KR102054446B1 - 오일 바이패스 밸브 - Google Patents

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KR102054446B1
KR102054446B1 KR1020190050560A KR20190050560A KR102054446B1 KR 102054446 B1 KR102054446 B1 KR 102054446B1 KR 1020190050560 A KR1020190050560 A KR 1020190050560A KR 20190050560 A KR20190050560 A KR 20190050560A KR 102054446 B1 KR102054446 B1 KR 102054446B1
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Abstract

본 발명은, 변속기 또는 엔진과, 오일을 냉각시키는 오일쿨러 사이에 설치되는 오일 바이패스 밸브에 있어서, 내부 중공부가 형성되되, 상기 변속기 또는 엔진측으로부터 오일이 유입되는 제1 포트와 상기 변속기 또는 엔진측으로 오일을 배출하는 제2 포트와, 상기 오일쿨러측으로부터 오일을 배출하는 제3 포트와, 상기 오일쿨러로부터 오일이 유입되는 제4 포트를 가진 바디, 및 상기 중공부에서 상기 변속기 또는 엔진측 오일의 온도에 따라 슬라이딩 이동하여 상기 바디 내 유로를 선택적으로 개폐하는 개폐부재를 포함하되, 상기 개폐부재는, 상기 변속기 또는 엔진측 오일의 온도가 상승하여 작동온도대역에 이르면, 외면이 상기 중공부의 내측면과 면접하여 상기 제1 포트를 통해 유입된 오일의 일부가 상기 제3 포트로 배출되고, 상기 개폐부재는, 상기 변속기 또는 엔진측 오일의 온도가 상기 작동온도대역을 초과하여 추가 상승하면, 상기 외면이 상기 중공부의 내측면을 따라 면접한 상태로 소정 거리만큼 추가로 슬라이딩 이동하는 것을 특징으로 하는 오일 바이패스 밸브를 제공한다.

Description

오일 바이패스 밸브 {OIL BYPASS VALVE}
본 발명은, 변속기 또는 엔진과, 오일을 냉각시키는 오일쿨러 사이에 설치되어, 변속기 또는 엔진의 오일온도에 따라 변속기 또는 엔진으로 바이패스시켜 변속기 또는 엔진의 오일온도 저하를 방지하거나, 오일쿨러로 유입시켜 오일을 냉각시키고 냉각된 오일을 변속기 또는 엔진으로 공급하도록 하는 오일 바이패스 밸브에 관한 것이다.
차량의 변속기나 엔진의 내부에는 변속동작 또는 회전운동을 위해 오일이 채워진다.
변속기나 엔진의 오일은, 온도가 낮으면 점도가 커져서 마찰손실이 증가하여 차량의 연비를 저해하거나 및 부품의 마모를 촉진시키며, 반대로 온도가 높으면 오일이 산폐되어 내구성이 저하되는 요인이 되므로, 최근에는 변속기 또는 엔진과, 오일을 냉각하는 냉각장치 사이에 온도에 따라 제어 가능한 밸브가 적용되고 있다.
도 1은 변속기 또는 엔진, 오일 바이패스 밸브 및 오일쿨러의 연결도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 변속기나 엔진(1)의 오일온도를 적정수준으로 유지하게 하기 위해, 공낵식 또는 수냉식 오일쿨러(2)를 이용할 수 있다. 이때 변속기 또는 엔진(1)을 오일쿨러(2)와 연결시키는 유로 상에는 변속기 또는 엔진(1)과 오일쿨러(2)를 순환하는 오일의 양을 제어하기 위한 오일 바이패스 밸브(3)가 설치될 수 있다.
오일 바이패스 밸브(3)는 변속기 또는 엔진(1)에 채워진 오일의 온도가 저온일 때에는 오일이 오일 바이패스 밸브(3)의 내부에서 바이패스되어 변속기 또는 엔진(1)으로 유입되도록 하고(도 1(b) 참조), 이와 반대로 오일의 온도가 고온일 때에는 오일이 오일 바이패스 밸브(3)를 거쳐 변속기 또는 엔진(1)과 오일쿨러(2)를 순환(도 1(a) 참조)하도록 하여 오일을 냉각시킨다.
오일의 온도가 특정 온도 대역 내에 있을 때 오일 바이패스 밸브(3)는 변속기 또는 엔진(1)으로부터 토출된 오일의 일부가 변속기 또는 엔진(1)으로 바이패스되도록 하고 나머지는 오일쿨러(2)로 순환토록 한다. 이때, 상기 특정 온도 대역 내 낮은 온도에서는 오일 바이패스 밸브(3)에서 변속기 또는 엔진(1)으로 돌려보내는 오일의 양이 오일쿨러(2)로 순환하는 양보다 적으며, 상기 특정 온도 대역 내 높은 온도에서는 오일 바이패스 밸브(3)에서 변속기 또는 엔진(1)으로 돌려보내는 오일의 양이 오일쿨러(2)로 순환하는 양보다 많다.
통상 오일 바이패스 밸브(3)의 작동온도는 70 ~ 85℃로서, 피스톤 내부에 수용되어 온도에 따라 부피가 팽창하는 왁스(wax)(도는 금속)에 의해 피스톤은 상하방향으로 슬라이딩하게 된다.
이때 피스톤의 스트로크(stoke) 길이는 4.5mm이지만, 오일의 온도가 85℃를 초과하게 되면 상기 왁스는 과다 팽창하여, 오일 바이패스 밸브(3)가 고장이 나는 경우가 발생한다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한 기술 제시가 필요한 실정이다.
KR 10-1744812 B1 KR 10-1619649 B1
본 발명은, 변속기 또는 엔진 오일의 과열에 의한 금속 또는 왁스의 과다팽창으로 발생할 수 있는 고장을 미연에 방지할 수 있는 오일 바이패스 밸브를 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 변속기 또는 엔진과, 오일을 냉각시키는 오일쿨러 사이에 설치되는 오일 바이패스 밸브에 있어서, 내부 중공부가 형성되되, 상기 변속기 또는 엔진측으로부터 오일이 유입되는 제1 포트와 상기 변속기 또는 엔진측으로 오일을 배출하는 제2 포트와, 상기 오일쿨러측으로부터 오일을 배출하는 제3 포트와, 상기 오일쿨러로부터 오일이 유입되는 제4 포트를 가진 바디, 및 상기 중공부에서 상기 변속기 또는 엔진측 오일의 온도에 따라 슬라이딩 이동하여 상기 바디 내 유로를 선택적으로 개폐하는 개폐부재를 포함하되, 상기 개폐부재는, 상기 변속기 또는 엔진측 오일의 온도가 상승하여 작동온도대역에 이르면, 외면이 상기 중공부의 내측면과 면접하여 상기 제1 포트를 통해 유입된 오일의 일부가 상기 제3 포트로 배출되고, 상기 개폐부재는, 상기 변속기 또는 엔진측 오일의 온도가 상기 작동온도대역을 초과하여 추가 상승하면, 상기 외면이 상기 중공부의 내측면을 따라 면접한 상태로 소정 거리만큼 추가로 슬라이딩 이동하는 것을 특징으로 하는 오일 바이패스 밸브를 제공한다.
일 실시예에 따라, 상기 개폐부재는, 상기 변속기 또는 엔진측 오일의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 변형부재를 포함하는 피스톤, 및 상기 피스톤의 상부 외주면에 결합되되, 소정 두께를 가진 밸브체를 포함하되, 상기 중공부의 내측면은, 상기 피스톤이 하사점인 경우 상기 밸브체의 외측면과 마주하는 제2 단턱부와, 상기 밸브체의 바닥면과 마주하는 제1 단턱부를 가질 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 개폐부재는, 상기 피스톤의 하부 외주면에 결합되는 탄성수단을 더 포함하고, 상기 탄성수단은, 상기 밸브체를 지지하여, 상기 변형부재의 수축시 상기 밸브체를 복원력으로 상승시키고, 상기 변형부재의 팽창시 상기 밸브체는 하강하여 압축될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 개폐부재는, 상기 피스톤에 삽입 설치되되, 상단이 밸브캡에 지지되는 샤프트를 더 포함하되, 상기 변형부재 팽창시 상기 샤프트는 외측으로 밀려 상기 피스톤을 하강슬라이딩시키고, 상기 변형부재 수축시 상기 피스톤은 상기 탄성수단의 복원력에 의해 승강슬라이딩시킬 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 밸브캡은, 상기 샤프트와 대응하는 위치에서 조절에 따라 승하강하여 상기 샤프트의 상사점의 위치를 제어하기 위한 조절노브를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제2 단턱부는, 상기 제1 및 제2 포트측에만 형성되고, 상기 제3 및 제4 포트측에는 형성되지 않아, 상기 바디 종단면은 비대칭일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 개폐부재의 최대 스트로크 길이는 8mm이되, 상기 제1 단턱부와 상기 제2 단턱부 간의 단차는 최소 3.5mm일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제2 단턱부 위에 안착되어 상기 제1 및 제2 단턱부 간의 단차를 조절하기 위한 세그먼트를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 개폐부재는, 상기 변속기 또는 엔진측 오일의 온도가 상기 작동온도대역에 미치지 못하는 저온시 상기 제1 포트를 통해 유입된 오일 중 일부는 상기 제2 포트를 통해 배출되고, 나머지 일부는 상기 제3 포트를 통해 배출될 수 있다.
본 발명에 따른 오일 바이패스 밸브는, 변속기 또는 엔진 오일의 과열에 의한 금속 또는 왁스의 과다팽창으로 발생할 수 있는 고장을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제1 및 제2 단턱부 간의 단차를 조절함으로써, 변속기 또는 엔진의 오일을 오일쿨러로 보내는 시점을 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 오일 바이패스 밸브에 초기 불량이 있어, 변속기 또는 엔진 측 오일온도의 상승에도 불구하고 밸브가 작동하지 않을 수 있으며, 그러하더라도 일부 오일이 오일쿨러로 배출되도록 함으로써 오일 온도가 과열되지 않도록 할 수 있다.
도 1은 변속기 또는 엔진, 오일 바이패스 밸브 및 오일쿨러의 연결도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 바이패스 밸브의 분해 사시도이다.
도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 바이패스 밸브의 종단면도이다.
도 5는 변속기 또는 엔진의 오일온도가 저온시 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 바이패스 밸브의 작동상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 변속기 또는 엔진의 오일온도가 고온시 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 바이패스 밸브의 작동상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오일 바이패스 밸브의 종단면도이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 초기 밸브체의 위치 상태를 나타낸 오일 바이패스 밸브의 종단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "유닛" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 바이패스 밸브의 분해 사시도이고, 도 3 및 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 바이패스 밸브의 종단면도이다.
도 2 내지 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 바이패스 밸브(100)는, 내부 중공부가 형성되되, 변속기 또는 엔진(1) 측으로부터 오일이 유입되는 제1 포트(111)와 상기 변속기 또는 엔진(1) 측으로 오일을 배출하는 제2 포트(112)와, 상기 오일쿨러(2) 측으로부터 오일을 배출하는 제3 포트(113)와, 상기 오일쿨러(2)로부터 오일이 유입되는 제4 포트(114)를 가진 바디(110)와, 상기 중공부에서 변속기 또는 엔진(1) 측 오일의 온도에 따라 슬라이딩 이동하여 바디(110) 내 유로를 선택적으로 개폐하는 개폐부재(130~150)를 포함할 수 있다.
개폐부재(130~150)는 변속기 또는 엔진(1) 측 오일의 온도가 상승하여 작동온도대역에 이르면, 외면이 상기 중공부의 내측면과 면접(面接)하여 제1 포트(111)를 통해 유입된 오일의 일부가 제3 포트(113)로 배출되고, 만약, 변속기 또는 엔진(1) 측 오일의 온도가 상기 작동온도대역을 초과하여 추가 상승하면, 외면이 상기 중공부의 내측면을 따라 면접한 상태로 소정 거리만큼 추가로 슬라이딩 이동하여, 변속기 또는 엔진 오일의 과열에 의한 변형부재의 과다팽창으로 발생할 수 있는 고장을 미연에 방지할 수 있다.
다만, 도 2 내지 4에 도시한 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 오일 바이패스 밸브가 구현될 수 있음은 물론이다.
이하, 각 구성요소들에 대해 살펴보기로 한다.
바디(110)는 내부에 밸브의 개폐동작을 위한 개폐부재(130~150)를 수용하기 위한 수용공간으로서 중공부를 갖되, 일측에는 삽입공(115)이 형성되어 상기 개폐부재(130~150)를 상기 중공부에 장착하거나 탈착할 수 있도록 개구될 수 있다.
바디(110)는 변속기나 엔진(1)으로부터 그리고 변속기나 엔진(1)으로 오일이 유입/유출되는 제1 및 제2 포트(111, 112)를 가질 수 있고, 또 오일쿨러(2)로부터 그리고 오일쿨러(2)로 오일이 유입/유출되는 제3 및 제4 포트(113, 114)를 가질 수 있다. 중공부 또는 개폐부재(130~150)의 위치를 중심으로 한 쌍의 제1 및 제2 포트(111, 112)와 또 다른 한 쌍의 제3 및 제4 포트(113, 114)로 나뉘어질 수 있고, 각 쌍은 변속기나 엔진(1) 또는 오일쿨러(2)와 연결되어, 변속기 또는 엔진(1)으로부터 토출된 오일의 적어도 일부가 변속기 또는 엔진(1)으로 바이패스되도록 하거나, 또는 변속기 또는 엔진(1)으로부터 토출된 오일의 적어도 일부가 오일쿨러(2)로 순환토록 할 수 있다.
이때 제1 내지 제4 포트(111~114) 각각에는 니플(121~124)의 일단이 결합되고, 니플(121~124)의 타단에는 변속기 또는 엔진(1)이나, 오일쿨러(2)가 결합되어, 변속기나 엔진(1), 오일 바이패스 밸브(3), 그리고 오일쿨러(2)의 유로를 형성할 수 있다. 도면부호 121a~124a는 니플오링으로서, 니플(121~124)과 포트(111~114) 사이에 개재되어, 니플(121~124)과 포트(111~114) 사이의 간극을 메워 오일의 누유를 방지할 수 있다.
바디(110)의 중공부에는 변속기 또는 엔진(1) 측 오일의 온도에 따라 슬라이딩 이동하여 바디(110) 내 유로를 선택적으로 개폐하는 개폐부재(130~150)를 포함할 수 있다.
바디(110)의 중공부는 제1 내지 제4 포트(111~114) 및 삽입공(115)과 연통되도록 형성되되, 개폐부재(130~150)는 제2 및 제4 포트(112, 114)로 분기되는 지점 위에 안착되어 피스톤(130) 및 이에 결합된 밸브체(140)가 승하강함으로써, 바이패스 유로를 개방하거나 폐쇄할 수 있다. 개폐부재(130~150)는 바디(110)의 일 측에 개구된 삽입공(115)을 통해 상기 중공부에 장착되거나 탈착될 수 있고, 상기 삽입공(115)은 밸브캡(160)과 체결되어 닫힐 수 있다.
이에 따라 개폐부재(130~150)는 바이패스 유로를 개방하여 변속기나 엔진(1) 측으로부터 유입된 오일을 바이패스하여 다시 변속기나 엔진(1)으로 배출하거나, 바이패스 유로를 폐쇄하여 변속기나 엔진(1) 측으로부터 유입된 오일을 오일쿨러(2) 측으로 이송할 수 있다. 물론, 개폐부재(130~150)는 바이패스 유로 일부를 개방(또는 폐쇄)하여 변속기나 엔진(1) 측으로부터 유입된 오일의 일부를 바이패스하여 다시 변속기나 엔진(1)으로 배출하고 나머지 일부를 오일쿨러(2) 측으로 이송할 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 상기 개폐부재(130~150)는 변속기나 엔진(1) 측 오일의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 변형부재(132)를 포함하는 피스톤(130)과, 피스톤(130)의 상부 외주면에 결합되는 소정 두께를 가진 밸브체(140)를 포함할 수 있다.
변형부재(132)는 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스(wax)나 금속으로서, 피스톤(130)에 닿는 오일, 즉 변속기나 엔진(1)으로부터 제1 포트(111)를 통해 유입된 오일의 온도에 따라 팽창함으로써 일측에 삽입된 샤프트(131)를 밀어내거나, 오일의 온도에 따라 수축함으로써 탄성수단(150)의 복원력에 의해 인출된 샤프트(131)가 변형부재(132) 내로 인입될 수 있다.
샤프트(131)는 피스톤(130) 및 변형부재(132)에 삽입 설치되되, 상단이 밸브캡(160)에 지지되어, 변형부재(132)의 팽창에 의한 샤프트(131)의 승강이동을 저지하고 반대작용으로 피스톤(130)의 하강이동을 유도할 수 있다. 이와 반대로, 변형부재(132) 수축시 피스톤(130)은 탄성수단(150)의 복원력에 의해 승강슬라이딩시키게 된다.
소정 두께를 가진 밸브체(140)는 피스톤(130)의 상부 외주면에 결합되어, 피스톤(130)이 승강할 때마다 밸브체(140)는 바디(110) 내부 중공부의 내측면과 면접하거나 이격되어, 바이패스 유로를 개폐할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 바디(110) 내부 중공부의 내측면은, 도 3 등에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 단턱부(S1, S2)를 가질 수 있다. 제1 및 제2 단턱부(S1, S2)는 중공부의 내주면을 따라 형성될 수 있으나 바람직하게는 제1 및 제2 포트(111, 112) 측에만 형성되고 제3 및 제4 포트(113, 114) 측에는 형성되지 않아 바디(110)의 종단면은 좌우가 다른 비대칭일 수 있다.
이렇게 바디(110)의 종단면은 좌우가 다른 비대칭으로서, 변속기나 엔진의 오일이 저온인 경우 오일쿨러측에서 오일이 바디(110) 내측으로 유입되는 것을 차단하여, 온도에 민감성을 갖는 변형부재(132)에 오일쿨러측에서 유입되는 오일이 접촉되지 않도록 하여, 온도에 민감한 바이패스 밸브의 작동 온도 범위를 사용자의 의도에 따라 정확하게 동작할 수 있도록 할 수 있다.
제1 및 제2 단턱부(S1, S2) 간에는 소정 길이 d만큼 단차를 이루도록 형성되어, 피스톤(130)이 하사점(bottom dead point)에 있는 경우, 소정 두께를 가진 밸브체(140)는 제1 및 제2 단턱부(S1, S2) 모두에 접하게 된다. 즉, 피스톤(130)이 하사점(bottom dead point)에 있는 경우, 밸브체(140)의 바닥면은 제1 단턱부(S1)와 접하고, 밸브체(140)의 외측면은 제2 단턱부(S2)와 접하게 된다.
결국, 변속기나 엔진(1) 측의 오일온도가 작동온도대역에 이르면 변형부재(132)의 팽창으로 샤프트(131)를 외측으로 밀어내 피스톤(130)은 반대작용으로 하강하며, 밸브체(140)의 외측면이 먼저 제2 단턱부(S2)와 접하여 바이패스 유로를 차단하게 된다.
이후, 변속기나 엔진(1) 측의 오일온도가 작동온도대역을 초과하여 추가 상승하면 밸브체(140)의 외측면이 상기 중공부 내측면과 면접한 상태로 소정 거리(d)만큼 슬라이딩 이동함으로써, 바이패스 유로가 차단된 상태를 지속한다.
여기서, 작동온도대역은 통상 70 ~ 85℃로서, 작동온도대역의 상한인 85℃에서 밸브체(140)의 하단면은 제2 단턱부(S2)의 상면까지 하강하여 바이패스 유로 차단을 시작하게 된다. 피스톤(130)이 상사점인 경우에 밸브체(140) 하단면이 있는 높이에서부터 상기 제2 단턱부(S2)의 상면까지의 높이는 대략 4.5mm로서, 변속기나 엔진(1) 측의 오일온도가 85℃에 이르면 피스톤(130)은 4.5mm를 이동할 수 있다.
이후, 작동온도대역의 상한인 85℃를 초과하는 온도까지 추가 상승하면 종래와 달리 피스톤(130)은 바이패스 유로가 차단된 상태를 지속하며 하강이동하되, 통상 피스톤의 최대 스트로크 길이가 8mm인 점을 고려하면, 추가로 최소 3.5mm를 추가 이동할 수 있도록 제1 단턱부(S1)와 제2 단턱부(S2) 간의 단차는 최소한 3.5mm인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 개폐부재(130~150)는 피스톤(130)의 하부 외주면에 결합되는 탄성수단(150)을 더 포함할 수 있다.
탄성수단(150)은 피스톤(130) 상부에 결합된 밸브체(140)를 지지하여, 변형부재(132)의 수축시 밸브체(140) 및 피스톤(130)을 복원력으로 상승시키고, 이와 반대로 변형부재(132)의 팽창시 밸브체(140) 및 피스톤(130)은 하강하여 압축되어, 에너지를 저장할 수 있다.
즉, 피스톤(130) 및 밸브체(140)는 변형부재(132)와 탄성수단(150)의 상호작용에 의해 승강함으로써, 밸브체(140)와 상기 중공부 내주면 간의 면접 여부에 따라 바이패스 유로를 개폐하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오일 바이패스 밸브(100)의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 5는 변속기 또는 엔진의 오일온도가 저온시 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 바이패스 밸브의 작동상태를 나타낸 도면이고, 도 6은 변속기 또는 엔진의 오일온도가 고온시 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 바이패스 밸브의 작동상태를 나타낸 도면이다.
일 예로, 오일 바이패스 밸브(100)의 작동온도대역을 70 ~ 85℃라고 가정하면, 오일의 온도가 70℃ 미만인 경우, 탄성수단(150)에 의해 밸브체(140)는 상부의 밸브캡(160)과 접하여, 제1 니플(121) 및 제1 포트(111)를 통해 유입된 오일은 바이패스 유로를 통해 제2 포트(112) 및 제2 니플(122)을 통해 변속기나 엔진(1) 측으로 바이패스된다(도 5 참조).
오일의 온도가 상승하여 70℃ 이상인 경우, 변형부재(132)는 팽창하여 샤프트(131)를 상향으로 밀어냄과 동시에 밸브체(140)를 하강시켜, 제1 니플(121) 및 제1 포트(111)를 통해 유입된 오일의 일부는 바이패스 유로를 통해 제2 포트(112) 및 제2 니플(122)을 통해 변속기나 엔진(1) 측으로 바이패스되고, 나머지 일부는 제3 포트(113) 및 제3 니플(123)을 통해 오일쿨러(2)로 배출되어 오일쿨러(2)를 거쳐 순환하여 냉각된 오일이 변속기나 엔진(1) 측으로 공급된다.
오일의 온도가 더욱 상승하여 85℃에 이른 경우, 변형부재(132)는 더욱 팽창샤프트(131)를 더 상향으로 밀어냄과 동시에 밸브체(140)를 더욱 하강시켜, 바이패스 유로가 차단되어 제1 니플(121) 및 제1 포트(111)를 통해 유입된 오일은 제3 포트(113) 및 제3 니플(123)을 통해 오일쿨러(2)로 배출되어 오일쿨러(2)를 거쳐 순환하여 냉각된 오일이 변속기나 엔진(1) 측으로 공급된다(도 6 참조).
한편, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오일 바이패스 밸브의 종단면도이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 밸브캡(160)은 샤프트(131)와 대응하는 위치에서 조절에 따라 승하강하여 샤프트(131)의 상사점의 위치를 제어할 수 있는 조절노브(161)를 포함할 수 있다.
일 예로, 조절노브(161)의 외주면에는 나사산이 형성되고, 조절노브(161)가 삽입되는 밸브캡(16)의 관통공 내주면에는 이에 대응하는 나사산이 형성되어, 조절노브(161)는 회전 조절에 따라 승하강할 수 있다.
이에 따라 샤프트(131)의 상단이 마주하는 밸브캡(161)의 높이가 조절됨으로써, 조절노브(161)가 위쪽으로 조정되면 변형부재(132)가 팽창하여 샤프트(131)가 상승할 때 조절노브(161)가 조정된 거리만큼 더 상승할 수 있어 더 높은 온도에서 밸브체(140)가 하강 슬라이딩을 하게 되므로 조절노브(161)가 조정된 만큼 오일온도가 더 높아야만 바이패스 유로가 차단될 수 있다. 이와 반대로 조절노브(161)가 아래쪽으로 조정되면 변형부재(132)가 팽창하여 샤프트(131)가 상승할 때 조절노브(161)가 조정된 거리만큼 더 상승하지 않더라도 더 낮은 온도에서 밸브체(140)가 하강 슬라이딩을 하게 되므로 조절노브(161)가 조정된 만큼 오일온도가 높지 않더라도 바이패스 유로가 차단될 수 있다.
물론, 조절노브(161)의 외주면에는 오링이 결합되어 오일의 누유를 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라, 제1 단턱부(S1) 위에 안착되어 제1 및 제2 단턱부(S1, S2) 간의 단차를 조절하기 위한 세그먼트(C1, C2)를 더 포함할 수 있다.
세그먼트(C1, C2)의 가감에 의해 제2 단턱부(S2)의 높이가 조절됨으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 바이패스 밸브(100)의 작동온도대역 상한을 낮추거나 높일 수 있다. 일 예로 작동온도대역이 70 ~ 85℃ 인 경우, 바이패스 유로가 차단되는 시점의 오일온도인 85℃를 높이거나 낮출 수 있다.
세그먼트(C1, C2)가 추가되어 제2 단턱부(S2)의 높이가 높아지면 밸브체(140)가 하강 거리가 짧더라도 바이패스 유로가 차단되고, 세그먼트(C1, C2)가 제거되어 제2 단턱부(S2)의 높이가 낮아지면 밸브체(140)가 하강 거리가 조금 더 길어져야 바이패스 유로가 차단되기 때문이다.
한편, 도 8a 및 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 초기 밸브체의 위치 상태를 나타낸 오일 바이패스 밸브의 종단면도이다.
도 8a 및 8b에 도시한 오일 바이패스 밸브(100)는, 변속기 또는 엔진(1) 측 오일의 온도가 작동온도대역에 미치지 못하는 저온시 초기 밸브체의 위치 상태를 나타낸 것이다. 즉, 개폐부재(130~150)는, 변속기 또는 엔진(1) 측 오일의 온도가 작동온도대역에 미치지 못하는 저온시 탄성수단(150)에 의해 밸브체(140)가 상부로 가압되더라도, 제1 니플(121) 및 제1 포트(111)를 통해 유입된 오일 중 일부는 바이패스 유로를 통해 제2 포트(112) 및 제2 니플(122)을 통해 변속기나 엔진(1) 측으로 바이패스되고, 또 다른 일부는 제3 포트(113) 및 제3 니플(123)을 통해 오일쿨러(2) 측으로 배출될 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 밸브캡(160)의 내측 바닥면, 상기 밸브체(140)의 상부면, 또는 상기 샤프트(131)의 상부 외주면에는 스페이서(170)를 더 포함할 수 있다(도 8a 참조).
스페이서(170)는 상기 밸브캡(160) 내측 바닥면과 상기 밸브체(140)의 상부면 사이에 개재되어 피스톤(130)의 상사점을 제한할 수 있고, 이에 따라 제1 니플(121) 및 제1 포트(111)를 통해 유입된 오일 중 일부는 상기 스페이서(170)에 의해 발생한 간극을 거쳐 제3 포트(113) 및 제3 니플(123)을 통해 오일쿨러(2) 측으로 배출되어 F2 유로를 형성하고, 또 다른 일부는 밸브체(140)의 외측면과 바디(110) 내부 중공부의 내측면 사이의 간극을 거쳐 제2 포트(112) 및 제2 니플(122)을 통해 변속기나 엔진(1) 측으로 바이패스되어 F1 유로를 형성할 수 있다.
오일 바이패스 밸브(100)에 초기 불량이 있어, 변속기 또는 엔진(1) 측 오일온도의 상승에도 불구하고 밸브가 작동하지 않을 수 있으며, 그러하더라도 일부 오일이 F2 유로를 따라 오일쿨러(2)로 배출되어 오일 온도가 과열되지 않도록 할 수 있다.
이와 다르게, 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 피스톤(130) 또는 상기 밸브체(140)는 일 측면에 형성된 유입공(141)과 다른 일 측면에 형성된 유출공(142)을 포함할 수 있고, 상기 유입공과 상기 유출공은 연통형성될 수 있다(도 8b 참조). 여기서 유입공(141) 및 유출공(142)은 적어도 하나일 수 있고, 제1 포트(111)를 통해 유입된 오일이 피스톤(130) 또는 상기 밸브체(140)로 유입되는 구멍을 유입공(141)으로 가리키고, 유입공(141)을 통해 유입된 오일이 유출되는 구멍을 유출공(142)으로 가리킬 뿐, 특정 구멍을 유입공(141) 및 유출공(142)으로 한정하지 않는다.
상기 유입공(141)으로부터 유입된 오일은 상기 유출공(142)으로 배출될 수 있으며, 제1 니플(121) 및 제1 포트(111)를 통해 유입된 오일 중 일부는 상기 유입공(141) 및 유출공(142)을 거쳐 제3 포트(113) 및 제3 니플(123)을 통해 오일쿨러(2) 측으로 배출되어 F3 유로를 형성하고, 또 다른 일부는 밸브체(140)의 외측면과 바디(110) 내부 중공부의 내측면 사이의 간극을 거쳐 제2 포트(112) 및 제2 니플(122)을 통해 변속기나 엔진(1) 측으로 바이패스되어 F1 유로를 형성할 수 있다.
마찬가지로, 오일 바이패스 밸브(100)에 초기 불량이 있어, 변속기 또는 엔진(1) 측 오일온도의 상승에도 불구하고 밸브가 작동하지 않을 수 있으며, 그러하더라도 일부 오일이 F3 유로를 따라 오일쿨러(2)로 배출되어 오일 온도가 과열되지 않도록 할 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 변속기 또는 엔진 2: 오일쿨러
3: 오일 바이패스 밸브 100: 오일 바이패스 밸브
110: 바디 111: 제1 포트
112: 제2 포트 113: 제3 포트
114: 제4 포트 115: 삽입공
121: 제1 니플 122: 제2 니플
123: 제3 니플 124: 제4 니플
121a, 122a, 123a, 124a: 니플오링 130: 피스톤
131: 샤프트 132: 변형부재
140: 밸브체 141: 유입공
142: 유출공 150: 탄성수단
160: 밸브캡 161: 조절노브
170: 스페이서 C1, C2: 세그먼트
S1: 제1 단턱부 S2: 제2 단턱부

Claims (8)

  1. 변속기 또는 엔진과, 오일을 냉각시키는 오일쿨러 사이에 설치되는 오일 바이패스 밸브에 있어서,
    내부 중공부가 형성되되, 상기 변속기 또는 엔진측으로부터 오일이 유입되는 제1 포트와 상기 변속기 또는 엔진측으로 오일을 배출하는 제2 포트와, 상기 오일쿨러측으로부터 오일을 배출하는 제3 포트와, 상기 오일쿨러로부터 오일이 유입되는 제4 포트를 가진 바디; 및
    상기 중공부에서 상기 변속기 또는 엔진측 오일의 온도에 따라 슬라이딩 이동하여 상기 바디 내 유로를 선택적으로 개폐하는 개폐부재;
    를 포함하고,
    상기 개폐부재는, 상기 변속기 또는 엔진측 오일의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 변형부재를 포함하는 피스톤과, 상기 피스톤의 상부 외주면에 결합되되, 소정 두께를 가진 밸브체를 포함하되,
    상기 중공부의 내측면은, 상기 피스톤이 하사점인 경우 상기 밸브체의 외측면과 마주하는 제2 단턱부와, 상기 밸브체의 바닥면과 마주하는 제1 단턱부를 가져,
    상기 개폐부재는, 상기 변속기 또는 엔진측 오일의 온도가 상승하여 작동온도대역에 이르면, 외면이 상기 중공부의 내측면과 면접하여 상기 제1 포트를 통해 유입된 오일의 일부가 상기 제3 포트로 배출되고, 상기 변속기 또는 엔진측 오일의 온도가 상기 작동온도대역을 초과하여 추가 상승하면, 상기 외면이 상기 중공부의 내측면을 따라 면접한 상태로 소정 거리만큼 추가로 슬라이딩 이동하며,
    상기 오일 바이패스 밸브는, 상기 제2 단턱부 위에 안착되어 상기 제1 및 제2 단턱부 간의 단차를 조절하기 위한 세그먼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 바이패스 밸브.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐부재는, 상기 피스톤의 하부 외주면에 결합되는 탄성수단을 더 포함하고,
    상기 탄성수단은, 상기 밸브체를 지지하여, 상기 변형부재의 수축시 상기 밸브체를 복원력으로 상승시키고, 상기 변형부재의 팽창시 상기 밸브체는 하강하여 압축되는 것을 특징으로 하는 오일 바이패스 밸브.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 개폐부재는, 상기 피스톤에 삽입 설치되되, 상단이 밸브캡에 지지되는 샤프트;
    를 더 포함하되,
    상기 변형부재 팽창시 상기 샤프트는 외측으로 밀려 상기 피스톤을 하강슬라이딩시키고, 상기 변형부재 수축시 상기 피스톤은 상기 탄성수단의 복원력에 의해 승강슬라이딩시키는 것을 특징으로 하는 오일 바이패스 밸브.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 밸브캡은, 상기 샤프트와 대응하는 위치에서 조절에 따라 승하강하여 상기 샤프트의 상사점의 위치를 제어하기 위한 조절노브;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일 바이패스 밸브.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 단턱부는, 상기 제1 및 제2 포트측에만 형성되고, 상기 제3 및 제4 포트측에는 형성되지 않아, 상기 바디 종단면은 비대칭인 것을 특징으로 하는 오일 바이패스 밸브.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐부재는,
    상기 변속기 또는 엔진측 오일의 온도가 상기 작동온도대역에 미치지 못하는 저온시 상기 제1 포트를 통해 유입된 오일 중 일부는 상기 제2 포트를 통해 배출되고, 나머지 일부는 상기 제3 포트를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 오일 바이패스 밸브.
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