KR20040034835A - 자동차의 냉각수 서지탱크용 수위 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 냉각수 서지탱크용 수위 감지장치에 관한 것으로, 서지 탱크 내에 상하방향으로 가이드부재를 형성하고 이 가이드부재의 외주면으로 자성체와 결합된 뜨개부재를 삽입하며 가이드부재의 내부 공간에 자력에 반응하여 작동하는 리드 스위치를 내장하여 구성한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 수위를 감지하는 센서부가 냉각수로부터 절연된 공간에 설치되는 구조로 이루어짐으로써, 서지탱크에 수위 감지 센서의 설치를 위한 구멍을 형성하지 않는 바, 냉각수가 외부로 누수 될 수 있는 틈을 원천적으로 제거하였다. 따라서, 본 발명을 이용하면, 서지 탱크로부터 냉각수가 누수되는 것을 완벽하게 방지할 수 있고, 누수를 방지하기 위한 별도의 실링 작업이 필요치 않아 조립 작업이 간편해진다.

Description

자동차의 냉각수 서지탱크용 수위 감지장치 {Apparatus for detecting water level in surge tank of cooling system in automobile}

본 발명은 자동차의 냉각수 서지탱크용 수위 감지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각수 서지탱크와 워터 레벨 센서의 결합부위에서 누수가 발생되는 것을 방지할 수 있는 자동차의 냉각수 서지탱크용 수위 감지장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차는 그 운행 시, 엔진 연소실 내의 온도가 대략 1500℃ 이상의 고온에 달하므로, 이를 적절히 냉각시켜주지 않을 경우 엔진 몸체를 구성하는 부품의 파손, 윤활유의 점도 감소와 변질, 혼합가스의 팽창에 의한 흡입효율의 저하, 이상 연소 등이 발생되며, 엔진 작동이 악화되어 운전불능 상태를 초래하는 엔진의 과열 현상이 발생된다.

이와는 반대로, 엔진의 온도가 너무 낮은 과냉 상태인 경우에는, 실린더 내로 흡입되는 무화 혼합가스의 가솔린이 충분히 가스화하지 않고 연소 상태가 불량하게 되어 연료 소비량이 증가하며, 미연소 가솔린이 실린더 벽에 남아 윤활유를 희박하게 하고 엔진의 작동과 내구성에 악영향을 미친다.

이에 엔진에는, 연소실, 실린더, 밸브 장치 등의 온도를 엔진의 작동에 가장 적합한 온도를 유지하기 위해 냉각시스템을 설치한다.

이러한, 냉각시스템은 외부의 공기를 엔진부위로 유입하여 고온의 엔진을 냉각하는 공냉식과 냉각수를 엔진의 연소실부위로 순환시켜 고온의 엔진을 냉각시키는 수냉식이 있지만, 통상 공랭식은 상대적으로 낮은 냉각 성능으로 인해 오토바이와 같은 2륜 차량 등에 이용되는 반면 수냉식은 대부분의 자동차에 사용되고 있다.

이러한, 냉각시스템 중 수냉식 냉각시스템은, 실린더 헤드와 냉각수통로 및 연소실로 구성된 엔진과, 이 엔진 내에서 온도가 상승한 물을 냉각하는 라디에이터와, 라디에이터에서 냉각된 물을 다시 엔진의 냉각수통로에 공급하는 물펌프와, 냉각수통로에 구비된 서지탱크를 포함하여 구성된다.

상기 서지탱크는, 일정한 양의 냉각수의 일시적으로 저장하는 것으로, 라디에이터 및 엔진계통에서 생성되어 냉각수통로로 유입되는 공기를 지속적으로 배출시키고 물펌프로 일정한 양의 냉각수를 공급함으로써 급가속시 물펌프의 고속 작동에 의해 냉각수계통에 부압이 발생되는 것을 방지하기 위한 것이다.

이러한, 서지탱크는, 도 1에 도시된 바와 같이, 둘레부위가 접합된 상부 케이스(10) 및 하부 케이스(20)로 이루어지고, 상부 케이스(10)에는 냉각수를 보충할 수 있는 냉각수 투입구(12)와 냉각수통로로부터 냉각수가 유입되는 유입구(14)가 형성되어 있고, 하부 케이스(20)에는 냉각수 유출구(22)가 형성됨과 더불어 수위 감지 센서(30)가 관통 설치되어 있다.

상기 수위 가지 센서(30)는, 냉각수에 접촉하면 감지신호를 발생하도록 되어 있는 접촉식 센서로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 그 감지단(30a)이 하부 케이스(20)의 측면에 형성된 관통공을 통해 서지탱크의 내부로 돌출되고, 서지탱크의 외측에 위치하는 부위에 너트(32)를 끼워 고정한다. 아울러, 수위 감지 센서(30)의 감지단(30a)과 하부 케이스(20)의 내측면 사이에 고무재질로 된 "O-Ring"형태의 실링부재(34)를 설치하여, 냉각수가 새지 않도록 실링(sealing)처리 한다.

이와 같이 구성된 수위 감지 센서(30)는, 서지탱크 내에 냉각수가 일정 수위 이상일 경우에는 감지신호를 발생하지만, 냉각수의 수위가 센서(30)가 설치된 높이 미만으로 감소하면 감지신호의 출력이 중단되므로, 이 수위 감지 센서(30)로부터 출력되는 감지신호에 의해 서지탱크 내의 냉각수에 대한 부족 여부를 감지할 수 있다.

그런데, 상기한 종래의 수위 감지 센서는, 서지탱크에 형성된 관통공을 통해 외측으로부터 내측으로 삽입 고정되고 센서의 감지부위가 냉각수에 직접 접촉되는 구조로 인해, 그 장착부위에서 쉽게 누수가 발생되는 문제점이 있었다.

예를 들어, 통상 서지탱크는 플라스틱 재질을 사출 성형하여 케이스를 형성하게 되는데, 수위 감지 센서를 장착하기 위한 관통공 부위에 사출 성형에 기인한 접합선이 형성되어 크랙(crack)이 쉽게 발생되고, 이러한 크랙에 의해 누수가 발생되었다.

다른 예로, 수위 감지 센서를 장착하기 위한 각 부품에 단차가 있거나, 조립시 작업불량 또는 조립 산포로 인해 실링부재나 너트가 잘못 장착되는 경우, 실링이 제대로 되지 않아, 누수가 발생되었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 서지탱크 내의 냉각수로부터 절연된 구조로 설치하여 수위를 감지할 수 있는 자동차의 냉각수 서지탱크용 수위 감지장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 냉각수 서지탱크의 사시도,

도 2는 도 1에 도시된 레벨 센서의 장착구조를 설명하기 위한 AA 방향의 단면도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 냉각수 서지탱크용 수위 감지장치를 도시한 상하방향의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110: 상부 케이스 120: 하부 케이스

130: 가이드부재 140: 뜨개부재

142: 영구자석 150: 리드스위치

160: 보호관

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차의 냉각수 서지탱크용 수위 감지장치는, 냉각수 서지탱크의 내부에 상하방향으로 길게 형성되고 그 내부에 공간이 형성되어 있는 가이드부재와, 상기 가이드부재의 내부 공간에 고정되고 자력의 인가에 따라 스위칭 절환하는 자력감응형 스위칭소자와, 상기 자력감응형 스위칭소자에 연결되어 상기 가이드부재의 단부를 통해 외부로 인출되는 신호선과,상기 가이드부재가 삽입되도록 중공부가 형성된 뜨개부재 및, 상기 뜨개부재에 결합된 자성체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명은, 상기 가이드부재가, 사출 성형에 의해 냉각수 서지탱크의 케이스와 일체로 형성된 것임을 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기 자력감응형 스위칭소자가, 자력의 인가에 따라 가동접점이 고정접점으로부터 분리 또는 접촉하는 리드스위치인 것을 또 다른 특징으로 한다.

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

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 냉각수 서지탱크용 수위 감지장치를 도시한 상하방향의 단면도로서, 동도면을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 자동차의 냉각수 서지탱크용 수위 감지장치는, 서지탱크의 몸체를 구성하는 상부 케이스(110) 및 하부 케이스(120)와, 가이드부재(130)와, 뜨개부재(140)와, 리드스위치(150)를 포함하여 구성된다.

상기 상부 케이스(110)와 하부 케이스(120)는 그 둘레부위가 접합되어 냉각수를 수용할 수 있는 폐공간을 구성하되, 상기 상부 케이스(110)에는 상단으로 냉각수를 투입하여 보충하기 위한 냉각수 투입구(112)가 형성되어 마개부재(114)에 의해 봉해져 있고 그 측부에 냉각수통로로부터 냉각수가 유입되는 냉각수 유입구(116)가 형성되어 있으며, 상기 하부 케이스(120)에 냉각수를 토출하는 냉각수 토출구(122)가 형성되어 있다.

상기 가이드부재(130)는 봉형상으로 이루어진 상부 가이드부재(132)와 일단이 막힌 파이프 형태로 이루어진 하부 가이드부재(134)로 구성되는데, 상부 가이드부재(132)와 하부 가이드부재(134)는 각각 상부 케이스(110) 및 하부 케이스(120)와 일체로 사출 성형하여 형성한다. 참고적으로, 상·하부의 케이스(110, 120)는 사출 성형이 쉽고 충분한 경도를 가지고 있는 플라스틱 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기와 같이 상·하부의 케이스(110, 120)와 일체로 사출 성형된 상·하부의 가이드부재(132, 134)는 양 단부를 융착하여 접합하되, 융착 작업을 수행하기 이전에 하부 가이드부재(134)에 뜨개부재(140)를 삽입한다.

참고적으로, 가이드부재(130)는 상·하부의 케이스(110, 120)와 일체로 되어 있는 바, 보강 리브(Rib)의 역할도 겸하게 된다.

상기 뜨개부재(140)는 부력을 발생하는 재질(예컨대, 우레탄) 또는 구조(속이 비어 있는 밀폐된 플라스틱 케이스)로 이루어지되, 도 4에 도시된 바와 같이, 자력을 발생하는 영구자석(142)이 결합되어 있고, 하부 가이드부재(134)를 삽입하도록 중공부(144)가 형성되어 있다.

상기 리드 스위치(150)는, 자력의 인가에 따라 가동접점이 고정접점으로부터 분리 또는 접촉하였다가 자력이 인가되지 않으면 가동접점이 원상태로 복귀하는 구조로 된 자력감응형 스위칭소자로서, 일단이 폐쇄되어 있는 보호관(160)에 내장된 상태로 하부 가이드부재(134)의 내부로 삽입되며, 이 리드 스위치(150)에 연결되어 있는 신호선(152)은 보호관(160)의 개방된 단부를 통해 외부로 인출된다.

상기 보호관(160)의 개방된 단부에는, 보호관(160)을 봉함과 더불어 하부 케이스(120)에 고정하도록, 하부 케이스(120)의 하단에 형성된 고정용 돌기(120a)에 대응되는 걸림턱(162a)이 형성되고 연성재질(예컨대, 플라스틱)로 이루어진 고정부재(162)가 결합되어 있다.

이제 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용효과를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 단, 설명의 용이함을 위해, 리드 스위치(150)로서, 자력이 인가되지 않으면 가동접점이 고정접점으로부터 분리되어 있고 자력이 인가되면 가동접점이 고정접점에 접촉하는 상시개로형(常侍開路形) 접점 타입(소위, "a접점")을 채용한 경우를 가정하여 설명하기로 한다.

서지 탱크 내에 냉각수의 수위가 높은 상태에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 뜨개부재(140)의 리드 스위치(150)보다 상측에 위치하므로 뜨개부재(140)에 결합된 영구자석(142)으로부터 발생된 자력이 리드 스위치(150)에 영향을 미치지 않는다.

이에 따라, 리드 스위치(150)의 가동접점은 고정접점으로부터 분리된 상태를 유지하여, 리드 스위치(150)로부터 로우레벨의 신호가 발생한다.

만약, 냉각수의 수위가 낮아져 뜨개부재(140)가 "Min"으로 표시된 지점에 위치하면, 뜨개부재(140)와 리드 스위치(150)가 수평선상에 놓이게 된다.

이와 같이 뜨개부재(140)와 리드 스위치(150)가 수평선상에 놓이게 됨에 따라, 뜨개부재(140)에 결합된 영구자석(142)으로부터 발생된 자력에 의해 리드 스위치(150)의 가동접점이 고정접점에 접촉하여, 리드 스위치(150)로부터 하이레벨의신호가 발생한다.

즉, 리드 스위치(150)로부터 발생되는 하이레벨의 신호에 의해 서지 탱크 내에 냉각수의 양이 부족함을 감지할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 수위 감지장치는, 서지 탱크 내에 상하방향으로 가이드부재를 형성하고 이 가이드부재의 외주면으로 자성체와 결합된 뜨개부재를 삽입하며 가이드부재의 내부 공간에 자력에 반응하여 작동하는 리드 스위치를 내장하여 구성하였다.

즉, 수위 감지신호를 발생하는 리드 스위치가 냉각수로부터 절연되는 구조로 이루어지므로, 서지 탱크에 센서의 설치를 위한 구멍을 형성하지 않아도 되어 냉각수가 외부로 누수 될 수 있는 틈을 원천적으로 제거하였다.

상기에서 본 발명은 특정 실시예를 예시하여 설명하지만 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자는 본 발명에 대한 다양한 변형, 수정을 용이하게 만들 수 있으며, 이러한 변형 또는 수정이 본 발명의 특징을 이용하는 한 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 명심해야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 수위 감지 센서를 냉각수로부터 절연된 공간에 설치하는 구조로 이루어짐으로써, 서지탱크에 수위 감지 센서의 설치를 위한 구멍을 형성하지 않는 바, 냉각수가 외부로 누수 될 수 있는 틈을 원천적으로 제거하였다.

따라서, 본 발명을 이용하면, 서지 탱크로부터 냉각수가 누수되는 것을 완벽하게 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명을 이용하면, 서지 탱크의 구멍에 센서를 설치한 후 이를 실링하기 위한 복잡한 조립 작업이 필요치 않아 작업이 간편해지는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 자동차의 냉각수 서지탱크용 수위 감지장치에 있어서,

   냉각수 서지탱크의 내부에 상하방향으로 길게 형성되고 그 내부에 공간이 형성되어 있는 가이드부재와,

   상기 가이드부재의 내부 공간에 고정되고 자력의 인가에 따라 스위칭 절환하는 자력감응형 스위칭소자와,

   상기 자력감응형 스위칭소자에 연결되어 상기 가이드부재의 단부를 통해 외부로 인출되는 신호선과,

   상기 가이드부재가 삽입되도록 중공부가 형성된 뜨개부재 및,

   상기 뜨개부재에 결합된 자성체를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각수 서지탱크용 수위 감지장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 가이드부재는, 사출 성형에 의해 냉각수 서지탱크의 케이스와 일체로 형성된 것임을 특징으로 하는 자동차의 냉각수 서지탱크용 수위 감지장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자력감응형 스위칭소자는, 자력의 인가에 따라 가동접점이 고정접점으로부터 분리 또는 접촉하는 리드스위치인 것을 특징으로 하는 자동차의 냉각수 서지탱크용 수위 감지장치.