KR20160148824A - 다단 바이패스 밸브 - Google Patents

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KR20160148824A
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Abstract

본 발명의 다단 바이패스 밸브는 내부에 복수의 챔버들이 형성되고, 챔버들에 서로 다른 온도에 팽창 또는 수축하는 팽창제가 각각 마련된 하우징; 하우징 내부에 삽입되고 팽창제들의 팽창여부에 따라 이동하는 스풀; 및 스풀의 이동에 따라 오일쿨러 유로를 개폐하도록 이동하는 피스톤;을 포함할 수 있다.

Description

다단 바이패스 밸브 {Multistage by-pass valve}
본 발명은 복수 개의 서모스탯 밸브 역할을 하나의 서모스탯 밸브가 수행할 수 있도록 마련된 다단 바이패스 밸브에 관한 것이다.
종래의 바이패스 밸브는 설정 유온 이하에서는 오일쿨러를 거치지 않게 바이패스하고, 유온이 설정 온도에 이르면 오일쿨러를 거치게 하여 오일이 과열되는 것을 방지하는 구조로 마련되었다. 이는 오일쿨러를 거침으로 인한 유압 손실을 저감하여 연비를 개선하기 위한 것이다.
하지만, 차량의 시동 초기에는 오일 쿨러로 유입되는 냉각수가 오히려 오일 쿨러에 유입되는 오일을 승온시키기 때문에 일반적인 1단 서모스탯 밸브를 적용할 경우 오일 윤활 효과가 떨어져 연비 효과가 저감되었다.
이에 종래에는 1단 서모스탯 밸브를 2개 적용하여, 저온에서는 오일쿨러로 오일을 공급하여 급속 승온을 유도하고, 저온 설정 온도에 이르면 1차 서모스탯 밸브가 작동하여 오일이 오일쿨러를 바이패스하여 차압 감소 효과를 보며, 고온 설정 온도에 이르면 2차 서모스탯 밸브가 작동하여 오일이 다시 오일쿨러로 공급하도록 함으로써 오일 냉각을 효율적으로 실시하였다.
하지만, 이를 위해서 1단 서모스탯 밸브를 직렬로 2개 연결하여야 하는바, 발명의 원가가 상승하고 길이가 길어져 패키지 부피가 증가한다는 문제점이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
JP 1994-012707 U
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 내부에 서로 다른 온도에 반응하는 복수의 팽창제가 마련됨으로써 냉시동시 오일쿨러 유로를 열고, 중온시 바이패스를 실시하며, 고온시에는 다시 오일쿨러 유로를 여는 다단 바이패스 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다단 바이패스 밸브는 내부에 복수의 챔버들이 형성되고, 상기 챔버들에 서로 다른 온도에 팽창 또는 수축하는 팽창제가 각각 마련된 하우징; 상기 하우징 내부에 삽입되고 상기 팽창제들의 팽창여부에 따라 이동하는 스풀; 및 상기 스풀의 이동에 따라 오일쿨러 유로를 개폐하도록 이동하는 피스톤;을 포함할 수 있다.
상기 하우징의 챔버들 중 일측 챔버에는 일정 온도에서 팽창하는 제1 팽창제가 마련되고, 타측 챔버에는 상기 일정 온도보다 높은 온도에서 팽창하는 제2 팽창제가 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 팽창제 및 제2 팽창제 모두 수축된 상태인 경우, 상기 피스톤은 오일쿨러 유로를 여는 상태를 유지하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 팽창제들 중 제1 팽창제만 팽창될 경우, 상기 스풀의 이동에 의해 피스톤이 오일쿨러 유로를 닫는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 팽창제 및 제2 팽창제 모두 팽창된 경우, 상기 스풀의 이동에 의해 피스톤이 오일쿨러 유로를 여는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제2 팽창제가 팽창하는 시점의 온도는 제1 팽창제의 팽창이 완료되는 시점의 온도보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 하우징 내부에는 상기 챔버들을 형성하고, 상기 스풀을 감싸도록 마련된 부트;를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징 내부 일측에는 상기 부트가 고정되도록 고정부가 돌출형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 스풀의 일단부는 상기 챔버들을 거치도록 하우징 내부에 삽입되고, 타단부는 하우징 타측 외부로 돌출되어 피스톤과 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 스풀은 팽창제들의 팽창에 따라 타측으로 이동하도록 일단부가 쐐기형상으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 하우징의 타단에는 상기 스풀이 관통하여 이동가능한 홀을 포함하는 커버가 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 다단 바이패스 밸브에 따르면 냉시동시 오일쿨러로 오일을 공급함으로써 차량의 오일 승온을 유도하여 윤활을 원활히 할 수 있다.
또한, 일정온도 미만에서는 오일이 오일쿨러를 거치지 않도록 바이패스함으로써 오일쿨러로 인한 유압 손실을 저감하여 연비를 개선할 수 있고, 일정온도 이상에서는 오일이 오일쿨러로 유입되도로 함으로써 오일을 냉각시켜 차량의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 반응온도가 서로 다른 팽창제를 하나의 밸브에 적용함으로써 1개의 바이패스 밸브로 3단계의 오일쿨러 바이패스 상태를 조정할 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징 및 스풀 구성을 도시한 단면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 바이패스 밸브의 동작을 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다단 바이패스 밸브에 대하여 살펴본다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징 및 스풀 구성을 도시한 단면도이고, 도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 바이패스 밸브의 동작을 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 다단 바이패스 밸브는 내부에 복수의 챔버들(113,115)이 형성되고, 상기 챔버들(113,115)에 서로 다른 온도에 팽창 또는 수축하는 팽창제(120,125)가 각각 마련된 하우징(110); 상기 하우징(110) 내부에 삽입되고 상기 팽창제들(120,125)에 의해 이동하는 스풀(130); 및 상기 스풀(130)의 이동에 따라 오일쿨러 유로(210)를 개폐하도록 이동하는 피스톤(200);을 포함할 수 있다.
상기 다단 바이패스 밸브는 오일탱크, 오일쿨러 및 오일필터 사이에 마련되어 오일탱크로부터 유입된 오일을 오일의 온도에 따라 오일탱크 또는 오일쿨러 측으로 공급하도록 구성된다.
상기 하우징(110)은 오일탱크로부터 유입되는 오일의 온도에 따라 내부의 팽창제들(120,125)이 효과적으로 팽창 또는 수축할 수 있도록 오일탱크 유로(220) 측에 마련된다. 또한, 상기 피스톤(200)은 오일쿨러 유로(210) 측에 마련된다. 이는, 팽창제들(120,125)의 팽창에 따라 피스톤(200)이 오일쿨러 유로(210)를 개폐함으로써 오일을 오일 온도에 따라 오일쿨러 유로(210) 또는 오일필터 유로(230)로 유입시키기 위함이다.
상술한 바와 같이 상기 하우징(110)은 내부에 서로 다른 온도에서 팽창하는 복수의 팽창제들(120,125)을 포함하고, 팽창제들(120,125)의 팽창여부에 따라 내부로 삽입된 스풀(130)이 이동하도록 마련된다. 여기서, 팽창제들(120,125)은 반응 온도가 서로 다른 복수의 왁스일 수 있다.
상기 스풀(130)은 하우징(110)의 타단으로부터 내부로 삽입되되, 내부의 챔버들(113,115)을 거치면서 삽입됨으로써 챔버들(113,115) 내부에 마련된 팽창제(120,125)의 팽창에 따라 이동할 수 있다. 예를 들어, 챔버들(113,115)의 내부는 스풀(130)과 팽창제(120,125)로 가득차게 되는데, 만약 팽창제(120,125)가 팽창될 경우 챔버(113,115) 내부의 공간이 부족하기 때문에 팽창제(120,125)가 스풀(130)에 밀어내는 힘을 가할 것이다. 이에 따라 스풀(130)이 이동하게 되며 스풀(130)의 이동에 의해 피스톤(200)이 이동하여 오일쿨러 유로(210)를 개폐한다.
따라서, 하우징(110) 내부에 팽창온도가 서로 다른 복수의 팽창제(120,125)를 마련하고 팽창제들(120,125)의 팽창에 따라 오일쿨러 유로(210)를 개폐제어함으로써 하나의 하우징(110) 및 스풀(130)을 이용하여 3개의 피스톤(200) 움직임을 구현할 수 있다.
한편, 하우징(110)의 챔버들 중 일측 챔버(113)에는 일정 온도에서 팽창하는 제1 팽창제(120)가 마련되고, 타측 챔버(115)에는 상기 일정 온도보다 높은 온도에서 팽창하는 제2 팽창제(125)가 마련될 수 있다.
본 실시예에서 하우징(110) 내부에는 2개의 챔버(113,115)가 마련된다. 이때, 일측 챔버(113)에 마련되는 제1 팽창제(120)는 제2 팽창제(125)의 팽창 온도보다 낮게 설정된다. 예를 들어, 오일의 온도가 일정 온도보다 낮은 상태에서 일정 온도로 상승하면, 제1 팽창제(120)가 팽창하기 시작하고 이로 인해 일측 챔버(113) 내부에 마련된 스풀(130)이 외부로 이동하게 된다. 이후, 오일의 온도가 일정 온도보다 높은 온도에서 제2 팽창제(130)가 팽창하기 시작하고 이로 인해 타측 챔버(115)의 스풀(130)은 챔버(115) 내부에서 외부로 이동하게 된다. 이와 같은 스풀(130)의 이동에 따라 상기 피스톤(200)이 이동동작하여 오일쿨러 유로(210)를 개폐할 수 있다.
이때, 상기 제1 팽창제(120) 및 제2 팽창제(125) 모두가 수축된 상태인 경우, 상기 피스톤(200)은 오일쿨러 유로(210)를 여는 상태를 유지하고, 상기 팽창제들 중 제1 팽창제(120)만 팽창될 경우, 상기 스풀(130)의 이동에 의해 피스톤(200)이 오일쿨러 유로(210)를 닫으며, 상기 제1 팽창제(120) 및 제2 팽창제(125) 모두 팽창된 경우, 상기 스풀(130)의 이동에 의해 피스톤(200)이 오일쿨러 유로(210)를 열도록 이동되는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 도 1과 같이 차량 냉시동시 오일 온도가 일정 온도 이하로 낮을 때 제1 팽창제(120) 및 제2 팽창제(125)는 모두 수축된 상태를 유지하고 있는바 피스톤(200)을 이동시키지 않을 것이다. 이때, 피스톤(200)이 도 4와 같이 오일쿨러 유로(210)에 도달하지 않아 오일쿨러 유로(210)를 일부 개방하거나 전부 개방하는 상태를 유지하도록 마련됨으로써 오일을 오일쿨러 측으로 유입시킬 수 있다. 따라서, 차량 냉시동시 저온의 오일을 오일쿨러를 이용하여 오히려 승온시킴으로써 오일 윤활 효과를 극대화할 수 있다.
한편, 도 2와 같이 차량의 오일 온도가 일정 온도보다 높아지면 제1 팽창제(120)만이 팽창하기 시작하는데 이에 따라 피스톤(200)이 타측으로 이동된다. 이렇게 제1 팽창제(120)의 팽창으로 이동되는 피스톤(200)은 도 5와 같이 오일쿨러 유로(210)를 막도록 마련됨으로써 오일이 불필요하게 오일쿨러 측으로 유입되어 발생하는 유압 손실을 줄일 수 있다.
또한, 차량의 오일 온도가 고온으로 상승하여 도 3과 같이 제1 팽창제(120) 및 제2 팽창제(125)가 모두 팽창된 경우, 피스톤(200)은 도 6과 같이 오일쿨러 유로(210)를 지나치도록 이동됨으로써 오일쿨러 유로(210)를 열 수 있다. 이에 따라 고온의 오일을 오일쿨러로 공급하여 냉각시킴으로써 고온 오일에 의한 차량 부품 손상을 방지할 수 있다.
여기서, 제1 팽창제(120)가 팽창하는 온도는 오일쿨러를 이용한 오일 승온이 더이상 효율적이지 않는 시점의 온도로 설정될 수 있다. 또한, 제2 팽창제(125)가 팽창하는 온도는 차량 부품에 손상을 가할 수 있을 정도로 오일의 온도가 증가하였을 시점의 온도로 설정될 수 있다. 하지만, 제1 팽창제(120) 및 제2 팽창제(125)가 팽창하기 시작하는 온도는 설계자 또는 차량에 따라 가변하여 설정하는 것이 바람직하기 때문에 그 값에 대하여는 한정되어서는 안될 것이다.
아울러 제2 팽창제(125)가 팽창하는 시점의 온도는 제1 팽창제(120)의 팽창이 완료되는 시점의 온도보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 오일의 온도가 지속적으로 상승한다고 가정하면 반응 온도가 낮은 제1 팽창제(120)가 먼저 팽창하기 시작할 것이다. 하지만, 제1 팽창제(120)의 팽창이 완료되지 않은 상태에서 제2 팽창제(125)가 팽창하게 설정되면 스풀(130)이 일측 챔버(113)를 이탈하지 못한 상태이기 때문에 제2 팽창제(125)에 의해 스풀(130)의 이동이 불가능한 상황이 발생할 수 있다.
따라서, 스풀(130)이 원활하게 이동될 수 있도록 제1 팽창제(120)의 팽창이 완료되는 시점의 온도보다 제2 팽창제(125)가 팽창하기 시작하는 시점의 온도를 크게 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 하우징(110) 내부에는 상기 챔버들(113,115)을 형성하고 상기 스풀(130)을 감싸도록 마련된 부트(140)를 더 포함할 수 있다.
즉, 본 발명은 하우징(110)을 복잡한 형태로 성형시키지 않으면서 내부에 복수의 챔버들(113,115)을 형성할 수 있도록 부트(140)를 하우징(110) 내부에 삽입한다. 따라서, 부트(140)는 팽창제들(120,125)이 다른 챔버 측으로 유입되는 것을 막고, 스풀(130)이 팽창제들(120,125)과 구분되도록 마련된다. 특히, 부트(140)는 스풀(130)를 감싸도록 마련됨으로 스풀(130)이 용이하게 이동가능하도록 외부의 힘에 의해 탄성변형될 수 있는 재질로 구비될 수 있다.
이러한 부트(140) 구성에 따르면, 하우징(110)과 스풀(130)을 복수 개로 구비하지 않더라도 서로 다른 반응 온도의 팽창제들(120,125)을 구분하며 스풀(130)의 이동을 원활히하여 3단계의 오일쿨러 유로(210) 개폐동작을 수행할 수 있다.
아울러 하우징(110) 일측에는 상기 부트(140)가 고정되도록 고정부(117)가 돌출형성된 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 부트(140)는 스풀(130)을 감싸고 챔버들(113,115)을 구분하는 상태로 하우징(110) 내측에 고정될 수 있다. 이에 따라 하우징(110) 외부에 부트(140)를 고정할 별도의 고정 장치를 추가하지 않아도 되는바 패키지 부피를 최소화할 수 있다.
한편, 상기 스풀(130)의 일단부는 상기 챔버들(113,115)을 거치도록 하우징(110) 내부에 삽입되고, 타단부는 하우징(110) 타측 외부로 돌출되어 피스톤(200)과 연결된 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 스풀(130)은 팽창제들(120,125)의 팽창에 따라 타측으로 이동하도록 일단부가 쐐기형상으로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
예를 들어, 오일의 온도가 일정 온도 이하인 경우 스풀(130)은 일단부가 하우징(110)의 일측 챔버(113)에 마련되고 오일의 온도가 증가함에 따라 제1 팽창제(120)의 팽창에 의해 타측으로 이동된다. 또한, 스풀(130)의 일단부는 챔버들(113,115)을 거치도록 삽입된바 제1 팽창제(120)의 팽창이 완료되면 일측 챔버(113)로부터 이탈되어 타측 챔버(115)에 마련되고 오일의 온도가 더욱 증가함에 따라 제2 팽창제(125)의 팽창에 의해 타측으로 이동된다. 이에 따라 스풀(130)의 타단부에 연결된 피스톤(200)이 이동하게 되며 팽창제들(120,125)의 팽창에 따라 오일쿨러 유로(210)를 개폐할 수 있다.
또한, 스풀(130)의 일단부가 쐐기형상으로 형성됨으로써 상기 제1 팽창제(120)가 완전히 팽창함에 따라 타측 챔버(115)로 이동된 후 제2 팽창제(125)가 팽창할 경우 타측 챔버(115)에서 부드럽게 스풀(130)이 타측으로 이동될 수 있다.
한편, 상기 하우징(110)의 타단에는 상기 스풀(130)이 관통하여 이동가능한 홀을 포함하는 커버(150)가 마련될 수 있다. 이는 스풀(130)이 하우징(110) 타측 외부로 이동가능하도록 개방되되 하우징(110) 내부의 부트(140)를 보호하고 팽창제들(120,125)의 유출을 방지하기 위해 마련된 것이다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 다단 바이패스 밸브에 따르면 냉시동시 오일쿨러로 오일을 공급함으로써 차량의 오일 승온을 유도하여 윤활을 원활히 할 수 있다.
또한, 일정온도 미만에서는 오일이 오일쿨러를 거치지 않도록 바이패스함으로써 오일쿨러로 인한 유압 손실을 저감하여 연비를 개선할 수 있고, 일정온도 이상에서는 오일이 오일쿨러로 유입되도로 함으로써 오일을 냉각시켜 차량의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 반응온도가 서로 다른 팽창제를 하나의 밸브에 적용함으로써 1개의 바이패스 밸브로 3단계의 오일쿨러 바이패스 상태를 조정할 수 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
110 : 하우징 113, 115 : 챔버
117 : 고정부 120 : 제1 팽창제
125 : 제2 팽창제 130 : 스풀
140 : 부트 150 : 커버
200 : 피스톤 210 : 오일쿨러 유로
220 : 오일탱크 유로 230 : 오일필터 유로

Claims (11)

  1. 내부에 복수의 챔버들이 형성되고, 상기 챔버들에 서로 다른 온도에 팽창 또는 수축하는 팽창제가 각각 마련된 하우징;
    상기 하우징 내부에 삽입되고 상기 팽창제들의 팽창여부에 따라 이동하는 스풀; 및
    상기 스풀의 이동에 따라 오일쿨러 유로를 개폐하도록 이동하는 피스톤;을 포함하는 다단 바이패스 밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징의 챔버들 중 일측 챔버에는 일정 온도에서 팽창하는 제1 팽창제가 마련되고, 타측 챔버에는 상기 일정 온도보다 높은 온도에서 팽창하는 제2 팽창제가 마련된 것을 특징으로 하는 다단 바이패스 밸브.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 팽창제 및 제2 팽창제 모두 수축된 상태인 경우, 상기 피스톤은 오일쿨러 유로를 여는 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 다단 바이패스 밸브.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 팽창제들 중 제1 팽창제만 팽창될 경우, 상기 스풀의 이동에 의해 피스톤이 오일쿨러 유로를 닫는 것을 특징으로 하는 다단 바이패스 밸브.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 팽창제 및 제2 팽창제 모두 팽창된 경우, 상기 스풀의 이동에 의해 피스톤이 오일쿨러 유로를 여는 것을 특징으로 하는 다단 바이패스 밸브.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 팽창제가 팽창하는 시점의 온도는 제1 팽창제의 팽창이 완료되는 시점의 온도보다 큰 것을 특징으로 하는 다단 바이패스 밸브.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징 내부에는 상기 챔버들을 형성하고, 상기 스풀을 감싸도록 마련된 부트;를 더 포함하는 다단 바이패스 밸브.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 하우징 내부 일측에는 상기 부트가 고정되도록 고정부가 돌출형성된 것을 특징으로 하는 다단 바이패스 밸브.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 스풀의 일단부는 상기 챔버들을 거치도록 하우징 내부에 삽입되고, 타단부는 하우징 타측 외부로 돌출되어 피스톤과 연결된 것을 특징으로 하는 다단 바이패스 밸브.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 스풀은 팽창제들의 팽창에 따라 타측으로 이동하도록 일단부가 쐐기형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 다단 바이패스 밸브.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징의 타단에는 상기 스풀이 관통하여 이동가능한 홀을 포함하는 커버가 마련된 것을 특징으로 하는 다단 바이패스 밸브.
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