KR20130083411A - 냉각 성능이 향상된 리타더 및 이를 위한 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버스, 트럭, 산업설비 및 풍력발전기 등에 설치되어 와전류를 이용해 감속하는 리타더에서 압축 공기를 리타더의 드럼에 직접 분사하는 방식으로 리타더의 냉각 성능을 향상시키기 위한 기술에 관한 것으로, 본 발명에 따른 리타더의 냉각장치는, 회전축과, 상기 회전축에 고정되는 드럼과, 상기 드럼 내측에 마련된 복수의 와전류 발생수단과, 상기 와전류 발생수단이 고정되는 고정체를 포함하는 리타더의 냉각 장치에 있어서, 압축공기를 공급하기 위해 마련된 압축공기 공급수단; 제어수단의 제어를 받아 개폐되어 상기 압축공기 공급수단의 압축공기를 공급 제어하는 제어밸브; 상기 제어밸브로부터 제공되는 압축 공기를 전달하기 위해 마련된 압축공기 공급관; 및 상기 압축공기 공급관에 연결되어, 상기 복수의 와전류 발생수단과 상기 드럼 내벽 사이에 압축공기를 분사하기 위해 마련된 압축공기 노즐을 포함한다.

Description

냉각 성능이 향상된 리타더 및 이를 위한 냉각 장치{Retader of improved cooling performance and Cooling device for the retader}

본 발명은 냉각 성능이 향상된 리타더 및 이를 위한 냉각 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 버스, 트럭, 산업설비 및 풍력발전기 등에 설치되어 와전류를 이용해 감속하는 리타더에서 압축 공기를 리타더의 드럼에 직접 분사하는 방식으로 리타더의 냉각 성능을 향상시키기 위한 기술에 관한 것이다.

현재 버스나 트럭과 같은 상용차량에서 제동보조 장치로 리타더(Retader)가 사용되고 있다. 리타더는 자기장이 존재하는 공간에서 도체가 일정 방향으로 움직일 경우, 상기 도체에 와전류(Eddy Current)가 발생된다. 그리고, 상기 와전류와 자기장이 결합하여 힘이 발생되게 되는데, 이 힘이 도체가 움직이려고 하는 반대방향으로 작용하게 된다. 이에 따라 상기 도체는 움직임을 방해받게 되어 회전력이 감쇠되고, 이러한 결과로 제동 작용이 이루어지게 된다.

이와 같은 리타더는 자기장 발생을 위해 영구자석을 사용하거나 전자석을 사용할 수 있다. 일반적으로 리타더는 구동축과, 상기 구동축에 고정 결합되어 구동축의 회전에 따라 회전하는 드럼과, 상기 드럼 내측에 고정된 상태로 마련되는 자기장 발생수단(영구자석 및/또는 전자석)과, 상기 자기장 발생수단을 고정 지지하는 지지부재를 포함한다.

이와 같은 리타더에서 제동력 능력을 향상시키고 영구자석 또는 전자석과 같은 자기장 발생수단을 열로부터 보호하기 위해서는 냉각 성능을 향상시키는 것이 매우 중요하다. 일반적으로 리타더는 냉각을 위해 드럼의 외측에 냉각핀을 형성하여 공기에 의해 드럼을 냉각하는 공냉 방식을 채용하고 있다. 하지만 리타더는 제동시에 드럼의 온도가 600℃ 정도로 매우 높은 상태가 되기 때문에 냉각핀 만으로 드럼을 냉각시키는데에는 한계가 있다.

한편, 일본 특개평10-146041호에는 드럼 내측에 공기를 주입하여 드럼을 냉각하는 방식이 제안되어 있다. 다시 말해, 일본 특개평10-146041호는 공기 도입구와 공기 유도 안내 날개를 설치하여 드럼 내측에 공기가 흘러들어오도록 하는 방법을 제안하고 있다. 하지만, 이와 같은 일본 특개평10-146041호에 제안된 방식은 드럼에 공기 도입구 및 공기 유도 날개를 설치해야 하기 때문에 드럼의 구조가 복잡하고, 리타더가 설치되는 차량 하부의 공기 흐름이 원활하지 못하기 때문에 원하는 냉각 효과를 달성하는데에 한계가 있을 수밖에 없다.

[문헌 1] 일본 특개평10-146041

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 와전류를 이용해 감속하는 리타더에서 압축공기를 리타더의 드럼에 직접 분사하는 방식으로 리타더의 냉각 성능을 크게 향상시킬 수 있는 리타더 및 이를 위한 냉각 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 리타더는, 회전축과, 상기 회전축에 고정되는 드럼과, 상기 드럼 내측에 마련된 복수의 와전류 발생수단과, 상기 와전류 발생수단이 고정되는 고정체를 포함하는 리타더에 있어서, 압축공기 공급수단으로부터 제공되는 압축 공기를 전달하기 위해 마련된 압축공기 공급관; 및 상기 압축공기 공급관에 연결되어, 상기 복수의 와전류 발생수단과 상기 드럼 내벽 사이에 압축공기를 분사하기 위해 마련된 압축공기 노즐을 포함한다.

또한 본 발명에 따른 리타더의 냉각장치는, 회전축과, 상기 회전축에 고정되는 드럼과, 상기 드럼 내측에 마련된 복수의 와전류 발생수단과, 상기 와전류 발생수단이 고정되는 고정체를 포함하는 리타더의 냉각 장치에 있어서, 압축공기를 공급하기 위해 마련된 압축공기 공급수단; 제어수단의 제어를 받아 개폐되어 상기 압축공기 공급수단의 압축공기를 공급 제어하는 제어밸브; 상기 제어밸브로부터 제공되는 압축 공기를 전달하기 위해 마련된 압축공기 공급관; 및 상기 압축공기 공급관에 연결되어, 상기 복수의 와전류 발생수단과 상기 드럼 내벽 사이에 압축공기를 분사하기 위해 마련된 압축공기 노즐을 포함한다.

바람직하게는 상기 압축공기는 냉각 압축공기로, 볼텍스 튜브에 의해 생성될 수 있다.

바람직하게는 상기 압축공기 노즐은, 상기 와전류 발생수단을 수직으로 관통하여 형성되거나, 상기 복수의 와전류 발생수단들 사이에 수직으로 마련될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 드럼의 내벽에 압축 공기를 직접 분사함으로써 드럼을 직접적으로 냉각시킴과 동시에 드럼 내측에 마련된 자기장 발생수단을 냉각시킬 수 있고, 드럼과 자기장 발생수단 사이에 공기 흐름을 형성함으로써 드럼으로부터 자기장 발생수단으로 열이 전달되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라 본 발명은 드럼의 온도를 획기적으로 낮출 수 있다.

도 1은 일반적인 리타더 구조를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 리타더 냉각 장치의 블록 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 리타더 부분의 상세 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 냉각 공기를 사용하는 경우의 냉각 장치 구성도.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 리타더 구조를 설명하기 위한 도면으로, 도 1은 전자석을 이용하는 리타더 구조를 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 리타더는 차량의 트랜스미션(101)에 리타더의 고정체(106)가 나사 체결 등을 통해 고정된다. 일반적으로 고정체(106)는 원통형으로 구성된다. 그리고, 고정체(106) 외주면에는 일정 간격으로 복수의 전자석 코어(103)가 고정된다. 상기 전자석 코어(103)는 고정체(106)에 상기 전자석 코어(103)을 관통하는 나사 등을 통해 고정 결합된다.

차량의 회전축(105)에는 회전체인 드럼(104)이 고정되어, 회전하게 된다. 드럼(104)은 원통형 구조를 가지며, 전자석 코어(103)의 표면과 드럼(104)의 내벽 사이는 1mm 정도의 간격을 갖는다.

제어기(107)는 제동이 필요한 것으로 인식되는 경우에 전자석 코어(103)에 전류를 공급한다. 이에 따라 전자석 코어(103)와 드럼(104) 사이의 와전류에 의해 제동력이 발생되게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 리타더 냉각 장치의 블록 구성도를 나타낸 것으로, 도면에서 201은 리타더, 202는 제어기, 203은 압축공기 공급부, 204는 제어밸브, 205는 압축공기 공급관, 206은 온도 센서를 각각 나타낸다.

압축공기 공급부(203)는 상용 차량에 마련된 컴프레셔(compressor)로 구성될 수 있으며, 압축 공기를 제공한다.

리타더(201)는 제어기(202)의 제어를 받아 와전류에 의해 제동력을 발생한다. 여기서 리타더(201)에는 온도 센서(206)가 마련되어 리타더(201) 내의 코일 온도를 제어기(202)로 제공한다.

제어기(202)는 제동력이 요구되는 경우 리타더(201)에 와전류 발생을 위한 전류 공급을 제어하고, 온도센서(206)로부터 제공된 리타더(201)의 코일 온도에 따라 제어밸브(204)를 제어하여 리타더(201)를 냉각시키기 위한 압축 공기를 공급한다. 이때 압축공기는 압축공기 공급관(205)을 통해 리타더(201)의 드럼 내벽과 코일 사이에 제공된다.

도 3은 본 발명에 따른 리타더 부분의 상세 구성도를 나타낸 것으로, 도면에서 301은 트랜스미션, 302는 고정체, 303은 전자석 코어, 304는 드럼, 305는 통기공, 306은 냉각핀, 307은 압축공기 공급관, 308은 압축공기 노즐, 309는 전자석 체결부재를 각각 나타낸다.

리타더는 차량의 트랜스미션(301)에 고정된다. 리타더는 트랜스미션에 고정되는 고정체(302)를 포함하며, 고정체(302)는 원통형 형상을 갖는다. 고정체(302) 외주면에는 전자석 코어(303)가 일정 간격으로 복수개 마련된다. 전자석 코어(303)는 통상 철심과 코일로 구성되며, 수지계열 물질을 이용해 밀봉된다. 그리고, 전자석 코어(303)에는 고정체(302)에 고정하기 위해 나사가 관통할 수 있도록 관통공이 마련된다.

드럼(304)은 차량의 회전축에 고정 결합되어 회전하게 된다. 드럼(304)은 통상 원통형 구조를 갖는다. 드럼(304)의 외주면에는 드럼을 냉각시키기 위해 냉각핀(306)이 마련된다. 그리고 드럼(304)의 측벽에는 전자석 코어(303)에 공기 흐름이 가능하도록 통기공(305)이 마련된다.

전자석 코어(303)는 관통홀 내에 관통하는 전자석 체결부재(309)에 의해 고정체(302) 외주부에 고정된다. 또한 전자석 코어(303)에는 압축공기가 주입될 수 있도록 압축공기 노즐(308)이 전자석 코어를 관통하는 형태로 마련된다. 상기 압축공기 노즐(308)은 공기 배출 압력을 높이기 위해 출구가 좁아지는 깔때기 형상으로 구성될 수 있다. 이에 따라 압축공기 노즐(308)로부터 분사되는 압축공기는 보다 강한 압력으로 분출될 수 있다. 압축공기 공급관(307)은 압축공기 노즐(308)에 연결되어, 압축공기를 압축공기 노즐(308)로 유도하는 기능을 수행한다. 압축공기 공급관(307)은 고정체(302) 측벽 개구부를 통해 고정체 내측으로 연장된 후, 고정체(302) 벽을 관통하여 압축공기 노즐(308)과 연결된다. 압축공기 공급관(307)과 압축공기 노즐(308)은 강한 압축 공기에 서로 분리되지 않도록 연결된다.

이와 같은 구조에서 운전자에 의해 제동장치가 작동되는 경우 제어기(도 2의 202)는 와전류 발생을 위해 전자석의 코일로 전류를 공급한다. 이에 따라 전자석 코어(303)와 드럼(304) 내벽 사이의 와전류에 의해 제동력이 발생된다. 이때 전자석 코어(303)와 드럼(304)은 와전류에 의한 열에너지에 의해 급격하게 온도가 상승하게 된다. 일반적으로 코일의 온도가 200℃ 이상이 되는 경우에는 공급되는 전류량이 증가하는 경우에도 제동력이 향상되지 않을 뿐만 아니라 코일에 손상이 발생될 수 있다. 따라서 리타더는 온도 센서를 통해 코일의 온도가 200℃가 넘지 않도록 전류량을 제어한다.

본 발명은 코일의 온도가 200℃가 넘지 않으면서 제동력을 향상시키기 위해 전자석 코어(303)와 드럼(304) 내벽 사이에 압축공기를 공급하여 드럼과 전자석 코어를 공냉 방식으로 냉각하는 구조를 제안한다. 다시 말해, 제동장치가 작동하는 경우 제어기(202)는 제어밸브(204)를 개방하여 압축공기를 리다터로 공급한다. 이에 따라 압축공기는 압축공기 노즐(308)을 통해 드럼(304)과 전자석 코어(303) 사이에 분출된다. 통상 드럼(304)은 제동시 600℃ 정도의 온도로 상승하게 되는데, 드럼 내벽과 전자석 코어 사이에 압축 공기를 분사함으로써, 드럼의 온도 상승을 방지할 뿐만 아니라 드럼의 열기가 전자석 코어를 전달되는 것을 방지할 수 있으며, 압축공기의 분출에 의해 전자석 코어를 냉각시킬 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 냉각 공기를 사용하는 경우의 냉각 장치 구성도를 나타낸 것으로, 도 2에 도시된 냉각 장치와 동일하지만, 제어밸브 후단에 냉각공기 발생부(401)를 추가하고, 냉각 공기 발생부(401)에 의해 발생된 냉각 압축공기를 리타더의 전자석 코어에 형성된 압축공기 노즐로 제공한 점에 차이가 있다.

압축공기 발생부(401)는 통상의 볼텍스 튜브로 구성될 수 있다. 볼텍스 튜브는 외곽 소용돌이 공기와 내부 유동 공기 간에 열 교환이 일어나 입력된 공기가 영하 40℃ 정도의 냉각 공기로 바뀌게 된다.

이와 같이 본 발명에서는 압축 공기 대신에 영하 40℃ 정도의 냉각 압축 공기를 전자석 코어와 드럼 사이에 공급함으로써 드럼과 전자석 코어의 냉각 효과를 더 높일 수 있다.

한편, 이상의 실시예에는 와전류 발생수단이 전자석 코어로 구성되는 것으로 설명하였지만, 영구자석과 코일로 구성되는 것도 가능하다. 또한 압축공기 노즐이 전자석 코어를 관통하는 것으로 설명하였지만, 복수의 전자석 코어들 사이에 마련되는 것도 가능하다. 다시 말해, 필요에 따라 압축공기 노즐은 전자석 코어와 이웃하는 전자석 코어 사이에 마련되는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

201: 리타더 202: 제어기
203: 압축공기 공급부 204: 제어밸브
205, 307: 압축공기 공급관 206: 온도센서
301: 트랜스미션 302: 고정체
303: 전자석 코어 304: 드럼
305: 통기공 306: 냉각핀
308: 압축공기 노즐 309: 전자석 체결부재

Claims (10)

1. 회전축과, 상기 회전축에 고정되는 드럼과, 상기 드럼 내측에 마련된 복수의 와전류 발생수단과, 상기 와전류 발생수단이 고정되는 고정체를 포함하는 리타더에 있어서,
   압축공기 공급수단으로부터 제공되는 압축 공기를 전달하기 위해 마련된 압축공기 공급관; 및
   상기 압축공기 공급관에 연결되어, 상기 복수의 와전류 발생수단과 상기 드럼 내벽 사이에 압축공기를 분사하기 위해 마련된 압축공기 노즐을 포함하는 리타더.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 압축공기는 냉각 압축공기인 것을 특징으로 하는 리타더.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 냉각 압축공기는 볼텍스 튜브에 의해 생성되어 제공되는 리타더.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 압축공기 노즐은, 상기 와전류 발생수단을 수직으로 관통하여 형성되는 리타더.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 압축공기 노즐은, 상기 복수의 와전류 발생수단들 사이에 수직으로 마련되는 리타더.
   
6. 회전축과, 상기 회전축에 고정되는 드럼과, 상기 드럼 내측에 마련된 복수의 와전류 발생수단과, 상기 와전류 발생수단이 고정되는 고정체를 포함하는 리타더의 냉각 장치에 있어서,
   압축공기를 공급하기 위해 마련된 압축공기 공급수단;
   제어수단의 제어를 받아 개폐되어 상기 압축공기 공급수단의 압축공기를 공급 제어하는 제어밸브;
   상기 제어밸브로부터 제공되는 압축 공기를 전달하기 위해 마련된 압축공기 공급관; 및
   상기 압축공기 공급관에 연결되어, 상기 복수의 와전류 발생수단과 상기 드럼 내벽 사이에 압축공기를 분사하기 위해 마련된 압축공기 노즐을 포함하는 리타더의 냉각장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 압축공기는 냉각 압축공기인 것을 특징으로 하는 리타더의 냉각장치.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 냉각 압축공기는 볼텍스 튜브에 의해 생성되어 제공되는 리타더의 냉각장치.
   
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 압축공기 노즐은, 상기 와전류 발생수단을 수직으로 관통하여 형성되는 리타더의 냉각장치.
   
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 압축공기 노즐은, 상기 복수의 와전류 발생수단들 사이에 수직으로 마련되는 리타더의 냉각장치.

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