KR20120025457A

KR20120025457A - 유체역학적 기계를 갖는 작동 매체 사이클에서 압력 피크를 방지하기 위한 방법

Info

Publication number: KR20120025457A
Application number: KR1020117026222A
Authority: KR
Inventors: 디터 로크만; 위르겐 베츠; 토마스 가이어
Original assignee: 보이트 파텐트 게엠베하
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2012-03-15
Also published as: EP2416994B1; WO2010115609A1; DE102009016816A1; JP2012523337A; EP2416994A1; CN102387948A

Abstract

본 발명은 유체역학적 기계가 작동되는, 1차 휠로부터 2차 휠로 토크를 유체역학적으로 전달하기 위하여 작동 매체 입구 및 작동 매체 출구를 거쳐 충전되고 방출될 수 있는 환상의 작동 챔버를 결합하여 형성하는 1차 휠 및 2차 휠을 갖는, 작동 매체 회로 내의 압력 피크를 예방하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 유체역학적 기계의 활성 및 불활성 동안에 작동 챔버의 내부로 및/또는 외부로 흐르는 작동 매체를 위한 흐름 단면의 변경 속도가 미리 결정된 입력 변수에 따라 변경되는 것을 특징으로 한다.

Description

유체역학적 기계를 갖는 작동 매체 사이클에서 압력 피크를 방지하기 위한 방법{METHOD FOR PREVENTING PRESSURE PEAKS IN A WORKING MEDIUM CYCLE HAVING A HYDRODYNAMIC MACHINE}

본 발명은 유체역학적 기계의 작동 결과로서 발생되는 작동 매체 회로에서의 압력 피크(pressure peak)를 방지하기 위한 방법에 관한 것이다.

유체역학적 기계는 유체역학적 기계의 1차 휠(primary wheel)로부터 2차 휠로 구동 동력(drive power), 즉 토크(torque)를 전달하기 위하여 작동 매체로 채울 수 있는 작동 챔버(working chamber)를 포함한다.

예를 들면 유체역학적 컨버터(converter) 혹은 유체역학적 커플링(coulping)으로서 배열되는, 그러한 유체역학적 기계들은 통상의 지식을 가진 자들에게 알려져 있다. 그것들은 자동차(motor vehicle)의 구동 엔진으로부터 구동 휠 혹은 다른 유닛으로 구동력을 유체역학적으로 전달하기 위하여 특히 자동차의 구동 트레인(drive train)에서 사용된다. 그러한 유체역학적 기계는 또한 이 경우에 있어서 정지 방식(stationary manner), 혹은 1차 휠의 반대 방향으로 회전하는 회전 방식(revolving manner)으로 배열되는 2차 휠을 갖는, 리타더(retarder)로서 배열될 수 있다. 이는 작동 챔버가 차 있을 때 1차 휠, 예를 들면 차량의 구동 휠과 간접적으로 연결된 유니버설 샤프트(universal shaft), 혹은 트랜스미션 출력 샤프트(transmission output shaft)의 감속을 허용한다. 본 발명은 다른 무엇보다도 이러한 앞서 언급한 유체역학적 기계에 관한 것이다,

1차 휠로부터 2차 휠로 전달된 구동력 혹은 토크, 또는 유체역학적 리타더로서의 유체역학적 기계의 배열의 경우에서의 제동 토크는 유체역학적 기계의 작동 챔버의 충전 정도에 의존한다. 전달된 동력 혹은 전달된 토크는 충전 정도가 완전히 충전되거나 혹은 방출된 상태에서 시작하여 완전히 충전된 상태로 상승함에 따라 증가한다. 유체역학적 기계는 작동 챔버의 충전 및 방출 혹은 유체역학적 기계의 냉각을 위하여 외부 작동 매체 회로로의 작동 매체 입구 및 작동 매체 출구에 의해 연결된다.

그것이 유체역학적 기계 외부로 확장함을 의미하는, 외부 작동 매체 회로 내에 포함된, 유체역학적 기계의 활성 및 불활성은 작동 매체 회로에서 작동 매체 순환의 전환에 이르게 하는데, 이것에 의해 작동 매체 회로 내에 압력 피크가 유래한다. 만일 예를 들면 유체역학적 기계가 켜지거나 혹은 그것의 작동 챔버가 빠르게 더 많은 작동 매체로 채워질 때, 그때 그것은 유체역학적 기계 외부의 작동 매체 회로 내의 압력 강하에 이를 것이며, 만일 유체역학적 기계가 꺼지거나 혹은 그것의 작동 챔버가 매우 빨리 방출되면, 유체역학적 기계는 유체역학적 기계 외부의 작동 매체 회로로 특정 볼륨의 작동 매체를 공급할 것인데, 이는 각각의 압력 증가에 이르게 한다. 압력 피크는 작동 매체 회로에 제공되는 냉각 시스템, 특히 일 실시 예, 예를 들면 수 펌프(water pump) 혹은 수 냉각된 구동 엔진의 라이너(liner)에 따른 본 발명과 관련된 것과 같은 외부 작동 매체 회로로서의 차량 냉각 시스템 내의 유닛 상의 하중에 이르게 한다. 또한 음성(negative) 압력 피크로서 알려진, 갑작스런 압력 강하의 발생은 캐비테이션(cavitation)의 발생 가능성에 이른다.

비록 종래의 냉각 회로가 보상 리저버(compensating reservoir)를 구비되지만, 그러한 종래의 보상 리저버는 빨리 보충하는 높은 변동 볼륨 흐름 혹은 빠른 압력 변동의 어떤 추가적인 방법(입구 및/또는 출구의 특별한 도관 설정과 같이) 없이는 가능하지 않다.

국제출원특허 WO2004/026652는 자동차의 냉각 회로에서 리타더를 갖는 구동 유닛을 설명하는데, 여기서 리타더가 꺼졌을 때 냉각 회로로부터 미리 결정된 냉각수의 양을 빼내고 그리고 리타더가 켜졌을 때 냉각 회로로부터 미리 결정된 냉각수의 양을 공급하기 위한 방법이 제공된다. 이러한 방법의 결과, 냉각 회로 내의 냉각수 흐름 순환은 리타더를 켜고 끔에도 불구하고 상당히 일정한 레벨에서 유지된다. 그러나 장치 및 제어 유닛을 위한 추가적인 필요는 바람직하지 않다.

본 발명은 유체역학적 기계의 작동 결과로서 생산된, 작동 매체 회로 내의 압력 피크를 예방하기 위한 방법을 제공하기 위한 목적을 기초로 하는데, 상기 방법은 종래 기술의 단점을 예방한다. 양성 혹은 음성 압력 피크의 발생은 외부 작동 매체 회로 내부 혹은 외부의 유체역학적 기계의 활성 혹은 불활성 동안에 예방되거나 혹은 적어도 이미 감소되어야만 한다.

본 발명의 목적은 독립항에 따른 방법에 의해 달성된다. 종속항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타낸다.

발명자들은 미리 결정된 입력 변수(input variable)에 따른 유체역학적 기계의 작동 챔버의 충전 및/또는 방출을 위하여 유체역학적 기계 내로 및/또는 외부로의 작동 매체 흐름을 위한 흐름 단면의 변경 속도(변경의 속도)의 의도적 변경의 결과로서 유체역학적 기계의 활성 및 불활성 동안에 원치 않는 압력 피크의 발생이 예방될 수 있으며 작동 매체 회로 내에 배열되는 유닛 상의 하중이 감소될 수 있다는 것을 인지하였다. 유체역학적 기계가 활성화될 때, 그것은 작동 매체 유도와 관련된 외부 작동 매체 회로 내로 전환되며 불활성 동안에 그것은 외부 작동 매체 회로로부터 차단되거나 혹은 꺼진다.

1차 휠로부터 2차 휠로 유체역학적으로 토크를 전달하기 위하여 작동 매체 입구 및 작동 매체 출구를 거쳐 충전될 수 있거나 혹은 방출될 수 있는 환상의(toroidal) 작동 챔버를 결합하여 형성하는 1차 휠 및 2차 휠을 포함하는 유체역학적 기계를 갖는, 유체역학적 기계의 작동에 의해 발생되는 외부 작동 매체 회로 내의 압력 피크를 예방하기 위한 본 발명에 따른 방법에 있어서, 유체역학적 기계의 활성 및 불활성 동안에 작동 변수(actuating variable)는 그것의 시간 진행(temporal progression)에서 바람직하게 변경되며, 그 결과 작동 챔버 내로 및/또는 외부로 흐르는 작동 매체를 위한 흐름 단면의 변경 속도가 결정된다. 이러한 방법으로 작동 변수의 다양한 시간 진행이 미리 결정된 입력 변수에 따라 설정될 수 있다.

일 실시 예에 따라, 설정된 작동 변수의 시간 진행은 유체역학적 기계에 설정되는 동력 전달 혹은 유체유체역학적 기계에 설정되는 토크에 따라 다양하다. 작동 변수에서의 변경 및 따라서 작동 매체를 위한 흐름 단면의 변경 속도는 유체역학적 기계에서 상대적으로 낮은 동력 전달의 설정 동안에 특히 바람직한 방식으로 상대적으로 더 빠르게 발생하며, 작동 변수에서의 변경 및 따라서 작동 매체를 위한 흐름 단면의 변경 속도는 유체역학적 기계에서 상대적으로 높은 동력 전달의 설정 동안에 특히 바람직한 방식으로 상대적으로 더 느리게 발생한다. 특히, 유체역학적 기계 내로 흐르는 작동 매체를 위한 흐름 단면은 상대적으로 낮은 동력 전달에서 더 빠르게 증가된다. 설정되는 동력 전달에 따른 작동 변수의 시간 진행의 변경에 부가적으로 혹은 대안으로서, 작동 변수의 시간 진행은 또한 작동 매체를 순환하기 위하여 외부 작동 매체 회로 내에 배열되는 펌프 및/또는 유체역학적 기계가 구동되는, 특히 내연기관의 형태에서의, 구동 엔진의 속도에 따라 다양할 수 있다. 그 결과, 유체역학적 기계의 작동 챔버 내로 및/또는 외부로 흐르는 작동 매체를 위한 흐름 단면의 변경 속도는 상대적으로 낮은 속도에서보다 구동 엔진의 상대적으로 높은 속도에서 더 크게 설정될 수 있다. 구동 엔진에 의해 구동되는 펌프, 특히 차량 냉각 회로와 같은 냉각 회로 내의 냉각수 펌프가 낮은 속도에서보다 구동 엔진의 높은 속도에서 외부 작동 매체 회로 혹은 냉각 회로 내의 작동 매체 혹은 냉각 매체의 더 큰 볼륨 흐름을 순환할 때 원치 않는 압력 피크는 특히 이 경우에 있어서 그것에 의해 감소될 수 있다. 유체역학적 기계의 활성 및/또는 불활성 동안에 상대적으로 큰 볼륨 흐름의 변경의 결과, 더 큰 볼륨 흐름은 높은 강한 압력 변동의 가능성을 나타낸다.

흐름 단면의 변경 속도를 변경하기 위하여 작동 변수의 시간 진행의 의도적인 변경을 입력 변수로서 부가적으로 혹은 대안으로 사용될 수 있는 또 다른 변수는 작동 매체의 온도이다. 특히, 작동 매체를 위한 흐름 단면의 변경 속도는 상대적으로 높은 온도에서 감소된다.

또 다른 가능한 입력 변수는 작동 매체의 압력 및/또는 작동 매체 회로 내에 제공되는 보상 리저버 혹은 저장 탱크의 압력, 특히 공기 압력이다. 상대적으로 높은 압력에서 작동 매체를 위한 흐름 단면의 변경 속도가 작아진다는 것 또한 특히 이 경우에 있어서 적용된다. 특히, 유체역학적 기계의 작동 매체 입구 내의 밸브의 개방은 매우 느리게 발생한다.

마지막으로, 외부 작동 매체 회로 내에 배열되는 작동 매체 펌프의 속도 및/또는 유체역학적 기계, 특히 그것의 1차 휠의 속도가 또한 탐지되거나 결정될 수 있으며, 바람직하게는 높은 회전 속도에서 더 작아지는 변경 속도를 갖는, 흐름 단면의 변경 속도를 가변적으로 설정하기 위하거나 혹은 작동 변수의 시간 진행을 변경하기 위한 입력 변수로서 사용될 수 있다. 위에서 만들어진 것과 같은 동일한 설명이 또한 이 경우에 있어서 밸브의 개방 속도와 관련하여 적용된다.

또한 작동 변수 자체는 특히 시간에 관계없이 다양하다는 점에서, 특히 미리 결정된 입력 변수에 따라 유체역학적 기계를 활성화할 때 작동 매체를 위한 흐름 단면의 변경 속도를 변경하는 것이 가능하다, 작동 변수, 예를 들면 밸브 및/또는 힘(force) 부품의 경로 혹은 위치의 활성, 예를 들면 밸브의 제어 압력 혹은 작동력으로서 특히 변위 부품(displacement component)이 사용된다. 그 결과, 작동력은 밸브의 흐름 단면에서 속도 변화를 변경하기 위하여 작동 경로(하중 변위 진행)에 따라 다양할 수 있다. 그러한 하중 변위 진행은 그때 작동 매체 회로 내에 발생하는 압력 반동력(reaction force)에 따라 설정될 수 있다. 본 실시 예는 예를 들면 이미 설명한 실시 예 대신에 혹은 부가하여 사용될 수 있다.

본 발명은 아래에 실시 예 및 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다:
도 1은 자동차의 작동 매체 회로 내에 배열된 유체역학적 리타더를 갖는 구동 트레인의 상징도를 도시한다;
도 2, 3, 및 4는 유체역학적 기계의 활성 과정에서 시간에 따른 작동 변수의 진행을 도시한다;
도 5는 활성 및 불활성 과정을 포함하는, 유체역학적 기계를 위한 본 발명에 따른 충전 과정을 도시한다;
도 6은 작동 매체를 위한 흐름 단면을 설정하기 위한 밸브의 상징도를 도시한다;
도 7은 또 다른 실시 예에 따른 유체역학적 기계의 활성 과정 동안 경로에 따른 제어 압력의 상징적 진행을 도시한다.

도 1은 외부 작동 매체 회로(2)를 갖는 자동차의 구동 트레인(10)을 도시한다. 이 경우에 있어서 작동 매체 회로(2)는 냉각 회로를 나타낸다. 더욱이, 본 발명의 경우에 있어서 유체역학적 리타더인, 유체역학적 기계(1)는 외부 작동 매체 회로(2) 내에 배열되는데, 상기 리타더는 본 발명의 경우에 있어서 수 리타더로서 배열되며 따라서 그것의 작동 매체는 동시에 차량의 냉각 회로의 냉각 매체를 나타낸다.

다음의 부품들은 흐름 방향에서 보이는 것과 같이 리타더 뒤의 작동 매체 회로(2) 내에 배열된다: 밸브(9.7), 보상 리저버(17)의 오리피스(orifice), 열교환기(18), 순환 펌프(16) 및 또 다른 밸브(9.6). 밸브(9.7)는 본 발명의 경우에 있어서 작동 매체 출구(6)의 영역에 배열되며 밸브(9.6)는 작동 매체 회로(2) 내의 작동 매체 입구(5)의 영역에 배열된다. 내연기관(15)은 유체역학적 리타더와 평행하게 작동 매체 회로(2) 내의 흐름 방향으로 배열된다. 유체역학적 기계 및 내연기관(15)을 서로에 대하여 연속으로 배열하는 것이 또한 가능할 수 있다고 여겨진다. 게다가, 두 밸브(9.6 및 9.7)는 커먼 밸브(common valce, 조합 밸브)로 조합될 수 있다.

유체역학적 리타더는 본 발명의 경우에 있어서 2차 리타더로서 배열되는데, 이는 그것이 차량의 이동 속도에 따라 구동된다는 것을 의미한다. 본 발명의 경우에 있어서, 리타더는 트랜스미션(14)의 동력 인출 샤프트(power take-off shaft, 19) 상에 배열된다. 리타더는 동력 인출 샤프트(19)에 비틀림 방지되도록 배열되는 1차 휠(3)을 포함한다. 게다가, 리타더는 본 발명의 경우에 있어서 정지 방식으로 배열되며 예를 들면 리타더 하우징의 일부를 형성하는 2차 휠(4)을 포함한다.

동력 인출 샤프트(19)는 스퍼 기어 세트(spur gear set)를 거치고 트랜스미션 출력 샤프트(12)를 거쳐 구동 휠(11)과 구동 연결된다. 운전자가 예를 들면 제동 페달(brake pedal) 혹은 제동 레버를 활성화함으로써 제동력을 필요로 할 때, 구동 휠(11)은 트랜스미션 출력 샤프트(12), 스퍼 기어 세트, 동력 인출 샤프트(19) 및 리타더에 의해 감속된다. 유체역학적 리타더의 작동 챔버 내의 미리 결정된 작동 매체 압력을 설정하기 위한 목적을 위하여, 적어도 하나의 밸브(9.6, 9,7)의 흐름 단면이 작동 매체를 갖는 작동 챔버의 충전 정도를 조절하기 위하여 변경된다. 본 발명의 경우에 있어서, 두 밸브(9.6, 9,7)는 본 발명의 경우에 있어서 공압 밸브(pneumatic valve)로서 배열되는 제어 압력 밸브(8)에 의해 트리커(trigger)된다. 이러한 목적을 위하여 공압 탱크(9.8) 혹은 압축 공기 시스템에 기압이 제공된다. 제어 압력 밸브(8)는 비례 밸브(proportional valve) 혹은 서보 밸브(servo valve)와 같은 연속적으로 작동되는 밸브로서 배열될 수 있다.

제어 압력 밸브(8)는 본 발명의 경우에 있어서 충전 제어 밸브(9)에 의해 트리거된다. 제동 리퀘스트(brake request, 13) 형태에서 제동 과정을 개시하기 위한 신호는 브레이크 페달 혹은 선택기 레버(selector lever, 도시되지 않음)와 같은 다른 액츄에이터(actuator)를 구동함으로써 알려진 리타더에서 따른다. 제어 압력 밸브(8)의 압축 공기를 위한 흐름 단면은 증가될 것인데, 따라서 압축 공기 탱크(9.8) 혹은 압축 공기 시스템으로부터의 압축 공기는 압력이 증가함에 따라 동시에 두 밸브(9.6 및 9.7) 모두에 압력을 가할 것이다. 이 경우에 있어서, 특히 밸브(9.6)는 통과(pass-through) 위치로 전환될 것이며, 따라서 작동 매체 회로(2)로부터의 작동 매체는 작동 매체 입구(5)를 거쳐 리타더에 도달할 것이며 밸브(9.7)는 원하는 제동 토크의 설정에 이르게 하는 제어 위치로 가져올 것이다. 1차 휠(3), 및 동일한 동력 인출 샤프트(19), 트랜스미션 출력 샤프트(12) 및 마지막으로 휠(11)의 조합은 1차 휠(3) 및 2차 휠(4) 사이의 리타더의 작동 챔버 내의 유체역학적 회로의 형성에 의해 감속될 것이다.

본 발명의 경우에 있어서 온/오프 밸브로서 배열되는 특히 밸브(9.6)의 매우 빠른 변경(개방 및 폐쇄)는 외부 작동 매체 회로(2) 내의 압력 피크에 이르게 한다. 이러한 압력 피크를 예방하거나 혹은 이 경우에 있어서 적어도 밸브(9.6) 및 특히 또한 밸브(9.7)와 관련된, 그것들의 양과 관련하여 그것들을 감소시키기 위하여, 작동 매체를 위한 흐름 단면은 본 발명에 따라 갑작스러운 방법이 아닌 의도적인 방식으로 시간에 따라 변경된다. 의도적인 방식에서의 변경은 적어도 작동 매체 입구(5) 내의 밸브(9.6)와 관련하여, 유체역학적 기계가 불활성될 때 최소 값을 기초로 하여, 유체역학적 기계가 활성화될 때 흐름 단면이 최대 흐름 단면으로 제어되거나/조절되며, 혹은 특히 폐쇄 혹은 개방 위치에서의, 그것의 초기값으로부터 유체역학적 기계의 필요로 하는 동력 전달 또는 필요로 하는 토크 또는 제동 토크와 상응하는 단면으로의 작동 매체 방출(6) 내의 밸브(9.7)에서 변경된다는 것을 의미하여야만 한다. 이러한 개방 루프/폐쇄 루프 제어는 작동 매체를 위한 흐름 단면의 변경 속도를 결정하는 작동 변수의 설정된 시간 진행을 거쳐 충전 제어 장치(9)의 외부로 작동할 수 있는 제어 압력 밸브(8)에 의해 실행된다. 제어 압력 밸브 내에서 조절되는 공압 압력은 예를 들면 작동 변수로서 사용된다.

밸브(9.6 및/또는 9.7) 내의 작동 매체를 위한 흐름 단면의 변경 속도에 영향을 미치는 다른 파라미터(parameter)들이 부가적으로 혹은 대안으로 사용될 수 있다. 만일 밸브(9.6) 및/또는 밸브(9.7)가/들이 전자기적으로 구동되는 밸브로서 배열되면, 자기력을 발생시키는 전류 및/또는 전압이 작동 변수로서 사용될 수 있다. 유압으로 혹은 기계적으로 작동되는 밸브의 경우에 있어서, 유압 작동 압력 혹은 경로 혹은 공압으로 또는 자기로 또는 다르게 작동되는 밸브에서 사용되는 것과 같은 밸브 위치의 위치는 작동 변수로서 사용될 수 있다.

작동 변수의 시간 진행은 미리 결정된 입력 변수에 따라 변경될 것이다. 입력 변수는 센서에 의해 탐지되거나 혹은 계산될 수 있다. 도 1은 4개의 센서(9.2, 9.3, 9.4 및 9.5)를 개략적으로 도시한다. 예를 들면, 센서(9.2)는 작동 매체 회로(2) 혹은 특히 보상 리저버(17) 내의 온도를 탐지할 수 있다. 센서(9.3)는 작동 매체, 특히 언급한 지점의 압력을 탐지할 수 있다. 센서(9.4)는 운전자에 의해 요구되는 제동 동력, 특히 제동 페달 혹은 선택기 레버의 위치를 탐지하기 위한 예로서 제공된다. 센서(9.5)는 회전 속도, 예를 들면 내연기관(15), 트랜스미션 출력 샤프트(12), 동력 인출 샤프트(19) 혹은 구동 휠(11)의 속도를 탐지하기 위한 예로서 제공된다. 또한 차량의 속도 혹은 가속에 따른 작동 변수의 시간 진행의 의도적인 변경을 제공하는 것이 가능한데, 직접적으로 변수를 탐지하거나 혹은 변수가 계산될 수 있는 측정된 값을 제공하는 상기 각각의 센서(도시되지 않음)가 다시 제공될 수 있다.

설명된 센서(9.2 내지 9.5) 및 그것들의 수는 단지 바람직한 예로서 이해되어야 하며 작동 변수의 시간 진행을 변경하기 위한 다른 입력 변수들이 사용될 수 있다.

센서(9.2 내지 9.5)는 신호 라인에 의해 제어 장치(9.1)와 연결될 수 있다. 센서(9.2 내지 9.5)에 부가적으로 혹은 대안으로서, 제어 장치(9.1)는 차량 보조 시스템, 엔진, 혹은 트랜스미션 제어 유닛과 연결될 수 있으며 따라서 이러한 제어 유닛 혹은 시스템에 의해 제공되는 변수에 따라 작동 챔버 내로 및/또는 외부로 흐르는 작동 매체를 위한 흐름 단면의 작동 변수 혹은 변경 속도는 변경될 것이다.

특성 라인(characteristic line) 및/또는 특성 다이어그램이 제어 장치(9.1) 내에 유리하게 저장될 수 있는데, 유체역학적 리타더의 내부 혹은 외부로 흐르는 작동 매체를 위한 흐름 단면의 상기 작동 변수 혹은 변경 속도는 적어도 하나의 입력 변수에 따라 적어도 간접적으로 미리 결정될 것이다. 특히, 트리거링(triggering) 압력, 이 경우에 있어서 제어 압력 밸브(8)에 의해 설정된 공압 압력의 시간 진행은 하나 혹은 몇몇의 입력 변수와 관련된다.

도 2, 3, 및 4는 최대 값(액면 값)까지 입력 변수에 따른 의도적인 방식으로 설정된 작동 변수의 시간 진행을 설명하는 유체역학적 기계(1)의 활성 과정을 도시한다. 액면 값(nominal value)은 예를 들면 유체역학적 기계 상에 만들어지는 동력 요구에 따라 필요한 작동 챔버 내의 충전 정도를 설정하기 위하여 필요한 제어 압력과 상응한다. 그것은 밸브(9.7, 도 1)를 원하는 변환 위치 혹은 제어 위치로 작동하기 위하여 종래의 리타더에서 필요로 하는 압력과 상응한다.

도 2 내지 5에 따라, 제어 압력 밸브(8)의 공압 압력(p), 밸브 위치(s), 작동력(F) 혹은 흐름 단면(A)과 같은 가능한 작동 변수들이 시간(t)에 따라 들어간다.

도 2는 작동 밸브의 선형(linear) 시간 진행을 도시한다. 본 발명의 경우에 있어서, 흐름 단면의 변경 속도는 속도 변경의 양을 나타내는 직선의 상승 구배에 따라, 시간 유닛 당 작동 매체에 대하여 일정하다. 상승 구배는 하나 혹은 몇몇의 미리 결정된 유닛 변수에 따라 변경될 것이다(파선 참조).

도 3은 작동 변수의 점진적인 시간 진행을 도시한다. 파선은 입력 변수에 따른 잠재적 변수를 나타낸다.

도 4는 원하는 액면 값까지의 작동 변수의 계단 모양의 시간 진행을 도시한다.

특히 일정한 방식으로 확장되며 특히 불연속점이 없는 다른 진행이 가능하다.

도 2 내지 4와 비교하여, 도 5는 유체역학적 기계의 완전한 활성 및 비활성 과정을 도시한다. 도시된 것과 같이, 도 2의 진행에 따라 t=0으로부터 시작하는 활성이 발생한다. 원하는 액면 값 및 특히 원하는 압력이 t₁ 지점에 도달한다. 압력은 실제로 그 후에 일정하게 유지될 것인데(t-축과 평행한 t₁ 내지 t₂ 섹션), 따라서 작동 매체 양은 각각의 동력 전달을 위하여 원하는 충전 정도를 획득하기 위하여 필요한 작동 챔버 내에 획득된다. 만일 유체역학적 기계가 꺼지면, 유체역학적 기계(1)는 이 경우에 있어서 밸브(9.6, 도 1)의 활성에 의해 외부 작동 회로로부터 제공된다. 이는 다시 갑작스럽게 발생하지 않으나, 이 경우에 있어서는 선형 진행을 따른다. 액면 값은 t₂ 지점으로부터 시작하여 t₃까지의 불활성 동안에 최소 값까지 감소된다. 도 5에 도시된 것과 같이, 활성 및 불활성 과정의 섹션은 서로 다른 상승 구배를 도시한다. 이는 유체역학적 기계가 작동 회로(2) 내의 순환 펌프의 펌핑 효과를 증폭시키는 펌펌 효과를 가지며, 그것에 의해 특히 불활성 동안에 압력 피크의 가능성에서의 증가에 이르게 하는 사실에 의해 유발된다. 파선으로 도시된 진행은 상대적으로 더 빠른 활성 및 불활성을 도시한다.

또한 선택적으로 입력 변수에 따른 선형 및 다른 시간 진행을 설정하고 특히 특성 다이어그램에서 도 2 내지 4에 따른 진행을 조합하는 것이 가능하다는 것을 이해하여야 한다.

도 6은 유체역학적 기계의 작동 챔버 내에 충전 정도가 설정될 수 있는 가능한 밸브의 개략도를 도시한다. 이러한 밸브는 예를 들면 도 1의 밸브(9.6) 대신에 사용될 수 있는데, 그것은 특히 조합 밸브의 일부로서 상기 밸브(9.6)의 기능을 만족시키며 조합 밸브는 도 1의 밸브(9.6) 및 밸브(9.7) 모두를 포함한다. 도 6에 따른 밸브는 밸브 시트(valve seat, 21) 및 스프링에 의해 밸브 시트(21)에 대하여 탄력적으로 처리된 밸브 태핏(valve tappet, 20)을 포함한다. 도 6에 따른 밸브가 밸브 태핏(20)이 밸브 시트(21) 상에 밀봉(sealing) 방식으로 남는 것과 같은 방법으로 닫힐 때를 의미하는, 유체역학적 기계의 불활성된 상태에서, 유체역학적 기계 주위의 바이패스(bypass)의 결과로서(도시되지 않음), 도시된 도면에서 밸브 태핏(20)의 위 및 밸브 태핏(20)의 아래를 의미하는, 밸브 태핏(20)의 양 면 상의 작동 매체 내의 압력 사이에 균형이 존재한다. 유체역학적 기계 주위의 바이패스는 작동 매체를 인도하는 방식으로 서로 밸브 태핏(20)의 두 면을 연결하며, 반면에 밸브의 개방 상태에서는 태핏(20)이 바람직하게 바이패스를 부분적으로 혹은 완전히 밀봉할 것이며 동시에 특히 밸브 태핏(20)의 위로부터, 유체역학적 기계의 작동 챔버 내로 작동 매체 흐름을 방출할 것이다.

작동 매체 압력으로 가압되며 서로의 반대되는 밸브 태핏(20) 상의 표면 영역은 밸브 시트(21)에 대한 밸브 태핏(20)의 밀봉의 결과 상이하게 크다. 이는 밸브의 폐쇄의 의미 내에서 밸브 태핏(20)의 면 중의 하나 상의 동일한 작동 매체 압력에도 불구하고 밸브 태핏(20) 상에 결과로서 초래된 압력 힘에 이르게 하며 따라서 인장하는 스프링 상의 힘 상에 더해진다. 이러한 설정의 한가지 장점은 밸브가 유체역학적 기계의 불활성된 상태에서 안전하게 닫힘을 유지할 것이라는 사실이다. 더 큰 힘이 밸브를 개방하는 밸브 태핏(20)에 적용되는데 필요하다는 것은 불리할 수 있다.

이제 밸브 태핏(20)이 특히 밸브 태핏(20) 상의 적절한 위치에서 작동하는 공압 제어 압력(p)에 의하거나, 혹은 다른 적절한 힘에 의해, 밸브 시트(20)로부터 떨어진 방향으로 이동할 때, 밸브를 닫는 힘 및 작동 매체 압력이 가압되는 동일한 면 중의 하나 상의 밸브 태핏(20)의 상이하게 큰 표면 영역 사이의 차이로부터의 힘을 극복하는 밸브 시트(21)로부터 밸브 태핏(20)을 들어올리기 위한 힘을 적용하는 것이 필요하다. 이러한 힘에 의해 밸브 태핏(20)이 밸브 시트(21)로부터 들어올려지자 마자, 작동 매체 압력으로 가압되는 표면 영역은 밸브 태핏(20)의 양 면 상에 대등해질 것이며, 따라서 밸브를 개방하는 힘, 특히 제어 압력(p)으로부터의 힘은 인장하는 오직 스프링의 힘에 의해 반대된다. 보호 조치 없이 이것은 밸브의 갑작스런 개방 및 밸브 태핏(20) 및 스프링 상의 상당한 하중에 이르게 할 것이다.

이를 예방하기 위하여, 도 6에 따른 밸브, 및 특히 도 1에 따른 밸브(9.6)는 도 7에 도시된 것과 같이, 작동력(F) 혹은 제어 압력(p)의 시간 진행의 가변 설정(variable setting)에 의해 개방된다. 도면은 시간에 따라 들어가는 작동력(F) 및 제어 압력(p), 특히 공압 제어 압력을 도시한다. 제어 압력(p)은 유체역학적 기계(1, 도 1)가 활성화될 때 최대 값(b)까지 갑작스럽게 상승된다. 최대 값(b)은 a로 지정된 것과 같이, 예를 들면 특정 기간(임펄스 기간) 동안 유지될 수 있다. 그 후에, 제어 압력(p)은 최소 값(c)으로 감소된다. 최소 값(c)을 기초로 하여, 제어 압력(p, 혹은 작동력(F))은 그 후에 위의 실시 예에서 설명된 것과 같이, 액면 값(여기서는 d 값)으로 설정된다. 작동 매체를 위한 흐름 단면의 변경 속도는 작동력(F) 혹은 제어 압력(p)의 이러한 시간 진행의 가변 설정에 의한 미리 결정된 입력 변수를 기초로 하여 변경될 수 있다. 특히, 예를 들면 도 2 내지 5에 도시된 것과 같은 다른 진행들이 또한 가능하다. 또한 특히 값 a, b 및 c에 관련된, 임펄스 버스트(impulse burst)의 형태 혹은 진행을 변경하는 것도 분명히 가능하다.

최소 값(b) 및 임펄스 기간(a)은 특히 작동 매체가 특히 동시에 엔진의 냉각 매체인, 특히 작동 매체의 서로 다른 엔진 속도 및 온도에서, 예를 들면 시도에 의해 결정될 수 있다. 만일 엔진이 냉각 매체 펌프를 구동하면, 서로 다른 엔진 속도 및 따라서 냉각 매체 회로가 동시에 작동 매체 회로일 수 있는, 서로 다른 엔진 속도 및 냉각 매체의 서로 다른 온도에서 냉각 매체 회로 내에 서로 다른 시스템 과압력이 달성된다. 특히 도 7에 도시된 것과 같은, 시간 진행을 설정하기 위한 값은 바람직하게는 유체역학적 기계가 활성화될 때 작동 매체 회로(냉각 회로) 내의 압력 감소가 최소가 되는 것과 같은 방법으로 선택될 수 있다. 최소 값(c)은 최소로 조절가능한 제어 압력과 상응할 수 있다.

동시에, 작동력 혹은 제어 압력 혹은 다른 작동 변수는 유체역학적 기계의 활성 시간이 디폴트(default) 값을 초과하지 않는 것과 같은 방법으로 선택되어야만 한다.

도 7에 도시된 임펄스 버스트는 유체역학적 기계의 모든 활성에서의 반복 활성의 경우에서 설정될 수 있다.

본 발명에 따른 솔루션은 비록 작동 매체 회로 내의 볼륨 흐름 및/또는 압력이 차량 속도 및/또는 엔진 속도에 따라 변경될 것이나, 동일한 시간에서 작동 매체 회로 내의 최소 압력 피크와 결합하여 차량의 전체 속도 및 속도 범위에 걸쳐 활성 및 불활성 시간이 동일하게 유지되거나, 혹은 변환 시간에서의 의도적인 변화가 가능하다는 것을 보장한다.

1 : 유체역학적 기계
2 : 외부 작동 매체 회로
3 : 1차 휠
4 : 2차 휠
5 : 작동 매체 입구
6 : 작동 매체 출구
7 : 작동 챔버
8 : 제어 압력 밸브
9 : 충전 제어 장치
9.1 : 제어 장치
9.2, 9.3, 9.4, 9.5 : 센서
9.6, 9.7 : 밸브
9.8 : 압촉 공기 리저버
10 : 구동 트레인
11 : 구동 휠
12 : 트랜스미션 출력 샤프트
13 : 브레이크 리퀘스트
14 : 트랜스미션
15 : 내연기관
16 : 순환 펌프
17 : 보상 리저버
18 : 열교환기
19 : 동력 인출 샤프트
20 : 밸브 태핏
21 : 밸브 시트
22 : 실

Claims

1차 휠(3)로부터 2차 휠(4)로 유체역학적으로 토크를 전달하기 위하여 작동 매체 입구(5) 및 작동 매체 출구(6)를 거쳐 충전될 수 있거나 혹은 방출될 수 있는 환상의 작동 챔버를 결합하여 형성하는 1차 휠(3) 및 2차 휠(4)을 포함하는 유체역학적 기계(1)를 갖는, 유체역학적 기계(1)가 작동되는, 작동 매체 회로(2) 내의 압력 피크를 예방하기 위한 방법에 있어서, 유체역학적 기계(1)의 활성 및 불활성 동안에 작동 챔버 내로 및/또는 외부로 흐르는 작동 매체를 위한 흐름 단면의 변경 속도는 미리 결정된 입력 변수에 따라 변경되는 것을 특징으로 하는, 방법.

제 1항에 있어서, 상기 변경 속도는 특히 작동 변수로서 사용되는 밸브(8, 9.6, 9.7)의 제어 압력, 작동력, 작동 경로 혹은 위치을 갖는, 작동 변수의 시간 진행의 가변 설정에 의해 변경되며, 밸브(8, 9.6, 9.7)는 특히 공압으로, 유압으로, 기계적으로, 전기적으로 혹은 전자기적으로 작동되는 유체역학적 기계(1)의 작동 챔버(7) 내의 충전 정도를 설정하기 위하여 사용되는 충전 제어 장치(9)의 밸브(8, 9.6, 9.7)인 것을 특징으로 하는, 방법,

제 1항 혹은 2항에 있어서, 상기 작동 매체의 압력 및/또는 온도는 측정되거나 혹은 계산되는, 입력 변수로서 사용되는 것을 특징으로 하는, 방법,

제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 흐름 단면의 변경 속도, 특히 설정되거나 혹은 현재 탐지되는 유체역학적 기계, 특히 탐지된 1차 휠 혹은 2차 휠의 동력 전달에 따르거나 및/또는 구동 엔진(15)의 동력 혹은 그것의 현재 속도에 따른 작동 변수의 시간 진행이 설정되는 것을 특징으로 하는, 방법.

제 2항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 입력 변수 상의 작동 변수의 시간 진행의 상관성은 특성 다이어그램, 특성 선 및/또는 특히 유체역학적 기계(1)의 제어 장치 내에 저장되는 파라미터 설정 내에 저장되는 것을 특징으로 하는, 방법.

제 1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 작동 매체의 온도 및/또는 압력이 입력 변수로서 사용되며, 작동 매체를 위한 흐름 단면의 변경 속도는 낮은 온도 및 낮은 압력과 비교하여 더 높은 온도 및 더 높은 압력에서 더 느리게 설정되는 것을 특징으로 하는, 방법.

제 1항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서, 유체역학적 기계(1)의 속도 및/또는 작동 매체 회로(2) 내에 배열되는 순환 펌프(16) 및/또는 작동 매체 회로(2) 내에 배열되는, 엔진, 특히 내연기관(15)의 속도가 입력 변수로서 사용되며, 상대적으로 높은 속도에서 작동 매체를 위한 흐름 단면의 변경 속도는 상대적으로 낮은 속도에서보다 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는, 방법.

제 2항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서, 유체역학적 기계(1)의 활성 상에서 작동 변수는 적어도 부분적으로 갑작스런 방식으로 작동 매체를 위한 흐름 단면을 방출하기 위하여 미리 결정된 최대 값(b)까지 임펄스 유사 방식으로 증가하며, 그 후에 작동 변수는 미리 결정된 임펄스 기간(a) 후에 미리 결정된 최소 값(c)으로 감소하며 그 뒤에 미리 결정된 액면 값까지 증가하는 것을 특징으로 하는, 방법.