KR101080764B1 - 차량용 써모스텟 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량에 구비된 엔진의 상태에 따라 냉각수의 이동을 능동적으로 제어하기 위한 차량용 써모스텟 밸브를 제공하는 것을 특징으로 한다.

엔진, 써모스텟, 이동, 씰링

Description

차량용 써모스텟 밸브{Thermostat Valve for Vehicle}

본 발명은 차량에 설치된 엔진 또는 모터의 냉각을 위해 냉각수의 흐름을 제어하는 차량용 써모스텟 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 설치되는 써모스탯 밸브는 실린더 헤드의 냉각수 통로 출구에 설치되어 엔진 내부의 냉각수 온도 변화에 따라 자동적으로 통로를 개폐하기 위해 구비된다.

냉각수 온도가 정상 이하이면 밸브를 닫아 냉각수가 라디에이터 쪽으로 흐르지 않도록 바이패스 통로를 통하여 순환시키고, 냉각수 온도의 변화에 따라 오픈 및 클로즈 상태가 변화되도록 작동된다.

종래의 써모스탯에는 접촉되는 냉각수의 온도에 따라서 신축되는 왁스에 의해 작동되는 방식을 사용해왔으나, 응답성이 저하되고, 다양한 차량의 운전 상태에 따라 능동적인 작동이 어려운 한계점이 유발 되어 이에 대한 시급한 대책을 필요로 하였다.

본 발명의 목적은 차량 구동원(엔진/모터)의 냉각을 위해 냉각수의 흐름을 제어하여 최적의 상태로 상기 구동원을 제어하는데 목적이 있다.

본 발명의 목적은 엔진의 다양한 조건(냉간시동시, 엔진 워밍업, 엔진 과열)에 상관 없이 최적의 조건으로 엔진에서 발생되는 과열을 안정적으로 유지 하는데 목적이 있다.

본 발명의 목적은 엔진에서 발생되는 유해한 배기 가스의 발생을 최소화하는데 목적이 있다.

본 발명의 목적은 냉각수의 온도와 압력에 따라 능동적으로 냉각수의 흐름을 제어할 수 있는 차량용 써모스텟 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브는 냉각수가 유입되어 엔진 또는 라디에이터를 향해 이동 가능하도록 분기유로가 형성된 하우징과; 상기 하우징의 내측에 설치되며 냉각수의 압력 변화에 따라 상기 하우징 내주면과 접촉되는 씰링커버에 의해 씰링을 유지하는 씰링부; 및 상기 하우징상에 설치되며 씰링부와 결합된 로터를 회전시켜 엔진 또는 라디에이터로 냉각수를 이동시키는 구동부를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 하우징은 구동부가 안착되는 상부 하우징과; 상기 상부 하우징의 하측에 결합되며 냉각수가 유입되는 냉각수 유입유로와, 상기 냉각수 유입유 로를 통해 유입된 냉각수가 엔진 또는 라디에이터로 이동 가능하도록 형성된 엔진 및 라디에이터 분기유로를 포함하는 하부 하우징을 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 상부 하우징과 하부 하우징 사이에는 구동부로의 냉각수 유입을 차단하는 패킹부재가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 씰링부에는 냉각수의 압력에 따라 탄성 변형되어 상기 씰링커버를 외측으로 가압하는 탄성부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 탄성부재는 판 스프링을 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 씰링커버는 관 형상으로 형성되고 하우징의 내측에 복수개로 분할 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 씰링커버에는 하우징 내부로 유입된 냉각수가 분기유로로 이동되도록 상기 분기유로의 개구 위치에 맞추어 씰링커버의 길이 방향 상에 관통홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 관통홀은 분기유로의 개구된 홀 직경과 동일한 직경을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 씰링커버에는 구동부에서 발생된 회전력을 전달받아 상기 씰링커버가 하우징 내측에서 회전 가능하도록 씰링커버의 내측 길이 방향 상에 걸림부가 형성된 것을 특징으로한다.

본 발명에 의한 걸림부는 구동부에 구비된 로터의 외주면과 밀착되고, 상기 로터는 구동부에서 발생된 회전력을 걸림부에 전달하여 씰링커버를 회전시키는 것을 특징으로 하다.

본 발명에 의한 걸림부에는 탄성부재가 삽입되도록 상기 걸림부의 길이방향을 따라 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 씰링커버에는 하우징의 내주면과 면접촉된 상태에서 구동부에 의해 상기 씰링커버 회전시 상기 하우징의 내주면과 씰링커버 사이에 최소한의 접촉면을 유지하면서 씰링이 이루어지도록 외주면상에 씰링 밴드가 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 탄성부재는 냉각수의 압력이 고압 상태일 때 전방으로 탄성 변형되어 씰링커버의 외주면을 하우징의 내주면에 밀착시키는 제1 밴딩부; 및 상기 제1 밴딩부의 좌, 우 양측으로 연장 형성되고 상기 제1 밴딩부와 일체로 이루어진 제2,3 밴딩부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 탄성부재는 동일 두께로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브의 다른 실시예에 의한 구성은 냉각수가 유입되어 엔진 또는 라디에이터를 향해 이동 가능하도록 분기유로가 형성된 하우징과; 상기 하우징의 내측에 설치되며 냉각수의 압력 변화에 따라 상기 하우징 내주면과 접촉되는 씰링커버에 의해 씰링을 유지하는 씰링부와; 상기 하우징상에 설치되며 엔진 또는 라디에이터로 냉각수가 이동되도록 씰링부와 결합된 로터를 회전시키는 구동부와; 상기 냉각수의 온도 변화를 감지하는 감지부; 및 상기 감지부에서 감지된 냉각수의 온도 변화에 따라 구동부에 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 제어부는 냉각수의 정상 온도 범위에 해당되는 온도로 설정 된 설정 온도와; 상기 설정 온도의 범위 이내에서 과열 또는 과냉의 온도 범위를 제외한 최적의 온도 상태로 엔진이 작동 가능하도록 하는 목표 온도; 및 상기 목표 온도를 초과 또는 하향하는 냉각수의 온도 범위에 따른 오차 범위 온도(Δt)를 판단하여 로터의 회전 상태를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 제어부는 엔진 냉간시 엔진으로 냉각수가 유입되도록 구동부의 로터를 일측 방향으로 회전시키고, 엔진 워밍업 또는 과열시에는 라디에이터로 냉각수가 유입되도록 구동부의 로터를 타측 방향으로 회전시키며, 여름철과 같은 고온의 외기 상태에서 엔진 회전수가 저 알피엠 상태로 작동 되는 엔진 과도시에는 엔진과 라디에이터로 각각 분기되어 냉각수가 공급되도록 로터를 제어하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브는 냉각수의 온도와 엔진 조건에 따라 능동적으로 써모스텟 밸브를 제어할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브는 차량의 연비 향상과 배기 가스 저감 및 최적의 상태로 차량 운영이 이루어지는 효과가 있다.

본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브는 전기식으로 작동되고 별도의 제어부가 존재하여 빠른 응답성으로 냉각수온의 변화에 따라 능동적으로 대처할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 1은 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브가 엔진에 설치된 상태를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브의 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브의 결합 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브에 구비된 씰링부를 도시한 사시도이며, 도 5는 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브에 구비된 씰링부의 정면도이고, 도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브에 설치되는 탄성부재를 도시한 도면이며, 도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브의 작동 상태도이다.

첨부된 도 1 내지 도 7d를 참조하면, 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브(1)는 냉각수가 이동하는 하우징(100) 내측에 씰링부(200)와 로터(310)가 위치하고, 상기 로터(310)는 씰링부(200) 상부에 위치한 구동부(300)와 연결 되어 한 몸체로 조립된다.

상기 하우징(100)은 구동부(300)가 안착되는 상부 하우징(110)과; 상기 상부 하우징(110)의 하측에 결합되며 냉각수가 유입되는 냉각수 유입유로(122)와, 상기 냉각수 유입유로(122)를 통해 유입된 냉각수가 엔진 또는 라디에이터로 이동 가능하도록 형성된 엔진 및 라디에이터 분기유로(124,126)를 포함하는 하부 하우징(120)을 포함하여 구성된다.

상부 하우징(110)에는 구동부(300)에 구비된 모터(302)가 삽입되는 안착홈이 별도로 형성되어 있으며, 상기 모터(302)의 모터축과 연결된 다수개의 기어 조립체는 상기 모터(302)가 삽입되는 안착홈과 별도로 위치하도록 구성된다.

상기 기어 조립체(304)를 통해 전달된 모터(302)의 구동력은 상기 기어 조립체(304)와 연결된 회전축으로 전달되도록 구성된다.

하부 하우징(120)은 외측으로 각각 특정 각도로 이격되어 연장 형성된 엔진 분기유로(124)와 라디에이터 분기유로(126)를 포함하는 분기유로(102)가 구비된다.

상기 엔진 및 라디에이터 분기유로(124,126)는 냉각수가 이동하는 통로 역활을 하는 구성 요소이다.

상부 하우징(110)과 하부 하우징(120) 사이에는 구동부(300)로의 냉각수 유입을 차단하는 패킹부재(400)가 구비된다. 상기 패킹부재(400)는 하부 하우징(120)을 경유하여 이동하는 냉각수의 외부 누출을 차단하고, 모터(302)와 PCB기판이 구비된 구동부(300)로의 냉각수 유입을 차단하는 역활을 한다.

씰링부(200)에는 냉각수의 압력에 따라 탄성 변형되어 상기 씰링커버(210)를 외측으로 가압하는 탄성부재(500)가 설치된다. 본 발명에 의한 탄성부재(500, 500')는 판 스프링을 사용 한다.

왜냐하면, 냉각수의 압력 변동에 따라 탄성 변형되어 씰링커버(210)를 하부 하우징(120)의 내주면에 안정적으로 밀착 가능하게 하기 위해서이다. 상기 탄성부재의 상세한 설명은 후술 하기로 한다.

본 발명에 의한 씰링커버(210)는 관 형상으로 형성되고 하우징(100)의 내측에 복수개로 분할 설치되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 상기 씰링커버(210)가 2개로 분할된 형태로 도시하였으나, 2개 이상으로 분할되는 것도 가능함을 밝혀 둔다.

이와 같이 씰링커버(210)가 분할 형성되는 이유는 후술하기로 한다.

씰링커버(210)에는 길이 방향 상에 관통홀(212a)이 형성된다.

상기 관통홀(212a)은 분할된 씰링커버(210)가 결합되기 이전에는 반원 형상을 갖도록 이루어져 있으나, 상기 씰링커버(210)가 각기 결합되면 도면에 도시된 바와 같이 원형 또는 원형과 유사한 형태로 개구된 관통홀(212a)을 이루게 된다.

관통홀(212a)은 분기유로(102)의 개구된 홀 직경과 동일한 직경을 갖는 것을 특징으로 한다. 왜냐하면, 상기 관통홀(212a)이 엔진 및 라디에이터 분기유로(124,126)의 직경과 상이한 직경을 갖을 경우에는 각각의 직경 차이로 인한 냉각수의 안정적인 이동을 이룰 수 없기 때문이다.

씰링커버(210)에는 구동부(300)에서 발생된 회전력을 전달받아 상기 씰링커버(210)가 하부 하우징(120) 내측에서 회전 가능하도록 씰링커버(210)의 내측 길이 방향 상에 걸림부(220)가 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 걸림부(220)는 분할된 씰링커버(210)의 분할된 양 단부 내측면에 각각 형성되고, 씰링커버(210)가 결합될 때 한쌍을 이루게 된다.

걸림부(220)는 구동부(300)에 구비된 로터(310)의 외주면과 밀착되고, 상기 로터(310)는 구동부(300)에서 발생된 회전력을 걸림부(220)에 전달하여 씰링커버(210)를 회전시키는 것을 특징으로 하다.

걸림부(220)에는 탄성부재(500,500')가 삽입되도록 상기 걸림부(220)의 길이 방향을 따라 삽입홈(222)이 형성된 것을 특징으로 한다

상기 삽입홈(222)은 걸림부(220)의 길이 방향 내측으로 요입된 형태로 형성된다.

씰링커버(210)에는 하우징(100)의 내주면과 면접촉된 상태에서 구동부(300)에 의해 상기 씰링커버(210) 회전시 상기 하우징(100)의 내주면과 씰링커버(210) 사이에 최소한의 접촉면을 유지하면서 씰링이 이루어지도록 외주면상에 씰링 밴드(212)가 형성된다.

상기 씰링 밴드(212)는 씰링커버(210)의 외주면 전체에 걸쳐서 형성되지 않고, 상기 씰링 밴드(212)의 길이 방향을 기준으로 상부와 하부 및 관통홀(212a)의 외측에만 부분적으로 형성된다.

이와 같이 씰링 밴드(212)가 부분적으로 형성되는 이유는 하부 하우징(120)의 내주면과 씰링 밴드(212)가 상호 간에 면접촉이 이루어질 때 최대의 씰링 효율을 위해서이다.

즉, 구동부(300)에서 발생된 구동력을 전달받는 로터(310)에 의해 상기 씰링커버(210)가 회전될 때, 상기 하부 하우징(120)과 씰링 밴드(212)는 최소한의 접촉면을 유지하면서 냉각수의 누출을 차단하는 씰링을 실시하고, 상기 씰링커버(210) 회전시 하부 하우징(120)의 내주면과의 마찰 발생을 최소화하여 마찰 토크를 저감하여 안정적인 회전 작동을 가능하게 하기 위해서이다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다. 또한, 씰링 밴드(212)는 불필요한 이물질의 유입을 차단하기 위해서 형성된다.

첨부된 도 6a를 참조하면, 탄성부재(500)는 동일한 두께를 갖는 판 스프링으로 이루어져 있다. 상기 제2,3 밴딩부(520,530)는 제1 밴딩부(510)가 전, 후방 방향을 향해 안정적으로 탄성 변형되도록 삽입홈(222)에 삽입 고정되며, 냉각수의 압력은 제1 밴딩부(510)에 직접적으로 가해지도록 이루어진다.

첨부된 도 6b를 참조하면, 씰링커버(210)에 설치되는 다른 탄성부재(500')는 관통홀(212a)(도 4 참조)의 상, 하측에 결합되며 삽입홈(222)의 길이에 맞추어 도면에 도시된 바와 같은 길이를 갖도록 이루어진다.

이에 대한 상세한 작동 설명은 후술 하기로 한다.

본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브의 다른 실시예에 의한 구성은 냉각수가 유입되어 엔진 또는 라디에이터를 향해 이동 가능하도록 분기유로가 형성된 하우징(100)과; 상기 하우징(100)의 내측에 설치되며 냉각수의 압력 변화에 따라 상기 하우징(100) 내주면과 접촉되는 씰링커버(210)에 의해 씰링을 유지하는 씰링부(200)와; 상기 하우징(100)상에 설치되며 엔진 또는 라디에이터로 냉각수가 이동되도록 씰링부(200)와 결합된 로터(310)를 회전시키는 구동부(300)와; 상기 냉각수의 온도 변화를 감지하는 감지부(400); 및 상기 감지부(400)에서 감지된 냉각수의 온도 변화에 따라 제어 신호를 출력하는 제어부(700)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 제어부(700)는 냉각수의 정상 온도 범위에 해당되는 온도로 설정된 설정 온도와; 상기 설정 온도의 범위 이내에서 과열 또는 과냉의 온도 범위를 제외한 최적의 온도 상태로 엔진이 작동 가능하도록 하는 목표 온도; 및 상기 목표 온도를 초과 또는 하향하는 냉각수의 온도 범위에 따른 오차 범위 온도(Δt)를 판단하여 로터(310)의 회전 상태를 제어하는 것을 특징으로 한다.

상기 설정 온도는 통상적으로 냉각수의 적정 온도로 간주하는 70℃ ~ 95℃ 사이로 설정되며, 상기 설정 온도는 차량의 배기량과 종류에 따라 변동 가능함을 밝혀 둔다.

상기 목표 온도는 설정 온도의 범위 이내에서 냉각수의 온도가 과도하게 높지도 낮지도 않은 적정 온도를 의미하며 냉각수의 온도가 75℃ ~ 85℃ 사이로 유지되는 온도 범위를 말한다.

상기 오차 범위 온도(Δt)는 상기 목표 온도(75℃ ~ 85℃)의 온도 범위 이내에서 ±1℃ ~ ±2℃ 사이의 온도 범위 이내에서 냉각수의 온도 변화가 이루어지는 범위를 의미한다.

본 발명에 의한 제어부(700)는 엔진 냉간시 엔진으로 냉각수가 유입되도록 구동부(300)의 로터(310)를 일측 방향으로 회전시키고, 엔진 워밍업 또는 과열시에는 라디에이터로 냉각수가 유입되도록 구동부(300)의 로터(310)를 타측 방향으로 회전시키며, 여름철과 같은 고온의 외기 상태에서 엔진 회전수가 저 알피엠 상태로 작동 되는 엔진 과도시에는 엔진과 라디에이터로 각각 분기되어 냉각수가 공급되도록 로터(310)를 제어하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브의 작동 상태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 7a는 차량에 구비된 엔진이 냉간 시동 상태로 작동될 때를 도시한 도면이 다.

첨부된 도 7a를 참조하면, 사용자가 차량(미도시)에 탑승한 상태에서 겨울철과 같이 영하의 기온 상태를 갖는 조건에서 엔진(2)에 시동이 걸리는 경우에는 상기 엔진(2)이 냉시동 상태로 작동된다.

감지부(600)는 워터펌프(4)를 통해 펌핑되는 냉각수의 온도를 감지하여 상기 냉각수의 현재 온도값을 제어부(700)에 전송하고, 상기 제어부(700)는 이를 입력받아 설정온도(70℃ ~ 95℃)에 해당되는지 판단한다.

예를 들어 현재 냉각수의 온도가 5℃ 일 경우에는 제어부(700)는 현재 냉각수의 온도를 저온 상태로 판단하여, 라디에이터(5)로 냉각수를 유동시키지 않고 엔진(2)으로 이동되도록 구동부(300)(도 1 참조)에 제어 신호를 전송한다.

이와 동시에 하부 하우징(120)의 냉각수 유입유로(122)를 통해 유입된 냉각수는 상기 씰링커버(210)가 위치한 하부 하우징(120)의 내부 영역으로 이동되고, 상기 냉각수가 갖는 압력에 의해 탄성부재(500)에 형성된 제1 밴딩부(510,510')는 하부 하우징(120)의 내주면을 향해 탄성 변형된다.

상기 탄성부재(500)는 제2,3 밴딩부(520,530,520',530')(도 6a 내지 도 6b 참조)가 삽입홈(222)에 각각 삽입되어 있어서, 제1 밴딩부(510,510')가 전, 후 방향을 향해 탄성 변형이 용이하게 이루어지게 된다.

하부 하우징(120)과 씰링커버(210)는 제1 밴딩부(510,510')가 탄성 변형되기 이전에 상기 씰링커버(210)의 씰링 밴드(212)가 하부 하우징(120)의 내주면에 면접촉된 상태를 유지하고 있으며, 상기 제1 밴딩부(510,510')가 각각 탄성 변형되면서 하부 하우징(120)의 내주면에 씰링 밴드(212)가 가압된 상태로 면접촉이 이루어지게 된다.

상기 구동부(300)는 제어부(700)에서 전송된 신호가 구동부(300) 상에 별도로 구비된 PCB기판의 제어기에 입력되고, 상기 제어기를 통해 모터(302)에 회전 작동 신호를 인가하게 된다.

상기 모터(302)는 특정 회전수로 회전 작동되면서 상기 모터(302)와 연결된 기어 조립체를 작동시켜 회전축을 일 방향으로 회전시키고, 회전축과 연결된 로터(310)는 씰링커버(210)를 회전시킨다.

상기 로터(310)에는 걸림부(220)의 외측 길이 방향을 따라 면접촉되고 상기 걸림부(220)를 가압하여 회전시키는 이동편이 형성되어 있어서, 상기 걸림부(220)를 일측 방향으로 가압하여 하부 하우징(120) 내측에서 씰링커버(210)를 회전시키게 된다.

이때, 상기 씰링 밴드(212)는 하부 하우징(120)의 내주면과 최소한으로 면접촉되면서 씰링커버(210) 회전시 발생되는 마찰토크의 저감을 유도하고 하부 하우징(120)의 내주면과 밀착된 상태를 유지하면서 냉각수가 상부 하우징(110)으로 유입되는 것을 차단하고 냉각수가 관통홀(212a)과 엔진 분기유로(124)를 경유하여 안정적으로 엔진(2)으로 이동되도록 한다.

냉각수는 엔진(2)으로 공급되어 실린더 블록에 형성된 냉각수 라인을 경유하면서 온도가 상승되어 워터펌프(4)로 순환되고, 상기 워터펌프(4)는 냉각수를 펌핑하여 냉각수가 써모스텟 밸브(1)를 경유하여 엔진(2)으로 유입되며 제어부(700)는 감지부(600)를 통해 감지된 냉각수의 온도 변화를 지속적으로 체크하여 목표온도(75℃ ~ 85℃)의 범위 이내에 냉각수가 유지되는지를 콘트롤 하게 된다.

제어부(700)는 냉각수의 온도가 오차 범위 온도(Δt)인 ±1℃ ~ ±2℃ 사이에서 온도 변화가 이루어지는 지를 지속적으로 모니터링하여 구동부(300)에 제어 신호를 출력하고, 상기 구동부(300)는 제어부(700)의 제어 신호에 따라 씰링커버(210)의 회전을 제어하게 된다.

첨부된 도 7b는 차량에 구비된 엔진이 과열 상태로 작동될 때를 도시한 도면이다.

첨부된 도 7b를 참조하면, 차량이 고속 상태로 장시간 주행하면서 엔진(2)은 과열되고, 냉각수의 온도 또한 엔진(2)의 과열 상태와 비례하여 상승하게 된다.

감지부(600)는 워터펌프(4)를 통해 펌핑되는 냉각수의 온도를 감지하여 상기 냉각수의 현재 온도값을 제어부(700)에 전송하고, 제어부(700)는 이를 입력받아 설정온도(70℃ ~ 95℃)에 해당되는지 판단한다.

예를 들어 현재 냉각수의 온도가 95℃ 이상일 경우에 제어부(700)는 현재 냉각수의 온도를 고온 상태로 판단하여, 엔진(2)으로 냉각수를 유동시키지 않고 라디에이터(3)로 이동되도록 구동부(300)에 제어 신호를 전송한다.

이와 동시에 하부 하우징(120)의 냉각수 유입유로(122)를 통해 유입된 냉각수는 상기 씰링커버(210)가 위치한 하부 하우징(120)의 내부 영역으로 이동되고, 상기 냉각수가 갖는 압력에 의해 탄성부재(500)에 형성된 제1 밴딩부(510,510')는 하부 하우징(120)의 내주면을 향해 탄성 변형된다.

하부 하우징(120)과 씰링커버(210)는 제1 밴딩부(510,510')가 탄성 변형되기 이전에 상기 씰링커버(210)의 씰링 밴드(212)가 하부 하우징(120)의 내주면에 면접촉된 상태를 유지하고 있으며, 상기 제1 밴딩부(510,510')가 각각 탄성 변형되면서 하부 하우징(120)의 내주면에 씰링 밴드(212)가 가압된 상태로 면접촉이 이루어지게 된다.

상기 구동부(300)는 제어부(700)에서 전송된 신호가 구동부(300) 상에 별도로 구비된 PCB기판의 제어기에 입력되고, 상기 제어기를 통해 모터(302)에 회전 작동 신호를 인가하게 된다.

상기 모터(302)는 특정 회전수로 회전 작동되면서 상기 모터(302)와 연결된 기어 조립체를 작동시켜 회전축을 타측 방향으로 회전시키고, 회전축과 연결된 로터(310)는 씰링커버(210)를 회전시키게 된다.

이때, 상기 씰링 밴드(212)는 하부 하우징(120)의 내주면과 최소한으로 면접촉되면서 씰링커버(210) 회전시 발생되는 마찰토크의 저감을 유도하고 하부 하우징(120)의 내주면과 밀착된 상태를 유지하면서 냉각수가 상부 하우징(110)으로 유입되는 것을 차단하고 냉각수가 안정적으로 관통홀(212a)과 라디에이터 분기유로(126)를 경유하여 라디에이터(2)로 이동되도록 한다.

냉각수는 라디에이터(5)로 공급되면서 외부로 방열되어 냉각수의 온도가 저하된 상태로 워터펌프(4)로 순환되고, 상기 워터펌프(4)는 냉각수를 펌핑하여 써모스텟 밸브(1)를 경유하여 라디에이터(5)를 통해 계속적으로 이동되도록 콘트롤하게 된다.

제어부(700)는 감지부(600)를 통해 감지된 냉각수의 온도 변화를 지속적으로 체크하여 목표온도(75℃ ~ 85℃)의 범위 이내에 냉각수가 유지되는지를 콘트롤 하게 된다.

또한 제어부(700)는 냉각수의 온도가 오차 범위 온도(Δt)인 ±1℃ ~ ±2℃ 사이에서 온도 변화가 이루어지는 지를 지속적으로 모니터링하여 구동부(300)에 제어 신호를 출력하고, 상기 구동부(300)는 제어부(700)의 제어 신호에 따라 씰링커버(210)의 회전을 제어하게 된다.

만약, 상기 냉각수의 온도가 목표온도 범위 이내로 하강되는 경우에는 라디에이터(5)로 공급되는 냉각수를 엔진(2)으로 공급되도록 구동부(300)에 제어 명령을 전달하여 씰링커버(210)를 도 7a에 도시된 상태로 작동시키게 된다.

첨부된 도 7c를 참조하여 차량에 구비된 엔진이 여름철과 같은 고온의 외기상태에서 저 알피엠으로 장시간 작동중인 엔진 과도 상태를 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 7c를 참조하면, 엔진(2)이 과도 상태로 작동중 일 경우에는 도면에 도시된 바와 같이 씰링 커버(210)가 위치하면서 관통홀(212a)과 엔진 및 라디에이터 분기유로(124,126)을 경유하여 엔진(2)과 라디에이터(5)로 각각 공급된다.

이와 같이 냉각수가 엔진(2)과 라디에이터(5)로 분기되어 공급되면 엔진(2)을 경유하여 상승된 냉각수가 라디에이터(5)를 경유하면서 상대적으로 온도가 하강된 냉각수와 혼합되면서 지속적인 순환이 이루어지게 되어 엔진(2)의 과도 상태를 해소하게 된다.

첨부된 도 7d를 참조하여 탄성부재에 가해지는 힘(F)의 관계를 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 7d를 참조하면, 본 발명에 의한 탄성부재(500,500')에 발생하는 스프링 변형력(F_f)은 상기 탄성부재(500,500') 자체적으로 갖고 있는 초기 프리텐션에 의한 스프링력(F1)과 냉각수가 갖고 있는 냉각수 압력(F2)이 합쳐져서 최종적으로 상기 탄성부재(500,500')를 변형시키는 스프링 변형력(F_f)을 발생시킨다.

이를 간단한 수식으로 표현하면 아래와 같이 표현된다.

F1 + F2 = F_f

따라서, 본 발명에 의한 탄성부재(500,500')는 제1 밴딩부(510,510')에 화살표 방향으로 가해지는 냉각수 압력(F2)과 스프링력(F1)이 합쳐지면서 위에서 설명한 바와 같이 씰링커버(210)를 하부 하우징(120)의 내주면에 가압하게 되어 안정적인 냉각수의 유동을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브가 엔진에 설치된 상태를 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브의 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브의 결합 사시도.

도 4는 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브에 구비된 씰링부를 도시한 사시도.

도 5는 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브에 구비된 씰링부의 정면도.

도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브에 설치되는 탄성부재를 도시한 도면.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 의한 차량용 써모스텟 밸브의 작동 상태도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 써모스텟 밸브 100 : 하우징

110 : 상부 하우징 120 : 하부 하우징

124 : 엔진 분기유로 126 : 라디에이터 분기유로

200 : 씰링부 210 : 씰링커버

212a : 관통홀 212 : 씰링밴드

220 : 걸림부 222 : 삽입홈

300 : 구동부 500, 500' : 탄성부재

600 : 감지부 700 : 제어부

Claims (17)

1. 냉각수가 유입되어 엔진 또는 라디에이터를 향해 이동 가능하도록 분기유로가 형성된 하우징;

   상기 하우징의 내측에 설치되며 냉각수의 압력 변화에 따라 상기 하우징 내주면과 접촉되는 씰링커버에 의해 씰링을 유지하는 씰링부; 및

   상기 하우징상에 설치되며 씰링부와 결합된 로터를 회전시켜 엔진 또는 라디에이터로 냉각수를 이동시키는 구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 하우징은

   구동부가 안착되는 상부 하우징;

   상기 상부 하우징의 하측에 결합되며 냉각수가 유입되는 냉각수 유입유로와, 상기 냉각수 유입유로를 통해 유입된 냉각수가 엔진 또는 라디에이터로 이동 가능하도록 형성된 엔진 및 라디에이터 분기유로가 구비된 하부 하우징을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 상부 하우징과 하부 하우징 사이에는 구동부로의 냉각수 유입을 차단하는 패킹부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 씰링부에는

   냉각수의 압력에 따라 탄성 변형되어 상기 씰링커버를 외측으로 가압하는 탄성부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 탄성부재는 판 스프링을 사용하는 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
6. 제1 항에 있어서,

   상기 씰링커버는

   관 형상으로 형성되고 하우징의 내측에 복수개로 분할 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
7. 제6 항에 있어서,

   상기 씰링커버에는

   하우징 내부로 유입된 냉각수가 분기유로로 이동되도록 상기 분기유로의 개구 위치에 맞추어 씰링커버의 길이 방향 상에 관통홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 관통홀은 분기유로의 개구된 홀 직경과 동일한 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
9. 제1 항에 있어서,

   상기 씰링커버에는

   구동부에서 발생된 회전력을 전달받아 상기 씰링커버가 하우징 내측에서 회전 가능하도록 씰링커버의 내측 길이 방향 상에 걸림부가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
10. 제9 항에 있어서,

    상기 걸림부는 구동부에 구비된 로터의 외주면과 밀착되고, 상기 로터는 구동부에서 발생된 회전력을 걸림부에 전달하여 씰링커버를 회전시키는 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
11. 제9 항에 있어서,

    상기 걸림부에는

    탄성부재가 삽입되도록 상기 걸림부의 길이방향을 따라 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
12. 제1 항에 있어서,

    상기 씰링커버에는

    하우징의 내주면과 면접촉된 상태에서 구동부에 의해 상기 씰링커버 회전시 상기 하우징의 내주면과 씰링커버 사이에 최소한의 접촉면을 유지하면서 씰링이 이루어지도록 외주면상에 씰링 밴드가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
13. 제4 항에 있어서,

    상기 탄성부재는

    냉각수의 압력이 고압 상태일 때 전방으로 탄성 변형되어 씰링커버의 외주면을 하우징의 내주면에 밀착시키는 제1 밴딩부; 및

    상기 제1 밴딩부의 좌, 우 양측으로 연장 형성되고 상기 제1 밴딩부와 일체로 이루어진 제2,3 밴딩부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
14. 제13 항에 있어서,

    상기 탄성부재는 동일 두께로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
15. 냉각수가 유입되어 엔진 또는 라디에이터를 향해 이동 가능하도록 분기유로가 형성된 하우징;

    상기 하우징의 내측에 설치되며 냉각수의 압력 변화에 따라 상기 하우징 내주면과 접촉되는 씰링커버에 의해 씰링을 유지하는 씰링부;

    상기 하우징상에 설치되며 엔진 또는 라디에이터로 냉각수가 이동되도록 씰링부와 결합된 로터를 회전시키는 구동부;

    상기 냉각수의 온도 변화를 감지하는 감지부; 및

    상기 감지부에서 감지된 냉각수의 온도 변화에 따라 구동부에 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
16. 제15 항에 있어서,

    상기 제어부는

    냉각수의 정상 온도 범위인 70~95℃의 온도범위에 속하는 온도로 설정된 설정 온도;

    상기 설정 온도의 범위 이내에서 과열 또는 과냉의 온도 범위를 제외한 최적의 온도범위인 75~85℃의 온도범위에 속하며 엔진이 작동 가능하도록 하는 목표 온도; 및

    상기 목표 온도를 초과 또는 하향하는 냉각수의 온도 범위에 따른 오차 범위 온도(Δt)를 판단하여 로터의 회전 상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.
17. 제15 항에 있어서,

    상기 제어부는

    엔진 냉간시 엔진으로 냉각수가 유입되도록 구동부의 로터를 일측 방향으로 회전시키고,

    엔진 워밍업 또는 과열시에는 라디에이터로 냉각수가 유입되도록 구동부의 로터를 타측 방향으로 회전시키며,

    여름철과 같은 고온의 외기 상태에서 엔진 회전수가 저 알피엠 상태로 작동 되는 엔진 과도시에는 엔진과 라디에이터로 각각 분기되어 냉각수가 공급되도록 로터를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 써모스텟 밸브.

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