KR102192901B1

KR102192901B1 - 차량용 냉각수 제어 모듈장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR102192901B1
Application number: KR1020190076135A
Authority: KR
Inventors: 정형영; 홍영대; 조은상; 박상현
Original assignee: 인지컨트롤스 주식회사
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2020-12-18

Abstract

개시된 본 발명에 의한 차량용 냉각수 제어 모듈장치는, 차량용 엔진의 온도를 제어하기 위한 냉각수의 공급 제어를 위한 것으로서, 내부에 냉각수의 유로가 마련되는 하우징부, 하우징부에 마련되어 냉각수를 펌핑하는 펌프부 및, 펌프부와 이웃하도록 하우징부에 마련되어 펌프부로부터 공급받은 냉각수의 유로 방향을 제어하는 밸브부를 포함하며, 펌프부와 밸브부는 하우징부에 상호 연결되도록 일체로 결합되어 모듈화되되, 밸브부는 펌프부로부터 배출되는 냉각수의 유동 방향을 벗어난 위치에 위치한다. 이러한 구성에 의하면, 밸브와 펌프가 모듈화됨에 따른 원가 절감 및 다운사이징(Downsizing)이 가능하며, 냉각 유동 저항 문제를 개선하여 효율 향상에 기여할 수 있다.

Description

차량용 냉각수 제어 모듈장치 및 그 제어 방법{VEHICLE COOLING WATER CONTROL MODULE APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 차량용 냉각수 제어 모듈장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 냉각수 흐름을 제어하는 솔레노이드 밸브와 냉각수를 펌핑하는 펌프를 모듈화하여 냉각수 흐름을 제어함으로써 효율을 향상시킬 수 있는 차량용 냉각수 제어 모듈장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 솔레노이드 밸브는 전자석의 흡입력에 의해 그 유로의 방향을 전환하거나 유량을 조절할 수 있는 밸브이다. 이러한 솔레노이드 밸브는 공작기계 내지는 각종 기계 장치의 유압 또는 공기압 제어 등에 이용되고, 전자석의 흡입작동을 전자스위치에 의해 원격으로 조작할 수 있으며, 회로의 무부하 또는 시퀸스 작용 등을 자동으로도 할 수 있다.

한편, 솔레노이드 밸브는 내부에 구비된 밸브부재를 이동시켜 밸브부재와 포트 사이의 출입구를 변환시킴으로써, 냉각수의 유로의 방향을 전환하거나 유량을 조절하며, 주로 차량용 냉각수 스위치 밸브로 적용된다. 또한, 솔레노이드 밸브가 적용되는 냉각수 유로에는 냉각수를 펌핑하여 공급력을 제공하기 위한 펌프가 장착되며, 솔레노이드 밸브와 펌프는 각각 별도로 구성됨이 일반적이다.

한편, 근래에는 솔레노이드 밸브의 제어를 통한 안전성 확보와 함께, 컴팩트한 차량 구성을 확보하기 위한 다양한 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 추세이다.

대한민국 공개특허공보 제10-2017-0136506호

본 발명의 목적은 밸브와 펌프를 상호 일체로 모듈화함에 있어 유동 저항에 따른 간섭을 방지할 수 있는 고효율의 차량용 냉각수 제어 모듈장치 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 차량용 냉각수 제어 모듈장치는, 차량용 엔진의 온도를 제어하기 위한 냉각수의 공급 제어를 위한 것으로서, 내부에 상기 냉각수의 유로가 마련되는 하우징부, 상기 하우징부에 마련되어, 상기 냉각수를 펌핑하는 펌프부 및, 상기 펌프부와 이웃하도록 상기 하우징부에 마련되어, 상기 펌프부로부터 공급받은 상기 냉각수의 유로 방향을 제어하는 밸브부를 포함하며, 상기 펌프부와 밸브부는 상기 하우징부에 상호 연결되도록 일체로 결합되어 모듈화되되, 상기 밸브부는 상기 펌프부에 의해 상기 냉각수가 배출되는 토출구의 중심선으로부터 벗어난 위치에 위치한다.

또한, 상기 하우징부는, 상기 펌프부를 지지하며, 외부로부터 상기 냉각수가 공급되는 공급관 및 상기 펌프부에 의해 상기 냉각수가 외부로 배출되는 토출구가 마련되는 제1하우징, 상기 밸브부를 지지하며, 상기 펌프부로부터 배출된 상기 냉각수가 유입되는 유입구와 상기 냉각수가 외부로 배출되는 적어도 두개의 배출관이 마련되는 제2하우징 및, 상기 토출구와 유입구를 상호 연결하는 연결 유로가 마련되도록 상기 제1 및 제2하우징를 상호 연통시키는 연결 하우징을 포함하며, 상기 연결 유로는 상기 토출구로부터 상기 유입구를 향해 갈수록 직경이 점차 확장되거나 직경이 일정할 수 있다.

또한, 상기 펌프부로부터 배출된 상기 냉각수가 상기 밸브부와 직접 접촉되지 않도록, 상기 토출구의 외측에 접하는 접선에 대해 접하거나 상기 토출구의 중심선으로부터 멀어지는 방향으로 상기 접선으로부터 벗어난 위치에 상기 밸브부가 위치할 수 있다.

또한, 상기 밸브부는, 상기 제2하우징의 내부에 위치하여, 전자기력에 의한 왕복 구동력을 발생시키는 솔레노이드, 상기 솔레노이드와 연결되어, 직선 왕복 구동되는 밸브 로드 및, 상기 밸브 로드로부터 직경 방향으로 확장되어 상기 적어도 두개의 배출관을 선택적으로 밀폐시키는 적어도 두개의 밸브 시트를 포함하며, 상기 제1하우징으로부터 배출된 상기 냉각수는 상기 밸브 로드에 직접 충돌되지 않을 수 있다.

또한, 상기 밸브 로드는 상기 토출구의 외측에 접하는 접선에 대해 접하거나 상기 토출구의 중심선으로부터 멀어지는 방향으로 상기 접선으로부터 벗어난 위치에 위치할 수 있다.

또한, 상기 밸브 로드는 상기 토출구의 중심선에 대해 이격된 위치에 중심선이 위치하며, 상기 밸브 로드와 토출구 각각의 중심선 사이의 간격은 상기 토출구의 반경과 상기 밸브 로드의 반경의 합보다 크거나 같을 수 있다.

또한, 상기 냉각수의 유로 변경 신호가 입력되면, 상기 펌프부의 구동력을 감소시키며, 상기 밸브부에 의해 상기 유로가 변경된 이후에는 상기 펌프부의 구동력이 원복될 수 있다.

또한, 상기 하우징부는 사출 성형을 위한 개구가 일측에 관통 형성되며, 상기 개구에는 상기 냉각수의 유로를 마주하는 면에 상기 냉각수의 유동 방향을 가이드하는 가이드면이 마련되는 캡이 융착될 수 있다.

또한, 상기 제2하우징에는 사출 성형을 위한 개구가 관통 형성되어 캡에 의해 실링되며, 상기 캡은 상기 냉각수의 유로와 마주하는 면에 상기 냉각수의 유동 방향으로 상기 냉각수의 회전력을 가이드하기 위한 가이드면이 마련될 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 차량용 냉각수 제어 모듈장치의 제어 방법은, 차량용 엔진의 온도를 제어하기 위한 냉각수를 펌핑하는 펌프부와, 상기 냉각수의 유로를 제어하는 밸브부를 하나의 하우징부에 상호 연결되도록 일체로 모듈화시킨 차량용 냉각수 제어 모듈장치의 차량용 냉각수 제어 모듈장치의 제어 방법에 관한 것으로서, 상기 냉각수의 유로 변경 신호가 입력되면, 상기 펌프부의 구동력을 감소시키는 단계, 상기 밸브부가 상기 냉각수의 유로를 변경하는 단계 및, 상기 펌프부의 구동력을 원복시키는 단계를 포함한다.

또한, 상기 펌프부에 의해 상기 냉각수가 배출되는 상기 펌프부의 토출구의 외측에 접하는 접선에 대해 접하거나 상기 토출구의 중심선으로부터 멀어지는 방향으로 상기 접선으로부터 벗어난 위치에 상기 밸브부를 위치시킬 수 있다.

또한, 상기 하우징부는, 상기 펌프부를 지지하는 제1하우징, 상기 밸브부를 지지하는 제2하우징 및, 상기 제1 및 제2하우징을 상호 연결하는 연결 하우징을 포함하는 하우징부를 마련하며, 상기 연결 하우징의 내부에는 상기 제1하우징으로부터 상기 제2하우징을 향해 직경이 점차 확장되거나 직경이 일정한 연결 유로가 마련될 수 있다.

또한, 상기 연결 유로의 중심선으로부터 이격되어 편심된 위치의 상기 제2하우징 내부에 상기 밸브부를 위치시키되, 상기 연결 유로와 상기 밸브부 각각의 중심선 사이의 간격은 상기 연결 유로의 반경과 상기 밸브부의 반경의 합보다 크거나 같을 수 있다.

또한, 상기 하우징부는 사출 성형을 위한 개구가 일측에 관통 형성되어 캡에 의해 실링되며, 상기 캡은 상기 냉각수의 유로와 마주하는 면에 상기 냉각수를 유동 방향으로 가이드하기 위한 가이드면이 마련될 수 있다.

또한, 상기 펌프부의 구동력을 감소시키는 단계는, 상기 펌프부의 회전수를 감소시켜 상기 펌프부의 회전력에 의해 배출되는 상기 냉각수의 유량과 유압을 감소시킬 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 펌프부와 밸브부가 상호 일체로 마련되어 모듈화됨으로써, 기존의 펌프와 밸브를 상호 연결시키기 위한 부속품들이 불필요해짐에 따른 원가 절감 및 다운사이징(Downsizing)이 가능하다.

둘째, 펌프부로부터 밸브부로 유입되는 냉각수가 밸브부와 직접 충돌되지 않도록 구성됨으로써, 냉각수의 유동 저항 발생을 억제하여 수격 현상 또한, 감소시킬 수 있게 된다. 즉, 펌프부의 토출구 중심선이 밸브부의 중심선과 일치하지 않음으로써, 냉각수는 밸브 로드의 외경을 타고 회전하며 유동 저항을 감소시켜 펌프부의 토출 성능을 증가시킬 수 있게 된다.

셋째, 펌프부에서 발생되는 유량과 유압을 밸브 구동시에만 일시적으로 저하시킴으로써, 높은 전자기력이 불필요해지고 밸브 작동시의 유동 간섭이 감소하여 밸브 사이즈를 줄일 수 있고 수명 증가에 기여할 수 있게 된다.

넷째, 기존의 각각 독립적으로 제어되는 펌프부와 밸브부를 상호 모듈화하여 동시 제어할 수 있어, 제어 효율 향상에 기여할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 차량용 냉각수 제어 모듈장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 일 실시예에 의한 차량용 냉각수 제어 모듈장치를 우측 및 후측에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 3은 도 2의 A-A선을 따라 절단한 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B선을 따라 절단한 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 제1배출관이 개방되도록 밸브부가 동작된 상태를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 6은 제2배출관이 개발되도록 밸브부가 동작된 상태를 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시된 C영역을 개략적으로 확대 도시한 부분 확대도이다.
도 8은 도 7에 도시된 캡을 개략적으로 도시한 사시도이다. 그리고,
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 차량용 냉각수 제어 모듈장치의 제어 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 차량용 냉각수 제어 모듈장치(1)를 정면에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 차량용 냉각수 제어 모듈장치(1)를 각각 우측과 후측에서 바라본 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 또한, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 A-A선, B-B선을 따라 각각 절단한 상태가 도시된다.

도 1 내지 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 냉각수 제어 모듈장치(1)는 하우징부(10), 펌프부(60) 및 밸브부(70)를 포함하여, 차량용 엔진의 온도를 제어하기 위한 냉각수(W)의 공급을 제어한다.

참고로, 차량용 엔진은 과열로 인한 오작동, 파손 등을 방지하기 위해, 기 설정된 온도 범위로 항시 조절되어야 한다. 이에 따라, 엔진으로 냉각된 냉각수를 공급하여 기 설정된 온도범위로 엔진을 냉각시키며, 엔진의 열에 의해 가열된 냉각수는 엔진으로부터 배출되어 재 냉각된 후, 엔진으로 재 공급될 수 있다.

하우징부(10)는 내부에 냉각수(W)의 유로가 마련된다. 이러한 하우징부(10)는 후술할 밸브부(70)와 펌프부(60)를 각각 지지하도록 구획된 제1 및 제2하우징(20)(30)을 포함하며, 제1 및 제2하우징(20)(30) 사이는 연결 하우징(40)을 통해 상호 연통된다.

제1하우징(20)에는 도 1 및 도 2의 도시와 같이, 외부의 냉각수(W)가 공급되는 공급관(21)이 마련된다. 공급관(21)을 통해 유입된 냉각수(W)는 도 3 및 도 4의 도시와 같이, 토출구(22)를 통해 배출됨으로써, 연결 하우징(40)을 거쳐 제2하우징(30)으로 공급된다.

제2하우징(30)에는 도 3 및 도 4의 도시와 같이, 토출구(22)를 통해 제1하우징(20)으로부터 배출된 후, 연결 하우징(40)을 경유한 냉각수(W)가 유입되는 유입구(31)가 관통 형성된다. 여기서, 도 4의 도시와 같이, 연결 하우징(40)에는 토출구(22)와 유입구(31)를 상호 연결시키는 연결 유로(41)가 마련된다. 여기서, 연결 유로(41)의 직경은 토출구(22)로부터 유입구(31)를 향해 갈수록 점차 확장되거나 직경이 일정하도록 형성됨으로써, 냉각수(W)의 유량 저항을 감소시킴이 좋다.

또한, 제2하우징(30)에는 미도시된 엔진 또는 라디에이터로 냉각수(W)를 배출시키는 제1 및 제2배출관(32)(33)이 마련된다. 본 실시예에서는 제1배출관(32)이 엔진(미도시)과 연결되어 기 설정 온도로 냉각된 냉각수(W)를 공급하며, 제2배출관(33)은 기 설정 온도 이상으로 가열된 냉각수(W)를 라디에이터(미도시)로 공급하는 것으로 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않음은 당연하다.

한편, 하우징부(10)는 플라스틱과 같은 합성수지 재질로 형성될 수 있으나, 꼭 이에 한정되지 않는다.

펌프부(60)는 도 3의 도시와 같이, 하우징부(10)의 내부에 마련되어, 냉각수(W)를 펌핑한다. 이러한 펌프부(60)는 도 5와 같이, 제1하우징(20)에 마련된 공급관(21)를 통해 냉각수(W)가 유입된다. 이렇게 유입된 냉각수(W)는 펌프부(60)의 펌핑력 즉, 회전력에 의해 후술할 밸브부(70)로 공급된다.

펌프부(60)는 브러시리스(BLDC) 모터를 포함하는 모터(61)의 구동력 즉, 회전력으로 제1하우징(20)으로 냉각수(W)를 펌핑하여 유입시킨 후, 회전력을 통해 냉각수(W)를 제1하우징(20)의 토출구(22)로 배출시킨다. 이때, 펌프부(60)는 모터(61)와 연결되어 회전되는 임펠러(62)를 구비하며, 임펠러(62)는 회전을 통하여 냉각수(W)를 흡입 및 배출한다.

밸브부(70)는 하우징부(10)에 마련되되, 펌프부(60)가 마련되는 제1하우징(20)과 이웃하는 제2하우징(30)에 마련되어, 펌프부(60)로부터 공급받은 냉각수(W)의 유로 방향을 제어한다. 즉, 밸브부(70)는 펌프부(60)와 상호 이웃하도록 하나의 하우징부(10)에 상호 연결되도록 일체로 결합되어 모듈화됨으로써, 펌프부(60)로부터 배출된 냉각수(W)를 밸브부(70)가 직접 제공받는다. 즉, 펌프부(60) 및 밸브부(70)가 각각 독립적으로 제조되어 차량에 각각 독립적으로 장착된 후에 별도의 연결 부속품을 이용해 상호 연결되지 않고, 펌프부(60) 및 밸브부(70)가 하나의 하우징부(10)에 대해 상호 연결되도록 일체로 형성되거나 결합되어 모듈화되는 것이다. 이렇게 펌프부(60) 및 밸브부(70)는 모듈화되어 차량에 장착됨으로써, 연결 부속품이 불필요함에 따른 조립성 및 제조성이 우수할 뿐만 아니라, 동시에 제어가 용이한 이점을 가진다.

이러한 밸브부(70)는 도 3과 같이, 솔레노이드(71), 밸브 로드(72), 제1밸브 시트(73) 및 제2밸브 시트(74)를 포함한다.

솔레노이드(71)는 전자기력에 의해 구동력을 발생시킨다. 이러한 솔레노이드(71)는 자세히 도시되지 않았으나, 전자기력을 발생시키는 코일과 코일이 외주면에 감겨지는 플런저를 포함할 수 있다. 참고로, 코일에 전자기력이 인가됨으로써 자기장이 발생되면, 발생된 자기장에 의해 플런저가 후술할 밸브 로드(72)를 직선 왕복 구동시키게 된다.

밸브 로드(72)는 솔레노이드(71)와 연결되어, 솔레노이드(71)의 전자기력에 의해 직선 방향으로 왕복 구동된다. 이러한 밸브 로드(72)는 제1 및 제2배출관(32)(33) 사이에서 직선 방향으로 구동됨으로써, 냉각수(W)의 흐름을 제어하게 된다.

한편, 도 4의 도시와 같이, 임펠러(62)의 회전력에 의해 시계방향으로 유동되는 냉각수(W)가 토출구(22)를 통해 토출된 후 연결 유로(41)를 거쳐 제2하우징(30)의 유입구(31)로 유입된다. 이때, 밸브 로드(72)는 토출구(22)의 중심선(L1)에 대해 편심되게 위치한다. 보다 구체적으로, 밸브부(70)의 중심선인 밸브 로드(72)의 중심선(L2)은 토출구(22)의 중심선(L1)에 대해 소정 간격(d) 이격되도록 편심된다. 여기서, 토출구(22)와 밸브 로드(72) 각각의 중심선(L1)(L2) 사이의 간격(d)인 편심량은 펌프부(60)의 토출구(22) 반경과 밸브 로드(72)의 반경의 합보다 크거나 같다.

이로 인해, 밸브 로드(72)는 토출구(22)의 외측에 접하는 접선(L3)에 대해 접하거나 토출구(22)의 중심선(L1)으로부터 멀어지는 방향으로 접선(L3)을 벗어난 위치에 위치한다. 이러한 밸브 로드(72)의 위치로 인해, 토출구(22)로부터 배출된 냉각수(W)가 연결 유로(41)를 거쳐 유입구(31)로 유입됨에 있어서, 밸브 로드(72)와 직접적인 충돌이 발생되지 않고 냉각수(W)가 밸브 로드(72)의 외경을 타고 회전하도록 유동된다. 이로 인해, 밸브부(70)와의 충돌에 의한 냉각수(W)의 유동 저항을 최소화하여, 펌프부(60)의 토출 성능을 증가시킴과 아울러, 수격 현상을 감소시킬 수 있게 된다.

또한, 제1하우징(20)의 토출구(21)와 제2하우징(30)의 유입구(31)를 상호 연결시키는 연결 유로(41)는 토출구(21)로부터 유입구(31)를 향해 갈수록 직경이 같거나 직경이 일정함에 따라, 연결 유로(41)를 경유하는 냉각수(W)의 유동 저항 발생도 방지된다.

제1 및 제2밸브 시트(73)(74)는 밸브 로드(72)에 대해 직경 방향으로 확장되는 형상을 가지며, 상호 마주하도록 이격된다. 이러한 제1 및 제2밸브 시트(73)(74)는 제1 및 제2배출관(32)(33)를 각각 차단할 수 있도록 형성된다.

보다 구체적으로, 도 5와 같이, 밸브 로드(72)가 솔레노이드(71)의 전자기력에 의해 제2배출관(33) 측으로 이동하면, 제2밸브 시트(74)가 제2배출관(33)을 차단하여, 냉각수(W)가 개방된 제1배출관(32)으로 배출되게 된다. 또한, 도 6의 도시와 같이, 밸브 로드(72)가 솔레노이드(71)의 전자기력에 의해 제1배출관(32) 측으로 이동하면, 제1밸브 시트(73)가 제1배출관(32)을 차단하여, 냉각수(W)가 개방된 제2배출관(33)을 통해 배출된다.

한편, 도 7의 도시와 같이, 하우징부(10)의 사출 성형을 위해 개구(34)가 형성되며, 이러한 개구(34)를 통해 냉각수(W)가 누출됨을 차단하기 위해 캡(50)이 장착된다. 여기서, 캡(50)은 도 8과 같이, 절곡된 결합턱(51)을 구비하여, 개구(34)에 대해 레이저 융착과 같은 결합 방식에 의해 결합되어, 개구(34)를 실링한다. 즉, 캡(50)은 단순한 융착 구조를 가지고 개구(34)에 결합됨으로써, 조립 시간 저감과 함께 원가 절감에 기여한다.

또한, 캡(50)은 도 7의 도시와 같이, 냉각수(W)를 유동 방향으로 가이드하기 위한 가이드면(52)이 마련된다. 가이드면(52)은 밸브부(70) 측으로 유입되는 냉각수(W)의 시계방향 회전력을 가이드하기 위해 곡률진 형상을 가짐으로써, 냉각수(W)의 유동 저항을 감소시킬 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명에서 설명하는 펌프부(60)와 밸브부(70)는 하우징부(10)의 제1 및 제2하우징(20)(30)에 각각 지지되며, 제1 및 제2하우징(20)(30)의 사이에 냉각수(W)의 연결 유로(41)가 마련된다. 그로 인해, 펌프부(60)와 밸브부(70)는 상호 일체로 하나의 하우징부(10)에 지지되어 모듈화됨으로써, 기존의 각각 독립적으로 마련된 펌프와 밸브를 상호 연결시키기 위한 부속품들이 불필요해진다. 이와 같이, 펌프부(60)와 밸브부(70)가 모듈화되어 불필요한 부속품이 삭제됨에 따라, 제조 원가를 저감시킬 수 있으며 다운사이징(Downsizing)에 유리하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 차량용 냉각수 제어 모듈장치(1)는 도 9과 같은 제어 방법으로 냉각수(W)의 유로를 제어한다.

도 9를 참고하면, 우선, 도 1 내지 도 4의 도시와 같이, 하우징부(10)에 대해 펌프부(60)와 밸브부(70)를 일체로 지지시켜, 모듈화된 차량용 냉각수 제어 장치(1)를 마련한다(110). 이렇게 마련된 차량용 냉각수 제어 장치(1)는 엔진(미도시)로 유입 및 배출되는 냉각수(W)의 유로 상에 배치된다.

이 후, 유로 변경 신호가 입력된다(120). 여기서, 유로 변경 신호는 냉각수(W)의 온도를 감지하는 감지수단(미도시)과의 연결을 통해, 입력될 수 있다.

유로 변경 신호가 입력되면(120), 펌프부(60)는 모터(61)의 회전수를 감소시킨다(130). 그로 인해, 도 3 및 도 4의 도시와 같이, 제1하우징(20)으로부터 모터(61)의 구동력에 의해 회전되는 임펠러(62)에 의해 시계 방향으로 유동되는 냉각수(W)의 유량과 유압이 감소하게 된다. 이렇게 냉각수(W)의 유량 및 유압이 감소된 상태로 냉각수(W)를 토출구(22)로 배출하며, 배출된 냉각수(W)는 연결 하우징(40)의 연결 유로(41)를 거쳐 제2하우징(30)의 유입구(31)로 유입된다.

이때, 냉각수(W)는 도 4의 도시와 같이, 토출구(22)의 외측에 접하는 접선(L3)에 대해 이격된 위치 즉, 토출구(22)의 중심선(L1)에 대해 소정 간격(d) 편심된 중심선(L2)에 밸브 로드(72)에 위치한다. 그로 인해, 냉각수(W)는 밸브부(70)의 밸브 로드(72)에 직접적으로 부딪히지 않음으로써, 냉각수(W)의 유동 저항을 최소화할 수 있다.

펌프부(60)의 회전수 감소 이후에, 밸브부(70)가 동작된다(140). 그로 인해, 제2하우징(30)으로 유입된 냉각수(W)는 솔레노이드(71)에서 발생된 전자기력에 의해 직선 왕복 운동하는 밸브 로드(72)의 구동에 의해 제1 또는 제2배출관(32)(33) 중 어느 하나로 배출된다. 즉, 도 5와 같이, 밸브 로드(72)가 제2배출관(33)측으로 하강하여 제2밸브 시트(74)가 제2배출관(33)을 밀폐시킬 경우에는, 제1배출관(32)으로 냉각수(W)가 배출된다. 또한, 도 6과 같이, 밸브 로드(72)가 제1배출관(32)을 향해 상승하여 제1밸브 시트(73)가 제1배출관(32)을 밀폐시킬 경우에는 제2배출관(33)으로 냉각수(W)가 배출되게 된다.

참고로, 도 5와 같이 제1배출관(32)을 통해 배출되는 냉각수(W)는 기 설정 온도 범위로 냉각되어 엔진(미도시)로 공급될 수 있다. 아울러, 도 6과 같이 제1배출관(32)을 통해 배출되는 냉각수(W)는 기 설정된 온도보다 높은 온도로 가열된 상태로써, 냉각을 위해 라디에이터(미도시)로 공급될 수 있다.

밸브부(70)의 동작으로 인해, 냉각수(W)의 유로가 변경된 후에는 펌프부(60)의 회전수가 원복된다(150). 그로 인해, 펌프부(60)의 회전수가 원복된 상태로 펌프부(60)로 유입된 냉각수(W)가 밸브부(70)를 거쳐 하우징부(10)의 외부로 배출되게 된다. 이러한 펌프부(60)의 회전수는 냉각수(W)의 유로 변경 신호가 입력되기 전까지, 계속 유지된다.

참고로, 펌프부(60)에서 발생되는 냉각수(W)가 유량과 유압이 높을 경우에는 밸브부(70)의 동작을 위한 전자기력 또한, 높아져야 원활한 작동이 가능하다. 이를 위해, 밸브부(70)의 사이즈가 커짐으로써, 공간 활용도를 저하시키는 단점이 있다. 또한, 강한 전자기력으로 밸브 로드(72)를 작동시켰을 경우, 부품의 수명 감소와 소음 발생으로 감성 품질 저하도 야기한다. 이와 같이, 강한 유체력을 가지는 냉각수(W)는 밸브부(70)의 유로가 변경될 때마다. 수격 현상을 발생시킬 수 있다.

그러나, 도 9와 같이, 냉각수(W)의 유로 변경이 필요할 때마다, 펌프부(60)의 회전수를 일시적으로 감소시켜 펌프부(60)에서 발생되는 유량과 유압을 일시적으로 낮춤으로써, 밸브부(70)에서 높은 전자기력을 필요로 하지 않는다. 그로 인해, 밸브부(70)의 사이즈를 줄일 수 있으며, 낮은 전자기력으로도 구동 가능한 밸브 로드(72)의 수명 증가와 감성 품질 향상에 기여할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 약한 유체력이 발생될 때, 밸브부(70)의 유로가 변경되어 수격 현상을 방지할 수도 있게 된다. 참고로, 본 발명에서 설명하는 차량용 냉각수 제어 모듈장치(1)의 제어 방법이 모듈화된 펌프부(60) 및 밸브부(70)에 적용되어 동시 제어가 가능함으로써, 제어 효율이 우수한 이점을 가진다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 차량용 냉각수 제어 모듈장치 10: 하우징부
20: 제1하우징 21: 공급관
22: 토출구 30: 제2하우징
31: 유입구 32: 제1배출관
33: 제2배출관 34: 개구
50: 캡 51: 결합턱
52: 가이드면 60: 펌핑부
61: 모터 62: 임펠러
70: 밸브부 71: 솔레노이드
72: 밸브 로드 73: 제1밸브 시트
74: 제2밸브 시트

Claims

차량용 엔진의 온도를 제어하기 위한 냉각수의 공급 제어를 위한 차량용 냉각수 제어 모듈장치에 있어서,
내부에 상기 냉각수의 유로가 마련되는 하우징부;
상기 하우징부에 마련되어, 상기 냉각수를 펌핑하는 펌프부; 및
상기 펌프부와 이웃하도록 상기 하우징부에 마련되어, 상기 펌프부로부터 공급받은 상기 냉각수의 유로 방향을 제어하는 밸브부;
를 포함하며,
상기 펌프부와 밸브부는 상기 하우징부에 상호 연결되도록 일체로 결합되어 모듈화되되, 상기 밸브부는 상기 펌프부에 의해 상기 냉각수가 배출되는 토출구의 중심선으로부터 벗어난 위치에 위치하고,
상기 하우징부는 사출 성형을 위한 개구가 일측에 관통 형성되며,
상기 개구에는 상기 냉각수의 유로를 마주하는 면에 상기 냉각수의 유동 방향을 가이드하는 가이드면이 마련되는 캡이 융착되는 차량용 냉각수 제어 모듈장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징부는,
상기 펌프부를 지지하며, 외부로부터 상기 냉각수가 공급되는 공급관 및 상기 펌프부에 의해 상기 냉각수가 외부로 배출되는 상기 토출구가 마련되는 제1하우징;
상기 밸브부를 지지하며, 상기 펌프부로부터 배출된 상기 냉각수가 유입되는 유입구와 상기 냉각수가 외부로 배출되는 적어도 두개의 배출관이 마련되는 제2하우징; 및
상기 토출구와 유입구를 상호 연결하는 연결 유로가 마련되도록 상기 제1 및 제2하우징를 상호 연통시키는 연결 하우징;
을 포함하며,
상기 연결 유로는 상기 토출구로부터 상기 유입구를 향해 갈수록 직경이 점차 확장되거나 직경이 일정한 차량용 냉각수 제어 모듈장치.
제1항에 있어서,
상기 펌프부로부터 배출된 상기 냉각수가 상기 밸브부와 직접 접촉되지 않도록, 상기 토출구의 외측에 접하는 접선에 대해 접하거나 상기 토출구의 중심선으로부터 멀어지는 방향으로 상기 접선으로부터 벗어난 위치에 상기 밸브부가 위치하는 차량용 냉각수 제어 모듈장치.
제2항에 있어서,
상기 밸브부는,
상기 제2하우징의 내부에 위치하여, 전자기력에 의한 왕복 구동력을 발생시키는 솔레노이드;
상기 솔레노이드와 연결되어, 직선 왕복 구동되는 밸브 로드; 및
상기 밸브 로드로부터 직경 방향으로 확장되어 상기 적어도 두개의 배출관을 선택적으로 밀폐시키는 적어도 두개의 밸브 시트;
를 포함하며,
상기 제1하우징으로부터 배출된 상기 냉각수는 상기 밸브 로드에 직접 충돌되지 않는 차량용 냉각수 제어 모듈장치.
제4항에 있어서,
상기 밸브 로드는 상기 토출구의 외측에 접하는 접선에 대해 접하거나 상기 토출구의 중심선으로부터 멀어지는 방향으로 상기 접선으로부터 벗어난 위치에 위치하는 차량용 냉각수 제어 모듈장치.
제4항에 있어서,
상기 밸브 로드는 상기 토출구의 중심선에 대해 이격된 위치에 중심선이 위치하며,
상기 밸브 로드와 토출구 각각의 중심선 사이의 간격은 상기 토출구의 반경과 상기 밸브 로드의 반경의 합보다 크거나 같은 차량용 냉각수 제어 모듈장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각수의 유로 변경 신호가 입력되면, 상기 펌프부의 구동력을 감소시키며, 상기 밸브부에 의해 상기 유로가 변경된 이후에는 상기 펌프부의 구동력이 원복되는 차량용 냉각수 제어 모듈장치.
삭제
제2항에 있어서,
상기 제2하우징에는 상기 개구가 관통 형성되어 상기 캡에 의해 실링되는 차량용 냉각수 제어 모듈장치.
차량용 엔진의 온도를 제어하기 위한 냉각수를 펌핑하는 펌프부와, 상기 냉각수의 유로를 제어하는 밸브부를 하나의 하우징부에 상호 연결되도록 일체로 모듈화시킨 차량용 냉각수 제어 모듈장치의 제어 방법에 있어서,
상기 냉각수의 유로 변경 신호가 입력되면, 상기 펌프부의 구동력을 감소시키는 단계;
상기 밸브부가 상기 냉각수의 유로를 변경하는 단계; 및
상기 펌프부의 구동력을 원복시키는 단계;
를 포함하며,
상기 하우징부는 사출 성형을 위한 개구가 일측에 관통 형성되어 캡에 의해 실링되며,
상기 캡은 상기 냉각수의 유로와 마주하는 면에 상기 냉각수를 유동 방향으로 가이드하기 위한 가이드면이 마련되는 차량용 냉각수 제어 모듈장치의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 펌프부에 의해 상기 냉각수가 배출되는 상기 펌프부의 토출구의 외측에 접하는 접선에 대해 접하거나 상기 토출구의 중심선으로부터 멀어지는 방향으로 상기 접선으로부터 벗어난 위치에 상기 밸브부를 위치시키는 차량용 냉각수 제어 모듈장치의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 하우징부는, 상기 펌프부를 지지하는 제1하우징, 상기 밸브부를 지지하는 제2하우징 및, 상기 제1 및 제2하우징을 상호 연결하는 연결 하우징을 포함하는 하우징부를 마련하며,
상기 연결 하우징의 내부에는 상기 제1하우징으로부터 상기 제2하우징을 향해 직경이 점차 확장되거나 직경이 일정한 연결 유로가 마련되는 차량용 냉각수 제어 모듈장치의 제어 방법.
제12항에 있어서,
상기 연결 유로의 중심선으로부터 이격되어 편심된 위치의 상기 제2하우징 내부에 상기 밸브부를 위치시키되, 상기 연결 유로와 상기 밸브부 각각의 중심선 사이의 간격은 상기 연결 유로의 반경과 상기 밸브부의 반경의 합보다 크거나 같은 차량용 냉각수 제어 모듈장치의 제어 방법.
삭제
제10항에 있어서,
상기 펌프부의 구동력을 감소시키는 단계는, 상기 펌프부의 회전수를 감소시켜 상기 펌프부의 회전력에 의해 배출되는 상기 냉각수의 유량과 유압을 감소시키는 차량용 냉각수 제어 모듈장치의 제어 방법.