KR20030067942A - 가변제어방식의 전자식 서모스탯 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변제어방식의 전자식 서모스탯에 관한 것으로서, 액추에이터 수단의 로드 스트로크를 이용하여 냉각수의 온도에 따라 반응하는 왁스의 체적을 가변시켜 밸브의 개폐시기를 조절하는 방식의 전자식 서모스탯을 제공함으로써, 차량의 주행환경, 기타 여건 등에 따라 항상 최적의 냉각효율을 유지할 수 있도록 하고, 궁극적으로 차량의 연비향상은 물론 배기가스 저감의 효과, 그리고 엔진의 내구성 및 출력향상을 도모할 수 있도록 한 것이다.

Description

가변제어방식의 전자식 서모스탯{Electronic thermostat using variable control system}

본 발명은 가변제어방식의 전자식 서모스탯에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액추에이터 수단의 로드 스트로크를 이용하여 냉각수의 온도에 따라 반응하는 왁스의 체적을 가변시켜 밸브의 개폐시기를 조절하는 방식의 전자식 서모스탯을 제공함으로써, 차량의 주행환경, 기타 여건 등에 따라 항상 최적의 냉각효율을 유지할 수 있도록 하고, 궁극적으로 차량의 연비향상은 물론 배기가스 저감의 효과를 도모할 수 있도록 한 가변제어방식의 전자식 서모스탯에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 서모스탯은 엔진과 라디에이터 사이에 설치되어 있으며, 냉각수의 온도변화에 따라 밸브의 변위를 발생시켜 라디에이터로 흐르는 냉각수 유량을 조절함으로써, 냉각수의 적정온도를 유지하는 역할을 한다.

이러한 서모스탯은 밸브의 개폐변위에 따른 냉각수 유량을 조절함으로써, 엔진의 온도를 제어할 수 있다.

현재의 자동차용 서모스탯은 기계식이 대부분이며, 왁스의 팽창에 의한 힘이피스톤에 전달되어 밸브의 개폐변위를 일으키는 구조로 되어 있다.

예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이, 기계식 서모스탯은 냉각수 유로상에 설치되는 프레임(10)과, 냉각수 유로를 개폐하는 밸브(11)와, 밸브(11)를 지지하는 스프링(12)과, 왁스(13) 및 피스톤(14)을 포함하는 캡슐(15) 등으로 구성되어 있으며, 냉각수 온도가 규정온도(약 80∼90℃)까지 높아지면 왁스(13)는 고체상태에서 액체상태로 변화되고, 이때의 체적변화에 의한 힘은 피스톤(14)으로 전달되어 밸브(11)를 움직이게 하는 작동방식으로 되어 있다.

이와 같은 기계식 서모스탯은 규정온도로 설정된 개폐온도에 따라 동작하는 방식, 즉 미리 정해진 온도에서만 단순하게 밸브를 개폐하는 방식이기 때문에 점차 차량이 고성능화 및 고효율화되어가는 최근의 추세에 비추어 볼 때, 차량의 주행환경이나 기타 여건 등의 변화에 적극적으로 대처하는데 한계가 있다.

한편, 차량 냉각성능의 설정은 실제 차량의 풀 로드(Full load) 상태, 대기온도 등 모든 조건을 만족할 수 있도록 설계되는데, 그러나 실제 차량의 주행조건은 거의 대부분이 풀로드 상태의 70% 이내 범위에서 이루어지므로, 실제 엔진이 보유하고 있는 최대 냉각능력은 그 일부분밖에 사용되지 못하게 되면서 엔진이 필요 이상으로 과냉되는 현상이 발생하게 되고, 이로 인해 연비의 손실이나 배기가스의 과다 발생이 일어난다.

이에 따라, 기존 부분 로드(Partial load)의 범위에서는 전체 엔진의 냉각수 온도 수준을 올려주고, 풀 로드 또는 차량의 최대속도 범위에서는 엔진의 냉각수 온도 수준을 낮춰 줌으로써, 엔진의 냉각수 온도를 항상 최적의 상태로 유지하는냉각수 제어방식의 필요성이 요구된다.

이를 위하여, 최근에는 일반적인 기계식 서모스탯이 갖는 단점을 보완하면서 엔진의 냉각수 온도를 최적의 상태로 유지하기 위한 가변제어방식의 전자식 서모스탯에 대한 여러 모델이 제시되고 있는 추세이다.

이러한 가변제어방식의 전자식 서모스탯은 차량의 주행상태나 부하상태 등에 따라 엔진의 냉각수 온도를 제어함으로써, 항상 최상의 엔진 냉각상태를 유지할 수 있으며, 연비의 개선 효과와 배기가스의 저감 효과를 기대할 수 있다.

예를 들면, 왁스의 팽창과 연계적으로 반응할 수 있는 히터를 포함하는 전자식 서모스탯이 있다.

도 7에 도시한 바와 같이, 상기 전자식 서모스탯은 기존 기계식 서모스탯의 기본적인 구성요소에 전원공급을 위한 플러그(16)와 왁스(13)를 반응시키는 히터(17)를 추가로 포함하는 구조로 이루어져 있으며, 차량의 속도나 흡입공기의 온도 등과 같은 차량의 주행환경에 따라 히터의 열량을 조절하여 밸브의 개폐시기를 가변적으로 제어하는 방식으로 되어 있다.

여기서, 미설명 부호 11은 밸브이고, 12는 스프링이고, 14는 피스톤이다.

그러나, 위와 같은 기존의 전자식 서모스탯은 반응속도가 느리고, 특히 고온에 의한 부품의 수명이 단축되는 단점이 있다.

즉, 기존 전자식 서모스탯의 단점을 열거하면 다음과 같다.

1) 부가적인 가열 시스템을 채용함에 따라 구성요소, 예를 들면 왁스 재료의 열적 결핍(균열 등)이 발생하는 단점이 있다.

2) 히터의 가열 후 왁스의 팽창시 시간적 지연요소가 발생하므로 응답성이 떨어지는 단점이 있다.

3) 서모스탯 케이스의 내외측으로 전기선이 배치되므로 부적절한 실링으로 인한 전기 단절현상이 발생할 우려가 높은 단점이 있다.

4) 전기선의 배선시 실링을 위해 사용되는 에폭시가 엔진의 진동 등에 의해 손상되면서 실링성에 심각한 문제점을 노출하는 단점이 있다.

5) 전기적 단절로 인한 안전모드 작동시 고온 영역에 고정되어 엔진 과열 및 냉각효율의 저하를 일으킬 수 있는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차량의 주행환경, 기타 여건 등에 영향을 받아 작동되는 액추에이터 수단의 스트로크 변화와 왁스의 팽창력에 의해 밸브의 동력을 얻을 수 있도록 한 전자식 서모스탯을 제공함으로써, 차량의 주행환경, 기타 여건 등에 따라 엔진의 냉각수 온도를 가변적으로 정밀하게 제어할 수 있도록 하고, 이에 따라 항상 최적의 냉각효율을 유지하여 차량의 연비향상과 배기가스 저감의 효과를 도모할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 스트로크의 변화가 가능한 액추에이터 수단을 적용하여 왁스챔버의 내부 체적을 직접적으로 가변시키는 방식의 전자식 서모스탯을 제공함으로써, 엔진의 운전조건과 관련하여 밸브의 개폐시기에 대한 신속한 응답성을 확보할 수 있도록 하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 전기적 신호에 의해 즉각적으로 작동되는 액추에이터 수단을 적용함으로써, 엔진의 냉각수 온도를 정교하게 제어할 수 있도록 한 전자식 서모스탯을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전기신호의 단절로 인한 왁스의 팽창작용시 최적의 조건에서 왁스 자체의 특성을 발휘할 수 있도록 하는 안전장치를 포함하는 전자식 서모스탯을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 전자식 서모스탯은 스크류 피딩방식의 액추에이터 수단을 채용함으로써, 스트로크의 설정을 작게 해도 충분한 밸브의 개폐변위를 얻을 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 전자식 서모스탯의 기구적인 작동 메카니즘 측면에서 볼 때, 밸브의 개폐작동시 팽창작용과 관련한 유동성을 갖는 왁스를 포함하는 엘리먼트 자체가 가동되면서 밸브를 열고 닫는 방식을 배제하고, 밸브의 동력을 발생시키는 왁스 부분을 포함한 감온부를 고정 지지체로 하여 최소한의 가동요소만으로 밸브의 개폐작동을 제어할 수 있도록 함으로써, 밸브 개폐작동시 흔들림 등의 기구적인 오차를 최대한 줄일 수 있으며, 이에 따라 밸브의 개폐를 보다 정확하게 제어할 수 있도록 한 전자식 서모스탯을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자식 서모스탯은 차량의 주행환경에 따른 각종 제어신호를 받아 작동하며 스크류 피딩방식으로 동작하는 로드를 갖는 액추에이터 수단과, 소정의 온도에서 팽창을 개시하는 왁스를 수용하는 동시에 로드의 진입정도에 따라 체적이 가변되는 왁스챔버를 갖는 케이스 수단과, 왁스챔버 내의 체적변화에 따라 동작되면서 실질적으로 밸브를 개폐시키는 피스톤 수단과, 왁스의 팽창력을 피스톤으로 매개하기 위한 다이어프램 수단 및 전동유체 수단 등을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 서모스탯을 나타내는 분해 사시도

도 2는 본 발명에 따른 전자식 서모스탯의 설치상태를 나타내는 단면 사시도

도 3은 본 발명에 따른 전자식 서모스탯의 작동상태에 대한 일 구현예를 보여주는 단면도

도 4는 본 발명에 따른 전자식 서모스탯의 작동상태에 대한 다른 구현예를 보여주는 단면도

도 5는 도 3과 도 4의 작동상태에 대한 그래프

도 6은 종래의 펠릿형 서모스탯을 나타내는 단면도

도 7은 종래의 전자식 서모스탯을 나타내는 단면도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

20 : 액추에이터 21 : 밸브

22 : 스프링 23 : 왁스

24 : 피스톤 25 : 왁스챔버

26 : 케이스 27 : 로드

28 : 가동 케이스 29 : 다이어프램

30 : 전동유체 31 : 패킹

32 : 스톱퍼 33 : 보조 스프링

34 : 피스톤 케이스 35 : 토션 스프링

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전자식 서모스탯의 바람직한 일 구현예에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 전자식 서모스탯은 왁스의 팽창력과 액추에이터의 스트로크 변화를 이용하여 밸브의 동력을 얻는다.

이를 위하여, 도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 차량의 전자제어장치(ECU)에 의한 제어를 받아 작동되는 액추에이터(20)와, 왁스(23)를 포함하는 왁스챔버(25)를 갖는 케이스(26)가 제공된다.

상기 액추에이터(20)의 로드(27)는 케이스(26)가 갖는 왁스챔버(25)의 내부 용적을 일부 차지하는 상태로 장착되고, 케이스(26)의 상단 입구와는 스크류 결합구조로 조립된다.

이에 따라, 액추에이터(20)의 작동과 동시에 회전력을 받는 로드(27)는 케이스(26)와의 스크류 결합을 통해 직선운동으로 전환되면서 스트로크 변화를 일으킬 수 있게 된다.

상기 액추에이터(20)는 전기적 신호를 받아 작동되는 구동매체로서, 예를 들면 리니어 스텝모터, DC모터, 리니어 솔레노이드 등과 같은 응답성이 우수한 것들을 적용할 수 있게 된다.

특히, 액추에이터 수단으로 리니어 솔레노이드를 적용하는 경우 로드(27)는 직선운동을 그대로 수행하게 되므로, 굳이 케이스(26)와의 스크류 결합구조를 필요로 하지 않게 되고, 슬라이드 결합구조면 충분하게 된다.

상기 액추에이터(20)와 케이스(26)는 하우징(100)을 이용하여 장착되는데, 하우징(100)의 내측으로 수직형의 지지부재(110)가 형성되고, 이것을 지지수단으로 하여 장착된다.

예를 들면, 액추에이터(20)는 로드(27)를 지지부재(110)의 중심과 나란하게 관통시키면서 하우징(100)의 외측 상부에 장착되고, 케이스(26)는 그 상단 내측으로 로드(27)를 일부 포함하면서 상단 외측이 지지부재(110)의 하단 내측에 삽입 또는 체결되는 구조로 장착된다.

또한, 밸브의 실질적인 개폐작동을 위한 수단으로 피스톤(24) 및 가동 케이스(28)가 제공된다.

피스톤 케이스(34) 내의 피스톤(24)은 왁스의 팽창력을 전달받아 직선운동으로 동작하는 수단이며, 상기 가동 케이스(28)는 피스톤(24)의 하단과 밸브(21)의 상단에 접하면서 피스톤(24)의 움직임을 받아 밸브(21)를 개폐하는 수단이다.

또한, 왁스의 팽창력을 피스톤(24)의 직선운동으로 전환시키기 위하여 다이어프램(29)과 비압축성질을 갖는 젤타입의 전동유체(30)가 제공된다.

상기 다이어프램(29)은 케이스(26)가 갖는 왁스챔버(25)의 하단을 마감하면서 신축작용을 통해 왁스의 팽창력을 전달하게 되고, 상기 전동유체(30)는 다이어프램(29)과 피스톤(24) 사이에 충전되어 다이어프램(29)의 신축과 동시에 그 힘을 피스톤(24)에 매개하게 된다.

상기 전동유체(30)의 기밀성 유지를 위하여 피스톤(24)측과 접하는 쪽으로 고무재질의 패킹(31)을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 피스톤(24)과 가동 케이스(28)가 접하는 하단에는 바이패스 통로의 개폐역할을 수행하는 스톱퍼(32)와 보조 스프링(33)이 장착되고, 밸브(21)는 하우징(100)의 서포트(120)에 하단 지지되는 스프링(22)에 의한 탄력 지지를 받는 동시에 가동 케이스(28)의 상단 플랜지 저면에 조립되면서 하우징(100)의 냉각수 통로 내에 장착된다.

따라서, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 전자식 서모스탯의 작용과 특성을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 전자식 서모스탯은 액추에이터 수단으로 리니어 타입의 스텝모터, DC모터, 솔레노이드 등을 사용한다.

기존의 서모스탯들은 단지 왁스의 팽창력에 의해 밸브의 동력을 얻고 있으나, 본 발명에서 제공하고 있는 전자식 서모스탯은 왁스의 팽창력과 액추에이터 수단의 스트로크 변화에 의해 밸브의 동력을 얻을 수 있다.

이를 위하여, 액추에이터 수단, 예를 들면 스탭모터의 로드는 케이스에 있는 왁스챔버의 내부에 위치되어 있으며, 이것이 곧 왁스의 체적변화를 가능케 하는 중요한 요소이다.

또한, 본 발명의 전자식 서모스탯에서는 기계적인 구조에 의해 스텝모터 로드의 작은 스트로크만으로 충분한 성능을 발휘할 수 있다.

즉, 로드의 작은 스트로크에 의해 최적 엔진의 온도를 유지할 수 있도록 하는데 충분한 냉각 유량을 확보할 수 있다.

이것은 로드와 피스톤의 직경비율을 조절하는 것에 의해 가능하며, 이에 대해서는 다음에 상세히 설명한다.

또한, 액추에이터 수단으로 전기적인 신호에 의해 작동하는 스텝모터를 사용함으로써, 엔진의 온도를 기존의 서모스탯보다 훨씬 정교하게 제어할 수 있다.

본 발명의 전자식 서모스탯에서 제공하고 있는 두가지의 특성 중에서 첫번째는 왁스의 팽창이고 두번째는 스텝모터의 로드 스트로크이다.

왁스의 팽창에 의한 밸브의 개폐변위는 기존의 시스템과 동일하지만, 액추에이터 수단의 스트로크 변화와 관련한 왁스의 팽창력을 이용하여 밸브의 개폐변위를 제어하는 방식은 기존의 시스템과 다르다.

이에 따라, 스텝모터의 로드 스트로크를 사용하여 왁스챔버의 체적을 변화시켜 밸브의 개폐변위를 조절함으로써, 엔진의 온도를 보다 정교하게 제어할 수 있다.

본 발명의 전자식 서모스탯이 갖는 특징 중의 하나는 스텝모터의 로드 스트로크에 의한 밸브의 개폐변위를 제어할 수 있다는 점이다.

예를 들면, 로드 스트로크 0∼2mm에 의해 밸브의 개폐변위를 0∼8mm 사이에서 제어할 수 있다.

전기적인 신호를 인가받은 스텝모터의 0∼2mm 제어는 왁스의 체적을 변화시킨다.

왁스챔버의 체적은 일정하지만 스텝모터의 스트로크에 의해 왁스의 체적을 증가 혹은 감소시킬 수 있다.

즉, 왁스챔버 내에 수납되는 로드의 깊이에 따라 왁스의 체적이 가변될 수 있다.

왁스의 체적변화를 의미하는 왁스의 팽창력은 다이어프램 및 전동유체를 통하여 피스톤에 전달되고, 피스톤의 움직임에 따라 가동 케이스와 일체식으로 되어 있는 밸브가 개폐될 수 있다.

위와 같은 밸브의 개폐변위와 관련한 로드와 피스톤의 스트로크 관계를 예를 들어 살펴보면 다음과 같다.

로드의 스트로크 : ΔL = 2mm 이고,

로드의 외경 : D = ø8mm 이고,

피스톤의 외경 : D' = ø4mm 이면

왁스챔버의 체적변화 : ΔV = ΔL ×π×D ×D/4 = 100.48㎣

피스톤의 스트로크 : ΔL' ×π×D' ×D'/4 = ΔV = 100.48㎣

피스톤의 체적변화 = 왁스챔버의 체적변화

따라서, 피스톤의 스트로크 ΔL' = 8mm 이다.

이와 같이 스텝모터 로드의 작은 스트로크만으로 충분한 성능을 발휘할 수 있으며, 이때의 스트로크는 로드와 피스톤 간의 소정의 직경비율을 통해 조절할 수있다.

즉, 로드의 작은 스트로크만으로도 엔진의 온도를 최적으로 유지할 수 있도록 하는데 충분한 냉각 유량을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 전자식 서모스탯은 차량의 여러 주행환경을 고려하여 최적의 조건으로 제어되므로, 엔진의 온도를 훨씬 정교하게 제어할 수 있다.

차량의 여러 센서들로부터 검출되는 신호를 받아 작동하는 액추에이터 수단, 예를 들면 스텝모터는 엔진 냉각시스템의 성능을 최적화 할 수 있는데, 그것은 밸브의 개폐변위를 자유자재로 조절할 수 있기 때문이다.

밸브의 개폐변위를 자유자재로 조절한다는 것은 냉각수의 유량을 자유자재로 조절한다는 것을 의미하므로, 기존 기계식 서모스탯이 안고 있는 반응시간의 지연과 상황에 따라 차량의 냉각능력을 달리할 수 없는 단점을 보완할 수 있다.

예를 들면, 냉각수 유량이 많이 필요한 경우나 고부하 혹은 고속 운전시 등과 같은 여러 주행환경에서 본 발명의 전자식 서모스탯은 밸브의 개폐변위를 엔진의 부하, 속도, 기타 등에 의한 인자들의 영향을 받아 작동시킴과 동시에 밸브의 개폐변위의 제어를 스텝모터의 로드 스트로크에 의해 즉각적으로 보상할 수 있다.

다시 말해, 엔진의 부하, 상황 등에 따른 엔진의 냉각능력을 달리할 수 있으므로, 냉각효율을 최적으로 제어할 수 있는 것이다.

도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 엔진의 부하상태, 속도, 냉각수 온도, 흡입공기 온도 등을 입력신호로 하는 전자제어장치(ECU)의 출력제어에 의해 스텝모터의 로드 스트로크를 증가 또는 감소시켜 줌으로써, 왁스챔버의 체적을 가변적으로 선택할 수 있고, 따라서 차량의 주행환경에 맞게 왁스의 팽창을 위한 온도범위를 약 T₁(85℃)∼T₂(105℃) 정도 폭넓게 조절할 수 있으므로, 엔진의 운전조건에 맞는 냉각수 유량을 충분하게 확보할 수 있다.

예를 들면, 엔진의 부하가 증가되는 경우에는 신속한 냉각수 유량의 증가를 필요로 하므로, 도 3과 도 5에 도시한 바와 같이, 로드 스트로크를 증가시켜 왁스챔버 내의 로드 점유율을 높여줌으로써, 왁스의 팽창과 관련한 밸브의 개폐시점을 85℃ 정도로 앞당길 수 있으며, 이와는 반대로 엔진의 저부하 상태에서는, 도 4와 도 5에 도시한 바와 같이, 로드 스트로크의 감소에 따라 왁스의 팽창과 관련한 밸브의 개폐시점을 105℃ 정도로 늦출 수 있다.

다시 말해, 로드의 증가된 스트로크(왁스챔버 내에 최대 진입한 상태)나 로드의 감소된 스트로크(왁스챔버 내에 최소 진입한 상태)에 따라 밸브의 개폐작동이 도 5의 영역과 같은 범위 내에서 선택적으로 정해질 수 있다.

즉, 엔진의 부하조건에 따라 실시간으로 밸브의 개폐정도를 달리하여 냉각수 유량을 자유자재로 조절함으로써, 엔진의 냉각효율을 항상 최적으로 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 밸브의 정확한 개폐작동을 가능케 하는 기구적인 작동 메카니즘을 제공한다.

이를 위하여, 팽창작용에 따른 유동성을 보유하고 있는 왁스 부분은 밸브의 개페작동에 직접적인 영향을 주지 않도록 하고, 밸브의 개폐작동은 왁스의 팽창력을 받는 피스톤 및 가동 케이스를 통해 이루어질 수 있도록 한다.

즉, 왁스를 포함하는 케이스는 고정체의 역할을 수행하면서 단지 밸브의 구동을 위한 팽창력만을 제공하고, 실질적으로 밸브의 구동은 왁스의 팽창력을 받는 피스톤과 가동 케이스를 가동체로 하여 이루어질 수 있도록 한다.

이에 따라, 밸브의 동력을 발생시키는 구동원 자체의 움직임없이 주변의 가동요소만으로 밸브를 개폐할 수 있으므로, 밸브의 개폐작동을 기계적인 오차없이 안정적이고 정밀하게 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 전자식 서모스탯이 갖는 특징 중의 또 하나는 전기신호의 단절시 안전장치를 제공한다는데 있다.

차량 운전시 전기신호가 단절될 수 있다.

만약, 그러한 경우에 안전장치를 포함하지 않은 완전한 전자식 서모스탯은 전혀 기능을 발휘하지 못해 엔진에 문제점을 일으킬 수 있다.

본 발명의 전자식 서모스탯은 내부에 왁스를 포함하고 있으므로, 왁스 자체의 특성을 항상 보유하고 있으며, 이에 따라 전기신호가 단절되었다 할지라도 왁스 자체의 특성에 의해 밸브의 개폐작동이 문제없이 수행될 수 있다.

특히, 본 발명에서는 액추에이터와 로드 간의 결합부위에 토션력을 발휘할 수 있는 탄성 복귀수단, 예를 들면 로드에 복원력을 부여하는 토션 스프링(35)을 제공하고 있다.

이러한 탄성 복귀수단은 전기신호 단절시 로드의 위치를 초기상태로 복원시켜줄 수 있으며, 이에 따라 기존 기계식 서모스탯과 동일하게 밸브의 개폐작동은왁스의 팽창력에 의해 수행될 수 있다.

이때, 상기 로드의 복원위치를 감소된 스트로크 상태의 위치가 되도록 하여 왁스의 팽창 개시온도가 낮은 수준(85℃)으로 설정되게 함으로써, 전기신호 단절시 기존 기계식 서모스탯과 동일하게 왁스의 팽창력에 의존하여 밸브의 개폐작동을 수행하는 경우에도 엔진의 냉각능력을 최적으로 제어할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 차량의 냉각능력은 차량의 주행환경, 기타 여건에 의해 상당부분 영향을 받을 수 있는데, 기존의 기계식 서모스탯은 그러한 주변 여건을 반영할 수 있는 기능이 없고, 현재 제공되고 있는 히터를 이용한 전자식 서모스탯의 경우에도 열적특성으로 인한 여러 문제점을 안고 있는 바, 본 발명에서 제공하고 있는 전자식 서모스탯은 전기적인 요소들의 내부 구성을 배제하여 열적특성으로 인한 문제점 및 실링에 의한 문제점을 완전히 해소할 수 있음은 물론 구조적으로 동력 구동원을 고정함으로써 밸브 작동시의 기계적 결함 요인을 없앨 수 있고, 무엇보다도 주변의 영향을 미리 전자제어장치에 저장하여 상황에 따른 제어를 가능하게 함으로써, 차량의 주행환경, 기타 여건 등에 따라 항상 최적의 냉각효율을 유지할 수 있으며, 자동차 엔진의 내구성 및 출력향상을 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 궁극적으로 차량의 연비향상과 배기가스 저감의 효과를 모두 만족시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (10)

1. 열팽창 재질의 팽창력과 전기적 신호를 받아 작동하는 액추에이터 수단을 이용하여 밸브의 개폐정도를 가변 제어할 수 있는 전자식 서모스탯에 있어서,

   차량의 주행환경에 따른 각종 제어신호를 받아 작동하며 왁스가 속하는 왁스챔버 내에 진입하는 로드의 스트로크를 가변시켜 왁스의 체적변화를 유도하는 액추에이터 수단을 구비하여 왁스의 팽창력과 액추에이터 수단의 스트로크 변화에 의해 밸브의 동력을 얻을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 가변제어방식의 전자식 서모스탯.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 왁스의 팽창력을 밸브의 동력으로 전달하는 수단은 액추에이터 수단의 로드를 일부 수용하는 동시에 왁스가 채워진 왁스챔버를 갖는 케이스 및 이것의 하부를 마감하는 다이어프램과, 케이스 하단에 조립되는 피스톤 케이스 내에 배치되며 다이어프램의 신축력을 직접 받는 전동유체 및 이것에 의해 직선운동을 수행하는 피스톤과, 피스톤의 하단과 밸브의 상단에 접하면서 피스톤의 움직임을 받아 밸브를 개폐하는 가동 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변제어방식의 전자식 서모스탯.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 액추에이터 수단은 스크류 피딩방식의 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변제어방식의 전자식 서모스탯.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 밸브의 개폐작동 범위는 액추에이터 수단의 로드가 갖는 증가된 스트로크와 감소된 스트로크 사이의 범위 내에서 가변적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 가변제어방식의 전자식 서모스탯.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 밸브의 개폐작동을 위한 온도의 범위는 T₁∼T₂℃인 것을 특징으로 하는 가변제어방식의 전자식 서모스탯.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 액추에이터 수단의 로드가 갖는 스트로크의 범위는 피스톤과의 직경비에 따라 가변될 수 있는 것을 특징으로 하는 가변제어방식의 전자식 서모스탯.
7. 제 1, 3, 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액추에이터 수단은 리니어 스텝모터, DC모터 또는 리니어 솔레노이드인 것을 특징으로 하는 가변제어방식의 전자식 서모스탯.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 액추에이터 수단은 전기신호 단절시 로드의 위치를 초기상태로 복원시켜주는 탄성 복귀수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변제어방식의 전자식 서모스탯.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 로드의 복원위치는 감소된 스트로크 상태의 위치가 되도록 하여 전기신호 단절시 왁스의 팽창 개시온도가 낮은 수준(85℃)으로 설정되게 한 것을 특징으로 하는 가변제어방식의 전자식 서모스탯.
10. 제 2 항에 있어서, 상기 밸브의 개폐작동은 왁스를 포함하는 부분을 고정체로 하고 왁스의 팽창력을 받는 피스톤과 가동 케이스를 가동체로 하여 수행되는 것을 특징으로 하는 가변제어방식의 서모스탯.