KR19990003295U - 차량용 전자식 서모스탯 - Google Patents

Abstract

본 고안은 엔진이 작동함과 동시에 순환하게 되는 냉각수를 정밀하게 제어할 수 있는 구조를 실현함으로써 냉각수가 가열되는 것을 방지하고, 동시에 연료소모를 줄일 수 있도록 하면서 유해 배기가스 저감이 실현될 수 있도록 하는데에 있는 것으로서, 그 구조는 차량의 엔진을 구성하는 실린더 헤드 일측에 냉각수의 흐름을 안내하는 상부호스를 연결하되, 고온의 냉각수를 저온으로 변환시키는 라디에이터를 일단부에 결합하면서 설치되고, 상기 라디에이터에는 냉각수의 흐름을 안내하는 하부호스가 연결되며, 이와 함께 상기 하부호스에는 냉각수를 강제로 순환시키기 위한 워터펌프가 실린더 블록에 설치되면서 연결되는데, 상기 실린더 헤드에는 냉각수의 온도를 감지하도록 된 냉각수 온도센서가 설치되고, 이 냉각수 온도센서에는 작동 명령을 전달하는 ECU가 연결되며, 상기 ECU에는 실린더 헤드 일측에 위치하면서 냉각수의 흐름을 단속하는 서모스탯이 연결된 차량용 전자식 서모스탯을 제공 하는데에 있다.

Description

차량용 전자식 서모스탯

본 고안은 차량용 전자식 서모스탯에 관한 것으로서, 특히 엔진이 작동함과 동시에 순환하게 되는 냉각수를 정밀하게 제어할 수 있는 구조를 실현함으로써 냉각수가 가열되는 것을 방지하고, 동시에 연료소모를 줄일 수 있도록 하면서 유해 배기가스 저감이 실현될 수 있도록 한 차량용 전자식 서모스탯에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 사용되는 서모스탯은 엔진이 작동함과 동시에 발생하게 되는 열을 냉각수가 순환하며 흡수함으로써, 엔진이 과열되는 것을 방지하여 효율이 보다 향상될 수 있게 한다.

종래의 기술을 도 5 에서 살펴보게 되면 다음과 같다.

먼저 냉각수의 온도변화에 따라 개, 폐되는 서모스탯(102)은, 미 도시된 서모스탯 하우징에 결합되면서 냉각수가 일방적으로 통과하지 못하도록 차단하는 원판 모양을 한 플레이트(104)를 구성하는데, 이 플레이트(104) 상부 양측에 상부 지지대(106)가 절곡되면서 용접되어 고정 설치된다.

그리고 상기 상부 지지대(106) 중앙에 스핀들(108)이 수직되게 위치하면서 후미가 고정되게 결합된다.

이때 상기 스핀들(108) 하부에 탄력적으로 유동하는 루버(110)가 결합되고, 이 루버(110) 외주면에 전달되는 열에 의하여 팽창 및 수축하는 왁스(112)가 결합되며, 이와 함께 상기 왁스(112) 외측에 상기 루버(110)와 왁스(112)를 내포하는 캡슬(114)이 결합된다.

상기 캡슬(114) 상부에는 팽창하는 왁스(112)에 의해 루버(110)가 이탈하는 것을 방지하도록 된 리테이너(116)가 결합을 이루되, 상기 스핀들(108)에 결합되면서 설치된다.

한편 상기 플레이트(104)의 하부 양측에 상 방향으로 절곡된 하부 지지대(118)가 수직되게 위치하면서 용접수단에 의하여 고정되게 설치되고, 동시에 상기 하부 지지대(118) 중앙부에 상기 캡슬(114)이 통과할 수 있도록 한 가이드 공(120)이 관통되게 형성된다.

상기 캡슬(114) 외측에 탄발력을 제공하는 스프링(122)이 결합을 이루되, 상기 가이드 공(120) 외측에 위치하면서 하부 지지대(118)상에 상기 스프링(12) 하부가 안치된다.

그리고 상기 스프링(122) 상단부에는 냉각수의 흐름을 단속하는 밸브(124)가 접하게 위치하는데, 이 밸브(124)는 상기 캡슬(114) 상부에 슬라이딩되게 결합되면서 상기 스프링(122)상에 안치된다.

상기와 같이 구성되는 종래의 기술을 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 엔진이 작동하게 되면 미 도시된 워터펌프가 동시에 작동하면서 냉각수를 강제로 순환시키게 되는데, 이때 엔진이 작동하는 시점에서는 냉각수의 온도가 저온인 관계로 서모스탯(102)은 클로즈 상태를 유지하게 된다.

따라서 상기 냉각수는 순환하지 않고 엔진에 머물러 있게 된다.

계속하여 상기 냉각수가 작동하는 엔진에 의하여 70℃ - 80℃까지 상승하게 되면 냉각수의 열이 캡슬(114)에 전달되는데, 이로 인해 왁스(112)는 전달되는 열에 의하여 팽창하게 된다.

이때 상기 왁스(112) 외측에는 캡슬(114)이 위치한 관계로 내측으로 팽창하면서 루버(110)를 압박하게 된다.

따라서 상기 루버(110)내에 있는 스핀들(108)은 플레이트(104)에 고정되게 설치된 관계로 지지점 역할을 하게 되는데, 이로 인하여 압박되는 루버(110)가 하방으로 밀리면서 캡슬(114)을 밀어 하부 지지대(118)의 가이드 공(120)을 통과하게 된다.

상기와 같이 하향하는 캡슬(114)에 의하여 플레이트(104)에 밀착되게 접하면서 위치한 밸브(124)가 이격되며 하향하되, 스프링(122)을 압축하면서 하향한다.

따라서 냉각수는 작동하는 워터펌프에 의하여 밸브(124)와 플레이트(104) 사이의 틈새를 지나 상부호스를 통하여 라디에이터로 이동하게 되는데, 이때 상기 라디에티어에서 고온의 냉각수는 미 도시된 팬에 의하여 외부로 부터 강제로 통과하는 저온의 공기에 의해 냉각된다.

계속하여 상기 라디에이터를 통과함으로 해서 저온상태로 된 냉각수는 하부호스를 따라 워터펌프로 이동하여 계속 순환하게 된다.

한편 상기 엔진이 정지하게 되면 워터펌프의 작동이 정지되고, 동시에 냉각수의 온도가 저하되면서 팽창하였던 왁스(112)가 수축하게 되는데, 이로 인하여 루버(110)의 압박이 해지되면서 캡슬(114)을 당기게 된다.

이때 상기 캡슬(114)은 밸브(124)와는 별도로 상향하게 되고, 동시에 압축되었던 스프링(122)이 반발하면서 밸브(124)를 상향시키되 상기 플레이트(104)와 밀착되게 한다.

따라서 상기 플레이트(104)에 밸브(124)가 밀착되게 위치하는 관계로 냉각수의 흐름을 차단하는 상태가 된다.

상기한 종래의 기술은 냉각수의 온도가 서서히 상승하게 되는 관계로, 서모스탯의 오픈도 함께 서서히 이루어지게 되어 냉각수가 과열되는 문제점이 있다.

다른 문제점으로는 엔진냉각을 정밀하게 제어하지 못하는 구조를 함으로 연료소모가 증대되고, 동시에 배기되는 연소가스 중에는 다량의 HC, CO 등을 내포하게 된다.

본 고안은 엔진이 작동함과 동시에 순환하게 되는 냉각수를 정밀하게 제어할 수 있는 구조를 실현함으로써 냉각수가 가열되는 것을 방지하고, 동시에 연료소모를 줄일 수 있도록 하면서 유해 배기가스 저감이 실현될 수 있도록 하는데에 그 목적이 있다.

이를 실현하기 위한 본 고안은, 차량의 엔진을 구성하는 실린더 헤드 일측에 냉각수의 흐름을 안내하는 상부호스를 연결하되, 고온의 냉각수를 저온으로 변환시키는 라디에이터를 일단부에 결합하면서 설치되고, 상기 라디에이터에는 냉각수의 흐름을 안내하는 하부호스가 연결되며, 이와 함께 상기 하부호스에는 냉각수를 강제로 순환시키기 위한 워터펌프가 실린더 블록에 설치되면서 연결되는데, 상기 실린더 헤드에는 냉각수의 온도를 감지하도록 된 냉각수 온도센서가 설치되고, 이 냉각수 온도센서에는 작동 명령을 전달하는 ECU가 연결되며, 상기 ECU에는 실린더 헤드 일측에 위치하면서 냉각수의 흐름을 단속하는 서모스탯이 연결된다.

도 1 은 본 고안의 실시예를 개략적으로 나타낸 상태도.

도 2 는 본 고안의 실시예를 상세히 나타낸 측 단면도.

도 3 은 본 고안의 실시예를 나타낸 순서도.

도 4 는 본 고안의 실시예를 나타낸 그래프.

도 5 는 종래의 실시예를 나타낸 측 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2:실린더 헤드 4:서모스탯 6:상부호스

8:라디에이터 10:하부호스 12:워터펌프

13:실린더 블록 14:냉각수 온도센서 16:ECU

18:하우징 19:토출공 20:가이드 공

22:트렌스 24:와이어 26:히터

28:바디 30:왁스 32:스핀들

34:바이패스 홀 36:댐퍼 38:실린더

본 고안은 도 1 에 도시된 바와 같이 엔진을 구성하는 실린더 헤드(2) 일측에 냉각수의 흐름을 단속하는 서모스탯(4)이 개, 폐되게 설치되고, 이 서모스탯(4)에 냉각수의 흐름을 안내하는 상부호스(6)가 연결된다.

그리고 상기 상부호스(6)에 고온의 냉각수를 저온상태로 변환시키는 라디에이터(8)가 연결되고, 이 라디에이터(8)에 냉각수의 흐름을 안내하는 하부호스(10)를 연결하되, 이 하부호스(10)에 냉각수를 강제로 순환시키기 위한 워터펌프(12)가 연결된다.

이때 상기 워터펌프(12)는 실린더 블록(13) 일측에 설치된다.

이와 함께 상기 실린더 헤드(2)에 냉각수의 온도를 감지하도록 된 냉각수 온도센서(14)가 설치되고, 이 냉각수 온도센서(14)에는 전달되는 정보를 바탕으로 명령을 전달하는 ECU(16)가 연결되며, 동시에 상기 ECU(16)에는 전달되는 명령에 의해 개, 폐되는 서모스탯(4)이 연결된다.

한편 상기 서모스탯(4)은 도 2 에 도시된 바와 같이 실린더 헤드(2)에 설치되는 하우징(18)이 구성되는데, 이 하우징(18) 상부와 일측에는 냉각수 통로인 토출공(19)과 가이드 공(20)이 각각 형성된다.

상기 토출공(19)이 형성된 하우징(18)의 상부 일측에 ECU(16)로 부터 전달되는 명령에 의하여 전압을 가변적으로 공급하도록 된 트렌스(22)가 설치되고, 이 트렌스(22)에 전류의 흐름을 안내하는 와이어(24)가 연결되며, 이와 함께 상기 와이어(24) 선단부에 전달되는 전류에 의하여 열을 발생시키는 히터(26)가 연결되는데, 이때 상기 히터(26)는 하우징(18) 내부에 수직되게 설치되는 바디(28)의 상부에 고정되게 설치된다.

그리고 상기 히터(26) 하부에는 전달되는 열에 의하여 팽창, 및 수축하는 왁스(30)가 위치하되, 상기 바디(28)의 내부에 설치된다.

이와 함께 상기 바디(28)에 팽창, 및 수축하는 왁스(30)에 의하여 상, 하로 슬라이딩되게 이동하며 작용력을 제공하는 스핀들(32)이 결합되는데, 이 스핀들(32) 하부에는 냉각수의 온도가 저온일 때 실린더 헤드(2)에 형성된 바이패스 홀(34)을 통하여 순환하는 냉각수의 흐름을 단속하도록 된 댐퍼(36)가 결합된다.

또한 상기 스핀들(32) 하부에는 함께 상, 하로 작용하는 실린더(38)가 결합되는데, 이 실린더(38)는 상기 바디(28)의 외주에 슬라이딩되게 결합되고, 동시에 상기 실린더(38) 하부에는 상, 하로 작용시 바디(28)의 외주에서 원할하게 작용할 수 있도록 하면서 냉각수의 출, 입을 안내하는 오리피스(40)가 형성된다.

이때 상기 댐퍼(36)는 하우징(18) 하부 외측에 위치하고, 실린더(38)는 하우징(18)에서 출, 입이 가능하도록 하면서 설치된다.

상기 바디(28) 상부 외주에는 냉각수가 가이드 공(20)을 통하여 유입되는 것을 단속하도록 된 밸브(42)가 슬라이딩되게 결합되고, 상기 밸브(42) 하부에는 탄발력을 제공하는 스프링(44)이 위치하되 상기 실린더(38)에 결합된다.

그리고 상기 스프링(44) 하부에는 서포트(46)가 접하게 위치하는데, 이 서포트(46)는 상기 하우징(18)의 내부 바닥에 위치한다.

상기와 같이 구성되는 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

엔진이 작동하게 되면 도 3 에 도시된 바와 같은 순서로 작용하게 되는데, 그 순서를 설명하면 먼저 냉각수 온도센서(14)가 냉각수의 온도를 감지하여 ECU(16)에 전달하게 된다.

이때 상기 ECU(16)는 냉각수의 온도가 95℃ 이하일 경우에 트렌스(22)에 공급될 전류를 차단하게 되는데, 이로 인하여 반발하는 스프링(44)에 의해 밸브(42)가 상향한 상태가 되고, 동시에 댐퍼(36)가 실린더 헤드(2)에 형성된 바이패스 홀(34)을 오픈하는 상태가 된다.

따라서 상기 밸브(42)는 가이드 공(20)의 입구를 차단하여 상부 호스(6)를 통하여 냉각수가 유출되는 것을 방지함으로써, 상기 냉각수는 실린더 블록(13)과 실린더 헤드(2)의 내부에서만 순환하게 한다.

계속하여 상기 냉각수가 엔진으로 부터 발생된 열에 의해 온도가 95℃에 도달하게 되면, 냉각수 온도센서(14)가 이를 감지하여 ECU(16)에 전달하게 된다.

이때 상기 ECU(16)는 트렌스(22)에 12V의 전압을 공급하면 전류는 와이어(24)를 통하여 히터(26)에 전달되면서 열을 발생시키게 되고, 동시에 상기 열에 의하여 왁스(30)가 가열된다.

따라서 상기 왁스(30)는 전달되는 열에 의하여 팽창하면서 스핀들(38)을 밀게 되는데, 이로 인하여 상기 스핀들(38)은 바디(28)의 내부에서 슬라이딩하며 하향하게 되고, 동시에 하부에 결합된 댐퍼(36)를 바이패스 홀(34) 입구를 폐쇄하는 위치에 있게 한다.

상기와 같이 스핀들(32)이 하향하면 실린더(38)가 함께 하향하게 되는데, 이때 상기 실린더(38)는 바디(28)의 외주면에서 슬라이딩하며 이동하게 되고, 동시에 상기 실린더(38) 하부에 형성된 오리피스(40)를 통하여 냉각수가 내부로 유입되어 원할하게 하향이 이루어진다.

이와 동시에 상기 실린더(38)가 하향하게 되면 밸브(42)를 가이드 공(20) 상부로 부터 이격시키면서 스프링(44)을 압축하며 하향시킨다.

이로 인하여 냉각수는 폐쇄된 바이패스 홀(34)로 유입되지 않고 오픈된 상기 가이드 공(20)을 통하여 하우징(18)의 내부로 유입되면서 토출공(19)을 통해 외부로 유출된다.

상기와 같이 하우징(18) 내부로 부터 유출되는 냉각수는 상부호스(6)를 통하여 라디에이터(8)로 유입되고, 동시에 상기 라디에이터(8)로 유입된 냉각수는 미 도시된 팬에 의하여 외부로 부터 공급되는 공기에 의해 냉각되면서 저온 상태로 된다.

상기와 같이 저온 상태로 된 냉각수는 하부호스(10)를 통하여 워터펌프(12)로 이동하고, 동시에 상기 워터펌프(12)에 의하여 냉각수는 재차 순환하게 된다.

한편 도 4 에 도시된 바와 같이 상기 트렌스(22)에 공급되는 전압이 12V일 경우에는, 냉각수의 온도가 95℃에서 부터 히터(26)가 가열되게 함으로써 왁스(30)의 팽창정도가 보다 크게 나타나게 하는데, 이로 인하여 밸브(36)의 오픈정도는 완전하게 이루어지는 상태가 된다.

그리고 상기 ECU(16)로 부터 공급되는 전압이 8V일 경우에는, 냉각수의 온도가 95℃-100℃ 사이에서 부터 트렌스(22)를 통해 전류가 히터(26)에 공급되게 함으로써 가열되게 하는데, 이때 상기 히터(26)로 부터 발생되는 열의 정도는 상기 12V일 경우보다 작게 나타난다.

따라서 밸브(42)의 오픈정도는 12V보다 작은상태로 나타나는데, 이로 인하여 상기 가이드 공(20)을 통과하는 냉각수의 양은 보다 작은상태가 된다.

또한 상기 트렌스(22)로 부터 공급되는 전압이 4V일 경우에는, 상기 8V가 공급될 보다도 히터(26)가 작은 열을 발생시키게 되어 상기 왁스(30)의 팽창정도는 작게 나타나는데, 따라서 상기 밸브(42)의 오픈 정도가 작게 나타나는 가이드 공(20)을 통과한 냉각수의 양은, 상기 8V일 경우 보다 작은상태가 된다.

이와 함께 상기 와이어(24)가 단락된 상태가 되면, 상기 ECU(16)에 의하여 트렌스(22)로 부터 공급되는 전류가 차단되는 관계로 상기 히터(26)로 부터 열이 발생되지 않게 되어 상기 왁스(30)는 팽창하지 않는 상태가 된다.

따라서 상기 댐퍼(36)는 바이패스 홀(34)을 오픈한 상태가 되고, 동시에 상기 가이드 공(20)을 폐쇄하는 상태가 되는데, 이로 인하여 엔진으로 부터 발생된 열에 의해 온도가 상승한 냉각수는 실린더(38)와 바디(28)를 순차적으로 지나면서 왁스(30)에 전달하게 된다.

상기와 같이 전달되는 열에 의하여 왁스(30)가 팽창하게 되면, 전술한 바와 같이 댐퍼(36)가 바이패스 홀(34)을 폐쇄하는 상태가 되고, 동시에 가이드 공(20)을 오픈하게 된다.

이로 인하여 상기 냉각수는 댐퍼(36)에 의하여 폐쇄된 바이패스 홀(34)로 이동하지 않고, 오픈된 가이드 공(20)을 통하여 상부호스(6)로 이동하게 된다.

본 고안은 엔진이 작동함과 동시에 순환하게 되는 냉각수를 정밀하게 제어할 수 있는 구조를 실현함으로써 냉각수가 가열되는 것을 방지하고, 동시에 연료소모를 줄일 수 있도록 하면서 유해 배기가스의 저감을 실현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 차량의 엔진을 구성하는 실린더 헤드(2) 일측에 냉각수의 흐름을 안내하는 상부호스(6)를 연결하되 고온의 냉각수를 저온으로 변환시키는 라디에이터(8)를 일단부에 결합하면서 설치되고, 상기 라디에이터(8)에는 냉각수의 흐름을 안내하는 하부호스(10)가 연결되며, 상기 하부호스(10)에는 냉각수를 강제로 순환시키기 위한 워터펌프(12)가 실린더 블록(13)에 설치되면서 연결되는 것에 있어서,

   상기 실린더 헤드(2)에는 냉각수의 온도를 감지하도록 된 냉각수 온도센서(14)가 설치되고, 이 냉각수 온도센서(14)에는 작동 명령을 전달하는 ECU(16)가 연결되며, 상기 ECU(16)에는 실린더 헤드(2) 일측에 위치하면서 냉각수의 흐름을 단속하는 서모스탯(4)이 연결된 차량용 전자식 서모스탯.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 서모스탯(4)에 냉각수의 출, 입을 안내하는 가이드 공(20)과 토출공(18)이 형성된 하우징(18)이 구성되고, 이 하우징(18) 내부에는 상기 ECU(16)로 부터 전달되는 명령에 의해 가변적 전압을 공급하는 트렌스(22)와, 상기 트렌스(22)에 연결되면서 전달되는 전류에 의하여 열을 발생시키는 히터(26)와, 상기 히터(26)와 접하게 위치하면서 팽창, 및 수축을 하는 왁스(30)와, 상기 왁스(30)와 접하게 위치하면서 전달되는 작용력에 의해 상, 하로 작용하며 실린더 헤드(2)에 형성된 바이패스 홀(34)을 개, 폐 시키는 댐퍼(36)와, 상기 댐퍼(36)와 함께 상, 하로 작용하며 가이드 공(20)을 개, 폐 시키는 밸브(42)가 설치된 차량용 전자식 서모스탯.