KR101968614B1

KR101968614B1 - 차량용 써모스탯

Info

Publication number: KR101968614B1
Application number: KR1020170109567A
Authority: KR
Inventors: 장준호; 김영철; 고혁주
Original assignee: 인지컨트롤스 주식회사
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2019-04-12
Also published as: KR20190023590A; CN207245841U

Abstract

냉각수의 온도 변화에 따라 냉각수 유로 또는 바이패스 유로를 개폐하여 냉각수의 온도를 일정 온도로 유지하기 위한 차량용 써모스탯에 관한 것이다. 차량용 써모스탯은 하우징과, 왁스 케이스와, 승강부재와, 메인 밸브, 및 바이패스 밸브를 포함한다. 하우징은 냉각수 유로 및 바이패스 유로와 선택적으로 연통된다. 왁스 케이스는 하우징 내에 배치되고 일부가 하우징 외부로 노출되며, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된다. 승강부재는 왁스 케이스에 연결되며, 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동한다. 메인 밸브는 승강부재의 둘레에 고정되며, 승강부재가 이동함에 따라 냉각수 유로를 개폐한다. 바이패스 밸브는 왁스 케이스에서 하우징 외부로 노출된 부분의 둘레에 슬라이드 가능하게 결합되고, 왁스 케이스에 의하여 이동이 가이드 되며, 왁스 케이스가 이동함에 따라 바이패스 유로를 개폐한다.

Description

차량용 써모스탯{Thermostat for Vehicle}

본 발명은 차량용 써모스탯에 관한 것으로, 보다 상세하게는 왁스 케이스를 스테인리스 소재로 형성하고, 냉각수와 접촉하는 왁스 케이스를 하우징 내부에서 바이패스 유로 입구까지 연장함으로써 제조 비용은 감소하면서도 응답속도는 향상된 차량용 써모스탯에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 냉각시스템은 엔진을 적정온도로 유지시키기 위하여 예열시에는 냉각수를 엔진의 내부에서만 순환되게 하고, 일정 온도에 이르면 냉각수를 라디에이터로 순환시켜 냉각시킨 후 엔진으로 재유입시켜 엔진의 과열을 방지하는 역할을 한다.

이와 같은 냉각시스템은 냉각수가 순환하는 바이패스 관과 라디에이터 및 워터펌프가 순환되는 관로에 설치되고, 냉각수를 바이패스 관과 라디에이터로의 순환을 결정하는 써모스탯이 관로의 적정 위치에 설치된다.

이러한 써모스탯은 냉각수 관로에 설치되어, 엔진 내부의 냉각수 온도 변화에 따라 자동으로 통로를 개폐하여 냉각수 온도를 적절하게 조절하는 역할을 한다.

구체적으로, 종래의 써모스탯(1)은 냉각수 유로 및 바이패스 유로와 선택적으로 연통되는 하우징(11)과, 하우징(11) 내에 설치되며 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스(W)가 내부에 충진된 왁스 케이스(12)와, 왁스(W)의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동하는 승강부재(13)와, 승강부재(13)가 이동함에 따라 냉각수 유로를 개폐하는 메인 밸브(14)와, 승강부재(13)가 이동함에 따라 바이패스 유로를 개폐하는 바이패스 밸브(15), 및 왁스 케이스(12)의 하부에 연결되어 바이패스 밸브(15)를 지지하는 바이패스 케이스(16)를 포함한다.

이에 따라, 냉각수 온도가 일정 값 이상이면 왁스(W)가 팽창하고, 왁스(W)의 팽창력에 의해 승강부재(13) 및 바이패스 밸브(15)가 하부로 이동하게 된다. 그러면, 메인 밸브(14)는 냉각수 유로를 개방하고 바이패스 밸브(15)는 바이패스 유로를 차폐하는 형태가 되므로, 냉각수는 라디에이터 측으로 흐르게 된다.

그러나, 이러한 종래의 써모스탯(1)은 단순히 바이패스 밸브(15)를 지지하기 위하여 바이패스 케이스(16)를 별도로 제조한 후, 이를 왁스 케이스(12)에 조립해주어야만 하므로 써모스탯(1)의 제조 시간 및 작업 공수가 증가하는 문제가 있었다.

또한, 바이패스 케이스(16)로 인해 왁스 케이스(12)의 설치 면적이 줄어들게 되므로, 냉각수의 온도변화에 따른 응답 속도가 느린 문제가 있었다.

아울러, 왁스 케이스(12)의 경우 값비싼 황동 소재로 형성되므로 제조 비용이 증가하고, 가공이 어려운 소재의 특성상 단조 공정을 통해 왁스 케이스(12)를 가공해야만 하므로 공정 시간 및 공정비가 증가하는 문제가 있었다.

본 발명의 과제는 왁스 케이스를 가공이 용이하고 저렴한 스테인리스 소재로 형성하여 공정 시간 및 재료비를 감소시키며, 바이패스 케이스를 제거하여 왁스 케이스의 감온면적을 증가시킴으로써 감온성이 빠른 차량용 써모스탯을 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 써모스탯은 냉각수의 온도에 따라 엔진의 냉각수 유로 또는 바이패스 유로를 개방하는 것으로, 하우징과, 왁스 케이스와, 승강부재와, 메인 밸브, 및 바이패스 밸브를 포함한다. 하우징은 냉각수 유로 및 바이패스 유로와 선택적으로 연통된다. 왁스 케이스는 하우징 내에 배치되고 일부가 하우징 외부로 노출되며, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된다. 승강부재는 왁스 케이스에 연결되며, 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동한다. 메인 밸브는 승강부재의 둘레에 고정되며, 승강부재가 이동함에 따라 냉각수 유로를 개폐한다. 바이패스 밸브는 왁스 케이스에서 하우징 외부로 노출된 부분의 둘레에 슬라이드 가능하게 결합되고, 왁스 케이스에 의하여 이동이 가이드 되며, 왁스 케이스가 이동함에 따라 바이패스 유로를 개폐한다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 써모스탯은 하우징과, 왁스 케이스와, 승강부재와, 메일 밸브, 및 바이패스 밸브를 포함한다. 하우징은 냉각수 유로 및 바이패스 유로와 선택적으로 연통된다. 왁스 케이스는 일단은 하우징 내에 배치되고, 타단은 하우징 외부에 배치되며, 스테인리스 소재로 형성된다. 승강부재는 왁스의 상부에 접촉되는 다이어프램을 통해 왁스 케이스에 연결되며, 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동한다. 메인 밸브는 승강부재의 둘레에 고정되며, 승강부재가 이동함에 따라 냉각수 유로를 개폐한다. 바이패스 밸브는 하우징의 외부에 배치된 왁스 케이스의 둘레에 슬라이드 가능하게 결합되고, 왁스 케이스가 이동함에 따라 바이패스 유로를 개폐한다. 그리고, 차량용 써모스탯의 왁스 케이스는 한 몸으로 형성되어 상하 방향으로 길게 연장되고, 왁스 케이스의 내부에는 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 전체적으로 충진되는 왁스 수용공간이 형성되며, 왁스 수용공간은 하우징의 내부에서부터 바이패스 밸브가 결합된 부분까지 길게 연장되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 왁스 케이스가 가격이 저렴한 스테인리스 소재로 형성됨에 따라, 신속하게 공정 작업을 수행할 수 있으며, 재료비를 절감할 수 있게 된다.

또한, 왁스 케이스가 가공이 용이한 스테인리스 소재로 형성됨에 따라, 왁스 케이스를 프레스 공정을 통해 형성할 수 있으므로 왁스 케이스의 공정 시간 및 공정 비용을 절감할 수 있게 된다.

또한, 왁스 케이스의 외주면에 바이패스 밸브를 지지하기 위한 지지부재가 설치됨에 따라, 종래와 같이 왁스 케이스의 하부에 바이패스 밸브를 지지하기 위한 별도의 바이패스 케이스를 마련하지 않아도 된다. 이에 따라, 바이패스 케이스의 제조 공정 및 왁스 케이스와의 조립 공정 모두를 생략할 수 있으므로, 차량용 써모스탯의 공정 시간을 단축할 수 있게 된다.

또한, 바이패스 케이스가 제거됨에 따라 왁스 케이스의 설치 면적이 증가하게 되므로, 종래의 차량용 써모스탯과 비교하여 냉각수와 접촉하는 왁스의 양이 증가하게 된다. 따라서, 보다 빠르게 메인 밸브 및 바이패스 밸브를 개폐할 수 있으므로, 차량용 써모스탯의 응답속도를 증대시킬 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 써모스탯의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 차량용 써모스탯의 단면도.
도 4는 도 3에 있어서, 차량용 써모스탯이 바이패스 유로의 출구에 설치된 상태를 도시한 도면.
도 5는 도 3에 있어서, 차량용 써모스탯이 바이패스 유로의 입구에 설치된 상태를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 써모스탯의 단면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 차량용 써모스탯에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 동일한 구성에 대해서는 동일부호를 사용하며, 반복되는 설명, 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 발명의 실시형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 차량용 써모스탯의 단면도이다. 그리고, 도 4는 도 3에 있어서, 차량용 써모스탯이 바이패스 유로의 출구에 설치된 상태를 도시한 도면이고, 도 5는 도 3에 있어서, 차량용 써모스탯이 바이패스 유로의 입구에 설치된 상태를 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 차량용 써모스탯(100)은 하우징(110)과, 왁스 케이스(120)와, 엑추에이터(130)와, 메인 밸브(140), 및 바이패스 밸브(150)를 포함한다. 여기서, 차량용 써모스탯(100)은 엔진(Engine)과 라디에이터(Radiator) 사이에 설치되어 냉각수의 온도 변화에 따라 냉각수 유로(10) 또는 바이패스 유로(20)를 선택적으로 개방하는 것으로, 라디에이터(Radiator)로 흐르는 유량을 조절함으로써 냉각수를 일정 온도 범위로 유지시키기 위해 사용된다.

본 실시예에서는 기계식 써모스탯에 적용된 것으로 도시하였으나, 전기식 써모스탯에 적용될 수도 있다. 그리고, 본 실시예에서는 메인 밸브(140)는 차폐되고, 바이패스 밸브(150)는 개방된 상태, 즉 냉각수가 바이패스 유로(20)를 순환하는 상태를 기초로 설명하기로 한다.

하우징(110)은 자동차 엔진의 냉각수가 흐르는 유로에 연결될 수 있다. 구체적으로, 하우징(110)은 공급 유로(30)를 통해 엔진의 워터펌프(W/P)로부터 냉각수를 공급받으며, 라디에이터로부터 냉각수를 공급받기 위한 냉각수 유로(10)와, 엔진에서 배출된 냉각수가 바이패스되는 바이패스 유로(20)가 서로 교차되는 지점에 설치될 수 있고, 냉각수 유로(10) 및 바이패스 유로(20)와 선택적으로 연통될 수 있다.

하우징(110)은 내부에 각종 부품을 설치하기 위하여 중공의 형태를 가지며, 상부 및 하부에 각각 냉각수 통공(110a, 110b)이 형성될 수 있다. 여기서, 상부 냉각수 통공(110a)은 냉각수 유로(10)와 연통되고, 하부 냉각수 통공(110b)은 바이패스 유로(20)와 연통되도록 배치될 수 있다.

이에 따라, 하우징(110)은 후술되는 메인 밸브(140) 및 바이패스 밸브(150)의 개폐 여부에 따라 상부 냉각수 통공(110a) 및 냉각수 유로(10)를 연통 시키거나, 하부 냉각수 통공(110b) 및 바이패스 유로(20)를 연통시켜 냉각수의 흐름을 제어할 수 있는데, 자세한 설명은 후술하기로 한다.

왁스 케이스(120)는 하우징(110) 내에 배치되고, 일부가 하우징(110) 외부로 노출되며, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스(W)가 내부에 충진된다. 즉, 바이패스 유로(20)를 순환하는 냉각수의 온도가 상승하거나 하락하면, 열 전도에 의해 왁스 케이스(120) 및 왁스(W)의 온도 또한 상승하거나 하락하게 되고, 왁스(W)는 이러한 온도 변화에 의해 체적이 증가하거나 감소하여 팽창 또는 수축하게 되는 것이다.

다시 말하면, 바이패스 유로(20)를 순환하는 냉각수의 온도가 일정 값 이상이면 왁스(W)가 팽창하고, 냉각수의 온도가 일정 값 미만이면 왁스(W)가 수축하게 되는 것이다.

왁스 케이스(120)는 바이패스 유로(20)를 순환하는 냉각수의 온도 변화를 보다 빠르게 감지하기 위하여 바이패스 유로(20) 측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 왁스 케이스(120)는 하우징(110) 외부로 노출된 부분의 하단이 바이패스 유로(20)의 입구와 마주보도록 배치되고, 측부가 냉각수가 공급되는 공급 유로(30)와 마주보도록 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 왁스 케이스(120)는 스테인리스 스틸, 황동 등과 같은 스테인리스 소재로 형성될 수 있다. 스테인리스는 다른 금속에 비해 탄소량이 적고 내식성이 우수한 특수강으로, 기계적 성질이 좋아 알루미늄판의 1/3 두께로 같은 강도를 보이는 장점이 있다. 또한 경도에 비해 가공성이 좋고 가격이 저렴하기 때문에, 신속하게 왁스 케이스(120)를 제조할 수 있으며, 재료비를 절감할 수 있는 장점이 있다.

왁스 케이스(120)가 가공이 용이한 스테인리스 소재로 형성됨에 따라, 왁스 케이스(120)는 프레스 또는 단조 공정을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 왁스 케이스(120)의 전체 두께가 동일할 경우에는 프레스 공정을 통해 형성되는 것이 바람직하다.

이처럼 프레스 공정을 통해 왁스 케이스(120)를 형성할 수 있으므로, 왁스 케이스(120)의 공정 시간 및 작업 공수를 줄여 공정 비용을 절감할 수 있게 된다. 또한, 왁스 케이스(120)가 스테인리스 소재로 형성됨에 따라 강도가 향상되므로, 왁스 케이스(120) 자체의 두께를 감소시킬 수 있으므로 감온성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 왁스 케이스(120)의 두께가 부분 간 서로 상이할 경우에는 단조 공정을 통해 형성되는 것이 바람직하다.

승강부재(130)는 왁스 케이스(120)에 연결되며, 왁스(W)의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동한다. 이때, 왁스 케이스(120)로부터 왁스(W)가 흘러 넘치는 것을 방지하기 위하여, 왁스 케이스(120)는 왁스(W)가 팽창 또는 수축함에 따라 변형되는 다이어프램(121)을 더 포함할 수 있다. 그리고, 승강부재(130)는 다이어프램(121)의 상부에 접촉되는 형태로 이루어질 수 있다.

승강부재(130)는 하우징(110)의 내측 상부에 고정된 가이드 부재(111)를 따라 상하 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 냉각수의 온도가 일정 값 이상이면 왁스(W)는 팽창되어 다이어프램(121)을 상측 방향으로 가압한다. 그러면, 왁스 케이스(120) 내부의 압력은 하부로 집중되고, 이 압력에 의해 승강부재(130)는 가이드 부재(111) 내에서 하부로 슬라이드 이동하게 되는 것이다.

메인 밸브(140)는 승강부재(130)의 둘레에 고정되며, 승강부재(130)가 이동함에 따라 냉각수 유로(10)를 개폐하도록 형성될 수 있다. 이처럼 메인 밸브(140)가 냉각수 유로(10)를 개폐하도록 형성됨에 따라, 라디에이터 측으로 공급되는 냉각수 흐름을 제어할 수 있게 된다.

구체적으로, 메인 밸브(140)는 상부 냉각수 통공(110a)과 하부 냉각수 통공(110b) 사이에 설치되어 하우징(110) 내의 중공을 상하로 구획할 수 있다. 그리고, 메인 밸브(140)의 외측 상면은 하우징(110)의 내부에 형성된 단턱(112)과 밀착하도록 형성되어 있어, 공급 유로(30)로에서 배출되는 냉각수가 냉각수 유로(10)로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

이에 따라, 승강부재(130)가 하부로 이동하면, 하우징(110)의 단턱(112)에 밀착된 메인 밸브(140) 또한 하부로 이동하여 하우징(110)과 메인 밸브(140) 사이에 공간이 형성된다. 즉, 메인 밸브(140)에 의해 차폐되어 있던 냉각수 유로(10)가 개방되고, 냉각수는 냉각수 유로(10)를 순환할 수 있게 되는 것이다.

메인 밸브(140)와 승강부재(130) 사이의 고정을 위하여 승강부재(130)는 고정부재(131)를 더 포함할 수 있다. 고정부재(131)는 승강부재(130)의 상측 둘레, 보다 구체적으로는 메인 밸브(140)가 배치된 부위의 상측 둘레를 따라 설치될 수 있다. 이처럼 승강부재(130)의 둘레에 고정부재(131)가 설치됨에 따라, 승강부재(130)가 메인 밸브(140)에 지지되어 하부로 이탈하지 않게 된다.

바이패스 밸브(150)는 왁스 케이스(120)에서 하우징(110) 외부로 노출된 부분의 둘레에 슬라이드 가능하게 결합되고, 왁스 케이스(120)에 의하여 이동이 가이드될 수 있다. 그리고, 바이패스 밸브(150)는 왁스 케이스(120)가 이동함에 따라 바이패스 유로(20)를 개폐할 수 있다. 여기서, 바이패스 밸브(150)는 메인 밸브(140)와 동일한 방향으로 이동하나, 개폐 여부는 서로 다르게 진행될 수 있다. 다시 말하면, 메인 밸브(140)가 냉각수 유로(10)를 개방하면 바이패스 밸브(150)는 바이패스 유로(20)를 차폐하고, 메인 밸브(140)가 냉각수 유로(10)를 차폐하면 바이패스 밸브(150)는 바이패스 유로(20)를 개방하도록 이루어지는 것이다.

즉, 왁스(W)가 팽창해서 승강부재(130)가 하부로 이동하는 경우에는 바이패스 밸브(150)는 바이패스 유로(20)를 차폐하는 것이다. 그러면 왁스 케이스(120)는 바이패스 유로(20)의 입구 측으로 이동하고, 바이패스 밸브(150)는 바이패스 유로(20)의 입구 단턱에 걸린 상태로 왁스 케이스(120)에 슬라이드 된다. 이에 따라, 냉각수는 냉각수 유로(10)를 통해 라디에이터로만 공급되어 냉각될 수 있게 된다.

이와 반대로, 왁스(W)가 수축해서 승강부재(130)가 상부로 이동하는 경우에는 왁스 케이스(120)가 상부로 이동하게 된다. 그러면 지지부재(160)가 바이패스 밸브(150)에 걸려서 바이패스 밸브(150)가 상부로 이동하며 바이패스 유로(20)를 개방하게 된다. 이에 따라, 냉각수는 다시 바이패스 유로(20)를 통해 엔진 내에서만 순환될 수 있게 된다.

한편, 바이패스 밸브(150)를 왁스 케이스(120)에 지지하기 위하여, 왁스 케이스(120)는 외부로 노출된 부위의 하측 둘레를 따라 삽입 홈부(120a)가 형성될 수 있다. 그리고, 삽입 홈부(120a)에는 바이패스 밸브(150)를 지지하기 위한 지지부재(160)가 설치될 수 있다.

이처럼 바이패스 밸브(150)를 지지하기 위한 지지부재(160)가 왁스(W)케이스의 외주면에 형성됨에 따라, 종래와 같이 왁스 케이스(120)의 하부에 바이패스 밸브(150)를 지지하기 위한 별도의 바이패스 케이스(16)를 마련하지 않아도 된다.

이에 따라, 바이패스 케이스(16)의 제조 공정 및 왁스 케이스(120)와의 조립 공정 모두를 생략할 수 있으므로, 차량용 써모스탯(100)의 공정 시간을 단축할 수 있게 된다.

또한, 바이패스 케이스(16)가 제거됨에 따라 왁스 케이스(120)의 설치 면적이 증가하게 되므로, 종래의 써모스탯(1)과 비교하여 냉각수와 접촉하는 왁스(W)의 양이 증가하게 된다. 따라서, 보다 빠르게 메인 밸브(140) 및 바이패스 밸브(150)를 개폐할 수 있으므로, 차량용 써모스탯(100)의 응답속도를 증대시킬 수 있게 된다.

지지부재(160)는 오링 형태로 형성될 수 있다. 이에 따라, 지지부재(160)를 통해 바이패스 밸브(150)를 지지하는 동시에 왁스 케이스(120)와 바이패스 밸브(150) 사이의 고정력을 향상시킬 수 있게 된다.

차량용 써모스탯(100)은 제1 탄성부재(170)와, 제2 탄성부재(180)를 더 포함할 수 있다.

제1 탄성부재(170)는 하우징(110)에 대하여 메인 밸브(140)를 탄력적으로 지지한다. 이처럼 제1 탄성부재(170)가 더 구비됨에 따라, 냉각수의 온도가 하강하여 왁스(W)가 수축하면 제1 탄성부재(170)의 복원력에 의해 메인 밸브(140) 및 승강부재(130)는 상승하게 되고, 냉각수 유로(10)는 다시 차폐될 수 있게 된다.

제2 탄성부재(180)는 왁스 케이스(120)에 대하여 바이패스 밸브(150)를 탄력적으로 지지한다. 이처럼 제2 탄성부재(180)가 더 구비됨에 따라, 냉각수의 온도가 하강하여 왁스(W)가 수축하면 지지부재(160)에 걸려서 바이패스 밸브(150)는 상승하게 되고, 바이패스 유로(20)는 다시 개방될 수 있게 된다. 즉, 제2 탄성부재(180)는 바이패스 밸브(150)가 바이패스 유로(20)를 막았을 때, 바이패스 밸브(150)를 가압하여 바이패스 유로(20)를 차폐할 수 있다.

이때, 제2 탄성부재(180)의 상측 일면을 지지하기 위하여 왁스 케이스(120)의 외주면에는 단턱(122)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 제2 탄성부재(180)의 하측면은 바이패스 밸브(150)에 지지되고 상측면은 왁스 케이스(120)의 단턱(122)에 지지될 수 있다.

이처럼 왁스 케이스(120)에 단턱(122)이 형성됨에 따라, 제2 탄성부재(180)를 지지하기 위한 별도의 지지물을 마련하지 않아도 되므로 왁스 케이스(120)의 설치면적을 증가시킬 수 있게 된다.

도 4를 참조하여 차량용 써모스탯(100)을 통해 엔진(ENG)의 출구측 온도를 제어하는 동작을 설명하면 아래와 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 차량용 써모스탯(100)은 엔진(ENG)의 출구 측에 배치될 수 있다. 여기서, 차량용 써모스탯(100)이 엔진(ENG)의 출구 측에 배치된 때에는 워터펌프(W/P)의 토출압이 차량용 써모스탯(100)에 작용하여, 메인 밸브(140) 및 바이패스 밸브(150)의 개변 시 부하를 크게 받는다. 그리고, 과열된 엔진(ENG)의 출구측 온도를 제어하므로, 차량용 써모스탯(100)의 온도가 높다.

이 상태에서 바이패스 유로(20)를 통해 엔진(ENG)의 출구 측을 순환하는 냉각수의 온도가 일정 값 이상이면, 왁스 케이스(120) 내에 충진된 왁스(W)의 체적이 증가하게 되어 팽창하게 된다. 여기서, 왁스 케이스(120)는 비교적 저렴하고 가공이 용이한 스테인리스 소재로 형성될 수 있다.

왁스(W)가 팽창함에 따라 다이어프램(121)은 상측 방향으로 가압되고, 왁스 케이스(120) 내부의 압력은 하부로 집중된다. 이러한 압력에 의해 승강부재(130)는 가이드 부재(111)를 따라 하부로 슬라이드 이동한다.

그러면, 승강부재(130)에 고정된 메인 밸브(140) 또한 하부로 이동하게 되고, 하우징(110)과 메인 밸브(140) 사이에는 공간이 형성된다. 이에 따라, 메인 밸브(140)에 의해 차폐되어 있던 냉각수 유로(10)는 개방되고, 공급 유로(30)에서 배출되는 냉각수는 냉각수 유로(10)를 통해 라디에이터(RAD)로 공급된다. 그리고, 라디에이터(RAD)에 의해 냉각된 냉각수는 워터펌프(W/P)에 의해 엔진(ENG)으로 공급된다.

한편, 승강부재(130)가 하부로 이동하면 왁스 케이스(120)에 지지되는 바이패스 밸브(150) 또한 하부로 이동하게 된다. 이에 따라, 바이패스 밸브(150)는 하부에 배치된 바이패스 유로(20)를 차폐할 수 있게 된다. 즉, 메인 밸브(140)가 냉각수 유로(10)를 개방하면 바이패스 밸브(150)는 바이패스 유로(20)를 차폐하는 것이다. 그러면, 바이패스 유로(20)로 공급되는 냉각수의 공급은 중단되고, 냉각수는 냉각수 유로(10)로만 공급되어 라디에이터(RAD)를 통해 냉각될 수 있게 된다.

다시 말하면, 엔진(ENG)의 출구 측을 순환하는 냉각수의 온도가 일정 값 이상이면, 냉각수는 엔진(ENG) → 써모스탯(100) → 라디에이터(RAD) → 워터펌프(W/P) → 엔진(ENG) 순으로 이동하며 고온의 냉각수 온도를 저온으로 낮추어 준다.

만약, 라디에이터(RAD)에 의해 냉각수의 온도가 일정 값 미만이 되면 왁스(W)는 수축하게 되고, 승강부재(130)는 제1 탄성부재(170)의 복원력에 의해 상승하게 된다. 그러면 메인 밸브(140)에 의해 냉각수 유로(10)는 차폐되고, 바이패스 밸브(150)에 의해 바이패스 유로(20)는 개방되므로, 냉각수는 다시 바이패스 유로(20)를 순환할 수 있게 된다. 즉, 엔진(ENG)의 출구 측을 순환하는 냉각수의 온도가 일정 값 미만이면, 냉각수는 엔진(ENG) → 써모스탯(100) → 바이패스 유로(20) → 워터펌프(W/P) → 엔진(ENG) 순으로 이동하며 엔진(ENF)의 과냉을 방지할 수 있게 된다.

도 5를 참조하여 차량용 써모스탯(100)을 통해 엔진(ENG)의 입구측 온도를 제어하는 동작을 설명하면 아래와 같다.

도 5에 도시된 바와 같이, 차량용 써모스탯(100)은 엔진(ENG)의 입구 측에 배치될 수 있다. 여기서, 차량용 써모스탯(100)이 엔진(ENG)의 입구 측에 배치된 때에는 워터펌프(W/P)의 토출압에 의해 메인 밸브(140) 및 바이패스 밸브(150)가 개방되지 않아야 한다. 그리고, 라디에이터(RAD)와 엔진(ENG)의 혼합수를 제어하므로, 차량용 써모스탯(100)의 온도가 낮다.

이 상태에서 바이패스 유로(20)를 통해 엔진(ENG)의 출구 측을 순환하는 냉각수의 온도가 일정 값 이상이면, 왁스 케이스(120) 내에 충진된 왁스(W)의 체적이 증가하게 되어 팽창하게 된다.

이에 따라, 메인 밸브(140) 및 바이패스 밸브(150)는 하부로 이동하게 되고, 이러한 이동에 의해 냉각수 유로(10)는 개방되고 바이패스 유로(20)는 차폐된다. 이처럼 냉각수 유로(10)가 개방됨에 따라, 엔진(ENG)을 통과한 냉각수는 냉각수 유로(10)를 통해 라디에이터(RAD)로 공급된다. 그리고, 라디에이터(RAD)에 의해 냉각된 냉각수는 차량용 써모스탯(100)을 지나 워터펌프(W/P)에 의해 엔진(ENG)으로 공급된다.

즉, 엔진(ENG)의 입구 측을 순환하는 냉각수의 온도가 일정 값 이상이면, 냉각수는 엔진(ENG) → 라디에이터(RAD) → 써모스탯(100) → 워터펌프(W/P) → 엔진(ENG) 순으로 이동하며 고온의 냉각수 온도를 저온으로 낮추어 준다.

반대로, 엔진(ENG)의 입구 측을 순환하는 냉각수의 온도가 일정 값 미만이면, 냉각수는 엔진(ENG) → 바이패스 유로(20) → 써모스탯(100) → 워터펌프(W/P) → 엔진(ENG) 순으로 이동하며 엔진(ENF)의 과냉을 방지할 수 있게 된다.

한편, 차량용 써모스탯(100)은 전기식 차량용 써모스탯으로 형성될 수 있다. 이를 위하여, 전기식 차량용 써모스탯(100)은 센서부와, 히터 등의 발열부재를 더 포함할 수 있다.

센서부는 하우징(110)에 설치되어 냉각수의 온도를 검출한다. 그리고, 발열부재는 왁스 케이스(120) 내에 설치되고, 외부에서 전원을 공급받아 발열하며 왁스(W)를 가열한다. 이렇게 왁스(W)가 가열되어 팽창하면, 전기식 차량용 써모스탯(100) 전술한 동작과 동일하게 구동할 수 있다. 여기서, 센서부 및 발열부재의 구조는 이미 공지된 기술이므로, 도면 및 자세한 설명은 생략하기로 한다.

전술한 바와 같이, 차량용 써모스탯(100)은 왁스 케이스(120)가 가격이 저렴한 스테인리스 소재로 형성됨에 따라, 신속하게 공정 작업을 수행할 수 있으며, 재료비를 절감할 수 있게 된다.

또한, 왁스 케이스(120)가 가공이 용이한 스테인리스 소재로 형성됨에 따라, 왁스 케이스(120)를 프레스 공정을 통해 형성할 수 있으므로 왁스 케이스(120)의 공정 시간 및 공정 비용을 절감할 수 있게 된다.

또한, 왁스 케이스(120)의 외주면에 바이패스 밸브(150)를 지지하기 위한 지지부재(160)가 설치됨에 따라, 종래와 같이 왁스 케이스(120)의 하부에 바이패스 밸브(150)를 지지하기 위한 별도의 바이패스 케이스를 마련하지 않아도 된다. 이에 따라, 바이패스 케이스의 제조 공정 및 왁스 케이스(120)와의 조립 공정 모두를 생략할 수 있으므로, 차량용 써모스탯(100)의 공정 시간을 단축할 수 있게 된다.

또한, 바이패스 케이스가 제거됨에 따라 왁스 케이스(120)의 설치 면적이 증가하게 되므로, 종래의 차량용 써모스탯(100)과 비교하여 냉각수와 접촉하는 왁스(W)의 양이 증가하게 된다. 따라서, 보다 빠르게 메인 밸브(140) 및 바이패스 밸브(150)를 개폐할 수 있으므로, 차량용 써모스탯(100)의 응답속도를 증대시킬 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 써모스탯의 단면도이다. 본 실시예에서는 앞서 설명한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하기로 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 차량용 써모스탯(200)은 하우징(210)과, 왁스 케이스(220)와, 승강부재(230)와, 메인 밸브(240), 및 바이패스 밸브(250)를 포함한다.

하우징(210)은 냉각수 유로(10) 및 바이패스 유로(20)와 선택적으로 연통된다. 이때, 하우징(210)의 상부에는 냉각수 유로(10)와 연통되는 상부 냉각수 통공(210a)이 형성되고, 하부에는 바이패스 유로(20)와 연통되는 하부 냉각수 통공(210b)이 형성될 수 있다.

왁스 케이스(220)는 일단(221)이 하우징(210) 내에 배치되고, 타단(222)은 하우징(210) 외부에 배치되며, 스테인리스 소재로 형성될 수 있다. 이처럼 왁스 케이스(220)가 가공이 용이한 스테인리스 소재로 형성됨에 따라, 왁스 케이스(220)는 프레스 또는 단조 공정을 통해 형성될 수 있다.

구체적으로, 왁스 케이스(220)는 한 몸으로 형성되어 상하 방향으로 길게 연장되고, 왁스 케이스(220)의 내부에는 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스(W)가 전체적으로 충진되는 왁스 수용공간이 형성될 수 있다. 그리고, 왁스 수용공간은 하우징(210)의 내부에서부터 바이패스 밸브(250)가 결합된 부분까지 길게 연장될 수 있다.

그리고, 왁스 케이스(220)는 하우징(210)의 외부에 배치된 타단(222)의 하측 둘레를 따라 삽입 홈부(222a)가 형성되고, 삽입 홈부(222a)에는 바이패스 밸브(250)를 지지하기 위한 지지부재(260)가 설치될 수 있다.

한편, 왁스 케이스(220)는 하우징(210) 내에 배치된 부위의 지름이 하우징의 외부에 배치된 부위의 지름보다 크게 형성될 수 있는데, 이는 일단(221)과 타단(222) 사이에 단턱(223)을 형성하기 위함이다. 이에 따라, 제2 탄성부재(280)는 왁스 케이스(220)에 대하여 바이패스 밸브(250)를 탄력적으로 지지할 수 있게 된다. 이때, 왁스 케이스(220)의 타단(222)은 바이패스 유로(20)를 순환하는 냉각수의 온도 변화를 보다 빠르게 감지하기 위하여 바이패스 유로(20)의 입구에 배치될 수 있다.

승강부재(230)는 왁스(W)의 상부에 접촉되는 다이어프램(224)을 통해 왁스 케이스(220)에 연결되며, 왁스(W)의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동한다.

메인 밸브(240)는 승강부재(230)의 둘레에 고정되며, 승강부재(230)가 이동함에 따라 냉각수 유로(10)를 개폐한다. 여기서, 메인 밸브(240)는 제1 탄성부재(270)를 통해 하우징(210)에 대하여 탄력적으로 지지될 수 있으며, 메인 밸브(240)와 승강부재(230) 사이의 고정력 향상을 위하여 승강부재(230)의 상측 둘레에는 고정부재(231)가 설치될 수 있다.

바이패스 밸브(250)는 하우징(210)의 외부에 배치된 왁스 케이스(220)의 둘레에 슬라이드 가능하게 결합되고, 왁스 케이스(220)가 이동함에 따라 바이패스 유로(20)를 개폐하다. 이때, 메인 밸브(240)가 냉각수 유로(10)를 개방하면 바이패스 밸브(250)는 바이패스 유로(20)를 차폐하고, 메인 밸브(240)가 냉각수 유로(10)를 차폐하면 바이패스 밸브(250)는 바이패스 유로(20)를 개방하도록 형성될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10.. 냉각수 유로
20.. 바이패스 유로
30.. 공급 유로
110.. 하우징
120.. 왁스 케이스
130.. 승강부재
140.. 메인 밸브
150.. 바이패스 밸브
160.. 지지부재
170.. 제1 탄성부재
180.. 제2 탄성부재

Claims

냉각수의 온도에 따라 엔진의 냉각수 유로 또는 바이패스 유로를 개방하는 차량용 써모스탯에 있어서,
상기 냉각수 유로 및 상기 바이패스 유로와 선택적으로 연통되는 중공의 하우징;
상기 하우징 내에 배치되고 일부가 상기 하우징 외부로 노출되며, 상기 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된 왁스 케이스;
상기 왁스 케이스에 연결되며, 상기 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동하는 승강부재;
상기 승강부재의 둘레에 고정되며, 상기 승강부재가 이동함에 따라 상기 냉각수 유로를 개폐하는 메인 밸브; 및
상기 왁스 케이스에서 상기 하우징 외부로 노출된 부분의 둘레에 슬라이드 가능하게 결합되고, 상기 왁스 케이스에 의하여 이동이 가이드 되며, 상기 왁스 케이스가 이동함에 따라 상기 바이패스 유로를 개폐하는 바이패스 밸브;
를 포함하며,
상기 왁스케이스의 일단은 상기 하우징 내부에 배치되고, 타단은 상기 하우징 외부에 배치되며, 상기 왁스케이스의 타단은 상기 바이패스 밸브를 관통하고,
상기 왁스 케이스는 한 몸으로 형성되어 길게 연장되며, 상기 왁스 케이스의 내부에는 전체적으로 왁스가 충진되는 왁스 수용공간이 형성되며,
상기 왁스 수용공간이 상기 바이패스 밸브를 관통하여 길게 형성되어 상기 바이패스 밸브가 상기 바이패스 유로를 차폐시에도 상기 왁스 수용공간의 일부는 상기 바이패스 유로 내부에 배치되는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 왁스 케이스는 스테인리스 소재로 형성되는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 왁스 케이스는 스테인리스 스틸 또는 황동 소재로 형성되는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 왁스 케이스는 프레스 또는 단조 공정을 통해 형성되는 차량용 써모스탯.
삭제
제1항에 있어서,
상기 왁스 케이스는 하측 둘레를 따라 삽입 홈부가 형성되고,
상기 삽입 홈부에는 상기 바이패스 밸브를 지지하기 위한 지지부재가 설치되는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 하우징에 대하여 상기 메인 밸브를 탄력적으로 지지하는 제1 탄성부재와,
상기 왁스 케이스에 대하여 상기 바이패스 밸브를 탄력적으로 지지하는 제2 탄성부재를 포함하는 차량용 써모스탯.
제7항에 있어서,
상기 왁스 케이스의 외주면에는 상기 제2 탄성부재의 상측 일면을 지지하기 위한 단턱이 형성된 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 메인 밸브가 상기 냉각수 유로를 개방하면, 상기 바이패스 밸브는 상기 바이패스 유로를 차폐하고,
상기 메인 밸브가 상기 냉각수 유로를 차폐하면, 상기 바이패스 밸브는 상기 바이패스 유로를 개방하는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 하우징에 설치되어 상기 냉각수 온도를 검출하는 센서부와,
상기 왁스 케이스 내에 설치되며, 외부에서 전원을 공급받아 발열하는 발열부재를 더 포함하는 차량용 써모스탯.
냉각수의 온도에 따라 엔진의 냉각수 유로 또는 바이패스 유로를 개방하는 차량용 써모스탯에 있어서,
상기 냉각수 유로 및 상기 바이패스 유로와 선택적으로 연통되는 중공의 하우징;
일단은 상기 하우징 내에 배치되고, 타단은 상기 하우징 외부에 배치되며, 스테인리스 소재로 형성된 왁스 케이스;
왁스의 상부에 접촉되는 다이어프램을 통해 상기 왁스 케이스에 연결되며, 상기 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동하는 승강부재;
상기 승강부재의 둘레에 고정되며, 상기 승강부재가 이동함에 따라 상기 냉각수 유로를 개폐하는 메인 밸브; 및
상기 하우징의 외부에 배치된 왁스 케이스의 둘레에 슬라이드 가능하게 결합되고, 상기 왁스 케이스가 이동함에 따라 상기 바이패스 유로를 개폐하는 바이패스 밸브;를 포함하고,
상기 왁스 케이스는 한 몸으로 형성되어 상하 방향으로 길게 연장되고, 상기 왁스 케이스의 내부에는 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 전체적으로 충진되는 왁스 수용공간이 형성되며, 상기 왁스 수용공간은 상기 하우징의 내부에서부터 상기 바이패스 밸브가 결합된 부분까지 길게 연장되며,
상기 왁스케이스의 타단은 상기 바이패스 밸브를 관통하고,
상기 왁스 수용공간이 상기 바이패스 밸브를 관통하여 길게 형성되어 상기 바이패스 밸브가 상기 바이패스 유로를 차폐시에도 상기 왁스 수용공간의 일부는 상기 바이패스 유로 내부에 배치되는 차량용 써모스탯.
제11항에 있어서,
상기 왁스 케이스는 프레스 또는 단조 공정을 통해 형성되는 차량용 써모스탯.
삭제
제11항에 있어서,
상기 왁스 케이스는 상기 하우징의 외부에 배치된 타단의 하측 둘레를 따라 삽입 홈부가 형성되고,
상기 삽입 홈부에는 상기 바이패스 밸브를 지지하기 위한 지지부재가 설치되는 차량용 써모스탯.
제11항에 있어서,
상기 하우징에 대하여 상기 메인 밸브를 탄력적으로 지지하는 제1 탄성부재와,
상기 왁스 케이스에 대하여 상기 바이패스 밸브를 탄력적으로 지지하는 제2 탄성부재를 포함하는 차량용 써모스탯.
제11항에 있어서,
상기 왁스 케이스는 상기 하우징 내에 배치된 부위의 지름이 상기 하우징의 외부에 배치된 부위의 지름보다 크게 형성된 차량용 써모스탯.