KR101662795B1 - 유체 리타더 - Google Patents

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KR101662795B1
KR101662795B1 KR1020150120661A KR20150120661A KR101662795B1 KR 101662795 B1 KR101662795 B1 KR 101662795B1 KR 1020150120661 A KR1020150120661 A KR 1020150120661A KR 20150120661 A KR20150120661 A KR 20150120661A KR 101662795 B1 KR101662795 B1 KR 101662795B1
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cylinder
retarder
port
piston
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KR1020150120661A
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조현수
홍순석
신순철
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한국파워트레인 주식회사
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Abstract

본 발명은 유체 리타더에 관한 것으로서, 차량의 구동축에 연결되며 작동 챔버에 채워지는 작동 유체의 충진량에 따라 감속 토크를 발생시키는 리타더에 있어서, 유입되는 작동 유체가 충진될 수 있는 작동 챔버가 형성되고, 상기 작동 챔버와 연결되어 작동 유체가 작동 챔버 내부로 유입될 수 있는 유입구 및 유입된 작동 유체가 외부로 배출될 수 있는 배출구가 형성되는 리타더 하우징; 상기 구동축에 연결되어 회전되며, 상기 리타더 하우징 내부에 구비되는 로터; 상기 리타더 하우징 내부에 구비되어 로터와 이격되어 대향되게 배치되며, 상기 리타더 하우징에 고정되는 스테이터; 및 상기 리타더 하우징의 작동 챔버 하단에 연결되어 상기 작동 챔버 내의 잔류 유체를 흡입하거나 흡입된 잔류 유체를 다시 작동 챔버 내부로 공급할 수 있는 잔류 유체 제거 장치; 를 포함하여 이루어져, 리타더의 비작동 시 리타더 내부에 채워진 잔류 유체를 빠르게 제거할 수 있도록 하여 잔류 유체에 의한 감속 토크 발생을 방지할 수 있는 유체 리타더에 관한 것이다.

Description

유체 리타더 {Fluid retarder}
본 발명은 유체 리타더에 관한 것으로서, 차량의 구동축에 연결되어 감속 토크를 발생시킴으로써 보조브레이크 역할을 하여 제동력을 향상시키도록 하는 리타더에 있어서, 리타더의 비작동 시 리타더 내부에 채워진 잔류 유체를 빠르게 제거할 수 있도록 하여 잔류 유체에 의한 감속 토크 발생을 방지할 수 있는 유체 리타더에 관한 것이다.
일반적으로 대형 차량에는 구동 휠에 장착되어 바퀴를 직접 제동하는 휠 브레이크 이외에 보조 브레이크가 장착되어 있으며, 이러한 보조 브레이크는 차량의 구동축에 리타더(retarder)가 장착되어 차량의 정차 또는 감속 시 리타더를 작동시켜 구동축을 제동시킴으로써 휠 브레이크의 마모를 감소시키고 제동력을 향상시키는 역할을 한다.
이러한 리타더는 구동축의 중간 부분에 설치되거나, 변속기의 출력단 또는 입력단 등에 연결되어 차량의 구동축에 감속 토크를 발생시킬 수 있도록 구성된다. 또한, 리타더의 작동 방식에 있어서 전자식과 유체식으로 분류될 수 있으며, 이때 유체식 리타더는 고속으로 회전하는 변속기의 회전력을 감속시키기 위하여 작동 유체의 저항을 이용하게 된다.
보다 상세하게는 도 1과 같이 차량의 엔진(10, 또는 구동모터)에 트랜스미션(30)이 연결되고, 트랜스미션(30)은 구동축(60)에 의해 구동 휠(바퀴, 80)에 연결되어 구동력이 전달되도록 구성된다. 그리고 트랜스미션(30)의 출력 샤프트(32)에 기어로 보조 출력 샤프트(40)가 연결되어 구동되며, 보조 출력 샤프트(40)에는 리타더(50)가 연결된다.
또한, 리타더(50)는 트랜스미션(30)의 하우징 등에 견고하게 고정 설치될 수 있으며, 리타더(50)의 로터측인 1차휠(51)이 보조 출력 샤프트(40)에 결합되어 회전되며 스테이터측인 2차휠(52)은 고정된다. 여기에서 리타더(50)는 펌프(91), 라디에이터(92) 및 팬(93)으로 구성되는 엔진의 냉각회로(90)에 연결되어 냉각수 또는 열교환매체를 작동 유체로 하여 리타더(50) 내부에 작동 유체의 충진량에 따라 감속 토크를 발생시키는 역할을 하도록 구성될 수 있다. 즉, 도 1 및 2를 참조하면 리타더(50)의 내부의 작동 챔버(54)에 작동 유체가 일정량 이상 채워지면 1차휠(51)과 2차휠(52)간의 작동 유체의 저항에 의해 감속 토크가 발생하며, 발생된 감속 토크는 보조 출력 샤프트(40), 기어 및 트랜스미션(30)의 출력 샤프트(32)를 통해 구동축(60)에 연결된 구동 휠(80)에 작용하여 차량의 정차 시 보조 브레이크 역할을 하게 된다. 반대로 차량의 주행 시에는 리타더(50) 내부의 작동 챔버(54)에 채워진 작동 유체가 일정량 이하로 배출되어 1차휠(51)과 2차휠(52) 사이에 작동 유체의 저항이 작용하지 않으며, 이에 따라 감속 토크를 발생시키지 않게 된다.
그런데 일반적인 유체식 리타더는 내부에 작동 유체가 충진되고 배출되는데 특정한 시간이 소요되므로 리타더의 작동 및 비작동 간 전환 시 반응이 신속하게 이루어지지 않아, 작동 시 감속 토크를 발생시키는 반응속도가 느리며 비작동 시 드래그 토크가 발생되어 동력 손실이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 도 2와 같이 리타더(50)에 휠 펌프(55) 및 채널(56)을 이용해 작동 챔버(54) 내에 부압을 형성하는 방법이 있으나, 이 역시 작동 챔버(54) 내의 잔류 유체를 빠르게 배출하기 어려워 반응속도 저하 및 감속 토크 발생으로 인한 동력 손실이 불가피하다.
1) KR 2013-0132691 A (2013.12.05.) 2) EP 2015972 B1 (2011.07.06)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량의 구동축에 연결되어 감속 토크를 발생시킴으로써 보조브레이크 역할을 하여 제동력을 향상시키도록 하는 리타더에 있어서, 리타더의 비작동 시 리타더 내부에 채워진 잔류 유체를 빠르게 제거할 수 있도록 하여 잔류 유체에 의한 감속 토크 발생을 방지할 수 있는 유체 리타더를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유체 리타더는, 차량의 구동축에 연결되며 작동 챔버에 채워지는 작동 유체의 충진량에 따라 감속 토크를 발생시키는 리타더에 있어서, 유입되는 작동 유체가 충진될 수 있는 작동 챔버가 형성되고, 상기 작동 챔버와 연결되어 작동 유체가 작동 챔버 내부로 유입될 수 있는 유입구 및 유입된 작동 유체가 외부로 배출될 수 있는 배출구가 형성되는 리타더 하우징; 상기 구동축에 연결되어 회전되며, 상기 리타더 하우징 내부에 구비되는 로터; 상기 리타더 하우징 내부에 구비되어 로터와 이격되어 대향되게 배치되며, 상기 리타더 하우징에 고정되는 스테이터; 및 상기 리타더 하우징의 작동 챔버 하단에 연결되어 상기 작동 챔버 내의 잔류 유체를 흡입하거나 흡입된 잔류 유체를 다시 작동 챔버 내부로 공급할 수 있는 잔류 유체 제거 장치; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 잔류 유체 제거 장치는, 내부가 중공 형성되며 일측이 상기 작동 챔버와 연결되는 실린더; 상기 실린더 내부에 구비되어 직선 왕복운동이 가능한 피스톤; 상기 피스톤의 외측에 결합되어 상기 실린더와 피스톤 사이를 밀폐하는 메탈씰; 및 상기 피스톤의 위치를 제어하는 작동 제어부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 작동 챔버와 실린더를 연결하는 연결 유로를 통해 작동 챔버 내에서 실린더 내부로 잔류 유체가 흡입될 수 있으며 실린더 내부로 흡입된 유체가 역으로 상기 연결 유로를 통해 작동 챔버 내부로 공급될 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 실린더는 별도로 형성되어 리타더 하우징에 결합되거나, 상기 실린더는 리타더 하우징과 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 잔류 유체 제거 장치의 실린더 타측에 형성되는 조절 밸브부 및 상기 피스톤과 실린더의 일단 사이에 개재되어 피스톤을 타측으로 밀착시키는 제1탄성수단을 더 포함하여 이루어지며, 상기 조절 밸브부로 제어 유체가 공급되면 피스톤과 실린더 타측 사이의 공간인 제1공간부로 제어 유체가 충진되어 피스톤이 일측으로 이동되며, 상기 조절 밸브부로 제어 유체의 공급이 차단되면 상기 제1공간부에 충진된 제어 유체가 상기 조절 밸브부를 통해 외부로 배출되어 피스톤이 타측으로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조절 밸브부는, 내부가 중공 형성되어 내부와 외부를 관통하는 제1포트, 제2포트, 제3포트 및 제4포트가 하측에서 상측 방향으로 이격되어 차례로 형성되어 상기 제2포트 및 제3포트는 실린더의 제1공간부와 연결되고, 상기 중공된 내부에 밸브 피스톤이 상하 방향으로 이동 가능하도록 구비되며, 상기 밸브 피스톤을 하측으로 밀착시키는 제2탄성수단이 상기 중공된 내부에 구비되어, 외부에서 공급되는 제어 유체가 상기 제1포트를 통해 유입되면 밸브 피스톤이 상측으로 이동되어 제2포트가 개방되고 제3포트는 폐쇄되어 제2포트를 통해 실린더의 제1공간부에 제어 유체가 채워지고, 외부에서 제어 유체의 공급이 차단되면 밸브 피스톤이 하측으로 이동되어 제2포트는 폐쇄되고 제3포트는 개방되어 상기 제1공간부에 채워져 있던 제어 유체가 제3포트 및 제4포트를 통해 외부로 배출되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조절 밸브부는, 상기 제1공간부에서 실린더의 외부로 제어 유체가 배출되는 유로 상에 제어 유체의 역류를 방지하는 체크 밸브가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 유체 리타더는, 리타더의 비작동 시 리타더 내부에 채워진 잔류 유체를 빠르게 제거할 수 있도록 하여 잔류 유체에 의한 감속 토크 발생을 방지할 수 있어 동력 효율이 향상되는 장점이 있다.
또한, 잔류 유체 제거 장치의 피스톤에 메탈씰이 결합되므로, 극저온에서부터 고온의 작동환경 및 고압의 작동환경과 같은 열악한 작동환경에서도 사용할 수 있으며, 반복적인 작동에 대해서도 내구성이 향상되는 장점이 있다.
도 1은 종래의 유체 리타더가 연결된 구성을 나타낸 개략도.
도 2는 종래의 유체 리타더의 구조를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 유체 리타더를 나타낸 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 잔류 유체의 흡입 시의 및 흡입된 잔류 유체를 다시 공급 시 잔류 유체 제거 장치의 작동상태를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 피스톤 및 메탈씰의 결합구조를 나타낸 부분 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 메탈씰을 나타낸 사시도.
이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 유체 리타더를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 유체 리타더를 나타낸 단면도이며, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 잔류 유체의 흡입 시의 및 흡입된 잔류 유체를 다시 공급 시 잔류 유체 제거 장치의 작동상태를 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 리타더(1000)는, 차량의 구동축에 연결되며 작동 챔버에 채워지는 작동 유체의 충진량에 따라 감속 토크를 발생시키는 리타더에 있어서, 유입되는 작동 유체가 충진될 수 있는 작동 챔버(110)가 형성되고, 상기 작동 챔버(110)와 연결되어 작동 유체가 작동 챔버(110) 내부로 유입될 수 있는 유입구(120) 및 유입된 작동 유체가 외부로 배출될 수 있는 배출구(130)가 형성되는 리타더 하우징(100); 상기 구동축에 연결되어 회전되며, 상기 리타더 하우징(100) 내부에 구비되는 로터(200); 상기 리타더 하우징(100) 내부에 구비되어 로터(200)와 이격되어 대향되게 배치되며, 상기 리타더 하우징(100)에 고정되는 스테이터(300); 및 상기 리타더 하우징(100)의 작동 챔버(110) 하단에 연결되어 상기 작동 챔버(110) 내의 잔류 유체를 흡입하거나 흡입된 잔류 유체를 다시 작동 챔버(110) 내부로 공급할 수 있는 잔류 유체 제거 장치(400); 를 포함하여 이루어질 수 있다.
우선, 리타더 하우징(100)은 내부에 로터(200) 및 스테이터(300)가 구비될 수 있도록 내부가 중공 형성되며, 중공된 내부에 작동 유체가 채워질 수 있도록 외부에서 작동 유체가 유입되는 유입구(120)가 형성되며, 내부에 채워진 작동 유체가 외부로 배출될 수 있도록 배출구(130)가 형성된다. 그리고 리타더 하우징(100)은 내부에 작동 유체가 채워져 감속 토크를 발생시킬 수 있는 공간인 작동 챔버(110)가 형성된다. 그리고 로터(200) 및 스테이터(300)는 리타더 하우징(100)의 내부에 구비되며, 로터(200)와 스테이터(300)는 일정거리 이격되어 서로 대향되게 배치될 수 있다. 또한, 로터(200)는 차량의 구동축에 연결되어 회전축(210)을 중심으로 회전되며, 스테이터(300)는 리타더 하우징(100)에 고정된다. 그리하여 로터(200) 및 스테이터(300)는 블레이드가 형성된 부분이 작동 챔버(110)에 배치되어, 작동 챔버(110)에 작동 유체가 채워지면 회전되는 로터(200)와 정지된 스테이터(300) 사이의 작동 유체의 저항에 의해 로터(200)의 회전력을 감소시키는 감속 토크가 발생하게 되며, 작동 챔버(110)에서 작동 유체가 배출되면 회전되는 로터(200)와 정지된 스테이터(300) 사이에 작동 유체의 저항이 작용하지 않으므로 회전되는 로터(200)에 감속 토크가 발생하지 않게 된다.
여기에서 본 발명의 유체 리타더(1000)는, 리타더 하우징(100)의 작동 챔버(110) 하단에 연결되어 작동 챔버(110) 내의 잔류 유체를 흡입하거나 흡입된 잔류 유체를 다시 작동 챔버(110) 내부로 공급할 수 있는 잔류 유체 제거 장치(400)가 구비될 수 있다.
즉, 잔류 유체 제거 장치(400)는 리타더의 비작동 시 배출구(130)를 통해 배출되지 않고 작동 챔버(110)에 남아있는 작동 유체인 잔류 유체를 빠르게 흡입하여 제거할 수 있어 회전되는 로터(200)에 감속 토크가 발생하지 않도록 할 수 있으며, 또한 리타더의 작동 시 유입구(120)를 통해 작동 유체가 유입되면서 동시에 잔류 유체 제거 장치(400)에서 흡입한 잔류 유체를 다시 작동 챔버(110) 내부로 공급할 수 있어 빠르게 감속 토크를 발생시킬 수 있다.
그리하여 본 발명의 유체 리타더는, 리타더의 비작동 시 리타더 내부에 채워진 잔류 유체를 빠르게 제거할 수 있도록 하여 잔류 유체에 의한 감속 토크 발생을 방지할 수 있어 동력 효율이 향상되는 장점이 있다.
또한, 상기 잔류 유체 제거 장치(400)는, 내부가 중공 형성되며 일측이 상기 작동 챔버(110)와 연결되는 실린더(410); 상기 실린더(410) 내부에 구비되어 직선 왕복운동이 가능한 피스톤(420); 상기 피스톤(420)의 외측에 결합되어 상기 실린더(410)와 피스톤(420) 사이를 밀폐하는 메탈씰(430); 및 상기 피스톤(420)의 위치를 제어하는 작동 제어부(440); 를 포함하여 이루어질 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 잔류 유체 제거 장치(400)는 내부가 중공된 원통형의 실린더(410) 내부에 피스톤(420)이 구비되어 실린더(410)의 중심축 방향인 좌우방향으로 피스톤(420)이 직선 왕복운동 가능하도록 결합될 수 있다. 그리고 피스톤(420)의 외측에는 메탈씰(430)이 결합되어, 메탈씰(430)이 실린더(410)와 피스톤(420) 사이에 개재된 형태로 압축되어 실린더(410)와 피스톤(420) 사이가 밀폐될 수 있다. 이때, 실린더(410)의 일측인 좌측 상부가 리타더 하우징(100)의 작동 챔버(110) 하단에 연결 유로(413)를 통해 연결될 수 있다. 또한, 피스톤(420)의 위치를 제어할 수 있도록 작동 제어부(440)가 형성될 수 있으며, 작동 제어부(440)는 피스톤(420)을 좌우방향으로 이동시켜 위치를 조절할 수 있는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
그리하여 도 4와 같이 피스톤(420)이 우측으로 이동되면 작동 챔버(110)에 남아있던 작동 유체(500)가 실린더(410)의 제2공간부(412)로 흡입되어 작동 챔버(110) 내의 잔류 유체가 빠르게 제거될 수 있다. 반대로 도 5와 같이 피스톤(420)이 좌측으로 이동되면 제2공간부(412)에 채워져 있던 작동 유체(500)가 작동 챔버(110)로 공급될 수 있다.
여기에서 메탈씰(430)은 탄성을 갖는 금속으로 형성된 오링(O-ring) 또는 씨링(C-ring) 등이 될 수 있으며, 도 6 및 도 7과 같이 자른 단면을 보면 내부가 중공된 원형의 튜브 형태로 이루어질 수 있다. 그리고 메탈씰(430)은 외면에 코팅층이 형성될 수 있으며, 중공된 내부에 특정한 기체가 특정한 압력으로 채워져 있을 수도 있다. 또한, 메탈씰(430)은 일반적인 고무 재질의 씰과는 달리 높은 탄성복원력을 가지고 있어 접촉부에서의 접촉응력이 커 밀폐력이 크며, 이에 따라 접촉부에서 발생할 수 있는 유체의 누설량을 최소화 할 수 있다. 또한, 메탈씰(430)은 금속 재질이므로 유체 리타더의 작동 유체로 사용될 수 있는 엔진 냉각수의 수온 변화에도 우수한 내구성을 가질 수 있다.
그리하여 본 발명의 유체 리타더는, 잔류 유체 제거 장치의 피스톤에 메탈씰이 결합되므로, 극저온에서부터 고온의 작동환경 및 고압의 작동환경과 같은 열악한 작동환경에서도 사용할 수 있으며 반복적인 작동에 대해서도 내구성이 향상되는 장점이 있다.
또한, 도 6과 같이 메탈씰(430)은 밀착된 상태에서 외부에서 작용하는 제어 유체의 압력에 의해 접촉부에서의 접촉응력이 더 커지므로, 제어 유체를 사용해 피스톤(420)의 작동을 제어하는 방식에 메탈씰을 적용하는 경우 더욱 밀폐력이 커져 기밀성이 향상될 수 있다. 이때, 피스톤(420)의 외측에는 메탈씰(430)이 결합될 수 있도록 안치홈(421)이 형성될 수 있으며, 피스톤(420)의 우측 단부 및 외측이 개방된 단차진 형태로 안치홈(421)을 형성한 후 안치홈(421)이 형성된 부분에 메탈씰(430)이 끼워지도록 결합하면, 제어 유체의 압력으로 인해 메탈씰(430)에 의한 밀폐력이 향상되도록 할 수 있다.
또한, 상기 작동 챔버(110)와 실린더(410)를 연결하는 연결 유로(413)를 통해 작동 챔버(110)에 남아있던 작동 유체(500)가 실린더(410) 내부로 흡입될 수 있으며, 실린더(410) 내부로 흡입된 작동 유체(500)는 역으로 상기 연결 유로(413)를 통해 작동 챔버(110)로 공급될 수 있도록 구성될 수 있다.
즉, 리타더 하우징(100)의 작동 챔버(110)와 잔류 유체 제거 장치(400)의 실린더(410)가 연결되도록 하나의 연결 유로(413)를 형성하여, 단일 유로를 통해 작동 챔버(110)에서 실린더(410)로 또는 실린더(410)에서 작동 챔버(110)로 작동 유체(500)가 이동되도록 할 수 있어, 장치 및 작동 유체의 유로를 간단한 구조로 형성할 수 있다.
또한, 상기 실린더(410)는 별도로 형성되어 리타더 하우징(100)에 결합되거나, 상기 실린더(410)는 리타더 하우징(100)과 일체로 형성될 수 있다.
즉, 잔류 유체 제거 장치(400)의 실린더(410)를 별도로 형성하여 실린더(410)에 피스톤(420), 메탈씰(430) 및 작동 제어부(440)를 조립하여 잔류 유체 제거 장치(400)를 형성한 후 리타더 하우징(100)에 실린더(410)가 결합되도록 하거나, 리타더 하우징(100)에 일체형으로 실린더(410)를 형성하고 피스톤(420), 메탈씰(430) 및 작동 제어부(440)를 조립할 수도 있다. 이때, 도시된 바와 같이 리타더 하우징(100)은 로터(200)가 내부에 구비되는 로터 하우징 및 스테이터(300)가 내부에 구비되는 스테이터 하우징이 각각 형성되어 두 개의 하우징이 결합되도록 구성될 수 있으므로, 실린더(410)를 리타더 하우징(100)과 일체형으로 형성하되 두 개의 리타더 하우징(100)의 하측 부분이 조립되어 실린더(410)를 형성하도록 할 수 있다. 이에 따라 작동 챔버(110)의 하단과 실린더(410)의 좌측 상부를 연결하는 연결 유로(413)를 간단하게 형성할 수 있다. 또한, 리타더 하우징(100)의 하단에 연결 유로(413)를 형성하고, 실린더(410)는 리타더 하우징(100)과는 별로도 형성하여 실린더(410)를 리타더 하우징(100)에 결합하되 실린더(410)에도 연결 유로(413)를 형성하여 작동 챔버(110)와 실린더(410)의 내부가 연통되도록 할 수도 있다. 또한, 실린더(410)의 일부만을 리타더 하우징(100)과 일체형으로 형성하고 실린더의 나머지 부분을 별로도 형성하여 리타더 하우징(100)에 결합되도록 할 수도 있다.
또한, 상기 잔류 유체 제거 장치(400)의 실린더(410) 타측에 형성되는 조절 밸브부(460) 및 상기 피스톤(420)과 실린더(410)의 일단 사이에 개재되어 피스톤(420)을 타측으로 밀착시키는 제1탄성수단(450)을 더 포함하여 이루어지며, 상기 조절 밸브부(460)로 제어 유체가 공급되면 피스톤(420)과 실린더(410) 타측 사이의 공간인 제1공간부(411)로 제어 유체가 충진되어 피스톤(420)이 일측으로 이동되며, 상기 조절 밸브부(460)로 제어 유체의 공급이 차단되면 상기 제1공간부(411)에 충진된 제어 유체가 상기 조절 밸브부(460)를 통해 외부로 배출되어 피스톤(420)이 타측으로 이동되도록 구성될 수 있다.
즉, 피스톤(420)은 조절 밸브부(460)를 통해 실린더(410)의 내부로 유입되는 제어 유체 및 제1탄성수단(450)에 의해 이동 및 위치가 조절될 수 있다. 보다 상세하게는, 도 5와 같이 조절 밸브부(460)를 통해 실린더(410)의 제1공간부(411)로 특정한 압력을 갖는 제어 유체가 유입되면 실린더(410)의 제2공간부(412)에 구비된 제1탄성수단(450)이 압축되면서 피스톤(420)이 좌측으로 이동될 수 있으며, 도 4와 같이 이 상태에서 실린더(410)의 제1공간부(411)로 유입되는 제어 유체의 공급이 차단되면 제1탄성수단(450)의 탄성 복원력에 의해 제1공간부(411)에 채워져 있던 제어 유체가 조절 밸브부(460)를 통해 외부로 배출되면서 피스톤(420)이 우측으로 이동될 수 있다.
이때, 조절 밸브부(460)로 제어 유체가 공급될 수 있도록 조절 밸브부(460)에는 제어 유체 공급 라인이 연결될 수 있고, 조절 밸브부(460)에는 공급 라인과 연결되어 제어 유체가 실린더(410)의 제1공간부(411)로 유입될 수 있도록 유입 유로가 형성될 수 있으며, 제어 유체 공급 라인에는 제어 유체의 공급 및 차단을 위한 솔레노이드 밸브가 설치될 수 있다. 또한, 조절 밸브부(460)에는 실린더(410)의 제1공간부(411)에서 제어 유체가 배출될 수 있도록 배출 유로가 형성될 수 있다. 여기에서 제1탄성수단(450), 조절 밸브부(460) 및 솔레노이드 밸브가 작동 제어부(440)가 될 수 있다. 또한, 제어 유체는 다양하게 형성될 수 있으며, 일례로 압축 공기가 사용될 수 있다.
또한, 상기 조절 밸브부(460)는, 내부가 중공 형성되어 내부와 외부를 관통하는 제1포트(461), 제2포트(462), 제3포트(463) 및 제4포트(464)가 하측에서 상측 방향으로 이격되어 차례로 형성되어 상기 제2포트(462) 및 제3포트(463)는 실린더(410)의 제1공간부(411)와 연결되고, 상기 중공된 내부에 밸브 피스톤(467)이 상하 방향으로 이동 가능하도록 구비되며, 상기 밸브 피스톤(467)을 하측으로 밀착시키는 제2탄성수단(468)이 상기 중공된 내부에 구비되어, 외부에서 공급되는 제어 유체가 상기 제1포트(461)를 통해 유입되면 밸브 피스톤(467)이 상측으로 이동되어 제2포트(462)가 개방되고 제3포트(463)는 폐쇄되어 제2포트(462)를 통해 실린더(410)의 제1공간부(411)에 제어 유체가 채워지고, 외부에서 제어 유체의 공급이 차단되면 밸브 피스톤(467)이 하측으로 이동되어 제2포트(462)는 폐쇄되고 제3포트(463)는 개방되어 상기 제1공간부(411)에 채워져 있던 제어 유체가 제3포트(463) 및 제4포트(464)를 통해 외부로 배출되도록 구성될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 조절 밸브부(460)는 실린더(410)의 제1공간부(411)와 연결되도록 실린더(410)의 타측에 형성될 수 있으며, 조절 밸브부(460)는 별도로 형성되어 실린더(410)에 결합되거나 도시된 바와 같이 조절 밸브부(460)와 실린더(410)가 일체형으로 형성될 수도 있다. 또한, 조절 밸브부(460)는 내부가 중공 형성되며, 내부와 외부를 관통하는 다수개의 포트들이 형성되되 하측에서 상측 방향으로 제1포트(461), 제2포트(462), 제3포트(463) 및 제4포트(464)가 서로 이격되어 차례로 형성될 수 있다. 또한, 조절 밸브부(460)의 중공된 내부에는 밸브 피스톤(467)이 구비되어, 밸브 피스톤(467)에 의해 구획되어 밸브 피스톤(467)을 기준으로 하측에 제3공간부(465)가 형성되고 상측에 제4공간부(466)가 형성 수 있다. 그리고 제2탄성수단(468)이 제4공간부(466)에 구비되어 밸브 피스톤(467)이 하측 방향으로 밀착되도록 할 수 있다. 여기에서 제1포트(461)로는 외부에서 공급되는 제어 유체가 밸브 피스톤(467)의 하측인 제3공간부(465)로 유입되는 포트이고, 제2포트(462)는 제3공간부(465)로 유입된 제어 유체가 실린더(410)의 제1공간부(411)로 유입되도록 하는 포트이며, 제3포트(463)는 실린더(410)의 제1공간부(411)로 유입되었던 제어 유체가 조절 밸브부(460)의 제4공간부(466)로 배출되도록 하는 포트이며, 제4포트(464)는 제4공간부(466)로 배출된 제어 유체가 조절 밸브부(460)의 외부로 배출되도록 하는 포트이다.
여기에서 도 5와 같이 작동 제어부(440)인 솔레노이드 밸브를 열어 조절 밸브부(460)로 제어 유체가 공급되면, 제1포트(461)를 통해 제3공간부(465)에 유입된 제어 유체의 압력에 의해 제2탄성수단(468)이 압축되면서 밸브 피스톤(467)이 상측으로 밀려 올라가면서 제2포트(462)는 개방되고 제3포트(463)는 폐쇄되어 제어 유체가 실린더(410)의 제1공간부(411)로 유입될 수 있다. 그리하면 실린더(410) 내부의 피스톤(420)이 좌측으로 이동되어 제2공간부(412)에 있던 작동 유체(500)가 리타더 하우징(100)의 작동 챔버(110) 내부로 공급될 수 있다. 즉, 리타더의 작동 시 리타더 하우징(100)의 유입구(120)를 통해 작동 챔버(110)로 작동 유체가 채워지기 시작하면서 동시에 상기와 같이 잔류 유체 제거 장치(400)를 통해 작동 유체의 일부가 작동 챔버(110) 내부로 유입되도록 할 수 있어 작동 유체를 빠르게 충진할 수 있어, 감속 토크를 발생시키는 반응 속도가 향상되고 제동 시간을 단축시킬 수 있다.
그리고 도 4와 같이 이 상태에서 작동 제어부(440)인 솔레노이드 밸브를 닫아 조절 밸브부(460)로 제어 유체의 공급이 차단되면, 압축된 제2탄성수단(468)의 탄성 복원력에 의해 밸브 피스톤(467)이 하측으로 내려가면서 제2포트(462)는 폐쇄되고 제3포트(463)는 개방되어 실린더(410)의 제1공간부(411)에 채워져 있던 제어 유체가 제3포트(463), 제4공간부(466) 및 제4포트(464)를 통해 조절 밸브부(460)의 외부로 배출될 수 있다. 그리하면 실린더(410) 내부의 피스톤(420)이 제1탄성수단(450)의 탄성 복원력에 의해 우측으로 이동되면서 제2공간부(412)에 부압이 발생하여 리타더 하우징(100)의 작동 챔버(110) 내에 남아있던 작동 유체(500)가 제2공간부(412)로 흡입될 수 있다. 즉, 리타더의 비작동 시 리타더 하우징(100)의 배출구(130)를 통해 작동 챔버(110) 내부의 작동 유체가 외부로 배출되도록 한 후 상기와 같이 잔류 유체 제거 장치(400)를 통해 남아있는 작동 유체를 작동 챔버(110)에서 빠르게 제거할 수 있어 감속 토크를 발생시키지 않을 수 있으며 이에 따라 동력 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 조절 밸브부(460)는, 상기 제1공간부(411)에서 실린더(410)의 외부로 제어 유체가 배출되는 유로 상에 제어 유체의 역류를 방지하는 체크 밸브(469)가 형성될 수 있다.
즉, 도시된 바와 같이 배출되는 제어 유체의 흐름 방향으로 제4포트(464) 후단에 체크 밸브(469)가 설치되어 제4공간부(466)에서 외부로의 제어 유체 배출은 가능하나 그 역으로 제어 유체가 유입되는 것을 방지할 수 있도록 체크 밸브(469)가 형성될 수 있다. 그리하여 배출되는 제어 유체의 역류가 방지되므로, 잔류 유체 제거 장치(400)의 피스톤(420)이 이상 작동되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1000 : 유체 리타더
100 : 리타더 하우징 110 : 작동 챔버
120 : 유입구 130 : 배출구
200 : 로터 210 : 회전축
300 : 스테이터
400 : 잔류 유체 제거 장치
410 : 실린더 411 : 제1공간부
412 : 제2공간부 413 : 연결 유로
420 : 피스톤 421 : 안치홈
430 : 메탈씰 440 : 작동 제어부
450 : 제1탄성수단 460 : 조절 밸브부
461 : 제1포트 462 : 제2포트
463 : 제3포트 464 : 제4포트
465 : 제3공간부 466 : 제4공간부
467 : 밸브 피스톤 468 : 제2탄성수단
469 : 체크 밸브
500 : 작동 유체

Claims (7)

  1. 차량의 구동축에 연결되며 작동 챔버에 채워지는 작동 유체의 충진량에 따라 감속 토크를 발생시키는 리타더에 있어서,
    유입되는 작동 유체가 충진될 수 있는 작동 챔버가 형성되고, 상기 작동 챔버와 연결되어 작동 유체가 작동 챔버 내부로 유입될 수 있는 유입구 및 유입된 작동 유체가 외부로 배출될 수 있는 배출구가 형성되는 리타더 하우징;
    상기 구동축에 연결되어 회전되며, 상기 리타더 하우징 내부에 구비되는 로터;
    상기 리타더 하우징 내부에 구비되어 로터와 이격되어 대향되게 배치되며, 상기 리타더 하우징에 고정되는 스테이터; 및
    상기 리타더 하우징의 작동 챔버 하단에 연결되어 상기 작동 챔버 내의 잔류 유체를 흡입하거나 흡입된 잔류 유체를 다시 작동 챔버 내부로 공급할 수 있는 잔류 유체 제거 장치; 를 포함하며,
    상기 잔류 유체 제거 장치는,
    내부가 중공 형성되며 일측이 상기 작동 챔버와 연결되는 실린더;
    상기 실린더 내부에 구비되어 직선 왕복운동이 가능한 피스톤;
    상기 피스톤의 외측에 결합되어 상기 실린더와 피스톤 사이를 밀폐하는 메탈씰;
    상기 피스톤의 위치를 제어하는 작동 제어부;
    상기 잔류 유체 제거 장치의 실린더 타측에 형성되는 조절 밸브부; 및
    상기 피스톤과 실린더의 일단 사이에 개재되어 피스톤을 타측으로 밀착시키는 제1탄성수단; 을 포함하며,
    상기 조절 밸브부로 제어 유체가 공급되면 피스톤과 실린더 타측 사이의 공간인 제1공간부로 제어 유체가 충진되어 피스톤이 일측으로 이동되며, 상기 조절 밸브부로 제어 유체의 공급이 차단되면 상기 제1공간부에 충진된 제어 유체가 상기 조절 밸브부를 통해 외부로 배출되어 피스톤이 타측으로 이동되도록 구성되되,
    상기 조절 밸브부는, 내부가 중공 형성되어 내부와 외부를 관통하는 제1포트, 제2포트, 제3포트 및 제4포트가 하측에서 상측 방향으로 이격되어 차례로 형성되어 상기 제2포트 및 제3포트는 실린더의 제1공간부와 연결되고, 상기 중공된 내부에 밸브 피스톤이 상하 방향으로 이동 가능하도록 구비되며, 상기 밸브 피스톤을 하측으로 밀착시키는 제2탄성수단이 상기 중공된 내부에 구비되어,
    외부에서 공급되는 제어 유체가 상기 제1포트를 통해 유입되면 밸브 피스톤이 상측으로 이동되어 제2포트가 개방되고 제3포트는 폐쇄되어 제2포트를 통해 실린더의 제1공간부에 제어 유체가 채워지고, 외부에서 제어 유체의 공급이 차단되면 밸브 피스톤이 하측으로 이동되어 제2포트는 폐쇄되고 제3포트는 개방되어 상기 제1공간부에 채워져 있던 제어 유체가 제3포트 및 제4포트를 통해 외부로 배출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유체 리타더.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 작동 챔버와 실린더를 연결하는 연결 유로를 통해 작동 챔버 내에서 실린더 내부로 잔류 유체가 흡입될 수 있으며 실린더 내부로 흡입된 유체가 역으로 상기 연결 유로를 통해 작동 챔버 내부로 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 유체 리타더.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 실린더는 별도로 형성되어 리타더 하우징에 결합되거나, 상기 실린더는 리타더 하우징과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 리타더.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조절 밸브부는,
    상기 제1공간부에서 실린더의 외부로 제어 유체가 배출되는 유로 상에 제어 유체의 역류를 방지하는 체크 밸브가 형성되는 것을 특징으로 하는 유체 리타더.
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