KR20240028136A - 자동차용 냉각수 방향 전환 밸브 - Google Patents

자동차용 냉각수 방향 전환 밸브 Download PDF

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우신공업 주식회사
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Abstract

자동차의 냉각수의 방향 전환을 위한 냉각수 방향 전환 밸브는 냉각수 방향 전환을 위한 구동력을 생성하는 액추에이터 유닛, 그리고 상기 액추에이터 유닛에 의해 생성된 상기 구동력에 의해 작동되어 냉각수의 방향 전환을 위한 동작을 수행하도록 구성되는 냉각수 방향 전환 유닛을 포함한다. 상기 액추에이터 유닛과 상기 냉각수 방향 전환 유닛은 서로 독립된 유닛으로 제조되어 상기 구동력이 전달되는 방식으로 서로 체결된다.

Description

자동차용 냉각수 방향 전환 밸브{Coolant switch-over valve for vehicles}
본 발명은 자동차의 냉각수의 흐름을 제어할 수 있는 냉각수 방향 전환 밸브에 관한 것이다.
자동차의 공조시스템 또는 전장부품 냉각 시스템 등에 사용되는 냉각수의 흐름을 제어하기 위한 냉각수 방향 전환 밸브가 사용되고 있다. 냉각수 방향 전환 밸브는 냉각수가 다양한 경로로 순환될 수 있도록 하여 요구되는 냉각수 흐름 방향을 구현한다.
통상 냉각수 방향 전환 밸브는 구동력을 제공하는 액추에이터 유닛, 그리고 액추에이터 유닛의 구동력에 의해 작동하여 냉각수 방향 전환이 이루어지도록 작동하는 밸브 유닛을 포함한다. 냉각수 방향 전환 밸브는 필요에 따라 인렛 포트와 아웃렛 포트의 다양한 위치 및 개수를 충족해야 하기 때문에 보다 효율적이고 비용 효과적인 방법으로 이러한 필요를 충족시키는 것이 요구되고 있다. 또한 향상된 냉각수 씰링 특성, 작은 마찰 및 소음, 효율적인 구동력 전달, 향상된 내마모성 등과 같은 향상된 특성을 갖는 냉각수 방향 전환 밸브가 요구되고 있다.
공개특허공보 제10-2022-0042669호 (공개일자: 2022.04.05.) 공개특허공보 제10-2022-0014673호 (공개일자: 2022.02.07.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다양한 냉각수 방향 전환을 효율적으로 구현할 수 있는 냉각수 방향 전환 밸브를 제공하는 것이다.
나아가 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 향상된 냉각수 씰링 특성, 작은 마찰 및 소음, 효율적인 구동력 전달, 향상된 내마모성 등과 같은 향상된 특성을 갖는 냉각수 방향 전환 밸브를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 자동차의 냉각수의 방향 전환을 위한 냉각수 방향 전환 밸브는 냉각수 방향 전환을 위한 구동력을 생성하는 액추에이터 유닛, 그리고 상기 액추에이터 유닛에 의해 생성된 상기 구동력에 의해 작동되어 냉각수의 방향 전환을 위한 동작을 수행하도록 구성되는 냉각수 방향 전환 유닛을 포함한다. 상기 액추에이터 유닛과 상기 냉각수 방향 전환 유닛은 서로 독립된 유닛으로 제조되어 상기 구동력이 전달되는 방식으로 서로 체결된다.
상기 액추에이터 유닛은 회전 동력을 생성하는 모터, 그리고 상기 모터에 의해 생성된 상기 회전 동력을 감속하여 상기 구동력으로 변환할 수 있도록 구성되는 감속 메커니즘을 포함할 수 있다. 상기 감속 메커니즘은 상기 모터의 출력축에 연결되는 제1 기어, 그리고 상기 제1 기어로부터 회전 동력을 전달받아 감속을 수행할 수 있도록 구성되는 하나 이상의 감속 기어를 포함할 수 있다. 냉각수 방향 전환 밸브는 상기 제1 기어에 설치되는 하나 이상의 자석, 그리고 상기 자석에 의해 생성된 자기를 감지하여 해당하는 신호를 출력하는 홀 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 기어 및 상기 하나 이상의 감속 기어는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
상기 케이스는 상기 감속 기어의 지지를 위한 체결 돌기를 구비할 수 있고, 상기 하나 이상의 감속 기어 중 적어도 하나는 상기 체결 돌기가 상대 회전 가능하게 삽입되는 함몰 홈을 구비하여 상기 체결 돌기와 상기 함몰 홈의 체결을 통해 회전 가능하게 상기 케이스에 지지되도록 구성될 수 있다.
상기 냉각수 방향 전환 유닛은 상기 냉각수가 유입되는 하나 이상의 인렛 포트와 상기 냉각수가 배출되는 하나 이상의 냉각수 아웃렛 포트를 구비하는 케이스, 그리고 상기 감속 메커니즘으로부터 상기 구동력을 전달받을 수 있도록 상기 감속 메커니즘에 동력 전달 가능하게 체결되는 상태로 상기 케이스에 회전 가능하게 배치되며 상기 구동력에 의해 회전하여 상기 하나 이상의 인렛 포트와 상기 하나 이상의 아웃렛 포트 사이에서 냉각수 방향 전환이 이루어질 수 있도록 구성되는 로터리 부재를 포함할 수 있다.
상기 냉각수 방향 전환 유닛은 상기 냉각수의 내측 밀봉을 위해 상기 케이스와 상기 로터리 부재 사이에 개재되는 씰 부재를 더 포함할 수 있고, 상기 씰 부재는 상기 케이스에 접촉하는 부분과 상기 로터리 부재에 접촉하는 부분이 서로 다른 재질로 형성될 수 있다.
상기 씰 부재는 상기 케이스에 접촉하는 부분보다 상기 로터리 부재에 접촉하는 부분이 마찰이 상대적으로 작은 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
상기 냉각수 방향 전환 유닛은 상기 케이스의 상부를 덮도록 상기 케이스에 조립되는 캡, 그리고 상기 로터리 부재와 상기 캡 사이에 개재되어 상기 로터리 부재와 상기 씰 부재에 압축 하중을 부여하여 내측의 냉각수의 리크를 방지할 수 있도록 구성되는 쓰러스트 워셔를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각수 방향 전환 유닛은 상기 케이스의 상부를 덮도록 상기 케이스에 체결되는 캡을 더 포함할 수 있다. 상기 캡은 상기 로터리 부재를 마주하는 면에 형성되는 스톱퍼 홈을 구비할 수 있고, 상기 로터리 부재는 미리 정해진 회전 가능 범위 내에서 이동 가능하게 상기 스톱퍼 홈에 삽입되는 스톱퍼 돌기를 구비할 수 있다.
상기 로터리 부재는 상기 하나 이상의 인렛 포트 중 어느 하나와 상기 하나 이상의 아웃렛 포트 중 어느 하나를 회전 위치에 따라 선택적으로 연통시킬 수 있는 연결 공간을 구비할 수 있다.
본 발명에 의하면, 액추에이터 유닛과 냉각수 방향 전환 유닛을 별도 유닛으로 제조하여 구동력 전달이 가능하도록 체결하기 때문에, 액추에이터 유닛의 공용화가 가능하며, 이종재 씰을 적용함으로써 내측 씰링과 부하 하중을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 방향 전환 밸브의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 방향 전환 밸브의 저면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 방향 전환 밸브의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 방향 전환 밸브의 일부 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 방향 전환 밸브의 액추에이터 유닛의 저면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 방향 전환 밸브의 액추에이터 유닛의 분해 사시도이다.
도 7은 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 8은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 방향 전환 밸브의 냉각수 방향 전환 유닛의 일부 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 방향 전환 밸브의 냉각수 방향 전환 유닛의 분해 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 방향 전환 밸브의 냉각수 방향 전환 유닛의 캡과 로터리 부재의 저면 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 방향 전환 밸브의 냉각수 방향 전환 유닛의 파이프 케이스의 사시도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 방향 전환 밸브의 냉각수 방향 전환의 예를 보여주는 도면이다.
아래에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 설명된 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른 냉각수 방향 전환 밸브는 자동차의 냉각수의 방향 전환시키는 기능을 수행한다. 즉 냉각수 방향 전환 밸브는 하나 이상의 냉각수 인렛과 하나 이상의 냉각수 아웃렛을 구비하며 냉각수 인렛과 냉각수 아웃렛 사이의 원하는 냉각수 흐름이 이루어지도록 냉각수 흐름 방향을 전환할 수 있도록 구성된다. 이러한 냉각수 방향 전환 밸브는 자동차의 공조장치의 냉각수의 방향 전환, 전기 자동차의 전장부품을 냉각하기 위한 냉각수의 방향 전환 등 다양한 목적을 위해 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 냉각수 방향 전환 밸브(10)는 액추에이터 유닛(11)과 냉각수 방향 전환 유닛(13)을 포함한다. 액추에이터 유닛(11)은 냉각수 방향 전환 기능의 수행을 위한 구동력을 생성하도록 구성되며, 냉각수 방향 전환 유닛(13)은 액추에이터 유닛(11)의 구동력에 의해 작동되어 냉각수 방향 전환을 이루도록 구성된다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 액추에이터 유닛(11)과 냉각수 방향 전환 유닛(13)은 서로 밀착된 상태로 서로 체결될 수 있으며, 액추에이터 유닛(11)과 냉각수 방향 전환 유닛(13)이 서로 체결된 상태에서 액추에이터 유닛(11)에 의해 생성된 구동력이 냉각수 방향 전환 유닛(13)으로 전달될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 액추에이터 유닛(11)과 냉각수 방향 전환 유닛(13)이 별도의 독립된 유닛으로 제조되어 구동력이 전달될 수 있도록 서로 체결되기 때문에, 투웨이, 쓰리웨이, 포웨이 등 필요한 냉각수 방향 전환 기능이 필요하도록 냉각수 방향 전환 유닛을 교체하여 액추에이터 유닛의 공용화가 가능하다.
액추에이터 유닛(11)은 구동력을 생성하는 액추에이터, 예를 들어 모터(15)와 감속 메커니즘(16)을 포함할 수 있다. 모터(15)는 냉각수 방향 전환을 위해 냉각수 방향 전환 유닛(13)을 구동하기 위한 양방향 회전 구동력을 생성할 수 있으며, 생성된 회전 구동력은 감속 메커니즘(16)을 통해 냉각수 방향 전환 유닛(13)으로 전달된다. 감속 메커니즘(16)은 모터(15)에 의해 생성된 회전 구동력의 회전 속도를 줄여 구동력으로 변환하며 생성된 구동력을 냉각수 방향 전환 유닛(13)으로 전달할 수 있도록 구성된다.
도 4를 참조하면, 모터(15)와 감속 메커니즘(16)은 케이스, 예를 들어 서로 체결되는 상부 케이스(17)와 하부 케이스(18)에 의해 형성되는 공간에 배치될 수 있다. 상부 케이스(17)와 하부 케이스(18)는 체결 볼트(20)에 의해 서로 체결될 수 있으며, 상부 케이스(17)와 하부 케이스(18) 사이로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해 씰 부재(19)가 상부 케이스(17)와 하부 케이스(18) 사이에 개재될 수 있다.
도 4 및 도 6을 참조하면 모터(15)의 구동 제어를 위한 회로 소자를 구비하는 인쇄회로기판(21)이 상부 케이스(17)와 하부 케이스(18) 사이의 공간에 배치될 수 있으며, 또한 전원 및 제어 신호 등을 인쇄회로기판(21)으로 인가하기 위한 터미널(22)이 구비될 수 있다.
감속 메커니즘(16)은 복수의 기어, 예를 들어 제1 내지 제5 기어(25, 26, 27, 28, 29)를 포함할 수 있다. 제1 내지 제5 기어(25, 26, 27, 28, 29)는 차례로 치합되어 모터(15)에 의해 생성된 회전 구동력을 냉각수 방향 전환 유닛(13)으로 전달할 수 있도록 구성된다.
제1 기어(25)는 모터(15)의 출력축(23)과 함께 회전하도록 커플러(24)를 통해 모터(15)의 출력축(23)에 체결된다. 제2 기어(26)는 제1 기어(25)와 함께 회전하도록 제1 기어(25)에 치합됨과 동시에 제3 기어(27)를 회전시킬 수 있도록 제3 기어(27)에 치합된다. 제3 기어(27)는 제2 기어(26)에 치합됨과 동시에 제4 기어(28)를 회전시킬 수 있도록 제4 기어(28)에 치합된다. 제4 기어(28)는 제3 기어(27)에 치합됨과 동시에 제5 기어(29)에 치합된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 기어(25)는 모터(15)의 출력축(23)과 동축을 이루는 상태로 횡방향으로 배열된 길이방향 축을 중심으로 회전 가능하게 배치되며, 제2 내지 제5 기어(26, 27, 28, 29)는 상하방향으로 배열된 길이방향 축을 중심으로 회전 가능하게 상부 케이스(17)와 하부 케이스(18)에 지지될 수 있다. 제1 및 제2 기어(25, 26)는 웜(worm) 기어로 구현될 수 있고, 제3 내지 제5 기어(27, 28, 29)는 동력 전달 효율의 향상을 위해 스퍼(spur) 기어로 구현될 수 있다. 이때, 제1 내지 제5 기어(25, 26, 27, 28, 29)는 동마찰 저감 및 소음 저감을 위해 플라스틱 이종 재질로 형성될 수 있다.
제5 기어(29)는 회전 구동력을 냉각수 방향 전환 유닛(13)으로 전달하는 출력 요소로 작용한다. 제5 기어(29)는 냉각수 방향 전환 유닛(13)과의 체결을 위한 체결부(291)를 구비하며, 체결부(291)는 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이 하방향으로 돌출되어 하부 케이스(18)에 구비된 관통홀(181)을 통해 노출된다. 이때, 액추에이터 유닛(11)의 밀봉을 위해 씰링 부재, 예를 들어 쿼드 링(quad ring)(31)이 제5 기어(29)와 하부 케이스(18) 사이에 개재될 수 있다.
제2 내지 제5 기어(26, 27, 28, 29)는 홈과 돌기의 체결 구조를 통해 서로 조립될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 예시적으로 도시된 바와 같이, 상부 케이스(17)와 하부 케이스(18)는 하방향으로 돌출된 돌기(171)와 대응하는 위치에 형성된 함몰 홈(182)을 각각 구비하고, 제4 기어(28)는 상부 케이스(17)의 돌기(171)가 삽입되는 함몰 홈(281)과 하부 케이스(18)의 함몰 홈(182)에 삽입되는 돌기(282)를 구비할 수 있다. 제2, 제3 및 제4 기어(26, 27, 28) 역시 유사한 돌기 및 홈 체결 구조를 통해 상부 케이스(17)와 하부 케이스(18)에 지지될 수 있다. 이와 같은 돌기 및 홈 체결에 의해 제2 내지 제5 기어(26, 27, 28, 29)가 상부 및 하부 케이스(17, 18)에 회전 가능하게 지지됨으로써 위치가 안정적으로 유지될 수 있고 그리스가 기어 조립부에 최대한 잔류될 수 있다. 또한 홈과 돌기의 체결 구조에 의해 기어를 지지하기 위한 별도의 금속 재질의 샤프트 없이도 기어가 안정적으로 지지되며 작동할 수 있다.
모터(15)의 출력축(23)에 체결된 제1 기어(25)의 회전 위치의 감지를 위해 자석(33)과 홀 센서(hall sensor)(34)가 구비될 수 있다. 홀 센서(34)는 자석(33)에 의해 생성되는 자기를 감지하여 해당하는 신호를 출력한다. 홀 센서(34)의 출력 신호를 이용하여 자석(33)의 회전수를 계산하여 최종 기어인 제5 기어(29)의 회전 방향 위치를 검출할 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 두 개의 자석(33)이 원주방향으로 서로 마주하도록 제1 기어(25)에 설치되고 홀 센서(34)가 하부 케이스(18)에 설치될 수 있다. 예를 들어 홀 센서(34)는 인쇄회로기판(21)에 신호적으로 연결될 수 있다. 인쇄회로기판(21)의 회로를 통해 이러한 계산을 수행하여 출력할 수 있으며, 제5 기어(29)의 회전 방향 위치를 통해 뒤에서 설명할 로터리 부재(41)의 회전 방향 위치를 파악할 수 있으며 그에 따라 방향 전환 밸브의 작동을 제어할 수 있다.
냉각수 방향 전환 유닛(13)은 감속 메커니즘(16)으로부터 회전 구동력을 전달받아 냉각수의 유로를 전환할 수 있도록 구성된다. 냉각수 방향 전환 유닛(13)은 감속 메커니즘(16)의 출력 요소, 예를 들어 제5 기어(29)와 함께 회전하는 로터리 부재(41)를 구비한다. 로터리 부재(41)의 회전에 의해 냉각수 흐름 방향의 전환이 이루어질 수 있도록 구성된다.
로터리 부재(41)는 제5 기어(29)와 함께 회전하도록 제5 기어(29)에 동력 전달 가능하게 제5 기어(29)에 체결된다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 냉각수 방향 전환 유닛(13)은 냉각수가 유입되는 하나 이상의 인렛 포트(43, 44)와 하나 이상의 아웃렛 포트(45, 46)를 구비하는 케이스(47)를 구비하며, 로터리 부재(41)는 회전축(X)을 중심으로 회전 가능하게 케이스(47)에 수용된다. 로터리 부재(41)는 회전에 의해 냉각수 방향을 전환할 수 있도록 구성되는 베이스(51)와 베이스(51)에서 상방향으로 돌출되어 제5 기어(29)에 체결되는 체결부(53)를 구비한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 케이스(47)은 상측이 개방된 구조를 가지며 로터리 부재(41)가 케이스(47) 내에 배치된 상태에서 캡(55)이 케이스(47)의 상단에 체결된다. 이 때, 캡(55)과 케이스(47)는 플라스틱의 녹는점을 이용한 융착으로 접합되어 외측으로의 냉각수 리크를 방지할 수 있다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 액추에이터 유닛(11)의 하부 케이스(18)와 케이스(47)가 캡(55)이 그사이에 개재된 상태에서 체결 볼트(54)에 의해 서로 조립될 수 있다. 이때, 캡(55)은 관통홀(57)을 구비하고, 로터리 부재(41)의 체결부(53)가 관통홀(57)을 통해 노출되어 액추에이터 유닛(13)의 제5 기어(29)에 체결된다. 예를 들어, 체결부(53)는 외주면에 오조립 방지를 위한 구조(58)를 구비하고, 제5 기어(29)의 체결부(291)는 체결부(53)의 치 구조(58)가 결합되는 치 구조(292)를 내주면에 구비하는 중공 구조를 가질 수 있다. 제5 기어(29)의 결합구조(292)와 로터리 부재(41)의 결합 구조(58)의 조립에 의해, 로터리 부재(41)가 제5 기어(29)와 함께 회전할 수 있다.
로터리 부재(41)와 캡(55) 사이의 씰링 및 마찰 저감을 위한 씰링 부재, 예를 들어 쿼드 링(63)이 로터리 부재(41)와 캡(55) 사이에 개재된다. 또한 로터리 부재(41)의 내마모성 확보 및 압축 하중 부여를 위해 쓰러스트 워셔(thrust washer)(61)가 로터리 부재(41)와 캡(55) 사이에 안착될 수 있다.
로터리 부재(41)의 회전 범위를 규제하기 위한 스톱퍼 구조가 구비된다. 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 로터리 부재(41)의 상면에는 상방향으로 돌출되는 스톱퍼 돌기(66)가 구비되고, 스톱퍼 돌기(66)가 이동 가능하게 삽입되는 스톱퍼 홈(65)이 캡(55)의 저면에 형성된다. 스톱퍼 홈(65)은 호 형상을 갖도록 형성되며, 로터리 부재(41)의 회전 시 스톱퍼 돌기(66)가 스톱퍼 홈(65)을 따라 이동한다. 로터리 부재(41)는 스톱퍼 돌기(66)가 스톱퍼 홈(65)의 끝단을 정의하는 벽에 부딪히는 위치까지 회전할 수 있으며 이에 의해 로터리 부재(41)의 회전 범위를 규제할 수 있다. 또한 호 형상의 스톱퍼 홈(65)의 크기를 조절하여 로터리 부재(41)의 회전 범위를 필요에 맞게 조절할 수 있다. 로터리 부재(41)와 캡(55)의 회전을 제한하는 스톱퍼 구조에 의해 별도의 부품 없이 로터리 부재(41)의 회전 범위를 기구적으로 제한할 수 있으며 이에 의해 밸브의 오작동을 최소화할 수 있다.
도 10 및 도 12를 참조하면, 케이스(47)는 인렛 포트(43, 44)에 각각 연통되는 인렛 공간(71, 72)과 아웃렛 포트(45, 46)에 각각 연통되는 아웃렛 공간(73, 74)을 형성한다. 인렛 및 아웃렛 공간(71, 72, 73, 74)은 케이스(47) 내에 형성되는 격벽(70)에 의해 구획될 수 있다. 도면에 도시된 예에서와 같이 두 개의 인렛 포트(43, 44)와 두 개의 아웃렛 포트(45, 46)가 교대로 90도 간격으로 배치되는 경우, 격벽(70)은 + 자 형태의 단면을 가질 수 있다.
한편, 로터리 부재(41)는 인렛 공간(71, 72) 어느 하나와 아웃렛 공간(73, 74) 중 어느 하나를 연통하기 위한 연결 공간(68, 69)을 구비할 수 있다. 연결 공간(68, 69)은 로터리 부재(41)에 구비되는 격벽(67)에 의해 구획될 수 있다. 연결 공간(68, 69)은 로터리 부재(41)의 회전 위치에 따라 서로 다른 인렛 공간과 아웃렛 공간을 연통시킬 수 있도록 구성되며, 이에 의해 로터리 부재(41)의 회전에 의해 냉각수 흐름 방향의 전환이 이루어질 수 있다.
냉각수 씰링을 위한 씰 부재(75)가 로터리 부재(41)와 케이스(47) 사이에 개재될 수 있다. 도 10을 참조하면, 씰 부재(75)는 링 형상의 테두리(76)와 연결 다리(77)를 포함할 수 있다. 링 형상의 테두리(76)는 로터리 부재(41)의 테두리 형상에 대응하도록 형성되고 연결 다리는 + 자 형상을 가져 케이스(47)의 격벽(70) 상에 안착될 수 있다. 씰 부재(75)는 한편으로는 냉각수의 유출을 방지하는 우수한 밀봉 기능을 갖는 것이 필요하고, 다른 한편으로는 그 상면에 접촉되는 로터리 부재(41)의 원활한 회전을 가능하게 하는 것이 필요하다. 이러한 두 가지 요구 조건을 충족을 위해, 씰 부재(75)는 이종 재질, 즉 밀봉 특성의 향상을 위한 재질 및 작은 마찰을 위한 재질로 형성될 수 있다. 구체적인 예로, 씰 부재(75)는 케이스(47)의 격벽(70)에 밀착되는 하측 부분은 밀봉 특성이 우수한 고무와 같은 재질로 형성될 수 있고 상측 부분은 마찰이 상대적으로 작은 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
도 13에는 로터리 부재(41)의 회전 위치에 따라 냉각수 흐름 방향이 전환된 예가 도시되어 있다. 로터리 부재(41)가 도 13의 (a)에 도시된 회전 위치에 있는 경우, 로터리 부재(41)의 격벽(67)은 (a)에 점선으로 도시된 위치에 놓이게 되며 이에 의해 도면부호 69에 의해 지시된 연결 공간이 도면부호 71에 의해 지시된 인렛 공간과 도면부호 73에 의해 지시된 아웃렛 공간을 연통시킨다. 이때, 도면부호 68에 의해 지시된 연결 공간은 도면부호 72에 의해 지시된 인렛 공간과 도면부호 74에 의해 지시된 아웃렛 공간을 연통시킨다. 이에 의해 도면부호 81 및 82에 의해 지시된 냉각수 흐름이 각각 형성된다. 한편, 로터리 부재(41)가 도 13의 (b)에 도시된 회전 위치에 있는 경우, 로터리 부재(41)의 격벽(67)은 (b)에 점선으로 도시된 위치에 놓이게 되며 이에 의해 도면부호 68에 의해 지시된 연결 공간이 도면부호 71에 의해 지시된 인렛 공간과 도면부호 74에 의해 지시된 아웃렛 공간을 연통시킨다. 이때, 도면부호 69에 의해 지시된 연결 공간은 도면부호 72에 의해 지시된 인렛 공간과 도면부호 73에 의해 지시된 아웃렛 공간을 연통시킨다. 이에 의해 도면부호 83 및 84에 의해 지시된 냉각수 흐름이 각각 형성된다. 이와 같이 로터리 부재(41)의 회전에 의해 냉각수 방향 전환이 이루어질 수 있다.
위에서 설명한 냉각수 방향 전환 유닛(13)을 구성하는 캡(55), 쓰러스트 워셔(61), 로터리 부재(41), 케이스(47)는 플라스틱 재질로 형성됨으로써 경량화 및 부드러운 회전 작동이 담보될 수 있다. 이러한 플라스틱 재질로 형성된 부품을 조립한 후 플라스틱의 녹는점을 이용한 융착을 통해 필요한 부분을 서로 고정 결합할 수 있다.
위에서 본 발명의 실시예에 대해 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
11: 액추에이터 유닛
13: 냉각수 방향 전환 유닛
15: 모터
16: 감속 메커니즘
17: 상부 케이스
18: 하부 케이스
25, 26, 27, 28. 29: 기어
31: 쿼드 링
41: 로터리 부재
55: 캡
61: 쓰러스트 워셔
47: 케이스
75: 씰 부재
43, 44: 인렛 포트
45, 46: 아웃렛 포트

Claims (10)

  1. 자동차의 냉각수의 방향 전환을 위한 냉각수 방향 전환 밸브에 있어서,
    냉각수 방향 전환을 위한 구동력을 생성하는 액추에이터 유닛, 그리고
    상기 액추에이터 유닛에 의해 생성된 상기 구동력에 의해 작동되어 냉각수의 방향 전환을 위한 동작을 수행하도록 구성되는 냉각수 방향 전환 유닛을 포함하고,
    상기 액추에이터 유닛과 상기 냉각수 방향 전환 유닛은 서로 독립된 유닛으로 제조되어 상기 구동력이 전달되는 방식으로 서로 체결되는 냉각수 방향 전환 밸브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터 유닛은 회전 동력을 생성하는 모터, 그리고 상기 모터에 의해 생성된 상기 회전 동력을 감속하여 상기 구동력으로 변환할 수 있도록 구성되는 감속 메커니즘을 포함하고,
    상기 감속 메커니즘은 상기 모터의 출력축에 연결되는 제1 기어, 그리고 상기 제1 기어로부터 회전 동력을 전달받아 감속을 수행할 수 있도록 구성되는 하나 이상의 감속 기어를 포함하고,
    상기 제1 기어에 설치되는 하나 이상의 자석, 그리고 상기 자석에 의해 생성된 자기를 감지하여 해당하는 신호를 출력하는 홀 센서를 더 포함하는 냉각수 방향 전환 밸브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터 유닛은 회전 동력을 생성하는 모터, 그리고 상기 모터에 의해 생성된 상기 회전 동력을 감속하여 상기 구동력으로 변환할 수 있도록 구성되는 감속 메커니즘을 포함하고,
    상기 감속 메커니즘은 상기 모터의 출력축에 연결되는 제1 기어, 그리고 상기 제1 기어로부터 회전 동력을 전달받아 감속을 수행할 수 있도록 구성되는 하나 이상의 감속 기어를 포함하고,
    상기 제1 기어 및 상기 하나 이상의 감속 기어는 플라스틱 재질로 형성되는 냉각수 방향 전환 밸브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액추에이터 유닛은 회전 동력을 생성하는 모터, 상기 모터에 의해 생성된 상기 회전 동력을 감속하여 상기 구동력으로 변환할 수 있도록 구성되는 감속 메커니즘, 그리고 상기 모터와 상기 감속 메커니즘을 수용하는 케이스를 포함하고,
    상기 감속 메커니즘은 상기 모터의 출력축에 동축으로 연결되는 제1 기어, 그리고 상기 제1 기어로부터 회전 동력을 전달받아 감속을 수행할 수 있도록 구성되는 하나 이상의 감속 기어를 포함하고,
    상기 케이스는 상기 감속 기어의 지지를 위한 체결 돌기를 구비하고,
    상기 하나 이상의 감속 기어 중 적어도 하나는 상기 체결 돌기가 상대 회전 가능하게 삽입되는 함몰 홈을 구비하여 상기 체결 돌기와 상기 함몰 홈의 체결을 통해 회전 가능하게 상기 케이스에 지지되도록 구성되는 냉각수 방향 전환 밸브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수 방향 전환 유닛은
    상기 냉각수가 유입되는 하나 이상의 인렛 포트와 상기 냉각수가 배출되는 하나 이상의 냉각수 아웃렛 포트를 구비하는 케이스, 그리고
    상기 감속 메커니즘으로부터 상기 구동력을 전달받을 수 있도록 상기 감속 메커니즘에 동력 전달 가능하게 체결되는 상태로 상기 케이스에 회전 가능하게 배치되며 상기 구동력에 의해 회전하여 상기 하나 이상의 인렛 포트와 상기 하나 이상의 아웃렛 포트 사이에서 냉각수 방향 전환이 이루어질 수 있도록 구성되는 로터리 부재를 포함하는 냉각수 방향 전환 밸브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 냉각수 방향 전환 유닛은 상기 냉각수의 내측 밀봉을 위해 상기 케이스와 상기 로터리 부재 사이에 개재되는 씰 부재를 더 포함하고,
    상기 씰 부재는 상기 케이스에 접촉하는 부분과 상기 로터리 부재에 접촉하는 부분이 서로 다른 재질로 형성되는 냉각수 방향 전환 밸브.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 씰 부재는 상기 케이스에 접촉하는 부분보다 상기 로터리 부재에 접촉하는 부분이 마찰이 상대적으로 작은 플라스틱 재질로 형성되는 냉각수 방향 전환 밸브.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 냉각수 방향 전환 유닛은 상기 케이스의 상부를 덮도록 상기 케이스에 체결되는 캡, 그리고 상기 로터리 부재와 상기 캡 사이에 개재되어 상기 로터리 부재와 상기 씰 부재에 압축 하중을 부여하여 내측의 냉각수의 리크를 방지할 수 있도록 구성되는 쓰러스트 워셔를 더 포함하는 냉각수 방향 전환 밸브.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 냉각수 방향 전환 유닛은 상기 케이스의 상부를 덮도록 상기 케이스에 체결되는 캡을 더 포함하고,
    상기 캡은 상기 로터리 부재를 마주하는 면에 형성되는 스톱퍼 홈을 구비하고,
    상기 로터리 부재는 미리 정해진 회전 가능 범위 내에서 이동 가능하게 상기 스톱퍼 홈에 삽입되는 스톱퍼 돌기를 구비하는 냉각수 방향 전환 밸브.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 로터리 부재는 상기 하나 이상의 인렛 포트 중 어느 하나와 상기 하나 이상의 아웃렛 포트 중 어느 하나를 회전 위치에 따라 선택적으로 연통시킬 수 있는 연결 공간을 구비하는 냉각수 방향 전환 밸브.
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