KR101193643B1

KR101193643B1 - 유체 순환용 밸브를 갖는 무부압 라디에이터캡

Info

Publication number: KR101193643B1
Application number: KR1020100127192A
Authority: KR
Inventors: 이석부
Original assignee: 엔엔엔코리아(주)
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2012-10-24
Also published as: KR20120065866A

Abstract

본 발명은 라디에이터캡에 관한 것으로, 유로의 차단 및 폐쇄작용을 향상시키고, 밸브와 스프링캡의 손상을 방지하며, 리테이닝링의 변형 및 이탈을 방지하도록 한 유체 순환용 밸브를 갖는 무부압 라디에이터캡에 관한 것이다.
이를 위해, 라디에이터캡에 있어서, 합성수지재 재질로 일체 성형된 스프링캡을 장착하고, 스프링캡 중앙에 관통부를 성형하여 유로 내부에 탄성 재질의 밸브를 구비하며, 관통부 내측면 상단은 중앙을 향하여 점차 좁아지게 형성된 밀접부를 형성하되, 밀접부 하단에는 길이방향으로 다수의 가이드리브를 형성하여 그 사이에 다수의 유로홈을 형성하고, 관통부 하단에는 걸림부를 형성하여 가압패킹을 끼움 결합하되, 상기 걸림부 상단의 끼움홈부에는 내측으로 복수의 받침돌기와 다수의 지지돌기를 형성한 리테이닝링을 끼움 결합한 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따라, 밸브를 고무재로 형성하고 밀접부를 경사진 형태로 형성하므로 밀접부와 밸브 사이의 밀착력을 향상시켜 유로의 차단작용을 확실하게 수행하는 한편, 밸브의 충격에 의한 스프링캡과 밸브의 손상을 방지하여 부품의 내구성을 향상시키고, 또한 리테이닝링에 형성된 다수의 지지돌기를 걸림부에 끼움 결합하여 리테이닝링의 변형 및 이탈을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

유체 순환용 밸브를 갖는 무부압 라디에이터캡{Non-negative pressure radiator cap with valve for circulating a fluid}

본 발명은 라디에이터캡에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탄성 재질의 밸브 구성과 밀접부의 구조개선을 통해 유로의 차단 및 폐쇄작용을 향상시키는 한편, 밸브와 스프링캡의 내구성을 향상시키고, 리테이닝링의 구조 개선을 통해 리테이닝링의 변형 및 이탈을 방지하도록 한 유체 순환용 밸브를 갖는 무부압 라디에이터캡에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 엔진은 폭발행정에 의해 구동력을 발생시켜 차량을 운행시키는 데에 사용하는 것으로, 폭발행정의 특성상 엔진 내부에는 많은 열이 발생하게 된다. 이때, 엔진의 정상적인 가동을 위해서는 엔진을 냉각시키는 것이 필수적인 바, 이를 위해 차량의 엔진룸에는 라디에이터가 설치되어 있다.

이러한 라디에이터는 공기와 냉각수의 열교환을 통해 냉각수의 열을 냉각시키는 것으로, 냉각효율을 유지하기 위해 냉각수나 부동액을 보충하기도 하는데, 냉각수나 부동액의 보충은 라디에이터에 설치된 라디에이터캡을 통해 이루어지게 된다.

도 1은 이와 같은 일반적인 라디에이터캡(10)의 구조를 나타낸 것으로, 외부캡(1)의 중앙에는 연결캡이 설치되고, 저면에는 패킹플레이트(6)가 고정 설치된다. 그리고 패킹플레이트(6)의 저면에는 부압패킹(6a)과 상부스프링지지판(7a) 및 스프링가이드(2)가 고정 설치되고, 스프링가이드(2)의 하부 둘레에는 하부스프링지지판(7b)이 고정 설치되며, 상부스프링지지판(7a)과 하부스프링지지판(7b) 사이에는 가압스프링(8)이 설치된다.

또한, 상기한 하부스프링지지판(7b)과 스프링가이드(2)의 하부는 스프링캡(3)에 의해 커버되며, 스프링캡(3)의 저면에는 가압패킹(6b)이 부착된다. 그리고 스프링캡(3)의 저면 중앙에는 가압밸브(11)가 리벳 및 스프링에 의해 탄성 지지되도록 설치된다.

이와 같이 구성된 라디에이터캡(10)은 냉각수가 과열되는 경우, 냉각탱크 내의 압력이 엔진의 운전시간에 따라 서서히 상승하게 되면서 가압패킹(6b) 부분에 높은 상승 압력이 작용되므로 스프링캡(3)은 가압스프링(8)의 탄성력을 극복하면서 상승하게 된다. 따라서, 가압패킹(6b)도 스프링캡(3)과 함께 상승되므로 냉각탱크의 높은 압력은 밴트(5)를 통해 보조탱크 내로 배기되어 라디에이터 내부의 압력을 일정 상태로 유지하게 된다.

그러나, 엔진이 급가속하게 되면, 냉각수를 순환시키는 펌프가 급회전하여 냉각탱크 내의 압력이 순간적으로 높아지게 됨으로써, 라디에이터캡의 가압패킹이 순간적으로 개방되어 냉각탱크의 압력을 일정부분 보조탱크로 이동시킬 수 있으나, 가압스프링의 강한 탄발력으로 인해 가압패킹이 다시 폐쇄되어 버린다. 따라서, 냉각탱크에서 보조탱크로 이동되어야 할 잔류응력이 냉각탱크 내벽이나 사출 등의 성형으로 상대적으로 압력에 취약하게 제조된 관벽에 압력 피로로 작용하는 문제가 발생되었다.

특히, 이는 기존의 라디에이터캡에 스프링이 장착되어 탄발력이 존재하고, 이로 인해 일정한 압력 이상에서만 가압패킹이 개폐되는 구조의 한계성으로 인해 발생되는 문제점인 것으로, 가압패킹의 개폐 동작 횟수가 적어 냉각탱크에 잔류 압력이 항상 존재함은 물론, 유체 순환에 한계가 있어 탱크 내부의 내구성에 치명적인 영향을 끼치는 문제가 있었다.

도 2는 상기와 같은 문제점 중 일부를 해결하기 위한 또 다른 종래 기술로써, 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0138824호로 공지된 "라디에이터 캡"에 대한 것으로, 라디에이터 주입구(12) 중앙에 직경이 작은 주입구(34)를 상부로 돌출 형성하고, 상기 주입구(34) 상에는 중앙에 에어밴트홀(36)이 형성되며, 상기 에어밴트홀(36)의 외측에서 압축스프링(38)에 의해 탄성력 있게 밸브몸체(40)가 설치되고, 상기 에어밴트홀(36)의 하부에는 다수의 관통홀(42)이 형성된 가이드 실린더(44) 내에서 승강 가능하게 내장된 볼(46)에 의해 에어밴트홀(36)을 폐쇄하도록 구성된다.

즉, 냉각수의 압력이 증가하는 경우 볼에 의해 유로를 차단하여 냉각수의 오버플로우를 방지하고, 허용압력 이상이 되면 밸브몸체가 상승됨에 따라 냉각수의 오버플로우가 발생되어 냉각탱크와 보조탱크 사이의 유체 순환을 자유롭게 도울 수 있게 된다.

그러나, 상기한 종래 기술은 볼이 에어밴트홀을 개폐하는 데 있어, 수직방향으로만 작동해야 하는데, 다수의 관통홀이 다양한 유로를 제공하는 역할을 하게 됨으로써, 볼의 수직 운동 과정에서 에어밴트홀의 개폐작용을 방해하는 문제가 있었다.

그리고, 볼이 수직 상승하여 에어밴트홀에 충격을 주는 경우 에어밴트홀과 볼의 개폐부가 직각으로 이루어져 있어, 그 충격으로 인해 에어밴트홀의 변형을 초래할 수 있고, 볼 표면에 미세한 흠을 발생시킬 수 있는 폐단이 있었다.

또한, 상기한 종래 기술은 밸브몸체 하단에 패킹이 장착되지 않아, 밸브몸체 저면이 주입구에 단순 접촉되는 상태에 불과하여 밸브몸체와 주입구 사이를 완벽하게 씰링처리하지 못하는 치명적인 문제가 있었고, 이에 따라 라디에이터 내부 압력이 상승하는 경우 냉각탱크 내의 냉각수가 불가피하게 밸브몸체와 주입구 사이로 유출되어 오버플로우되는 문제가 발생되었다.

이 외에도, 대한민국 공개실용신안공보 공개번호 제1998-0043528호의 "차량용 라디에이터의 과 열증기 배출 장치"와, 일본 등록실용 등록번호 제3018611호의 "라디에이터의 급수 캡" 등이 공지된 바 있으나, 상기한 문제점을 크게 벗어나지 못하거나 일반적인 라디에이터 캡 정도의 기술수준에 불과하여 근본적인 해결책이 되지 못하고 있는 실정에 있다.

도 3과 도 4는 상기한 문제점들을 해결하기 위해 본 출원인이 대한민국 특허 출원번호 제2010-109905호로 선출원 발명한 "볼밸브를 내장한 무부압 라디에이터캡"에 대한 것으로, 라디에이터캡을 구성하는 스프링가이드(140) 하단에 합성수지재의 스프링캡(160)을 장착하고, 상기 스프링캡(160) 중앙에 유로를 관통 형성한 관통부(161)를 일체 성형하여 유로 내부에 강 재질의 볼(170)을 구비한다.

그리고, 상기 관통부(161) 내측면 상단에 밀접부(162)를 형성하되, 상기 밀접부(162) 하단에 다수의 유로홈을 형성한 가이드리브를 다수 형성하고, 상기 관통부(161) 하단에는 걸림부(165)를 형성하되 상기 걸림부(165) 상단의 끼움홈부(166)에는 볼(170)을 지지하기 위해 내측으로 복수의 받침돌기(195)를 형성한 리테이닝링(190)을 끼움 결합한다.

즉, 냉각수의 압력이 증가하는 경우 볼에 의해 유로를 차단하여 냉각수의 오버플로우를 방지하고, 허용압력 이상이 되면 스프링캡과 함께 가압패킹이 상승됨에 따라 냉각수를 보조탱크로 오버플로우시켜 냉각탱크와 보조탱크 사이의 유체 순환을 원활하게 하는 것이다.

그러나, 상기한 선출원 발명은 유로를 개방 및 폐쇄하는 역할의 볼이 스테인리스 스틸재로 형성됨으로써, 볼의 표면강도가 강한 장점이 있는 반면, 탄성이 적은 재질 특성상 밀착부와의 밀착력이 떨어져 유로의 씰링작용이 원활하게 이루어지지 못하는 문제가 있고, 또한 볼이 합성수지재의 스프링캡과 접촉시 상당한 소음 및 충격이 발생되어 스프링캡의 내구성이 현저하게 떨어지는 문제점이 있었다.

뿐만 아니라, 리테이닝링의 구조가 복수의 받침돌기가 동일 수평면상에 형성되면서 일측에 개방된 형태로 형성됨으로써, 스프링캡에 조립시 변형 및 조립 불량 등의 우려가 있어 조립 후 스프링캡으로부터 쉽게 이탈되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0138824호 대한민국 공개실용신안공보 공개번호 제1998-0043528호 일본 등록실용 등록번호 제3018611호 대한민국 특허 출원번호 제2010-109905호

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 탄성 재질의 밸브 형성을 통해 유체의 누수 발생을 방지하여 유로의 차단 및 폐쇄작용을 향상시키는 한편, 밸브와 이에 부딪히는 스프링캡의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 유체 순환용 밸브를 갖는 무부압 라디에이터캡을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 리테이닝링의 구조 개선을 통해 스프링캡에 견고하게 조립하여 리테이닝링의 변형 및 이탈을 방지하도록 한 유체 순환용 밸브를 갖는 무부압 라디에이터캡을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 냉각수를 주입할 수 있도록 라디에이터의 냉각수주입구에 결합하되, 라디에이터 내의 압력 변화에 따라 냉각탱크 및 보조탱크로 냉각수(유체)를 순환 조절하는 라디에이터캡에 있어서, 연결캡 하단에 장착된 스프링가이드 하단에 합성수지재의 재질로 일체 성형된 스프링캡을 장착하고, 상기 스프링가이드와 스프링캡 사이에 가압스프링을 장착하되, 상기 스프링캡 중앙에 유로를 관통 형성한 관통부를 일체 성형하여 유로 내부에 탄성 재질을 갖는 밸브를 구비하며, 상기 관통부 내측면 상단은 중앙을 향하여 점차 좁아지게 형성된 밀접부를 형성하되, 상기 밀접부 하단에는 상하 길이방향으로 다수의 가이드리브를 형성하여 그 사이에 다수의 유로홈을 형성하고, 상기 관통부 하단에는 걸림부를 형성하여 가압패킹을 끼움 결합하되, 상기 걸림부 상단의 끼움홈부에는 밸브를 지지하기 위해 내측으로 복수의 받침돌기를 형성하고 걸림부 상단에 걸려지도록 다수의 지지돌기를 하부로 절곡 형성한 리테이닝링을 끼움 결합한 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 밸브는 상단에 원기둥형의 석션부를 형성하고, 상기 석션부 하단에 상기 석션부보다 직경이 작은 원기둥형의 가이드부를 일체 형성한 석션밸브로 구성하고, 상기 석션밸브는 EPDM(ethylene propylene diene Monomer rubber)의 고무재로 형성한다.

그리고, 상기 밸브는 구(球) 형상의 볼부를 형성하고, 상기 볼부 외주면에 석션부를 코팅 형성한 볼밸브로 구성하고, 상기 석션부는 EPDM(ethylene propylene diene Monomer rubber)의 고무재로 형성한다.

또한, 상기 스프링캡 상단 내측 둘레에는 스프링가이드가 끼움 결합될 수 있도록 다수의 스냅피트를 방사상으로 돌출 형성하고, 상기 스냅피트 양측에는 스냅피트의 텐션과 유체의 통로 역할을 하는 공간부를 형성한다.

또, 상기 관통부 내측면 상단에는 밸브의 충격에 의한 밀접부의 변형을 방지하도록 상하 길이방향으로 다수의 보강리브를 형성한다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 냉각수의 압력이 증가하는 경우 볼에 의해 유로를 차단하여 냉각수의 오버플로우를 방지하고, 허용압력 이상이 되면 스프링캡과 함께 가압패킹이 상승됨에 따라 냉각수를 보조탱크로 오버플로우시켜 냉각탱크와 보조탱크 사이의 유체 순환을 원활하게 하는 효과가 있다.

더욱이, 석션밸브 또는 볼밸브의 표면을 탄성력이 우수한 EPDM으로 형성하여 밀접부에 접촉되는 밸브의 밀착력을 향상시키므로, 유로의 차단 및 폐쇄작용을 개선시킬 수 있고, 이로 인해 냉각수의 순환 중 발생되는 누수 위험을 방지하여 유체를 라디에이터 내부에 가해지는 압력 및 온도조건에 맞추어 원활하게 순환시킬 수 있는 효과도 있다.

또한, 리테이닝링 내측에 형성된 다수의 지지돌기가 하부로 절곡 형성되어 걸림부 테두리 상면에 끼움 결합됨으로써, 리테이닝링의 변형 우려를 떨어뜨림은 물론, 리테이닝링의 이탈 가능성을 확연하게 줄일 수 있는 효과도 있다.

더욱이, 유로가 형성된 관통부 내측에 다수의 가이드리브를 형성하여 볼이 수직방향으로만 상하 이동하도록 가이드하는 한편, 볼과 맞닿는 밀접부가 상부로 향할수록 경사진 형태로 형성됨으로써, 유로의 차단작용을 확실하고 원활하게 수행할 수 있는 효과도 있다.

뿐만 아니라, 밀접부 상단에 다수의 보강리브를 형성하고, 밀접부의 저면을 경사지게 형성하며, 석션밸브와 볼밸브의 석션부를 고무재로 형성하므로, 밀접부에 가해지는 밸브의 충격에 의한 밀접부와 밸브의 손상을 방지하여 스프링캡과 밸브의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.

또한, 가압스프링 체결기능과 정압, 부압밸브기능을 병행 수행하도록 스프링캡을 일체형 합성수지재로 성형하여 스프링캡의 구조 및 조립과정을 간소화하고 밸브를 지지하는 리테이닝링을 스프링캡에 견고하게 조립하여 제품의 신뢰성과 품질을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.

도 1은 일반적인 라디에이터캡의 구조를 나타낸 정단면도,
도 2는 종래 기술에 의한 라디에이터캡의 구조를 나타낸 정단면도,
도 3은 본 출원인에 의해 선출원 발명된 라디에이터캡의 구조를 나타낸 부분 절개 사시도,
도 4는 도 3에서의 스프링캡의 걸림부 일부를 절개하여 도시한 저면 분리 사시도,
도 5는 본 발명에 의한 라디에이터캡의 구조를 나타낸 부분 절개 사시도,
도 6은 도 5의 저면 사시도,
도 7은 본 발명에 의한 스프링캡과 리테이닝링 및 석션밸브의 분리 사시도,
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 의한 라디에이터 내부의 압력 변화에 따른 석션밸브 사용시의 라디에이터캡 작동 상태를 나타낸 정단면도,
도 9a 내지 도 9c는 본 발명에 의한 라디에이터 내부의 압력 변화에 따른 볼밸브 사용시의 라디에이터캡 작동 상태를 나타낸 정단면도,

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5 내지 도 9c는 본 발명의 유체 순환용 밸브를 갖는 무부압 라디에이터캡을 도시한 것으로, 크게 외부캡(500)과, 연결캡(510)과, 스프링가이드(540)와, 가압스프링(550)과, 스프링캡(560)과, 리테이닝링(590)을 포함하여 구성된다.

도 5 및 도 8a를 통해 구체적으로 살펴보면, 상부에는 냉각수주입구(600)의 외주면에 끼워지는 외부캡(500)이 설치되고, 상기 외부캡(500) 중앙에는 연결캡(510)이 관통되어 고정 설치되며, 상기 연결캡(510) 저면에는 냉각수주입구(600) 상면에 씰링되도록 패킹플레이트(520)와 함께 부압패킹(530)이 고정 장착된다.

그리고, 상기 패킹플레이트(520) 저면에는 스프링가이드(540)가 고정되고, 상기 스프링가이드(540) 하단은 스프링캡(560) 상단 내측면에 끼움 결합되며, 상기 스프링가이드(540)과 스프링캡(560) 사이에는 가압스프링(550)이 텐션 상태로 장착된다.

이때, 도 7과 같이 상기 스프링캡(560) 상단 내측 둘레에는 스프링가이드(540)의 하단부가 끼움 결합될 수 있도록 다수의 스냅피트(567)를 방사상으로 돌출 형성하고, 상기 스프링가이드(540)의 끼움 결합시 스냅피트(567)의 원활한 텐션과 유체의 통로 역할을 위해 상기 스냅피트(567) 양측에 위치한 스프링캡(560)에는 공간부(568)를 각각 형성한다.

아울러, 도 5 및 도 8a, 8b, 8c와 같이 본 발명에 적용된 상기 스프링캡(560)은 폴리아미드수지(PA)와 유리 섬유(GF)가 혼합된 합성수지재의 재질로 일체 성형된 것으로, 중앙에 유로(流路)를 관통 형성한 관통부(561)를 일체로 성형하고, 상기 유로 내부에 상하로 수직 이동 가능하도록 탄성 재질을 갖는 밸브를 구비한다. 이때, 상기 밸브는 후술하는 리테이닝링(590)에 의해 지지되어 유로 내에 구비 가능하다.

여기서, 상기 밸브는 석션밸브(570)와, 볼밸브(575) 형태로 구성될 수 있다.

이에, 상기 석션밸브(570)에 대해 도 8a 내지 도 8c를 통해 살펴보면, 상단에는 밀접부(562)에 밀접 접합되는 원기둥형의 석션부(571)를 형성하고, 상기 석션부(571) 하단에는 적어도 상기 석션부(571)보다 직경이 작은 원기둥형의 가이드부(572)를 일체 형성하되, 상기 석션부(571)의 저면이 리테이닝링(590)에 의해 지지되어 가이드부(572)를 리테이닝링(590) 하부로 돌출 구비한다.

이때, 상기 석션밸브(570)의 석션부(571)와 가이드부(572) 모두는 고무재의 하나인 EPDM(ethylene propylene diene Monomer rubber)으로 형성하는 것이 적절한데, 상기한 EPDM 재질의 탄성 특성을 통해 밀접부(562)에 접촉되는 석션밸브(570)의 밀착력을 향상시킬 수 있게 된다.

아울러, 볼밸브(575)에 대해 도 9a 내지 도 9c를 통해 살펴보면, 구(球) 형상의 볼부(576)를 형성하고, 상기 볼부(576) 외주면에는 소정 두께를 갖는 석션부(577)를 코팅 형성하여, 리테이닝링(590) 상면에 구비한다.

이때, 상기 볼밸브(575)의 볼부(576)는 강재질의 하나인 스테인리스 스틸재로 형성하고, 상기 석션부(577)는 고무재의 하나인 EPDM(ethylene propylene diene Monomer rubber)으로 형성하는 것이 적절한데, 이 역시 상기한 EPDM 재질의 탄성 특성을 통해 밀접부(562)에 접촉되는 볼밸브(575)의 밀착력을 향상시킬 수 있게 된다.

계속해서, 상기 관통부(561) 내측면 상단에는 유로가 중앙을 향하여 점차 좁아지도록 대략 원뿔 형상의 밀접부(562)를 형성하여, 밸브가 유로 내부에서 상승 이동하는 경우 상기 밀접부(562)의 경사진 저면 부분에 밀접된다.

또한, 상기 밀접부(562) 상단에 위치한 관통부(561) 내측면에는 상하 길이방향을 따라 다수의 보강리브(564)를 방사상으로 형성하여 밸브가 밀접부(562)에 충격될 때, 그 충격력에 의한 밀접부(562)의 변형을 방지한다.

또, 상기 밀접부(562) 하단에 위치한 관통부(561) 내측면에는 상하 길이방향을 따라 다수의 가이드리브(563a)를 방사상으로 형성하여 가이드리브(563a)들 사이에 냉각수가 통과될 수 있는 유로홈(563b)을 각각 성형한다.

이때, 상기와 같이 가이드리브(563a)가 돌출 형성됨으로써, 밸브는 가이드리브(563a)에 안내되고, 이로 인해 밸브가 상승 이동되는 경우 밸브의 좌우 움직임 없이 수직방향으로만 상하 이동시킬 수 있다.

그리고, 상기 스프링캡(560)의 관통부(561) 하단에는 외측으로 돌출 형성된 걸림부(565)를 형성하고, 상기 걸림부(565) 상단에 위치한 관통부(561)에는 끼움홈부(566)를 형성하여 가압패킹(580)을 끼움 결합한다.

이때, 상기 걸림부(565)와 가압패킹(580) 사이에 위치한 끼움홈부(566)에는 가압패킹(580)과 함께 리테이닝링(590)을 끼움 결합하게 되는데, 상기 리테이닝링(590)은 도 6 내지 도 8a에 도시한 바와 같이 유로 내에 구비되는 밸브를 그 하부에서 지지할 수 있도록 내측에 복수의 받침돌기(595)를 형성한다.

또한, 상기 리테이닝링(590)이 걸림부(565) 상면 테두리에 압박상태로 끼움 결합될 수 있도록 상기 리테이닝링(590) 내측에 다수의 지지돌기(596)를 하부를 향하여 절곡 형성한다. 즉, 내측에 복수의 받침돌기(595)와 다수의 지지돌기(596)를 형성한 리테이닝링(590)을 끼움홈부(566)에 끼움 결합하게 되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 무부압 라디에이터캡의 작용에 대해 보다 상세하게 설명하면, 차량의 시동을 걸어 운행을 하게 되는 경우 냉각수가 서서히 과열되면, 과열된 고온 고압의 냉각수로 인해 라디에이터 내의 온도와 압력 또한 천천히 상승하기 시작하여 도 8a 및 도 9a와 같이 관통부(561) 내에 구비된 밸브를 상부로 이동시키게 된다.

이처럼, 밸브가 관통부(561) 내의 유로를 따라 상부로 수직 이동하게 되면, 밸브의 표면이 관통부(561) 내의 경사진 밀접부(562) 저면에 밀접되면서 유로를 완벽하게 차단시키게 되고, 이로 인해 냉각수의 오버플로우를 차단하여 라디에이터 고유의 냉각작용을 수행하게 된다.

다만, 엔진의 급가속 등으로 냉각탱크 내의 압력이 허용압력 이상이 되면, 냉각탱크 내의 압력이 급격하게 상승하면서 스프링캡(560)을 위로 밀어올리는 힘을 가하게 되고, 도 8b 및 도 9b와 같이 스프링캡(560)과 함께 가압패킹(580)은 가압스프링(550)의 탄력을 이겨내고 일정구간 상승하게 되면서, 냉각수주입구(600) 내부의 필러넥(610)에 접해 있던 가압패킹(580)이 필러넥(610)으로부터 떨어져 냉각탱크와 보조탱크가 서로 개방된다.

따라서, 높은 압력을 갖는 냉각탱크 내의 냉각수가 보조탱크 내로 배기됨으로써, 라디에이터 내부의 압력을 일정 상태로 유지시켜 냉각탱크의 내벽 및 관벽의 손상을 방지할 수 있게 된다.

한편, 차량의 시동을 정지시킨 후, 일정 시간이 경과 하여 라디에이터 내의 온도와 압력이 허용압력 이하로 떨어지게 되면, 도 8c 및 도 9c와 같이 라디에이터 내부의 압력 상승으로 인해 위쪽으로 올라가 있던 스프링캡(560)과 가압패킹(580)이 가압스프링(550)의 탄발력에 의해 밑으로 하강하게 되면서 가압패킹(580)이 냉각수주입구(600) 내의 필러넥(610)에 맞닿게 된다.

이와 함께, 관통부(561) 내에 구비된 밸브가 유로를 따라 관통부(561) 하부로 수직 하강되어 리테이닝링(590) 상면에 위치됨으로써, 유로를 개방시키게 된다. 즉, 밀접부(562)에 접해 있던 밸브가 하강하여 유로를 개방시킴은 물론, 밸브가 위치한 관통부(561) 하단 내측면에 다수의 유로홈(563b)이 형성되어 있어, 유체가 순환 이동되는 통로를 개방시킬 수 있게 된다.

따라서, 보조탱크로 유입된 냉각수가 스냅피트(567) 양측에 형성된 공간부(568)를 통해 관통부(561) 중앙의 유로로 유입됨으로써, 상기 냉각수를 유로와 유로홈(563b)을 통해 냉각탱크로 다시 복귀시킬 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명의 유체 순환용 밸브를 갖는 무부압 라디에이터캡은 냉각수의 압력이 증가하는 경우 밸브에 의해 유로를 차단하여 냉각수의 오버플로우를 방지하고, 허용압력 이상이 되면 스프링캡(560)과 함께 가압패킹(580)이 상승됨에 따라 냉각수를 보조탱크로 오버플로우시켜 냉각탱크와 보조탱크 사이의 유체 순환을 자유롭게 한다.

특히, 본 발명은 유로를 개방 및 폐쇄하는 역할의 석션밸브(570) 또는 볼밸브(575)의 표면을 탄성력이 뛰어난 EPDM으로 형성하므로, 밀접부(562)에 접촉되는 석션부(571)(577)의 밀착력을 향상시켜 유로의 차단 및 폐쇄 작용을 크게 향상시킬 수 있고, 이로 인해 냉각수의 순환 중 발생되는 누수 위험을 방지하여 유체를 라디에이터 내부에 가해지는 압력 및 온도조건에 맞추어 원활하게 순환시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 리테이닝링(590) 내측에 형성된 다수의 지지돌기(596)가 하부로 절곡 형성되어 걸림부(565) 테두리 상면에 끼움 결합됨으로써, 리테이닝링(590)을 스프링캡(560)에 조립하는 경우 리테이닝링(590)의 변형 우려를 줄임은 물론, 리테이닝링(590)의 이탈 가능성을 확연하게 줄일 수 있게 된다.

더욱이, 본 발명은 유로가 형성된 관통부(561) 내측에 다수의 가이드리브(563a)를 형성하여 밸브가 수직방향으로만 상하 이동하도록 가이드하는 한편, 밸브의 석션부(571)(577)와 맞닿는 밀접부(562)가 상부로 향할수록 경사진 형태로 형성됨으로써, 유로의 차단작용을 확실하고 원활하게 수행할 수 있게 된다.

또한, 밸브의 충격이 가해지는 밀접부(562) 상단에 다수의 보강리브(564)를 형성하고, 밀접부(562)의 저면이 경사지게 형성되는 한편, 상기와 같이 밀접부(562)에 접하게 되는 석션밸브(570)와 볼밸브(575)의 석션부(571)(577)가 고무재로 형성됨으로써, 밸브의 충격에 의한 밀접부(562) 및 밸브의 손상 또는 파손을 방지하여 스프링캡(560)과 밸브의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 스프링캡(560)을 기존 스프링캡과 비교하여 가압스프링 체결기능과 정압, 부압밸브기능을 병행 수행하도록 스프링캡(560)을 일체형 합성수지재로 성형하여 스프링캡(560)의 구조 및 조립과정을 간소화하고, 밸브를 지지하는 리테이닝링(590)을 스프링캡(560)에 견고하게 조립하여 제품의 신뢰성과 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

500 : 외부캡 510 : 연결캡
520 : 패킹플레이트 530 : 부압패킹
540 : 스프링가이드 550 : 가압스프링
560 : 스프링캡 561 : 관통부
562 : 밀접부 563a : 가이드리브
563b : 유로홈 564 : 보강리브
565 : 걸림부 566 : 끼움홈부
567 : 스냅피트 568 : 공간부
570 : 석션밸브 571 : 석션부
572 : 가이드부 575 : 볼밸브
576 : 볼부 577 : 석션부
580 : 가압패킹 590 : 리테이닝링
595 : 받침돌기 596 : 지지돌기
600 : 냉각수주입구 610 : 필러넥

Claims

냉각수를 주입할 수 있도록 라디에이터의 냉각수주입구에 결합하되, 라디에이터 내의 압력 변화에 따라 냉각탱크 및 보조탱크로 냉각수(유체)를 순환 조절하는 라디에이터캡에 있어서,
연결캡(510) 하단에 장착된 스프링가이드(540) 하단에 합성수지재의 재질로 일체 성형된 스프링캡(560)을 장착하고,
상기 스프링가이드(540)와 스프링캡(560) 사이에 가압스프링(550)을 장착하되, 상기 스프링캡(560) 중앙에 유로를 관통 형성한 관통부(561)를 일체 성형하여 유로 내부에 탄성 재질을 갖는 밸브를 구비하며,
상기 관통부(561) 내측면 상단은 중앙을 향하여 점차 좁아지게 형성된 밀접부(562)를 형성하되, 상기 밀접부(562) 하단에는 상하 길이방향으로 다수의 가이드리브(563a)를 형성하여 그 사이에 다수의 유로홈(563b)을 형성하고,
상기 관통부(561) 하단에는 걸림부(565)를 형성하여 가압패킹(580)을 끼움 결합하되, 상기 걸림부(565) 상단의 끼움홈부(566)에는 밸브를 지지하기 위해 내측으로 복수의 받침돌기(595)를 형성하고 걸림부(565) 상단에 걸려지도록 다수의 지지돌기(596)를 하부로 절곡 형성한 리테이닝링(590)을 끼움 결합한 것을 특징으로 하는 유체 순환용 밸브를 갖는 무부압 라디에이터캡.
제 1항에 있어서, 상기 밸브는 상단에 원기둥형의 석션부(571)를 형성하고, 상기 석션부(571) 하단에 상기 석션부(571)보다 직경이 작은 원기둥형의 가이드부(572)를 일체 형성한 석션밸브(570)로 구성하고, 상기 석션밸브(570)는 EPDM(ethylene propylene diene Monomer rubber)의 고무재로 형성한 것을 특징으로 하는 유체 순환용 밸브를 갖는 무부압 라디에이터캡.
제 1항에 있어서, 상기 밸브는 구(球) 형상의 볼부(576)를 형성하고, 상기 볼부(576) 외주면에 석션부(577)를 코팅 형성한 볼밸브(575)로 구성하고, 상기 석션부(577)는 EPDM(ethylene propylene diene Monomer rubber)의 고무재로 형성한 것을 특징으로 하는 유체 순환용 밸브를 갖는 무부압 라디에이터캡.
제 1항에 있어서, 상기 스프링캡(560) 상단 내측 둘레에는 스프링가이드(540)가 끼움 결합될 수 있도록 다수의 스냅피트(567)를 방사상으로 돌출 형성하고, 상기 스냅피트(567) 양측에는 스냅피트(567)의 텐션과 유체의 통로 역할을 하는 공간부(568)를 형성한 것을 특징으로 하는 유체 순환용 밸브를 갖는 무부압 라디에이터캡.
제 1항에 있어서, 상기 관통부(561) 내측면 상단에는 밸브의 충격에 의한 밀접부(562)의 변형을 방지하도록 상하 길이방향으로 다수의 보강리브(564)를 형성한 것을 특징으로 하는 유체 순환용 밸브를 갖는 무부압 라디에이터캡.