KR0177379B1 - 유체 터빈 - Google Patents

Abstract

반원형의 단면과 각 블레이드가 반원형의 블레이드 바디와 그 블레이드 바디의 아치형의 모서리로부터 구부러진 리브로 구성되고 쉘의 내부에 고정된 다수의 블레이드를 가진 환상의 쉘을 포함하는 유체 리타더 속에 배치된 회전자. 환상의 쉘과 블레이드는 박판금으로 구성된다. 블레이드는 쉘의 원주방향으로 규칙적인 간격으로 배열되고 그 자리에 용접된다. 환상의 쉘과 블레이드가 박판금으로 구성되어 있고 함께 땜질되어 있기 때문에 회전자를 제조하는 비용은 그 성능의 저하 없이 절감될 수 있다.

Description

유체 터빈

제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 단면도이며 회전자를 가진 유체 리타더의 부분 정면도이다.

제2도는 한 단편의 부분 단면도이며 제1도면에서 묘사된 회전자 일부분의 부분 정면도이다.

제3도는 제2도면에서 묘사된 회전자의 한 단편 사시 도면이다.

제4도는 Ⅳ-Ⅳ라인에 따라 실시한 한 단편의 제3도에서 묘사된 회전자의 부분 정면도인 부분 단면도이다.

[발명의 분야]

본 발명은 유체 터빈으로서 더 상세하게는 유체 커플링 및 리타더에 사용되는 유체 터빈이다.

[종래 기술의 설명]

유체 리타더는 전형적으로 트럭과 버스와 같은 대형 차량을 위한 보조 브레이크로서 사용된다. 이러한 형태의 리타더는 변속기의 출력측에 설치되고 차량의 구동축에 연결된다. 회전자와 고정자는 작동 체임버에 넣어지고 서로 인접하게 배치된다. 회전자는 구동축에 고정되고 차량이 운행중이고 변속기가 작동 중일 때 둘 다 함께 일체로 회전한다. 고정자는 하우징에 고정되고 회전하지 않는다. 회전자와 고정자는 둘 다 환상(環狀)쉘을 포함하고 다수의 블레이드가 각각의 쉘 속에 방사상으로 배치된다. 오일을 담는 오일 통은 하우징에 인접하게 배치된다. 압축 공기가 오일 통에 공급될 때 오일 통에 담겨 있는 오일은 하우징으로 밀어 넣어진다. 회전자가 회전할 때, 오일은 원심력에 의해 방사상 외측으로 이동하고 회전자의 회전방향으로 흐른다. 오일은 그때 고정자의 블레이드측으로 밀려 들어가게 되는데, 그것은 오일을 회전자의 회전방향의 반대방향으로 흐르게 한다. 오일은 그때 회전자의 역방향이 된다. 오일이 그때 회전자의 회전방향의 역방향으로 흐르고 있기 때문에 회전자의 회전과 구동축은 속도가 느려지고, 그것으로 인해 차량의 속도가 늦춰지게 된다.

유체 리타더 속의 회전자가 높은 양의 토크를 받게되기 때문에, 회전자는 전형적으로 하나 혹은 그 이상의 금속으로 주조되어 진다. 그러나 회전자를 주조하는 것은 높은 제조 비용을 초래할 수 있다. 또한 비용 절감을 위해 쉘과 블레이드를 박판금(sheet metal)으로 제조하고 그 두 성분을 함께 용접할 수 있다. 그러나 토크 컨버터에 있는 회전자 블레이드와는 달리, 리타더 속에 있는 회전자 블레이드는 코어 링에 의해 지지되지 않는다. 이것은 회전자 블레이드가 리타더 속에서 생성되는 높은 양의 토크를 견디는데 필요한 높은 기계적 강도를 유지하기 어렵게 한다.

[발명의 요약]

본 발명의 목적은 유체 리타더 속에 있는 회전자가 회전자의 기계적 힘이나 성능의 저하 없이 저가로 생산되는 것을 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 한가지 면에 따르면, 리타더 메카니즘은 반원형의 환상 쉘과 다수의 블레이드를 포함한다. 각각의 블레이드는 대체로 아치형인 부분과 대체로 곧은 부분을 가진 블레이드 바디와 아치형인 부분의 길이를 따라 연장하며 제1 및 제2의 단을 갖는 리브를 포함한다. 각각의 블레이드는 환상 쉘의 내면에 규칙적인 간격으로 배열되고 고정되며 그 환상 쉘과 블레이드는 박판금으로 구성된다.

본 발명의 다른 한가지의 면에 따르면, 다수의 리세스는 쉘 속에 형성되고 돌출 부분은 각각의 리브에 형성된다. 리브 위의 돌출 부분은 쉘 위의 리세스와 맞물린다.

본 발명의 또 다른 면에 의하면, 각각의 리브의 폭은 각각의 리브와 그 리브에 인접하게 배치된 블레이드 사이의 간격이 실질적으로 원주의 방향으로 일정하도록, 제1단으로부터 제2단까지 점차적으로 감소된다.

본 발명의 또 다른 면에 따르면, 각 블레이드 바디의 곧은 부분은 경사져 있다.

본 발명의 또 다른 면에 따르면, 각 블레이드 바디는 쉘의 회전방향 속에 일정 각으로 기울어져 있고 각 블레이드 바디의 곧은 부분은 쉘의 회전방향에 관해 길게 뻗친 방향으로 경사져 있다.

본 발명의 또 다른 면에 따르면, 각 리브의 제1단과 제2단은 경사져 있다.

[실시예]

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 전체에 걸쳐서 동일 또는 유사한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하였다. 제1도에서 보여지는 바와 같이, 리타더(1)은 작동 체임버(2)와 작동 체임버(2)의 아래에 배치된 오일 통(3)을 포함한다. 회전자(7)과 고정자(8)은 작동 체임버(2)의 하우징(6) 내에서 서로 마주보게 배열되어 있다. 회전자(7)은 축(9)에 고정되어 일체로 회전한다. 축(9)는 베어링(10)에 의해 하우징(6)에서 회전할 수 있도록 지지되어 있다. 고정자(8)은 하우징(6)에 고정되어 있고 회전하지 않는다.

오일 쿨러(14)는 오일 통의 일측에 배치되어 있다. 오일 쿨러(14)는 작동 체임버(2)에서 흘러나오는 오일을 모으고 오일쿨러(14)는 오일이 식은 후에 그 오일을 오일통(3)으로 돌려보낸다. 오일 쿨러(14)는 차량의 라디에이터로부터 오일 쿨러(14)의 내부에서 물을 순환하게 함으로써 오일을 식힌다.

회전자(7)은 제2도 내지 제4도에서 자세히 설명될 것이다. 제2도의 선0-0은회전자(7)의 회전축을 나타내며 제3도와 제4도에서 화살표 R은 회전자(7)의 회전방향으로 나타낸다. 회전자(7)은 일반적으로 반원형의 단면을 지닌 환상(環狀)의 박판금 쉘(21)을 포함한다. 쉘(21)의 내주측에는 제1플랜지(21a)가 형성되어 있다. 제1플랜지(21a)는 허브(23)에 다수의 리벳(24)에 의해 고정되어 있다. 허브(23)은 축(9)에 연결되어 있고 축(9)에 대하여 회전하지는 않는다.

박판금이라는 용어는 다양한 등급의 철뿐만이 아니라 유사한 특성을 지닌 다른 종류의 금속도 지칭한다는 것으로 이해되어져야 한다. 회전자(7)에 사용되는 금속의 종류는 제조비용 또는 리타더(1)의 성능 특성을 조정하기 위해 바뀔 수도 있다.

다수의 박판금 블레이드(22)는 쉘(21) 내부의 원주방향에 규칙적인 간격으로 배열되어 있다. 블레이드(22) 각각은 대체로 아치형인 부분(26b)과 대체로 곧은 부분(26a)를 포함하는 블레이드 바디(26)와 제1단 부분(27a)과 제2단 부분(27b)을 포함하는 리브(27)을 포함하고, 이 리브(27)은 아치형인 부분(26b)으로부터 연장된다. 각각의 블레이드 바디(26)은 그 블레이드 바디들이 회전자(7)의 회전방향 R에서 θ각으로 기울어지도록 쉘(21)내에 배치되어져 있다. 제3도에서 나타나듯이, 각각의 리브(27)의 폭은 제1단(27a)으로부터 제2단(27b)까지 점차적으로 감소한다. 각각의 리브(27)와 각기 인접해 있는 블레이드(22) 사이의 거리 W는 실질적으로 원주방향으로 일정하게 되어 있다.

각각의 블레이드(22)는 리브(27)가 쉘(21)의 내부면에 닿아서 쉘(21)에 용접이나 납땜에 의해 땜질될 수 있도록 배열되어 있다. 다수의 리세스(21)는 쉘(21)의 내부의 원주면에 형성되어져 있다. 돌출 부분(27b)은 각각의 리브(27)에 형성되어져 있고 리세스(21b)와 맞물린다.

제3도 및 제4도에서 나타나듯이, 회전방향 R에 관련하여 각각의 곧은 부분(26a)의 길게 뻗친 모서리는 경사져 있다. 덧붙여서, 각 리브(27)의 제1단 부분(27a)과 제2단 부분(27b)은 쉘(21)의 모서리 쪽으로 경사져 있다. 두개의 컷어웨이(26b)는 각 리브(27)의 제1단 및 제2단 부분(27a와 27b)이 각각의 블레이드 바디(26)의 곧은 부분(26a)에 접근하는 곳에 각각의 블레이드 바디(26) 위에 배치되어 있다.

이하 유체 리타더의 작동을 설명하면 다음과 같다.

차량의 변속기가 작동되고 구동축이 회전하고 있을 때, 축(9)과 회전자(7)는 일체로 R 방향으로 회전한다. 오일 통(3)의 오일은 작동 체임버(7)로 흘러 들어가서 회전자(7)에 의해 회전된다. 회전자(7)의 블레이드(22)는 오일이 고정자(8)로 넘쳐흐르게 한다. 고정자(8)는 오일의 흐름의 방향을 바꾸어 놓고 오일을 회전자(7)로 돌려보내어 회전자(7)의 회전을 느리게 하고 그럼으로써 차량의 구동축의 회전을 느리게 한다.

높은 레벨의 토크는 리타더(1)가 운행 중일 때 회전자(7)에 가해진다. 그러나, 블레이드(22)는 리브(27)에 의해 쉘(21)에 고정되어 쉘(21)과 블레이드(22) 사이에서 비교적 큰 양의 접촉면을 만들어 낸다. 이것은, 회전자(7)의 성분이 박판금으로 만들어졌다 해도 회전자(7)가 운행 중에 리타더(1)안에서 생성되는 높은 레벨의 토크를 견디어 내는 것을 가능하게 한다.

제4도에서 나타나는 바와 같이, 오일의 흐름(F)이 고정자(8)에 의해 회전자(7) 쪽의 역방향으로 될 때 오일의 흐름은 각각의 블레이드 바디(26)의 곧은 부분(26d)과각각의 리드(27)의 제1단과 제2단 부분(27a와 b)의 경사에 의해 안정되어 있다. 방사상 방향으로의 오일의 흐름은 각각의 리브(27)와 각각의 인접한 블레이드(22) 사이의 폭(W)이 실질적으로 일정하게 유지되어 있기 때문에 안정되어 있다. 회전자(7)가 제조될 때 블레이드 바디들(22)은 쉘(21)에 배열된다. 이때, 리브(27)의 돌출 부분(27b)은 쉘(21)의 리세스(21b)와 맞물려 있고 리브(27)는 쉘(21)에 용접이나 납땜으로 땜질되어진다. 땜질하기 전에 리세스(21b) 속의 돌출 부분(27b)을 맞물리게 함으로 해서, 블레이드(26)의 위치와 상태가 안정되게 된다. 그 결과로 블레이드(22)와 각각의 블레이드(22) 사이의 폭(W)의 경사각은 실질적으로 일정하고 그럼으로 해서 리타더(1)의 내부의 오일의 흐름은 안정되어 있다.

박판금으로 회전자(7)를 만듦으로 해서, 종래 기술에서 나타나는 유체 리타더의 성능을 동일한 수준으로 유지하면서 제조비용은 감소할 수 있다.

본 발명의 전술한 실시예는 리타더(1)의 회전자(7)에 관계되기는 하지만 본 발명을 고정자(8)에 적용하는 것이 가능하다. 더구나, 본 발명은 리타더에 제한되지 않고 유체 커플링 속의 유체 타입의 터빈에도 적용 수 있다.

발명의 다양한 설명은 그 발명의 사상이나 범위에서 벗어나지 않고 변형될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 실시예들의 전술한 설명은 예로서만 제공된 것이며, 첨부된 청구 범위에서 정의된 것과 같은 본 발명과 균등성을 제한하는 목적은 아니다.

Claims (14)

1. 반원형의 형태를 지닌 환상(環狀)의 쉘을 포함하는 회전자와; 그리고 다수의 블레이드를 포함하는 유체 터빈으로서, 상기 각 블레이드는 대체로 아치형인 부분과 대체로 곧은 부분 그리고 상기한 아치형인 부분의 길이를 따라 연장된 리브를 포함하는 블레이드 바디를 포함하며, 그리고 상기한 블레이드의 각각은 상기 블레이드의 각기 인접한 블레이드와 관련하여 상기 환상 쉘의 내면에 규칙적인 간격으로 배열되어 있고 상기의 환상 쉘과 상기의 블레이드는 박판금과 같은 재료로 이루어진 그러한 유체 터빈.
2. 다수의 리세스가 상기 쉘에 형성되어 있고, 돌출 부분이 상기 각 리브에 형성되어 있으며, 상기 리브에 있는 돌출 부분이 상기 쉘에 있는 상기 리세스와 작동하는, 청구항 1에 따른 유체 터빈.
3. 상기의 각 리브는 제1단과 제2단을 포함하고, 인접한 각 블레이드 사이에서 규칙적인 간격이 인접한 제1단과 인접한 제2단 사이에서 실질적으로 일정하도록 상기 제1단에서 제2단까지 점차적으로 감소하는 각 리브의 폭을 가진 청구항 1에 따른 유체 터빈.
4. 상기의 블레이드 바디의 상기한 곧은 부분이 경사진, 청구항 1에 따른 유체 터빈.
5. 상기의 블레이드 바디가 상기한 환상 쉘의 회전방향으로 일정 각으로 기울어지고 상기한 블레이드 바디의 상기의 곧은 부분이 상기의 환상 쉘의 회전방향과 관련하여 길게 뻗친 면에 경사져 있는, 청구항 1에 따른 유체 터빈.
6. 상기한 리브의 제1단과 제2단이 경사진, 청구항 3에 따른 유체 터빈.
7. 상기한 다수의 블레이드가 상기의 환상 쉘에 땜질되어진, 청구항 1에 따른 유체 터빈.
8. 하우징, 상기 하우징에 연결된 오일 통, 상기 하우징에 연결된 오일 쿨러, 상기 축은 적어도 한 개의 베어링에 의해 회전할 수 있도록 지지되는 상기 하우징을 관통하여 연장하는 축이며, 상기의 하우징 내에 대립되는 관계로 배치된 회전자와 고정자를 포함하는 리타더 메카니즘으로서, 상기 회전자는 상기 축에 연결되어 함께 회전하며, 상기 고정자는 상기한 하우징에 고정되어 있으며, 상기한 회전자는 반원형 형태인 환상의 쉘과 다수의 블레이드를 포함하고, 각각의 블레이드는 블레이드 바디와 대체로 아치형인 부분과, 대체로 곧은 부분 그리고 상기의 아치형인 부분의 길이를 따라 연장하는 리브로 이루어져 있으며, 상기한 각각의 블레이드는 각각의 인접한 블레이드와 관련하여 상기의 환상 쉘의 내면에 규칙적인 간격으로 배열되어 있고, 상기의 환상 쉘과 상기 블레이드는 박판금과 같은 재료로 형성되어 있는 그러한 리타더 메카니즘.
9. 다수의 리세스가 상기 쉘 속에 형성되어 있고 돌출 부분이 상기한 각각의 리브에 형성되어 있으며, 상기 리브에 있는 돌출 부분은 쉘에 있는 상기 리세스와 결합하는 청구항 8에 따른 리타더 메카니즘.
10. 상기한 각 리브가 제1단과 제2단을 포함하고 각 리브의 폭이 제1단으로부터 제2단까지 인접한 상기의 각 블레이드 사이에서 규칙적인 간격이 인접한 상기의 제1단과 인접한 상기의 제2단 사이에서 실질적으로 일정하도록 점차적으로 감소하는, 청구항 9에 따른 리타더 메카니즘.
11. 상기한 블레이드 바디의 상기 곧은 부분이 경사진, 청구항 10에 따른 리타더 메카니즘.
12. 상기한 블레이드 바디가 상기한 환상의 쉘의 회전방향으로 일정각으로 기울어지고 상기의 블레이드 바디 위의 상기한 곧은 부분이 상기한 환상의 쉘의 상기의 회전방향과 관련하여 길게 뻗친 면에서 경사져 있는, 청구항 11에 따른 리타더 메카니즘.
13. 상기한 리브의 제1단과 제2단이 경사진, 청구항 10에 따른 리타더 메카니즘.
14. 상기한 다수의 블레이드가 상기한 환상의 쉘에 땜질되어 있는, 청구항 13에 따른 리타더 메카니즘.