KR20190136267A - 차량용 써모스탯 - Google Patents

Abstract

냉각수의 온도 변화에 따라 냉각수 유로 또는 바이패스 유로를 개폐하여 냉각수의 온도를 일정 온도로 유지하기 위한 차량용 써모스탯에 관한 것이다. 차량용 써모스탯은 바디부와, 실린더와, 승강유닛과, 메인 밸브, 및 제1 탄성부재를 포함한다. 바디부는 차량의 냉각수 유로와 연통되는 제1 냉각수 유출입구가 형성되는 제1 바디부와, 제1 바디부의 하부에 배치되어 제1 바디부로부터 상대 이동 가능하게 결합되는 제2 바디부를 포함한다. 실린더는 바디부 내에 배치되며, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된다. 승강유닛은 실린더에 연결되며, 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동한다. 메인 밸브는 승강유닛의 외주면에 고정되며, 승강유닛이 이동함에 따라 냉각수 유로를 개폐한다. 제1 탄성부재의 일단은 메인 밸브에 결합되고, 타단은 제2 바디부에 의해 지지된다. 그리고, 차량용 써모스탯은 2 바디부에 외력이 작용하면 제1 탄성부재는 압축되고, 제2 바디부는 제1 바디부로부터 이격되는 것을 특징으로 한다.

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 것으로, 보다 상세하게는 차량용 써모스탯을 엔진 등에 설치할 때 차량용 써모스탯이 엔진 등의 설치 기구물에 의해 지지되어 차량용 써모스탯의 바디부에 가해지는 하중을 현저히 줄여서 변형 및 파손을 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. 이러한 써모스탯은 냉각수 관로에 설치되어, 엔진 내부의 냉각수 온도 변화에 따라 자동으로 통로를 개폐하여 냉각수 온도를 적절하게 조절하는 역할을 한다.

구체적으로, 종래의 써모스탯(1)은 냉각수 유로와 선택적으로 연통되는 제1 바디부(11)와, 제1 바디부(11)의 하부에 결합되어 바이패스 유로와 선택적으로 연통되는 제2 바디부(12)와, 제1 바디부(11)의 내부에 설치되어 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스(W)가 내부에 충진된 실린더(13)와, 왁스(W)의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동하는 승강유닛(14)과, 승강유닛(14)이 이동함에 따라 냉각수 유로를 개폐하는 메인 밸브(15)와, 제2 바디부(12)에 대하여 메인 밸브(15)를 탄성 지지하는 제1 탄성부재(16)와, 승강유닛(14)이 이동함에 따라 바이패스 유로를 개폐하는 바이패스 밸브(17)와, 제2 바디부(12)에 대하여 바이패스 밸브(17)를 탄성 지지하는 제2 탄성부재(18)를 포함한다.

그러나, 이러한 종래의 써모스탯(1)은 메인 밸브(15)가 개방되어 제1 탄성부재(16)가 압축될 때, 제1 탄성부재(16)의 가압력 및 제2 바디부(12)의 무게가 제1 바디부(11)의 양 측단에 집중되는 문제가 있었다. 이에 따라, 제1 바디부(11)가 쉽게 변형되는 것을 방지하기 위하여 제1 바디부(11)를 알루미늄 소재로 형성하였으나, 알루미늄은 원가가 비싸서 써모스탯(1)의 제조비용을 증가시키는 원인이 되었다.

본 발명의 과제는 차량용 써모스탯을 엔진 등에 설치할 때 써모스탯의 바디부가 엔진 등의 설치 기구물에 지지되도록 함으로써, 스프링의 가압력이 써모스탯의 바디부에 작용하지 않도록 하여 스프링의 가압력에 의한 써모스탯의 바디부의 변형 및 파손을 방지하고, 써모스탯의 바디부의 소재를 플라스틱 소재로 형성하여 제조 단가가 감소된 차량용 써모스탯을 제공함에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 써모스탯은 바디부와, 실린더와, 승강유닛과, 메인 밸브, 및 제1 탄성부재를 포함한다. 바디부는 차량의 냉각수 유로와 연통되는 제1 냉각수 유출입구가 형성되는 제1 바디부와, 제1 바디부의 하부에 배치되어 제1 바디부로부터 상대 이동 가능하게 결합되는 제2 바디부를 포함한다. 실린더는 바디부 내에 배치되며, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된다. 승강유닛은 실린더에 연결되며, 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동한다. 메인 밸브는 승강유닛의 외주면에 고정되며, 승강유닛이 이동함에 따라 냉각수 유로를 개폐한다. 제1 탄성부재의 일단은 메인 밸브에 결합되고, 타단은 제2 바디부에 의해 지지된다. 그리고, 차량용 써모스탯은 2 바디부에 외력이 작용하면 제1 탄성부재는 압축되고, 제2 바디부는 제1 바디부로부터 이격되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 제1 바디부의 양측에는 걸림 홀이 형성되고, 제2 바디부에는 걸림 홀에 삽입되어 걸리는 후크가 형성된다.

일 실시예에 따르면, 후크는 제2 바디부의 적어도 일부분이 절곡되어 형성된다.

일 실시예에 따르면, 후크는 "

"형상으로 절곡된다.

일 실시예에 따르면, 제1 바디부에는 후크가 지지되는 후크 지지부재가 형성되고, 제2 바디부에 외력이 작용하면 후크와 후크 지지부재 사이에 수직 방향의 갭(gap)이 형성된다. 또한, 수직 방향의 갭은 0.5mm ~ 1.0mm의 크기로 형성된다.

일 실시예에 따르면, 후크와 후크 지지부재 사이에 좌우 방향의 제1 간극이 형성된다. 또한, 제1 간극은 0.75mm ~ 1.5mm의 크기로 형성되는 차량용 써모스탯.

일 실시예에 따르면, 후크와 후크 지지부재 사이에는 전후 방향의 제2 간극이 형성된다. 또한, 제2 간극은 2.0mm ~ 2.3mm의 크기로 형성된다.

일 실시예에 따르면, 후크 지지부재는 외측 하단의 모서리 부위가 모따기 형상의 경사면을 갖는다.

일 실시예에 따르면, 바디부는 차량의 엔진에 설치되며, 제2 바디부의 외측 하부에는 엔진의 일면에 접촉되어 안착되는 안착부가 형성되고, 안착부는 상향 경사지게 형성된다.

일 실시예에 따르면, 안착부의 외주면에는 엔진 사이의 실링을 위한 실링부재가 설치된다.

일 실시예에 따르면, 제1 바디부는 엔진에 고정되고, 제2 바디부는 엔진에 안착될 때 제1 바디부로부터 상부로 이동하여 제1 바디부와 이격된다. 또한, 안착부는 안착부는 중심 축에서 외측 방향으로 10°~ 30°의 경사를 갖는다.

일 실시예에 따르면, 제1 바디부는 플라스틱 소재로 형성된다.

일 실시예에 따르면, 제2 바디부에는 차량의 바이패스 유로와 연통되는 제2 냉각수 유출입구가 형성된다.

일 실시예에 따르면, 차량용 써모스탯은 실린더의 하부에 결합된 승강부재와, 승강부재의 외주면에 결합되며, 바이패스 유로를 개폐하는 바이패스 밸브와, 일단은 실린더에 결합되고, 타단은 바이패스 밸브에 지지되는 제2 탄성부재를 더 포함한다.

본 발명에 따른 차량용 써모스탯은 바디부와, 실린더와, 승강유닛과, 메인 밸브, 및 제1 탄성부재를 포함한다. 바디부는 차량의 냉각수 유로와 연통되는 제1 냉각수 유출입구가 형성되는 제1 바디부와, 제1 바디부의 하부에 배치되어 제1 바디부로부터 상대 이동 가능하게 결합되는 제2 바디부를 포함한다. 실린더는 바디부 내에 배치되며, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된다. 승강유닛은 실린더에 연결되며, 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동한다. 메인 밸브는 승강유닛의 외주면에 고정되며, 승강유닛이 이동함에 따라 냉각수 유로를 개폐한다. 제1 탄성부재의 일단은 메인 밸브에 결합되고, 타단은 제2 바디부에 의해 지지된다. 그리고, 차량용 써모스탯의 바디부는 차량의 설치 기구물에 설치되며, 바디부가 설치 기구물에 설치될 때 제2 바디부에 외력이 작용하여 제1 탄성부재는 압축되고, 제2 바디부는 제1 바디부로부터 상부로 이격된다.

일 실시예에 따르면, 제1 바디부의 양측에는 걸림 홀이 형성되고, 제2 바디부에는 걸림 홀에 삽입되어 걸리는 후크가 형성된다.

일 실시예에 따르면, 제1 바디부에는 후크가 지지되는 후크 지지부재가 형성되고, 제2 바디부에 외력이 작용하면 후크와 후크 지지부재 사이에 수직 방향의 갭(gap)이 형성된다.

일 실시예에 따르면, 후크와 후크 지지부재 사이에 좌우 방향의 제1 간극이 형성되고, 후크와 후크 지지부재 사이에는 전후 방향의 제2 간극이 형성된다.

일 실시예에 따르면, 후크 지지부재는 외측 하단의 모서리 부위가 모따기 형상의 경사면을 갖는다.

일 실시예에 따르면, 제2 바디부의 외측 하부에는 설치 기구물의 일면에 접촉되어 안착되는 안착부가 형성되고, 안착부는 상향 경사지게 형성된다.

일 실시예에 따르면, 안착부의 외주면에는 엔진 사이의 실링을 위한 실링부재가 설치된다.

일 실시예에 따르면, 제1 바디부는 플라스틱 소재로 형성된다.

본 발명에 따르면, 차량용 써모스탯을 엔진에 설치할 때 써모스탯의 하부 바디부가 엔진에 안착되며 걸림 홀의 공간을 따라 상부로 이동하도록 구조를 변경함으로써, 메인 밸브를 개폐하기 위한 탄성부재의 가압력이 엔진에 작용하도록 하여 써모스탯의 바디부가 탄성부재들의 가압력에 의해 변형 및 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 써모스탯이 엔진에 장착되었을 때, 탄성부재의 가압력이 써모스탯의 바디부에 작용하지 않음에 따라, 써모스탯의 상부에 배치된 바디부의 소재를 종래와 같이 알루미늄 소재가 아닌 플라스틱 소재로 대체할 수 있으므로, 써모스탯의 중량을 저감할 수 있고, 재료비를 절감할 수 있으며, 제작 용이성이 보다 향상될 수 있다.

또한, 써모스탯의 상부 바디부의 걸림 홀이 하부 바디부를 좌우 방향 및 전후 방향으로 이동시키기 위하여 좌우 방향의 제1 간극 및 전후 방향의 제2 간극을 갖도록 형성됨에 따라, 엔진과 차량용 써모스탯의 조립이 용이하고, 엔진의 설치 공간과 차량용 써모스탯의 조립 공차가 맞지 않아 발생하는 간섭을 방지하여 차량용 써모스탯이 훼손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 써모스탯의 설치 상태를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯의 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 차량용 써모스탯의 사시도.
도 4는 도 2에 도시된 제2 바디부를 발췌하여 도시한 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 제2 바디부의 단면도.
도 6은 도 2에 도시된 차량용 써모스탯이 엔진에 설치된 상태를 도시한 도면.
도 7은 도 6에 있어서, 차량용 써모스탯을 엔진에 설치할 때 제2 바디부가 제1 바디부로부터 상대 이동하는 과정을 도시한 도면.
도 8은 다른 실시예에 따른 차량용 써모스탯을 도시한 도면.
도 9는 도 2에 도시된 차량용 써모스탯이 바이패스 유로의 출구에 설치된 상태를 도시한 도면.

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 사시도이다. 그리고, 도 4는 도 2에 도시된 제2 바디부를 발췌하여 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 제2 바디부의 단면도이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 차량용 써모스탯(100)은 바디부(110)와, 실린더(120)와, 승강유닛(130)과, 메인 밸브(140), 및 제1 탄성부재(150)를 포함한다. 여기서, 차량용 써모스탯(100)은 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(140)는 차폐되고, 바이패스 밸브(170)는 개방된 상태, 즉 냉각수가 바이패스 유로(20)를 순환하는 상태를 기초로 설명하기로 한다.

바디부(110)는 자동차 엔진의 냉각수가 흐르는 유로에 연결될 수 있다. 구체적으로, 바디부(110)는 공급 유로(30)를 통해 엔진의 워터펌프(W/P)로부터 냉각수를 공급받으며, 라디에이터로부터 냉각수를 공급받기 위한 냉각수 유로(10)와, 엔진에서 배출된 냉각수가 바이패스되는 바이패스 유로(20)가 서로 교차되는 지점에 설치될 수 있고, 냉각수 유로(10) 및 바이패스 유로(20)와 선택적으로 연통될 수 있다.

바디부(110)는 내부에 각종 부품을 설치하기 위하여 중공의 형태를 가지며, 제1 바디부(111)와 제2 바디부(112)를 포함한다.

제1 바디부(111)는 차량의 냉각수 유로(10)와 연통되는 제1 냉각수 유출입구(110a)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 바디부(111)는 메인 밸브(140)의 개폐 여부에 따라 제1 냉각수 유출입구(110a) 및 냉각수 유로(10)를 연통시켜 냉각수 유로(10)를 지나는 냉각수의 흐름을 제어할 수 있게 된다.

제2 바디부(112)는 제1 바디부(111)의 하부에 배치되어 제1 바디부(111)로부터 상대 이동 가능하게 결합될 수 있다. 여기서, 상대 이동이라 함은 제2 바디부(112)로 외력이 작용하면 제1 바디부(111)로부터 상부로 이동하는 상태를 의미하는데, 자세한 설명은 후술하기로 한다.

제2 바디부(112)는 엔진의 바이패스 유로(20)에 설치되는 바이패스 포트(12a)와, 바이패스 포트(12a)의 양측부로부터 외측 방향으로 경사지게 연장된 연장부재(12b)를 포함하여 형성될 수 있다. 그리고, 바이패스 포트(12a)에는 차량의 바이패스 유로(20)와 연통되는 제2 냉각수 유출입구(110b)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 제2 바디부(112)는 바이패스 밸브(170)의 개폐 여부에 따라 제2 냉각수 유출입구(110b) 및 냉각수 유로(10)를 연통시켜 바이패스 유로(20)를 지나는 냉각수의 흐름을 제어할 수 있게 된다.

한편, 제1 바디부(111)의 양측에는 걸림 홀(111a)이 형성되고, 제2 바디부(112)에는 걸림 홀(111a)에 삽입되어 걸리는 후크(112a)가 형성될 수 있다. 이처럼 제1 바디부(111)의 양측에 걸림 홀(111a)이 형성됨에 따라, 제1 바디부(111)에는 후크(112a)가 접촉되어 지지되는 후크 지지부재(111b)가 형성될 수 있다. 즉, 후크 지지부재(111b)는 걸림 홀(111a)의 하측에 배치된 제1 바디부(111)의 일부를 의미한다. 이처럼 제1 바디부(111)의 걸림 홀(111a)에 제2 바디부(112)의 후크(112a)가 삽입 및 안착됨으로써, 제1 바디부(111) 및 제2 바디부(112)는 상호 조립 및 분해 가능하게 형성될 수 있다.

도 5를 참조하면, 후크(112a)는 제2 바디부(112)의 적어도 일부분이 절곡되어 형성될 수 있다. 보다 바람직하게는 연장부재(12b)의 상측 끝단이 내측 방향으로 절곡된 “

” 형상으로 형성될 수 있다. 후크(112a)가 이러한 형상으로 형성됨에 따라 걸림 홀(111a)에 삽입되었을 때 외부로 이탈하지 않으면서도 걸림 홀(111a) 내에서 좌우 방향으로 이동 가능해진다.

실린더(120)는 바디부(110) 내에 배치되며, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스(W)가 내부에 충진된다. 즉, 바이패스 유로(20)를 순환하는 냉각수의 온도가 상승하거나 하락하면, 열 전도에 의해 실린더(120) 및 왁스(W)의 온도 또한 상승하거나 하락하게 되고, 왁스(W)는 이러한 온도 변화에 의해 체적이 증가하거나 감소하여 팽창 또는 수축하게 되는 것이다.

다시 말하면, 바이패스 유로(20)를 순환하는 냉각수의 온도가 일정 값 이상이면 왁스(W)가 팽창하고, 냉각수의 온도가 일정 값 미만이면 왁스(W)가 수축하게 되는 것이다.

승강유닛(130)은 실린더(120)에 연결되며, 왁스(W)의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동한다. 이때, 실린더(120)로부터 왁스(W)가 흘러 넘치는 것을 방지하기 위하여, 실린더(120)에는 왁스(W)가 팽창 또는 수축함에 따라 변형되는 다이어프램(121)이 설치될 수 있다.

승강유닛(130)은 피스톤(131)과, 승강부재(132)를 포함할 수 있다.

피스톤(131)은 제1 바디부(111)의 내측 상부에 고정될 수 있다. 그리고, 승강부재(132)는 피스톤(131)을 따라 상하 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 냉각수의 온도가 일정 값 이상이면 왁스(W)는 팽창되어 다이어프램(121)을 상측 방향으로 가압한다. 그러면, 실린더(120) 내부의 압력은 하부로 집중되고, 이 압력에 의해 승강부재(132)는 피스톤(131)을 따라 하부로 슬라이드 이동하게 되는 것이다.

메인 밸브(140)는 승강유닛(130)의 외주면에 고정되며, 승강유닛(130)이 이동함에 따라 제1 냉각수 유출입구(110a)를 개폐하도록 형성될 수 있다. 이처럼 메인 밸브(140)가 제1 냉각수 유출입구(110a)를 개폐하도록 형성됨에 따라, 제1 냉각수 유출입구(110a)와 냉각수 유로(10)가 연통되어 라디에이터 측으로 공급되는 냉각수 흐름을 제어할 수 있게 된다.

구체적으로, 메인 밸브(140)는 승강부재(132)의 외주면에 고정될 수 있으며, 제1 냉각수 유출입구(110a)와 밀착하도록 형성되어 있어, 냉각수 유로(10)로에서 배출되는 냉각수가 제1 냉각수 유출입구(110a)로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라, 승강부재(132)가 하부로 이동하면 제1 냉각수 유출입구(110a)에 밀착된 메인 밸브(140) 또한 하부로 이동하여 제1 바디부(111)와 메인 밸브(140) 사이에 공간이 형성된다. 즉, 메인 밸브(140)에 의해 차폐되어 있던 제1 냉각수 유출입구(110a)가 개방되어 냉각수는 냉각수 유로(10)를 순환할 수 있게 되는 것이다.

메인 밸브(140)와 승강유닛(130) 사이의 고정 및 실링을 위하여 승강유닛(130)은 외주면을 따라 돌출 형성된 접촉 부재(133)를 더 포함할 수 있다. 이처럼 승강유닛(130)의 외주면에 접촉 부재(133)가 설치됨에 따라, 메인 밸브(140)가 승강유닛(130)에 고정되어 하부로 이탈하지 않으며, 메인 밸브(140)의 실링 효율이 향상된다.

제1 탄성부재(150)는 일단이 메인 밸브(140)에 결합되고, 타단이 제2 바디부(112)에 의해 지지될 수 있다. 즉, 제1 탄성부재(150)에 의해 메인 밸브(140)는 바디부(110)에 대하여 탄력적으로 지지될 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 냉각수의 온도가 하강하여 왁스(W)가 수축하면 제1 탄성부재(150)의 복원력에 의해 승강유닛(130) 및 메인 밸브(140)는 상승하게 되고, 제1 냉각수 유출입구(110a)는 다시 차폐될 수 있게 된다.

도 2를 참조하면, 차량용 써모스탯(100)의 이송 중에는 제2 바디부(112)가 제1 바디부(111)에 걸려서 매달린 채로 이송되고, 이 경우에는 제1 탄성부재(150)의 가압력이 제1 바디부(111)로 약간 작용한다. 즉, 차량용 써모스탯(100)을 설치하기 전에는 왁스(W)가 팽창하기 전이므로, 제1 바디부(111)로 작용하는 가압력은 제1 바디부(111)가 충분히 견딜 수 있을 정도로 작다.

그리고, 제 바디부(111)와 제2 바디부(112)는 각각 제조되어 상호 조립될 수 있다, 제1 바디부(111)에 제2 바디부(112)를 조립할 경우에는 제2 바디부의 연장부재(12b)를 잡고 제1 바디부(111)의 하부에서 상측방향으로 슬라이드 이동시킨다. 그러면, 연장부재(12b)는 탄성력에 의해 약간 벌어지며 제1 바디부(111)의 외주면을 통과하게 된다. 이 상태에서 연장부재(12b)의 상부에 배치된 후크(112a)를 걸림 홈(111a)에 삽입시키면 후크(112a)의 내측 일면이 후크 지지부재(111b)에 안착되어 제1 바디부(111)와 제2 바디부(112)는 상호 조립된다.

도 6은 도 2에 도시된 차량용 써모스탯이 엔진에 설치된 상태를 도시한 도면이고, 도 7은 도 6에 있어서, 차량용 써모스탯을 엔진에 설치할 때 제2 바디부가 제1 바디부로부터 상대 이동하는 과정을 도시한 도면이다.

도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 바디부(112)가 제1 바디부(111)로부터 상대 이동 가능하게 결합됨에 따라, 제2 바디부(112)에 외력이 작용하면 제1 탄성부재(150)는 압축되고, 제2 바디부(112)는 제1 바디부(111)로부터 이격될 수 있다. 여기서, 외력은 차량용 써모스탯(100)이 엔진에 설치될 때, 엔진(ENG)의 접촉면에서 제2 바디부(112)로 가해지는 힘을 의미한다.

즉, 차량용 써모스탯(100)이 엔진(ENG)에 설치되지 않은 때에는 도 2에 도시된 바와 같이 중력 및 제1 탄성부재(150)의 탄성력에 의해 제1 바디부(111)의 후크 지지부재(111b)와 제2 바디부(112)의 후크(112a)는 접촉되는 상태가 된다. 이 상태에서는 후크 지지부재(111b)에 하중이 작용하게 된다.

그러나 도 6에 도시된 바와 같이 차량용 써모스탯(100)이 엔진(ENG)에 설치된 경우에는 제2 바디부(112)가 엔진(ENG)에 안착되며 걸림 홀(111a)의 공간을 따라 상부로 이동하게 되어, 제2 바디부(112)의 후크(112a)가 제1 바디부(111)의 후크 지지부재(111b)로부터 이격되는 것이다.

다시 말하면, 차량용 써모스탯(100)이 엔진(ENG)에 설치될 때 엔진(ENG)의 접촉면으로부터 제2 바디부(112)에 상측 방향의 외력이 작용하면, 후크(112a)와 후크 지지부재(111b) 사이에 수직 방향의 갭(G)이 형성된다. 여기서, 수직 방향의 갭(G)은 0.5mm ~ 1.0mm의 크기로 형성될 수 있다.

이처럼 후크(112a)와 후크 지지부재(111b) 사이에 수직 방향의 갭(G)이 형성됨에 따라, 제2 바디부(112)는 엔진(ENG)의 접촉면에 지지되는 형태가 되어 메인 밸브(140)를 개폐하기 위한 제1 탄성부재(150)의 가압력이 엔진(ENG)의 실린더(120) 헤드, 하우징 등의 써모스탯(100)이 설치되는 상대 기구물에 작용하고, 후크 지지부재(111b)에는 이러한 제1 탄성부재(150)의 가압력이 작용하지 않는다. 다시 말하면, 제1 바디부(111)의 후크 지지부재(111b)로 제1 탄성부재(150)의 가압력 및 제2 바디부(112)의 하중이 전달되지 않게 되고, 이는 종래와 같이 제1 탄성부재(150)의 가압력 및 제2 바디부(112)의 무게에 의해 제1 바디부(111)가 변형되는 것을 방지할 수 있으므로, 제1 바디부(111)를 알루미늄 소재가 아닌 플라스틱 소재로 대체할 수 있게 됨에 따라, 써모스탯의 중량을 저감할 수 있고, 재료비를 절감할 수 있으며, 제작용이성이 보다 향상될 수 있다.

한편, 차량용 써모스탯(100)을 엔진(ENG)에 설치할 때 후크(112a)가 걸림 홀(111a) 내에서 간섭되는 것을 방지하고, 제2 바디부의 하부가 상대 기구물에 형성된 설치 홀(H)에 삽입되는 것을 용이하게 하기 위하여, 제2 바디부(112)와 걸림 홀(111a) 사이에 좌우 방향 및 전후 방향의 여유 공간을 확보하는 것이 바람직하다. 여기서, 좌우 방향이란 도 3에서 X축 방향을 의미하고, 전후 방향이란 도 3에서 Y축 방향을 의미한다.

예를 들어, 제2 바디부(112)와 걸림 홀(111a) 사이에 좌우 방향의 간섭을 방지하고, 제2 바디부의 하부가 상대 기구물에 형성된 설치 홀(H)에 삽입되는 것을 용이하게 하기 위하여, 후크(112a)와 후크 지지부재(111b)재 사이에 좌우 방향의 제1 간극(S1)을 형성할 수 있다. 즉, 후크 지지부재(111b)의 두께보다 후크(112a)와 연장부재(12b) 사이의 공간을 더 크게 형성하여, 후크(112a)와 후크 지지부재(111b)재 사이에 제1 간극(S1)을 형성하는 것이다. 이러한 제1 간극(S1)은 0.75mm ~ 1.5mm의 크기로 형성될 수 있다.

또한, 제2 바디부(112)와 걸림 홀(111a) 사이에 전후 방향의 간섭을 방지하기 위하여, 후크(112a)와 후크 지지부재(111b) 사이에는 전후 방향의 제2 간극(S2)이 형성될 수 있다. 즉, 걸림 홀(111a)의 폭의 크기를 후크(112a)의 폭의 크기보다 크게 형성하여, 후크(112a)와 후크 지지부재(111b) 사이에 제2 간극(S2)을 형성하는 것이다. 이러한 제2 간극(S2)은 2.0mm ~ 2.3mm의 크기로 형성될 수 있다.

이처럼 제2 바디부(112)를 좌우 방향 및 전후 방향으로 이동시키기 위한 제1 간극(S1) 및 제2 간극(S2)이 형성됨에 따라 엔진(ENG)과 차량용 써모스탯(100)의 조립이 용이하고, 엔진(ENG)의 설치 공간과 차량용 써모스탯(100)의 조립 공차가 맞지 않아 발생하는 간섭을 방지하여 차량용 써모스탯(100)이 엔진(ENG)이나 하우징(110)에 용이하게 조립될 수 있게 된다.

후크 지지부재(111b)는 외측 하단의 모서리 부위가 모따기 형상의 경사면(11b)을 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 후크(112a)는 절곡된 면이 후크 지지부재(111b)의 경사면(11b)을 따라 용이하게 걸림 홀(111a) 내로 삽입될 수 있게 된다(도 7(a) 내지 (c) 참조). 즉, 경사면(11b)은 후크(112a)를 걸림 홀(111a) 내로 안내하기 위한 가이드 역할을 하는 것이다. 이때, 후크(112a)의 높이보다 걸림 홀(111a)의 높이를 더 크게 형성함으로써, 후크(112a)의 삽입을 용이하게 할 수 있다.

도 6을 참조하면, 제2 바디부(112)의 외측 하부에는 엔진(ENG)의 설치 홀(H) 일면에 접촉되어 안착되는 안착부(112b)가 형성될 수 있다. 이러한 안착부(112b)는 상향 경사지게 형성될 수 있다. 이는 엔진(ENG)의 파이패스 유로(20)를 형성하는 설치 홀(H)에 제2 바디부(112)를 삽입시킬 때 안착부(112b)가 설치 홀(H)의 일면에 밀착되도록 하여 바이패스 유로(20)와 제2 바디부(112) 간 씰링을 향상시키기 위함이다. 이러한 안착부(112b)는 바이패스 포트(12a)의 외주면에 형성될 수 있으며, 차량용 써모스탯(100)의 중심 축에서 외측 방향으로 10°~ 30°의 경사를 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 당연히 제2 바디부(112)의 안착부(112b)가 설치되는 설치 홀(H)의 일면 또한 안착부(112b)와 대응되는 형태로 경사를 갖도록 형성된다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이 차량용 써모스탯(100)은 제2 바디부(112)의 하측 외주면, 보다 구체적으로 안착부(112b)의 상부 또는 하부의 외주면을 따라 형성된 실링부재(190)를 더 포함할 수 있다. 이처럼 제2 바디부(112)가 실링부재(190)를 포함함에 따라 제2 바디부(112)와 바이패스 유로(20) 사이의 씰링 효율이 더욱 향상되어, 냉각수가 바이패스 유로(20)로 유출되는 것을 방지할 수 있게 된다.

차량용 써모스탯(100)은 연결부재(160)와, 바이패스 밸브(170)와, 제2 탄성부재(180)를 더 포함할 수 있다.

연결부재(160)는 실린더(120)의 하부에 결합되고, 바이패스 밸브(170)는 연결부재(160)의 외주면에 결합되어 2 냉각수 유출입구(110b)를 개폐한다. 이에 따라, 실린더(120)가 왁스(W)의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동할 때 연결부재(160) 또한 실린더(120)와 함께 이동하게 되고, 이러한 이동에 의하여 바이패스 밸브(170)는 2 냉각수 유출입구(110b)를 개폐하게 된다. 여기서, 바이패스 밸브(170)는 메인 밸브(140)와 동일한 방향으로 이동하나, 개폐 여부는 서로 다르게 진행될 수 있다.

다시 말하면, 메인 밸브(140)가 제1 냉각수 유출입구(110a)를 개방하면 바이패스 밸브(170)는 제2 냉각수 유출입구(110b)를 차폐하고, 메인 밸브(140)가 제1 냉각수 유출입구(110a)를 차폐하면 바이패스 밸브(170)는 제2 냉각수 유출입구(110b)를 개방하도록 이루어지는 것이다.

즉, 왁스(W)가 팽창해서 연결부재(160)가 하부로 이동하는 경우에는 바이패스 밸브(170)는 제2 냉각수 유출입구(110b)를 차폐하는 것이다. 이에 따라, 냉각수는 제1 냉각수 유출입구(110a)와 연통된 냉각수 유로(10)를 통해 라디에이터로만 공급되어 냉각될 수 있게 된다. 이와 반대로, 왁스(W)가 수축해서 연결부재(160)가 상부로 이동하는 경우에는 바이패스 밸브(170)가 상부로 이동하며 제2 냉각수 유출입구(110b)를 개방하게 된다. 이에 따라, 냉각수는 다시 제2 냉각수 유출입구(110b)와 연통된 바이패스 유로(20)를 통해 엔진(ENG) 내에서만 순환될 수 있게 된다.

제2 탄성부재(180)는 일단이 실린더(120)에 결합되고, 타단이 바이패스 밸브(170)에 지지된다. 즉, 제2 탄성부재(180)는 실린더(120)에 대하여 바이패스 밸브(170)를 탄력적으로 지지한다. 이처럼 제2 탄성부재(180)가 구비됨에 따라, 냉각수의 온도가 하강하여 왁스(W)가 수축하면 바이패스 밸브(170)는 상승하게 되고, 바이패스 유로(20)는 다시 개방될 수 있게 된다. 즉, 제2 탄성부재(180)는 복원력에 의해 바이패스 밸브(170)를 가압하여 바이패스 유로(20)를 개방하는 역할을 한다.

전술한 바와 같이, 차량용 써모스탯(100)을 엔진(ENG)의 설치 홀(H)에 설치할 때 제2 바디부(112)가 설치 홀(H)에 안착되며 걸림 홀(111a)의 공간을 따라 상부로 이동하도록 구조를 변경함으로써, 메인 밸브(140)를 개폐하기 위한 제1 탄성부재(150)의 가압력이 설치 홀(H)에 작용하도록 하여 제1 바디부(111)가 제1 탄성부재(150)의 가압력 및 제2 바디부(112)의 무게에 의해 변형 및 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 차량용 써모스탯(100)이 엔진(ENG)의 설치 홀(H) 장착되었을 때, 제1 탄성부재(150)의 가압력이 제2 바디부(112)로 작용하지 않음에 따라, 제1 바디부(111)의 소재를 종래와 같이 알루미늄 소재가 아닌 플라스틱 소재로 대체할 수 있으므로, 써모스탯의 중량을 저감할 수 있고, 재료비를 절감할 수 있으며, 제작용이성이 보다 향상될 수 있다.

또한, 제1 바디부(111)의 걸림 홀이 제2 바디부(112)를 좌우 방향 및 전후 방향으로 이동시키기 위한 제1 간극(S1) 및 제2 간극(S2)을 갖도록 형성됨에 따라, 엔진(ENG)의 설치 홀(H)과 차량용 써모스탯(100)의 조립 공차가 맞지 않아 후크(112a)가 걸림 홀(111a) 내에서 간섭되는 것을 방지할 수 있으며, 제2 바디부(112)의 바이패스 포트(12a)가 설치 홀(H)에 삽입되는 것을 용이하게 할 수 있다.

도 9는 도 2에 도시된 차량용 써모스탯(100)이 바이패스 유로(20)의 출구에 설치된 상태를 도시한 도면이다. 도 9를 참조하여 차량용 써모스탯(100)을 통해 엔진(ENG)의 출구측 온도를 제어하는 동작을 설명하면 아래와 같다.

도 9에 도시된 바와 같이, 차량용 써모스탯(100)은 엔진(ENG)의 출구 측에 배치될 수 있다. 여기서, 차량용 써모스탯(100)이 엔진(ENG)의 출구 측에 배치된 때에는 워터펌프(W/P)의 토출압이 차량용 써모스탯(100)에 작용하여, 메인 밸브(140) 및 바이패스 밸브(170)의 개변 시 부하를 크게 받는다. 그리고, 과열된 엔진(ENG)의 출구측 온도를 제어하므로, 차량용 써모스탯(100)의 온도가 높다.

이 상태에서 엔진(ENG)의 출구 측을 순환하는 냉각수의 온도가 일정 값 이상이 되면, 실린더(120) 내에 충진된 왁스(W)의 체적이 증가하게 되어 팽창하게 된다. 왁스(W)가 팽창함에 따라 다이어프램(121)은 상측 방향으로 가압되고, 실린더(120) 내부의 압력은 하부로 집중된다. 이러한 압력에 의해 승강부재(132)는 피스톤(131)을 따라 하부로 슬라이드 이동한다.

그러면, 승강부재(132)에 고정된 메인 밸브(140) 또한 하부로 이동하게 되고, 제1 바디부(111)와 메인 밸브(140) 사이에는 공간이 형성된다. 이에 따라, 메인 밸브(140)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 공급된다. 그리고, 라디에이터(RAD)에 의해 냉각된 냉각수는 워터펌프(W/P)에 의해 엔진(ENG)으로 공급된다.

한편, 승강부재(132)가 하부로 이동하면 바이패스 밸브(170) 또한 하부로 이동하게 된다. 이에 따라, 바이패스 밸브(170)는 하부에 배치된 제2 냉각수 유출입구(110b)를 막아 바이패스 유로(20)를 차폐할 수 있게 된다. 즉, 메인 밸브(140)에 의해 냉각수 유로(10)가 개방되면, 바이패스 밸브(170)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 준다.

만약, 라디에이터(RAD)에 의해 냉각수의 온도가 일정 값 미만이 되면 왁스(W)는 수축하게 되고, 승강부재(132)는 제1 탄성부재(170)의 복원력에 의해 상승하게 된다. 그러면 메인 밸브(140)에 의해 냉각수 유로(10)는 차폐되고, 바이패스 밸브(170)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.. 바디부
110a.. 제1 냉각수 유출입구
110b.. 제2 냉각수 유출입구
111.. 제1 바디부
112.. 제2 바디부
120.. 실린더
130.. 승강유닛
140.. 메인 밸브
150.. 제1 탄성부재
160.. 연결부재
170.. 바이패스 밸브
180.. 제2 탄성부재

Claims (26)

1. 차량의 냉각수 유로와 연통되는 제1 냉각수 유출입구가 형성되는 제1 바디부와, 상기 제1 바디부의 하부에 배치되어 상기 제1 바디부로부터 상대 이동 가능하게 결합되는 제2 바디부를 포함하는 바디부;
   상기 바디부 내에 배치되며, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된 실린더;
   상기 실린더에 연결되며, 상기 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동하는 승강유닛;
   상기 승강유닛의 외주면에 고정되며, 상기 승강유닛이 이동함에 따라 상기 냉각수 유로를 개폐하는 메인 밸브; 및
   일단은 상기 메인 밸브에 결합되고, 타단은 상기 제2 바디부에 의해 지지되는 제1 탄성부재;
   를 포함하며,
   상기 제2 바디부에 외력이 작용하면 상기 제1 탄성부재는 압축되고, 상기 제2 바디부는 상기 제1 바디부로부터 이격되는 차량용 써모스탯.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 바디부의 양측에는 걸림 홀이 형성되고, 상기 제2 바디부에는 상기 걸림 홀에 삽입되어 걸리는 후크가 형성되는 차량용 써모스탯.
3. 제2항에 있어서,
   상기 후크는 상기 제2 바디부의 적어도 일부분이 절곡되어 형성되는 차량용 써모스탯.
4. 제3항에 있어서,
   상기 후크는 "

   

   "형상으로 절곡되는 차량용 써모스탯.
5. 제2항에 있어서,
   상기 제1 바디부에는 상기 후크가 지지되는 후크 지지부재가 형성되고,
   상기 제2 바디부에 외력이 작용하면 상기 후크와 상기 후크 지지부재 사이에 수직 방향의 갭(gap)이 형성되는 차량용 써모스탯.
6. 제5항에 있어서,
   상기 수직 방향의 갭은 0.5mm ~ 1.0mm의 크기로 형성되는 차량용 써모스탯.
7. 제5항에 있어서,
   상기 후크와 상기 후크 지지부재 사이에 좌우 방향의 제1 간극이 형성되는 차량용 써모스탯.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 간극은 0.75mm ~ 1.5mm의 크기로 형성되는 차량용 써모스탯.
9. 제2항에 있어서,
   상기 후크와 상기 제1 바디부 사이에는 전후 방향의 제2 간극이 형성되는 차량용 써모스탯.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 간극은 2.0mm ~ 2.3mm의 크기로 형성된 차량용 써모스탯.
11. 제5항에 있어서,
    상기 후크 지지부재는 외측 하단의 모서리 부위가 모따기 형상의 경사면을 갖는 차량용 써모스탯.
12. 제1항에 있어서,
    상기 바디부는 차량의 엔진에 설치되며,
    상기 제2 바디부의 외측 하부에는 상기 엔진의 일면에 접촉되어 안착되는 안착부가 형성되고, 상기 안착부는 상향 경사지게 형성된 차량용 써모스탯.
13. 제12항에 있어서,
    상기 안착부의 외주면에는 상기 엔진 사이의 실링을 위한 실링부재가 설치된 차량용 써모스탯.
14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 바디부는 상기 엔진에 고정되고, 상기 제2 바디부는 상기 엔진에 안착될 때 상기 제1 바디부로부터 상부로 이동하여 상기 제1 바디부와 이격되는 차량용 써모스탯.
15. 제12항에 있어서,
    상기 안착부는 중심 축에서 외측 방향으로 10°~ 30°의 경사를 갖는 차량용 써모스탯.
16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 바디부는 플라스틱 소재로 형성된 차량용 써모스탯.
17. 제1항에 있어서,
    상기 제2 바디부에는 차량의 바이패스 유로와 연통되는 제2 냉각수 유출입구가 형성되는 차량용 써모스탯.
18. 제17항에 있어서,
    상기 실린더의 하부에 결합된 연결부재와,
    상기 연결부재의 외주면에 결합되며, 상기 바이패스 유로를 개폐하는 바이패스 밸브와,
    일단은 상기 실린더에 결합되고, 타단은 상기 바이패스 밸브에 지지되는 제2 탄성부재를 더 포함하는 차량용 써모스탯.
19. 차량의 냉각수 유로와 연통되는 제1 냉각수 유출입구가 형성되는 제1 바디부와, 상기 제1 바디부의 하부에 배치되어 상기 제1 바디부로부터 상대 이동 가능하게 결합되는 제2 바디부를 포함하는 바디부;
    상기 바디부 내에 배치되며, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된 실린더;
    상기 실린더에 연결되며, 상기 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동하는 승강유닛;
    상기 승강유닛의 외주면에 고정되며, 상기 승강유닛이 이동함에 따라 상기 냉각수 유로를 개폐하는 메인 밸브; 및
    일단은 상기 메인 밸브에 결합되고, 타단은 상기 제2 바디부에 의해 지지되는 제1 탄성부재;를 포함하며,
    상기 바디부는 차량의 설치 기구물에 설치되며, 상기 바디부가 상기 설치 기구물에 설치될 때 상기 제2 바디부에 외력이 작용하여 상기 제1 탄성부재는 압축되고, 상기 제2 바디부는 상기 제1 바디부로부터 상부로 이격되는 차량용 써모스탯.
20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 바디부의 양측에는 걸림 홀이 형성되고, 상기 제2 바디부에는 상기 걸림 홀에 삽입되어 걸리는 후크가 형성되는 차량용 써모스탯.
21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 바디부에는 상기 후크가 지지되는 후크 지지부재가 형성되고,
    상기 제2 바디부에 외력이 작용하면 상기 후크와 상기 후크 지지부재 사이에 수직 방향의 갭(gap)이 형성되는 차량용 써모스탯.
22. 제21항에 있어서,
    상기 후크와 상기 후크 지지부재 사이에 좌우 방향의 제1 간극이 형성되고, 상기 후크와 상기 후크 지지부재 사이에는 전후 방향의 제2 간극이 형성되는 차량용 써모스탯.
23. 제21항에 있어서,
    상기 후크 지지부재는 외측 하단의 모서리 부위가 모따기 형상의 경사면을 갖는 차량용 써모스탯.
24. 제1항에 있어서,
    상기 제2 바디부의 외측 하부에는 상기 설치 기구물의 일면에 접촉되어 안착되는 안착부가 형성되고, 상기 안착부는 상향 경사지게 형성된 차량용 써모스탯.
25. 제24항에 있어서,
    상기 안착부의 외주면에는 상기 엔진 사이의 실링을 위한 실링부재가 설치된 차량용 써모스탯.
26. 제19항에 있어서,
    상기 제1 바디부는 플라스틱 소재로 형성된 차량용 써모스탯.
    

Images