KR20160010619A - 열동식 조절 밸브 - Google Patents

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KR20160010619A
KR20160010619A KR1020157036258A KR20157036258A KR20160010619A KR 20160010619 A KR20160010619 A KR 20160010619A KR 1020157036258 A KR1020157036258 A KR 1020157036258A KR 20157036258 A KR20157036258 A KR 20157036258A KR 20160010619 A KR20160010619 A KR 20160010619A
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안드레아스 어웨더
유르겐 마르스
아이케 빌러스
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말레 인터내셔널 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 열동식 조절 밸브 하우징(46, 110)을 구비하는 자동차 엔진 냉각 시스템용 열동식 조절 밸브(44, 100)에 관한 것으로서, 이 열동식 조절 밸브 하우징에는 엔진의 실린더 헤드에 대한 연결부(50, 114), 엔진 블록에 대한 연결부(52, 116), 냉각 시스템의 냉각기에 대한 연결부(48, 112), 및 바이패스 채널에 대한 하나 이상의 연결부(54, 118)가 형성되어 있으며, 이 경우 열동식 조절 밸브 하우징(46, 110) 내에는 이동 가능한 열동식 작동 요소(70, 142), 냉각기 밸브(56, 136), 엔진 블록 밸브(62, 134) 및 바이패스 채널을 폐쇄하기 위한 슬라이드(78, 120)가 배치되어 있다. 열동식 조절 밸브(44, 100)는, 열동식 조절 밸브 하우징(46, 110)에 배치된 제1 개구(72, 128)를 폐쇄하기 위한 제1 슬라이드 섹션(80, 122) 및 열동식 조절 밸브 하우징(46, 110)에 배치된 하나 이상의 제2 개구(74, 130)를 폐쇄하기 위한 하나 이상의 제2 슬라이드 섹션(82, 124)이 제공되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

열동식 조절 밸브{THERMOSTATIC VALVE}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 열동식 조절 밸브, 및 자동차 엔진용 냉각 시스템에 관한 것이다.
열동식 조절 밸브는 선행 기술에 공지되어 있으며, 내연 기관 내에서 최적의 온도에 가급적 신속하게 도달하기 위한 목적으로, 모든 작동 조건하에서 이와 같은 최적의 온도를 유지하기 위한 목적으로, 그리고 엔진 내에서의 과열을 방지하기 위한 목적으로, 냉각제 순환계를 조절하기 위한 액체 냉각식 내연 기관의 냉각 시스템에서 사용된다. 이와 같은 목적은 내연 기관의 수명, 연료 소비 및 배기 가스 발생을 위해서 특히 중요하다. 열동식 조절 밸브는 일반적으로 시동 후 엔진 온도가 지나치게 낮은 경우에 또는 자동차 주행 중 부하가 지나치게 적은 경우에, 냉각제 순환계 내에서 3/2-방향 밸브로서 사용된다. 열동식 조절 밸브에 의해서는, 엔진으로부터 배출되는 냉각제가 냉각제 순환계의 냉각기를 통과해서가 아니라 오히려 직접 단락 라인을 통해서 재차 엔진으로 역류한다.
유럽 공고 특허 출원서 EP 2019915 B1호에는, 혼합 챔버 내에 배치된 열동식 작동 요소를 구비하는, 내연 기관의 냉각 설비용 열동식 조절 밸브가 공지되어 있다. 이 열동식 작동 요소는, 혼합 챔버와 냉각제 냉각기의 연결부 사이에 배치될 메인 밸브 요소를 위한 그리고 혼합 챔버 앞에 배치될 2개의 단락 밸브 요소를 위한 구동 요소로써 이용되며, 이 경우 이들 단락 밸브 요소는, 열동식 작동 요소의 한 연장 동작 중에는 먼저 폐쇄된 단락 밸브 요소가 개방되고, 다른 단락 밸브 요소는 슬라이드 유닛에 의해서 또 다른 연장 동작 중에 재차 폐쇄되도록, 밸브 시트에 대해 상대적으로 배치되어 있다. 이때에는, 하나의 공동 단락 밸브 요소가 제공되어 있고, 이 공동 단락 밸브 요소는 단락 밸브 슬라이드로써 이용되는 섹션 및 열동식 작동 요소의 연장 방향으로 앞에 접속된 단락 밸브 플레이트를 구비하며, 이들 섹션과 단락 밸브 플레이트 사이에는 하나의 공동 밸브 시트가 제공되어 있다. 또한, 공동 밸브 시트 사이에는 혼합 챔버 쪽으로 개방되는 정압 밸브가 제공되어 있다.
유럽 특허 출원서 EP 2021595호도 마찬가지로, 밸브 챔버 내에 배치될 열동식 작동 요소를 구비하는 내연 기관의 냉각 설비용 열동식 조절 밸브를 보여주며, 이 경우 열동식 작동 요소는 엔진 배출구와 냉각제 냉각기로 가이드 하는 연결부 사이에 배치될 메인 밸브 요소를 위한 그리고 엔진 배출구와 엔진 유입구 사이에 배치될, 밸브 슬라이드로서 형성되었고 정압 기능을 갖춘 단락 밸브 요소를 위한 구동 요소로써 이용된다. 이때에는, 밸브 슬라이드에 추가하여 밸브 플레이트가 단락 밸브 요소에 제공되어 있으며, 이 밸브 플레이트는 열동식 작동 요소의 연장 방향으로 밸브 슬라이드에 할당되어 있다. 또한, 밸브 슬라이드와 밸브 플레이트 사이에는, 밸브 슬라이드를 위한 밸브 시트뿐만 아니라 밸브 플레이트를 위한 밸브 시트까지도 형성하는 부품이 할당되어 있다.
본 발명의 과제는, 서문에 언급된 유형의 열동식 조절 밸브를 개발하는 것이다. 제작될 열동식 조절 밸브는 구조적으로 단순하게 구성되어야만 하고, 제한된 설치 공간 안에서 사용될 수 있어야만 한다.
상기 과제는, 청구항 1의 특징들을 갖는 열동식 조절 밸브에 의해서 해결된다.
본 발명의 일 실시 예는, 열동식 조절 밸브 하우징을 구비하는 자동차 엔진 냉각 시스템용 열동식 조절 밸브와 관련이 있으며, 이 열동식 조절 밸브 하우징에는 엔진의 실린더 헤드에 대한 연결부, 엔진 블록에 대한 연결부, 냉각 시스템의 냉각기에 대한 연결부 및 바이패스 채널에 대한 하나 이상의 연결부가 형성되어 있으며, 이 경우 열동식 조절 밸브 하우징 내에는 이동 가능한 열동식 작동 요소, 냉각기 밸브, 엔진 블록 밸브, 및 바이패스 채널을 폐쇄하기 위한 슬라이드가 배치되어 있으며, 이 경우에는 열동식 조절 밸브 하우징에 배치된 제1 개구를 폐쇄하기 위한 제1 슬라이드 섹션 및 열동식 조절 밸브 하우징에 배치된 하나 이상의 제2 개구를 폐쇄하기 위한 하나 이상의 제2 슬라이드 섹션이 제공되어 있다. 제1 및 제2 개구는 바이패스 채널의 영역에 놓여 있고, 열동식 조절 밸브 하우징에 의해 둘러싸인 열동식 조절 밸브 내부 공간과 바이패스 채널을 연결한다. 이로써, 제1 및 제2 슬라이드 섹션의 협력에 의해서, 열동식 조절 밸브 하우징 내에 있는 제1 및 제2 개구 그리고 이로써 바이패스 채널에 대한 연결부가 적어도 섹션 방식으로 폐쇄될 수 있다. 냉각 시스템은 바람직하게 예를 들어 내연 기관용 엔진 유입구 조절을 위한 그리고/또는 엔진 배출구 조절을 위한 분리 냉각(Splitcooling)-냉각 시스템이다. 분리 냉각-냉각 시스템은 엔진 블록 및 실린더 헤드를 위한 별도의 냉각 순환계를 각각 하나씩 구비한다. 엔진 유입구 조절의 경우에는, 실린더 헤드로의 그리고 엔진 블록으로의 연결부, 및 냉각제 냉각기로부터의 그리고 바이패스 채널로부터의 연결부가 제공되어 있다. 엔진 배출구 조절의 경우에는, 실린더 헤드로부터의 그리고 엔진 블록으로부터의 연결부, 및 냉각제 냉각기로의 그리고 바이패스 채널로의 연결부가 제공되어 있다. 바이패스 채널은 단락 채널로서도 명명된다. 열동식 조절 밸브 내에는 바람직하게, 팽창 물질 요소를 구비하는, 바람직하게는 팽창 물질 왁스 요소를 구비하는 열동식 작동 요소가 배치되어 있다. 작동 요소 내부에 배치된 이 팽창 물질 요소는 항상 배출되는 냉각제가 그 둘레를 따라 흐르고, 온도 함수로서 이동할 수 있는 작동 피스톤을 구비한다. 특히, 설정된 온도가 초과되는 경우에는, 작동 피스톤과 기능적으로 연결되는 밸브 플레이트 및/또는 슬라이드가 개방 또는 폐쇄될 수 있다. 따라서, 엔진에서는, 단락 액체와 냉각제 냉각기 액체로 이루어진 혼합물이 생성될 수 있다. 다만 여전히 뜨거운 냉각제 액체만 도달하는 경우에 비로소, 열동식 조절 밸브가 영구적으로 개방된다. 이와 같은 유형 및 방식으로, 엔진의 최적의 냉각이 보증될 수 있고, 엔진의 하나 또는 복수의 실린더가 급격하게 냉각되는 상황이 방지될 수 있다. 이로써, 본 발명에 따른 열동식 조절 밸브의 한 가지 장점은, 실린더 헤드의 부분 냉각제 순환계에 그리고 엔진 블록의 부분 냉각제 순환계에 각각 연결된, 지금까지 사용된 2개 냉각제 온도 조절 장치(thermostat)의 기능을 대신할 수 있는 단 하나의 열동식 조절 밸브가 분리 냉각-냉각 시스템을 위해 제작되었다는 것이다. 그럼으로써, 제한된 설치 공간 안에서, 열동식 조절 밸브 내에 있는 개구에 의해서 바이패스 연결부의 바이패스 면을 적절히 폐쇄하는 것이 가능해졌다.
열동식 조절 밸브의 일 실시 예에서는, 제1 및 적어도 제2 개구가 열동식 조절 밸브 하우징의 길이 연장 방향으로 볼 때 열동식 조절 밸브 하우징의 상이한 높이에 배치되어 있다. 이로써, 제1 및 적어도 제2 개구는 2개 이상의 캐스케이드(cascade) 모양의 개구를 형성한다. 이와 같은 형성은, 슬라이드의 조정 행정이 변경 없이 작은 경우에 요구되는 유량(flow rate)에 도달할 수 있기 때문에 바람직하다. 따라서, 매우 콤팩트한 구조적 형상이 구현될 수 있고, 열동식 조절 밸브는 자동차 엔진실의 좁은 설치 공간 안에서 사용될 수 있다. 또한, 2개 이상의 개구가 제공될 수도 있으며, 이 경우에는 상응하는 개수의 슬라이드 섹션이 형성되어야만 한다.
열동식 조절 밸브의 바람직한 일 실시 예에서, 슬라이드는 하나 이상의 슬라이드 관통구를 구비한다. 슬라이드 관통구는, 이와 같은 경우 이외에는 일체형으로 구성된 슬라이드 내에서 제1 및 제2 슬라이드 섹션을 구현한다. 슬라이드 관통구는 상이한 기하학적 형상을 가질 수 있으며, 이와 같은 형상은 재차 제1 및 제2 슬라이드 섹션의 상이한 기하학적 구조를 야기한다. 바람직하게, 열동식 조절 밸브 하우징에 형성된 제1 및 제2 개구는 슬롯 모양으로 형성되어 있다. 이때에는, 제1 및 제2 슬라이드 섹션이 실질적으로 직사각형의 형상을 갖는다. 열동식 조절 밸브 하우징 내에 있는 제1 및 제2 개구는 또한, 원형, 타원형 또는 다른 형상을 가질 수도 있다. 그러나 바람직하게, 개구들의 형상은, 각각의 개구에서 하나 이상의 제어 에지(control edge)가 형성되도록 설계되어 있다. 이 제어 에지에 의해서는, 제1 및/또는 제2 개구의 폐쇄 동작이 개별 제어 에지를 통해서 이루어질 수 있는데, 바람직하게는 평행하게 이루어질 수 있다. 또한, 3개 이상의 개구를 폐쇄할 수 있는 3개 이상의 슬라이드 섹션을 형성하는 2개 이상의 슬라이드 관통구가 제공될 수도 있다.
열동식 제어 밸브의 바람직한 일 실시 예에서는, 정압 밸브가 제공되어 있다. 이 정압 밸브에 의해서는, 열동식 조절 밸브 내에서 압력에 의존하는 개구가 구현될 수 있다. 바람직한 일 실시 예에서, 정압 밸브는 엔진 블록 밸브 또는 엔진 블록 연결부 내부에 통합되어 있다. 그럼으로써, 구조적으로 단순하고 콤팩트한 형상에서 열동식 작동 요소에 의해서는, 온도에 의존하는 개구에 추가하여 압력에 의존하는 개구의 가능성이 만들어진다. 이와 같은 가능성은, 엔진 블록에 대한 연결부로부터 열동식 조절 밸브 하우징에 있는 2개의 개구를 통해 바이패스 채널까지 냉각 매체를 관류시키기 위한 차가운 엔진 온도에서 바람직하다.
열동식 조절 밸브는 바람직하게 냉각기 밸브에 할당된 제1 반동 스프링, 엔진 블록 밸브에 할당된 제2 반동 스프링 및/또는 정압 밸브에 할당된 제3 반동 스프링을 구비한다. 이들 반동 스프링은 개별 밸브의 밸브 플레이트를 위한 반동력을 각각 형성할 수 있다.
또한, 열동식 조절 밸브 하우징에는, 가열 열 교환기 및/또는 보상 용기를 열동식 조절 밸브에 연결시킬 수 있는 또 다른 연결부들이 형성될 수 있다.
상기 과제는 또한 본 발명에 따른 열동식 조절 밸브가 제공되어 있는 자동차 엔진용 냉각 시스템, 특히 내연 기관용 냉각 시스템에 의해서도 해결되며, 이 경우 열동식 조절 밸브는 각각 엔진 블록의, 실린더 헤드의, 바이패스 채널의 그리고 냉각 시스템의 냉각제 냉각기의 연결부 사이에 배치되어 있다.
본 발명에 따른 열동식 조절 밸브를 이용해서, 냉각 매체가 순환하는 냉각 시스템을 작동시키는 것은, 개별 매체 온도에 따라 상이한 밸브들이 열동식 조절 밸브 내에서 개방되는, 내연 기관의 엔진 블록을 냉각시키기 위한 방법을 가능하게 하며, 이 경우에는 제1 단계에서 온도가 상승할 때 엔진 블록 밸브가 개방된다. 온도가 계속 상승하면, 추가로 냉각기 밸브가 개방될 수 있음으로써, 결과적으로 엔진은 혼합 모드로 작동될 수 있으며, 이 경우 열동식 조절 밸브 하우징에 있는 제1 및 제2 개구는 슬라이드에 의해서 연속으로 폐쇄된다. 그럼으로써, 냉각제 흐름은 냉각제 냉각기 연결부를 거쳐서 엔진 블록으로 그리고 실린더 헤드로 이루어질 수 있다. 바람직하게, 이 방법은, 제1 및 제2 슬라이드 섹션을 갖는 슬라이드의 위치를 변경함으로써 열동식 조절 밸브 하우징에 있는 2개 이상의 개구를 적어도 섹션 방식으로 폐쇄하는 열동식 조절 밸브의 열동식 작동 요소에 의해서 이루어진다. 이때, 2개 이상의 캐스케이드 모양의 개구는 바람직하게, 2개 이상의 개구의 폐쇄 동작이 슬라이드 내에 있는 제어 에지를 통해서 평행하게 그리고 동시에 이루어지도록 설계되어 있다. 그럼으로써, 2개의 개구는 동시에 폐쇄될 수 있다 - 전체적으로 또는 섹션 방식으로. 분리 냉각-냉각 시스템은 지금까지 사용된 2개의 열동식 조절 밸브 대신에 단 하나의 열동식 조절 밸브로 충분할 수 있음으로써, 더욱 저렴하게 그리고 더욱 경제적으로 제조될 수 있다. 이때 바람직한 또 다른 사실은, 냉각 시스템 내에서는 적은 냉각제가 사용되어야만 한다는 것이다.
또 다른 바람직한 실시 예들은 이하의 도면 설명에 의해서 그리고 종속 청구항들에 의해서 기술되어 있다.
이하에서는, 본 발명이 도면부의 도면을 참조하는 한 가지 이상의 실시 예를 토대로 해서 더 상세하게 설명될 것이다. 각 도면에서:
도 1 및 도 1a는 선행 기술에 따른 열동식 조절 밸브를 보여주고,
도 2 및 도 2a는 제1 실시 예로 도시된 본 발명에 따른 열동식 조절 밸브를 제1 작동 상태에서 보여주며,
도 3 및 도 3a는 도 2 및 도 2a에 도시된 본 발명에 따른 열동식 조절 밸브를 제2 작동 상태에서 보여주고,
도 4 및 도 4a는 본 발명에 따른 열동식 조절 밸브의 또 다른 일 실시 예를 제1 작동 상태에서 보여주며,
도 5 및 도 5a는 도 4 및 도 4a에 도시된 열동식 조절 밸브를 제2 작동 상태에서 보여준다.
도 1 내지 도 5에 도시된 열동식 조절 밸브(10, 44, 100)는 단면도로 도시되어 있으며, 이 경우 단면은 각각 개별 열동식 조절 밸브(10, 44; 제1 실시 예 및 100; 제 2 실시 예)의 길이 연장 방향(12)을 따라 놓여 있다.
도 1은, 선행 기술에 따른 열동식 조절 밸브(10)를 보여준다. 열동식 조절 밸브(10) 내부에는, 열동식 조절 밸브 하우징(18) 내에 배치된 열동식 작동 요소(16)가 제공되어 있다. 열동식 조절 밸브 하우징(18)에는, 이하에서 엔진 블록 연결부(20)로 명명되는, 엔진 블록(도시되지 않음)에 대한 제1 연결부(20)가 형성되어 있다. 또한, 열동식 조절 밸브 하우징(18)은 냉각제 냉각기 연결부(22) 또는 냉각기 연결부(22)로 명명되는, 냉각제 냉각기(도시되지 않음)에 대한 연결부(22)를 구비한다. 제3 연결부(24)는 바이패스 채널(26)과의 연결을 위해서 이용되고, 바이패스 채널 연결부(24)로 명명된다. 열동식 조절 밸브(10)는 또한 밸브 플레이트(30)를 갖는 냉각기 밸브(28)를 구비하며, 이 밸브 플레이트에 의해서는 냉각제 냉각기 연결부(22)가 폐쇄될 수 있다. 열동식 작동 요소(16)는 팽창 물질 요소(32)를 구비하고, 이 팽창 물질 요소(32)가 팽창될 때에 연장 방향(92) 또는 길이 연장 방향(12)으로 이동할 수 있다. 바람직하게, 팽창 물질 요소(32)는 팽창 물질 왁스 요소(32)이고, 왁스 혼합물을 구비한다. 열동식 조절 밸브(10)는 또한 밸브 플레이트(30)를 변위 하기 위한 그리고 이로써 냉각제 냉각기 연결부(22)를 폐쇄하기 위한 반동 스프링(34)을 구비한다. 바이패스 채널(26)과 하우징(18) 사이에는, 슬라이드(38)에 의해서 폐쇄될 수 있는 개구(36)가 배치되어 있다. 슬라이드(38)는, 바이패스 채널이 개방된 상태에서는 하우징(18)의 벽 섹션(40)에 대해 실질적으로 평행하게 배치되어 있다. 폐쇄된 상태에서는 슬라이드(38)가 제어 에지(42)에 이르기까지 평행하게 연장 방향(14)으로 아래로 이동되어 있음으로써, 결과적으로 슬라이드(38)는 개구(36) 앞에 그리고 벽 섹션(40)과 제어 에지(42) 사이에 배치된다. 도 1a는, 선행 기술에 따른 열동식 조절 밸브(10)를, 길이 연장 방향(12)을 따라 절단되었고 팽창 물질 요소(32)를 확인할 수 있는 다른 절단 평면에서 보여준다. 동일한 대상들은 동일한 도면 부호로 표기되어 있다.
도 2는, 본 발명에 따른 열동식 조절 밸브(44)의 제1 실시 예를 보여준다. 열동식 조절 밸브(44)는, 0 mm의 행정을 갖는 제1 작동 상태에 존재한다. 열동식 조절 밸브(44)는 열동식 조절 밸브 하우징(46)을 구비하고, 이 하우징에는 하우징 섹션(59)에 있는 냉각제 냉각기(도시되지 않음)에 연결하기 위한 연결부(48)가 형성되어 있으며, 이 연결부는 냉각기 연결부(48)로 명명된다. 열동식 조절 밸브 하우징(46)에 형성된 또 다른 연결부(50)는 실린더 헤드(도시되지 않음)에 연결될 수 있고, 실린더 헤드 연결부(50)로 명명된다. 도면에 도시되지 않은 엔진 블록에는 엔진 블록 연결부(52)가 연결될 수 있다. 회전 대칭으로 볼 때, 열동식 조절 밸브 하우징(46)의 마주 놓인 측에는, 바이패스 채널(도시되지 않음)에 연결될 수 있고 그 내부에 바이패스 밸브(53)가 배치된 바이패스 연결부(54)가 배치되어 있다. 도 2에 도시된 작동 상태에서는, 바이패스 밸브(53)가 폐쇄되어 있다.
열동식 조절 밸브 하우징(46) 내에는 또한 냉각기 연결부(48)를 폐쇄하기 위한 냉각기 밸브 플레이트(58)를 구비하는 냉각제 냉각기 밸브(56) 또는 냉각기 밸브(56)가 배치되어 있으며, 이 밸브는 냉각기 연결부(48)의 하우징 섹션(59)에 대항해서 지지 된 반동 스프링(60)과 기능적으로 연결된다. 냉각기 밸브 플레이트(58)는 반동 스프링(60)에 대항해서 개방될 수 있다. 또한, 열동식 조절 밸브 하우징(46) 내에는, 열동식 조절 밸브 하우징(46)에 연결된 소자(66)에 지지 되어 있고 엔진 블록 밸브(62)에 기능적으로 연결되는 반동 스프링(64) 및 엔진 블록 밸브(62)가 배치되어 있다. 제3 반동 스프링(68)은 팽창 물질 요소(88)(도 2a에 도시됨)를 갖는 열동식 작동 요소(70)를 중심으로 회전 대칭으로 배치되어 있다. 열동식 조절 밸브 하우징(46) 내에는 또한 정압 밸브(71)가 배치되어 있다.
바이패스 연결부(54)는, 하우징 요소(76)로부터 분리된 제1 개구(72) 및 제2 개구(74)를 구비한다. 제1 슬라이드 섹션(80)이 제1 개구(72) 앞으로 이동하고, 제2 슬라이드 섹션(82)이 제2 개구(74) 앞으로 이동함으로써, 제1 및 제2 개구(72, 74)는 각각 제1 슬라이드 섹션(80) 및 제2 슬라이드 섹션(82)을 구비하는 슬라이드(78)에 의해서 폐쇄될 수 있다. 제1 슬라이드 섹션(80) 및 제2 슬라이드 섹션(82)이 형성되도록, 바이패스 연결부(54)의 영역에서 슬라이드(78)에 슬라이드 관통구(79)가 배치되어 있음으로써, 제1 슬라이드 섹션(80) 및 제2 슬라이드 섹션(82)이 형성된다. 도 2에 도시된 작동 상태는 개방된 바이패스 연결부(54)를 보여주며, 이 경우 제1 및 제2 슬라이드 섹션(80, 82)은 각각 제1 및 제2 개구(72, 74) 외부에 배치되어 있고, 바람직하게는 열동식 조절 밸브 하우징(46)의 벽 섹션(40)에 대해 평행하게 배치되어 있다. 개구(72, 74)를 통해서 냉각제가 흐를 수 있다.
도 2a는, 도 2에 도시된 열동식 조절 밸브(44)를 보여주며, 이 경우에는 열동식 작동 요소(70)가 길이 연장 방향(12)을 따라 절단된 단면도로 도시되어 있다. 열동식 작동 요소(70)는 덮개 형태의 섹션(86)을 갖는 하우징(84)을 구비한다. 하우징(84) 내에는 팽창 물질 요소(88), 예를 들어 왁스 혼합물을 구비하는 왁스 요소가 배치되어 있다. 이와 같은 팽창 물질 요소(88)는 팽창 물질 왁스 요소(88)로도 명명된다. 팽창 물질, 특히 왁스는 온도에 따라 자신의 부피를 변경하고, 온도가 상응하게 상승하는 경우에는 하우징(84)으로부터 작동 피스톤(90)을 밀어낸다. 연장시에는, 작동 피스톤(90)이 슬라이드(78)와 함께 움직여서 슬라이드의 위치를 변위 할 수 있다. 이로써, 바이패스 연결부(54)는 적어도 부분적으로 폐쇄될 수 있다. 그밖에, 작동 피스톤(90)은 마찬가지로 냉각기 밸브 플레이트(58) 및 엔진 블록 밸브(62)의 위치도 변경시킬 수 있다. 열동식 작동 요소(70)의 기능 방식은 열동식 조절 밸브(44, 100)의 제1 실시 예 및 제2 실시 예에 대한 도 2 내지 도 5의 상세한 설명을 따라서 설명된다.
도 3은, 본 발명에 따른 열동식 조절 밸브(44)의 제1 실시 예를 약 5 mm의 행정을 갖는 제2 작동 상태에서 보여준다. 도 2, 도 2a, 도 3, 도 3a, 도 4 및 도 5에서 동일한 대상들에는 동일한 도면 부호들이 제공되어 있다. 도 2 및 도 2a의 도시와 달리, 슬라이드(78)는 작동 요소(70)의 연장 방향(92)으로 이동하며, 제1 슬라이드 섹션(80)은 개구(72)를 폐쇄하고, 제2 슬라이드 섹션(82)은 바이패스 연결부(54)의 개구(74)를 폐쇄한다. 제2 작동 상태에서는 바이패스 밸브(53)가 적어도 섹션 방식으로 개방되어 있다.
도 3a는, 열동식 조절 밸브(44)를 도 3과 마찬가지로 제2 작동 상태에서 보여주며, 이 경우에는 작동 요소(70)의 위치가 명확하게 도시되어 있고, 팽창 물질 요소(88) 및 작동 피스톤(90)을 확인할 수 있다.
도 4는, 본 발명에 따른 열동식 조절 밸브(100)의 제2 실시 예를 보여준다. 열동식 조절 밸브(100)는, 냉각기 연결부(112)로 명명되는 냉각제 냉각기(도시되지 않음)를 위한 연결부(112)가 배치되어 있는 열동식 조절 밸브 하우징(110)을 구비한다. 또한, 실린더 헤드(도시되지 않음)를 연결하기 위한 또는 실린더 헤드에 연결하기 위한 실린더 헤드 연결부(114), 및 엔진 블록(도시되지 않음)에 연결하기 위한 엔진 블록 연결부(116), 그리고 바이패스 채널(도시되지 않음)에 연결하기 위한 바이패스 연결부(118)가 제공되어 있다. 바이패스 연결부(118)는 제1 슬라이드 섹션(122) 및 제2 슬라이드 섹션(124)을 구비하는 슬라이드(120)에 연결될 수 있으며, 이들 슬라이드 섹션은 슬라이드(120)에서 관통구(126)에 의해 구현되어 있고, 제1 슬라이드 섹션(122)이 제1 개구(128)를 폐쇄할 수 있도록 그리고 제2 슬라이드 섹션(124)이 제2 개구(130)를 폐쇄할 수 있도록 설계되어 있다. 이때, 제1 개구(128) 및 제2 개구(130)는, 열동식 조절 밸브(100)의 수직 축(132) 상에 서로 최단선으로(geodetically) 배치된 캐스케이드 모양의 개구를 형성한다. 또한, 제1 및 제2 개구(130, 132)를 수직 축(132)을 따라 서로에 대해 변위 된 상태로 배치하는 방식도 제공될 수 있다.
또한, 엔진 블록 밸브(134) 및 냉각기 밸브(136)가 열동식 조절 밸브 하우징(110) 내에 배치되어 있다. 엔진 블록 밸브(134)는 제1 반동 스프링(138)과 기능적으로 연결되고, 냉각기 밸브(134)는 제2 반동 스프링(139)과 기능적으로 연결된다. 또한, 정압 밸브(131)와 기능적으로 연결되는 제3 반동 스프링(140)도 제공되어 있다. 정압 밸브(131)는 바람직하게 엔진 블록 밸브(134)의 바로 근처에 배치되어 있거나 이 밸브 내부에 통합되어 있다. 팽창 물질 요소(144)(도 4a에 도시됨) 및 작동 피스톤(146) 그리고 종동부(148)를 구비하는 열동식 작동 요소(142)는 중앙에, 바람직하게는 열동식 조절 밸브 하우징(110) 내의 축 상(132)에 배치되어 있고, 밸브(134 및 136) 그리고 슬라이드(120)를 온도 함수로서 제어하는 기능을 갖추고 있다. 팽창 물질 요소(144)의 부피가 온도에 의해서 영향을 받을 수 있고, 이로써 작동 피스톤(146) 및 종동부(148)의 위치가 변경될 수 있기 때문에, 이와 같은 기능은 실현될 수 있다.
도 4a는, 도 4에 도시된 열동식 조절 밸브(100)의 제2 실시 예를 보여준다. 동일한 대상들은 동일한 도면 부호로 기재되어 있다. 본 단면도에는, 도 4의 도시에서 확인할 수 없는 팽창 물질 요소(144) 및 작동 피스톤(146), 그리고 종동부(148)가 도시되어 있다.
도 5는, 팽창 물질 요소(144)의 부피가 확대된 상태로 존재하는 다른 더 높은 온도가 존재하는 제2 작동 상태에서 열동식 조절 밸브(100)를 보여주며, 이로 인해 작동 피스톤(146)은 연장되어 있고, 슬라이드(120), 엔진 블록 밸브(134) 및 냉각기 밸브(136)의 위치는 열동식 조절 밸브 하우징(110)에 대해 상대적으로 이동되어 있다. 이때, 이와 같은 이동은 열동식 조절 밸브(100)의 길이 연장 방향(12)과 반대 방향으로 이루어져 있다.
열동식 조절 밸브(44 및 100)의 두 가지 실시 예들에서는, 열동식 작동 요소(70, 142) 및/또는 팽창 물질 요소(88, 144)를 열동식 조절 밸브 하우징(46, 110) 내에서 180°만큼 변위 된 위치에 배치하는 방식이 제공될 수 있다.
이하에서는, 열동식 조절 밸브(44 및 100)의 기능 및 작용 방식이 설명될 것이다. 도면 부호들은 각각 제1 및 제2 실시 예를 표기하며, 이 경우에는 제1 실시 예의 대상물들의 도면 부호들이 항상 먼저 언급되어 있다.
출발 상황은 차가운 엔진, 바람직하게는 내연 기관이다. 차가운 엔진의 경우에는, 냉각기 연결부(48 또는 112) 및 엔진 블록 연결부(52 또는 116)가 냉각기 밸브(56 또는 136) 및 엔진 블록 밸브(62 또는 134)에 의해서 폐쇄되어 있다. 이와 같은 폐쇄 과정은, 반동 스프링(60 또는 139 및 64 또는 138)이 개별 밸브(56, 136 및 62, 134)에 반동력을 가함으로써 이루어진다. 실린더 헤드 연결부(50, 114) 및 바이패스 연결부(54, 118)는 개방되어 있고, 냉각 매체는 실린더 헤드에 도달할 수 있다. 실린더 헤드 내에 있는 냉각 매체의 온도가 상승하는 경우에는, 먼저 엔진 블록 밸브(62, 134)가 열동식 작동 요소(70, 142)의 작동 피스톤(90, 146) 및 종동부(91, 148)에 의해서 개방된다. 냉각 매체의 온도가 더 상승하는 경우에는, 냉각기 밸브(56, 136)가 귀환 행정(94, 150) 후에 각각 제2 반동 스프링(60, 139)에 대항해서 개방된다. 그럼으로써, 냉각 매체는 바이패스 연결부(54, 118) 및 냉각기 연결부(48, 112)를 거쳐 엔진 블록 및 실린더 헤드에 도달할 수 있다. 엔진은 혼합 모드로 작동된다. 그와 동시에, 열동식 조절 밸브 하우징(46, 110) 내에 있는 제1 개구(72, 128) 및 제2 개구(74, 130)가 슬라이드(78, 120)의 제1 슬라이드 섹션(80, 122) 및 제2 슬라이드 섹션(82, 124)에 의해서 적어도 섹션 방식으로 폐쇄된다. 이때, 제1 및 제2 개구(72, 128 및 74, 130)의 폐쇄 동작은 인가되는 냉각 매체 온도에 따라 단계적으로 이루어지되, 온도가 상승할 때 개구(72, 128 및 74, 130)가 제어 에지(75 및 152)를 통해서 완전히 폐쇄될 때까지 이루어진다. 개구(72, 74 또는 128, 130)가 완전히 폐쇄되어 있으면, 엔진 블록 및 실린더 헤드로의 냉각 매체의 관류는 다만 냉각기 연결부(48, 112)를 통해서만 이루어질 수 있다. 엔진은 냉각기 모드로 작동된다.
온도가 강하하면, 냉각기 밸브(56, 136)가 제2 반동 스프링(60, 139)에 의해서 폐쇄되고, 그와 동시에 제1 개구(72, 128) 및 제2 개구(74, 130)가 제1 슬라이드 섹션(80, 122) 및 제2 슬라이드 섹션(82, 124)의 이동에 의해서 적어도 섹션 방식으로 개방된다. 그 다음에 이어서 엔진 블록 밸브(62, 134)가 폐쇄된다. 냉각 매체의 관류는 다만 여전히 실린더 헤드 연결부(50, 114)를 통해서만 그리고 바이패스 연결부(54, 118)를 통해서만 이루어질 수 있다. 이때, 개별 밸브의 폐쇄 및 개방은 반동 스프링과 열동식 작동 요소(70, 142)의 협력에 의해서 이루어지며, 이 작동 요소의 팽창 물질 요소(88, 144)는 온도가 상승할 때 팽창되고, 온도가 강하할 때 수축된다. 열동식 작동 요소(70, 142)에 의해서 제어되는 엔진 블록 밸브(62, 134), 냉각기 밸브(56, 136) 및 슬라이드(78, 120)에 추가로, 바람직하게는 정압 밸브(71 및 131)가 각각 하나씩 사용되는데, 이들 정압 밸브는, 특히 엔진의 온도가 차가운 경우에 엔진 블록 연결부(52, 116)로부터 제1 및 제2 개구(72, 128 및 74, 130)를 통해 바이패스 채널 내부로의 냉각 매체의 관류를 가능케 하는, 압력 의존식 개방을 가능하게 한다.

Claims (10)

  1. 열동식 조절 밸브 하우징(46, 110)을 구비하며, 상기 열동식 조절 밸브 하우징에는 엔진의 실린더 헤드에 대한 연결부(50, 114), 엔진 블록에 대한 연결부(52, 116), 냉각 시스템의 냉각기에 대한 연결부(48, 112), 및 바이패스 채널에 대한 하나 이상의 연결부(54, 118)가 형성되어 있으며, 상기 열동식 조절 밸브 하우징(46, 110) 내에는 이동 가능한 열동식 작동 요소(70, 142), 냉각기 밸브(56, 136), 엔진 블록 밸브(62, 134) 및 바이패스 채널을 폐쇄하기 위한 슬라이드(78, 120)가 배치되어 있는, 자동차 엔진 냉각 시스템용 열동식 조절 밸브에 있어서,
    상기 열동식 조절 밸브 하우징(46, 110)에 배치된 제1 개구(72, 128)를 폐쇄하기 위한 제1 슬라이드 섹션(80, 122), 및 상기 열동식 조절 밸브 하우징(46, 110)에 배치된 하나 이상의 제2 개구(74, 130)를 폐쇄하기 위한 하나 이상의 제2 슬라이드 섹션(82, 124)이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는, 열동식 조절 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 가능한 열동식 작동 요소(70, 142)가 열동식 조절 밸브 하우징(46, 110) 내부에 팽창 물질 요소(88, 114)를 구비하고, 바람직하게는 팽창 물질 왁스 요소(88, 144) 및 작동 피스톤(90, 146)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 열동식 조절 밸브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 개구(72, 128) 및 상기 적어도 제2 개구(74, 130)가 열동식 조절 밸브 하우징(46, 110)의 길이 연장 방향(12)으로 볼 때 상기 열동식 조절 밸브 하우징(46, 110)의 상이한 높이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열동식 조절 밸브.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬라이드(78, 120)가 하나 이상의 슬라이드 관통구(79, 126)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 열동식 조절 밸브.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 개구(72, 128) 및/또는 상기 제2 개구(74, 130)가 슬롯 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 열동식 조절 밸브.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    정압 밸브(71, 313)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는, 열동식 조절 밸브.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 정압 밸브(71, 131)가 상기 엔진 블록 밸브(62, 134) 및/또는 상기 엔진 블록 연결부(52, 116) 내부에 통합되어 있는 것을 특징으로 하는, 열동식 조절 밸브.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각기 밸브(56, 136)에 할당된 제2 반동 스프링(60, 139), 상기 엔진 블록 밸브(62, 134)에 할당된 제1 반동 스프링(64, 138) 및/또는 상기 정압 밸브(71, 131)에 할당된 제3 반동 스프링(68, 140)이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는, 열동식 조절 밸브.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    또 다른 연결부들이 상기 열동식 조절 밸브 하우징(46, 110)에 형성되어 있으며, 이들 연결부에 의해서 가열 열 교환기 또는 보상 용기가 상기 열동식 조절 밸브 하우징(46, 110)에 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는, 열동식 조절 밸브.
  10. 자동차 엔진, 특히 내연 기관용 냉각 시스템에 있어서,
    제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 열동식 조절 밸브(44, 100)가 제공되어 있으며, 상기 열동식 조절 밸브가 각각 엔진 블록(52, 116)의 연결부, 냉각 시스템의 냉각제 냉각기(48, 112)의 연결부, 실린더 헤드 연결부(50, 114)의 연결부 그리고 바이패스 채널(54, 118)의 연결부 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 냉각 시스템.
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