KR101744834B1

KR101744834B1 - 냉각수 제어밸브 유닛

Info

Publication number: KR101744834B1
Application number: KR1020150170982A
Authority: KR
Inventors: 이효조
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2015-12-02
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2017-06-08

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 냉각수 제어밸브 유닛은, 일측에 형성된 냉각수통로를 개폐하도록 배치되는 밸브, 상기 밸브에서 연장되는 로드, 회전위치에 따라서 상기 로드의 단부와 슬라이딩되면서, 상기 로드를 밀어내서 상기 밸브가 상기 냉각수통로를 개방하도록 하는 캠트랙에 형성된 캠부재, 및 상기 밸브의 일측을 탄성적으로 지지하여 상기 로드의 단부가 상기 캠부재에 밀착되도록 하는 탄성부재를 포함하고, 상기 캠트랙에는 상기 로드의 단부가 일부 삽입되는 오목홈이 형성될 수 있다.

Description

냉각수 제어밸브 유닛{COOLANT CONTROL VALVE UNIT}

본 발명은 실린더헤드와 실린더블럭을 지나는 냉각수를 각각 제어하고, 라디에이터, 히터코어, 및 오일쿨러 등을 흐르는 냉각수를 각각 제어하는 냉각수 제어밸브 유닛에 관한 것이다.

엔진은 연료의 연소에 의해서 회전력을 발생시키고, 나머지는 열에너지로 배출된다. 특히, 냉각수는 엔진, 히터, 및 라디에이터를 순환하면서 열에너지를 흡수하고, 이를 외부로 방출한다.

엔진의 냉각수 온도가 낮으면, 오일의 점성이 높아져서 마찰력이 증가하고, 연료소모가 늘어나는 경향이 있고, 배기가스의 온도가 천천히 상승하여 촉매가 활성화되는 시간이 길어지고, 배기가스의 품질이 저하될 수 있다. 아울러, 히터의 기능이 정상화되는 시간이 길어질 수 있다.

엔진의 냉각수 온도가 과도하면, 노킹이 발생하고, 이를 억제하기 위해서 점화시기를 조절하여 성능이 저하될 수 있다. 또한, 윤활유의 온도가 과도하면 윤활작용이 저하될 수 있다.

따라서, 엔진의 특정부위는 냉각수의 온도를 높게 유지하고, 다른 부위는 낮게 유지하는 등 하나의 밸브를 통해서 여러 개의 냉각요소를 제어하는 하나의 냉각수 제어밸브 유닛이 적용되고 있다.

한편, 하나의 냉각수 제어밸브 유닛을 이용하여 라디에이터, 히터, 오일쿨러 등으로 분배되는 냉각수를 제어하기 위해서, 여러 개의 밸브들 배치하고, 이러한 밸브들을 각각 리프트시키는 캠부재가 배치되는데, 상기 캠부재와 상기 밸브들 사이에 마찰 마모가 발생하여 상기 캠부재와 상기 밸브 사이에 갭이 형성되거나 내구성이 저하될 수 있다.

본 발명의 목적은 밸브들을 각각 리프트시키는 캠부재에서 상기 밸브들과 접하는 캠트랙의 형태를 개선하여 마찰 마모를 줄이고 내구성을 향상시키는 냉각수 제어밸브 유닛을 제공하는 것이다.

상기 오목홈은 상기 캠트랙을 따라서 연속적으로 형성될 수 있다.

상기 오목홈의 내측에는 상기 로드의 단부면과 포켓을 형성하는 포켓홈이 형성될 수 있다.

상기 포켓홈은 상기 캠트랙을 따라서 연속적으로 형성될 수 있다.

상기 밸브에 의해서 흐르는 냉각수가 상기 포켓홈 안에 충진되어 상기 캠트랙과 상기 로드 사이에 윤활작용을 할 수 있다.

상기 로드의 단부에는 볼록한 볼록부가 형성되고, 상기 오목홈은 상기 볼록부와 대응하는 형태를 가질 수 있다.

상기 볼록부는 반구형일 수 있다.

상기 캠부재는 디스크 형태를 가지며, 고정된 상태로 회전가능하세 배치되고, 상기 로드의 단부와 마주하는 일면에는 회전중심과 설정거리를 두고 상기 캠트랙이 회전방향으로 연속적으로 형성되고, 상기 캠트랙은 회전방향으로 그 높이가 가변되어 상기 로드를 밀도록 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 엔진은 실린더블럭 위에 배치되는 실린더헤드, 및

상기 실린더블럭과 상기 실린더헤드를 순환하는 냉각수를 제어하는 냉각수제어밸브를 포함하고, 상기 냉각수제어밸브는, 일측에 형성된 제1,2,3냉각수통로를 개폐하도록 배치되는 제1,2,3밸브, 상기 제1,2,3밸브에서 연장되는 제1,2,3로드, 회전위치에 따라서 상기 제1,2,3로드의 단부와 슬라이딩되면서, 상기 제1,2,3로드를 밀어내서 상기 제1,2,3밸브가 상기 제1,2,3냉각수통로를 개방하도록 하는 캠트랙에 형성된 캠부재, 및 상기 제1,2,3밸브의 일측을 탄성적으로 지지하여 상기 제1,2,3로드의 단부가 상기 캠부재에 밀착되도록 하는 탄성부재를 포함하고, 상기 캠트랙에는 상기 제1,2,3로드의 단부가 일부 삽입되는 오목홈이 형성될 수 있다.

상기 제1냉각수통로는 오일을 냉각시키는 오일쿨러와 연결되고, 상기 제2냉각수통로는 재순환배기가스를 냉각시키는 이지알쿨러와 연결되며, 상기 제3냉각수통로는 냉각수를 냉각시키는 라디에이터와 연결될 수 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 캠부재의 캠트랙에는 밸브의 로드와 대응하는 오목홈이 형성되고, 상기 로드의 단부가 상기 오목홈에 안착되어 상기 로드가 이탈되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 상기 오목홈의 안쪽에는 상기 로드의 단부면과 공간을 형성하는 포켓홈이 형성되고, 상기 포켓홈 안으로 냉각수가 충진되어 이들 사이에 윤활효과를 기대할 수 있다. 따라서, 밸브의 로드와 캠트랙 사이에 마찰 마모가 줄어들어 전체적인 냉각수 제어밸브 유닛의 내구성이 향상되고 정밀도가 안정적으로 유지된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 제어밸브 유닛을 구비한 엔진시스템에서 냉각수의 전체적인 흐름을 보여주는 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 제어밸브 유닛의 구조를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 제어밸브 유닛에서 캠부재와 로드의 결합구조를 보여주는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 제어밸브 유닛에서 캠부재와 로드의 결합구조를 보여주는 일부 측 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 제어밸브 유닛을 구비한 엔진시스템에서 냉각수의 전체적인 흐름을 보여주는 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 엔진시스템은 실린더헤드(100), 실린더블럭(110), 냉각수 제어밸브 유닛(120), 이지알쿨러(130), 히터코어(140), 라디에이터(150), 오일쿨러(160), 냉각수펌프(180), 및 제어부(170)를 포함한다.

상기 냉각수 제어밸브 유닛(120)는 상기 실린더헤드(100)에서 배출되는 헤드냉각수와 상기 실린더헤드(100)에서 배출되는 블럭냉각수를 공급받는다.

상기 헤드냉각수는 상기 실린더헤드(100)의 일측면에 형성된 헤드냉각수통로를 통해서 배출되고, 상기 블럭냉각수는 상기 실린더헤드(100)의 일측면에 형성된 블럭냉각수통로를 통해서 배출된다.

상기 냉각수 제어밸브 유닛은 상기 헤드냉각수와 상기 블럭냉각수를 각각 공급받아서, 상기 이지알쿨러(130)와 상기 히터코어(140)로 공급되는 냉각수를 제어하고, 상기 라디에이터(150)로 공급되는 냉각수를 제어하고, 상기 오일쿨러(160)로 공급되는 냉각수를 제어할 수 있다.

상기 제어부(170)는 상기 냉각수 제어밸브 유닛(120)를 제어하여, 상기 히터코어(140), 상기 이지알쿨러(130), 상기 라디에이터(150), 및 상기 오일쿨러(160)로 분배되는 냉각수를 각각 제어할 수 있다.

상기 냉각수펌프(180)는 상기 히터코어(140), 상기 이지알쿨러(130), 상기 라디에이터(150), 및 상기 오일쿨러(160)에서 배출되는 냉각수를 흡입하고, 상기 실린더블럭(110)의 일측으로 냉각수를 펌핑한다.

상기 실린더블럭(110)으로 공급된 냉각수의 일부는 상기 실린더헤드(100)의 하부 일측으로 공급되고, 나머지는 상기 실린더블럭(110)의 내부 냉각수자켓을 흐른다. 그리고, 상기 실린더헤드(100)로 공급된 냉각수를 상기 실린더헤드(100)의 내부 냉각수자켓을 흐른다.

상기 실린더헤드(100)를 지나는 냉각수와 상기 실린더블럭(110)을 지나는 냉각수는 합쳐저서 상기 냉각수 제어밸브 유닛(120)의 입구측으로 공급될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 히터코어(140)는 공급되는 냉각수를 이용하여 실내공기를 데우는 기능을 수행하고, 상기 이지알쿨러(130)는 공급되는 냉각수를 이용하여 배기라인에서 흡기라인으로 재순환되는 배기가스를 냉각시키는 기능을 수행한다.

아울러, 상기 오일쿨러(160)는 공급되는 냉각수를 이용하여 엔진 또는 변속기를 순환하는 오일의 온도를 냉각 또는 가열하는 기능을 수행하고, 상기 라디에이터(150)는 공급되는 냉각수의 열을 외부로 방출하는 기능을 수행한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 제어밸브 유닛의 구조를 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 2를 참조하면, 냉각수 제어밸브 유닛(120)은 밸브하우징(250)을 포함하고, 상기 밸브하우징(250)의 좌측에는 냉각수를 공급받는 냉각수입구(260)가 형성된다.

상기 냉각수 제어밸브 유닛(120)은 제1밸브(210a), 제2밸브(210b), 및 제3밸브(210c)를 포함하고, 상기 제1,2,3밸브(210a, b, c)는 각각 제1,2,3냉각수통로를 개폐하도록 배치된다.

상기 제1,2,3밸브(210a, b, c)의 상단부 중심부에서 상부측으로 제1,2,3로드(212a, b, c)가 각각 연장되고, 상기 제1,2,3로드(212a, b, c)의 상단부는 상기 캠부재(200)의 하면과 밀착된다.

상기 캠부재(200)의 하부면에는 상기 제1,2,3로드(212a, b, c)의 상단면과 밀착되는 캠트랙(300)이 형성되고, 상기 캠부재(200)가 회전중심축을 중심으로 회전하게 되면, 상기 캠부재(200)의 상기 캠트랙(300)이 상기 제1,2,3로드(212a, b, c)를 하부로 눌러서 상기 제1,2,3밸브(210a, b, c)가 상기 제1,2,3냉각수통로를 개폐하도록 한다.

탄성부재(205)는 상기 제1,2,3밸브(210a, b, c)의 하부면을 상부측으로 탄성적으로 지지하여, 상기 제1,2,3로드(212a, b, c)의 상단면이 상기 캠부재(200)의 캠트랙(300)에 밀착되도록 한다.

본 발명의 실시예에서, 상기 제1밸브(210a)는 상기 오일쿨러(160)로 공급되는 냉각수를 제어하고, 상기 제2밸브(210b)는 상기 이지알쿨러(130)와 상기 히터코어(140)로 공급되는 냉각수를 제어하며, 상기 제3밸브(210c)는 상기 라디에이터(150)로 공급되는 냉각수를 제어할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 제어밸브 유닛에서 캠부재와 로드의 결합구조를 보여주는 측면도이다.

도 3을 참조하면, 상기 캠부재(200)의 하부면에는 회전중심축과 설정거리를 두고 그 회전방향으로 상기 캠트랙(300)이 형성된다.

상기 캠트랙(300)은 상기 캠부재(200)의 회전방향으로 그 높이가 가변되도록 설정되어, 상기 캠부재(200)의 회전위치에 따라서 상기 캠트랙(300)이 상기 제1로드(212a)를 누르는 양을 조절할 수 있고, 상기 제1밸브(210a)의 개도량을 연속적으로 제어할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 제어밸브 유닛에서 캠부재와 로드의 결합구조를 보여주는 일부 측 단면도이다.

도 4를 참조하면, 상기 캠트랙(300)에는 상기 제1로드(212a)의 상단부가 안착되는 오목홈(505)이 형성되고, 상기 오목홈(505)의 안쪽에는 포켓홈(510)이 형성된다.

상기 오목홈(505)은 상기 캠트랙(300)의 회전방향으로 연속적으로 형성되어, 상기 제1로드(212a)의 상단부와 상기 오목홈(505)은 연속적으로 슬라이딩된다.

상기 제1로드(212a)의 상단부는 반구형의 형태를 갖는 볼록부(500)가 형성되고, 상기 오목홈(505)은 상기 제1로드(212a)의 상기 볼록부(500)와 대응하여 그 단면이 반원형으로 형성된다.

상기 제1로드(212a)의 상기 볼록부(500)가 상기 오목홈(505) 안에 배치된 상태에서 상기 제1로드(212a)의 상기 볼록부(500)와 상기 포켓홈(510) 사이에는 별도의 공간이 형성되고, 상기 포켓홈(510)에 의해서 형성된 공간 안에는 냉각수가 충진된다.

상기 포켓홈(510) 안에 충진된 냉각수는 상기 제1로드(212a)의 상기 볼록부(500)와 상기 캠트랙(300) 사이의 마찰 마모를 줄이고 윤활작용을 수행한다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

510: 포켓홈 300: 캠트랙
505: 오목홈 500: 볼록부
260: 냉각수입구 205: 탄성부재
200: 캠부재 250: 밸브하우징
210a, b, c: 제1,2,3밸브 212a, b, c: 제1,2,3로드

Claims

일측에 형성된 냉각수통로를 개폐하도록 배치되는 밸브;
상기 밸브에서 연장되는 로드;
회전위치에 따라서 상기 로드의 단부와 슬라이딩되면서, 상기 로드를 밀어내서 상기 밸브가 상기 냉각수통로를 개방하도록 하는 캠트랙에 형성된 캠부재; 및
상기 밸브의 일측을 탄성적으로 지지하여 상기 로드의 단부가 상기 캠부재에 밀착되도록 하는 탄성부재; 를 포함하고,
상기 캠트랙에는 상기 로드의 단부가 일부 삽입되는 오목홈이 형성되고,
상기 오목홈은 상기 캠트랙을 따라서 연속적으로 형성되며,
상기 오목홈의 내측에는 상기 로드의 단부면과 포켓을 형성하는 포켓홈이 형성된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어밸브 유닛.
삭제
삭제
제1항에서,
상기 포켓홈은 상기 캠트랙을 따라서 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어밸브 유닛.
제1항에서,
상기 밸브에 의해서 흐르는 냉각수가 상기 포켓홈 안에 충진되어 상기 캠트랙과 상기 로드 사이에 윤활작용을 하는 것을 특징으로 하는 냉각수 제어밸브 유닛.
제1항에서,
상기 로드의 단부에는 볼록한 볼록부가 형성되고, 상기 오목홈은 상기 볼록부와 대응하는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 냉각수 제어밸브 유닛.
제6항에서,
상기 볼록부는 반구형인 것을 특징으로 하는 냉각수 제어밸브 유닛.
제1항에서,
상기 캠부재는 디스크 형태를 가지며, 고정된 상태로 회전가능하세 배치되고,
상기 로드의 단부와 마주하는 일면에는 회전중심과 설정거리를 두고 상기 캠트랙이 회전방향으로 연속적으로 형성되고,
상기 캠트랙은 회전방향으로 그 높이가 가변되어 상기 로드를 밀도록 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각수 제어밸브 유닛.
실린더블럭 위에 배치되는 실린더헤드; 및
상기 실린더블럭과 상기 실린더헤드를 순환하는 냉각수를 제어하는 냉각수제어밸브를 포함하고,
상기 냉각수제어밸브는,
일측에 형성된 제1,2,3냉각수통로를 개폐하도록 배치되는 제1,2,3밸브;
상기 제1,2,3밸브에서 연장되는 제1,2,3로드;
회전위치에 따라서 상기 제1,2,3로드의 단부와 슬라이딩되면서, 상기 제1,2,3로드를 밀어내서 상기 제1,2,3밸브가 상기 제1,2,3냉각수통로를 개방하도록 하는 캠트랙에 형성된 캠부재; 및
상기 제1,2,3밸브의 일측을 탄성적으로 지지하여 상기 제1,2,3로드의 단부가 상기 캠부재에 밀착되도록 하는 탄성부재; 를 포함하고,
상기 캠트랙에는 상기 제1,2,3로드의 단부가 일부 삽입되는 오목홈이 형성되며,
상기 오목홈의 내측에는 상기 로드의 단부면과 포켓을 형성하는 포켓홈이 형성된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어밸브 유닛을 포함하는 엔진.
제9항에서,
상기 제1냉각수통로는 오일을 냉각시키는 오일쿨러와 연결되고, 상기 제2냉각수통로는 재순환배기가스를 냉각시키는 이지알쿨러와 연결되며, 상기 제3냉각수통로는 냉각수를 냉각시키는 라디에이터와 연결된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어밸브 유닛을 포함하는 엔진.
삭제
제9항에서,
상기 포켓홈은 상기 캠트랙을 따라서 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 냉각수 제어밸브 유닛을 포함하는 엔진.
제9항에서,
상기 밸브에 의해서 흐르는 냉각수가 상기 포켓홈 안에 충진되어 상기 캠트랙과 상기 로드 사이에 윤활작용을 하는 것을 특징으로 하는 냉각수 제어밸브 유닛을 포함하는 엔진.