KR20210001072A

KR20210001072A - 차량용 써모스탯

Info

Publication number: KR20210001072A
Application number: KR1020190076581A
Authority: KR
Inventors: 강지훈; 장준호; 고혁주; 전원일
Original assignee: 인지컨트롤스 주식회사
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2021-01-06

Abstract

본 발명은 냉각수 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된 차량용 써모스탯에 있어서, 상기 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 왕복 이동하는 피스톤과, 상기 왁스와 상기 피스톤 사이에 배치되며, 일 면이 상기 피스톤과 접촉하는 백업 플레이트와, 상기 왁스와 상기 피스톤 사이에 배치되며, 일 면이 상기 백업 플레이트와 접촉하는 러버 피스톤 및 상기 피스톤, 백업 플레이트 및 러버 피스톤을 감싸는 형태로 이루어져 상기 왁스의 팽창 또는 수축에 따른 상하 이동을 가이드하는 가이드부를 포함하고, 상기 백업 플레이트에는 상기 냉각수가 흐를 수 있는 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 써모스탯{THERMOSTAT FOR VEHICLE}

본 발명은 냉각수의 온도 변화에 따라 냉각수 유로 또는 바이패스 유로를 개폐하여 냉각수의 온도를 일정 온도로 유지하기 위한 차량용 써모스탯에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 백업 플레이트에 냉각수가 자유롭게 흐를 수 있는 유로가 형성됨에 따라 유입된 냉각수를 용이하게 배출할 수 있어 러버 피스톤과 백업 플레이트 사이에 냉각수가 유착되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 정해진 온도보다 낮은 온도에서 써모스탯의 메인 밸브가 조기 개변되는 것을 방지할 수 있는 차량용 써모스탯에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 냉각시스템은 엔진을 적정 온도로 유지시키기 위하여 예열 시에는 냉각수를 엔진의 내부에서만 순환되게 하고, 일정 온도에 도달하면 냉각수를 라디에이터로 순환시켜 냉각시킨 후 엔진으로 재 유입하여 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.

구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이 종래의 써모스탯(1)은 냉각수 유로 및 바이패스 유로와 선택적으로 연통되는 하우징(11)과, 하우징(11) 내에 설치되며 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스(W)가 내부에 충진된 왁스 케이스(16)와, 왁스 케이스(16)의 하부에 결합되는 가이드부(15)와, 가이드부(15) 내에서 왁스(W)의 팽창 또는 수축에 의해 상하 방향으로 이동하는 피스톤(12)과, 가이드부(15) 및 피스톤(12)을 감싸는 형태로 이루어져 하우징(11) 내에 탄성 지지되며, 냉각수 유로 및 바이패스 유로를 개폐하기 위한 메인 밸브(18) 및 바이패스 밸브(19)를 구비하는 밸브 가이드(17)를 포함한다.

이에 따라, 냉각수 온도가 일정 값 이상이면 왁스(W)가 팽창하고, 왁스(W)의 팽창력에 의해 피스톤(12) 및 밸브 가이드(17)가 하부로 이동하게 된다. 그러면, 메인 밸브(18)는 냉각수 유로를 개방하고 바이패스 밸브(19)는 바이패스 유로를 차폐하는 형태가 되므로 냉각수는 써모스탯(1) 안쪽으로 흐르게 되고, 써모스탯(1) 안쪽으로 흐른 냉각수는 엔진을 거쳐서 라디에이터로 유입될 수 있다.

그러나, 종래에는 고온 구간(냉각수 온도가 일정 값 이상일 경우)에서 써모스탯(1)이 작동할 때 백업 플레이트(13)의 열 팽창률에 의하여 백업 플레이트(13)와 러버 피스톤(14) 사이에 냉각수(C)가 유착되는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

이렇게 가이드부(15) 내부에서 백업 플레이트(13)와 러버 피스톤(14) 사이에 냉각수(C)가 유착되면, 유착된 냉각수(C)의 양만큼 피스톤(12)이 미리 하강한 상태가 되므로, 정해진 온도보다 낮은 온도에서 메인 밸브(18)가 개방된다.

즉, 정해진 개폐 온도보다 낮은 온도에서 메인 밸브(18)가 개방되므로 냉각 효율이 저하되고, 이는 차량의 운행에 영향을 주어 운전자의 안전까지 위협하는 문제점이 있었다.

본 발명은 고온 구간에서 써모스탯이 작동할 때 백업 플레이트의 열 팽창률에 의한 냉각수 유착 현상을 방지하기 위하여 백업 플레이트에 냉각수가 자유롭게 흐를 수 있는 유로를 형성함에 따라 유입된 냉각수가 용이하게 배출되도록 하여 정해진 온도보다 낮은 온도에서 밸브가 조기 개변되는 것을 방지함으로써 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 차량용 써모스탯을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 차량용 써모스탯은, 냉각수 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진되며, 상기 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 왕복 이동하는 피스톤과, 상기 왁스와 상기 피스톤 사이에 배치되며, 일 면이 상기 피스톤과 접촉하는 백업 플레이트와, 상기 왁스와 상기 피스톤 사이에 배치되며, 일 면이 상기 백업 플레이트와 접촉하는 러버 피스톤 및 상기 피스톤, 백업 플레이트 및 러버 피스톤을 감싸는 형태로 이루어져 상기 왁스의 팽창 또는 수축에 따른 상하 이동을 가이드하는 가이드부를 포함하고, 상기 백업 플레이트에는 상기 냉각수가 흐를 수 있는 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유로는 상기 백업 플레이트를 관통하는 관통홀에 의해 형성된다.

또한, 상기 관통홀은 상기 백업 플레이트의 중앙에 형성된다.

또한, 상기 유로는 상기 백업 플레이트의 가장자리에 형성되는 적어도 하나 이상의 홈에 의해 형성된다.

또한, 상기 홈은 상기 백업 플레이트의 측면에서 상단에서 하단까지 연장되도록 형성된다.

또한, 상기 홈은 상하 방향 또는 경사진 방향으로 연장된다.

또한, 상기 유로는 상기 백업 플레이트의 측면을 깎아서 형성되는 디컷(D Cut)부인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디컷부는 상기 백업 플레이트의 측면에서 상단에서 하단까지 연장되도록 형성되고, 상기 백업 플레이트의 상하 방향 또는 경사진 방향으로 연장된다.

또한, 상기 백업 플레이트의 상면의 적어도 일 부분은 상기 유로의 상단 유입구가 주변보다 낮아지도록 경사지게 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 써모스탯은, 차량의 냉각수 유로 및 바이패스 유로와 선택적으로 연통되는 하우징과, 상기 하우징 내에 배치되며, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된 왁스 케이스와, 상기 왁스 케이스의 하부에 결합되는 가이드부와, 상기 가이드부 내에 배치되며, 상기 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 왕복 이동하는 피스톤과, 상기 가이드부 내에 삽입되어 상기 왁스와 상기 피스톤 사이에 배치되며, 일 면이 상기 피스톤과 접촉하는 백업 플레이트와, 상기 가이드부 내에 삽입되어 상기 왁스와 상기 피스톤 사이에 배치되며, 일 면이 상기 백업 플레이트와 접촉하는 러버 피스톤 및 상기 가이드부 및 상기 피스톤을 감싸는 형태로 이루어져 상기 하우징 내에 탄성 지지되며, 상기 냉각수 유로 및 상기 바이패스 유로를 개폐하기 위한 메인 밸브 및 바이패스 밸브를 구비하는 밸브 가이드를 포함하고, 상기 백업 플레이트에는, 상기 백업 플레이트와 상기 러버 피스톤 사이에 유입되는 냉각수가 배출될 수 있는 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 백업 플레이트에 형성되는 유로는, 상기 백업 플레이트를 관통하는 관통홀에 의해 형성되거나, 상기 백업 플레이트의 가장자리에 형성되는 홈 또는 디컷부에 의해 형성된다.

본 발명에 따르면, 백업 플레이트에 냉각수가 자유롭게 흐를 수 있는 유로가 형성됨에 따라 가이드부 내부로 냉각수가 유입되더라도 상기 유로를 통해 냉각수를 용이하게 배출시킬 수 있어 백업 플레이트와 러버 피스톤 사이에 냉각수가 유착되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 종래와 같이 유착된 냉각수의 양만큼 피스톤이 하부로 밀려 이동하는 것이 방지되므로 정해진 온도보다 낮은 온도에서 메인 밸브가 조기 개변되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 원하는 개폐 온도에서 메인 밸브 및 바이패스 밸브를 제어할 수 있으므로 냉각수의 냉각 효율 및 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 차량용 써모스탯의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯의 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯을 구성하는 백업 플레이트에 형성되는 유로의 다양한 형상을 예시한 사시도이고,
도 4는 도 3에 도시된 백업 플레이트의 유로 형상을 도시한 단면도이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯이 엔진에 설치된 상태를 도시한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯을 구성하는 백업 플레이트에 형성되는 유로의 다양한 형상을 예시한 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 백업 플레이트의 유로 형상을 도시한 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯(100)은 피스톤(120)과, 백업 플레이트(130)와, 러버 피스톤(140) 및 가이드부(150)를 포함한다.

이하에서 설명하는 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 것으로서, 라디에이터(Radiator)로 흐르는 냉각수의 유량을 조절함으로써 냉각수를 일정 온도 범위로 유지하기 위해 사용될 수 있다.

이러한 차량용 써모스탯(100)은 전기식 써모스탯 또는 기계식 써모스탯 일수도 있다.

후술될 도 5를 참고하면, 하우징(110)은 냉각수 유로(10) 및 바이패스 유로(20)와 선택적으로 연통될 수 있는 부분으로서, 자동차 엔진의 냉각수가 흐르는 유로에 연결될 수 있다.

하우징(110)은 공급 유로(30)를 통해 엔진(ENG)의 워터펌프(W/P)로부터 냉각수를 공급받을 수 있고, 라디에이터(RAD)로부터 냉각수를 공급받기 위한 냉각수 유로(10)와, 엔진(ENG)에서 배출된 냉각수가 바이패스되는 바이패스 유로(20)가 서로 교차되는 지점에 설치될 수 있다.

하우징(110)은 내부에 차량용 써모스탯(100)을 구성하는 다양한 부품들을 설치할 수 있도록 중공형으로 형성될 수 있으며, 상부 및 하부에는 냉각수가 흐를 수 있는 냉각수 통공(미도시)이 형성될 수 있다.

하우징(110)은 후술될 메인 밸브(180) 또는 바이패스 밸브(190)의 개폐 여부에 따라 차량의 냉각수 유로(10) 및 바이패스 유로(20)와 선택적으로 연동될 수 있다. 이에 따라, 메인 밸브(180)가 개방되면 냉각수 유로(10)와 연통되어 냉각수 유로(10)를 지나는 냉각수의 흐름을 제어할 수 있으며, 바이패스 밸브(190)가 개방되면 바이패스 유로(20)가 연통되어 바이패스 유로(20)를 지나는 냉각수의 흐름을 제어할 수 있다.

왁스 케이스(160)는 하우징(110) 내에 배치되며, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스(W)가 내부에 충진될 수 있다. 일례로, 바이패스 유로(20)를 순환하는 냉각수의 온도가 상승하거나 하락하면, 열 전도에 의해 왁스 케이스(160) 및 왁스(W)의 온도가 상승하거나 하락할 수 있고, 왁스(W)는 이러한 온도 변화에 의해 체적이 증가하거나 감소하여 팽창 또는 수축할 수 있다.

다시 말해, 바이패스 유로(20)를 순환하는 냉각수의 온도가 일정 값 이상이면 왁스(W)가 팽창하고, 냉각수의 온도가 일정 값 미만이면 왁스(W)가 수축하게 된다. 이 때, 왁스 케이스(160)로부터 왁스(W)가 흘러 넘치는 것을 방지하기 위하여 왁스(W)가 팽창 또는 수축함에 따라 변형되는 다이어프램(161)이 설치될 수 있다.

또한, 왁스 케이스(160)의 내부에는 차량의 부하 상태 등과 같은 주행 환경에 따라 왁스(W)를 가열하기 위한 히터(H)가 설치될 수 있다.

가이드부(150)는 왁스 케이스(160)의 하부에 결합될 수 있다. 이러한 가이드부(150)는 상부 및 하부가 개방된 중공의 원기둥 형태로 형성될 수 있으며, 상측 일부가 왁스 케이스(160)의 하부에 결합될 수 있다.

가이드부(150) 내부에는 피스톤(120)과, 백업 플레이트(130) 및 러버 피스톤(140)이 설치될 수 있다.

피스톤(120)은 가이드부(150) 내에 배치될 수 있고, 왁스(W)의 팽창 또는 수축에 의해 왕복 이동할 수 있다. 이러한 피스톤(120)은 왁스(W)의 체적 변화에 따라 상하 방향으로 이동하는 후술될 백업 플레이트(130)와, 러버 피스톤(140)과, 반유체(151)에 의해 동작할 수 있다.

백업 플레이트(130)는 가이드부(150) 내에 삽입되어 왁스(W)와 피스톤(120) 사이에 배치될 수 있고, 일 면이 피스톤(120)과 접촉할 수 있다. 구체적으로, 백업 플레이트(130)는 피스톤(120)의 상부에 접촉하는 형태로 배치될 수 있다.

백업 플레이트(130)는 후술될 러버 피스톤(140)과 피스톤(120) 사이에 배치되어 러버 피스톤(140)을 지지할 수 있다. 즉, 백업 플레이트(130)는 왁스(W)의 팽창 시 발생하는 고압의 러버 피스톤(140)이 가이드부(150)와 피스톤(120) 사이의 공간으로 밀리는 것을 방지하기 위해 설치될 수 있다.

러버 피스톤(140)은 가이드부(150) 내에 삽입되어 왁스(W)와 피스톤(120) 사이에 배치될 수 있고, 일 면이 백업 플레이트(130)와 접촉할 수 있다. 구체적으로 러버 피스톤(140)은 백업 플레이트(130)의 상부에 접촉하는 형태로 배치될 수 있다.

이 때, 러버 피스톤(140)의 상부에는 다이어프램(161)과 접촉할 수 있는 반유체(151)가 충진될 수 있다. 이러한 반유체(151)는 액체와 고체의 중간 정도 상태의 물질로서, 왁스(W)가 새는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다.

러버 피스톤(140)은 가이드부(150) 내에 삽입되어 반유체(151)가 피스톤(120) 쪽으로 새는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 러버 피스톤(140)은 반유체(151)의 누출을 방지하기 위해 가이드부(150) 내에 억지끼움 방식으로 삽입될 수 있으며, 왁스(W)의 체적 변화에 의해 가이드부(150) 내에서 상하 방향으로 왕복 이동할 수 있다.

밸브 가이드(170)는 가이드부(150) 및 피스톤(120)을 감싸는 형태로 이루어져 하우징(110) 내에 탄성 지지될 수 있다.

밸브 가이드(170) 내부에 가이드부(150) 및 피스톤(120)이 배치됨에 따라, 피스톤(120)이 하부로 이동하여 밸브 가이드(170)를 가압하면 밸브 가이드(170) 또한 하부로 이동하게 되고, 피스톤(120)이 상부로 이동하면 후술되는 메인 밸브 탄성부재(181)의 복원력에 의해 밸브 가이드(170)가 상부로 이동할 수 있다.

밸브 가이드(170)는 냉각수 유로(10) 및 바이패스 유로(20)를 개폐하기 위한 메인 밸브(180) 및 바이패스 밸브(190)를 구비할 수 있다.

메인 밸브(180)는 밸브 가이드(170)의 상측에 고정될 수 있고, 밸브 가이드(170)가 이동함에 따라 냉각수 유로(10)를 개폐하도록 형성될 수 있으며 이에 따라 써모스탯(100) 내측으로 공급되는 냉각수 흐름을 제어할 수 있게 된다.

밸브 가이드(170)를 탄성 지지하는 메인 밸브 탄성부재(181)의 일 단은 메인 밸브(180)에 결합될 수 있고, 타 단은 하우징(110)에 의해 지지될 수 있다. 즉, 메인 밸브 탄성부재(181)에 의해 밸브 가이드(170) 및 메인 밸브(180)가 하우징(110)에 대하여 탄력적으로 지지될 수 있으며, 이러한 구조에 의해 냉각수 온도가 하강하여 왁스(W)가 수축되면 메인 밸브 탄성부재(181)의 복원력에 의해 밸브 가이드(170) 및 메인 밸브(180)는 상승하게 되고, 냉각수 유로(10)와 써모스탯(100) 사이의 냉각수 통공은 차폐될 수 있다.

바이패스 밸브(190)는 밸브 가이드(170)의 하측에 고정될 수 있으며, 밸브 가이드(170)가 이동함에 따라 바이패스 유로(20)를 개폐하도록 형성될 수 있다. 이러한 바이패스 밸브(190)는 메인 밸브(180)와는 동일한 방향으로 이동하되, 개폐 여부는 반대로 진행될 수 있다. 일례로, 메인 밸브(180)가 냉각수 유로(10)를 개방하면 바이패스 밸브(190)는 바이패스 유로(20)를 차폐하고, 메인 밸브(180)가 냉각수 유로(10)를 차폐하면 바이패스 밸브(190)는 바이패스 유로(20)를 개방하도록 할 수 있다.

왁스(W)가 팽창하여 피스톤(120) 및 밸브 가이드(170)가 하부로 이동할 경우, 메인 밸브(180)는 냉각수 유로(10)를 개방하고, 바이패스 밸브(190)는 바이패스 유로(20)를 차폐함에 따라 냉각수는 냉각수 유로(10)를 통해 라디에이터(RAD)로만 공급되어 냉각될 수 있고, 이와 반대로, 왁스(W)가 수축하여 밸브 가이드(170)가 상부로 이동할 경우, 메인 밸브(180)는 냉각수 유로(10)를 차폐하고, 바이패스 밸브(190)는 바이패스 유로(20)를 개방할 수 있어 냉각수는 바이패스 유로(20)를 통해 엔진(ENG) 내에서만 순환될 수 있다.

한편, 백업 플레이트(130)에는 냉각수가 흐를 수 있는 유로가 형성될 수 있다. 이러한 유로는 백업 플레이트(130)를 관통하는 홀을 형성하거나, 백업 플레이트(130)의 둘레에 홈을 형성하는 등의 백업 플레이트(130)의 형상을 다양하게 변형시킴으로써 형성될 수 있으며, 백업 플레이트(130)와 러버 피스톤(140) 사이에 유입된 냉각수가 유착되지 않고 배출될 수 있도록 하는 역할을 할 수 있다. 아래의 실시예에서는 이러한 백업 플레이트(130)이 원통 형상으로 형성되는 것을 예를 들어 설명하지만, 백업 플레이트(130)의 형상은 이에 한정되지 않는다.

도 3(a)를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯을 구성하는 백업 플레이트(130)에는 중앙부를 관통하는 관통홀(131)이 형성될 수 있다. 예로써, 관통홀(131)은 백업 플레이트(130)의 중앙부에 하나로 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며 냉각수의 유출이 용이하도록 다수 개가 형성될 수도 있고, 중앙부가 아닌 중심에서 약간 편심된 위치에 형성될 수도 있다.

또한, 이러한 관통홀(131)의 형상은 백업 플레이트(130)의 상면에서 저면까지 이어지도록 상하 방향으로 연장되는 홀 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 관통홀(131)은 경사진 방향으로 연장 형성되는 홀 구조일 수도 있고, 그 단면이 원형, 타원형, 사각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

여기서, 본 발명에서 설명하는 백업 플레이트(130)의 상하 방향은 왁스(W)의 팽창 및 수축에 따라 피스톤(120)이 왕복 운동하는 방향을 의미한다.

도 3(b)를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯을 구성하는 백업 플레이트(130')의 측면에는 디컷(D cut)부(132)가 형성될 수 있다. 이러한 디컷부(132)는 백업 플레이트(130')의 측면을 깎아서 평면으로 형성되는 것으로서, 백업 플레이트(130')의 측면에서 상단에서 하단까지 연장되도록 형성될 수 있다. 예로써, 디컷부(132)는 백업 플레이트(130')의 상하 방향 또는 경사진 방향으로 연장 형성될 수 있다.

이러한 디컷부(132)는 백업 플레이트(130')의 측면을 깎아서 형성되는 것이므로, 디컷부(132)의 평면과, 백업 플레이트(130')의 곡면으로 형성된 측면의 가상의 연장선 사이에 냉각수가 흐를 수 있는 유로가 형성되는 것이다.

다시 말해, 백업 플레이트(130')의 측면을 둘러싸는 가이드부(150)와 디컷부(132)에 의해 형성되는 평면 사이에 냉각수가 흐를 수 있는 유로가 형성될 수 있다.

또한, 이러한 디컷부(132)는 백업 플레이트(130')의 측면에 서로 마주보는 두 개가 형성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며 냉각수의 유출이 용이하도록 다수 개가 형성될 수 있다.

예를 들어, 디컷부(132)는 백업 플레이트(130')의 측면에 다수개가 기설정된 간격으로 형성될 수도 있고, 다수개가 불규칙적으로 형성될 수도 있다.

도 3(c)를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯을 구성하는 백업 플레이트(130'')의 가장자리에는 적어도 하나 이상의 홈(133)이 형성될 수 있다. 이러한 홈(133)은 백업 플레이트(130'')의 측면에서 상단에서 하단까지 연장되도록 형성될 수 있고, 예로써 백업 플레이트(130'')의 측면에서 상하 방향 또는 경사진 방향으로 연장 형성될 수 있다(도 4(c) 및 도 4(d) 참고).

아울러, 관통홀(131)과 디컷부(132)는 백업 플레이트(130) 상에 동시에 형성되어 유입된 냉각수의 배출 효율을 더욱 향상시킬 수도 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 관통홀(131)과 홈(133)이 백업 플레이트(130) 상에 동시에 형성되거나 또는 관통홀(131), 디컷부(132) 및 홈(133)이 백업 플레이트(130) 상에 동시에 형성될 수도 있다.

한편, 백업 플레이트(130)의 상면에 형성된 관통홀(131), 디컷부(132), 홈(133)에 의해 형성된 냉각수 유로의 상단부를 냉각수의 유입구, 하면에 형성된 관통홀(131), 디컷부(132), 홈(133)에 의해 형성된 냉각수 유로의 하단부를 냉각수의 배출구라고 할 때, 백업 플레이트(130)의 상면은 냉각수의 유입구가 주변보다 낮아지도록 적어도 일부분이 경사지게 형성될 수 있다. 이에 따라, 냉각수가 백업 플레이트(130)의 상면에 형성된 냉각수 유입구로 효과적으로 흐를 수 있다.

예로써, 백업 플레이트(130)의 중앙부에 관통홀(131)이 형성되는 경우에는 백업 플레이트(130)의 상면은 가장자리에서 중앙부로 갈수록 경사가 낮아지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 러버 피스톤(140)과 백업 플레이트(130) 사이에 냉각수가 유입되면 경사진 백업 플레이트(130)의 상면을 따라 중앙부의 관통홀(131) 방향으로 냉각수가 자연스럽게 유입 및 배출될 수 있어 냉각수의 갇힘 현상을 방지할 수 있게 된다.

또한, 백업 플레이트(130)의 가장자리에 디컷부(132) 또는 홈(133)이 형성되는 경우에는 백업 플레이트(130)의 상면은 중앙부에서 가장자리로 갈수록 경사가 낮아지도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 러버 피스톤(140)과 백업 플레이트(130) 사이에 냉각수가 유입되면 경사진 백업 플레이트(130)의 상면을 따라 중앙부의 디컷부(132) 또는 홈(133) 방향으로 냉각수가 자연스럽게 유입 및 배출될 수 있어 냉각수의 갇힘 현상을 방지할 수 있게 된다.

한편, 피스톤(120)의 하부에는 피스톤(120)과 가이드부(150) 사이를 실링하기 위한 보조 씰캡(152)이 구비될 수 있다. 이처럼 보조 씰캡(152)이 구비됨에 따라 피스톤(120) 내부로 냉각수가 유입되는 것이 차단될 수 있으므로 유입된 냉각수에 의해 피스톤(120)이 하부로 밀려 이동하는 것을 방지할 수 있어 냉각수의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 차량용 써모스탯(100)은 백업 플레이트(130, 130', 130'') 상에 냉각수가 흐를 수 있는 유로(131, 132, 133)가 형성됨에 따라 냉각수가 러버 피스톤(140)과 백업 플레이트(130) 사이의 틈으로 냉각수가 유입되더라도 유로(131, 132, 133)를 통해 냉각수를 용이하게 배출시킬 수 있어 냉각수가 유착되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라, 종래와 같이 유착된 냉각수의 양만큼 피스톤(120)이 하부로 밀려 이동하는 것이 방지되므로 정해진 온도 보다 낮은 온도에서 메인 밸브(180)가 조기 개변되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 원하는 개폐 온도에서 메인 밸브(180) 및 바이패스 밸브(190)를 제어할 수 있으므로 냉각수의 냉각 효율 및 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 써모스탯이 엔진에 설치된 상태를 도시한 도면이다.

도 5에서는 차량용 써모스탯(100)은 엔진(ENG)의 출구 측에 배치되는 것으로 예시하며, 차량용 써모스탯(100)을 통해 엔진(ENG)의 출구 측 온도를 제어하는 동작을 설명하도록 한다.

차량용 써모스탯(100)이 엔진(ENG)의 출구 측에 배치될 때에는 워터펌프(W/P)의 토출압이 차량용 써모스탯(100)에 작용하여 메인 밸브(180) 및 바이패스 밸브(190)의 개변 시 부하를 크게 받으며, 과열된 엔진(ENG)의 출구 측 온도를 제어하므로 차량용 써모스탯(100)의 온도가 높아진다.

이 상태에서 엔진(ENG)의 출구 측을 순환하는 냉각수의 온도가 일정 값 이상이 되면, 왁스 케이스(160) 내에 충진된 왁스(W)의 체적이 증가하여 팽창하게 된다. 왁스(W)가 팽창함에 따라 다이어프램(161)은 하측 방향으로 가압되고, 다이어프램(161)에 의해 반유체(151)와, 러버 피스톤(140)과, 백업 플레이트(130) 및 피스톤(120)은 가이드부(150)를 따라 하부로 슬라이드 이동할 수 있다.

밸브 가이드(170)는 피스톤(120)과 접촉될 수 있고, 피스톤(120)과 동일한 방향으로 이동하여 하우징(110)과 메인 밸브(180) 사이에는 공간이 형성될 수 있다. 이에 따라, 메인 밸브(180)에 의해 차폐되어 있던 냉각수 통공이 개방될 수 있고, 냉각수 유로(10)에서 배출되는 냉각수가 냉각수 통공을 통해 라디에이터(RAD)로 공급될 수 있다. 그리고, 라디에이터(RAD)에 의해 냉각된 냉각수는 워터펌프(W/P)에 의해 엔진(ENG)으로 공급될 수 있다.

이 때, 가이드부(150)에는 피스톤(120) 내부로 냉각수가 유입되는 것을 방지할 수 있는 보조 씰캡(152)이 구비될 수 있고, 백업 플레이트(130)에는 관통홀(131), 디컷부(132), 홈(133) 등의 냉각수가 배출될 수 있는 냉각수 유로가 형성됨에 따라 피스톤(120) 내부로 냉각수가 유입되더라도 냉각수가 유착되는 현상을 방지할 수 있다.

밸브 가이드(170)가 하부로 이동하면, 바이패스 밸브(190) 또한 하부로 이동할 수 있다. 이에 따라, 바이패스 밸브(190)는 하부에 배치된 냉각수 통공을 막아 바이패스 유로(20)를 차폐할 수 있다. 즉, 메인 밸브(180)에 의해 냉각수 유로(10)가 개방되면, 바이패스 밸브(190)에 의해 바이패스 유로(20)는 차폐될 수 있다. 그러면, 바이패스 유로(20)로 공급되는 냉각수의 공급은 중단되고, 냉각수는 냉각수 유로(10)로만 공급되어 라디에이터(RAD)를 통해 냉각될 수 있다.

다시 말해, 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 냉각수를 저온으로 낮추어 줄 수 있다.

반면, 라디에이터(RAD)에 의해 냉각수의 온도가 일정 값 미만이 되면 왁스(W)는 수축하게 되고, 밸브 가이드(170)는 메인 밸브 탄성부재(181)의 복원력에 의해 상승하게 된다. 그러면 메인 밸브(180)에 의해 냉각수 유로(10)는 차폐될 수 있고, 바이패스 밸브(190)에 의해 바이패스 유로(20)가 개방되므로 냉각수는 다시 바이패스 유로(20)를 순환할 수 있다. 즉, 엔진(ENG)의 출구 측을 순환하는 냉각수의 온도가 일정 값 미만이면, 엔진(ENG)→써모스탯(100)→바이패스 유로(20)→워터펌프(W/P)→엔진(ENG) 순으로 이동하면서 엔진(ENG)의 과냉을 방지할 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100: 차량용 써모스탯
110: 하우징
120: 피스톤
130, 130', 130'': 백업 플레이트
131: 관통홀
132: 디컷부
133: 홈
140: 러버 피스톤
150: 가이드부
151: 반유체
152: 보조 씰캡
160: 왁스 케이스
161: 다이어프램
170: 밸브 가이드
180: 메인 밸브
181: 메인 밸브 탄성부재
190: 바이패스 밸브
W: 왁스
H: 히터

Claims

냉각수 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된 차량용 써모스탯에 있어서,
상기 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 왕복 이동하는 피스톤;
상기 왁스와 상기 피스톤 사이에 배치되며, 일 면이 상기 피스톤과 접촉하는 백업 플레이트;
상기 왁스와 상기 피스톤 사이에 배치되며, 일 면이 상기 백업 플레이트와 접촉하는 러버 피스톤; 및
상기 피스톤, 백업 플레이트 및 러버 피스톤을 감싸는 형태로 이루어져 상기 왁스의 팽창 또는 수축에 따른 상하 이동을 가이드하는 가이드부;
를 포함하고,
상기 백업 플레이트에는 상기 냉각수가 흐를 수 있는 유로가 형성되는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 유로는 상기 백업 플레이트를 관통하는 관통홀에 의해 형성되는 차량용 써모스탯.
제2항에 있어서,
상기 관통홀은 상기 백업 플레이트의 중앙에 형성되는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 유로는 상기 백업 플레이트의 가장자리에 형성되는 적어도 하나 이상의 홈에 의해 형성되는 차량용 써모스탯.
제4항에 있어서,
상기 홈은 상기 백업 플레이트의 측면에서 상단에서 하단까지 연장되도록 형성되는 차량용 써모스탯.
제5항에 있어서,
상기 홈은 상하 방향 또는 경사진 방향으로 연장되는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 유로는 상기 백업 플레이트의 측면을 깎아서 형성되는 디컷(D Cut)부인 것을 특징으로 하는 차량용 써모스탯.
제7항에 있어서,
상기 디컷부는 상기 백업 플레이트의 측면에서 상단에서 하단까지 연장되도록 형성되고, 상기 백업 플레이트의 상하 방향 또는 경사진 방향으로 연장되는 차량용 써모스탯.
제1항에 있어서,
상기 백업 플레이트의 상면의 적어도 일 부분은 상기 유로의 상단 유입구가 주변보다 낮아지도록 경사지게 형성되는 차량용 써모스탯.
차량의 냉각수 유로 및 바이패스 유로와 선택적으로 연통되는 하우징;
상기 하우징 내에 배치되며, 냉각수의 온도에 따라 팽창 또는 수축하는 왁스가 내부에 충진된 왁스 케이스;
상기 왁스 케이스의 하부에 결합되는 가이드부;
상기 가이드부 내에 배치되며, 상기 왁스의 팽창 또는 수축에 의해 왕복 이동하는 피스톤;
상기 가이드부 내에 삽입되어 상기 왁스와 상기 피스톤 사이에 배치되며, 일 면이 상기 피스톤과 접촉하는 백업 플레이트;
상기 가이드부 내에 삽입되어 상기 왁스와 상기 피스톤 사이에 배치되며, 일 면이 상기 백업 플레이트와 접촉하는 러버 피스톤; 및
상기 가이드부 및 상기 피스톤을 감싸는 형태로 이루어져 상기 하우징 내에 탄성 지지되며, 상기 냉각수 유로 및 상기 바이패스 유로를 개폐하기 위한 메인 밸브 및 바이패스 밸브를 구비하는 밸브 가이드;
를 포함하고,
상기 백업 플레이트에는, 상기 백업 플레이트와 상기 러버 피스톤 사이에 유입되는 냉각수가 배출될 수 있는 유로가 형성되는 차량용 써모스탯.
제10항에 있어서,
상기 백업 플레이트에 형성되는 유로는, 상기 백업 플레이트를 관통하는 관통홀에 의해 형성되거나, 상기 백업 플레이트의 가장자리에 형성되는 홈 또는 디컷부에 의해 형성되는 차량용 써모스탯.