KR100427366B1 - 차량 엔진용 써모스탯 - Google Patents

Abstract

차량 엔진용 써모스탯(thermostat)이 개시된다. 개시된 차량 엔진용 써모스탯은, 왁스가 내장된 케이스와; 상기 케이스 상부에 설치되어 상기 왁스 팽창시 압력을 지탱하기 위한 가이드와; 상기 가이드에 승강 가능하게 설치된 피스톤과; 상기 가이드와 상기 피스톤 사이에 설치되어 이물질 유입이 방지토록 하는 오링과; 상기 케이스의 상단부에 설치되어 상기 왁스를 밀봉하는 다이어프램;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 써모스탯의 밸브 스틱을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

차량 엔진용 써모스탯{THERMOSTAT IN AN ENGINE FOR VEHICLES}

본 발명은 차량 엔진용 써모스탯(thermostat)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이물질의 유입을 방지하여 밸브 스틱이 방지되도록 그 구조가 개선된 차량 엔진용 써모스탯에 관한 것이다.

일반적으로 써모스탯 또는 냉각수 온도 조절기(또는 수온 조절기)는 실린더 헤드의 냉각수 통로 출구에 설치되어 엔진 내부의 냉각수 온도 변화에 따라 자동적으로 통로를 개폐하여 냉각수 온도를 75∼85℃가 되도록 조절한다. 냉각수 온도가 정상 이하이면 밸브를 닫아 냉각수가 라디에이터 쪽으로 흐르지 않도록 하고 냉각수는 바이패스 통로를 통하여 순환하도록 한다. 냉각수 온도가 76∼83℃가 되면 서서히 열리기 시작하여 라디에이터 쪽으로 흐르게 하여 95℃가 되면 완전히 열린다. 이러한 써모스탯의 종류에는 벨로즈형과 펠릿형이 있으나, 현재에는 펠릿형이 사용된다.

도 1에는 상기한 펠릿형의 써모스탯이 엔진에 설치되어 작동되는 상태를 개략적으로 나타내 보인 단면도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 여기서 써모스탯(10)은 왁스 펠릿형이고, 실린더 헤드(20)의 양단에 장착되어 있다.

펠릿에는 특수 왁스가 내장되어 있어 열에 따라 고체 또는 그와 반대로 성상이 변화한다. 이와 같은 체적의 변화로 밸브가 개폐된다. 따라서 라디에이터와 워터펌프로 흐르는 냉각 수량이 변화하여 냉각수 온도가 조절된다.

도 2에는 도 1에 도시된 써모스탯(10) 주요부의 구성을 보다 상세하게 나타내 보인 상세도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 써모스탯(10)은 왁스(W)가 내장된 케이스(11)와, 상기 케이스(11) 상부에 설치된 가이드(12)와, 상기 가이드(12)에 설치된 피스톤(13)과, 상기 가이드(12)와 피스톤(13) 사이에 설치되어 진동 발생으로부터 야기되는 가이드(12)와 피스톤(13)의 마모를 방지하고 외부로부터 이물질 유입을 방지하는 슬리브(14)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 케이스(11) 및 가이드(12) 내에 설치된 백업링(15), 러버 피스톤(16), 세미플루이드(semi-fluid), 및 다이어프램(18)이 각각 구비된다.

상기와 같이 구성된 종래의 써모스탯(10)의 가이드(12)와 피스톤(13)이 습동되면서 밸브가 개폐되는데 통상 두 부품이 스틱(stick)되면서 밸브 작동이 불능되고, 밸브가 열린 상태로 스틱되면 라디에이터에서 연속적으로 찬물이 공급되면서 과냉현상이 발생되며, 밸브가 닫힌 상태로 스틱되면 뜨거운 냉각수가 라디에이터의 찬물과 섞일 수 있어 과열을 초래하게 된다.

이렇게 가이드(12)와 피스톤(13)이 스틱되는 이유는 백업링의 마모와 러버 피스톤(13)의 유체 리크와 가이드(12) 내로 유입된 부동액과 냉각수 부유 이물질이 화학 반응하여 스틱되는 현상을 발생시킨다.

이를 보다 상세히 설명하면, 써모스탯(10)의 사용 초기에는 가이드(12) 내로 유입된 부동액과 부유물이 피스톤(13)의 습동과 함께 클리어런스(clearance) 내에서 유입 및 유출을 반복하거나 피스톤(13) 홈에 안착된다. 그리고 백업링(15)은 써모스탯(10) 오픈시 팽창 압력에 의해 백업링(15)이 상승되는데, 가이드(12) 내경 형상에 따라 백업링(15)도 동일하게 외곽 부위가 변형되면서 상승된다. 이러한 습동 형태는 백업링(15)의 외곽부의 강성 취약, 버어(burr), 및 마모를 발생시킨다.

또한 러버 피스톤(16)의 리크 및 퇴적은 스프링 반력에 의해 써모스탯(10) 클로즈(close)시 가이드(12) 상사점 외경과 동일한 외경 형상을 갖는 백업링(15)이 하강되면서 각 부위 가이드(12) 내경과 백업링(15) 외경에 차이가 생기는 부분에서는 내경에 붙어 있는 미세 러버 피스톤(16) 성분을 끌어내지 못하여 피스톤(13) 홈, 클리어런스에서 부유하게 된다.

그리고 백업링(15) 상승시 수평 팽창시간 대비 러버 피스톤(16)이 팽창이 빠르면 러버 피스톤(16)이 소량 리크(leak)되거나 부동액과 접촉될 가능성도 배제할 수 없다. 이러한 잔류 성분들은 백업링(15)이 상승되면서 가이드(12) 외부로 유출되거나, 가이드(12) 내부에서 습동 부유 또는 피스톤(13) 홈, 습동 부위에 안착된다. 이와 같은 습동 싸이클이 반복되면서 부동액과 열적부하 조건에 의해 내부 혼합 성분들은 화학 퇴적 반응을 일으킨다.

이러한 이유로 써모스탯(10)의 작동이 불능되면(fail), 피스톤(13) 홈과 스템부가 축적 퇴적물로 인해 습동 저항을 받게 되고, 습동 저항이 발생되면 피스톤(13) 작동 불능에 의해 쉽게 발생될 수 있고, 피스톤(13) 작동 불능의 결과는 곧 써모스탯(10)이 오픈 또는 클로즈 상태로 기능이 상실되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 이물질이 가이드 내로 유입되지 않게 하여 밸브 스틱되는 현상을 방지토록 한 차량 엔진용 써모스탯을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 차량 엔진용 써모스탯의 설치 상태를 나타내 보인 개략적인 도면.

도 2는 도 1의 써모스탯의 일부 구성을 상세하게 나타내 보인 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 차량 엔진용 써모스탯의 일부 구성을 상세하게 나타내 보인 단면도.

도 4는 도 3과는 다른 실시예를 나타내 보인 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

31. 케이스 32,42. 가이드

33. 피스톤 34. 오링

35. 백업링 36. 러버 피스톤

37. 세미플루이드 38. 다이어프램

42a,32a. 컬링부 44a. 제1오링

44b. 제2오링 49.와셔

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량 엔진용 써모스탯은, 왁스가 내장된 케이스와; 상기 케이스 상부에 설치되어 상기 왁스 팽창시 압력을 지탱하기 위한 가이드와; 상기 가이드에 승강 가능하게 설치된 피스톤과; 상기 가이드와 상기 피스톤 사이에 설치되어 이물질 유입이 방지토록 하는 오링과; 상기 케이스의 상단부에 설치되어 상기 왁스를 밀봉하는 다이어프램;을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3에는 본 발명에 따른 차량 엔진용 써모스탯의 주요 구성을 나타낸 단면도가 도시되어 있다. 여기에서는 일반적인 써모스탯의 구성 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 구성만을 상세히 설명하기로 한다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 차량 엔진용 써모스탯(40)은, 온도에 따라 용융과 응고가 반복되면서 체적 변형을 일으키는 왁스(W)가 내장된 케이스(31)와, 상기 케이스(31) 상부에 설치되어 왁스(W) 팽창시 압력을 지탱하기 위한 가이드(32)와, 상기 가이드(32)에 승강 가능하게 설치된 피스톤(33)과, 상기 가이드(32)와 피스톤(33) 사이에 설치되어 이물질 유입이 방지토록 하는 오링과, 상기 케이스(31)의 상단부에 설치되어 왁스(W)를 밀봉하는 다이어프램(38)을 포함하여 구성된다.

상기 케이스(31)는 왁스(W)가 외부로 유출되지 않도록 왁스(W)를 담아 놓은용기로 외부로부터 열을 전달받아 왁스(W)에 전달되도록 한다. 그리고 상기 가이드(32)는 피스톤(33)을 안내하고 왁스(W)를 밀봉하는 오링(34) 및 다이어프램(38)을 고정토록 한다. 또한 상기 피스톤(33)은 왁스(W)의 체적 변형을 기계적 직선운동의 축이 되며 써모스탯(30)의 전개 양정(lift)만큼 움직이고, 상기 다이어프램(38)은 왁스(W)가 팽창하여 체적 변화를 일으키면 후술하는 세미플루이드(37)를 밀어낸다.

그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 다이어프램(38) 상에 구비되어 왁스(W) 팽창 체적을 운동방향 또는 길이방향으로 체적 변형을 일으켜 운동거리를 크게 하고 운동중 윤활제 역할을 하는 세미플루이드(37)와, 상기 세미플루이드(37)의 누출을 방지하기 위해 가이드(32) 내에 강제 압입하여 왁스(W) 팽창에 따라 가이드(32) 내에서 왕복운동을 하는 러버 피스톤(36)과, 상기 왁스(W) 팽창시 발생하는 고압에 고무로 이루어진 러버 피스톤(36)이 가이드(32)와 피스톤(33)의 갭 사이로 밀리는 것을 방지토록 하는 백업링(35)이 구비된다.

또한 상기 가이드(32)의 단부가 오링(34)을 가압토록 하여 이 오링(34)이 가이드(32) 내로부터 이탈되지 않도록 가이드(32)의 단부 일부가 굽혀 말려진 컬링부(32a)가 형성된다.

도 4에는 본 발명에 따른 차량 엔진용 써모스탯의 다른 실시예가 도시되어 있다. 여기서 도 3과 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다른 실시예의 차량 엔진용 써모스탯(50)의 가이드(42) 상부의 피스톤(33) 습동면에 설치된 제1오링(44a)과, 상기제1오링(44a)의 상부에 소정 간격을 두고 설치된 제2오링(44b)과, 상기 제1,2오링(44a,44b) 사이에 설치된 와셔(49)와, 상기 제2오링(44b)을 가이드(42) 내에 설치되어 제2오링(44b)의 이탈이 방지토록 하는 컬링부(42a)가 구비된다.

그 외 설명되지 않은 구성은 도 3의 실시예와 동일하여 설명은 생략하기로 한다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 차량 엔진용 써모스탯의 작용을 설명하면 다음과 같다. 여기에서는 일반적인 써모스탯의 작용 설명은 생략하고, 본 발명의 특징에 따른 작용만을 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 가이드(32) 상단의 피스톤(33)과 습동되는 면에 오링(34)을 장착하므로서 부동액과 부유 이물질이 가이드(32) 내로 유입되는 것이 완전히 방지된다. 그리고 습동면에서의 실(seal)성을 확보하게 된다.

그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 제1오링(44a)이 설치되므로서 제2오링(44b)의 기능을 보완하면서 피스톤(33) 습동시 스틱된 퇴적층으로부터 1차적인 보호가 되고, 제2오링(44b)의 설치로 부동액 및 부유물 유입이 완전히 차단된다.

한편, 상기 와셔(49)는 제1오링(44a)과 제2오링(44b) 사이에 설치되어 이들을 일정하게 간격 유지는 물론 이들의 장착력이 유지되도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량 엔진용 써모스탯은 다음과 같은 효과를 갖는다.

가이드 상단부에 피스톤과 습동되는 면에 적어도 하나 이상의 오링을 설치하여 써모스탯의 밸브 스틱을 방지한다.

이에 따라 과열 및 과냉을 방지한다. 그리고 써모스탯의 내구성이 증대되어 보수 유지비용이 절감된다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (5)

1. 왁스가 내장된 케이스와;

   상기 케이스 상부에 설치되어 상기 왁스 팽창시 압력을 지탱하기 위한 가이드와;

   상기 가이드에 승강 가능하게 설치된 피스톤과;

   상기 가이드와 상기 피스톤 사이에 설치되어 이물질 유입이 방지토록 하는 오링과;

   상기 케이스의 상단부에 설치되어 상기 왁스를 밀봉하는 다이어프램;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 써모스탯.
2. (정정) 제1항에 있어서,

   상기 가이드의 단부에는 상기 가이드 단부의 일부가 굽혀 말려진 컬링부가 형성된 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 써모스탯.
3. 왁스가 내장된 케이스와;

   상기 케이스 상부에 설치되어 상기 왁스 팽창시 압력을 지탱하기 위한 가이드와;

   상기 가이드에 승강 가능하게 설치된 피스톤과;

   상기 가이드와 상기 피스톤 사이에 설치되어 이물질 유입이 방지토록 하는 제1오링과;

   상기 제1오링 상부에 소정 간격 이격되어 상기 가이드와 상기 피스톤 사이에 설치된 제2오링과;

   상기 케이스의 상단부에 설치되어 상기 왁스를 밀봉하는 다이어프램;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 써모스탯.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1오링과 상기 제2오링 사이에 설치된 와셔를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 써모스탯.
5. (정정) 제3항에 있어서,

   상기 가이드의 단부에는 상기 가이드 단부의 일부가 굽혀 말려진 컬링부가 형성된 것을 특징으로 하는 차량 엔진용 써모스탯.