KR101671004B1 - 과급방식을 이용한 유체식 리타더 - Google Patents

과급방식을 이용한 유체식 리타더 Download PDF

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Abstract

본 발명은 과급방식을 이용한 유체식 리타더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 구동축과 연결되며 작동챔버에 채워지는 작동유체의 충진량에 따라 감속토크를 발생시키는 유체식 리타더에 있어서, 공압의 공급에 따른 터빈의 회전에 의해 발생하는 회전력을 이용한 과급방식으로 작동유체를 상기 작동챔버로부터 흡인하는 과급방식을 이용한 유체식 리타더에 관한 것이다

Description

과급방식을 이용한 유체식 리타더{Supercharging Method Using Fluid Type Retarder}
본 발명은 과급방식을 이용한 유체식 리타더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 구동축과 연결되며 작동챔버에 채워지는 작동유체의 충진량에 따라 감속토크를 발생시키는 유체식 리타더에 있어서, 공압의 공급에 따른 터빈의 회전에 의해 발생하는 회전력을 이용한 과급방식으로 작동유체를 상기 작동챔버로부터 흡인하는 과급방식을 이용한 유체식 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, 상기 리타더를 작동시켜 구동축을 제동시킴으로써, 휠 브레이크의 마모를 감소시킬 뿐만 아니라, 제동력을 향상시킬 수 있다.
상기 리타더는 구동축의 중간 부분에 설치되너가, 변속기의 출력단 또는 입력단 등에 연결되어 차량의 구동축에 감속토크를 발생시킬 수 있도록 구성된다.
아울러, 상기 리타더는 작동 방식에 따라 전자식과 유체식으로 분류할 수 있으며, 상기 유체식 리타더는 고속으로 회전하는 변속기의 회전력을 감소시키기 위하여 작동유체의 저항을 이용하는 것을 특징으로 한다.
좀 더 상세하게는 도 1에 도시된 바와 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 엔진(10)과 트랜스미션(30)을 연결하는 메인 출력 샤프트(20)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 지지부(53)로 견고하게 고정되어 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 냉각회로(90)에 연결되어 냉각수 또는 열교환매체를 작동유체로 하여 리타더(50) 내부에 작동유체의 충진량에 따라 감속토크를 발생시키는 역할을 하도록 구성된다.
즉, 도 1 및 2를 참조하면 리타더(50)의 내부의 작동챔버(54)에 작동유체가 일정량 이상 채워지면 1차휠(51)과 2차휠(52)간의 작동유체의 저항에 의해 감속토크가 발생하며, 발생된 감속토크는 보조 출력 샤프트(40), 기어, 메인 출력 샤프트(20), 트랜스미션 입력 샤프트(31) 및 트랜스미션 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 작동챔버(54)에 채워진 작동유체가 일정량 이하로 배출되어 1차휠(51)과 2차휠(52) 사이에 작동유체의 저항이 작용하지 않으며, 이에 따라 감속토크를 발생시키지 않게 된다.
그러나 일반적인 유체식 리타더는 내부에 작동유체가 충진되고 배출되는데 특정 시간을 필요로 하며, 이는 리타더의 작동 및 비 작동 간 전환 시, 신속한 반응이 이루어지지 않아 감속토크를 발생시키는 반응속도가 느릴 뿐만 아니라, 비 작동 시 작동유체가 잔류함으로써, 드래그토크가 발생되어 동력 손실이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 리타더(50)에 휠 펌프(55) 및 채널(56)을 이용해 작동챔버(54) 내에 부압을 형성하는 방법이 있으나, 이 역시 작동유체를 충진 및 배출하는데 특정한 시간이 소요되므로 반응속도 저하 및 동력 손실이 불가피한 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제2012-7022041호("유체역학적 리타더를 갖는 구동 트레인", 2011.11.15.) 유럽 공개특허공보 제2015972호("HYDRODYNAMIC MACHINE", 2009.01.21.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량의 구동축과 연결되며 작동챔버에 채워지는 작동유체의 충진량에 따라 감속토크를 발생시키는 유체식 리타더에 있어서, 공압의 공급에 따른 터빈의 회전에 의해 발생하는 회전력을 이용한 과급방식으로 작동유체를 상기 작동챔버로부터 흡인하는 과급방식을 이용한 유체식 리타더에 관한 것이다.
본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더는 차량의 구동축과 연결되며 작동챔버에 채워지는 작동유체의 충진량에 따라 감속토크를 발생시키는 유체식 리타더에 있어서, 상기 작동챔버 내 상기 구동축에 연결되어 형성되며, 상기 구동축과 함께 회전되는 로터와, 상기 작동챔버 내 상기 로터와 이격되어 대향되게 배치되는 스테이터를 포함하는 리타더부; 및 상기 작동챔버 내 작동유체를 과급방식으로 흡인하는 작동유체흡인부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 작동유체흡인부는 공급되는 공압에 의해 회전되어 회전력을 발생시키는 터빈휠을 포함하는 터빈부; 상기 터빈휠과 샤프트를 통해 연결되어 상기 터빈휠의 회전에 대응하여 회전하는 컴프레서휠을 포함하며, 상기 작동챔버 내 작동유체를 흡인하여 배출하는 컴프레서부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외부에 작동유체흡인부가 구비되는 유체식 리타더는 공압부로부터 상기 터빈부로 공압을 공급하는 공압공급회로를 포함하며, 상기 공압공급회로는 상기 터빈부로 공급되는 공압을 제어하는 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 작동유체흡인부는 벤투리관인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더는 차량의 구동축과 연결되며 작동챔버에 채워지는 작동유체의 충진량에 따라 감속토크를 발생시키는 유체식 리타더에 있어서, 공압의 공급에 따른 터빈의 회전에 의해 발생하는 회전력을 이용하는 과급방식으로 작동유체를 상기 작동챔버로부터 흡인함으로써, 작동유체를 상기 작동챔버로부터 신속하게 배출시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더는 작동유체를 상기 작동챔버로부터 신속하게 배출시킬 수 있으므로, 잔류유체에 따른 동력의 낭비를 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더는 공압의 공급에 따른 터빈의 회전에 의해 발생하는 회전력을 이용하는 과급방식으로 작동유체를 상기 작동챔버로부터 흡인함으로써, 초기 부압상태를 유지시키므로, 작동유체가 상기 작동챔버로 신속하게 유입되게 할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더는 내부 유로의 구성과 가공 공정이 복잡한 종래의 펌프휠에 비해 구성이 간단하며, 리타더가 적용되는 차량의 구성이 단순해지는 장점이 있다.
도 1은 종래의 리타더가 연결된 구성을 나타낸 도면.
도 2는 종래 리타더의 블레이드 휠과 채널을 이용한 부압형성 구조를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더의 작동유체흡인부를 나타낸 도면.
도 5는 종래의 리타더가 적용된 상용차량의 냉각 회로를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더가 적용된 상용차량의 냉각 회로를 나타낸 도면.
이하, 상기한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 종래의 리타더가 연결된 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 종래 리타더의 블레이드 휠과 채널을 이용한 부압형성 구조를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더의 작동유체흡인부를 나타낸 도면이며, 도 5는 종래의 리타더가 적용된 상용차량의 냉각 회로를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 다른 과급방식을 이용한 유체식 리타더가 적용된 상용차량의 냉각 회로를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더는 작동챔버에 채워지는 작동유체의 충진량에 따라 감속토크를 발생시키는 유체식 리타더에 있어서, 상기 작동챔버 내부의 작동유체를 신속하게 배출시킬 수 있는 유체식 리타더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더는 공압의 공급에 따른 터빈의 회전에 의해 발생하는 회전력을 이용한 과급방식으로 작동유체를 상기 작동챔버로부터 흡인하는 작동유체흡인부를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더는 과급방식을 이용하여 작동유체를 상기 작동챔버로부터 흡인 가능함으로써, 초기 부압상태를 유지시키므로, 작동유체를 상기 작동챔버 내로 신속하게 유입시킬 수 있는 작동유체흡인부를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적에 의한 본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더는 도 3에 도시된 바와 같이, 크게 감속토크를 발생시키기 위한 리타더부(100)와 상기 리타더부(100)의 작동챔버(110) 내의 작동유체를 흡인하는 작동유체흡인부(200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
좀 더 상세하게 설명하자면, 상기 리타더부(100)는 상기 작동챔버(110) 내 상기 구동축(1)에 연결되어 형성되며, 상기 구동축(1)과 함께 회전되는 로터(120)와 상기 작동챔버(110) 내 상기 로터(120)와 이격되어 대향되게 배치되는 스테이터(130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 로터(120)는 상기 구동축(1)과 평행하게 연결되어 회전되는 회전축(2)과 연결되어 회전할 수 있는 등, 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.
상기 리타더부(100)는 상기 각동챔버(110)로 작동유체가 충진되거나 배출되어 상기 로터(120)의 회전에 의해 발생되는 작동유체의 저항에 의해 감속토크를 발생시키거나, 반대로 감속토크를 발생시키기 않을 수 있다.
상기 작동유체흡인부(200)는 상기에 기재된 바와 같이, 상기 작동챔버(110) 외부에 이격되어 형성되며, 상기 작동챔버(110) 내 작동유체를 흡인하여 배출시키는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 작동유체흡인부(200)는 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 터빈부(210)와 컴프레서부(220)로 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 터빈부(210)는 공급되는 공압에 의해 회전되어 회전력을 발생시키는 터빈휠(211)이 내부에 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 컴프레서부(220)는 상기 터빈휠(211)과 샤프트(230)를 통해 연결되어 상기 터빈휠(211)의 회전에 대응하여 회전하는 컴프레서휠(221)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 컴프레서휠(221)의 회전에 의해 상기 리타더부(100)의 작동챔버(110) 내 작동유체를 흡인하여 배출시키는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 작동유체흡인부(200)는 터보차저(turbo charger)의 작용과 유사한 작용을 통해 상기 작동챔버(110)내 작동유체를 흡인하여 배출시키는 것을 특징으로 한다.
이는 상기 작동유체흡인부(200)를 상기 작동챔버(110) 외부에 배치하되, 상기 터빈휠(211)이 공압에 의해 회전되어 회전력을 발생시키고, 이에 대응하여 컴프레서휠(221)이 회전됨으로써, 상기 작동챔버(110) 내 작동유체를 신속하게 흡인하여 배출시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 작동유체흡인부(200)는 종래의 리타더에 구비되어 작동챔버(110) 내 작동유체를 외부로 배출시키는 복잡한 유로를 가지는 펌프휠에 비해, 구성이 간단하여 설치가 쉬울 뿐만 아니라, 작동유체를 작동챔버(110) 내부로부터 신속하게 배출시켜 잔류유체의 작동챔버(110) 내 잔존 시간을 줄임으로써, 잔류유체에 의한 동력의 낭비를 방지할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 상기 터빈휠(211)이 공급되는 공압에 의해 회전되어 회전력을 발생시키고, 이에 대응하여 컴프레서휠(221)이 회전되어 상기 작동챔버(110) 내 작동유체를 신속하게 흡인시킬 수 있으므로, 이는 초기 부압상태를 유지시키므로, 상기의 작용과 반대로 신속하게 작동챔버(110) 내로 작동유체를 유입시킬 수 있는 장점이 있다.
아울러, 상기 작동유체흡인부(200)는 상기에 기재된 구성에 한정하지 않고, 벤투리관(venturi tube)으로도 형성할 수 있다.
상기 벤투리관은 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더는 공압을 공급하는 공압부로부터 상기 터빈부(210)로 공압을 공급하는 공압공급회로를 포함하며, 상기 공압공급회로는 상기 터빈부(210)로 공급되는 공압을 제어하는 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 작동유체흡인부(200)의 터빈부(210)로 공압을 공급하는 공압부는 차량의 구동 또는 냉각 및 종래 리타더의 펌프휠로 공압을 공급하는 것으로 형성될 수 있으며, 상기 작동유체흡인부(200)의 터빈부(210)로 원활하게 공압을 공급할 수 있다면 형상 및 위치에 한정하지 않고 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.
하나의 실시예로서, 도 5에 도시된 회로는 종래의 리타더가 적용된 상용차량의 냉각 회로를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 리타더가 적용된 상용차량은 펌프휠로 공압을 공급하는 3/2way 회로에서 공압이 공급되어, 착동챔버 내부의 작동유체를 흡인 또는 공급할 수 있다.
반면, 도 6에 도시된 회로는 본 발명에 따른 과급방식을 이용한 유체식 리타더가 적용된 상용차량 냉각 회로를 나타낸 것이다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 기존의 3/2way 밸브를 4/2way밸브로 변경하여, 기존의 펌프휠로 공급되는 공압을 상기 작동유체흡인부(200)로 공급할 수 있다.
물론, 이는 하나의 실시예로서, 상기에 기재된 바와 같이, 다양한 공압 공급의 실시예가 가능함은 물론이다.
아울러, 상기 제어밸브는 상기 공압공급회로에 구비되어 상기 터빈부(210)로 공급되는 공압을 제어 가능함으로써, 작동유체를 흡인하기 위한 공압량 또는 공급되는 시간을 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 작동유체흡인부(200)를 사용하지 않을 경우, 공급되는 공압을 차단함으로써 상기 작동유체흡인부(200)의 동작을 멈추게 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
100 : 리타더
110 : 작동챔버
120 : 로터
130 : 스테이터
200 : 작동유체흡인부
210 : 터빈부
211 : 터빈휠
220 : 컴프레서부
221 : 컴프레서휠
230 : 샤프트
1 : 구동축
2 : 회전축
3 : 펌프휠

Claims (4)

  1. 차량의 구동축과 연결되며 작동챔버에 채워지는 작동유체의 충진량에 따라 감속토크를 발생시키는 유체식 리타더에 있어서,
    상기 작동챔버 내 상기 구동축에 연결되어 형성되며, 상기 구동축과 함께 회전되는 로터와,
    상기 작동챔버 내 상기 로터와 이격되어 대향되게 배치되는 스테이터를 포함하는 리타더부; 및
    상기 작동챔버 내 작동유체를 과급방식으로 흡인하는 작동유체흡인부;를 포함하며,
    상기 작동챔버의 외부에 구비된 작동유체흡인부는,
    공급되는 공압에 의해 회전되어 회전력을 발생시키는 터빈휠을 포함하는 터빈부; 및 상기 터빈휠과 샤프트를 통해 연결되어 상기 터빈휠의 회전에 대응하여 회전하는 컴프레서휠을 포함하며, 상기 작동챔버 내 작동유체를 흡인하여 배출하는 컴프레서부;를 포함하며,
    상기 유체식 리타더는 공압부로부터 상기 터빈부로 공압을 공급하는 공압공급회로를 포함하며, 상기 공압공급회로는 상기 터빈부로 공급되는 공압을 제어하는 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 과급방식을 이용한 유체식 리타더.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 작동유체흡인부는
    벤투리관인 것을 특징으로 하는 과급방식을 이용한 유체식 리타더.
KR1020150090322A 2015-06-25 2015-06-25 과급방식을 이용한 유체식 리타더 KR101671004B1 (ko)

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