KR101724725B1

KR101724725B1 - 차량의 냉각 팬 구동 시스템

Info

Publication number: KR101724725B1
Application number: KR1020110056163A
Authority: KR
Inventors: 변형석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2011-06-10
Publication date: 2017-04-10
Also published as: KR20120136937A

Abstract

본 발명은 차량용 냉각 팬 구동 시스템을 제공하기 위한 것으로, 회전자를 갖는 유압식 리타더와, 내부에 오일을 저장하는 오일탱크와, 유압식 리타더의 회전자에 의해 구동되어 오일탱크의 유압을 펌핑하는 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프와, 가변형 유압 피스톤 펌프에 의해 펌핑된 오일의 압력을 저장하는 압력저장장치와, 압력저장장치에 의해 저장된 유체에 의해 구동되는 유체모터와, 상기 유체모터의 구동에 따라 회전하는 냉각 팬을 구비함으로써, 제동 에너지의 회생이 가능한 차량용 냉각팬 구동 시스템을 제공한다.

Description

차량의 냉각 팬 구동 시스템{DRIVING SYSTEM OF COOLING FAN FOR VEHICLE}

본 발명은 유압식 리타더를 이용하여 유압을 축적하여 냉각 팬을 구동하는 차량의 냉각 팬 구동 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 대형 자동차에는 보조 브레이크가 장착되어 있는데 이러한 보조 브레이크는 자동차의 구동축에 리타더(retarder)가 장착되어 자동차의 정차시(브레이크 작동시)에 리타더를 작동시켜 구동축을 제동시킴으로써, 자동차의 제동력을 향상시키는 역할을 한다.

이러한 리타더는 추진축의 중간부위에 설치되거나, 변속기의 출력단에 일체로 사용되고, 또한 그 작동방식에 있어 전자식과 유체식으로 분류되는데, 유체식 리타더는 고속으로 회전하는 변속기의 회전력을 감속시키기 위하여 오일의 저항을 이용하므로 작동시 내부에서 상당한 열이 발생되게 된다.

또한, 이러한 유체식 리타더는 제동시 발생하는 에너지가 오일의 열 에너지로 변환되어 에너지의 회생이 불가능하고 오히려 제동시 발생하는 열로 추가적인 냉각을 위한 팬 구동이 필요하며 리타더 오일 냉각을 위해 엔진과 리타더 사이에 호스 및 파이프가 별도로 구비되도록 마련된다.

본 발명의 일측면은 리타더 제동시 발생하는 기계적 에너지를 오일의 압력에너지로 축적하여 냉각팬을 구동하는 차량용 냉각 팬 구동 시스템을 제공한다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 차량용 냉각 팬 구동 시스템은 회전자를 갖는 유압식 리타더와, 내부에 오일을 저장하는 오일탱크와, 상기 유압식 리타더의 회전자에 의해 구동되어 상기 오일탱크의 유압을 펌핑하는 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프와, 상기 가변형 유압 피스톤 펌프에 의해 펌핑된 오일의 압력을 저장하는 압력저장장치와, 상기 압력저장장치에 의해 저장된 유체에 의해 구동되는 유체모터와, 상기 유체모터의 구동에 따라 회전하는 냉각 팬을 구비할 수 있다.

또한, 상기 압력저장장치와 상기 유압모터 사이에는 상기 압력저장장치에 의해 저장된 압력을 제어하기 위한 압력제어장치를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프는 상기 회전자(31)에 의해 구동되는 경사판과, 상기 경사판에 연결되어 경사판의 회전에 의해 왕복 운동하는 복수의 피스톤을 포함할 수 있다.

또한, 휠에 회전력을 전달하는 프로펠러 샤프트에 연결된 트랜스미션과, 상기 프로펠러 샤프트에 동력을 선택적으로 전달하는 클러치를 더 포함하고, 상기 회전자는 상기 프로펠러 샤프트와 연동하여 회전될 수 있다.

또한, 초기 차량 주행시 상기 트랜스미션의 출력은 상기 프로펠러 샤프트 및 상기 회전자에 전달되어 상기 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프를 동작시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 제동시 상기 트랜스미션의 출력은 상기 클러치의 연결 해제에 의해 상기 프로펠러 샤프트에 전달되지 않으며, 상기 프로펠러 샤프트의 회전력은 상기 유압식 리타더의 회전자에 전달되어 상기 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프를 동작시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 압력저장장치의 오일 압력이 완충된 경우에는 상기 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프의 경사판의 각도는 중립의 위치에 배치되어 상기 트랜스미션의 출력을 상기 프로펠러 샤프트로 전부 전달되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 의한 차량의 냉각 팬 구동 시스템은 리타더 작동시 기계적 에너지의 열에너지의 변환이 없으므로 기존 리타더 시스템에서 오일쿨러 삭제, 리타더로의 냉각수 공급을 위한 호스 및 파이프를 삭제할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시 예에 의한 차량의 냉각 팬 구동 시스템은 기존의 V-벨트 팬 구동방식에서 유압식 팬 구동방식을 채용함으로써 쿨링 팩키지 설치의 위치 제약이 줄어들어 쿨링모듈 사이즈의 축소가 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 냉각 팬 구동 시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 사판식 가변용량 유압펌프를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 실시예의 초기 차량 주행시 에너지 전달 경로를 나타낸 것이다.
도 4는 본 실시예의 제동시 에너지 전달 경로를 나타낸 것이다.
도 5는 본 실시예의 압력저장장치의 오일 압력 완충시 에너지 전달 경로를 나타낸 것이다.

이하에서는 상기와 같은 본 발명의 차량의 냉각 팬 구동 시스템의 기술적 사상에 따른 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 냉각 팬 구동 시스템을 개략적으로 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 사판식 가변용량 유압펌프를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1 및 도 2을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 차량의 냉각 팬 구동 시스템은 엔진의 플라이 휠(10)과 치합되는 보조기어(20)와, 보조기어(20)에 의해 구동되는 유압식 리타더(30)와, 내부에 오일을 저장하는 오일탱크(40)와, 유압식 리타더(30)의 회전자(31)에 의해 발생된 동력에 따라 오일탱크(40)의 유압을 펌핑하는 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프(50)와, 가변형 유압 피스톤 펌프(50)에 의해 펌핑된 오일의 압력을 저장하는 압력저장장치(60)와, 압력저장장치(60)에 의해 저장된 유체에 의해 구동되는 유압모터(70)와, 유압모터(70)의 구동에 따라 회전하는 냉각 팬(80)과, 유압모터(70)와 압력저장장치(60) 사이에 연결되어 압력저장장치(60)에 의해 저장된 압력을 제어하는 압력제어장치(90)를 포함한다.

유압식 리타더(30)는 제동 작동시 차량의 구동축을 제동시킴으로써 차량의 제동력을 향상시키기 위한 역할을 하는 것으로서, 보조기어(20)의 구동력에 의해 회전하는 회전자(31)를 구비하고, 회전자(31)는 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프(50)의 경사판(51)과 연결되어 있다.

이러한 유압식 리타더(30)는 구동엔진(미도시)의 프로펠러 샤프트(17)와 구동 연결되어 있는 트랜스미션(15)(도 3참조)의 동력인출장치를 통해 회전 구동되는 회전자(31)(rotor)를 구비하고, 회전자(31)는 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프(50)를 구동한다.

트랜스미션(15)에는 가변형 유압 피스톤 펌프(50)에 동력을 선택적으로 전달하는 전자 클러치(16)가 구비된다.

가변형 유압 피스톤 펌프(50)는 경사판(51)을 회전시켜 경사판(51)에 연결된 피스톤(53)이 작동유를 흡입하여 압축시킨 후 토출함으로써 압력을 형성하는 것으로서, 경사판(51)과 피스톤(53) 헤드 부분 사이에는 스프링(미도시)에 의하여 항상 닿아 있도록 하여 유압식 리타더(30)의 회전자(31)가 회전되면 경사판(51)에 의하여 피스톤(53)은 왕복 운동을 하게 됨으로써 흡입과 토출을 하게 된다. 이러한 가변형 유압 피스톤 펌프(50)는 공지된 구성으로서 자세한 설명은 생략한다.

이를 통해, 리타더(30)의 제동시 발생되는 기계 에너지는 가변형 유압 피스톤 펌프(50)에 의해 오일의 압력 에너지로 변환되고, 이러한 오일의 압력 에너지는 압력저장장치(60)에 저장된다.

압력저장장치(60)에 저장된 오일은 냉각 팬(80)을 구동하기 위한 유압모터(70)를 구동하기 위한 작동유로 공급된다.

유압모터(70)와 압력저장장치(60) 사이의 유압라인(45)에는 압력저장장치(60)로부터 공급되는 작동유를 제어하여 유압모터(70)의 동작을 제어하기 위한 압력제어장치(90)가 구비된다.

압력제어장치(90)는 유압모터(70)의 동작을 제어하기 위한 것으로서, 유압모터(70)에 공급되는 작동유의 방향, 압력 또는 유량을 변화시키는 장치로서, 통상의 유압밸브를 조합한 유압회로로 구성될 수 있다. 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이한 것이므로 그 구체적인 구성에 대한 설명은 생략한다.

이하에서는 본 실시예의 냉각 팬 구동 시스템의 작동에 대하여 살펴본다. 도 3은 본 실시예의 초기 차량 주행시 에너지 전달 경로를 나타낸 것이고, 도 4는 본 실시예의 제동시 에너지 전달 경로를 나타낸 것이고, 도 5는 본 실시예의 압력저장장치의 오일 압력 완충시 에너지 전달 경로를 나타낸 것이다.

초기 차량 주행시 엔진이 구동되면 도 3에 도시된 바와 같이, 엔진의 동력을 전달받는 트랜스미션(15) 내의 전자클러치(16)는 연결되어 트랜스미션(15)의 동력은 프로펠러 샤프트(17) 및 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프(50)에 일정압력 이하시 까지 전달되어 유압은 충전된다. 이 경우 피스톤 펌프(50)의 경사판(51)의 경사각은 최대로 형성한다.

이후, 리타더(30)를 통해 제동되는 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이, 트랜스미션(15) 내의 전자클러치(16)는 연결 해제되고, 프로펠러 샤프트(17)의 제동력은 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프(50)를 동작시켜 유압을 생성한다. 이 경우 피스톤 펌프(50)의 경사판(51)의 경사각도를 적절히 변경하여 리타더(30)의 단수 조정(회생제동:유압생성) 역할을 한다.

그리고, 압력저장장치(60) 내의 오일의 압력이 완충된 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프(50)의 경사판(51)의 각도를 중립으로 시키면 피스톤(53)의 왕복 운동은 정지되므로 작동유 토출은 중지됨에 따라 트랜스미션(15)의 출력은 차량의 구동력으로 전부 전달되게 된다.

이러한 구성을 통하여, 제동시 발생하는 기계적 에너지를 오일의 압력 에너지로 변환, 축적함으로써 제동 에너지의 회생이 가능하고, 리타더(30) 작동시 기계적 에너지의 열 에너지로의 변환이 없으므로 기존의 리타더 시스템에서의 오일쿨러를 삭제하고, 엔진측에서 리타더로의 냉각수 공급을 위한 호스 및 파이프를 삭제가 가능해진다.

또한, 리타더 사용시 발생되는 열로 인한 추가적인 팬 구동 에너지의 소모가 없음으로 연비가 개선될 뿐만 아니라, 유압식 팬 구동방식을 택함에 따라서 쿨링 패키지의 위치 제약이 없어 쿨링모듈 사이즈의 축소가 가능해진다.

이상에서는 특정의 실시예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 상기한 실시예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

15 - 트랜스미션 16 - 클러치
17 - 프로펠러 샤프트 30 - 리타더
31 - 회전자 40 - 오일탱크
50 - 펌프 51 - 경사판
53 - 피스톤 60 - 압력저장장치
70 - 유압모터 80 - 냉각 팬
90 - 압력저장장치

Claims

회전자(31)를 갖는 유압식 리타더(30)와;
내부에 오일을 저장하는 오일탱크(40)와;
상기 유압식 리타더(30)의 회전자(31)에 의해 구동되어 상기 오일탱크(40)의 유압을 펌핑하는 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프(50)와;
상기 가변형 유압 피스톤 펌프(50)에 의해 펌핑된 오일의 압력을 저장하는 압력저장장치(60)와;
상기 압력저장장치(60)에 의해 저장된 유체에 의해 구동되는 유압모터(70)와;
상기 유압모터(70)의 구동에 따라 회전하는 냉각 팬(80)을 포함하고,
휠에 회전력을 전달하는 프로펠러 샤프트(17)에 연결된 트랜스미션(15)과;
상기 프로펠러 샤프트(17)에 동력을 선택적으로 전달하는 클러치(16)를 더 포함하고;
상기 회전자(31)는 상기 프로펠러 샤프트(17)와 연동하여 회전되는 것
을 특징으로 하는 차량의 냉각 팬 구동 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 압력저장장치(60)와 상기 유압모터(70) 사이에 구비되어서 상기 압력저장장치(60)에 의해 저장된 압력을 제어하기 위한 압력제어장치(90)
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 팬 구동 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프(50)는 상기 회전자(31)에 의해 구동되는 경사판(51)과;
상기 경사판(51)에 연결되어 경사판(51)의 회전에 의해 왕복 운동하는 복수의 피스톤(53)
을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 냉각 팬 구동 시스템.
삭제
청구항 1에 있어서, 초기 차량 주행시 상기 트랜스미션(15)의 출력은 상기 프로펠러 샤프트(17) 및 상기 회전자(31)에 전달되어서 상기 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프(50)를 동작시키는 것
을 특징으로 하는 차량의 냉각 팬 구동 시스템.
청구항 1에 있어서, 제동시 상기 트랜스미션(15)의 출력은 상기 클러치(16)의 연결 해제에 의해 상기 프로펠러 샤프트(17)에 전달되지 않도록 구성되고;
상기 프로펠러 샤프트(17)의 회전력은 상기 유압식 리타더(30)의 회전자(31)에 전달되어 상기 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프(50)를 동작시키는 것
을 특징으로 하는 차량의 냉각 팬 구동 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 압력저장장치(60)의 오일 압력이 완충된 경우에는 상기 사판식 가변형 유압 피스톤 펌프(50)의 경사판(51)의 각도는 중립의 위치에 배치되어 상기 트랜스미션(15)의 출력을 상기 프로펠러 샤프트(17)로 전부 전달되게 구성된 것
을 특징으로 하는 차량의 냉각 팬 구동 시스템.