CN103032147A - 冷却剂输送装置以及用于运行冷却剂输送装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有冷却剂泵（2）的冷却剂输送装置（1），该冷却剂泵能由第一驱动设备（6）和第二驱动设备经一行星传动机构（5）驱动，其中所述行星传动机构（5）具有用于第一驱动设备（6）的第一输入轴（7）和用于第二驱动设备的第二输入轴（8）。在此设有接合装置（22），通过该接合装置在至少一种运行状态中使所述输入轴（7，8）直接相互耦合。本发明还涉及一种用于运行冷却剂输送装置（1）的方法。

Description

冷却剂输送装置以及用于运行冷却剂输送装置的方法

技术领域

本发明涉及一种具有冷却剂泵的冷却剂输送装置，该冷却剂泵能由第一驱动设备和第二驱动设备经一行星传动机构驱动，其中行星传动机构具有用于第一驱动设备的第一输入轴和用于第二驱动设备的第二输入轴。此外本发明还涉及一种用于运行冷却剂输送装置的方法。

背景技术

上文所述类型的冷却剂输送装置在现有技术中已知。例如DE102006041687A1描述了一种用于发动机的冷却回路的冷却剂泵。该冷却剂泵具有泵轮和与该泵轮以不能相对转动的方式连接的泵轴，该泵轴可以通过具有曲轴的包绕传动机构（带传动机构）与所述发动机相连。由此可以在曲轴的转速与泵轴的转速之间调整出不同的传动比，在泵轴和包绕传动机构之间设有行星传动机构，该行星传动机构优选可以与驱动电机耦合。利用这种冷却剂泵可以实现冷却剂泵输送功率的大范围变化。但是，由于所述行星传动机构，该泵特别是在功率消耗、声学效果、发热和磨损方面具有不利的运行特性。类似的冷却剂输送装置也可以由文献DE10214637A1、DE602005000638T2和DE102006048050A1得出。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种冷却剂输送装置，该冷却剂输送装置消除了上文所述的缺陷，特别是一方面使冷却剂泵的输送功率能在较宽的范围内变化，另一方面在上述各方面的范围内具有有利的运行特性。

根据本发明该目的可以利用具有权利要求1特征的冷却剂输送装置实现。在此设有接合装置（离合装置），通过该接合装置在多种运行状态中的至少一种运行状态中使所述输入轴直接相互耦合。该冷却剂泵能由第一驱动设备和第二驱动设备经一行星传动机构驱动。就是说，冷却剂泵可以仅由第一或第二驱动设备驱动，或者由这两个驱动设备共同驱动。第一驱动设备通过第一输入轴与行星传动机构耦合，而第二驱动设备通过第二输入轴与行星传动机构耦合。因此，通过这两个输入轴分别建立了第一、第二驱动设备与行星传动机构之间的相应的作用连接，并通过该行星传动机构建立与冷却剂泵的作用连接。由于在行星传动机构中有大量的活动部件，特别是由于齿轮的滚动，现有技术中公知的冷却剂泵具有不利的运行特性。特别是摩擦损耗非常高，这给能量消耗、声学效果、发热和磨损都带来了消极影响。

由于这个原因，根据本发明设有所述接合装置。通过该接合装置使用于第一、第二驱动设备的输入轴可以在（多种运行状态中的）至少一种运行状态中直接相互耦合。当输入轴直接相互耦合时，它们具有相同的转速。据此，直接相互耦合应理解为不存在通过行星传动机构或行星传动机构的齿轮进行的间接耦合。确切地说，在输入轴之间存在直接的、非间接的连接，使得二者具有相同的转速。据此，借助接合装置可以使输入轴以不能相对转动的方式耦合。在所述的至少一种运行状态中冷却剂输送装置或冷却剂泵的希望功率范围的至少一部分可以被涵盖。如果希望在该范围以外运行，则可以在另外的运行状态中使输入轴彼此脱耦，使得它们不再直接相互连接。据此，在这些另外的运行范围内还存在不利的运行特性。但是因为借助接合装置至少临时/暂时/间歇性地使输入轴耦合，所以可以使这些另外的运行范围占冷却剂输送装置总运行时间的时间分量明显降低。因此，总体上改善了运行特性。

本发明的一种改进方案规定，行星传动机构具有太阳轮、齿圈和行星齿轮架，所述行星齿轮架具有至少一个在太阳轮和齿圈之间建立作用连接的行星齿轮，其中，太阳轮连接在第一输入轴上，行星齿轮架连接在第二输入轴上，冷却剂泵连接在与齿圈相连的输出轴上。据此，行星传动机构具有基本上公知的构造。这两个驱动设备在此分别连接在太阳轮和行星齿轮架上，即直接与之相连。就此而言，太阳轮的转速相当于第一输入轴的转速，行星齿轮架的转速相当于第二输入轴的转速。而冷却剂泵被以一相当于输出轴转速、因而相当于齿圈转速的转速驱动。术语“连接”在此一般地理解为直接相互或彼此耦合，从而互相连接的元件的转速总是一致的。

在所述实施方式中可以借助接合装置在所述至少一种运行状态中使太阳轮与行星齿轮架直接相互耦合，从而这二者共同地以相同的转速运转。因此，在第一驱动设备和第二驱动设备之间存在直接耦合。通过使太阳轮和行星齿轮架相对固定，行星齿轮架不再在太阳轮或齿圈上滚动。确切地说，通过输入轴的相互耦合使齿圈也相对于太阳轮和行星齿轮架被固定，从而在所述一种运行状态中使输出轴具有与第一、第二输入轴相同的转速。通过这种方式可以在所述至少一种运行状态中明显降低行星传动机构的摩擦损耗，这会对运行特性产生积极影响。

本发明的一种改进方案规定，在多种运行状态的第一运行状态中所述输入轴仅间接地通过行星传动机构耦合，而在多种运行状态的第二运行状态中所述输入轴直接相互耦合。如上所述，希望在作为多种运行状态一部分的所述至少一种运行状态中使输入轴直接相互耦合。该至少一种运行状态对应于前面提到的多种运行状态的第二运行状态。而在多种运行状态的第一运行状态中，希望输入轴仅间接地通过行星传动机构相互耦合。因此，接合装置在多种运行状态的第一运行状态中不被用于使输入轴相互耦合，而是将它们释放。通过这种方式可以使冷却剂输送装置一较宽的功率范围上运行，其中在多种运行状态的第二运行状态中降低摩擦损耗。冷却剂输送装置由于该原因而优选在该运行状态中运行。

本发明的一种改进方案规定，在多种运行状态的第三运行状态中输入轴仅间接地通过行星传动机构耦合，第一输入轴借助所述接合装置而被固定。因此，多种运行状态的第三运行状态首先对应于多种运行状态的第一运行状态，与该第一运行状态相比此时希望借助接合装置固定第一输入轴。为此接合装置例如连接第一输入轴与一静止元件，并且相应地作为制动器或固定制动器而工作。在多种运行状态的第三运行状态中在此希望使第一输入轴完全固定；因此接合装置不允许第一输入轴发生旋转运动。在多种运行状态的第三运行状态中，仅借助第二驱动设备来驱动冷却剂泵，这是因为第一输入轴和第一驱动设备借助接合装置被固定。

本发明的一种改进方案规定，行星齿轮架借助包绕传动机构与第二驱动设备作用连接。例如，在行星齿轮架上构造出一用于包绕传动机构的牵引件的支撑面。而第一驱动设备优选与第一输入轴刚性连接。

本发明的一种改进方案规定，第一驱动设备是电机，第二驱动设备是发动机。在此，冷却剂输送装置通常被配设给发动机或具有发动机的驱动系统。冷却剂输送装置用于输送用于冷却发动机的冷却剂。发动机通常被调整到期望转速和/或期望力矩，其中期望转速由预定转速引起，而期望力矩由预定力矩引起。预定转速和/或预定力矩由包含该驱动系统的机动车的驾驶员和/或配设给该机动车的驾驶员辅助系统决定。据此，第二驱动设备的转速不与冷却剂输送装置的要求相协调。而电机可被调节成，使得冷却剂输送装置以期望的功率运行。可以与对冷却剂泵功率的控制和/或调节相应地调节电机。

冷却剂输送装置是一包含发动机的驱动系统的组成部分。本发明在此还涉及具有优选构成为发动机的（第二）驱动设备的驱动系统，其中该驱动系统或发动机配设有根据前述实施形式的冷却剂输送装置。

此外本发明还涉及一种用于运行特别是根据前述实施方式的冷却剂输送装置的方法，其中，冷却剂输送装置具有冷却剂泵，该冷却剂泵能由第一驱动设备和第二驱动设备经一行星传动机构驱动，其中行星传动机构具有用于第一驱动设备的第一输入轴和用于第二驱动设备的第二输入轴。在此规定，在至少一种运行状态中通过接合装置使输入轴直接相互耦合。冷却剂输送装置可以根据前述实施形式得到改进。如上所述，接合装置用于在所述至少一种运行状态中使输入轴直接相互耦合。

本发明的一种改进方案规定，在多种运行状态的第一运行状态中输入轴仅间接地通过行星传动机构耦合，而在多种运行状态的第二运行状态中输入轴直接相互耦合。这种技术方案在前面已有介绍。多种运行状态的第二运行状态对应于所述至少一种运行状态，其中输入轴借助接合装置直接相互耦合。而在多种运行状态的第一运行状态中，输入轴可以具有不同转速并且仅通过行星传动机构相互耦合。

本发明的一种改进方案规定，在多种运行状态的第三运行状态中输入轴仅间接地通过行星传动机构耦合，第一输入轴借助接合装置而被固定。在多种运行状态的第一运行状态中，第一输入轴是可旋转运动的，而在多种运行状态的第三运行状态中希望借助接合装置使第一输入轴被固定。在此，与多种运行状态的第一运行状态类似地，输入轴仅间接通过行星传动机构耦合。

本发明的一种改进方案规定，在多种运行状态的第一运行状态中仅运行其中一个驱动设备或运行所述的两个驱动设备，和/或在多种运行状态的第二运行状态中和/或在第三运行状态中仅运行第二驱动设备。在多种运行状态的第一运行状态中输入轴仅间接通过行星传动机构相互耦合并且第一输入轴不被接合装置固定、即是可旋转运动的，在该第一运行状态中可以仅将其中一个驱动设备用于驱动冷却剂泵，也可以将两个驱动设备同时用于驱动冷却剂泵。而在多种运行状态的第二和/或第三运行状态中规定，仅运行第二驱动设备，而第一驱动设备被停用。但是，特别是在多种运行状态的第二运行状态中可以规定，第一输入轴、因而第一驱动设备被第二驱动设备驱动并且就此而言进行旋转运动。

附图说明

下面借助在附图中示出的实施例详细阐述本发明，而不对本发明形成限制。其中：

图1示出具有冷却剂泵和行星传动机构的冷却剂输送装置的纵剖视图；

图2示出第一运行状态中的冷却剂输送装置的示意图；

图3示出第二运行状态中的冷却剂输送装置的示意图；

图4示出第三运行状态中的冷却剂输送装置的示意图；

图5示出一图表，其中绘出了针对各运行状态的冷却剂泵功率与转速的关系。

具体实施方式

图1示出具有冷却剂泵2的冷却剂输送装置1的剖视图，所述冷却剂泵主要由叶轮3和冷却剂调节器4构成。利用该冷却剂调节器可以控制性和/或调节性地、例如通过截面调整来调节通过冷却剂泵2的冷却剂通量。冷却剂泵2的叶轮3可以由第一驱动设备6和（未示出的）第二驱动设备经行星传动机构5驱动。为此目的，行星传动机构5具有用于第一驱动设备6的第一输入轴7和用于第二驱动设备的第二输入轴8。第一驱动轴6与第一输入轴7直接耦合。第二驱动设备通过包绕传动机构9连接到第二输入轴8。为此目的，第二输入轴8的范围形成用于包绕传动件11、例如传动带的支撑面10。

第一输入轴7直接连接到行星传动机构5的太阳轮12。而第二输入轴8与行星齿轮架13直接耦合或由该行星齿轮架形成。在行星齿轮架13上以可旋转运动的方式设有多个、特别是三个行星齿轮14，从而通过行星齿轮14在行星传动机构5的太阳轮12与齿圈15之间建立作用连接。齿圈15通过行星传动机构5的输出轴16连接到冷却剂泵2或其叶轮3。行星传动机构5设置在一外壳17中。在该外壳中，第二输入轴8或行星齿轮架13通过轴承18支承，齿圈15或输出轴16通过轴承19支承。另外，在第一输入轴7与第二输入轴8之间设有一轴承20。轴承18、19和20优选实施为滚动轴承。为了相对于外壳17的环境密封行星传动机构5，设有至少一个——特别是密封圈形式的——密封装置21。

在输入轴7与8之间设有一接合装置22。借助一调整装置23可将该接合装置置于至少三种运行状态。接合装置22在此包括滑块（Schieber）24、滑块底件（Schieberunterstueck）25、至少一个同步环26（此处为两个同步环26）以及一个或多个摩擦环27组成。在本实施例中，为每个同步环26分配一个摩擦环27。滑块底件25与第一输入轴7以不能相对转动的方式耦合。滑块24同时与滑块底件25转动刚性地连接，但是关于行星传动机构5的旋转轴线28以可轴向移动的方式支承。因此通过滑块24的轴向移动可以将接合装置22或冷却剂输送装置1置于不同的多种运行状态中。在图1示出的所述多种运行状态的第一运行状态中，滑块24位于中间，从而输入轴7和8分别是可旋转运动的并仅通过行星传动机构5相互耦合。特别是在所述多种运行状态的第二运行状态中（其中滑块24被向左推移）规定，输入轴7和8直接相互耦合。因此在该第二运行状态中输入轴7和8具有相同的转速。在所述多种运行状态的第三运行状态中滑块24向右移位，其中希望第一输入轴7被固定成不再能进行旋转运动。但是，同时输入轴7和8再次仅通过行星传动机构5相互耦合。

下面借助图2、3和4介绍不同的运行状态。图2在此示出了所述多种运行状态的第一运行状态。清楚可见，滑块24位于中性位置，从而输入轴7和8是可自由运动的又仅通过行星传动机构5相互耦合。在第一运行状态中，冷却剂泵2例如可以单独借助第一驱动设备6运行。因此，冷却剂泵2输送的最大体积流量由电机6规定。通过这种方式例如可以在发动机停用之后实现冷却剂泵2的后运行。这种后运行是很重要的，这样便不会在借助冷却剂泵2施加冷却剂的冷却回路（此处未示出）中形成局部的沸腾位置。最大体积流量独立于发动机的转速并仅与电机6的最大功率相关。

替代地，可以同时利用电机6和发动机来运行冷却剂泵2。在发动机的较低转速范围内、特别是在较低的环境温度下希望增大体积流量以满足例如供热系统的需求。针对这种情况，电机6可以附加于发动机被用于冷却剂泵2的驱动。由此可以实现更大的体积流量。电机6同样可以在较大负载和较低发动机转速下被接通，以增大借助冷却剂泵2输送的体积流量。因此也可以在较低转速范围内最优化地冷却发动机。不必由于体积流量过低而使发动机功率撤回。最后，冷却剂泵2可以仅借助发动机来运行。如果发动机在运行中，则第二输入轴8被持久地驱动。根据行星传动机构5中的功率分配可以在第一运行状态中将电机6用作发电机，例如用于向电网输送电流。

图3示出所述多种运行状态的第二运行状态。其中输入轴7和8直接相互耦合，从而具有相同的转速。在这种情况下，太阳轮12以不能相对转动的方式连接到行星齿轮架13。就此而言，形成行星传动机构5的整体运转，其中输入轴7和8和输出轴16以相同的转速旋转。冷却剂泵2的驱动仅借助发动机、即通过第二输入轴8进行。因此，可实现的最大体积流量比在所述多种运行状态的第一运行状态中更小，但是对于多数使用目的而言是足够的。由于体积流量更小，所需要的驱动功率同样更小。由于行星传动机构5整体运转所以不用考虑行星齿轮14的旋转运动或滚动运动。通过这种方式降低了行星传动机构5中的摩擦损耗，从而在声学效果、发热和磨损方面实现了更有利的运行特性。

图4示出所述多种运行状态的第三运行状态中的冷却剂输送装置1。其中第一输入轴7被固定成不能转动，例如相对于外壳17被固定。电机6不能再用于运行冷却剂泵2。行星传动机构5在第二输入轴8和输出轴16之间的传动比是固定的。在第三运行状态中希望在较大负载和较高发动机转速下散出由其产生的热量。

图5示出一个图表，其中绘出了冷却剂泵2的最大功率P与发动机转速n的关系。在此情况下，在所述多种运行状态的第一运行状态中最大可达到曲线29和30，在所述多种运行状态的第二运行状态中最大可达到曲线31，而在所述多种运行状态的第三运行状态中最大可达到曲线32。当冷却剂泵2在所述多种运行状态的第一运行状态中仅借助电机6运行时，曲线29示出最大功率。因此，该最大功率与发动机转速无关。当冷却剂泵2在所述多种运行状态的第一运行状态中同时利用电机6和发动机驱动时，曲线30描绘出最大功率P。因此，最大功率P的最小值对应于电机6的最大功率，而由发动机提供的最大功率分量与该发动机的转速相关。在所述多种运行状态的第二运行状态中输入轴7和8借助接合装置22直接相互耦合，其中存在最大功率的与发动机转速相关的最小值。通过这种方式，当仅须借助冷却剂泵2输送低体积流量的冷却剂便足以为冷却发动机和/或为其它元件提供冷却剂时，明显地降低了冷却剂泵2的功率、进而降低了损耗功率。相应地可以获得更有利的运行特性。在所述多种运行状态的第三运行状态中例如相对于外壳17固定第一输入轴7。由此得出曲线32，该曲线具有在现有技术中公知的冷却剂输送装置1的特征。

附图标记列表

1冷却剂输送装置

2冷却剂泵

3叶轮

4冷却剂调节器

5行星传动机构

6第一驱动设备

7第一输入轴

8第二输入轴

9包绕传动机构

10支撑面

11包绕传动件

12太阳轮

13行星齿轮架

14行星齿轮

15齿圈

16输出轴

17外壳

18轴承

19轴承

20轴承

21密封装置

22接合装置

23调整装置

24滑块

25滑块底件

26同步环

27摩擦环

28旋转轴

29曲线

30曲线

31曲线

32曲线

Claims (10)

1.一种具有冷却剂泵（2）的冷却剂输送装置（1），该冷却剂泵能由第一驱动设备（6）和第二驱动设备经一行星传动机构（5）驱动，其中所述行星传动机构（5）具有用于第一驱动设备（6）的第一输入轴（7）和用于第二驱动设备的第二输入轴（8），其特征在于，设有接合装置（22），通过该接合装置在至少一种运行状态中使所述输入轴（7，8）直接相互耦合。

2.根据权利要求1的冷却剂输送装置，其特征在于，所述行星传动机构（5）具有太阳轮（12）、齿圈（15）和行星齿轮架（13），所述行星齿轮架具有至少一个在太阳轮（12）和齿圈（15）之间建立作用连接的行星齿轮（14），其中，太阳轮（12）连接在第一输入轴（7）上，行星齿轮架（13）连接在第二输入轴（8）上，所述冷却剂泵连接在与所述齿圈（15）相连的输出轴（16）上。

3.根据前述权利要求之一的冷却剂输送装置，其特征在于，在多种运行状态的第一运行状态中所述输入轴（7，8）仅间接地通过行星传动机构（5）耦合，而在多种运行状态的第二运行状态中所述输入轴直接相互耦合。

4.根据前述权利要求之一的冷却剂输送装置，其特征在于，在多种运行状态的第三运行状态中，所述输入轴（7，8）仅间接地通过所述行星传动机构（5）耦合并且第一输入轴（7）借助所述接合装置（22）而被固定。

5.根据前述权利要求之一的冷却剂输送装置，其特征在于，行星齿轮架（13）借助包绕传动机构（9）与第二驱动设备作用连接。

6.根据前述权利要求之一的冷却剂输送装置，其特征在于，第一驱动设备（6）是电机，第二驱动设备是发动机。

7.一种用于运行特别是根据前述权利要求中一个或多个所述的冷却剂输送装置（1）的方法，其中，所述冷却剂输送装置（1）具有冷却剂泵（2），该冷却剂泵能由第一驱动设备（6）和第二驱动设备经一行星传动机构（5）驱动，其中所述行星传动机构（5）具有用于第一驱动设备（6）的第一输入轴（7）和用于第二驱动设备的第二输入轴（8），其特征在于，在至少一种运行状态中通过接合装置（22）使所述输入轴（7，8）直接相互耦合。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于，在多种运行状态的第一运行状态中所述输入轴（7，8）仅间接地通过行星传动机构（5）耦合，而在多种运行状态的第二运行状态中使所述输入轴直接相互耦合。

9.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，在多种运行状态的第三运行状态中，所述输入轴（7，8）仅间接地通过所述行星传动机构（5）耦合并且使第一输入轴（7）借助接合装置（22）而被固定。

10.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，在多种运行状态的第一运行状态中仅运行所述驱动设备之一（6）或运行所述的两个驱动设备（6），和/或在多种运行状态的第二运行状态中和/或在多种运行状态的第三运行状态中仅运行第二驱动设备（6）。

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