KR20010042290A - 자동차의 하나 이상의 보조 유니트를 위한 구동 장치 및그 작동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내연기관, 하나 이상의 보조 엔진 및 변속기를 포함하는 자동차의 하나 이상의 보조 유니트를 위한 구동 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 그러한 구동 장치의 가동 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 상기 변속기(16)는 각각의 입력 샤프트(18, 20)에 의해 상기 내연기관(12)과 하나 이상의 보조 엔진(13)에 연결되어 동작하고 출력 샤프트(24)에 의해 상기 보조 유니트(22)에 연결되어 동작하는 유성기어 장치(32)이다.

Description

자동차의 하나 이상의 보조 유니트를 위한 구동 장치 및 그 작동 방법{Drive arrangement for at least one secondary aggregate of a motor vehicle and method for operating the drive arrangement}

상기 종류의 구동 장치는 이미 공지되어 있으며 예를 들어 자동차에 이용되고 있다. 내연기관이 자동차를 위한 구동 유니트로서 이용되는 것이 일반적이다. 그 외에도 상기 내연기관은 많은 보조 유니트의 작동에 이용된다. 일반적으로 그런 종류의 보조 유니트는 일정한 속도 범위에서 동작하므로, 중간에 배열된 변속기에 의해 적절한 변속이 가능하게 되는 것은 이미 공지되어 있다.

그러나, 상기 보조 유니트의 동력 필요 조건(power requirement)은 상기 구동 유니트의 동력 필요 조건과는 적어도 무관하기 때문에, 상기 보조 유니트의 동작을 위한 보조 엔진(supplementary engine)을 자동차에 장착하는 것이 유리한 것으로 증명되었다. 상기 보조 엔진은, 자동차의 차량 동역학적 상황(vehicle dynamic situation)에 독립적으로, 상기 보조 유니트의 구동에 이용되는 토크를 제공한다. 이 때 상기 보조 엔진은 제 2 의 내연기관이 될 수 있지만, 전동기로도 설계될 수 있다.

그 외에도 상기 보조 유니트의 동작을 위한 지원 토크(supporting torque)를 상기 내연기관을 통해 이용하는 것은 이미 공지되어 있다. 그러나 이 때 종래의 장치에서 상기 내연기관은 직접 스타터 제너레이터(Starter generator)와 연결되는, 즉, 상기 내연기관의 토크는 먼저 전기 동력으로 변환되고, 비전기성 보조 유니트의 동작을 위해 상기 동력은 다시 기계적 동력으로 변환되어야 했다. 전반적으로 그 결과 효율이 매우 양호하지는 못하였다.

종래의 구동 장치의 단점은 특히, 에어콘 압축기의 동작시에 나타난다. 그러므로, 사실상 그러한 압축기를 직접 상기 내연기관에 의해 구동하는 것이 공지되어 있지만, 이 경우에 상기 압축기의 성능은 내연기관의 공회전 속도에 맞게 이루어져야 한다. 한 편, 이는 에어콘 압축기의 크기를 너무 과대하게 만들며 다른 한 편으로 상기 종류의 보조 유니트를 직접 상기 내연기관에 할당하는 것이 양호하지는 않은 것으로 증명되었다. 그러므로, 예를 들어, 가속시에 또는 내연기관의 시동 단계에서 상기 에어콘 압축기의 토크 필요 조건 때문에 자동차 동역학적 동작 또는 시동에 장애가 발생할 수 있다. 그러므로, 이를 막기 위해, 전기로 가동하는 제 2 의 에어콘 압축기를 자동차에 장착하는 것이 공지되어 있다. 전기 구동은 일반적으로 상기 스타터 제너레이터에 의해서도 그리고 자동차 전기 시스템 배터리에 의해서도 이루어질 수 있다. 그러나, 재료비의 증가 외에, 또 다른 단점으로는 상기 스타터 제너레이터의 변환 효율도 그리고 상기 배터리의 충방전 효율도 에너지 측면에서 최적이 아니며 그 결과 연료 소비의 증가를 초래하고 있다.

그 외에도, 하나 이상의 유성 기어가 고정형 선기어 주위를 회전하는 유성기어 장치가 공지되어 있다. 선택적으로 유성기어 장치에서의 구동은 출력 샤프트에 의해 이루어질 수 있으며, 상기 출력 샤프트는 상기 유성 기어 및/또는 선기어와 결합하여 동작한다. 그 외에도 2개의 입력 샤프트가 상기 유성기어 장치에 결합되어 서로 독립적으로 토크를 전달하며, 상기 토크로부터 출력 샤프트의 토크가 얻어진다. 상기 유성기어 장치를 통해 상기 입력 샤프트의 입력 속도에 대한 출력 샤프트의 출력 속도로의 변속비가 적절하게 선택될 수 있다. 아웃풋은 상당히 가변적이며 예를 들어 상기 유성 기어에 연결되어 동작하는 링기어에 의해 이루어질 수 있다.

본 발명은 제 1 항의 전제부에 언급한 특징들을 가지는 자동차의 하나 이상의 보조 유니트(auxiliary aggregate)를 위한 구동 장치 및 제 13 항의 전제부에 언급한 특징을 가지는 그런 종류의 구동 장치의 작동 방법에 관한 것이다.

도 1은 대체 엔진으로서 전기 기계를 가지는 제 1 의 구동 장치의 개략적인 블록도.

도 2는 구동 장치의 변속기의 개략적인 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 구동 장치를 위한 속도 다이어그램.

도 4는 보조 엔진으로서 제 2 의 내연기관을 가지는 제 2 의 구동 장치의 평면도.

도 5는 2개의 전기 기계를 가지는 자동차 변속기, 내연기관 및 2차 유니트로서 에어콘 압축기를 가지는 구동 장치의 회로도.

본 발명에 따른 구동 장치가 가지는 장점으로는 상기 보조 유니트의 동작이 하나 이상의 보조 엔진에 의해서도 그리고 상기 내연기관에 의해서도 이루어질 수 있다는 것이다. 일정한 운전 상황에서, 예를 들어 시동 동안 또는 추월 동안 상기 보조 유니트의 동작을 위한 토크는 대부분 상기 보조 엔진을 통해 이용될 수 있는 반면, 정상적인 주행 동작에서, 예를 들어 내연기관의 일정한 속도부터는 상기 동작이 주로 상기 내연기관이 제공하는 토크에 의해 이루어진다. 그러한 동작은, 상기 변속기가 유성기어 장치이고 각각의 입력 샤프트에 의해 상기 내연기관 및 하나 이상의 보조 엔진에 결합하여 동작하며 출력 샤프트에 의해 보조 유니트에 결합하여 동작함으로써, 실현될 수 있다.

상기 보조 엔진은 제 2 의 내연기관이 될 수 있으며, 이것은 예를 들어 서 있는 경우에만 동작하게 된다. 상기 유성기어 장치의 출력 샤프트에 의해 반드시 예를 들어 제너레이터, 에어콘 압축기, 서보펌프 또는 물펌프와 같은 모든 보조 유니트가 동작되어야 하는 것은 아니다. 주행 동작에서 상기 구동은 상기 주행 엔진에 의해 에너지 측면에서 유리하게 이루어질 수 있다. 상기 시스템은 에너지 측면에서 장점을 가지는데, 왜냐하면 부가적인 연료 소비에 대한 상기 보조 유니트를 위한 필요 구동력의 비로서 차등적 효율이 전반적으로 더 높기 때문이다. 상기 보조 엔진은 특히 내연기관의 스타터 제너레이터와 같은 전기 기계(electric machine)일 수도 있다. 그러므로 일정한 동작 상황에서 상기 스타터 제너레이터에 의해 예를 들어 상기 에어콘 압축기를 가동시킬 수 있다.

그 외에도 보조 유니트의 최적 효율 작동을 위해, 내연기관을 통해 설정되는 속도보다 더 작은 속도를 필요로 하는 장점이 있다. 상기 유성기어 장치의 변속을 이용해 이는 간단하게 실현될 수 있다.

상기 유성기어 장치는 특히 자동차 변속기의 구성요소가 될 수도 있다. 특히 유리한 점은 이 점이 전부 2개의 전기 기계와 2개의 유성기어 장치를 가지는 변속기인 경우에 가능하다는 것이다. 이 경우 상기 보조 유니트는 기존의 기어 샤프트 중 어느 하나에 의해 구동된다.

상기 구동 장치의 동작의 장점은 a) 상기 변속기가 2개 이상의 입력 샤프트와 하나 이상의 출력 샤프트를 가지는 유성기어 장치이며, 상기 내연기관과 하나 이상의 보조 엔진으로부터 상기 입력 샤프트들 각각에 의해 토크가 상기 출력 샤프트에 전달되고 그 후 상기 보조 유니트에 전달되며, b) 상기 출력 샤프트의 속도를 검출하며 상기 속도에 따라서 하나 이상의 보조 엔진의 토크를 제어하는 제어 장치가 상기 구동 장치에 할당된다는 것이다.

하나 이상의 보조 엔진이 전기 기계이면, 상기 모멘트는 음(negative)이 될 수도 있어서, 상기 전기 기계는 제너레이터로서 동작하게 된다. 상기 구동 장치의 출력 샤프트의 속도는 센서를 이용해 검출되며 적절한 제어 장치에서 평가된다. 그 후 검출된 속도에 따라서 상기 보조 엔진이 제어될 수 있다. 그러한 장치를 통해 상기 보조 유니트의 동작이 설정된 제한된 속도 범위(목표 범위) 내에서 또는 설정된 속도(목표값)에서 이루어질 수 있다.

그러나, 자동차에 있어서 구동 장치의 동작은 예를 들어, 내연기관의 기본 속도나 평균 속도에 따라서 상기 보조 엔진의 힘 전달이 제어됨으로써, 이루어질 수 있다. 예를 들어 상기 구동 장치의 출력 샤프트의 속도가 한계값 내에 있으면, 상기 보조 엔진의 입력 샤프트에 의해 힘 전달이 부수적으로 이루어진다. 상기 속도가 상기 한계값보다 크면, 상기 보조 엔진의 힘 유입은 감소된다. 후자의 경우에, 상기 보조 엔진이 전기 기계이면, 상기 전기 기계는 회전 방향을 바꿀 수도 있는 제너레이터로서 또는 전기 브레이크로서 적절한 조정 수단에 의해 동작되며 내연기관에서 발생하는 슬립 동력(slip power)이 전기 에너지로 변환될 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 구동시키려는 보조 유니트가 에어콘 압축기인 경우에 특히 유리한 것으로 증명되었다. 한편, 내연기관의 공회전 속도의 분리를 통해 상기 에어콘 압축기의 크기는 작게 설계될 수 있다. 오늘날 에어콘 압축기를 제어할 때 부분 부하 영역에서 나타나는 손실은 회피될 수 있다. 다른 한 편, 상기 보조 엔진을 통한 상기 에어콘 압축기가 필요로 하는 토크의 지원은 자동차의 동작 시에 일정한 주행 상황에서 또 다른 장점을 가져온다. 그러므로 상기 에어콘 압축기는, 상기 내연기관이 연료를 절약하는 스타트-스톱 동작 때문에 스위칭 오프되는 경우에도, 계속 동작할 수 있다. 그 외에도 상기 구동 유니트의 상기 내연기관에 대한 출력이 특히 높은 경우에 상기 보조 엔진의 출력은 그에 맞게 증대되므로, 단기적으로 상기 내연기관의 전체 출력이 상기 자동차의 구동에 이용될 수 있다. 상기 보조 엔진이 전기 기계(특히, 스타터 제너레이터)인 경우에, 자동차의 정지시 공조 (standairconditioning) 또는 예비 냉방(precooling)이 이루어질 수 있다.

상기 보조 엔진의 제어는 주행 상황(예를 들어 정지, 주행)과 내연기관의 동작 모드(예를 들어 스위칭 오프, 러닝)에 따라서 이루어지는 것이 유리하다. 예를들어 자동차가 서 있고 내연기관이 스위칭 오프되어 있으면, 먼저 기어 시프트 액추에이터에 의해 공회전이 스위칭된다. 그 다음에, 상기 보조 유니트(예를 들어 에어콘 압축기)의 구동은 상기 전기 기계(예를 들어 스타터 제너레이터)에 의해 이루어진다. 그런 경우 에어콘 압축기에서는 장애 없는 동작을 위해 최대 속도 및/또는 속도 확장을 제한하는 것이 유리한 것으로 증명되었다. 이는 예를 들어 평기어 단(stage) 및/또는 상기 에어콘 압축기 앞에 배열된, 전환 스위칭가능한 변속기를 이용해 실현될 수 있다.

본 발명의 또 다른 선호되는 구성은 종속항에서 언급한 나머지 특징으로부터 도출된다.

본 발명을 하기에서 첨부된 도면을 이용한 실시예를 통해 상세히 설명한다.

도 1에는 제 1 실시예로서 구동 장치(10)의 개략적인 블록도가 도시되어 있으며, 상기 구동 장치(10)는 내연기관(12), 보조 엔진(13)으로서 전기 기계(14) 및 변속기(16)로 이루어진다. 상기 내연기관(12)은 입력 샤프트(18)에 의해 상기 변속기(16)에 연결되고 상기 전기 기계(14)는 입력 샤프트(20)에 의해 상기 변속기(16)에 연결된다. 그 외에도, 출력 샤프트(24)와 프리휠 클러치(23)에 의해 상기 변속기(16)에 결합하여 동작하는 보조 유니트(22)가 도시되어 있다. 센서(26)를 이용해 상기 출력 샤프트(24)의 속도가 검출되고 데이터 선(28)에 의해 제어 장치(30)에 전송되며, 상기 제어 장치에 의해 상기 전기 기계(14)의 작동이 제어될 수 있다.

상기 보조 유니트(22)의 작동은 가능한 한 상기 출력 샤프트(24)의 양호한 속도(목표값)에서 또는 양호한 속도 범위(목표 범위)에서 이루어져야 한다. 상기 구동 장치(10)를 이용해 상기 속도 범위는 전반적으로 양호한 효율로 용이하게 실현될 수 있다. 상기 속도 범위는 상측 및 하측 한계값을 갖는다.

먼저, 상기 내연기관(12)의 토크는 상기 입력 샤프트(18)에 의해 상기 변속기(16)로 전달되며 상기 변속기(16)로부터 상기 출력 샤프트(24)에 전달된다. 상기 출력 샤프트(24)의 속도가 상기 하측 한계값보다 작으면, 부가적으로 토크가 상기 전기 기계(14)를 이용해 상기 입력 샤프트(20)를 지나 상기 변속기(16)에 전달된다. 상기 출력 샤프트(24)의 속도가 상측 한계값을 초과하면, 한 편으로 상기 내연기관(12)의 잉여 출력이 슬립 출력으로서 제공되며, 다른 한 편으로 불원(不願)의 힘 전달은 상기 전기 기계(14)를 통해 중단된다. 그러나 후자의 경우에 상기 슬립 출력이 전기 에너지의 형성에 이용될 수 있으므로, 상기 전기 기계(14)는 제너레이터로서 적절한 조정 수단을 이용해 동작될 수 있다. 그 외에도 상기 전기 기계(14)는 전기 브레이크로서도 동작될 수 있다.

상기 제어 장치(30)를 이용해 한 편으로 상기 출력 샤프트(24)의 속도가 상기 센서(26)에 의해 검출되고 제어될 수 있다. 다른 한 편으로, 상기 제어 장치(30)는 상기 전기 기계(14)의 동작 모드의 조정에 이용된다. 이미 설명한 것처럼, 그런 경우 상기 전기 기계(14)는 제너레이터로서 또는 드라이브로서 선택적으로 스위칭된다.

도 2에는 상기 구동 장치(10)의 변속기(16)의 단면도가 도시되어 있다. 상기 변속기(16)는 선기어(34)와 유성 기어(38)를 가지는 유성기어 장치이다. 상기 선기어(34)는 상기 전기 기계(14)의 입력 샤프트(20)에 고정 연결되어 있으며 상기 유성 기어(38)의 상보적인 톱니(comlementary tooth)와 결합하는 톱니를 갖는다. 그 외에도 상기 유성기어 장치(32)는 유성 기어 캐리어(36)를 가지며, 상기 유성 기어 캐리어는 한 편으로는 상기 유성 기어(38)에, 다른 한편으로는 톱니(48)를 가지는 풀리(46)에 결합되어 동작한다. 여기에 도시되지 않은 인장 수단(벨트)를 이용해 내연기관(12)의 토크가 상기 풀리(46)에 전달되고 그 다음에는 유성 기어(38)에 전달된다.

그 외에도, 알맞은 톱니를 가지는 링기어(40)가 유성 기어(38)에 할당되고, 상기 링기어는 톱니(44)를 가지는 또 다른 풀리(42)에 고정 연결된다. 여기에 도시되지 않은, 상기 풀리(42)에 위치하는 인장 수단(벨트)에 의해 힘 전달이 상기 보조 유니트(22)의 역시 여기에 도시되어 있지 않은 입력 샤프트(24)로 힘이 전달된다.

상기 풀리(42, 46) 대신에, 적절한 치차가 상기 유성기어 장치(32)와 내연기관(12) 또는 상기 보조 유니트(22) 사이의 힘 전달에 이용될 수도 있다. 그 외에도 상기 유성 기어(38)의 수는 가변적이며, 상기 유성기어 장치(32)의 적절한 구성을 통해 원하는 변속이 실현될 수 있다.

상기 선기어(34)가 상기 유성 기어(38)에 의해 상기 전기 기계(14)의 입력 샤프트(20)의 토크를 간접적으로만 전달하는 도 2에 도시된 아웃풋 외에도 상기 선기어(34)의 직접적인 힘 전달 및 상기 유성 기어(38)의 상기 선기어(34)에 의한 간접적인 힘 전달이 실현될 수 있는 변속기(16) 역시 생각해 볼 수 있다. 이 경우, 여기에 도시되지 않은 치차가 상기 선기어(34) 및 상기 출력 샤프트(24)에 적절하게 연결되어 동작한다. 그러므로 다수의 보조 유니트(22) 역시 2개 이상의 변속 모드 하에서 구동될 수 있다. 상기 아웃풋이 상기 유성 기어(38)에 의해 이루어지면, 변속이 약 1.25 내지 1.67의 범위에 있고 상기 선기어(34)에 의한 아웃풋인 경우 약 2.6 내지 6의 변속이 선호된다.

도 3에는 상기 전기 기계(14)의 제어 및/또는 조정이 어떻게 상기 구동 장치(10)에서 이루어질 수 있는지에 대해 2개의 다이어그램으로 도시되어 있다. 상측 다이어그램에 상기 구동 유니트(drive aggregate; 10)의 출력 샤프트(24)의 속도가 기록되어 있다. 물론 상기 속도의 값(50)은 구동하려는 보조 유니트(22)의 조건에 맞게 선택될 수 있다. 여기에서 예를 들어 1000 U/min에 있는 상기 내연기관(14)의 기본 속도(52)에 근거하여, 직선(54)은 상기 내연기관(14)의 최대 속도(56)까지 연장해 있다. 상기 출력 샤프트(24)의 속도(50)를 항상 같게 유지하기 위해, 출력의 공급 또는 제거가 있을 필요가 없다. 후자의 경우에 상기 잉여 출력이 슬립 출력으로서 이용되지 않을 수도 있고 제너레이터를 구동하는데 이용될 수도 있다. 왜냐하면 상기 속도(50) 하에서 출력의 공급은 상기 속도(50) 하에서 전기 기계(14)에 의해 이루어지기 때문에, 전기 기계를 상기 속도(50) 위에서 제너레이터로서 구동할 수 있도록 형성되는 것이 특히 유리하다.

도 3의 하측 다이어그램에서 상기 내연기관(12)의 속도에 따른 전기 기계(14)의 출력이 도시되어 있다. 상기 내연기관(12)의 속도가 상기 속도(50) 아래 위치하는 점(58)까지 적절한 출력이 상기 전기 기계(14)를 통해 제어된다. 상기 내연기관(12)의 속도가 상기 점(58)에서 상기 출력 샤프트(24)의 속도(50)를 초과하면, 상기 전기 기계(14)는 제너레이터로서 구동될 수있도록 스위칭된다. 제너레이터의 동작 시에 과열을 피하기 위해, 내연기관(12)의 속도가 큰 경우 전달되는 출력이 제한될 수 있으며 슬립 출력으로서 이용되지 않고 있으므로, 상기 전기 기계(14)의 출력 그래프(60)는 내연기관(12)의 속도가 더 큰 경우 체감적이다. 상기 전기 기계(14)의 제어는 상술한 바와 같이 상기 제어 장치(30)에 의해 이루어진다.

자동차의 구동하려는 보조 유니트로서 예를 들어 제너레이터, 서보모터, 물펌프, 오일 펌프 또는 특히 에어콘 압축기도 해당된다. 후자는 크기면에서 상기 에어콘 압축기가 직접 내연기관(12)에 의해 구동되는 종래의 구동 장치에서보다 작게 설계되는데, 왜냐하면 상기 에어콘 압축기의 속도 범위가 내연기관(12)의 공회전 속도에 맞춰질 필요가 없기 때문이다. 자동차의 예비 냉방 및 정지시 냉방을 가능하게 하기 위해, 상기 에어콘 압축기는 전기 기계(14)에의해 구동된다. 이 때 전기 출력은 상기 변속기(16)에 의해 기계 출력으로 변환된다. 그러므로 예를 들어 상기 내연기관(12)의 스위칭 오프 시에 자동차의 스타트-스톱-동작 때문에 상기 에어콘 압축기가 필요로 하는 토크가 상기 전기 기계(14)를 통해 준비되고 그 결과 자동차 실내의 연속적인 냉방이 보장된다.

도 4에는 상기 보조 엔진(13)이 제 2 의 내연기관(15)인 또 다른 구동 장치(10)에 대한 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 이미 설명한 것처럼, 상기 입력 샤프트(18, 20)에 의해 상기 토크가 상기 변속기(16)로 전달되고 상기 변속기는 상기 보조 유니트(22)의 동작에 이용되는 상기 출력 샤프트(24)의 토크를 발생시킨다.

상기 실시예에 따라 전부 2개의 보조 유니트(22)가 상기 변속기(16)에 결합된다. 그러므로 한 편으로 제너레이터(23)는 자동차 전기 시스템(25)에 공급되는 전기 에너지를 제공할 수 있다. 그 후, 상기 전기 에너지가 전기 보조 유니트(27)의 동작에 이용된다. 다른쪽에서는 상기 변속기(16)에 의해 상기 에어콘 압축기(29)가 동작에 필요한 에너지를 공급받을 수도 있다. 상기 제 2 의 내연기관(15)의 제어는 앞의 실시예에서 이미 설명한 것과 동일한 방식으로 이루어질 수 있다. 이해의 편의를 위해 그에 필요한 제어 장치(30)가 도시되지는 않았다.

도 5에는 특수 변속기(74), 내연기관(12)과 이것으로 동작되는 에어콘 압축기(70)를 가지는 구동 장치(10)의 블록도가 도시되어 있다. 상기 자동차 변속기(74)도 유성기어 장치(32)를 포함하며, 제 1 의 전기 기계(E1)가 상기 유성기어 장치에 할당되어 있다. 그 외에도, 그것은 제 2 의 전기 기계(E2)를 가지는 제 2 의 유성기어 장치를 포함한다. 상기 출력 샤프트(24, 25)가 슬라이딩 슬리브(S)로 스위칭되는 톱니에 의해 상기 자동차 변속기의 구동 샤프트(27)에 연결되어 있다. 그 외에도 상기 실시예의 변속기(16)는 전부 3개의 슬라이딩 슬리브(S)를 가지는 기어 시프트 액추에이터(72)를 보여주며, 상기 기어 시프트 액추에이터에 의해 변속비 또는 공회전을 조정할 수 있다. 도시된 장치로 다음의 동작 모드가 실현될 수 있다:

- 주행하는 자동차이면서 회전 중인 내연기관(12)에서 상기 에어콘 압축기(70)의 구동이 기계적으로 이루어질 수 있으며, 즉 필요한 토크를 상기 자동차 드라이브가 상기 샤프트(24)에 의해 이용한다.

- 주행하는 자동차이면서 스위칭 오프된 내연기관(12)에서 예를 들어 제동 및 관성 에너지 이용 시에 상기 에어콘 압축기(70)의 구동이 순수하게 기계적으로 이루어지는, 즉 상기 샤프트(24)에 있는 모멘트가 이용된다. 왜냐하면 그 외에도 차륜의 구동 샤프트(27)와의 마찰 결합이 제공되기 때문에, 자동차는 제동된다.

- 자동차가 서 있으면서 내연기관(12)이 스위칭 오프되어 있는 경우 상기 에어콘 압축기(70)의 구동은 제 1 의 전기 기계(E1)에 의해 이루어지고, 미리 상기 기어 시프트 액추에이터(72)를 통해 공회전이 스위칭된다. 충분한 에너지가 자동차 배터리를 통해 이용되면, 추가적인 어큐뮬레이터나 콤포넌트없이도 전기적인 정지시 냉방이 가능해진다.

- 자동차가 서 있으면서 내연기관(12)이 회전하는 경우 상기 에어콘 압축기(70)의 구동은 기계적으로 그리고 전기적으로 이루어진다. 이 경우에도 미리 상기 기어 시프트 액추에이터(72)를 통해 공회전이 스위칭된다. 상기 에어콘 압축기(70)의 구동 모멘트는 이 경우 상기 전기 기계(E1)를 통해 지지되어 상기 유성기어 장치(32)에 의해 제공되는 변속비로 감속된다. 그러므로 상기 전기 기계(E1)의 속도의 선택을 통해 압축기 속도가 정해진다.

이 모든 기능들은 대부분 이미 제공된 종래의 콤포넌트를 통해 실현될 수 있다. 그러므로, 예를 들어 특수 변속기(74)를 가지는 자동차의 경우에 상기 전기 기계(E1)와 기어 시프트 액추에이터(72)만이 적절하게 제어될 수 있다. 상황에 따라서는 마지막에 언급한 변형예의 경우에 상기 에어콘 압축기(70) 앞에, 예를 들어 평기어 단이나 전환스위칭가능한 변속기처럼 또 다른 엘리먼트가 배열될 수 있다. 이와 같이 상기 압축기 속도의 최대 속도와 속도 확장이 제한되고 가능한 한 장애없는 동작이 확보된다.

Claims (17)

1. 내연기관, 하나 이상의 보조 엔진 및 변속기를 가지는 자동차의 하나 이상의 보조 유니트를 위한 구동 장치에 있어서,

   상기 변속기(16)는 유성기어 장치(32)이고, 상기 유성기어 장치는 각각의 입력 샤프트(18, 20)에 의해 상기 내연기관(12)과 하나 이상의 보조 엔진(13)에 결합하여 동작하며 출력 샤프트(24)에 의해 상기 보조 유니트(22)에 결합하여 동작하는 것을 특징으로 하는 보조 유니트 구동 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 엔진(13)은 제 2 의 내연기관인 것을 특징으로 하는 보조 유니트 구동 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 엔진은 전기 기계(14)인 것을 특징으로 하는 보조 유니트 구동 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 전기 기계(14)는 상기 내연기관(12)의 스타터 제너레이터인 것을 특징으로 하는 보조 유니트 구동 장치.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 구동 유니트(10)에 제어 장치(30)가 할당되고, 상기 제어 장치는 상기 출력 샤프트(24)의 속도(50)를 검출하여 상기 속도(50)에 따라서 상기 보조 엔진(13)을 제어하는 것을 특징으로 하는 보조 유니트 구동 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 제어 장치(30)는 상기 출력 샤프트(24)의 속도(50)를 측정하는 센서(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조 유니트 구동 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유성기어 장치(32)의 선기어(34)는 상기 보조 엔진(14)의 입력 샤프트(20)에 고정 연결되고, 하나 이상의 유성 기어(38)를 위한 유성 기어 캐리어(36)는 상기 내연기관(12)의 입력 샤프트(18)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 보조 유니트 구동 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보조 유니트(22)는 에어콘 압축기(70)인 것을 특징으로 하는 보조 유니트 구동 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 평기어 단 또는 전환스위칭가능한 변속기가 상기 에어콘 압축기(70) 앞에 배열되는 것을 특징으로 하는 보조 유니트 구동 장치.
10. 제 2 항에 있어서, 상기 보조 유니트(22)는 제너레이터인 것을 특징으로 하는 보조 유니트 구동 장치.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상대적으로 작은 전기 기계(14)가 이용되며, 동력 필요 조건이 적당하면 상기 전기 기계에서 제어 범위가 넓어질 수 있는 것을 특징으로 하는 보조 유니트 구동 장치.
12. 제 3 항에 있어서, 상기 유성기어 장치(32), 전기 기계(E1) 및 출력 샤프트(24)는 자동차 변속기(74)의 구성요소인 것을 특징으로 하는 보조 유니트 구동 장치.
13. 내연기관, 하나 이상의 보조 엔진 및 변속기를 가지는 자동차의 하나 이상의 보조 유니트를 위한 구동 장치를 작동하기 위한 방법에 있어서,

    상기 변속기(16)가 2개 이상의 입력 샤프트(18, 20)와 하나 이상의 출력 샤프트(24)를 가지는 유성기어 장치(32)이고, 상기 내연기관(12)과 하나 이상의 상기 보조 엔진(13)으로부터 상기 입력 샤프트(18, 20) 각각에 의해 토크가 상기 출력 샤프트(24)에 전달되고, 그 후, 상기 보조 유니트(22)에 전달되며,

    상기 출력 샤프트(24)의 속도(50)를 검출하여 상기 속도(50)에 따라서 하나 이상의 보조 엔진(13)의 토크를 제어하는 제어 장치(30)가 상기 구동 장치(10)에 할당되는 것을 특징으로 하는 보조 유니트용 구동 장치 작동 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 제어 장치(30)에 상기 출력 샤프트(24)의 속도(50)에 대한 목표값이나 목표 범위가 설정되는 것을 특징으로 하는 보조 유니트용 구동 장치 작동 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 보조 엔진(13)은 전기 기계(14)이고, 상기 전기 기계는 제너레이터나 전기 브레이크로서도 가동될 수 있으며, 상기 출력 샤프트(24)의 속도(50)를 위한 목표값이나 목표 범위에 있는 속도(50)가 상기 내연기관(12)에 의해 전달되는 토크로부터 발생하면, 상기 전기 기계(14)가 제너레이터로서 동작하는 것을 특징으로 하는 보조 유니트용 구동 장치 작동 방법.
16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 자동차의 시동 또는 가속도의 결과로 상기 내연기관(12)에 대한 출력이 필요하면, 상기 보조 엔진(13)의 토크가 커지는 것을 특징으로 하는 보조 유니트용 구동 장치 작동 방법.
17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보조 유니트(22)는 에어콘 압축기(70)이고, 상기 보조 엔진(13)은 자동차 변속기(74)의 제 1 의 전기 기계(E1)이며, 상기 내연기관(12)의 주행 상황과 동작 모드에 따라서,

    주행하는 자동차이면서 회전 중인 내연기관(12)에서 상기 에어콘 압축기(70)의 구동이 기계적으로 이루어지고,

    주행하는 자동차이면서 스위칭 오프된 내연기관(12)에서(예를 들어 제동 및 관성 에너지 이용시에) 상기 에어콘 압축기(70)의 구동이 순수하게 기계적으로 이루어지고,

    자동차가 정지해 있으면서 내연기관(12)이 스위칭 오프되어 있는 경우 상기 에어콘 압축기(70)의 구동은 제 1 의 전기 기계(E1)에 의해 이루어지고, 미리 상기 기어 시프트 액추에이터(72)를 통해 공회전이 스위칭되며,

    자동차가 정지해 있으면서 내연기관(12)이 회전하는 경우 상기 에어콘 압축기(70)의 구동은 기계적으로 그리고 전기적으로 이루어지며, 이 경우에도 미리 상기 기어 시프트 액추에이터(72)를 통해 공회전이 스위칭되는 작동 모드로서 작동되는 것을 특징으로 하는 보조 유니트용 구동 장치 작동 방법.