KR20110108360A - 리타더 혹은 유체역학적 클러치를 갖는 차량 냉각 회로 - Google Patents
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Abstract
본 발명은
- 냉각 회로 내의 냉각 매체 펌프(1)에 의해 순환되는 냉각 매체를 가지며;
- 냉각 매체에 의해 냉각되는 차량 구동 엔진(2) 및/또는 다른 열-발생 어셈블리를 가지며;
- 구동 1차 블레이드 휠(4) 및 2차 블레이드 휠(5)을 포함하고, 선택적으로 작업 매체로 충전될 수 있으며 상기 1차 블레이드 휠(4)로부터 상기 2차 블레이드 휠(5)로 유체역학적으로 토크를 전달하기 위하여 상기 작동 매체가 원하는 대로 배출될 수 있는 환상면의 작업공간(6)을 함께 형성하는 유체역학적 리타더(3)를 가지며;
- 상기 유체역학적 리타더(3)의 작동 매체는 동시에 또한 냉각 회로의 냉각 매체이며, 그리고
- 유체역학적 리타더(3)는 동시에 냉각 매체 펌프(1)로서 작동하며 냉각 회로 내의 냉각 매체를 순환하기 위하여 냉각 매체 상에 펌핑 효과를 제공하는, 특히 엔진 냉각 회로인, 차량 냉각 회로에 관한 것이다.
본 발명은 첫 번째 작동 상태(제동 작동)에서 그것이 선택적으로 고정될 수 있거나 혹은 유체역학적으로 1차 블레이드 휠(4)을 제동하기 위하여 회전 방향과 반대로 구동되며, 두 번째 작동 상태(펌핑 작동)에서 1차 블레이드 휠(4)의 속도 혹은 동일한 방향으로 1차 블레이드 휠(4)과 함께 1차 블레이드 휠(4)보다 늦은 특정 속도 차이에서 순환하는 것과 같이 부분적으로 또는 완전히 풀 수 있는 것과 같은 방법으로 2차 블레이드 휠(5)이 브레이크(7) 혹은 1차 블레이드 휠(4)의 구동과 반대로 움직이는 드라이브와 관련되는 것을 특징으로 한다.
- 냉각 회로 내의 냉각 매체 펌프(1)에 의해 순환되는 냉각 매체를 가지며;
- 냉각 매체에 의해 냉각되는 차량 구동 엔진(2) 및/또는 다른 열-발생 어셈블리를 가지며;
- 구동 1차 블레이드 휠(4) 및 2차 블레이드 휠(5)을 포함하고, 선택적으로 작업 매체로 충전될 수 있으며 상기 1차 블레이드 휠(4)로부터 상기 2차 블레이드 휠(5)로 유체역학적으로 토크를 전달하기 위하여 상기 작동 매체가 원하는 대로 배출될 수 있는 환상면의 작업공간(6)을 함께 형성하는 유체역학적 리타더(3)를 가지며;
- 상기 유체역학적 리타더(3)의 작동 매체는 동시에 또한 냉각 회로의 냉각 매체이며, 그리고
- 유체역학적 리타더(3)는 동시에 냉각 매체 펌프(1)로서 작동하며 냉각 회로 내의 냉각 매체를 순환하기 위하여 냉각 매체 상에 펌핑 효과를 제공하는, 특히 엔진 냉각 회로인, 차량 냉각 회로에 관한 것이다.
본 발명은 첫 번째 작동 상태(제동 작동)에서 그것이 선택적으로 고정될 수 있거나 혹은 유체역학적으로 1차 블레이드 휠(4)을 제동하기 위하여 회전 방향과 반대로 구동되며, 두 번째 작동 상태(펌핑 작동)에서 1차 블레이드 휠(4)의 속도 혹은 동일한 방향으로 1차 블레이드 휠(4)과 함께 1차 블레이드 휠(4)보다 늦은 특정 속도 차이에서 순환하는 것과 같이 부분적으로 또는 완전히 풀 수 있는 것과 같은 방법으로 2차 블레이드 휠(5)이 브레이크(7) 혹은 1차 블레이드 휠(4)의 구동과 반대로 움직이는 드라이브와 관련되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 차량 냉각 회로(vehicle cooling circuit), 특히 견인(traction) 혹은 차량의 유닛의 구동을 의미하는, 유체역학적 제동용 유체역학적 리타더(hydrodynamic retarder) 혹은 차량의 유체역학적 구동용 유체역학적 커플링(coupling)을 포함하는, 트럭, 승용차, 철도 차량 혹은 다른 자동차의 엔진 냉각 회로에 관한 것이다.
유체역학적 리타더가 배열되는 냉각 회로들이 알려져 있다. 독일특허 DE 103 46 066 A1은 내연기관의 냉각을 위하여 냉각 매체를 순환시키는 냉각 매체 펌프(cooling medium pump), 및 리타더의 작동 매체가 동시에 냉각 회로의 냉각 매체인, 유체역학적 리타더를 포함하는 차량 냉각 회로를 설명한다. 이 경우에 있어서, 리타더는 동시에 냉각 매체 펌프를 나타낸다.
독일특허 DE 44 08 349 C2는 유사한 배열을 설명하는데, 리타더는 또한 비 제동 작동(non-braking operation)에서 작동 매체로 충전된다.
비록 알려진 차량 냉각 회로들이 낮은 동력 손실을 나타내나, 여전히 추가적인 개량의 여지가 존재한다. 바람직한 리타더들이 때때로 펌핑 작동(pumping operation, 비 제동 작동)에서 역효율을 나타낸다는 것이 알려져 왔다. 이는 아직까지 비 제동 작동에서 리타더의 흐름 행동(flow behavior)이 실제로 리타더 작동에서의 그것과 상응한다는 사실에 기인한다. 그 결과, 종래의 제동 작동에서 확실히 바람직하며 차량의 최적 감속에 기여하는 유동 관련 손실들은 펌핑 작동에서, 즉, 리타더가 제동을 위하여 사용되지 않을 때 효율에 대한 부정적 효과를 갖는다.
따라서 본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 예방하는 차량 냉각 회로를 제공하는 것이다. 특히, 비 제동 작동에서의 펌프로서 고효율을 제공하며 종래의 회전 펌프(rotation pump)에 더하여 냉각 회로에서 보조 펌프(supplementary pump)로서 사용될 수 있는 유체역학적 리타더가 제공된다.
본 발명에 따른 목적은 독립항에 따른 냉각 회로에 의해 달성된다. 종속항은 본 발명의 바람직한 실시 예들을 나타낸다.
본 발명에 따른 차량 냉각 회로, 예를 들면, 엔진 냉각 회로는 냉각 회로 내의 냉각 매체 펌프에 의해 순환되는 냉각 매체, 및 냉각 매체에 의해 냉각되는 차량 구동 엔진 및/또는 다른 열 발생 어셈블리(heat-generating assembly)를 포함한다. 본 발명에 따라, 선택적으로 작동 매체로 충전될 수 있는 있으며 1차 블레이드 휠로부터 2차 블레이드 휠로 유체역학적으로 토크(torque)를 전달하기 위하여 원하는 대로 배출될 수 있는 환상면의(toroidal) 작업공간을 함께 형성하는, 구동 1차 블레이드 휠(driven primary blade wheel) 및 2차 블레이드 휠을 포함하는 유체역학적 리타더가 제공되는데, 상기 유체역학적 리타더의 작동 매체는 또한 냉각 회로의 냉각 매체이며, 유체역학적 리타더는 또한 냉각 매체 펌프 혹은 부가적으로 제공되는 냉각 매체 펌프로서 작동하며, 냉각 회로에서 냉각 매체를 순환하기 위하여 냉각 매체 상에 펌핑 효과를 야기한다. 본 발명에 따라, 2차 블레이드 휠은 선택적으로 제 1 작동 상태(제동 작동)에서 고정될 수 있거나 또는 1차 블레이드 휠을 유체역학적으로 제동하기 위하여 1차 블레이드 휠의 회전 방향과 반대로 구동될 수 있으며, 제 2 작동 상태(펌핑 작동)에서, 그것이 1차 블레이드 휠의 속도에서 혹은 동일한 방향으로 1차 블레이드 휠과 함께 1차 블레이드 휠보다 느린 미리 결정된 속도 차이에서 순환하는 것과 같이 부분적으로 혹은 완전히 풀 수 있는 것과 같은 방법으로 브레이크(brake) 또는 1차 블레이드 휠의 구동에 반대로 움직이는 드라이브(drive)와 관련된다.
제동 작동에서 반대 방향에서의 2차 휠의 고정 혹은 구동의 측정 결과, 작업공간에서 자오선 구성요소(meridian component)를 갖는 회로 흐름의 형성이 실제로 달성된다. 2차 블레이드 휠의 고정은 100%의 미끄러짐(slippage)과 상응하며, 반면에 1차 블레이드 휠과 같거나 약간 다른 속도를 갖는 반대 방향에서의 2차 휠의 구동은 약 200%의 미끄러짐과 상응한다. 다른 한편으로는, 1차 휠을 제동하는 어떠한 각각의 유체역학적 회로 흐름도 2차 블레이드 휠의 등방향성(equidirectional) 및 특히 자유로운 순환 혹은 동반(entrainment)에 의해 펌핑 작동에서 형성되지 않는다. 1차 휠은 따라서 냉각 매체 펌프로서 비 제동 방식으로 작동할 수 있다.
특히 바람직한 방식으로, 1차 블레이드 휠은 작업공간으로부터 떨어져 직면하는 면 상에서 냉각 매체를 가속하고 전달하기 위한 리어 블레이딩(rear blading)을 갖는다. 리어 블레이딩의 블레이드는 1차 블레이드 휠의 전체 외부 주변을 넘어 확장할 수 있거나, 혹은 단지 일부분 상에(예를 들면 영역 중앙의 영역 내) 제공될 수 있으며 특히 완전히 1차 블레이드 휠로 배열될 수 있다.
바람직하게는, 서로 인접하며 작업공간 내에 위치하는 1차 블레이드 휠의 블레이드는 작동 블레이드 챔버를 한정하며 리어 블레이딩의 서로 인접한 블레이드는 리어 블레이드 챔버를 형성하는데, 상기 작동 블레이드 챔버 및 리어 블레이드 챔버는 1차 블레이드 휠 내의 개구부(opening)를 거쳐 서로 흐름 연결(flow connection)된다. 개구부는 작동 매체 입구(working medium inlet) 및 작동 매체 출구(working medium outlet)을 형성하는데, 따라서 작동 매체는 작업공간 외부 및 따라서 하나의 작동 블레이드 챔버 혹은 복수의 작동 블레이드 챔버 외부로 흐를 것이며 따라서 작동 매체 출구를 통하여 작동 블레이드 챔버, 혹은 복수의 작동 블레이드 챔버 외부로 흐를 것이며 리어 블레이딩의 블레이드 및 작동 매체 출구를 거쳐 작업공간 내로 다시 역류(flow back)할 것이다. 바람직하게는, 1차 블레이드 휠의 회전 방향과 관련하여 1차 블레이드 휠의 블레이드의 정면의 영역에서의 1차 블레이드 휠 내의 내부 상에 방사상으로(radially) 작동 매체 출구가 제공되며, 반면에 작동 매체 입구는 1차 블레이드 휠의 블레이드의 후면(rear side)의 영역에서의 외부 상에 방사상으로 1차 블레이드 휠 내에 도입된다. 이러한 배열의 결과로서 블레이드의 정면(압력 면) 주위를 흐르는 고압의 작동 매체가 내부로부터 작동 매체 출구를 통하여 작업공간 외부로 방사상으로 흐르는 것이 보장된다. 거기로부터 작동 매체는 작동 매체 입구를 통하여 작업공간 내로 역류하는데, 상기 1차 블레이드 휠의 블레이드의 후면 상의 압력은 정면 상보다 낮으며, 따라서 작동 매체는 작업공간 내로 "흡수"된다. 효율 및 그에 따른 리타더의 펌핑 효과는 따라서 상당히 향상될 것이다.
바람직하게는, 차량 냉각 회로에 또 다른 냉각 매체 펌프가 제공된다.
본 발명의 대안의 실시 예에 따라, 예를 들면 엔진 냉각 회로와 같은 차량 냉각 회로는 냉각 매체 펌프에 의해 회로 내에서 회전하는 냉각 매체, 및 냉각 매체에 의해 냉각되는 차량 구동 엔진 및/또는 다른 열 발생 어셈블리를 포함한다. 선택적으로 작동 매체로 차 있을 수 있으며 상기 1차 블레이드 휠로부터 상기 2차 블레이드 휠로 유체역학적으로 토크(torque)를 전달하기 위하여 원하는 대로 배출될 수 있는 환상면의 작업공간을 함께 형성하는, 구동 1차 블레이드 휠 및 2차 블레이드 휠을 포함하는 유체역학적 리타더가 더 제공되는데, 상기 유체역학적 커플링의 작동 매체는 또한 냉각 회로의 냉각 매체이며, 유체역학적 커플링의 2차 블레이드 휠은 비틀림 방지(torsion proof) 방식으로 냉각 매체 펌프와 연결된다. 본 발명에 따라, 2차 블레이드 휠은 그것이 제 1 작동 상태(제동 작동)에서 선택적으로 고정될 수 있거나 또는 1차 블레이드 휠을 유체역학적으로 제동하기 위하여 1차 블레이드 휠의 회전 방향과 반대로 구동될 수 있으며, 제 2 작동 상태(펌핑 작동)에서, 그것이 동일한 방향으로 1차 블레이드 휠과 함께 대략 1차 블레이드 휠의 속도에서 또는 1차 블레이드 휠보다 느린 지정된 속도 차이에서 순환하는 것과 같이 부분적으로 혹은 완전히 풀 수 있는 것과 같은 방법으로 브레이크 또는 1차 블레이드 휠의 구동에 반대로 움직이는 드라이브와 관련된다.
본 발명은 실시 예들을 참조하여 설명될 것이다:
도 1은 본 발명에 따른 차량 냉각 회로의 개략도를 도시한다;
도 2는 본 발명에 따른 리타더의 제 1 실시 예를 도시한다;
도 3은 본 발명에 따른 리타더의 또 다른 실시 예를 도시한다;
도 4a, 4b는 도 2에 따른 실시 예의 다른 개발에 의한 또 다른 실시 예를 도시한다;
도 5는 도 4에 따른 본 발명에 따른 리타더의 1차 블레이드 휠 영역의 개발도를 도시한다;
도 5a는 도 5의 A뷰 방향에서의 상세도를 도시한다;
도 6은 본 발명에 따른 리타더의 또 다른 실시 예를 도시한다;
도 7은 본 발명에 따른 리타더의 동등한 회로 다이어그램을 도시한다;
도 8은 펌핑 작동에서 본 발명에 따른 리타더의 볼륨 유동/압력 다이어그램을 도시한다;
도 9는 본 발명에 따른 차량 냉각 회로의 또 다른 실시 예의 개략도를 도시한다;
도 1은 본 발명에 따른 차량 냉각 회로의 개략도를 도시한다;
도 2는 본 발명에 따른 리타더의 제 1 실시 예를 도시한다;
도 3은 본 발명에 따른 리타더의 또 다른 실시 예를 도시한다;
도 4a, 4b는 도 2에 따른 실시 예의 다른 개발에 의한 또 다른 실시 예를 도시한다;
도 5는 도 4에 따른 본 발명에 따른 리타더의 1차 블레이드 휠 영역의 개발도를 도시한다;
도 5a는 도 5의 A뷰 방향에서의 상세도를 도시한다;
도 6은 본 발명에 따른 리타더의 또 다른 실시 예를 도시한다;
도 7은 본 발명에 따른 리타더의 동등한 회로 다이어그램을 도시한다;
도 8은 펌핑 작동에서 본 발명에 따른 리타더의 볼륨 유동/압력 다이어그램을 도시한다;
도 9는 본 발명에 따른 차량 냉각 회로의 또 다른 실시 예의 개략도를 도시한다;
도 1은 본 발명에 따른 차량 냉각 회로의 개략도를 도시한다. 냉각 매체의 흐름의 방향에서 도시되는 것과 같이 차량 구동 엔진(2), 온도조절기(24) 및 열교환기(23)가 서로 뒤에서 스위치된다. 게다가, 작동 매체를 위한 보정 리저버(compensating reservoir, 22)가 제공된다. 이 경우에 있어서, 유체역학적 리타더(3)는 냉각 회로 내의 차량 구동 엔진(2)과 평행하게 스위치되는데, 그것의 작동 매체는 동시에 냉각 매체이다. 냉각 매체는 물, 오일 혹은 물 혼합물일 수 있다. 이 경우에 있어서, 유체역학적 리타더가 1차 리타더로서 배열되는데, 이는 트랜스미션(21)을 우회하거나 혹은 트랜스미션(21)의 1차 면(side)에 결합함으로써 특히 직접적인 방법으로, 예를 들면 디젤 엔진으로서 배열될 수 있는, 차량 구동 엔진(2)의 드라이브 혹은 크랭크샤프트를 감속한다는 것을 의미한다. 2차 리타더로서의 배열이 또한 가능할 수 있다. 이 경우에 있어서 그것은 트랜스미션(21)의 출력 면, 특히 트랜스미션(21)의 동력 인출 샤프트(power take-off shaft) 혹은 트랜스미션(21) 뒤의 유니버설 샤프트와 구동 연결일 수 있다.
리타더(3)는 비 제동 작동에서 및 특히 또한 제동 작동에서 냉각 매체 펌프(1)로서 작동한다. 따라서 냉각 매체를 순환하기 위하여 단독으로 사용될 수 있다. 부가적인 냉각 매체 펌프(도시되지 않음)가 대안으로 제공될 수 있는데, 따라서 그때 리타더(3)는 보조 혹은 지원 펌프로서 작동할 것이다.
도 2는 제 1 실시 예에 따른 유체역학적 리타더(3)의 특히 바람직한 설정을 도시한다. 그것은 특히 외부로부터 작동 매체가 배출되거나 충전될 수 있는 환상면의 작업공간을 형성하는, 1차 블레이드 휠(4) 및 2차 블레이드 휠(5)을 포함한다. 제동 작동에서뿐만 아니라 펌핑 작동에서 모두 작업공간의 충전은 공급 라인(feed line, 29) 및 작동 매체를 전달하는 방식으로 공급 라인(29)과 연결되는 1차 블레이드 휠(4) 내로 도입되는 작동 매체 입구(25)를 거쳐 발생한다. 이 경우에 있어서, 작동 매체 입구(25)는 비스듬한 보어홀(oblique borehole)로서 배열되는데, 이는 그것이 리타더의 세로 축과 관련된 각도에서 배열되는 것을 의미한다. 예를 들면, 작동 매체 입구(25)는 1차 블레이드 휠(4)의 하나의 블레이드(10) 혹은 복수의 블레이드(10) 내에 도입될 수 있다. 1차 블레이드 휠(4) 및 2차 블레이드 휠(5)은 서로 직면하는 면을 갖는 분리 갭(separating gap, 16)을 형성하며, 상기 갭은 작업공간(6)으로부터 작동 매체를 배출하기 위하여 작동 매체 출구(18)와 소통한다. 작동 매체 출구(18)는 여기서는 외부 상에 방사상으로 배열되며 분리 갭(16)을 둘러싼다.
도 2에 도시된 것과 같이, 1차 블레이드 휠(4)은 작업공간(6)으로부터 떨어져 직면하는 면 상에 리어 블레이딩(rear blading, 8)을 갖는데, 상기 블레이딩은 복수의 블레이드(9)를 포함한다. 그것들은 특히 리타더가 1차 블레이드 휠(4)로부터 2차 블레이드 휠(5)로의 토크 전달에 의한 유체역학적 제동을 위하여 사용되지 않는 작동 상태 동안을 의미하는, 펌핑 작동에서 리타더를 통한 전달 볼륨 흐름(conveying volume flow)을 증가시키기 위하여 사용된다. 이러한 목적을 위하여, 공급 라인(29)을 거쳐 흐르는 작동 매체가 리타더의 작동 상태와 관계없이 블레이드(9)의 방사상의 내부 부분(9.1)에 의해 제어되며 방사상으로 외부로 가속된다. 이러한 목적을 위하여, 1차 블레이드 휠(4)은 구동 샤프트(도시되지 않음)를 거쳐 차량 구동 엔진과 영구히 구동 연결일 수 있거나, 혹은 그러한 구동 연결을 만들 수 있다. 작동 매체는 그리고 나서 리어 블레이딩(8)의 방사상으로 가장 바깥쪽 영역(9.2)에서 블레이드를 떠나며 예를 들면 이 경우에 있어서 1차 블레이드 휠(4) 상의 외부 상에서 방사상으로 배열되는 환상 채널(annular channel) 혹은 나선형 채널(spiral channel, 19) 내로 흐른다.
본 발명의 경우에 있어서, 환상 채널 혹은 나선형 채널(19) 및 작동 매체 출구(18)는 분리 갭(18) 영역에서 서로 밀봉되는데, 따라서 작동 매체는 분리 갭(18)으로부터 환상 채널/나선형 채널(19)로 통과할 수 없다. 그러나 이 경우에 있어서, 작동 매체 출구(18) 및 나선형 채널(19)은 작동 매체를 인도하는 방식으로 외부 더 멀리 방사상으로 서로 연결되며 특히 평행으로 스위치된다. 작동 매체의 나선형 채널(19)로의 역류(return flow)를 예방하는, 역지 밸브(non-return valve, 26)가 흐름-전도 방식(flow-conducting manner)으로 제공될 수 있다.
예를 들면, 2차 블레이드 휠(5)은 특히 제동 작동에서 2차 블레이드 휠을 완전하게 고정하도록 허용하며 펌핑 작동에서 이를 부분적으로 혹은 완전히 풀도록 허용하는 브레이크(7)와 관련될 수 있다. 브레이크(7)는 제어 장치(control apparatus, 도시되지 않음)와 관련될 수 있는데, 이것에 의해 제동 토크가 높거나 혹은 낮은 범위까지 설정될 수 있다. 브레이크(7)에 부가하여 혹은 대안으로서, 1차 블레이드 휠(4)의 반대 방향으로 리타더의 제동 작동에서 2차 블레이드 휠(5)을 구동하는 구동 장치(drive apparatus, 도시되지 않음)가 제공될 수 있는데, 본 발명의 경우에 있어서 200%의 미끄러짐이 달성된다. 반대 방향으로의 1차 블레이드 휠의 구동 혹은 고정의 결과, 1차 블레이드 휠(4)을 유체역학적으로 감속하는 작업공간(6) 내에 회로 흐름이 생성된다. 동시에, 리어 블레이딩(8)은 냉각 매체를 전달하는데, 전달 용량은 1차 블레이드 휠(4)의 속도에 의존한다. 펌핑 작동인, 제 2 작동 상태에서, 2차 블레이드 휠(5)은 그때 같은 방향 및 특히 같은 속도로 1차 블레이드 휠과 결합하여 회전하는 것과 같은 방법으로 풀리거나 혹은 구동될 수 있다. 같은 방향으로의 구동 및 2차 블레이드 휠(5)의 자유로운 동반의 결과, 작업공간(6) 내에 어떠한 현저한 회로 흐름도 생산되지 않는다. 두 블레이드 휠(4, 5)은 이제 펌프로서 단독으로 작용한다. 나선형 채널(19) 및 작동 매체 출구(18)의 평행한 스위칭의 결과, 리타더(3)의 전달 용량은 증가된다.
도 4a, 4b, 5 및 5a는 도 2에 도시된 것과 같은 설정의 또 다른 개발에 따른 바람직한 실시 예를 도시한다. 동일한 구성요소는 선행의 도면에서와 같은 동일한 참조 번호들이 제공된다. 도 4a 및 4b에 도시되며 리타더를 통한 축 단면에서 도시되는 것과 같이, 1차 블레이드 휠(4)은 방사상 내부 영역에서 실제로 작업공간(6)의 외부 주변의 접선 방향(tangential direction)으로 확장하는 개구부를 포함하는데, 상기 개구부는 작동 매체 출구(15)를 나타낸다. 유사하게, 1차 블레이드 휠(4)은 방사상 외부 영역에서 작동 매체 입구(14)로서 사용되는 그러한 개구부를 형성한다. 도 4a는 도 4b와 비교되는 것과 같은 주변 방향에서 오프셋 방식(offset manner)으로 배열되는 단면을 도시하는데, 상기 오프셋은 아래에 도 5를 참조하여 설명될 리어 블레이드 챔버(12)에 의해 제공된다.
게다가, 1차 블레이드 휠(4)의 복수의 블레이드(9)를 포함하는 리어 블레이딩(8)이 도시된다. 냉각 회로로부터 공급 라인(29)을 거쳐 블레이드(9)로 작동 매체가 공급될 수 있는데, 이미 위에서 언급한 것과 같이, 거기로부터 1차 블레이드 휠(4)의 회전의 결과 방사상 외부로 가속된다. 이 경우에 있어서 작동 매체의 부분 흐름은 유체역학적 리타더(3)의 작동 상태에 따라 작동 매체 입구(14)를 거쳐 작업공간(6)으로 들어갈 것이며 특히 두 개의 상호 인접한 블레이드(10)에 의해 형성되는 작동 블레이드 챔버(11, 도 5 및 5a 참조) 내로 들어갈 것이다. 회로 흐름의 작동 매체는 분리 갭(16)의 영역에서 외부 상에 방사상으로 2차 블레이드 휠(5)에 들어가며 거기로부터 방사상 내부 상에 1차 블레이드 휠(4) 내로 다시 들어가며, 거기로부터 작동 매체 출구(15)를 통하여 다시 떠난다. 작동 매체의 나머지 부분 흐름은 작업공간(6)을 통하여 방사상 외부로 흐르지 않고 리어 블레이딩(8)을 통하여 흐르며 예를 들면 도 2의 환상 채널/나선형 채널(19) 내로 배출된다.
도 5는 도 4의 1차 블레이드 휠(4)의 개발도 및 외부로부터 내부로 도시되는 것과 같은 방사상 방향에서의 평면도를 도시한다. 도면은 1차 블레이드 휠(4)의 블레이드(10)에 의해 한정되는 작동 블레이드 챔버(11) 및 리어 블레이딩(8)의 블레이드(9)에 의해 한정되는 리어 블레이드 챔버(12)를 도시한다. 본 발명의 경우에 있어서, 블레이드(9)는 1차 블레이드 휠(4)의 블레이드(10) 사이에 배열되며 블레이드(9)는 1차 블레이드 휠(4)의 블레이드(10)의 블레이드 루트(blade root)의 영역 내에 배열된다. 그 결과, 블레이드(10)보다 2배 이상의 블레이드(9)가 제공된다. 블레이드(9)는 블레이드(10)와 평행하게 혹은 정렬하여 배열될 수 있다.
작동 매체 출구(15)는 여기서 블레이드(10)의 정면의 영역 내에 배열되며(회전 방향과 관련하여, 화살표 참조), 반면에 작동 매체 입구(14)는 1차 블레이드 휠의 블레이드(10)의 후면의 영역 내에 배열된다. 도 5a는 도 5의 A에 따른 작동 매체 입구(14)의 방사상 외부 배열 및 유체역학적 리타더(3)의 도시된 세로 축(회전 축)과 관련하여 작동 매체 출구(15)의 방사상 내부 배열을 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 유체역학적 리타더(3)의 또 다른 실시 예를 도시한다. 이전 도면에 도시된 리어 블레이딩은 이 경우에 생략되었다. 대신에, 단지 1차 블레이드 휠(4) 및 2차 블레이드 휠(5)의 블레이딩의 펌핑 효과가 사용될 것이다. 이러한 목적을 위하여, 펌핑 및 제동 작동에서 작업공간(6)에 작동 매체 입구(25)를 거쳐 작동 매체가 제공되는데, 이것에 의해 회로 흐름이 작업공간(6) 내에 형성된다. 펌핑 작동에서 작동 매체를 배출하기 위하여, 1차 블레이드 휠(4)은 방사상 외부 영역 내에 개구부(13)를 포함하는데, 그것을 통하여 회로 흐름의 작동 매체가 나갈 것이며 실제로 회로 흐름에 접하여 작업공간(6)의 외부 방사상 방향으로 배출될 것이다. 이미 설명한 것과 같이, 배출된 작동 매체는 환상 채널/나선형 채널(19) 내로 흐를 것이다. 예를 들면, 유체역학적 리타더(3)의 제동 작동에서 예를 들면 개구부(13)가 특히 완전하게 차단될 수 있으며, 반면에 비 제동 작동에서 개구부(13)가 일부분 혹은 완전히 풀리는 것과 같이, 개구부의 흐름 단면이 다양해질 수 있는 밸브가 제공될 수 있다. 게다가 2차 블레이드 휠(5)을 고정하거나 구동하기 위한 브레이크(7) 혹은 드라이브(도시되지 않음)가 제공된다.
도 6은 이전 실시 예들의 특징을 결합하여 본 발명에 따른 리타더(3)의 또 다른 실시 예를 도시한다. 이 경우에 있어서 동일한 특징은 또한 동일한 참조 번호가 제공된다. 보이는 것과 같이, 개구부(13)에 더하여 2차 블레이드 휠(5) 내에 개구부(17)가 제공되는데, 상기 개구부(17)는 작업공간(6) 내의 회로 흐름과 관련하여 실제로 접선 방식으로 도입되며 실제로 축 방향으로 확장한다. 특히 리타더(3)의 펌핑 작동에서, 그것들은 또한 작업공간(6)으로부터 작동 매체를 배출하기 위하여 사용된다. 개구부(13)는 또한 이 경우에 있어서 흐름 단면을 조절하기 위하여 앞서 언급한 밸브와 관련될 수 있다. 개구부(17)는 또 다른 작동 매체 출구(30) 내로 열린다. 작동 매체 출구(18, 30) 및 환상 채널 혹은 나선형 채널(19)은 두 블레이드 휠(4, 5)의 방사상 외부 주변의 영역 내의 가스 형태의 실(seal, 27)에 의한 작동 매체의 전달에 대하여 서로 분리될 수 있다. 게다가, 언급한 작동 매체 출구(18, 30) 및 환상 채널/나선형 채널(19)은 라인을 거쳐 흐름 전도 방식으로 서로 연결될 수 있으며 특히 평행하게 스위치될 수 있다.
도 7은 도 2에 따른 배열의 동등한 회로 다이어그램을 도시한다. 참조 번호 6, 9.1 및 9.2는 각각의 구성요소의 펌핑 효과를 상징적으로 나타낸다. 펌핑 효과를 갖는 작업공간(6)은 본 발명의 경우에 있어서 펌핑 효과를 제공하는 블레이드(9)의 상부 영역(9.2)과 평행하게 스위치된다. 펌핑 효과를 갖는 블레이드(9)의 하단 영역(9.1)은 전자의 연속적 연결(series-connected)의 상류이다. 이 경우에 있어서도 또한 역지 밸브(26)가 제공된다.
도 8은 본 발명에 따른 유체역학적 리타더의 특징의 패밀리(family)를 도시한다. 작동 매체의 압력은 펌핑 작동에서 볼륨 흐름과 관련하여 나타난다. 본 발명의 경우에 있어서, 끊어지지 않은 선(unbroken line)은 유체역학적 리타더의 1차 블레이드 휠의 서로 다른 속도에서의 다양한 특징들을 나타내는데, 이때 2차 블레이드 휠은 1차 블레이드 휠에 의해 동반된다. 다른 한편으로 파선(broken line)은 2차 블레이드 휠이 동반될 때 리타더의 1차 블레이드 휠의 각각의 속도와 관련된 특징들을 설명하는데, 2차 블레이드 휠은 예를 들면 제동 토크의 적용에 의해 적어도 일부분 감속되며, 2차 블레이드 휠의 완전한 고정이 연장 기간 동안 예방된다. 제동 토크는 시간에 따른 순환 방식으로 적용될 수 있거나 혹은 최소 제동 토크로부터 최대 제동 토크까지 단계별로 또는 연속적으로 증가될 수 있다. 그러한 제동 토크는 전기, 전자기 혹은 영구 자기 제동에 의해 적용될 수 있다. 도트-대쉬(dot-dash) 특징은 전체 냉각 회로의 흐름 저항을 설명한다.
이는 펌핑 작동에서의 전달 볼륨 흐름(Q)의 비율에 대한 리타더의 전달 볼륨 흐름의 비율이 적어도 1.5인 것과 같은 방법으로 선택되는 것을 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 냉각 회로의 대안의 실시 예를 도시하는데, 상기 바람직한 실시 예의 특징은 서로 결합될 수 있다. 리타더의 대안으로서 유체역학적 커플링이 제공될 수 있는데, 상기 커플링은 또한 작동 매체로 충전되거나 거기서부터 배출될 수 있는 환상면의 작업공간을 형성하는 1차 블레이드 휠(4) 및 2차 블레이드 휠(5)을 포함한다. 충전은 작동 매체 입구(25)를 거쳐 실행되며 작동 매체 출구(18)를 거쳐 배출한다. 본 발명의 경우에 있어서, 유체역학적 커플링(20)은 냉각 회로 내의 냉각 매체 펌프(1)와 평행하게 배열된다. 유체역학적 커플링(20)은 냉각 매체 펌프(1)와 구동 연결이거나, 혹은 예를 들면 커플링(28)에 의해 그러한 연결이 야기될 수 있다. 2차 블레이드 휠(5) 혹은 비틀림 방지 방식으로 2차 블레이드 휠(5)에 제공되는 커플링(28)의 결합 부분과 관련된 구동 연결에서 브레이크(7)가 제공될 수 있다. 2차 블레이드 휠은 브레이크(7)에 의해 제동 작동에서 고정될 수 있으며 펌핑 작동에서 일부분 혹은 완전히 풀릴 수 있는데, 따라서 기능성은 본 발명에 따른 유체역학적 리타더의 그것과 유사하다. 바람직하게는 커플링(20)은 클러치이며, 상기 커플링은 제동 작동에서 열리며, 따라서 유체역학적 커플링(20) 및 냉각 매체 펌프(1) 사이의 구동 연결이 중단되며, 브레이크(7)가 동시에 닫히며 따라서 2차 블레이드 휠(5)이 고정되며 유체역학적 커플링(20)은 유체역학적 리타더로서 작동한다. 커플링(28)은 펌핑 작동에서 닫히며 브레이크(7)가 풀리는데, 따라서 작업공간(6)의 충전 정도에 따라 냉각 매체 펌프(1)를 구동하기 위하여 1차 블레이드 휠로부터 유체역학적으로 2차 블레이드 휠(5)로 구동 동력이 전달된다. 커플링(28)은 또한 제 1 회전 방향에서 토크 전달을 허용하며 반대편 회전 방향에서 이를 예방하는 방향 클러치(directional clutch)로서 배열될 수 있다.
1 : 냉각 매체 펌프
2 : 차량 구동 엔진
3 : 유체역학적 리타더
4 : 1차 블레이드 휠
5 : 2차 블레이드 휠
6 : 작업공간
7 : 브레이크
8 : 리어 블레이딩
9 : 블레이드
9.1 : 하부 블레이드 영역
9.2 : 상부 블레이드 영역
10 : 블레이드
11 : 작동 블레이드 챔버
12 : 리어 블레이드 챔버
13 : 개구부
14 : 작동 매체 입구
15 : 작동 매체 출구
16 : 분리 갭
17 : 개구부
18 : 작동 매체 출구
19 : 나선형 채널
20 : 유체역학적 커플링
21 : 트랜스미션
22 : 보정 리저버
23 : 열 교환기
24 : 온도조절기
25 : 작동 매체 입구
26 : 역지 밸브
27 : 갭 형태 실
28 : 커플링
29 : 공급 라인
30 : 작동 매체 출구
2 : 차량 구동 엔진
3 : 유체역학적 리타더
4 : 1차 블레이드 휠
5 : 2차 블레이드 휠
6 : 작업공간
7 : 브레이크
8 : 리어 블레이딩
9 : 블레이드
9.1 : 하부 블레이드 영역
9.2 : 상부 블레이드 영역
10 : 블레이드
11 : 작동 블레이드 챔버
12 : 리어 블레이드 챔버
13 : 개구부
14 : 작동 매체 입구
15 : 작동 매체 출구
16 : 분리 갭
17 : 개구부
18 : 작동 매체 출구
19 : 나선형 채널
20 : 유체역학적 커플링
21 : 트랜스미션
22 : 보정 리저버
23 : 열 교환기
24 : 온도조절기
25 : 작동 매체 입구
26 : 역지 밸브
27 : 갭 형태 실
28 : 커플링
29 : 공급 라인
30 : 작동 매체 출구
Claims (12)
- 냉각 회로 내의 냉각 매체 펌프(1)에 의해 순환되는 냉각 매체를 가지며;
냉각 매체에 의해 냉각되는 차량 구동 엔진(2) 및/또는 다른 열-발생 어셈블리를 가지며;
구동 1차 블레이드 휠(4) 및 2차 블레이드 휠(5)을 포함하고, 선택적으로 작업 매체로 충전될 수 있으며 상기 1차 블레이드 휠(4)로부터 상기 2차 블레이드 휠(5)로 유체역학적으로 토크를 전달하기 위하여 상기 작동 매체가 원하는 대로 배출될 수 있는 환상면의 작업공간(6)을 함께 형성하는 유체역학적 리타더(3)를 가지며;
상기 유체역학적 리타더(3)의 작동 매체는 동시에 또한 냉각 회로의 냉각 매체이며, 그리고
유체역학적 리타더(3)는 동시에 냉각 매체 펌프(1)로서 작동하며 냉각 회로 내의 냉각 매체를 순환하기 위하여 냉각 매체 상에 펌핑 효과를 제공하는, 특히 엔진 냉각 회로인, 차량 냉각 회로에 있어서,
첫 번째 작동 상태(제동 작동)에서 그것이 선택적으로 고정될 수 있거나 혹은 유체역학적으로 1차 블레이드 휠(4)을 제동하기 위하여 회전 방향과 반대로 구동되며, 두 번째 작동 상태(펌핑 작동)에서 1차 블레이드 휠(4)의 속도 혹은 동일한 방향으로 1차 블레이드 휠(4)과 함께 1차 블레이드 휠(4)보다 늦은 특정 속도 차이에서 순환하는 것과 같이 부분적으로 또는 완전히 풀 수 있는 것과 같은 방법으로 2차 블레이드 휠(5)이 브레이크(7) 혹은 1차 블레이드 휠(4)의 구동과 반대로 움직이는 드라이브와 관련되는 것을 특징으로 하는, 특히 엔진 냉각 회로인, 차량 냉각 회로.
- 제 1항에 있어서, 상기 1차 블레이드 휠(4)은 작업공간(6)으로부터 떨어져 직면하는 면 상에 리어 블레이딩(8)을 갖는 것을 특징으로 하는, 차량 냉각 회로.
- 제 1항 혹은 2항에 있어서, 상기 리어 블레이딩(8)의 블레이드(9)는 1차 블레이드 휠(4)의 두 휠 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는, 차량 냉각 회로
- 제 3항에 있어서, 서로 인접한 1차 블레이드 휠(4)의 블레이드는 작동 블레이드 챔버(11)를 한정하고, 리어 블레이딩(8)의 서로 인접한 블레이드(9)는 리어 블레이드 챔버(12)를 형성하며, 상기 작동 블레이드 챔버(11) 및 리어 블레이드 챔버(12)는 1차 블레이드 휠(4) 내의 개구부(13)를 거쳐 서로 흐름 전도 방식인 것을 특징으로 하는, 차량 냉각 회로.
- 제 4항에 있어서, 개구부(13)는 작동 매체 입구(14) 및 작동 매체 출구(15)를 형성하며, 따라서 상기 작동 매체는 리어 블레이딩(8)의 블레이드(9)를 거쳐 작동 매체 출구(15)를 통하여 작업공간(6) 외부로 흐를 것이며 작동 매체 입구(14)를 통하여 다시 작업공간(6) 내로 흐르는 것을 특징으로 하는, 차량 냉각 회로.
- 제 5항에 있어서, 1차 블레이드 휠(4)의 회전 방향과 관련하여 블레이드(9)의 정면의 영역의 1차 블레이드 휠(4)의 내부 상에 방사상으로 작동 매체 출구(15)가 제공되며, 반면에 블레이드(9)의 후면의 영역에서의 외부 상에 방사상으로 1차 블레이드 휠(4) 내에 작동 매체 입구(14)가 도입되는 것을 특징으로 하는, 차량 냉각 회로.
- 제 5항 혹은 6항에 있어서, 상기 작동 매체 입구(14) 및 작동 매체 출구(15)는 통상의 작동 블레이드 챔버(14) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는, 차량 냉각 회로.
- 제 1 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 1차 블레이드 휠 및 2차 블레이드 휠은 작동 매체가 작업공간(6)으로부터 배출될 수 있는 분리 갭(16)을 형성하며, 특히 작동 매체가 작업공간(6)으로부터 실제로 방사상 혹은 축 방향으로 배출될 수 있는 블레이드 휠(4, 5)의 방사상 외부 영역에 개구부(13, 17)가 제공되는 것을 특징으로 하는, 차량 냉각 회로.
- 제 8항에 있어서, 상기 분리 갭(16) 및/또는 개구부(13, 17)는 작동 매체 출구(18) 내로 열리는 것을 특징으로 하는, 차량 냉각 회로.
- 제 8항 혹은 9항에 있어서, 상기 개구부(17)는 흐름 전도 방식으로 나선형 채널과 연결되거나 혹은 그러한 채널 내로 열리는 것을 특징으로 하는, 차량 냉각 회로.
- 제 1 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회로는 제동 작동에서 리타더의 전달 볼륨 흐름의 비율이 펌핑 작동에서의 전달 볼륨 흐름과 관련하여 적어도 1.5인 것과 같은 방법으로 설정되는 것을 특징으로 하는, 차량 냉각 회로.
- 냉각 회로 내의 냉각 매체 펌프(1)에 의해 순환되는 냉각 매체를 가지며;
냉각 매체에 의해 냉각되는 차량 구동 엔진(2) 및/또는 다른 열-발생 어셈블리를 가지며;
구동 1차 블레이드 휠(4) 및 2차 블레이드 휠(5)을 포함하고, 선택적으로 작업 매체로 충전될 수 있으며 상기 1차 블레이드 휠(4)로부터 상기 2차 블레이드 휠(5)로 유체역학적으로 토크를 전달하기 위하여 상기 작동 매체가 원하는 대로 배출될 수 있는 환상면의 작업공간(6)을 함께 형성하는 유체역학적 커플링(20)을 가지며;
상기 유체역학적 커플링(20)의 작동 매체는 동시에 또한 냉각 회로의 냉각 매체이며, 그리고
유체역학적 커플링(20)의 2차 블레이드 휠(5)은 비틀림 방지 방식으로 냉각 매체 펌프와 연결되는, 특히 엔진 냉각 회로인, 차량 냉각 회로에 있어서,
첫 번째 작동 상태(제동 작동)에서 그것이 선택적으로 고정될 수 있거나 혹은 유체역학적으로 1차 블레이드 휠(4)을 제동하기 위하여 회전 방향과 반대로 구동되며, 두 번째 작동(펌핑 작동)에서 1차 블레이드 휠(4)의 속도 혹은 동일한 방향으로 1차 블레이드 휠(4)과 함께 1차 블레이드 휠(4)보다 늦은 특정 속도 차이에서 순환하는 것과 같이 부분적으로 또는 완전히 풀 수 있는 것과 같은 방법으로 2차 블레이드 휠(5)이 브레이크(7) 혹은 1차 블레이드 휠(4)의 구동과 반대로 움직이는 드라이브와 관련되는 것을 특징으로 하는, 특히 엔진 냉각 회로인, 차량 냉각 회로.
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|---|---|---|---|
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