향밸브와, 조향밸브의 작동에 따라 파워펌프로부터 오일 공급라인을 따라 압송된 유량에 의해 좌,우측 바퀴를 조향하는 동력 실린더와, 상기 동력 실린더에 배출되는 작동유를 오일탱크로 보내는 오일 배출라인으로 구성된 파워 스티어링의 유압시스템에 있어서, 오일 배출라인을 통해 상기 동력 실린더로부터 배출되는 작동유가 유입되는 유입포트 및 배출포트를 지니며, 내부에는 워터펌프를 구동하는 회전자가 설치된 워터펌프 구동모터와, 제1 및 제2유압라인을 통해 상기 워터펌프 구동모터에서 공급된 작동유가 유입되는 제1 및 제2유입포트와, 이들과 대향으로 형성된 제1 및 제2배출포트를 지니며, 내부에는 솔레노이드와 리턴 스프링의 상대적인 가압력에 의해 이동되어 유로를 가변시키는 밸브 스풀이 설치된 유압밸브와, 제3유압라인을 통해 상기 유압밸브의 제2배출포트와 연결되는 유입포트 및 배출포트를 지니며, 내부에는 냉각팬을 구동하는 로터가 설치된 냉각팬 구동모터와, 상기 솔레노이등 전기적인 신호를 보내는 냉각수 온도 감지스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 냉각장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유압밸브 내에서 좌,우로 이동하는 밸브 스풀은 상기 제1유입포트를 개폐하는 제1랜드와, 상기 제2유입포트를 개폐하는 제2랜드와, 양 홈을 개재하여 상기 제1랜드와 제2랜드 사이에 형성된 중앙랜드로 구성되는 자동차용 냉각장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 유압밸브의 제1배출포트를 통해 배출되는 작동유는 제5유압라인을 통해 오일탱크로 보내지는 자동차용 냉각장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 냉각팬 구동모터의 배출포트를 통해 배출되는 작동유는 제4유압라인을 통해 오일탱크로 보내지는 자동차용 냉각장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 제4유압라인에는 유압밸브의 제1배출포트로부터 배출되는 작동유의 유입을 막는 체크밸브가 설치되는 자동차용 냉각장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 냉각수 온도 감지스위치는 외부전원과 접속된 고정접점과, 방열기를 순환하는 냉각수의 온도에 따라 상기 고정접점과 선택적으로 접촉하여 외부전원에서 공급된 전기를 솔레노이드로 공급하는 이동접점으로 구성된 자동차용 냉각장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 냉각수 온도 감지스위치의 이동접점은 일정온도 이상에서 변형되어 상기 고정접점과 접촉되는 바이메탈로 제조된 자동차용 냉각장치.