KR102303183B1

KR102303183B1 - 차량용 써모스탯

Info

Publication number: KR102303183B1
Application number: KR1020190162770A
Authority: KR
Inventors: 하홍일; 장준호; 고혁주; 김규민; 강민주
Original assignee: 인지컨트롤스 주식회사
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2019-12-09
Publication date: 2021-09-23
Also published as: KR20210072447A

Abstract

냉각수의 온도에 따라 엔진의 냉각수 유로 또는 바이패스 유로를 개방하는 차량용 써모스탯에 관한 것이다. 차량용 써모스탯은 냉각수 유로 및 바이패스 유로와 선택적으로 연통되고, 내부에 수용 공간이 형성된 하우징; 하우징의 수용 공간에 배치되고, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된 왁스 케이스; 왁스 케이스의 일 측에 제공되는 중공의 가이드; 가이드 내에 제공되고, 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 이동하는 반유체; 가이드의 내부에 제공되는 피스톤; 반유체와 피스톤 사이에 제공되어 반유체와 피스톤 사이를 실링 및 지지하는 백업 플레이트; 및 백업 플레이트의 외측 둘레를 따라 제공되고, 가이드에 밀착되어 반유체와 피스톤 사이를 실링하는 러버 피스톤;을 포함할 수 있다.

Description

차량용 써모스탯{THRMOSTAT FOR VEHICLE}

본 발명은 냉각수의 온도 변화에 따라 냉각수 유로 또는 바이패스 유로를 개폐하여 냉각수의 온도를 일정 온도로 유지하기 위한 차량용 써모스탯에 관한 것으로서, 백업 플레이트와 러버 피스톤을 일체화하여 써모스탯 내부의 반유체의 유출을 방지함과 동시에 조기개변을 방지할 수 있는 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.

구체적으로 도 1을 참조하면, 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 케이스(12)의 상부에 결합된 가이드(13)와, 가이드(13) 내에서 왁스(W)의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동하는 피스톤(14)과, 가이드(13) 내에서 피스톤(14)을 지지하는 백업 플레이트(15)와, 왁스(W)의 상부에 제공되어 왁스(W)와 연동하는 반유체(16)와, 백업 플레이트(15)와 반유체(16) 사이에 제공되어 백업 플레이트(15)와 반유체(16) 사이를 실링하는 러버 피스톤(17)과, 하우징(11)에 탄성 지지되어 냉각수 유로 및 바이패스 유로를 선택적으로 개폐하는 메인 밸브(18) 및 바이패스 밸브(19)를 포함한다.

이에 따라, 냉각수 온도가 일정 값 이상이면 왁스(W)가 팽창하고, 왁스(W)의 팽창력에 의해 피스톤(14)이 가이드(13)를 따라 상부로 이동하게 된다. 그러면, 메인 밸브(15)는 냉각수 유로를 개방하고 바이패스 밸브(16)는 바이패스 유로를 차폐하는 형태가 되므로, 냉각수는 써모스탯(1) 안쪽으로 흐르게 되고, 써모스탯(1) 안쪽으로 흐른 냉각수는 엔진을 거쳐서 라디에이터로 유입될 수 있다(써모스탯이 엔진의 입구 측에 설치된 경우).

그러나, 이러한 종래의 써모스탯(1)은 왁스(W)가 팽창하거나 하우징(11)으로 냉각수가 유입될 때, 가이드(13)와 러버 피스톤(17) 사이의 실링이 제대로 이루어지지 않아, 가이드(13) 내부의 백업 플레이트(15)와 러버 피스톤(17) 사이의 공간으로 냉각수가 침투하여 조기 개변이 발생하거나 반유체(16)가 가이드(13)와 러버 피스톤(17) 사이의 틈을 통하여 유출되는 문제가 있었다.

이렇게 가이드(13) 내부에 러버 피스톤(18)과 백업 플레이트(19) 사이에 냉각수가 유입되면 유입된 냉각수의 양만큼 피스톤(18)이 미리 상승한 상태가 되므로, 기 설정된 온도보다 낮은 온도에서 메인 밸브(15)가 개방될 수 있다. 즉, 미리 설정된 개폐 온도보다 낮은 온도에서 메인 밸브(15)가 개방되므로 냉각 효율이 저하되는 문제가 있었다.

또한, 반유체(16)가 가이드(13)와 러버 피스톤(17) 사이의 틈을 통해 유출되면, 유출된 반유체(16)의 양만큼 메인 밸브(18)가 밀려 올라가는 높이(양정)가 감소하여 냉각수의 온도 제어가 제대로 되지 않을 수 있다는 문제가 있었다.

본 발명의 과제는 백업 플레이트와 러버 피스톤을 일체형으로 제작하여 가이드 내부의 실링 효율을 향상시키고, 가이드와 러버 피스톤의 접촉 면압을 강화하여 반유체가 유출되는 것을 최소화할 수 있는 차량용 써모스탯을 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 냉각수가 러버 피스톤과 백업 플레이트 사이에 유착되는 것을 방지하여 정해진 온도보다 낮은 온도에서 밸브가 조기 개변되지 않고, 원하는 개폐 온도에서 밸브를 제어할 수 있는 차량용 써모스탯을 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 써모스탯은 냉각수의 온도에 따라 엔진의 냉각수 유로 또는 바이패스 유로를 개방하는 것으로, 냉각수 유로 및 바이패스 유로와 선택적으로 연통되고, 내부에 수용 공간이 형성된 하우징; 하우징의 수용 공간에 배치되고, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스(W)가 내부에 충진된 왁스 케이스; 왁스 케이스의 일 측에 제공되는 중공의 가이드; 가이드 내에 제공되고, 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 왕복 이동하는 반유체; 가이드의 내부에 제공되는 피스톤; 반유체와 피스톤 사이에 제공되어 반유체와 피스톤 사이를 실링 및 지지하는 백업 플레이트; 및 백업 플레이트의 외측 둘레를 따라 제공되고, 가이드에 밀착되어 반유체와 피스톤 사이를 실링하는 러버 피스톤;을 포함할 수 있다.

또한, 백업 플레이트의 외주면 일부에는 삽입 홈부가 형성되고, 러버 피스톤은 중공의 원기둥 형상으로 형성되어 삽입 홈부에 제공될 수 있다.

또한, 러버 피스톤은 인서트 사출 공정에 의해 백업 플레이트의 삽입 홈부에 삽입될 수 있다.

또한, 백업 플레이트는 외측 상단의 모서리 부위가 모따기 형상의 제1 경사면을 갖도록 형성될 수 있다.

또한, 백업 플레이트의 폭은 가이드 내에 형성된 중공의 폭 보다 2% ~ 5% 크게 제공될 수 있다.

또한, 러버 피스톤의 폭은 가이드 내에 형성된 중공의 폭 보다 10% ~ 20% 크게 제공될 수 있다.

또한, 러버 피스톤의 길이는 백업 플레이트 길이의 1/2 ~ 2/3 크기로 제공될 수 있다.

또한, 백업 플레이트는 외측 하단의 둘레를 따라 돌출 형성된 돌출부재를 포함할 수 있다.

또한, 돌출부재의 내주면은 상부에서 하부로 폭이 좁아지도록 형성되어 제2 경사면을 갖도록 형성될 수 있다.

또한, 백업 플레이트의 외주면에는 적어도 하나의 홈부가 형성되어 복수의 제1 실링 돌기가 형성될 수 있다.

또한, 러버 피스톤의 외주면에는 적어도 하나의 홈부가 형성되어 복수의 제2 실링 돌기가 형성될 수 있다.

또한, 백업 플레이트는 반유체와 피스톤 사이에 제공되는 제1 바디부와, 제1 바디부로부터 이격 배치된 제2 바디부와, 제1 바디부와 제2 바디부 사이를 탄성 지지하는 탄성부재를 포함하고, 러버 피스톤은 제1 바디부와 제2 바디부 사이에 제공될 수 있다.

본 발명에 따른 차량용 써모스탯은 냉각수의 온도에 따라 엔진의 냉각수 유로 또는 바이패스 유로를 개방하는 것으로, 냉각수 유로 및 바이패스 유로와 선택적으로 연통되고, 내부에 수용 공간이 형성된 하우징; 하우징의 수용 공간에 배치되고, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된 왁스 케이스; 왁스 케이스의 일 측에 제공되는 중공의 가이드; 가이드 내에 제공되고, 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 변형되는 반유체; 가이드의 내부에 제공되는 피스톤; 반유체와 피스톤 사이에 제공되고, 피스톤을 지지하는 백업 플레이트; 및 백업 플레이트와 일체로 형성되고, 가이드에 밀착되어 반유체와 피스톤 사이를 실링하는 러버 피스톤;을 포함할 수 있고, 반유체는 백업 플레이트에 의해 1차적으로 실링되고, 러버 피스톤에 의해 2차적으로 실링될 수 있다.

또한, 상기 백업 플레이트의 외주면 일부에는 삽입 홈부가 형성되고, 상기 러버 피스톤은 상기 삽입 홈부에 결합될 수 있다.

본 발명에 따르면, 반유체가 유출되는 것을 최소화하여 메인 밸브의 상승하는 높이가 감소하는 것을 방지함으로써 메인 밸브가 냉각수 유로를 제대로 차폐할 수 있게 된다.

또한, 가이드 내부에 제공되는 백업 플레이트와 러버 피스톤 사이로 냉각수가 유입 및 유착되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 냉각수가 유착된 양만큼 피스톤이 상부로 밀려 이동하는 것이 방지될 수 있으므로 기 설정된 온도보다 낮은 온도에서 밸브가 조기 개변되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 원하는 개폐 온도에서 메인 밸브 및 바이패스 밸브를 제어할 수 있으므로 냉각수의 냉각 효율 및 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 써모스탯의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 차량용 써모스탯의 부분 분해도이다.
도 4는 도 2에 도시된 백업 플레이트 및 러버 피스톤의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백업 플레이트 및 러버 피스톤의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 백업 플레이트 및 러버 피스톤의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯이 엔진에 설치된 상태를 도시한 도면이다.

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 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 차량용 써모스탯의 부분 분해도이다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 차량용 써모스탯(100)은 하우징(110)과, 왁스 케이스(120)와, 가이드(130)와, 반유체(140)와, 피스톤(150)과, 백업 플레이트(160), 및 러버 피스톤(170)을 포함할 수 있다.

여기서, 차량용 써모스탯(100)은 도 7에 도시된 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 사용될 수 있다.

본 실시예에서는 기계식 써모스탯에 적용된 것으로 도시하였으나, 전기식 써모스탯에 적용될 수도 있다. 그리고, 본 실시예에서는 메인 밸브(181)는 차폐되고, 바이패스 밸브(183)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. 예를 들어, 하우징(110)은 공급 유로(30)를 통해 엔진(ENG)의 워터펌프(W/P)로부터 냉각수를 공급받으며, 라디에이터(RAD)로부터 냉각수를 공급받기 위한 냉각수 유로(10)와, 엔진(ENG)에서 배출된 냉각수가 바이패스되는 바이패스 유로(20)가 서로 교차되는 지점에 설치될 수 있다.

하우징(110)은 내부에 차량용 써모스탯(100)을 구성하는 다양한 부품들을 설치할 수 있도록 내부에 수용 공간이 형성될 수 있으며, 냉각수 유로(10) 및 바이패스 유로(20)와 선택적으로 연통될 수 있다. 그리고, 하우징(110)의 상부에는 냉각수 유로(10)와 연통되는 제1 냉각수 통공(110a)이 형성되고, 하부에는 바이패스 유로(20)와 연통되는 제2 냉각수 통공(110b)이 형성될 수 있다.

이에 따라, 하우징(110)은 후술되는 메인 밸브(181) 및 바이패스 밸브(183)의 개폐 여부에 따라 제1 냉각수 통공(110a) 및 냉각수 유로(10)를 연통시키거나, 제2 냉각수 통공(110b) 및 바이패스 유로(20)를 연통시켜 냉각수의 흐름을 제어할 수 있는데, 자세한 설명은 후술하기로 한다.

왁스 케이스(120)는 하우징(110)의 수용 공간에 배치되고, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스(W)가 내부에 충진될 수 있다. 예를 들어, 바이패스 유로(20)를 순환하는 냉각수의 온도가 상승하거나 하락하면, 열 전도에 의해 왁스 케이스(120) 및 왁스(W)의 온도가 상승하거나 하락할 수 있고, 왁스(W)는 이러한 온도 변화에 의해 체적이 증가하거나 감소하여 팽창 또는 수축할 수 있다.

다시 말해, 바이패스 유로(20)를 순환하는 냉각수의 온도가 일정 값 이상이면 왁스(W)가 팽창하고, 냉각수의 온도가 일정 값 미만이면 왁스(W)가 수축하게 된다. 이때, 왁스 케이스(120)로부터 왁스(W)가 흘러 넘치는 것을 방지하기 위하여, 왁스 케이스(120)의 상부에는 왁스(W)가 팽창 또는 수축함에 따라 변형되는 다이어프램(121)이 설치될 수 있다.

가이드(130)는 왁스 케이스(120)의 상부에 제공될 수 있고, 내부에 중공(130a)이 형성될 수 있다. 이러한 가이드(130)는 상부 및 하부가 개방된 중공(130a)의 원기둥 형태로 형성될 수 있으며, 하측 일부가 왁스 케이스(120)의 상부에 결합될 수 있다.

반유체(140)는 가이드(130) 내에 제공되어 왁스(W)가 새는 것을 방지할 수 있으며, 왁스(W)의 팽창 또는 수축에 의해 왕복 이동할 수 있다. 이러한 반유체(140)는 액체와 고체의 중간 정도 상태의 물질로서, 실리콘, 합성 수지 등을 혼합하여 형성될 수 있다.

피스톤(150)은 가이드(130) 내에 제공되고, 반유체(140)와 연동하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 피스톤(150)은 반유체(140)의 상부에 제공되어 반유체(140)의 이동과 연동하여 상하 방향으로 왕복 이동할 수 있다. 예를 들어, 반유체(140)는 다이어프램(121)의 상측면에 접촉하도록 가이드(130) 내에 제공될 수 있고, 왁스(W)가 팽창 또는 수축함에 따라 변형되는 다이어프램(121)에 의해 피스톤(150)과 다이어프램(121) 사이에서 상하 방향으로 이동하여 피스톤(150)을 상하 방향으로 왕복 이동시킬 수 있다.

백업 플레이트(160)는 반유체(140)와 피스톤(150) 사이에 제공되어 반유체(140)와 피스톤(150) 사이를 실링 및 지지할 수 있다. 예를 들어, 백업 플레이트(160)는 가이드(130)의 중공(130a)에 억지 끼움 방식으로 제공될 수 있고, 피스톤(150)의 하부에서 피스톤(150)의 일면을 지지하도록 형성될 수 있다.

이와 같이, 백업 플레이트(160)가 가이드(130)의 중공(130a)에 억지 끼움 방식으로 제공됨에 따라, 하우징(110) 내부로 냉각수가 유입되거나 왁스(W)의 팽창시 발생하는 고압에 의해 반유체(140)가 백업 플레이트(160)와 가이드(130) 사이의 틈으로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

러버 피스톤(170)은 백업 플레이트(160)의 외측 둘레를 따라 제공(결합)되고, 왁스(W)의 팽창시 가이드(130)에 밀착되어 반유체(140)와 피스톤(150) 사이를 실링할 수 있다. 예를 들어, 러버 피스톤(170)은 고무, 실리콘 등과 같이 유연한 재질로 형성될 수 있고, 백업 플레이트(160) 보다 폭이 더 크게 형성되어 백업 플레이트(160)의 외측면으로 돌출되도록 형성될 수 있다.

이에 따라, 반유체(140)가 러버 피스톤(170)과 가이드(130) 사이의 공간으로 유출되거나 냉각수가 러버 피스톤(170)과 가이드(130) 사이의 공간으로 유입되는 것을 방지할 수 있게 된다. 즉, 백업 플레이트(160)에 의하여 반유체(140) 및 냉각수가 피스톤(150)과 가이드(130) 사이의 틈으로 통과하는 것이 1차로 차단되고, 러버 피스톤(170)에 의하여 반유체(140) 및 냉각수가 피스톤(150)과 가이드(130) 사이의 틈으로 통과하는 것이 2차로 차단될 수 있다.

이와 같이, 피스톤(150)과 가이드(130) 사이로 반유체(140) 유출되는 것을 최소로 함에 따라, 메인 밸브(181)의 상승하는 높이(양정)가 감소하는 것을 방지하여 메인 밸브(181)가 냉각수 유로를 제대로 차폐할 수 있도록 할 수 있고, 피스톤(150)과 가이드(130) 사이로 냉각수가 유입되는 것을 방지하여 냉각수가 유입된 양만큼 피스톤(150)이 상부로 밀려 이동하는 것이 방지되므로 기 설정된 온도보다 낮은 온도에서 메인 밸브(181)가 조기 개변되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 원하는 개폐 온도에서 메인 밸브(181) 및 바이패스 밸브(183)를 제어할 수 있으므로, 냉각 효율 및 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 4는 도 2에 도시된 백업 플레이트 및 러버 피스톤의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 백업 플레이트(160)의 외주면 일부에는 삽입 홈부(160a)가 형성될 수 있다. 그리고, 러버 피스톤(170)은 내부에 중공이 형성된 원기둥 형상으로 형성되어 삽입 홈부(160a)에 제공될 수 있다.

백업 플레이트(160)의 폭은 가이드(130) 내에 형성된 중공의 폭 보다 2% ~ 5% 크게 제공될 수 있다. 즉, 백업 플레이트(160)의 폭은 가이드(130) 내에 형성된 중공의 폭의 1.02배 내지 1.05배의 크기로 형성될 수 있다. 이는 백업 플레이트(160)의 폭이 가이드(130) 내부 중공의 폭의 1.02배 미만으로 형성되는 경우 백업 플레이트(160)와 가이드(130)의 내벽 사이의 실링이 제대로 되지 않을 수 있고, 가이드(130) 내부 중공의 폭이 1.05배를 초과하는 경우 가이드(130)의 중공(130a)에 백업 플레이트(160)를 삽입시키기 어려울 수 있기 때문이다.

백업 플레이트(160)는 외측 상단의 모서리 부위가 모따기 형상의 제1 경사면(161)을 갖도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 백업 플레이트(160)에 제1 경사면(161)이 형성됨에 따라 왁스(W)의 팽창에 의하여 보다 수월하게 상부로 이동할 수 있고, 가이드(130)의 중공(130a)에 보다 원활하게 끼워 넣을 수 있으므로 조립성이 향상될 수 있다.

백업 플레이트(160)는 외측 하단의 둘레를 따라 돌출 형성된 돌출부재(162)를 포함할 수 있다. 이러한 돌출부재(162)의 내주면은 상부에서 하부로 폭이 좁아지도록 형성되어 제2 경사면(162a)을 갖도록 형성될 수 있다.

이와 같이, 백업 플레이트(160)의 하부에 제2 경사면(162a)을 갖는 돌출부재(162)가 형성됨에 따라, 왁스(W)의 팽창시 고압이 백업 플레이트(160) 측으로 작용하는 경우 돌출부재(162)가 가이드(130)의 내주면 측으로 휘어져 밀착하게 되고, 이러한 밀착력에 의하여 백업 플레이트(160)와 가이드(130) 사이의 기밀성은 더욱 향상될 수 있다.

또한, 반유체(140)가 백업 플레이트(160)와 가이드(130) 사이의 틈으로 유출되어 가이드(130)의 내주면에 유착되더라도, 왁스(W)가 수축할 때 백업 플레이트(160)는 가이드(130) 내에서 하부로 이동하며 돌출부재(162)를 통해 유착된 반유체(140)를 쓸어줄 수 있게 된다. 이와 같이, 돌출부재(162)에 의하여 가이드(130)의 내주면에 유착된 반유체(140)를 하부로 이동시킬 수 있으므로, 반유체(140)의 유출에 의한 메인 밸브(181)의 상승 높이가 감소하는 것을 방지할 수 있다.

러버 피스톤(170)은 인서트 사출 공정에 의해 백업 플레이트(160)의 삽입 홈부(160a)에 삽입될 수 있다. 이러한 공정에 의하여 백업 플레이트(160)와 러버 피스톤(170)은 하나의 몸체를 형성할 수 있다.

러버 피스톤(170)의 폭은 가이드(130) 내에 형성된 중공의 폭 보다 10% ~ 20% 크게 제공될 수 있다. 즉, 리버 피스톤(170)의 폭은 가이드(130) 내에 형성된 중공의 폭의 1.1배 내지 1.2배의 크기로 형성될 수 있다. 이는 러버 피스톤(170)의 폭이 중공의 폭의 1.1배 미만으로 형성되는 경우 러버 피스톤(170)과 가이드(130) 사이의 실링이 제대로 이루어지지 않을 수 있고, 1.2배를 초과하는 경우 러버 피스톤(170)을 가이드(130)의 중공(130a)에 삽입시키기 어려울 수 있기 때문이다.

러버 피스톤(170)의 길이는 백업 플레이트(150) 길이의 1/2 ~ 2/3 크기로 제공될 수 있다. 이는 백업 플레이트(150)의 삽입 홈부(160a)에 제공되는 러버 피스톤(170)의 길이가 백업 플레이트(150) 길이의 1/2 미만으로 형성되는 경우 러버 피스톤(170)과 가이드(130)의 내주면 사이의 접촉 면적이 작아 실링 효율이 저하될 수 있고, 러버 피스톤(170)의 길이가 백업 플레이트(150) 길이의 2/3를 초과하는 경우 백업 플레이트(150)의 강도가 저하되어 왁스(W)의 압력에 의하여 변형될 수 있기 때문이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 백업 플레이트 및 러버 피스톤의 단면도이다.

도 5를 참조하면, 백업 플레이트(260)의 외주면에는 적어도 하나의 홈부가 형성되어 복수의 제1 실링 돌기(261)가 제공될 수 있고, 러버 피스톤(270)의 외주면에는 적어도 하나 이상의 홈부가 형성되어 복수의 제2 실링 돌기(271)가 제공될 수 있다. 이러한 제1 실링 돌기(261) 및 제2 실링 돌기(271)는 고리 형상으로 형성되어 백업 플레이트(260) 및 러버 피스톤(270)의 외주면에 형성될 수 있다.

본 실시예에서는 백업 플레이트(260)와 러버 피스톤(270)의 외주면 모두에 제1 실링 돌기(261) 및 제2 실링 돌기(271)가 형성된 것으로 도시하였으나, 백업 플레이트(260)에만 제1 실링 돌기(261)가 형성되거나 러버 피스톤(270)에만 제2 실링 돌기(271)가 형성될 수도 있다.

이와 같이, 백업 플레이트(260) 및 러버 피스톤(270)의 외주면에 제1 실링 돌기(261) 및 제2 실링 돌기(271)가 형성됨에 따라, 각 실링 돌기(261, 271)들과 가이드(130) 사이에서 실링이 다단으로 이루어질 수 있으므로 실링 효율이 향상될 수 있다.

도 6은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 백업 플레이트 및 러버 피스톤의 단면도이다.

도 6을 참조하면, 백업 플레이트(360)는 반유체(140)와 피스톤(150) 사이에 제공되는 제1 바디부(361)와, 제1 바디부(361)로부터 이격 배치된 제2 바디부(362)와, 제1 바디부(361)와 제2 바디부(362) 사이를 탄성 지지하는 탄성부재(363)를 포함하고, 러버 피스톤(370)은 제1 바디부(361)와 제2 바디부(362) 사이에 제공될 수 있다.

이와 같이, 제1 바디부(361)와 제2 바디부(362) 사이에 탄성부재(363)가 제공됨에 따라, 왁스(W)의 팽창시 고압이 백업 플레이트(360) 측으로 작용하는 경우 제2 바디부(362)는 탄성부재(363)에 의해 제1 바디부(361) 측으로 가압되며 이동할 수 있게 되고, 이러한 가압력에 의하여 제1 바디부(361)와 제2 바디부(362) 사이에 위치한 러버 피스톤(370)은 압축되며 가이드(130)의 내주면 측으로 밀착될 수 있다.

이러한 밀착력에 의하여 러버 피스톤(370)과 가이드(130) 사이의 실링 효율은 더욱 향상될 수 있다. 또한, 고압의 하중이 모두 러버 피스톤(370)에 작용하므로, 고압에 의해 백업 플레이트(360)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 차량용 써모스탯(100)은 메인 밸브(181)와, 연결부재(182)와, 바이패스 밸브(183)와, 제1 스프링(184), 및 제2 스프링(185)을 더 포함할 수 있다.

메인 밸브(181)는 가이드(130)의 외주면에 고정될 수 있으며, 피스톤(150)이 이동함에 따라 냉각수 유로(10)를 개폐할 수 있다. 이처럼 메인 밸브(181)가 냉각수 유로(10)를 개폐하도록 형성됨에 따라, 라디에이터 측으로 공급되는 냉각수 흐름을 제어할 수 있게 된다.

예를 들어, 메인 밸브(181)는 제1 냉각수 통공(110a)과 제2 냉각수 통공(110b) 사이에 설치되어 하우징(110)내의 수용 공간을 상하로 구획할 수 있다. 그리고, 메인 밸브(181)의 외측 상면은 하우징(110)의 내부에 형성된 단턱(111)과 밀착하도록 형성되어 있어, 공급 유로(30)로에서 배출되는 냉각수가 냉각수 유로(10)로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

이에 따라, 가이드(130)가 하부로 이동하면, 하우징(110)의 단턱(111)에 밀착된 메인 밸브(181) 또한 하부로 이동하여 하우징(110)과 메인 밸브(181) 사이에 공간이 형성된다. 즉, 메인 밸브(181)에 의해 차폐되어 있던 냉각수 유로(10)가 개방되고, 냉각수는 냉각수 유로(10)를 순환할 수 있게 된다.

연결부재(182)는 왁스 케이스(120)의 하부에 제공될 수 있다.

바이패스 밸브(183)는 연결부재(182)의 외주면에 고정될 수 있고, 피스톤(150)이 이동함에 따라 바이패스 유로(20)를 개폐할 수 있다. 여기서, 바이패스 밸브(183)는 메인 밸브(181)와 동일한방향으로 이동하나, 개폐 여부는 서로 다르게 진행될 수 있다. 다시 말하면, 메인 밸브(181)가 냉각수 유로(10)를 개방하면 바이패스 밸브(183)는 바이패스 유로(20)를 차폐하고, 메인 밸브(181)가 냉각수 유로(10)를 차폐하면 바이패스 밸브(183)는 바이패스 유로(20)를 개방하도록 이루어질 수 있다.

즉, 왁스(W)가 팽창해서 피스톤(150)이 하부로 이동하는 경우에는 바이패스 밸브(183)는 바이패스 유로(20)를 차폐할 수 있다. 그러면 왁스 케이스(120)는 바이패스 유로(20)의 입구 측으로 이동하고, 바이패스 밸브(183)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 냉각이 이루어질 수 있다.

이와 반대로, 왁스(W)가 수축해서 피스톤(150)이 상부로 이동하는 경우에는 바이패스 밸브(183)는 바이패스 유로(20)를 개방하게 된다. 이에 따라, 냉각수는 다시 바이패스 유로(20)를 통해 엔진 내에서만 순환될 수 있게 된다.

제1 스프링(184)는 하우징(110)에 대하여 메인 밸브(181)를 탄력적으로 지지할 수 있다. 이와 같이 메인 밸브(181)가 제1 스프링(184)에 의하여 하우징(110)에 탄력적으로 지지됨에 따라 냉각수의 온도가 하강하여 왁스(W)가 수축하면 제1 스프링(184)의 복원력에 의해 메인밸브(140) 및 피스톤(150)은 상승하게 되고, 냉각수 유로(10)는 다시 차폐될 수 있게 된다.

제2 스프링(185)는 왁스 케이스(120)에 대하여 바이패스 밸브(183)를 탄력적으로 지지할 수 있다. 이와 같이 바이패스 밸브(183)가 제2 스프링(185)에 의하여 왁스 케이스(120)에 탄력적으로 지지됨에 따라 냉각수의 온도가 하강하여 왁스(W)가 수축하면 바이패스 밸브(183)는 상승하게 되고, 바이패스 유로(20)는 다시 개방될 수 있게 된다. 즉, 제2 스프링(185)은 바이패스 밸브(183)가 바이패스 유로(20)를 막았을 때, 바이패스 밸브(183)를 가압하여 바이패스 유로(20)를 차폐할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯이 엔진에 설치된 상태를 도시한 도면이다. 도 7에서는 차량용 써모스탯(100)이 엔진(ENG)의 출구 측에 배치되는 것으로 도시하였으며, 도 7을 참조하여 차량용 써모스탯(100)을 통해 엔진(ENG)의 출구 측 온도를 제어하는 동작을 설명하면 아래와 같다.

도 7에 도시된 바와 같이, 차량용 써모스탯(100)이 출구 측에 배치될 때에는 워터펌프(W/P)의 토출압이 차량용 써모스탯(100)에 작용하여 메인 밸브(181) 및 바이패스 밸브(183)의 개변 시 부하를 크게 받으며, 과열된 엔진(ENG)의 출구 측 온도를 제어하므로 차량용 써모스탯(100)의 온도가 높아진다.

이 상태에서 엔진(ENG)의 출구 측을 순환하는 냉각수의 온도가 일정 값 이상이 되면, 왁스 케이스(120) 내에 충진된 왁스(W)의 체적이 증가하게 되어 팽창하게 된다. 왁스(W)가 팽창함에 따라 다이어프램(121)은 상측 방향으로 가압되고, 다이어프램(121)에 의해 반유체(140)와, 백업 플레이트(160)와, 러버 피스톤(170)은 가이드(130) 내에서 하부로 슬라이드 이동할 수 있다.

이때, 백업 플레이트(160) 및 러버 피스톤(170)에 의하여 왁스(W)의 팽창시 반유체(140)가 유출되는 것을 방지할 수 있으므로, 반유체(140)의 유출로 인해 메인 밸브(181)의 상승 높이가 감소하는 현상을 방지할 수 있다.

그러면, 가이드(130)에 고정된 메인 밸브(181) 또한 하부로 이동하게 되고, 하우징(110)과 메인 밸브(181) 사이에는 공간이 형성될 수 있다. 이에 따라, 메인 밸브(181)에 의해 차폐되어 있던 제1 냉각수 유출입구(110a)는 개방되고, 냉각수 유로(10)에서 배출되는 냉각수는 1 냉각수 유출입구(110a)를 통해 라디에이터(RAD)로 공급될 수 있다. 그리고, 라디에이터(RAD)에 의해 냉각된 냉각수는 워터펌프(W/P)에 의해 엔진(ENG)으로 공급될 수 있다.

이때, 백업 플레이트(160) 및 러버 피스톤(170)에 의하여 하우징(110) 내로 유입된 냉각수는 가이드(130) 내부로 유입되지 않으므로, 냉각수가 가이드(130) 내에 유착되는 현상을 방지할 수 있다.

한편, 가이드(130)가 하부로 이동하는 경우 바이패스 밸브(183) 또한 하부로 이동하며 바이패스 유로(20)를 차폐할 수 있게 된다. 즉, 메인 밸브(181)에 의해 냉각수 유로(10)가 개방되면, 바이패스 밸브(183)에 의해 바이패스 유로(20)는 차폐되는 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 줄 수 있다.

만약, 라디에이터(RAD)에 의해 냉각수의 온도가 일정 값 미만이 되면 왁스(W)는 수축하게 되고, 메인 밸브(181)는 제1 스프링(184)의 복원력에 의해 상승하게 된다. 그러면 메인 밸브(181)에 의해 냉각수 유로(10)는 차폐되고, 바이패스 밸브(183)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(ENG)의 과냉을 방지할 수 있게 된다.

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.

110: 하우징
120: 왁스 케이스
130: 가이드
140: 반유체
150: 피스톤
160: 백업 플레이트
170: 러버 피스톤
181: 메인 밸브
182: 연결부재
183: 바이패스 밸브
184: 제1 스프링
185: 제2 스프링

Claims

냉각수의 온도에 따라 엔진의 냉각수 유로 또는 바이패스 유로를 개방하는 차량용 써모스탯에 있어서,
상기 냉각수 유로 및 상기 바이패스 유로와 선택적으로 연통되고, 내부에 수용 공간이 형성된 하우징;
상기 하우징의 수용 공간에 배치되고, 상기 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된 왁스 케이스;
상기 왁스 케이스의 일 측에 제공되는 중공의 가이드;
상기 가이드 내에 제공되고, 상기 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 이동하는 반유체;
상기 가이드 내부에 제공되는 피스톤;
외주면에는 적어도 하나 이상의 홈부가 형성되어 복수의 제1 실링 돌기가 제공되고, 상기 반유체와 상기 피스톤 사이에 제공되어 상기 반유체와 상기 피스톤 사이를 실링 및 지지하는 백업 플레이트; 및
상기 백업 플레이트의 외측 둘레를 따라 제공되고, 상기 가이드에 밀착되어 상기 반유체와 상기 피스톤 사이를 실링하는 러버 피스톤;
을 포함하는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 백업 플레이트의 외주면 일부에는 삽입 홈부가 형성되고,
상기 러버 피스톤은 중공의 원기둥 형상으로 형성되어 상기 삽입 홈부에 결합되는 차량용 써모스탯.
제2항에 있어서,
상기 러버 피스톤은 인서트 사출 공정에 의해 상기 백업 플레이트의 삽입 홈부에 삽입되는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 백업 플레이트는 외측 상단의 모서리 부위가 모따기 형상의 제1 경사면을 갖는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 백업 플레이트의 폭은 상기 가이드 내에 형성된 중공의 폭 보다 2% ~ 5% 크게 제공되는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 러버 피스톤의 폭은 상기 가이드 내에 형성된 중공의 폭 보다 10% ~ 20% 크게 제공되는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 러버 피스톤의 길이는 상기 백업 플레이트 길이의 1/2 ~ 2/3 크기로 제공되는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 백업 플레이트는 외측 하단의 둘레를 따라 돌출 형성된 돌출부재를 포함하는 차량용 써모스탯.
제8항에 있어서,
상기 돌출부재의 내주면은 상부에서 하부로 폭이 좁아지도록 형성되어 제2 경사면을 갖는 차량용 써모스탯.
삭제
제1항에 있어서,
상기 러버 피스톤의 외주면에는 적어도 하나의 홈부가 형성되어 복수의 제2 실링 돌기가 제공되는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 백업 플레이트는 상기 반유체와 상기 피스톤 사이에 제공되는 제1 바디부와, 상기 제1 바디부로부터 이격 배치된 제2 바디부와, 상기 제1 바디부와 상기 제2 바디부 사이를 탄성 지지하는 탄성부재를 포함하고,
상기 러버 피스톤은 상기 제1 바디부와 상기 제2 바디부 사이에 제공되는 차량용 써모스탯.
냉각수의 온도에 따라 엔진의 냉각수 유로 또는 바이패스 유로를 개방하는 차량용 써모스탯에 있어서,
상기 냉각수 유로 및 상기 바이패스 유로와 선택적으로 연통되고, 내부에 수용 공간이 형성된 하우징;
상기 하우징의 수용 공간에 배치되고, 상기 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된 왁스 케이스;
상기 왁스 케이스의 일 측에 제공되는 중공의 가이드;
상기 가이드 내에 제공되고, 상기 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 변형되는 반유체;
상기 가이드의 내부에 제공되는 피스톤;
외주면에는 적어도 하나 이상의 홈부가 형성되어 복수의 제1 실링 돌기가 제공되고, 상기 반유체와 상기 피스톤 사이에 제공되고, 상기 피스톤을 지지하는 백업 플레이트; 및
상기 백업 플레이트와 일체로 형성되고, 상기 가이드에 밀착되어 상기 반유체와 상기 피스톤 사이를 실링하는 러버 피스톤;
을 포함하고,
상기 반유체는 상기 백업 플레이트에 의해 1차적으로 실링되고, 상기 러버 피스톤에 의해 2차적으로 실링되는 차량용 써모스탯.
제13항에 있어서,
상기 백업 플레이트의 외주면 일부에는 삽입 홈부가 형성되고, 상기 러버 피스톤은 상기 삽입 홈부에 결합되는 차량용 써모스탯.