KR950003169B1

KR950003169B1 - 써모 액츄에이터

Info

Publication number: KR950003169B1
Application number: KR1019910019496A
Authority: KR
Inventors: 요시카즈 쿠제
Original assignee: 요시카즈 쿠제
Priority date: 1990-11-05
Filing date: 1991-11-04
Publication date: 1995-04-01
Also published as: CA2054803A1; JPH04171274A; EP0485116B1; CA2054803C; EP0485116A3; JPH0811953B2; EP0485116A2; US5119061A; AU636068B2; DE69120502D1; KR920010121A; AU8691591A; DE69120502T2

Abstract

내용 없음.

Description

써모 액츄에이터

제1도는 로드가 인입상태에 있는 본 발명에 따른 온도 조절기용 써모 액츄에이터의 단면도.

제2도는 로드가 돌출한 상태에 있는 써모 액츄에이터의 단면도.

제3도는 관형 밀봉부재의 측단면도.

제4도와 제5도는 안내 부재에의 관형 밀봉부재를 장착을 보여주기 위한 밀봉 백의 단면도.

제6도는 벨로우즈의 형상을 도시한 단면도.

제7도와 제8도는 본 발명의 써모 액츄에이터가 설치된 온도 조절기의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 써모 액츄에이터 2 : 강철 로드

3 : 관형 밀봉부재 4 : 환형 리브

5 : 환형홈부 6 : 스커트부

6a : 머리부 7 : 안내부재

9 : 간극 10 : 윤활유

11 : 밀봉 백 11a : 백 부분

11b : 베이스 부분 12 : 왁스

13 : 열전도성 실린더 14 : 관형 몸체

15 : 환형홈부 17 : 주밸브

볼 발명은 써모 액츄에이터(thermo-actuator)에 관한 것으로, 보다 상세히 설명하면, 자동차 엔진의 냉각 시스템용 왁스-펠릿 온도 조절기(wax-pellet thermostat) 및 기타 각종의 온도 센서에 설치되는 써모 액츄에이터(thermo-actuator)에 관한 것이다.

왁스-펠릿 온도 조절기에 있는 써모 액츄에이터는, 한 단부가 하우징에 고정된 강철 로드와 상기 로드상에 미끄럼 이동 가능하게 장착된 안내부재와, 상기 로드 둘레에 설치되고 그리고 안내부재에 고정된 밀봉 스풀(spool)과, 상기 안내부재에 고정되고 그리고 냉각제에 노출되어 있는 여런도성 실린더와, 상기 실린더 내부에 제공된 왁스와, 상기 로드의 단부를 향하여 안내부재를 가압하는 스프링으로 구성된다.

냉각제의 온도가 온도 조절기의 소정치보다 초과 상승하면, 왁스가 팽창한다. 이에 의하여 밀봉스풀은 강철 로드를 향하여 가압된다. 왁스가 로드 둘레의 밀봉 스풀을 압착함에 따라, 실린더는 스프링을 향하여 안내부재와 함께 외측으로 이동하여 주밸브를 개방시키므로써 냉각제가 라디에이터를 통과한다. 이에 의하여 냉각제의 온도가 하강한다. 온도 조절기가 냉각하면, 왁스가 수축하여, 밀봉 스풀이 팽창하고, 그리고 실린더는 스프링에 의하여 로드의 단부까지 이동하여 밸브를 폐쇄한다. 안내부재의 활주부를 밀봉하기 위하여 패킹과 같은 동적시일이 설치되어 있다. 그러나, 냉각제는 미세한 주조모래, 미세한 녹슨 철의 입자, 오일 및 기타 부동물이 있는 슬러지 형태의 입자를 포함하고 있다. 그러므로, 지금까지 심각한 환경으로 인하여 밀봉부의 상태가 저하되기 쉬웠다.

다른 한편, 개방시의 밸브 승강 길이가 10mm인 통상의 온도 조절기에 있어서, 밸브를 승강시키기 위한 왁스의 압력은 140kg/cm²정도로 높다. 고압력을 견디고 내구성을 보장하기 위해서는 밀봉 스풀이 매우 두꺼운, 예를들면 로드 직경의 45% 직경을 갖도록 제작된다. 그래서, 두껍고 강성의 밀봉스풀을 압축 및 변형시키기 위하여, 140kg/㎠에 대하여 38kg/㎠의 큰 힘이 소모된다. 게다가, 밀봉스풀의 마모, 균열과 같은 고장이 발생하거나, 큰 마찰 때문에 스풀이 로드에 고착될 수 있다.

본 발명의 목적은 윤활유의 누설을 방지하기 위하여, 내구성이 높은 밀봉수단과, 로드의 한 단부와 결합된 얇은 두께의 밀봉 백(seal bag)을 구비하는 써모 액츄에이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 로드 둘레에 설치된 탄성 밀봉 백의 두께가 매우 얇아서 써모 액츄에이터의 크기와 중량을 감소시키고 써모 액츄에이터의 수명을 연장할 수 있는 써모 액츄에이터를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 열 동작기는 작동 봉과, 작동 로드와 상기 작동 로드상에 미끄럼 이동 가능하게 장착된 안내부재와, 상기 로드의 제1단부 둘레에 설치되고 상기 안내부재에 밀폐식으로 고정된 탄성 밀봉 백과, 상기 밀봉 백과 로드를 수납하며 상기 안내부재에 고정된 열전도성 실린더 하우징과, 상기 밀봉 백을 에워싸도록 열전도성 실린더에 내부에 제공된 왁스를 구비한다.

밀봉 백은 베이스 부분과 중공부를 형성하는 백 부분으로 구성하고, 상기 백 부분과 로드사이에 간극을 형성하기 위해 베이스 부분에서만 로드와 결합하고 있으며, 상기 간극에는 윤활유로 충전된다.

백 부분의 두께는 윤활유 압력이 왁스의 압력과 동일한 값까지 상승되어 백부분을 부유 상태로 유지할 수 있도록 로드 직경의 25% 내지 1% 사이의 두께로 되어있다.

써모 액츄에이터는 또한 고무로 제작된 관형 밀봉부재를 구비하며, 상기 관형 밀봉부재는 자유 상태에서 수직관형 형태를 갖는 관형 몸체와, 스커트부와, 머리부 및 다수의 환형부를 구비하며, 반경 방향으로 각 환형부의 단면두께는 관형 몸체의 단면 두께와 상이하다.

관형몸체는 로드의 제2단부상에 미끄럼 이동 가능하게 장착되고, 스커트부는 안내부재에 고정되며, 머리부는 로드의 제2단부의 일단에서 로드에 고정된다. 환형부는 밀봉부재가 로드의 제2단부까지 이동하면 관형몸체가 자동적으로 주름이 잡혀 수직관형 형태에서 벨로우즈 형태로 수축하도록 설계되어 있다.

주변온도의 증가로 인하여 왁스가 팽창하면, 압력과 동일한 윤활유의 압력으로 인하여 로드가 승강한다.

왁스의 초기 팽창 단계에서, 베이스 부분에 인접한 백 부분의 일부가 로드를 압착하기 위하여 제1부분이 수축되어, 밀봉 백 내부에 있는 윤활유가 누설되지 않는다. 백부분이 왁스와 윤활유 사이에서 부유 상태로 존재하기 때문에 백부분은 로드의 승강과 무관하다. 그러므로, 맬봉백의 두께를 감소시킬 수 있으며, 수명이 연장된다. 밀봉 백의 두께가 얇기 때문에, 열전도성 실린더의 직경을 줄일 수 있으며, 로드의 직경을 늘릴 수 있다.

다른 한편, 로드를 승강시키는데 필요한 왁스의 압력은 로드 직경의 제곱과 반비례로 감소한다. 따라서, 왁스의 압력과 이로 인한 윤활유의 압력은 로드의 직경이 증가함에 따라 크게 감소한다. 그러므로, 밀봉 백의 수명을 더욱 연장시킬 수 있다.

주변온도가 하강하면, 왁스는 수축하고, 로드는 스프링에 의해 인입된다. 이때, 관형 몸체는 환형홈에서 자동적으로 주름이 잡혀 벨로우즈를 형성한다.

상기 및 기타 본 발명의 목적 및 특징은 첨부 도면과 관련된 하기의 상세한 설명으로부터 더욱 명백하게 될 것이다.

본 발명의 써모 액츄에이터를 도시하는 제1도 및 제2도를 참조하면, 상기 써모 액츄에이터(1)는 작동 강철 로드(2)와, 로드(2)상에 미끄럼 이동가능하게 장착된 안내부재(7)와, 고무로 제작된 관형 밀봉부재(3)와, 안내부재(7)에 밀폐식으로 고정된 탄성 밀봉 백(11)을 포함한다. 밀봉 백(11)은 로드(2)의 단부중 하나에 장착된다.

관형 밀봉부재(3)를 도시하는 제3도를 참조하면, 상기 관형 밀봉부재(3)는 압축시 자동적으로 벨로우즈를 형성하도록 구성되어 있다.

관형 밀봉부재(3)는 자유 상태에서 수직 관을 형성하는 관형 몸체(14)를 구비하며, 관형 몸체(14)는 스커트부(6)와, 머리부(6a)와, 내부벽에 원주상으로 형성된 다수의 환형홈부(15)를 갖는다. 환형홈부(15)는 내주변에 큰 곡률 반경(R)을 갖도록 형성되어 있다. 머리부(6a)의 내측벽상에는 환형리브(4)가 형성되어 있다.

제4도와 제5도를 참조하면, 밀봉부재(3)는 관형 몸체(14)에서 강출 로드(2)의 타단부상에 미끄럼 이동가능하게 장착되어 있다. 밀봉부재(3)의 폐쇄 머리부(6a) 내측은 강출 로드(2)의 상단부와 결합되며, 환형리브(4)는 로드(2)의 단부에 형성된 환형홈부(5)와 결합된다. 스커트부(6)는 밀봉부재(7)상에 형성된 밀봉포켓(8) 내부에 장착된다. 밀봉 포켓(8)의 외부 가장자리(8a)는 밀봉부재(3)가 안내부재(7)가 기밀적으로 고정도록 소정의 유압으로 내측으로 굴곡되어 있다.

다시 제1도를 참조하면, 밀봉 백(11)은 왁스(12)로 채워진 열전도성 실린더(13)에 삽입되고, 실린더(13)의 상단은 안내부재(7)와 단단히 결합되어, 써모 액추에이터(1)를 형성한다.

밀봉 백(11)은 백 부분(11a)과 베이스 부분(11b)으로 이루어지며, 백 부분(11a)과 로드(3)사이의 간극(9)으로 인하여 베이스 부분(11b)에서만 로드(2)와 결합한다. 간극(9)은 윤활유(10)로 채원진다. 백 부분(11a)의 두께는 작은 수치로 감소되는바, 예를들면 로드 직경의 25% 내지 1% 사이이다. 간극(9)은 밀봉 백(11)의 두께와 거의 동일한 소정의 폭을 갖는다.

왁스(12)가 주변온도의 증가로 인해 팽창하면, 윤활유(10)의 압력은 왁스의 압력과 동일한 수치까지 증가하며, 상기 윤활유의 압력은 로드(2)를 상승시키도록 작용한다. 제2도는 로드(2)가 최대 승강위치로 상승된 것을 도시한다. 본 발명에 따른면, 윤활유(10)의 압력에 의해 로드가 승강되며, 그로 인하여 백 부분(11a)인 윤활유(10)와 왁스(12)사이에서 부유 상태에 있게되어 압력의 밸런스를 잡는다. 그러므로, 백 부분(11a)은 로드(2)를 승강시키는데 기여하지 않는다.

왁스(12)의 초기 팽창 단계에서, 베이스 부분(11b)에 인접한 백 부분(11a)의 일부는 로드를 압착하도록 제1부분이 수축되어, 밀봉 백(11)에 있는 윤활유(10)가 누설되지 않는다.

주변온도가 하강하면, 왁스(12)가 수축하고, 로드(2)는 스프링(도시생략)의 탄성력에 의하여 제1도의 최초위치로 하강한다.

이와 동시에, 관형몸체(14)는 주름부가 상호 접촉하는 벨로우즈를 형성하기 위하여 환형홈부(15)로 인하여 자동적으로 주름잡히므로써, 밀봉부재의 길이가 제1도에 도시된 바와 같이 크게 감소한다.

제7도는 본 발명의 써모 액츄에이터를 구비하는 온도 조절기를 도시하며, 상기 온도 조절기는 자동차 엔진의 냉각 시스템용으로 제공되는 것이다.

온도 조절기는 엔진의 냉각제 통로의 벽에 고정된 하우징(22)과, 하우징(22)에 고정된 프레임(19)을 구비하며, 하우징(22)은 밸브 시이트(21)를 갖는다. 본 발명의 써모 액츄에이터의 강철 로드(2)는 상부(23)에서 하우징(22)에 고정되며, 안내부재(7)에는 스냅링(18)에 의하여 주밸브(17)가 고정되어 있다. 주밸브(17)와 프레임(19)의 저부 사이에서 실린더(13) 둘에에 배치되도록 복귀 코일 스프링(20)이 설치된다. 제8도는 폐쇄상태의 밸브를 도시한 것으로, 냉각제의온도가 온도 조절기의 소정치를 초과 상승하면, 왁스(12)의 팽창에 대하여 윤활유(10)의 압력이 왁스(12)의 압력과 동일한 수치까지 상승한다.

밀봉 백(11)의 두께가 매우 얇기 때문에, 백의 베이스 부분이 로드(2)를 파지하여, 윤활유의 누출을 방지한다. 윤활유의 압력이 로드(2)상에 부과되어 로드를 상방으로 가압한다. 상기 로드(2)가 고정되어 있기 때문에, 써모 액츄에이터의 실린더(13)는 스프링(20)의 힘에 대향하여 하방으로 이동되어서 제7도에 도시된 바와 같이 주밸브(17)를 개방한다.

냉각제 온도가 하강하면, 왁스(12)가 수축되어서, 제8도에 도시된 바와 같이 코일 스프링(20)은 밸브(17)를 폐쇄 위치까지 승강시킨다.

본 발명에 따르면, 탄성 밀봉 백은 로드가 이동하는데 관여하지 않는다. 그러므로, 밀봉 백의 두께는 현저하게 감소될 수 있고, 밀봉 백의 수명은 매우 연장된다. 밀봉 백의 두께가 매우 얇기 때문에, 열전도성 실린더의 직경은 감소될 수 있다. 실린더의 직경이 작으면 작을수록 실린더의 강도는 증가한다. 그 결과, 실린더의 벽 두게를 감소시킬 수 있으며, 이에 의하여 써모 액츄에이터의 크기와 무게를 감소시키는 온도감응도를 증가시킨다. 이와는 반대로, 로드의 직경을 증가시킬 수 있다.

관형 밀봉부재가 강철 로드를 밀봉하기 위하여 강철 로드상에 장착되기 때문에, 강철 로드와 안내부재 사이의 활주부를 통하여 냉각제와 이물질의 유입이 저지된다.

관형 밀봉부재는 수직 관형 형태에서 벨로우즈 형태로 압축되므로 길이가 짧은 부재로 큰 행정을 얻을 수 있다. 따라서 써모 액츄에이터는 소형으로 제작될 수 있다.

본 발명을 특정 실시예와 관련하여 기술하였지만, 상술된 바는 예시를 목적으로 한 것이며 첨부된 청구범위에 의하여 한정된 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.

Claims

작동 로드(2)와, 상기 작동 로드(2)상에 미끄럼 이동 가능하게 장착된 안내부재(7)와, 상기 로드(2)의 제1단부 둘레에 설치되며 상기 안내부재(7)에 밀봉식으로 고정된 탄성 밀봉 백(11)과, 상기 밀봉 백과 로드를 수납하며 상기 액츄에이터에 고정된 열전도성 안내부재(13)와, 상기 밀봉 백을 에워싸도록 상기 열전도성 안내부재(13) 내부에 제공된 왁스(12)를 구비하는 써모 액츄에이터에 있어서, 고무로 제작된 관형 밀봉부재(3)를 또한 포함하며, 상기 밀봉 백(11)은 베이스 부분(11b)과, 중공부를 형성하는 백 부분(11a)을 구비하며, 상기 백 부분과 로드사이에 소정의 폭을 갖는 간격(9)을 형성하기 위해 베이스 부분(11b)에서만 로드(2)와 결합하며, 상기 간극(9)은 윤활유(10)로 충전되며, 상기 백 부분(11a)은 로드 직경의 25%와 1% 사이의 두께를 가지며, 상기 관형 밀봉부재(3)는 자유 상태에서 수직 관형 형태를 갖는 관형 몸체(14)와, 스커트부(6)와, 머리부(6a) 및 다수의 환형홈부(15)를 구비하며, 상기 환형홈부(15) 각각의 방사상 단면두께는 관형 몸체의 단면 두께와 상이하고, 상기 관형몸체(14)는 로드의 제2단부상에 미끄럼 이동 가능하게 장착되고, 상기 스커트부(6)는 상기 안내부재에 고정되며, 상기 머리부(6a)는 로드의 제2단부의 일단에서 로드에 고정되며, 상기 환형홈부(15)는, 안내부재가 로드의 단부로 이동할때, 관형몸체(14)가 수직관형 형태에서 벨로우즈의 형태로 수축되도록 자동적으로 주름잡히는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 써모 액츄에이터.
제1항에 있어서, 상기 간극(9)의 소정 폭은 백 부분(11a) 두께와 거의 동일한 것을 특징으로 하는 써모 액츄에이터.
제1항에 있어서, 상기 각각의 환형홈부(15)는 관형몸체(14)의 내부벽에 형성된 환형홈인 것을 특징으로 하는 써모 액츄에이터.
제1항에 있어서, 상기 밀봉부재(3)의 머리부(6a)는 내부벽에 환형리브(4)를 가지며, 상기 로드의 제1단부는 밀봉부재가 로드에 결합하도록 환형홈을 갖는 것을 특징으로 하는 써모 액츄에이터.