KR20130038163A

KR20130038163A - 냉각제 급송 장치 및 냉각제 급송 장치를 작동하는 방법

Info

Publication number: KR20130038163A
Application number: KR1020120110581A
Authority: KR
Inventors: 실비오 슈타케
Original assignee: 아우디 아게
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2013-04-17
Also published as: CN103032147A; EP2578837A1; EP2578837B1; KR101342325B1; JP2013083259A; CN103032147B; JP5404887B2; DE102011115065B3; ES2525583T3

Abstract

본 발명은 유성 기어(5)를 통해 제1 구동 유닛(6) 및 제2 구동 유닛에 의해 구동될 수 있는 냉각제 펌프(2)를 구비하되, 유성 기어(5)가 제1 구동 유닛(6)에 대한 제1 입력 샤프트(7) 및 제2 구동 유닛에 대한 제2 입력 샤프트(8)를 구비하는 냉각제 급송 장치(1)에 관한 것이다. 그러한 냉각제 급송 장치(1)에서는, 적어도 하나의 작동 상태에서 입력 샤프트들(7, 8)을 직접적으로 서로 커플링하는 커플링(22)이 마련된다. 또한, 본 발명은 냉각제 급송 장치(1)를 작동하는 방법에 관한 것이다.

Description

냉각제 급송 장치 및 냉각제 급송 장치를 작동하는 방법{COOLANT DELIVERY DEVICE AND METHOD FOR OPERATING A COOLANT DELIVERY DEVICE}

본 발명은 유성 기어를 통해 제1 구동 유닛 및 제2 구동 유닛에 의해 구동될 수 있는 냉각제 펌프를 구비하되, 유성 기어가 제1 구동 유닛에 대한 제1 입력 샤프트 및 제2 구동 유닛에 대한 제2 입력 샤프트를 구비하는 냉각제 급송 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 냉각제 급송 장치를 작동하는 방법에 관한 것이기도 하다.

서두에 언급한 타입의 냉각제 급송 장치는 선행 기술로부터 공지되어 있다. 예컨대, DE 10 2006 041 687 A1은 내연 기관의 냉각 회로용 냉각제 펌프를 개시하고 있다. 그러한 냉각제 펌프는 펌프 휠 및 펌프 휠과 회전 불가능하게 연결된 펌프 샤프트를 구비하는데, 펌프 샤프트는 벨트 드라이브(belt drive)를 통해 내연 기관의 크랭크 샤프트와 연결될 수 있다. 크랭크 샤프트의 회전 속도와 펌프 샤프트의 회전 속도 사이에 상이한 기어 비들이 설정될 수 있도록 하기 위해, 펌프 샤프트와 벨트 드라이브 사이에 유성 기어가 배치되는데, 유성 기어는 전기 구동 모터와 커플링될 수 있는 것이 바람직하다. 그러한 타입의 냉각제 펌프에 의해서도 이미 냉각제 펌프의 급송 출력의 광범위한 변화들이 가능하다. 그러나 그러한 냉각제 펌프는 유성 기어에 기인하여 불리한 작동 거동, 특히 동력 소비, 음향, 발열, 및 마모의 측면에서 불리한 작동 거동을 갖는다. 문헌들 DE 102 14 637 A1, DE 60 2005 000 638 T2, 및 DE 10 2006 048 050 A1로부터도 유사한 냉각제 급송 장치들이 주어져 있다.

따라서 본 발명의 과제는 서두에 언급한 단점들을 갖지 않고, 특히 한편으로는 냉각제 펌프의 급송 출력의 변화를 광범위하게 허용하고 다른 한편으로는 전술한 측면의 범위에서의 유리한 작동 거동을 갖는 냉각제 급송 장치를 제공하는 것이다.

그러한 과제는 본 발명에 따라 청구항 1이 특징들을 갖는 냉각제 급송 장치에 의해 해결된다. 그러한 냉각제 급송 장치에서는, 적어도 하나의 작동 상태에서 입력 샤프트들을 직접적으로 서로 커플링하는 커플링이 마련된다. 냉각제 펌프는 유성 기어를 통해 제1 구동 유닛 및 제2 구동 유닛에 의해 구동될 수 있다. 그것은 냉각제 펌프가 제1 구동 유닛에 의해서만, 제2 구동 유닛에 의해서만, 아니면 양자의 구동 유닛들 모두에 의해 구동될 수 있다는 것을 의미한다. 제1 구동 유닛은 제1 입력 샤프트를 통해 유성 기어와 커플링되는 한편, 제2 구동 유닛은 제2 입력 샤프트를 통해 유성 기어와 커플링된다. 즉, 양 입력 샤프트들을 통해, 제1 구동 유닛 또는 제2 구동 유닛이 유성 기어와 그리고 그 유성 기어를 통해 냉각제 펌프와 연동하게 된다. 선행 기술로부터 공지된 냉각제 펌프는 유성 기어에 있는 다수의 이동 부품들에 기인하여, 특히 톱니바퀴의 구름에 기인하여 불리한 작동 거동을 갖는다. 특히, 마찰 손실이 매우 높고, 그것은 에너지 소비, 음향, 발열, 및 마모에 악영향을 미친다.

그러한 이유로, 본 발명에 따라 커플링이 마련된다. 그러한 커플링에 의해, 적어도 하나의 작동 상태에서 제1 구동 유닛에 대한 입력 샤프트와 제2 구동 유닛에 대한 입력 샤프트가 직접적으로 서로 커플링된다. 입력 샤프트들이 직접적으로 서로 커플링되면, 그들이 동일한 회전수를 갖게 된다. 즉, 직접적으로 서로 커플링된다는 것은 유성 기어 또는 그 유성 기어의 톱니바퀴를 통한 간접적인 커플링이 없다는 것을 의미한다. 오히려, 입력 샤프트들 사이의 직접적인 연결이 존재하여 양 입력 샤프트들이 동일한 회전수를 갖는다. 따라서 그러한 커플링에 의해, 입력 샤프트들의 상대 회전 불가능한 커플링이 구현될 수 있다. 적어도 하나의 작동 상태에서는, 냉각제 급송 장치 또는 냉각제 펌프의 원하는 출력 범위의 적어도 일부가 커버될 수 있다. 그러한 범위 밖의 작동을 원한다면, 또 다른 작동 상태들에서 입력 샤프트들이 디커플링되어 더 이상 직접적으로 서로 연결된 상태에 있지 않을 수 있다. 따라서 그러한 또 다른 작동 범위에서는 불리한 작동 거동이 여전히 존재한다. 그러나 적어도 일시적으로 커플링에 의한 입력 샤프트들의 커플링이 제공되기 때문에, 냉각제 급송 장치의 전체 작동 지속 시간에서 그러한 또 다른 작동 범위가 차지하는 시간 비율이 현격히 줄어들 수 있다. 따라서 전체적으로 작동 거동이 개선된다.

본 발명의 부가의 구성에서 조치되는 바에 따르면, 유성 기어는 태양 휠(sun wheel), 링 휠(ring wheel), 및 태양 휠과 링 휠 사이의 연동을 이루는 적어도 하나의 유성 휠을 갖는 유성 캐리어를 구비하는데, 태양 휠은 제1 입력 샤프트와 연결되고, 유성 캐리어는 제2 입력 샤프트와 연결되며, 냉각제 펌프는 링 휠과 연결된 출력 샤프트와 연결된다. 따라서 유성 기어는 기본적으로 공지된 구조를 갖는다. 그러한 구조에서, 양 구동 유닛들은 태양 휠 및 유성 캐리어와 각각 연결된다. 즉, 태양 휠 및 유성 캐리어와 직접적으로 연결된다. 그와 같은 한, 태양 휠의 회전 속도는 제1 입력 샤프트의 회전 속도와 일치하고, 유성 캐리어의 회전 속도는 제2 입력 샤프트의 회전 속도와 일치한다. 그 반면에, 냉각제 펌프는 출력 샤프트의 회전 속도 및 그에 따라 링 휠의 회전 속도와 일치하는 회전 속도로 구동된다. 여기서, 연결이란 개념은 직접적인 상호 연결 또는 상호 커플링을 의미하고, 그에 따라 서로 연결된 요소들의 회전 속도는 항상 일치한다.

설명한 구성에서는, 적어도 하나의 작동 상태에서 커플링에 의해 태양 휠이 유성 캐리어와 직접적으로 서로 커플링되어 그들이 동일한 회전 속도로 함께 회전한다. 즉, 제1 구동 유닛과 제2 구동 유닛 사이의 직접적인 커플링도 존재하게 된다. 태양 휠과 유성 캐리어를 서로 고정함으로써, 유성 휠들도 더 이상 태양 휠 또는 링 휠 상에서 구르지 않게 된다. 오히려, 입력 샤프트들의 상호 커플링에 의해 링 휠도 태양 휠 및 유성 캐리어에 대해 고정되고, 그에 따라 하나의 작동 상태에서 출력 샤프트가 제1 및 제2 입력 샤프트들과 동일한 회전 속도를 갖게 된다. 그와 같이 하여, 적어도 하나의 작동 상태에서 유성 기어의 마찰 손실이 현저히 감소할 수 있고, 그것이 작동 거동에 유리한 영향을 주게 된다.

본 발명의 부가의 구성에서 조치되는 바에 따르면, 다수의 작동 상태들 중의 제1 작동 상태에서는 입력 샤프트들이 단지 유성 기어를 통해 간접적으로만 커플링되고, 작동 상태들 중의 제2 작동 상태에서는 직접적으로 서로 커플링된다. 이미 전술한 바와 같이, 적어도 하나의 작동 상태에서(다수의 작동 상태들 중의 일부) 입력 샤프트들이 직접적으로 서로 커플링되게 된다. 그러한 적어도 하나의 작동 상태가 바로 전술한 작동 상태들 중의 제2 작동 상태에 해당한다. 그 반면에, 작동 상태들 중의 제1 작동 상태에서는, 입력 샤프트들이 단지 유성 기어를 통해 간접적으로만 서로 커플링되게 된다. 즉, 작동 상태들 중의 제1 작동 상태에서는 커플링이 입력 샤프트들을 서로 커플링하는데 사용되는 것이 아니라, 오히려 입력 샤프트들을 분리하는데 사용된다. 그와 같이 하여, 냉각제 급송 장치가 넓은 출력 범위에 걸쳐 작동될 수 있는데, 작동 상태들 중의 제2 작동 상태에서는 마찰 손실이 감소하게 된다. 그러한 이유로, 냉각제 급송 장치는 그 작동 상태에서 작동되는 것이 바람직하다.

본 발명의 부가의 구성에서 조치되는 바에 따르면, 작동 상태들 중의 제3 작동 상태에서는 입력 샤프트들이 단지 유성 기어를 통해 간접적으로만 커플링되고, 제1 입력 샤프트가 커플링에 의해 고정된다. 즉, 작동 상태들 중의 제3 작동 상태는 우선 제1 작동 상태에 해당하기는 하지만, 그와는 달리 제1 입력 샤프트가 커플링에 의해 고정되게 된다. 그를 위해, 커플링은 예컨대 제1 입력 샤프트를 고정된 요소와 연결하고, 그에 따라 브레이크 또는 고정 브레이크로서 그에 상응하게 동작한다. 이때, 작동 상태들 중의 제3 작동 상태에서는 제1 입력 샤프트가 완전히 고정되게 된다. 즉, 커플링이 제1 입력 샤프트의 회전 이동을 허용하지 않는다. 작동 상태들 중의 제3 작동 상태에서는, 제1 입력 샤프트 및 제1 구동 유닛이 커플링에 의해 고정되기 때문에, 냉각제 펌프의 구동이 오직 제2 구동 유닛에 의해서만 이뤄진다.

본 발명의 부가의 구성에서 조치되는 바에 따르면, 유성 캐리어는 벨트 드라이브에 의해 제2 구동 유닛과 연동한다. 예컨대, 벨트 드라이브의 전동 벨트를 위한 접촉 면이 유성 캐리어에 마련된다. 그 반면에, 제1 구동 유닛은 제1 입력 샤프트와 고정적으로 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명의 부가의 구성에서 조치되는 바에 따르면, 제1 구동 유닛은 전기 기계이고, 제2 구동 유닛은 내연 기관이다. 이때, 냉각제 급송 장치는 통상적으로 내연 기관 또는 그것을 구비한 구동 장치에 부속된다. 냉각제 급송 장치는 내연 기관을 냉각하는데 사용되는 냉각제를 급송하는 역할을 한다. 내연 기관은 통상적으로 설정 회전 속도 및/또는 설정 토크로 설정되는데, 설정 회전 속도는 미리 정해진 회전 속도로부터 비롯된 것이고, 설정 토크는 미리 정해진 토크로부터 비롯된 것이다. 미리 정해진 회전 속도 및/또는 미리 정해진 토크는 구동 장치를 구비한 자동차의 운전자에 의해 및/또는 자동차에 부속된 운전자 보조 시스템에 의해 결정된다. 따라서 제2 구동 유닛의 회전 속도는 냉각제 급송 장치의 요건에 맞춰지지 않는다. 그 반면에, 전기 기계는 냉각제 급송 장치가 원하는 출력으로 작동되도록 설정된다. 전기 기계는 냉각제 펌프의 출력의 제어 및/또는 조절을 위해 그에 상응하게 설정될 수 있다.

냉각제 급송 장치는 내연 기관을 구비한 구동 장치의 구성 요소이다. 그와 같은 한, 본 발명은 바람직하게는 내연 기관으로서 형성된 구동 유닛(제2 구동 유닛)을 구비한 구동 장치에 관한 것이기도 한데, 이때 구동 장치 또는 내연 기관에는 전술한 구성에 따른 냉각제 급송 장치가 부속된다.

또한, 본 발명은 유성 기어를 통해 제1 구동 유닛 및 제2 구동 유닛에 의해 구동될 수 있는 냉각제 펌프를 구비하되, 유성 기어가 제1 구동 유닛에 대한 제1 입력 샤프트 및 제2 구동 유닛에 대한 제2 입력 샤프트를 구비하는 냉각제 급송 장치, 특히 전술한 구성에 따른 냉각제 급송 장치를 작동하는 방법에 관한 것이다. 그러한 방법에서는, 적어도 하나의 작동 상태에서 입력 샤프트들을 커플링에 의해 직접적으로 서로 커플링하도록 조치한다. 냉각제 급송 장치는 전술한 구성들에 따라 부가적으로 구성될 수 있다. 이미 전술한 바와 같이, 커플링은 적어도 하나의 작동 상태에서 입력 샤프트들을 직접적으로 서로 커플링하는 역할을 한다.

본 발명의 부가의 구성에서 조치되는 바에 따르면, 작동 상태들 중의 제1 작동 상태에서는 입력 샤프트들을 단지 유성 기어를 통해 간접적으로만 커플링하고, 작동 상태들 중의 제2 작동 상태에서는 직접적으로 서로 커플링한다. 그러한 조치에 대해서는 이미 앞에서 논한 바 있다. 작동 상태들 중의 제2 작동 상태는 입력 샤프트들을 커플링에 의해 직접적으로 서로 커플링하는 적어도 하나의 작동 상태에 해당한다. 그 반면에, 작동 상태들 중의 제1 작동 상태에서는, 입력 샤프트들이 상이한 회전 속도들을 갖고, 단지 유성 기어를 통해 간접적으로만 커플링된다.

본 발명의 부가의 구성에서 조치되는 바에 따르면, 작동 상태들 중의 제3 작동 상태에서는 입력 샤프트들을 단지 유성 기어를 통해 간접적으로만 커플링하고, 제1 입력 샤프트를 커플링에 의해 고정한다. 작동 상태들 중의 제1 작동 상태에서는 제1 입력 샤프트가 회전 이동하는데 반해, 작동 상태들 중의 제3 작동 상태에서는 제1 입력 샤프트가 커플링에 의해 고정된다. 이때, 입력 샤프트들은 작동 상태들 중의 제1 작동 상태에서와 유사하게 단지 유성 기어를 통해 간접적으로만 커플링된다.

본 발명의 부가의 구성에서 조치되는 바에 따르면, 작동 상태들 중의 제1 작동 상태에서는 단지 하나의 구동 유닛만 또는 양 구동 유닛들을 모두 작동하고/작동하거나, 작동 상태들 중의 제2 작동 상태에서는 단지 제2 구동 유닛만 작동한다. 입력 샤프트들이 단지 유성 기어를 통해 간접적으로만 커플링되고 제1 입력 샤프트가 커플링에 의해 고정되지 않는, 즉 회전 이동하는 제1 작동 상태에서는, 단지 하나의 구동 유닛만이 또는 양 구동 유닛들이 모두 동시에 냉각제 펌프를 구동하는데 사용된다. 그 반면에, 작동 상태들 중의 제2 작동 상태에서는, 단지 제2 구동 유닛만을 작동하는 반면, 제1 구동 유닛을 비활성화하도록 조치한다. 그러나 특히 제2 작동 상태에서는, 제1 입력 샤프트 및 그에 따른 제1 구동 유닛을 제2 구동 유닛에 의해 구동하여 그 경우에 제1 입력 샤프트가 회전 이동 상태에 있도록 조치할 수도 있다.

선행 기술로부터 공지된 냉각제 급송 장치는 유성 기어에 있는 다수의 이동 부품들에 기인하여 불리한 작동 거동을 갖는데, 특히 마찰 손실이 매우 높아 에너지 소비, 음향, 발열, 및 마모에 악영향을 미친다. 반면에, 본 발명에 따른 냉각제 급송 장치 및 그 작동 방법에서는, 커플링에 의해 적어도 하나의 작동 상태에서 제1 구동 유닛에 대한 입력 샤프트와 제2 구동 유닛에 대한 입력 샤프트가 직접적으로 서로 커플링된다. 따라서 그러한 커플링에 의해, 입력 샤프트들의 상대 회전 불가능한 커플링이 구현될 수 있다. 그 결과, 이동 부품들에 기인한 불리한 거동이 전체적으로 개선되게 된다.

이하, 본 발명을 첨부 도면들에 도시된 실시예들에 의거하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 냉각제 펌프 및 유성 기어를 구비한 냉각제 급송 장치를 단면도로 나타낸 도면이고,
도 2는 제1 작동 상태에 있는 냉각제 급송 장치를 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 3은 제2 작동 상태에 있는 냉각제 급송 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 4는 제3 작동 상태에 있는 냉각제 급송 장치를 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 5는 작동 상태들에 대한 냉각제 펌프의 출력을 회전 속도에 따라 나타낸 도표이다.

도 1은 기본적으로 임펠러(3)와 냉각제 제어기(4)로 이뤄진 냉각제 펌프(2)를 구비한 냉각제 급송 장치(1)의 단면도를 도시하고 있다. 냉각제 조절기(4)에 의해, 냉각제 펌프(2)를 통한 냉각제의 유량이 예컨대 횡단면 조정을 통해 제어되어 및/또는 조절되어 설정될 수 있다. 냉각제 펌프(2)의 임펠러(3)는 유성 기어(5)를 통해 제1 구동 유닛(6) 및 제2 구동 유닛(도시를 생략)에 의해 구동될 수 있다. 그를 위해, 유성 기어(5)는 제1 구동 유닛(6)에 대한 제1 입력 샤프트(7) 및 제2 구동 유닛에 대한 제2 입력 샤프트(8)를 구비한다. 제1 구동 유닛(6)은 벨트 드라이브(9)를 통해 제2 입력 샤프트(8)와 연결된다. 그를 위해, 제2 입력 샤프트(8)의 일 영역이 벨트 수단(11), 예컨대 구동 벨트를 위한 접촉 면(10)을 형성한다.

제1 입력 샤프트(7)는 유성 기어(5)의 태양 휠(12)과 직접적으로 연결된다. 그 반면에, 제2 입력 샤프트(8)는 유성 캐리어(13)와 직접적으로 커플링되거나 유성 캐리어(13)에 의해 형성된다. 유성 캐리어(13)에는 다수의, 특히 3개의 유성 휠들(14)이 회전 이동 가능하게 고정되고, 그에 따라 유성 휠들(14)을 통해 유성 기어(5)의 태양 휠(12)과 링 휠(15) 사이의 연동이 이뤄진다. 링 휠(15)은 유성 기어(5)의 출력 샤프트(16)를 통해 냉각제 펌프(2) 또는 그 임펠러(3)와 연결된다. 유성 기어(5)는 하우징(17) 내에 배치된다. 하우징(17) 내에는 제2 입력 샤프트(8) 또는 유성 캐리어(13)가 베어링(18)에 의해 장착될 뿐만 아니라, 링 휠(15) 또는 출력 샤프트(16)가 베어링(19)에 의해 장착된다. 제1 입력 샤프트(7)와 제2 입력 샤프트(8) 사이에도 베어링(20)이 마련된다. 베어링들(18, 19, 20)은 롤러 베어링으로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 유성 기어(5)를 하우징(17)의 둘레에 대해 밀봉하기 위해, 적어도 하나의 가스켓(21), 특히 가스켓 링의 형태의 가스켓이 존재한다.

입력 샤프트들(7, 8) 사이에는 커플링(22)이 마련된다. 그러한 커플링은 제어 장치(23)에 의해 적어도 3개의 작동 상태들로 될 수 있다. 여기서, 커플링(22)은 슬라이더(24), 슬라이더 하부 조인트(25), 적어도 하나의 동기화 링(26)(여기서는, 2개의 동기화 링들(26)), 및 하나 이상의 마찰 링들(27)로 구성된다. 본 실시예에서는, 각각의 동기화 링(26)에 하나의 마찰 링(27)이 할당된다. 슬라이더 하부 조인트(25)는 제1 입력 샤프트(7)와 회전 불가능하게 연결된다. 그와 동시에, 슬라이더(24)는 슬라이더 하부 조인트(25)와 회전 불가능하게 연결되지만, 유성 기어(5)의 회전축(28)에 대해 축 방향으로 이동 가능하게 장착된다. 따라서 슬라이더(24)의 축 방향 이동에 의해 커플링(22) 또는 냉각제 급송 장치(1)가 여러 작동 상태들로 될 수 있게 된다. 도 1에 도시된, 작동 상태들 중의 제1 작동 상태에서는, 슬라이더(24)가 중앙에 위치하고, 그에 따라 입력 샤프트들(7, 8)이 각각 회전 가능하고, 단지 유성 기어(5)를 통해 간접적으로만 서로 커플링된다. 특히, 작동 상태들 중의 제2 작동 상태(슬라이더(24)가 중앙으로부터 왼쪽으로 이동한)에서는, 입력 샤프트들(7, 8)이 직접적으로 서로 커플링되는 것이 제공된다. 즉, 그러한 제2 작동 상태에서는, 입력 샤프트들(7, 8)이 동일한 회전 속도를 갖는다. 슬라이더(24)가 오른쪽으로 이동한, 작동 상태들 중의 제3 작동 상태에서는, 제1 입력 샤프트(7)가 고정되어 더 이상 회전 이동이 가능하지 않게 된다. 그러나 그와 동시에 입력 샤프트들(7, 8)이 다시 단지 유성 기어(5)를 통해 간접적으로만 서로 커플링된다.

이하, 도 2, 도 3, 및 도 4에 의거하여 여러 작동 상태들을 논하기로 한다. 여기서, 도 2는 작동 상태들 중의 제1 작동 상태를 도시하고 있다. 본 도면에서 명백한 바와 같이, 슬라이더(24)가 중립 위치에 위치하여 입력 샤프트들(7, 8)이 자유롭게 회전할 수 있을 뿐만 아니라, 단지 유성 기어(5)를 통해서만 서로 커플링된다. 그러한 제1 작동 상태에서는, 냉각제 펌프(2)가 예컨대 제1 구동 유닛(6)에 의해서만 작동될 수 있다. 그럼으로써, 냉각제 펌프(2)에 의해 급송되는 최대 체적 유량이 전기 기계(6)에 의해 미리 주어진다. 그와 같이 하여, 내연 기관의 비활성화 후에 냉각제 펌프(2)가 계속 운전되는 것이 구현될 수 있다. 냉각제 펌프(2)에 의해 냉각제가 인가되는 도시를 생략한 냉각 회로에서 국부적인 비등 지점들이 발생하지 않도록 하기 위해서는 그러한 사후의 계속적인 운전이 중요하다. 최대 체적 유량은 내연 기관의 회전 속도와는 무관하고, 오직 전기 기계의 최대 출력에만 의존한다.

대안적으로, 냉각제 펌프(2)는 전기 기계(6)는 물론 내연 기관에 의해서도 작동될 수 있다. 내연 기관의 낮은 회전 속도 범위에서는, 특히 주위 온도가 저온일 경우에 예컨대 난방 시스템의 요건에 부합하기 위해 체적 유량을 확대하려는 요구가 존재한다. 그러한 경우에 있어서는, 내연 기관에 추가하여 전기 기계(6)가 냉각제 펌프(2)를 구동하는데 사용될 수 있다. 따라서 더 큰 체적 유량이 구현될 수 있다. 마찬가지로, 내연 기관의 부하가 크고 회전 속도가 낮은 경우에, 냉각제 펌프(2)에 의해 급송되는 체적 유량을 확대하기 위해 전기 기계(6)가 추가로 연결될 수 있다. 따라서 내연 기관이 낮은 회전 속도 범위에서도 최적으로 냉각될 수 있다. 지나치게 낮은 체적 유량으로 인한 내연 기관의 출력 저하가 필연적인 것이 되지 않는다. 끝으로, 냉각제 펌프(2)는 전적으로 내연 기관에 의해서만 작동될 수 있다. 내연 기관이 작동 중에 있으면, 제2 입력 샤프트(8)가 영속적으로 구동된다. 유성 기어(5)에서의 출력 분포에 따라, 제1 작동 상태에서는 예컨대 전력망에 전류를 공급하기 위해 전기 기계(6)가 발전기로서 사용될 수 있다.

도 3은 작동 상태들 중의 제2 작동 상태를 도시하고 있다. 그러한 제2 작동 상태에서는, 입력 샤프트들(7, 8)이 직접적으로 서로 커플링되고, 그에 따라 그 입력 샤프트들(7, 8)이 동일한 회전 속도를 갖는다. 그 경우, 태양 휠(12)이 유성 캐리어(13)와 회전 불가능하게 연결된다. 그와 같은 한, 입력 샤프트들(7, 8)과 출력 샤프트(16)가 동일한 회전 속도로 회전하는, 유성 기어(5)의 블록 회전이 일어나게 된다. 냉각제 펌프(2)의 구동은 오직 내연 기관에 의해서만, 즉 제2 입력 샤프트(8)를 통해서만 이뤄진다. 따라서 획득 가능한 최대 체적 유량이 제1 작동 상태에보다 작기는 하지만, 대부분의 사용 목적에는 충분한 크기이다. 낮은 체적 유량으로 인해, 필요한 구동 출력도 역시 더 낮다. 유성 기어(5)의 블록 회전에 기인하여, 유성 휠들(14)의 회전 이동 또는 구름 이동이 생략된다. 그와 같이 하여, 유성 기어(5)에서의 마찰 손실이 감소하고, 그에 따라 음향, 발열, 및 마모의 측면에서 유리한 작동 거동이 주어지게 된다.

도 4는 작동 상태들 중의 제3 작동 상태에 있는 냉각제 급송 장치(1)를 도시하고 있다. 그러한 제3 작동 상태에서는, 제1 입력 샤프트(7)가 회전 불가능하게 고정되는데, 예컨대 하우징(17)에 대해 고정된다. 전기 기계(6)는 냉각제 펌프(2)를 작동하는데 더 이상 사용될 수 없다. 제2 입력 샤프트(8)와 출력 샤프트(16) 사이에서 유성 기어(5)의 고정된 기어 비가 존재한다. 제3 작동 상태에서는, 내연 기관의 부하가 크고 회전 속도가 높은 경우에 내연 기관에 의해 생성된 열이 반출되게 된다.

도 5는 냉각제 펌프(2)의 최대 출력(P)을 내연 기관의 회전 속도(n)에 따라 나타낸 도표를 도시하고 있다. 본 도표에서, 작동 상태들 중의 제1 작동 상태에서는 출력 추이들(29, 30)이 최대로 얻어질 수 있고, 작동 상태들 중의 제2 작동 상태에서는 출력 추이(31)가 최대로 얻어질 수 있으며, 작동 상태들 중의 제3 작동 상태에서는 출력 추이(32)가 최대로 얻어질 수 있다. 출력 추이(29)는 냉각제 펌프(2)가 작동 상태들 중의 제1 작동 상태에서 전적으로 전기 기계(6)에 의해서만 작동되는 경우의 최대 출력(P)을 나타내고 있다. 따라서 그 최대 출력(P)은 내연 기관의 회전 속도와는 무관하다. 출력 추이(30)는 냉각제 펌프(2)가 작동 상태들 중의 제1 작동 상태에서 전기 기계(6)에 의해서뿐만 아니라 내연 기관에 의해서도 작동되는 경우의 최대 출력(P)을 나타내고 있다. 즉, 최대 출력(P)의 가장 작은 값이 전기 기계(6)의 최대 출력에 해당하는 한편, 내연 기관에 의해 제공되는 최대 출력의 몫이 그 회전 속도에 의존하여 달라지고 있다. 입력 샤프트들(7, 8)이 커플링(22)에 의해 직접적으로 서로 커플링되는, 작동 상태들 중의 제2 작동 상태에서는, 최대 출력이 가장 낮게 나오는데, 그러한 최대 출력도 또한 내연 기관의 회전 속도에 의존하여 달라진다. 그와 같이 하여, 냉각제 펌프(2)에 의해 단지 작은 체적 유량만이 급송되어야 하는 경우에, 내연 기관을 충분히 냉각하고/냉각하거나 다른 요소들에 냉각제를 공급하기 위해, 냉각제 펌프(2)의 출력 및 그에 따른 손실 출력이 현저히 감소하게 된다. 그에 상응하여, 유리한 작동 거동이 얻어진다. 작동 상태들 중의 제3 작동 상태에서는, 제1 입력 샤프트(7)가 예컨대 하우징(17)에 대해 고정된다. 그럼으로써, 선행 기술로부터 공지된 냉각제 급송 장치(1)의 특성을 갖는 추이(32)가 나오게 된다.

1: 냉각제 급송 장치 2: 냉각제 펌프
3: 임펠러 4: 냉각제 조절기
5: 유성 기어 6: 제1 구동 유닛
7: 제1 입력 샤프트 8: 제2 입력 샤프트
9: 벨트 드라이브 10: 접촉 면
11: 벨트 수단 12: 태양 휠
13: 유성 캐리어 14: 유성 휠
15: 링 휠 16: 출력 샤프트
17: 하우징 18, 19, 20: 베어링
21: 가스켓 22: 커플링
23: 제어 장치 24: 슬라이더
25: 슬라이더 하부 조인트 26: 동기화 링
27: 마찰 링 28: 회전축
29, 30, 31, 32: 출력 추이

Claims

유성 기어(5)를 통해 제1 구동 유닛(6) 및 제2 구동 유닛에 의해 구동될 수 있는 냉각제 펌프(2)를 구비하되, 유성 기어(5)가 제1 구동 유닛(6)에 대한 제1 입력 샤프트(7) 및 제2 구동 유닛에 대한 제2 입력 샤프트(8)를 구비하는 냉각제 급송 장치(1)에 있어서,
적어도 하나의 작동 상태에서 입력 샤프트들(7, 8)을 직접적으로 서로 커플링하는 커플링(22)이 마련되는 것을 특징으로 하는 냉각제 급송 장치.
제1항에 있어서, 유성 기어(5)는 태양 휠(12), 링 휠(15), 및 태양 휠(12)과 링 휠(15) 사이의 연동을 이루는 적어도 하나의 유성 휠(14)을 갖는 유성 캐리어(13)를 구비하되, 태양 휠(12)은 제1 입력 샤프트(7)와 연결되고, 유성 캐리어(13)는 제2 입력 샤프트(8)와 연결되며, 냉각제 펌프는 링 휠(15)과 연결된 출력 샤프트(16)와 연결되는 것을 특징으로 하는 냉각제 급송 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 작동 상태들 중의 제1 작동 상태에서는 입력 샤프트들(7, 8)이 단지 유성 기어(5)를 통해 간접적으로만 서로 커플링되고, 작동 상태들 중의 제2 작동 상태에서는 입력 샤프트들(7, 8)이 직접적으로 서로 커플링되는 것을 특징으로 하는 냉각제 급송 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 작동 상태들 중의 제3 작동 상태에서는 입력 샤프트들(7, 8)이 단지 유성 기어(5)를 통해 간접적으로만 서로 커플링되고, 제1 입력 샤프트(7)가 커플링(22)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 냉각제 급송 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 유성 캐리어(13)는 벨트 드라이브(9)에 의해 제2 구동 유닛과 연동하는 것을 특징으로 하는 냉각제 급송 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 구동 유닛(6)은 전기 기계이고, 제2 구동 유닛은 내연 기관인 것을 특징으로 하는 냉각제 급송 장치.
유성 기어(5)를 통해 제1 구동 유닛(6) 및 제2 구동 유닛에 의해 구동될 수 있는 냉각제 펌프(2)를 구비하되, 유성 기어(5)가 제1 구동 유닛(6)에 대한 제1 입력 샤프트(7) 및 제2 구동 유닛에 대한 제2 입력 샤프트(8)를 구비하는 냉각제 급송 장치(1), 특히 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 냉각제 급송 장치(1)를 작동하는 방법에 있어서, 적어도 하나의 작동 상태에서 입력 샤프트들(7, 8)을 커플링(22)에 의해 직접적으로 서로 커플링하는 것을 특징으로 하는 냉각제 급송 장치의 작동 방법.
제7항에 있어서, 작동 상태들 중의 제1 작동 상태에서는 입력 샤프트들(7, 8)을 단지 유성 기어(5)를 통해 간접적으로만 서로 커플링하고, 작동 상태들 중의 제2 작동 상태에서는 입력 샤프트들(7, 8)을 직접적으로 서로 커플링하는 것을 특징으로 하는 냉각제 급송 장치의 작동 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 작동 상태들 중의 제3 작동 상태에서는 입력 샤프트들(7, 8)을 단지 유성 기어(5)를 통해 간접적으로만 서로 커플링하고, 제1 입력 샤프트(7)를 커플링(22)에 의해 고정하는 것을 특징으로 하는 냉각제 급송 장치의 작동 방법.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 작동 상태들 중의 제1 작동 상태에서는 단지 하나의 구동 유닛(6)만을 또는 양 구동 유닛들(6) 모두를 작동하고/작동하거나, 작동 상태들 중의 제2 및/또는 제3 작동 상태에서는 단지 제2 구동 유닛만을 작동하는 것을 특징으로 하는 냉각제 급송 장치의 작동 방법.