KR100223244B1 - 자동차용 엔진의 라디에이터 캡 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2개의 스프링에 의해 가압된 상태로 지지되어 있는 피스톤의 상하 이동에 의해서 라디에이터 내의 냉각수를 보충탱크로 보내 압력을 조절할 수 있는 자동차용 엔진의 라디에이터 캡에 관한 것으로, 이 라디에이터 캡은 라디에이터(1)의 상단에 형성된 주입구(10)에 결합되는 것으로, 관통홀(46) 및 가이드 통로(44)가 형성되어 있는 하부 케이스(41')와, 이 하부 케이스(41')의 상부에 장착되며, 라디에이터(1)에서 배출되는 냉각수를 보충탱크로 보내는 오버플로 파이프(42)가 설치되어 있는 상부 케이스(41)와, 하부 케이스(41')에 부착된 제 1스프링 가이드(48)를 따라 상하로 이동하는 제 1스프링(50)과 상부 케이스(41)에 고정된 제 2스프링 가이드(58)를 따라 상하로 이동하는 제 2스프링(60)의 가압력에 따라 가이드 통로(44)를 선택적으로 개방하는 피스톤(52)으로 구성된다.

Description

자동차용 엔진의 라디에이터 캡

본 발명은 자동차용 엔진의 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 제 1 및 제 2스프링에 의해 가압된 상태로 지지되어 있는 피스톤의 상하 이동에 의해서 라디에이터 내의 냉각수를 보충탱크로 보내 압력을 조절할 수 있는 자동차용 엔진의 라디에이터 캡에 관한 것이다.

일반적으로, 내연기관에서 실린더 내의 연소가스의 온도는 상당히 고온이며, 이 열의 상당량은 실린더나 실린더헤드 및 피스톤 등에 전달된다. 따라서, 엔진의 과열을 방지함과 동시에, 피스톤이나 피스톤 링과 같은 각각의 부품들이 일정온도 이상으로 상승되는 것을 막아 내구성을 증대시키고 그 기능을 최적화하기 위해 냉각장치를 사용한다.

차량에서 사용하는 수랭식 냉각장치의 구성을 개략적으로 살펴보면, 냉각팬의 회전에 따라 유입되는 공기와의 열 교환을 통해 냉각수를 냉각시키는 라디에이터와, 라디에이터에서 냉각된 냉각수를 실린더 블록 및 실린더 헤드에 연속으로 공급하는 워터 펌프 및 냉각수가 유동하는 워터 호스 등으로 이루어져 있다. 냉각수를 냉각하는 라디에이터는 도 1에 도시한 바와 같은 구조를 지니고 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 차체(8)에 고정되는 라디에이터(1)의 상부에는 고정 돌출부(4)가 형성되어 있어, 조립시에는 이 고정 돌출부(4)상에 브라켓(2)을 배치한 다음, 방진고무(6)를 끼워 차체에 고정한다. 또한, 상단의 주입구(10)에는 냉각수를 보충할 때에 사용하는 라디에이터 캡(20)이 씌워져 있으며, 이 캡(20)에는 압력의 상승으로 인해 라디에이터(1)에서 넘친 냉각수를 보조 탱크로 보내기 위한 호스(14)가 끼워지는 오버플로 파이프(12)가 일체로 형성되어 있다.

도 2는 종래 기술에 의한 라디에이터 캡의 구성을 보인 단면도로, 내부와 외부의 온도차에 의해 개폐되는 압력식 캡을 도시하였다. 상부 케이스(21)와 하부 케이스(21')로 이루어진 캡(20)의 내부에는 고압밸브(28)와 저압밸브(22)가 설치되어 있다. 저압밸브(22)는 스프링(26)에 의해 하방으로 가압되어 있는 가이더(24)의 하단에 고정되어 있으며, 고압밸브(28)는 스프링(32)에 의해 가압된 상태에서 고정핀(30)을 따라 상하로 미끄럼 이동하는 것으로, 통상, 라디에이터(1)내부의 압력이 대기압보다 약 0.2∼0.3㎏/㎠정도 상승되는 경우에 개방된다. 라디에이터(1)의 내부압력을 이와 같이 대기압보다 높게 유지하면 냉각수의 온도가 약 104∼108℃정도가 되어도 비등하지 않기 때문에 냉각성능이 향상되며, 냉각수 증발 손실량이 적기 때문에 냉각수를 보충할 필요가 거의 없게 된다.

라디에이터(1)내의 냉각수가 냉각되면, 수증기가 응축되어 내부압력이 대기압보다 낮아지게 되어, 내부압력과 대기압이 같아질 때까지 저압밸브(22)는 개방된 상태를 유지한다. 반대로, 내부압력보다 대기압이 높은 경우에는 고압밸브(28)가 열리면서 냉각수는 오버플로 파이프(12)를 통해 보충탱크로 보내지면서 압력이 감소되어 평형을 유지할 수 있다.

이러한 구성을 지닌 종래의 자동차용 엔진의 라디에이터 캡은 구조가 복잡하고 많은 수의 부품이 조립되어 있으므로 제조단가가 비싼 문제점을 지니고 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명은 라디에이터 캡을 구성하는 하부 케이스에 형성된 가이드 통로에 피스톤을 장착한 끼운 다음, 이 피스톤의 상부와 하부에는 각각, 탄성계수가 서로 다른 2개의 스프링을 장착하여, 라디에이터의 내부압력을 조절할 수 있는 간단한 구조를 지닌 자동차용 엔진의 라디에이터 캡을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 라디에이터의 구성을 보인 분리 사시도,

도 2는 종래 기술에 의한 라디에이터 캡의 구성을 보인 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 라디에이터 캡의 구성을 보인 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 라디에이터 캡의 작동상태를 보인 단면도로, (a)는 내부압력이 높을 때, (b)는 내부압력이 낮을 때를 나타낸 도면.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

1:라디에이터 10:주입구

40:라디에이터 캡 41, 41':상부, 하부 케이스

42:오버플로 파이프 44:가이드 통로

46:관통홀 48, 58:제 1, 2 스프링 가이드

50, 60:제 1, 2스프링 52:피스톤

54:오리피스 56:스프링 시트

상술한 본 발명의 목적은 냉각팬의 회전에 따라 유입되는 공기와의 열 교환을 통해 엔진으로부터 배출된 고온의 냉각수를 냉각시키는 자동차용 엔진의 라디에이터에 있어서, 라디에이터의 상단에 형성된 주입구에 결합되는 것으로, 관통홀 및 가이드 통로가 형성되어 있는 하부 케이스와, 이 하부 케이스의 상부에 장착되며, 라디에이터에서 배출되는 냉각수를 보충탱크로 보내는 오버플로 파이프가 설치되어 있는 상부 케이스와, 하부 케이스에 부착된 제 1스프링 가이드를 따라 상하로 이동하는 제 1스프링과 상부 케이스에 고정된 제 2스프링 가이드를 따라 상하로 이동하는 제 2스프링의 가압력에 따라 가이드 통로를 선택적으로 개방하는 피스톤으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진의 라디에이터 캡에 의해 달성된다.

본 발명의 자동차용 엔진의 라디에이터 캡에 의하면, 피스톤의 상부와 하부에 장착되어 있는 스프링은 서로 다른 크기의 탄성력을 지니고 있기 때문에, 라디에이터의 내부압력과 대기압 간의 압력차에 의하여 상하로 이동하면서 압력을 조절할 수 있으며, 부품수가 적고 간단한 구조를 지니므로, 제조단가를 낮출 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부한 도 3과 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 엔진의 라디에이터 캡에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 라디에이터 캡의 구성을 보인 단면도로, 도 1에서 설명한 라디에이터의 구조와 동일한 부품은 동일한 번호로 표시한다.

본 발명의 라디에이터 캡(40)은 개략적으로, 라디에이터(1)의 상단에 형성된 주입구(10)에 결합되는 하부 케이스(41')와, 이 하부 케이스(41')상에 배치되는 상부 케이스(41)와, 이들 상부 케이스(41) 및 하부 케이스(41')에 지지되어 있는 제 1스프링(50)과 제 2스프링(60)에 의해 가압된 상태로 상하로 이동하는 피스톤(52)으로 이루어져 있다.

여기에서, 하부 케이스(41')에는 상기한 피스톤(52)이 상하로 미끄럼 이동하는 가이드 통로(44)가 형성되어 있으며, 이 가이드 통로(44)의 양측벽이 하방으로 연장되어 만나는 곳인 바닥에는 냉각수가 통과하는 다수의 관통홀(46)이 형성되어 있다. 이 관통홀(46)과 인접한 부분에는 피스톤(52)의 하방에 배치된 제 1스프링(50)의 상하 이동을 안내하는 제 1스프링 가이드(48)가 부착되어 있다.

또한, 상부 케이스(41)에는 라디에이터(1)에서 배출되는 냉각수를 보충탱크로 보내는 오버플로 파이프(42)가 설치되어 있으며, 중앙 상단에는 피스톤(52)의 상방에 배치된 제 2스프링(60)의 상하 이동을 안내하는 제 2스프링 가이드(58)가 고정되어 있다. 제 2스프링(60)의 상단은 스프링 시트(56)에 의해 지지되어 있다.

제 1스프링(50)과 제 2스프링(60)의 가압력에 따라 상승 및 하강하면서 가이드 통로(44)를 선택적으로 개방하는 피스톤(52)에는 오리피스(54)가 형성되어 있어 라디에이터(1)내부압력이 낮은 경우에 오버플로 파이프(42)를 통해 보충탱크로부터 유입된 냉각수가 라디에이터(1)로 공급되도록 한다. 또한, 라디에이터(1)내부압력이 대기압보다 약 0.2~0.3kg/㎠정도 높게 상승되는 경우에 개방되도록 하기 위하여, 제 1스프링(50)의 탄성력은 제 2스프링(60)의 탄성력보다 작게 설정하였다.

다음에는 도 4를 참조하여 이러한 구성을 지닌 라디에이터 캡의 작동과정을 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 라디에이터 캡의 작동상태를 보인 단면도로, (a)는 내부압력이 높을 때, (b)는 내부압력이 낮을 때를 나타낸 도면이다. 먼저, 라디에이터(1)내부압력이 대기압 보다 높게 상승되는 경우에 피스톤(52)은 제 2스프링(60)의 힘을 극복하고 도 3에 도시한 바와 같은 중립 위치로부터 상승하기 시작됨으로써, (a)에 도시한 바와 같이 가이드 통로(44)를 개방하게 된다. 그에 따라, 관통홀(46)을 통해 유입된 냉각수는 피스톤(52)과 가이드 통로(44)간에 형성된 틈새로 빠져 나와 화살표 방향을 따라 오버플로 파이프(42)를 통해 보충탱크로 배출됨으로써 내부의 압력을 낮춘다.

라디에이터(1)내부의 압력이 저하되어 대기압보다 낮은 경우에는 부압에 의해 피스톤(52)은 제 1스프링(50)을 압축시키면서 하강하게 되고, 오버플로 파이프(42)를 통해 보충탱크로부터 유입된 냉각수는 피스톤(52)에 형성된 오리피스(54) 및 관통홀(46)을 지나 화살표 방향을 따라 유입되어 압력을 조절하게 된다.

이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 피스톤을 가압하고 있는 제 1 및 제 2스프링은 서로 다른 크기의 탄성력을 지니고 있기 때문에, 라디에이터의 내부압력과 대기압 간의 압력차에 의하여 상하로 이동하면서 압력을 조절할 수 있으며, 부품수가 적고 구조가 간단하므로, 제조단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 냉각팬의 회전에 따라 유입되는 공기와의 열 교환을 통해 엔진으로부터 배출된 고온의 냉각수를 냉각시키는 자동차용 엔진의 라디에이터에 있어서,

   상기 라디에이터(1)의 상단에 형성된 주입구(10)에 결합되는 것으로, 관통홀(46) 및 가이드 통로(44)가 형성되어 있는 하부 케이스(41')와,

   상기 하부 케이스(41')의 상부에 장착되며, 상기 라디에이터(1)에서 배출되는 냉각수를 보충탱크로 보내는 오버플로 파이프(42)가 설치되어 있는 상부 케이스(41)와,

   상기 하부 케이스(41')에 부착된 제 1스프링 가이드(48)를 따라 상하로 이동하는 제 1스프링(50)과 상기 상부 케이스(41)에 고정된 제 2스프링 가이드(58)를 따라 상하로 이동하는 제 2스프링(60)의 가압력에 따라 상기 가이드 통로(44)를 선택적으로 개방하는 피스톤(52)으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진의 라디에이터 캡.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 1스프링(50)의 탄성력은 상기 제 2스프링(60)의 탄성력보다 작게 설정된 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진의 라디에이터 캡.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 피스톤(52)에는 상기 오버플로 파이프(42)를 통해 보충탱크로부터 공급되는 냉각수를 상기 라디에이터(1)내부로 보내는 오리피스(54)가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 엔진의 라디에이터 캡.

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