KR101628236B1 - 통합 유량 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 통합 유량 밸브에 관한 것으로, 본 발명은 실린더 블록으로부터 배출되는 냉각수가 공급되는 공간부가 내부에 구비되고, 외주면 소정 위치에는 상기 공간부와 연통되는 라디에이터, 히터, 트랜스미션 오일 포트 및, 실린더 헤드로부터 배출되는 냉각수가 공급되는 실린더 헤드 포트가 결합된 하우징과, 상기 하우징의 상부에 결합된 모터와, 일단이 상기 모터에 결합되고, 타단이 상기 하우징의 상부를 관통하여 상기 공간부의 내부에 위치되며, 단부에 나란하게 연장되게 형성된 한 쌍의 암이 구비된 지지축이 결합된 구동축 및, 상기 공간부에 위치되고, 내부 소정 위치에는 일단이 상기 구동축의 단부에 결합되는 서모스탯이 구비된 결합부가 형성되고, 외주면에는 상기 공간부의 내부에서 회전하면서 상기 라디에이터, 히터, 트랜스미션 오일 포트 및, 실린더 헤드 포트와 연통되는 제1, 제2 및, 제3 관통홀이 형성된 밸브를 포함하여 이루어지되, 상기 서모스탯은 상기 모터의 고장으로 인해 상기 공간부로 공급되는 냉각수가 상기 라디에이터 포트, 상기 히터 포트 및, 상기 트랜스미션 오일 포트를 통해 순환되지 못해 냉각수의 온도가 설정 온도 이상으로 상승되었을 때 상기 밸브를 상기 공간부의 하부방향으로 이동시켜 상기 밸브의 상단부가 상기 하우징의 상부 내측면으로부터 이격되도록 하여 냉각수가 상기 라디에이터 포트와 상기 히터 포트로 바이패스되게 하고, 상기 밸브의 외주면 소정 위치에는 상기 밸브가 상기 공간부의 하부방향으로 이동했을 때 상기 실린더 헤드로부터 배출되는 냉각수가 상기 공간부로 공급될 수 있게 상기 실린더 헤드 포트와 연통되는 제4 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

통합 유량 밸브{Integrated flow valve}

본 발명은 통합 유량 밸브에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 모터의 고장시 공급되는 냉각수를 바이패스 시켜 엔진의 과열을 방지할 수 있는 통합 유량 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 차량은 냉각수에 의해 엔진이 과냉되거나 과열되는 것을 방지하는데, 냉각수는 엔진에 의해 가열되거나 라디에이터에 의해 냉각됨으로써, 최상의 엔진 출력을 얻을 수 있도록 엔진 온도를 제어하게 된다.

이와 함께, 엔진의 출력 및 연비 향상을 위해 트랜스미션의 온도를 최적화시키는데도 냉각수가 활용된다. 즉, 냉각수는 엔진 및 트랜스미션으로 이루어진 파워트레인(Powertrain)의 온도를 최적화시키거나 또는 차량의 실내 온도를 히팅시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 차량의 냉각수의 순환을 도시하는 개략도이다. 도 1을 참조하면, 냉간 시동과 같은 차량의 엔진을 웜업할 경우 엔진에서 배출되는 냉각수를 서모스탯을 통해 순환라인(1)의 ①에서 ②로 순환시켜 엔진을 이상적인 출력을 얻기 위한 적정 온도로 가열한다.

또한, 차량의 엔진의 과열되는 경우 엔진에서 배출되는 냉각수를 서모스탯을 통해 냉각라인(2)으로 순환시켜 라디에이터로 공급한다. 이렇게, 라디에이터로 공급된 냉각수는 열교환되고, 열교환된 냉각수는 엔진으로 공급되어 엔진이 과열되는 것을 방지하여 엔진의 온도를 최적의 상태로 유지시킨다.

한편, 차량의 냉간 시동 시에는 트랜스미션이 냉각된 상태를 유지하다가 차량이 어느 정도 주행하면서 트랜스미션에 충전된 오일이 가열된다. 즉, 트랜스미션은 차량의 주행시 내부의 기어들이 마찰함에 따라 발생되는 마찰열에 의해 오일이 가열되기 때문에 신속하게 가열되지 않고 매우 느리게 가열되기 때문에 차량의 냉간 시동시에는 트랜스미션의 효율이 낮다.

따라서, 냉각 시동 시 트랜스미션의 효율을 향상시키기 위해서 엔진에서 배출되는 냉각수를 제1 연결라인(3)을 통해 트랜스미션의 오일과 열교환하는 익스체인져로 공급하고, 익스체인져로 공급된 냉각수는 미션라인(5)을 통해 익스체인져를 순환하는 트랜스미션의 오일을 적정 온도로 가열한다.

또한, 트랜스미션의 오일이 과열되는 경우 라디에이터를 경유한 냉각수가 제2 연결라인(4)을 통해 익스체인져로 공급된다. 이렇게, 라디에이터를 경유하여 기스체인져로 공급된 냉각수는 미션라인(5)을 통해 익스체인져를 순환하는 트랜스미션의 오일을 적정 온도로 냉각한다. 그리고, 상기와 같이 트랜스미션을 가열 또는 냉각시킨 냉각수는 익스체인져에서 재공급라인(6)을 통해 순환라인(1)으로 재공급된다.

한편, 차량의 실내 온도를 상승시키기 위해 엔진에서 배출되는 냉각수를 히터라인(7)을 통해 실내히터로 공급한다. 실내히터로 공급된 냉각수는 실내히터와 열교환하여 차량의 실내 온도를 상승시키게 되며, 이렇게 실내히터와 열교환된 냉각수는 엔진으로 공급된다.

이처럼, 엔진 및 트랜스미션으로 이루어진 파워트레인의 온도를 최적화시켜 차량의 성능을 향상시키거나 또는 차량의 실내 온도를 상승시켜 운전자의 편의를 도모하는 냉각수의 흐름을 제어하기 위해서 제어밸브가 요구된다.

상기와 같은 제어밸브는 냉각수를 필요로 하는 라인마다 제각기 설치되어 냉각수의 흐름을 제어하기 때문에 앞서 설명한 일반적인 차량의 냉각수 제어 시스템에서는 제어밸브가 최소 7군데에 설치되어야 한다.

따라서, 상기와 같이 각각의 라인마다 제어밸브가 설치되면 차량의 구조가 복잡해 질 수밖에 없다. 즉, 제어밸브와 라인이 연결되는 부분에 냉각수의 누수가 발생하지 않도록 각별한 주의가 필요하기 때문에 제어밸브와 라인이 연결되는 부분에 냉각수의 누수를 방지할 수 있는 실링구조가 적용된다.

또한, 각각의 라인마다 설치된 제어밸브를 동작시키기 위해 제어밸브마다 전기 에너지를 공급해야 한다. 이에 따라서, 제어밸브마다 전기 배선을 마련해야 하는 등 제어밸브의 설치 개수가 증가할수록 실링할 부분과 배선이 증가하기 때문에 차량의 구조가 복잡해 질 수밖에 없으며 이는 차량의 생산성을 하락시키고 생산비용을 상승시키는 주요한 원인이 된다.

전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 한국등록특허 제10-1210208호 "다방향 전환밸브 및 이를 이용한 차량의 파워트레인용 항온 시스템"이 개시되어 있다.

상기 종래 기술은 차폐된 원통의 형상을 갖고, 유체가 소통하는 구멍이 외주면을 따라 행과 열로 형성되어 외주면의 상부 및 하부에 복수의 상부공 및 하부공을 가지며, 내부에 유체가 소통되는 내부공간이 마련된 하우징; 상기 하우징의 내부 중간 부분을 차폐하는 판상의 부재가 마련되어 상기 상부공 및 하부공을 분할하고, 하우징의 내부에서 회전하면서 상부공 및 하부공을 개폐하는 스풀; 및, 상기 스풀과 축 연결되어 스풀을 회전시키는 동력을 제공하는 구동부;를 포함하고, 상기 상부공과 하부공은, 상기 하우징의 상부 외주면에 형성되는 제 1 상부공; 상기 제 1 상부공과 열을 맞추어 상기 하우징의 하부 외주면에 형성되는 제 1 하우공; 상기 제 1 상부공을 기준으로 제 1 상부공의 일측에 행을 맞추어 하우징의 외주면에 형성되는 제 2 상부공; 및, 상기 제 1 하부공을 기준으로 제 1 하부공의 일측에 행을 맞추어 하우징의 외주면에 형성되는 제 2 하부공;을 포함하여, 상기 스풀은, 상기 제 1 상부공과 제 1 하부공 사이에 설치되어 상기 하우징의 내부공간에서 제 1 상부공과 제 1 하부공을 분할상태로 구획하고 상기 구동부와 축으로 연결되는 분할판; 상기 분할판의 상면에 돌출 형성되어 분할판의 회전에 따라 제 1 상부공과 제 2 상부공 중 적어도 어느 하나의 개폐를 제어하는 제 1 차폐벽; 및 상기 제 1 차폐벽이 상면에 형성된 상기 분할판의 하면에 돌출 형성되어 분할판의 회전에 따라 제 1 하부공과 제 2 하부공 중 적어도 어느 하나의 개폐를 제어하는 제 3 차폐벽;을 포함하여 구성된다.

그러나, 전술한 종래의 기술은 스풀을 회전시키는 동력을 제공하는 구동부의 고장시 엔진과 라디에이터 간의 냉각수가 순환되지 않게 되어 엔진이 과열(Overheat)되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 모터의 고장시 공급되는 냉각수가 바이패스되게 함으로써 엔진이 과열(Overheat)되는 것을 방지할 수 있는 통합 유량 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 실린더 블록으로부터 배출되는 냉각수가 공급되는 공간부가 내부에 구비되고, 외주면 소정 위치에는 상기 공간부와 연통되는 라디에이터, 히터, 트랜스미션 오일 포트 및, 실린더 헤드로부터 배출되는 냉각수가 공급되는 실린더 헤드 포트가 결합된 하우징과, 상기 하우징의 상부에 결합된 모터와, 일단이 상기 모터에 결합되고, 타단이 상기 하우징의 상부를 관통하여 상기 공간부의 내부에 위치되며, 단부에 나란하게 연장되게 형성된 한 쌍의 암이 구비된 지지축이 결합된 구동축 및, 상기 공간부에 위치되고, 내부 소정 위치에는 일단이 상기 구동축의 단부에 결합되는 서모스탯이 구비된 결합부가 형성되고, 외주면에는 상기 공간부의 내부에서 회전하면서 상기 라디에이터, 히터, 트랜스미션 오일 포트 및, 실린더 헤드 포트와 연통되는 제1, 제2 및, 제3 관통홀이 형성된 밸브를 포함하여 이루어지되, 상기 서모스탯은 상기 모터의 고장으로 인해 상기 공간부로 공급되는 냉각수가 상기 라디에이터 포트, 상기 히터 포트 및, 상기 트랜스미션 오일 포트를 통해 순환되지 못해 냉각수의 온도가 설정 온도 이상으로 상승되었을 때 상기 밸브를 상기 공간부의 하부방향으로 이동시켜 상기 밸브의 상단부가 상기 하우징의 상부 내측면으로부터 이격되도록 하여 냉각수가 상기 라디에이터 포트와 상기 히터 포트로 바이패스되게 하고, 상기 밸브의 외주면 소정 위치에는 상기 밸브가 상기 공간부의 하부방향으로 이동했을 때 상기 실린더 헤드로부터 배출되는 냉각수가 상기 공간부로 공급될 수 있게 상기 실린더 헤드 포트와 연통되는 제4 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 통합 유량 밸브를 제공한다.

상기 서모스탯의 외측에는 스프링이 위치되고, 상기 스프링의 일단은 상기 서모스탯의 외주면 소정 위치에 형성된 단턱부에 지지되고, 타단은 상기 한 쌍의 암 사이에 설치된 지지판에 지지되는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징의 내주면에는 상기 밸브의 외주면을 지지하는 복수개의 돌기가 형성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 모터의 고장시 공급되는 냉각수가 바이패스되게 함으로써 엔진이 과열(Overheat)되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 차량의 냉각수의 순환을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 통합 유량 밸브의 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 통합 유량 밸브의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 통합 유량 밸브의 단면도.
도 5는 도 4에 도시된 "A" 부분 확대도.
도 6은 도 3에 도시된 서모스탯의 작동에 의한 밸브의 작동을 도시하는 작동 상태도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 통합 유량 밸브의 사시도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 통합 유량 밸브의 분해 사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 통합 유량 밸브의 단면도, 도 5는 도 4에 도시된 "A" 부분 확대도, 도 6은 도 3에 도시된 서모스탯의 작동에 의한 밸브의 작동을 도시하는 작동 상태도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 통합 유량 밸브(100)는 하우징(110), 모터(120), 구동축(130), 밸브(140)로 구성된다.

하우징(110)은 엔진의 실린더 블록(미도시)으로부터 배출되는 냉각수가 공급되는 공간부(110a)가 내부에 구비되고, 외주면 소정 위치에는 공간부(110a)와 연통되는 라이에이터 포트(111), 히터 포트(112), 트랜스 미션 오일 포트(113) 및, 엔진의 실린더 헤드(미도시)로부터 배출되는 냉각수가 공급되는 실린더 헤드 포트(114)가 결합된다.

여기서, 하우징(110)의 하부에는 엔진의 실린더 블록과 실린더 헤드로부터 배출되는 냉각수홀(미도시)과 연통되는 제1 냉각수 홀(116a)과 제2 냉각수 홀(116b)이 등 거리 이격되게 형성된 플레이트(116)가 결합된다.

또한, 하우징(110)의 내주면에는 공간부(110a)에 회전되는 위치되는 밸브(140)의 외주면을 지지하는 복수개의 돌기(115)가 등 간격 이격되어 형성되는데, 이 복수개의 돌기(115)는 밸브(140)가 공간부(110a) 상에서 회전될 때 흔들리는 것을 방지하는 역할을 한다.

모터(120)는 하우징(110)의 상부에 결합되어 후술하는 구동축(130)을 회전시킨다.

구동축(130)은 일단이 모터(120)에 결합되고, 타단이 하우징(110)의 상부를 관통하여 공간부(110a)의 내부에 위치된다.

또한, 구동축(130)의 단부에는 나란하게 연장되게 형성된 한 쌍의 암(132a)이 구비된 지지축(132)이 결합된다.

밸브(140)는 실린더 형상으로 이루어져 공간부(110a)에 회전되게 위치되고, 내부 소정 위치에는 일단이 구동축(130)의 단부에 결합되는 서모스탯(150)이 구비된 결합부(142)가 형성된다.

또한, 밸브(140)의 외주면에는 밸브(140)가 공간부(110a)의 내부에서 회전하면서 라디에이터 포트(111)와 연통되는 제1 관통홀(143)과, 히터 포트(112)와 연통되는 제2 관통홀(144)이 상부에 등 거리 이격되고 형성되고, 하부에는 트랜스미션 오일 포트(113) 및, 실린더 헤드 포트(114)와 연통되는 제3 관통홀(145)이 형성된다.

서모스탯(150)은 모터(120)의 고장으로 인해 공간부(110a)로 공급되는 냉각수가 라디에이터 포트(111), 히터 포트(112) 및, 트랜스미션 오일 포트(113)를 통해 순환되지 못해 냉각수의 온도가 설정 온도 이상으로 상승되었을 때 밸브(140)를 공간부(110a)의 하부방향으로 이동시켜 밸브(140)의 상단부가 하우징(110)의 상부 내측면으로부터 이격되게 하여 냉각수가 라디에이터 포트(111)와 히터 포트(112)로 바이패스 되게 하여 엔진이 과열(Overheat)되는 것을 방지된다.

이와 더불어, 밸브(140)의 외주면 소정 위치에는 밸브(140)가 공간부(110a)의 하부방향으로 이동되었을 때 실린더 헤드 포트(114)와 연통되는 제4 관통홀(146)이 형성되는데, 이는 실린더 헤드로부터 배출되는 냉각수가 공간부(110)로 공급되게 하여 밸브(140)의 상단부와 하우징(110)의 상부 내측면 사이에 형성된 틈을 통해 라디에이터 포트(111)와 히터 포트(112)로 바이패스 되게 한다.

밸브(140)의 하강 동작을 보다 구체적으로 설명하면, 서모스탯(150)이 밸브(140)의 결합부(142)에 설치되고, 내부에 왁스가 밀봉된 왁스케이스(152)와, 왁스케이스(152)의 중앙에 설치되고, 단부가 구동축(130)에 결합된 플런저(154)로 구성되기 때문에, 냉각수의 온도가 상승함에 따라 왁스가 팽창을 하여 왁스케이스(152)의 체적이 증대되어 왁스케이스(152)가 플런저(154)로부터 밀려나기 되기 때문에 밸브(140)가 왁스케이스(152)와 함께 하우징(110)의 바닥면을 향해 이동하게 되는 것이다.

또한, 서모스탯(150)의 외측에는 스프링(156)이 위치되는데, 이 스프링(156)의 일단은 서모스탯(150)의 외주면 소정 위치 즉, 왁스케이스(152)의 외주면 소정 위치에 형성된 단턱부(152a)에 지지되고, 타단은 한 쌍의 암(132a) 사이에 설치된 지지판(134)에 지지되어 왁스케이스(152)가 하우징(110)의 바닥면을 향해 이동하였다가 원래의 위치로 되돌아 갈 때 복원력을 제공한다.

이때, 한 쌍의 암(132a)의 각각의 내측면에는 지지판(134)의 양단이 삽입되는 삽입홈(132b)이 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 일실시에에 따른 통합 유량 밸브에 의하면, 모터의 고장시 공급되는 냉각수가 바이패스되게 함으로써 엔진이 과열(Overheat)되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술 분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110; 하우징 152; 왁스케이스
110a; 공간부 152a; 단턱부
111; 라디에이터 포트 154; 플런저
112; 히터 포트 156; 스프링
113; 트랜스미션 오일 포트
114; 실린더 헤드 포트
115; 복수개의 돌기
120; 모터
130; 구동축
132; 지지축
132a; 한 쌍의 암
132b; 삽입홈
140; 밸브
142; 결합부
143; 제1 관통홀
144; 제2 관통홀
145; 제3 관통홀
146; 제4 관통홀
150; 서모스탯

Claims (3)

1. 실린더 블록으로부터 배출되는 냉각수가 공급되는 공간부가 내부에 구비되고, 외주면 소정 위치에는 상기 공간부와 연통되는 라디에이터, 히터, 트랜스미션 오일 포트 및, 실린더 헤드로부터 배출되는 냉각수가 공급되는 실린더 헤드 포트가 결합된 하우징;
   상기 하우징의 상부에 결합된 모터;
   일단이 상기 모터에 결합되고, 타단이 상기 하우징의 상부를 관통하여 상기 공간부의 내부에 위치되며, 단부에 나란하게 연장되게 형성된 한 쌍의 암이 구비된 지지축이 결합된 구동축; 및,
   상기 공간부에 위치되고, 내부 소정 위치에는 일단이 상기 구동축의 단부에 결합되는 서모스탯이 구비된 결합부가 형성되고, 외주면에는 상기 공간부의 내부에서 회전하면서 상기 라디에이터, 히터, 트랜스미션 오일 포트 및, 실린더 헤드 포트와 연통되는 제1, 제2 및, 제3 관통홀이 형성된 밸브;를 포함하여 이루어지되,
   상기 서모스탯은 상기 모터의 고장으로 인해 상기 공간부로 공급되는 냉각수가 상기 라디에이터 포트, 상기 히터 포트 및, 상기 트랜스미션 오일 포트를 통해 순환되지 못해 냉각수의 온도가 설정 온도 이상으로 상승되었을 때 상기 밸브를 상기 공간부의 하부방향으로 이동시켜 상기 밸브의 상단부가 상기 하우징의 상부 내측면으로부터 이격되도록 하여 냉각수가 상기 라디에이터 포트와 상기 히터 포트로 바이패스되게 하고,
   상기 밸브의 외주면 소정 위치에는 상기 밸브가 상기 공간부의 하부방향으로 이동했을 때 상기 실린더 헤드로부터 배출되는 냉각수가 상기 공간부로 공급될 수 있게 상기 실린더 헤드 포트와 연통되는 제4 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 통합 유량 밸브.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 서모스탯의 외측에는 스프링이 위치되고, 상기 스프링의 일단은 상기 서모스탯의 외주면 소정 위치에 형성된 단턱부에 지지되고, 타단은 상기 한 쌍의 암 사이에 설치된 지지판에 지지되는 것을 특징으로 하는 통합 유량 밸브.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징의 내주면에는 상기 밸브의 외주면을 지지하는 복수개의 돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 통합 유량 밸브.

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