KR20150103381A - 이중 동력 입력 유체 펌프 - Google Patents

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마그나 파워트레인 인크.
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Abstract

내연기관을 가지는 차량용 유체 펌핑 시스템(fluid pumping system)은 하우징, 전기 모터, 전기 모터의 속도를 제어하는 컨트롤러, 내연기관에 의해 구동되는 제1 부재, 전기 모터에 의해 구동되는 제2 부재 및 제3 부재를 포함하는 유성 기어세트(planetary gearset)를 포함한다. 펌프는 유성 기어세트(planetary gearset)의 제3 부재에 의해 구동된다. 하우징은 전기 모터, 펌프 및 컨트롤러를 포함한다.

Description

이중 동력 입력 유체 펌프{DUAL POWER INPUT FLUID PUMP}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2009년 6월 9일에 출원된 미국가출원번호 61/185,254의 우선권 이익을 요구한다. 상기 출원의 전체 개시 내용이 참고에 의해 여기에 통합된다.
본 개시내용은 차량용 유체 펌핑 시스템(fluid pumping system)에 관한 것이다. 특히, 윤활 시스템은 제1 동력원으로서 내연기관(internal combustion engine) 및 제2 동력원으로 전기 모터(electric motor)를 포함한다.
많은 자동차는 차량 전체를 통해 복수의 위치에 가압된 유체를 변환하는 펌프가 장착되어 있다. 오늘날 생산 중인 대부분의 차량은 차량의 내연기관에 의해 구동되는 하나 이상의 펌프가 장착된다. 그런 펌프의 예로서 연료 펌프, 물 펌프, 내연기관 오일 펌프, 변속기 오일 펌프, 과급기(supercharger), 터보과급기(turbocharger), 동력 조향 펌프(power steering pump), 공조시스템 압축기(air conditioning system compressor) 및 자동변속기(automatic transmission), 동력분배장치(transfer case), 클러치(clutche) 및 다수의 다른 자동차 펌핑 필요조건(other vehicle pumping requirement)과 같은 장치에 있어서 작동 시스템에 동력을 제공하는 유체 펌프를 포함한다. 이들 펌프 중 많은 것이 과거에는 만족스럽게 작동하였지만, 약간의 관심만 존재한다.
예를 들면, 어셈블리의 비용을 최소화하기 위해 많은 펌프는 정용적식 펌프(fixed displacement pump)로 형성된다. 정용적식 펌프(fixed displacement pump)는 전형적으로 시스템의 최대 수요에 기반을 둔 최대 유량 및 압력을 제공하도록 치수가 결정된다. 그러나 많은 차량 가동 동안, 최대 수요가 요구되지 않는다. 따라서, 비교적 낮은 출력이 요구될 때 펌프는 비효율적으로 비교적 높은 출력을 제공할 수도 있다. 낮은 출력 대신에 높은 출력을 제공하는 것과 관련된 에너지는 에너지 낭비로 볼 수도 있다.
또한, 하이브리드 차를 포함하여, 일부 새로운 차량 구조는 항상 내연기관을 항상 가동하지 않는다. 특히 하이브리드 차는 내연기관 및 배터리 및 전기 드라이브 모터와 같은 동력의 다른 근원을 포함하도록 형성될 수 있다. 최대 연료 절약을 실현하기 위하여, 차량 가동 동안 여러 번 하이브리드 차의 내연기관을 켰다가 끌 수도 있다. 따라서, 유체 펌프에의 동력의 단일 소스로 내연기관을 가지는 것은 바람직하지 않을 수도 있다.
전기 모터에 의해 구동되는 펌프도 또한 자동차 분야에서 이용될 수도 있다. 그러나, 전기 모터에 의해서만 동력이 제공되는 펌프는 전형적으로 내연기관에 의해 기계적으로 구동되는 펌프와 동일한 가동 효율을 제공하지 않는다. 그러므로, 기술분야에서 차량 에너지 효율을 향상시키고 차량 가동의 다른 형태 동안 양수된 유체를 필요한 만큼 제공할 수 있는 이중 동력근원을 가지는 펌프가 필요할 것이다.
이 섹션에서는 개시내용의 일반적인 개요를 제공하지만, 그 전체 범위 또는 특징의 전부를 포괄적으로 개시하는 것은 아니다.
내연기관을 가지는 차량용 유체 펌핑 시스템(fluid pumping system)은 하우징, 전기 모터, 전기 모터의 속도를 제어하는 컨트롤러, 내연기관에 의해 구동되도록 채용된 제1 부재, 전기 모터에 의해 구동되는 제2 부재 및 제3 부재를 가지는 유성 기어세트(planetary gearset)를 포함한다. 펌프는 유성 기어세트(planetary gearset)의 제3 부재에 의해 구동된다. 하우징은 전기 모터, 펌프 및 컨트롤러를 포함한다.
내연기관을 가지는 차량용 유체 펌핑 시스템(fluid pumping system)은 전기 모터 및 내연기관에 의해 구동되도록 채용된 제1 부재, 전기 모터에 의해 구동되는 제2 부재 및 제3 부재를 포함하는 유성 기어세트(planetary gearset)를 포함한다. 펌프는 유성 기어세트(planetary gearset)의 제3 부재에 의해 구동된다. 컨트롤러는 전기 브레이크를 제공하고 유성 기어세트(planetary gearset)에 의해 제공된 기어비(gear ratio)를 변경하기 위해 선택적으로 제2 부재의 회전을 제한하도록 전기 모터의 필드를 전기적으로 상호 연결하도록 작동할 수 있다.
내연기관을 포함하는 차량 내의 유체를 양수하는 방법은 내연기관의 출력에 유성 기어세트(planetary gearset)의 제1 부재에 구동적으로(drivingly) 상호 연결하는 단계를 포함한다. 전기 모터는 유성 기어세트(planetary gearset)의 제2 부재에 구동적으로(drivingly) 결합한다. 유성 기어세트(planetary gearset)의 제3 부재는 펌프의 입력부에 구동적으로(drivingly) 연결된다. 방법은 유체 요구량을 결정하는 단계 및 펌프로부터 유체 요구량을 제공하기 위하여 제2 부재를 회전시키는 표적 전기 모터 속도를 결정하는 단계를 포함한다. 전기 모터는 표적 속도로 회전하도록 제어된다.
여기에 제공된 설명으로부터 다른 영역의 응용가능성이 명백하게 될 것이다. 이 개요의 설명 및 특정한 예는 단지 설명을 위해 예정되고 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 예정되지 않는다.
여기서 설명하는 도면은 선택된 구체예만 설명할 목적으로 제공되며 모든 가능한 실시를 설명할 목적으로 제공되는 것이 아니며, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 예정되지 않는다.
도 1은 이중 동력 입력 펌프를 포함하는 유체 펌핑 시스템(fluid pumping system)를 설명하는 개략도이다;
도 2는 이중 동력 입력 펌프의 확대 사시도이다;
도 3은 도 2에서 설명한 펌프의 단편적인 사시도이다;
도 4는 도 2에서 도시한 펌프의 또 다른 단편적인 사시도이다;
도 5는 엔진rpm의 함수로서 전기 모터, 스프로킷(sprocket) 및 펌프rpm를 설명하는 도표이다;
도 6은 펌프 흐름 대 변속기 요구조건 및 기계적인 펌프 흐름을 설명하는 도표이다;
도 7은 엔진rpm의 함수로서 펌프 동력 소비 및 기계적인 펌프 동력 소비를 설명하는 도표이다;
도 8은 엔진rpm의 함수로서 전기 모터, 스프로킷 및 펌프rpm를 설명하는 또 다른 도표이다;
도 9는 다른 대체 유체 펌핑 시스템(fluid pumping system)을 설명하는 개략도이다;
도 10은 다른 대체 유체 펌핑 시스템(fluid pumping system)을 설명하는 개략도이다;
도 11은 대체 유체 펌핑 시스템(fluid pumping system)의 횡단면도이다;
도 12는 도 11에 도시한 펌핑 시스템의 확대 사시도이다.
도 1은 유체 펌핑 시스템(fluid pumping system; 13)을 정의하는 대표적인 내연기관(12)과 연결되는 이중 동력 입력 펌프(10)를 설명하는 개략도이다. 펌프(10)는 차량 내에서 몇 군데에서 이용하도록 형성될 수 있으며, 연료 펌프, 물 펌프, 내연기관 오일 펌프, 변속기 오일 펌프, 과급기(supercharger), 터보과급기(turbocharger), 동력 조향 펌프(power steering pump), 공조시스템 압축기(air conditioning system compressor) 및 대부분의 다른 유체 펌프로서 작용할 수도 있다. 펌프(10)는 변속기(transmission), 동력분배장치(transfer case), 클러치(clutche) 등을 위한 액추에이터에 가압 유체를 제공할 수도 있다. 내연기관(12)이 펌프(10)에 제1 동력원을 제공하고 전기 모터(14)가 펌프(1)에 제2 동력원을 제공한다. 개략도에 도시된 것처럼, 내연기관(12)에서의 출력 샤프트(16)는 거기에 고정된 드라이브 스프로킷(drive sprocket; 18)을 제공한다. 유연한 드라이브 부재(20)가 드라이브 스프로킷(18) 및 구동 스프로킷(driven sprocket; 22)에 구동적으로(drivingly) 상호 접속한다. 더 상세히 기술할 것처럼, 구동 스프로킷(22)은 펌프(10)의 유성 기어세트(planetary gearset; 24)와 연결된다. 중공의 출력 샤프트(26)가 유성 기어세트(planetary gearset; 24)의 선 기어(sun gear; 28)와 함께 회전하도록 고정된다. 출력 샤프트(26)는 전기 모터(14)에 의해 구동된다. 유성 기어세트(planetary gearset; 24)의 캐리어(30)가 출력장치로 작용하고 펌프 입력 샤프트(32)에 연결된다. 저압 유체가 입력 포트(34)로 들어오고 입력 샤프트(32)가 회전할 때 고압 유체가 출력 포트(36)에서 나간다.
도 2는 펌프(10)의 더 상세한 도면을 제공한다. 특히, 펌프(10)는 전기 모터(14)를 포함하는 하우징(40)을 포함한다. 모터(14)는 브러시리스 전기 모터(brushless electric motor)이다. 입력 샤프트(32)는 하우징(40)에 형성된 어퍼쳐(aperture; 42)를 통과하고, 중공의 출력 샤프트(26)를 통과하여 길게 형성되고, 캐리어(30)와 함께 회전하도록 고정된다. 출력 샤프트(26)는 선 기어(sun gear; 28)와 일체로 형성되고 모터(14)의 출력부와 함께 회전하도록 고정된다. 따라서, 샤프트(26)의 적어도 일부는 하우징(40) 내에 위치한다. 베어링(46)은 입력 샤프트가 하우징(40) 내에서 회전하도록 입력 샤프트(32)를 지지한다. 말단 컵(end cup; 48)은 유지 링(50)에 의해 하우징(40)에 고정된다. 말단 컵(end cup; 48)은 샤프트(26)를 회전가능하게 지지하는 베어링(54)을 수용하는 보어(52)를 포함한다. 말단 컵(end cup; 48)은 하우징(40) 내에서 모터(14) 및 모터 컨트롤러(60)를 밀봉되도록(sealingly) 둘러싸는 실링에 연결된다. 전기 커넥터(62)가 모터 컨트롤러(60) 및 모터(14)에 동력을 제공하는 전기 연결을 위한 터미널(64)을 제공하기 위해 하우징(40)의 외부까지 연장된다.
유성 기어세트(planetary gearset; 24)는 캐리어(30)와 함께 회전하도록 고정된 복수의 피니언 샤프트(pinion shaft; 66)를 포함한다. 피니언 기어(pinion gear; 68)는 각 하나의 피니언 샤프트(pinion shaft; 66)에 대해 회전하도록 각각 지지되어 있다. 피니언 기어(pinion gear; 68)는 선 기어(sun gear; 28) 및 내부 링 기어(70)와 일정하게 맞물려 접촉되어 있다. 링 기어(70)는 구동 스프로킷(22)과 일체로 형성된다. 커버 플레이트(72)는 링 기어(70) 및 구동 스프로킷(22)의 조합의 말단면(74)에 인접하여 위치한다. 커버 플레이트(72)는 캐리어(30)와 함께 회전하도록 고정되어 있고 링 기어(70)에 대한 회전에 자유롭다. 복수의 스프링 리테이너(76)가 캐리어(30)에 커버 플레이트(72)를 연결하기 위해 피니언 샤프트(pinion shaft; 66)에 형성된 홈(78) 안에 위치한다.
펌프(10)의 반대쪽에, 로터(82)가 입력 샤프트(32)와 함께 회전하도록 고정되어 있다. 복수의 원주 방향으로 간격을 둔 날개(84)가 로터(82)와 연결되어서 각 날개가 로터(82)와 함께 회전하고 또한 로터(82)에 대하여 반지름 방향으로 이동가능하게 고정되어 있다. 중간 플레이트(86)는 로터(82)와 날개(84)를 수용하는 캐비티(88)를 포함한다. 캐비티(88)가 로터(82)의 회전축에 대하여 동축으로 위치하여 로터(82)가 회전함에 따라 날개(84)에 의해 챔버의 부피가 증가하고 감소하는 것을 정의한다. 하우징(40) 및 압력 플레이트(92) 사이에 중간 플레이트(86)가 끼워져 있다. 복수의 파스너(fastener; 94)가 압력 플레이트(92)를 통과하여 길게 형성되어 하우징(40)과 나사결합된다. 정확한 구성요소의 방향을 보장하기 위해 중간 플레이트(86) 및 압력 플레이트(92)를 설치하기 이전에 정렬 핀(98)이 하우징(40)에 결합할 수도 있다.
더 나은 펌프 프라이밍(priming)을 제공하기 위하여 펌프(10)는 저장소(reservoir)에 잠긴 11.5 cc/rev 고효율 기계 펌프로 형성될 수도 있다. 전기 모터(14)는 모터 컨트롤러(60)가 통합된 150 와트 브러시리스 전기 모터(brushless electric motor)로 형성될 수도 있다. 유성 기어세트(planetary gearset; 24)는 5.28:1의 드라이브 비율(drive ratio)을 제공하도록 형성될 수도 있다. 74 톱니를 가지는 링 기어(70), 30 톱니를 가지는 피니언 기어(pinion gear; 68)를 형성하고 선 기어(sun gear; 28)에 14 톱니를 형성하여 이런 구조를 이룰 수 있다. 소음 및 비용 절감을 위해서 피니언 기어(pinion gear; 68)는 나일론과 같은 소성 물질로 형성할 수도 있다. 이 배열로, 펌프(10)를 가동하는데 필요한 재순환 회로 또는 밸브를 요구하지 않게 된다.
한 예로, 펌프(10)는 변속기 하우징의 섬프(sump)와 함께 위치하는 변속기 오일 펌프로 형성될 수도 있다. 또는, 펌프(10)는 차량 물 펌프로 형성될 수도 있다. 물 펌프 배열에서, 엔진의 워밍업 시간을 단축하기 위해 컨트롤러(60)는 엔진 시동(engine start-up)에서 매우 적은 냉각액을 제공 또는 냉각액을 제공하지 않도록 펌프를 작동시킬 수도 있다. 컨트롤러(60)에 엔진 냉각액 온도를 나타내는 신호를 출력하기 위하여 센서가 제공될 수도 있다. 컨트롤러(60)는 온도 신호에 근거를 두고 펌프(10)를 작동시킬 수도 있다. 또한 내연기관(12)을 끌 때 엔진(12)을 냉각시키기 위해 또는 차량 승객실에 가열된 공기를 제공하기 위해 흐름이 유지될 수도 있다. 특히, 펌프(10)의 출력을 변화시키기 위하여 컨트롤러(60)가 엔진(12)의 속도에 근거를 두고 전기 모터(14)의 회전 속도를 변화시킨다.
도 5는 내연기관 엔진 속도의 함수로서 전기 모터(14), 구동 스프로킷(22) 및 로터(82) 회전 속도를 설명한다. 도 6은 펌핑 시스템 유체 요구량에 관한 것으로 시스템 유체 요구량, 펌프(10)에 의해 제공된 흐름 및 종래의 기계적으로 구동되는 펌프에 의해 제공된 흐름을 설명한다. 도 6에 명확하게 설명된 것처럼, 펌프(10)로부터 전달된 흐름이 종래의 펌프 출력보다 시스템 요구량에 훨씬 더 가깝게 일치한다. 펌핑 시스템(13)을 사용하면 에너지 효율이 증가한다. 전달된 흐름이 전체 작동 범위에 있어서 시스템 요구량에 비슷할 수도 있고 또는 모든 내연기관 속도에서의 요구량 곡선에서 분기하도록 임의로 설정될 수도 있다.
시스템 컨트롤러(60)가 시스템 흐름 요구량을 결정하도록 작동할 수 있다. 시스템 흐름 요구량을 산출하기 위해 다른 것 중에서 내연기관 속도, 주위 온도, 양수된 유체 온도, 압력, 차량 속도를 포함하는 다수의 입력이 컨트롤러(60)에 제공될 수 있다. 컨트롤러(60)는 전기 모터(14)의 회전 속도를 제어하도록 작동할 수 있다. 컨트롤러(60)는 시스템 흐름 요구량을 제공하기 위하여 내연기관 속도에 근거하여 표적 전기 모터 속도를 결정한다. 컨트롤러(60)는 전기 모터(14)의 출력 부재를 표적 속도로 회전시키는 신호를 출력한다.
펌프(10)의 가동은 다음과 같이 기술될 수도 있다: 내연기관(12)이 꺼지고 0rpm으로 작동될 때, 로터(82)에 800rpm 입력을 제공하기 위해 전기 모터(14)가 약 5000rpm으로 회전하도록 컨트롤러(60)에 의해 제어된다. 내연기관(12)이 약 500rpm으로 공회전할 때, 유사한 펌프 속도를 유지하기 위하여 전기 모터 속도가 약 2800rpm으로 감속된다. 내연기관이 1200rpm으로 회전할 경우, 펌프에 1800rpm을 제공하기 위해 전기 모터(14)가 약 5700rpm의 최대속도로 회전할 것이다. 이 시점에서, 전기 모터(14)의 회전 속도는 0으로 감속되고 나서 2500rpm까지 반대 방향으로 회전할 것이다. 요구량에 맞추기 위해 로터(82)의 펌프 rpm이 1800~2000rpm의 범위에서 비교적 안정적으로 유지될 것이다. 4000rpm의 내연기관 속도 이상에서, 전기 모터에서의 동력 제한 때문에 전기 모터(14) 속도는 2500에서 1900rpm으로 떨어질 것이다. 펌프 rpm는 2000rpm에서 3500rpm까지 상승하고 요구된 것보다 약간 더 출력을 제공할 수도 있다.
도 7은 펌프(10) 및 종래의 기계적인 펌프에 있어서의 전력 소비의 비교를 제시한다. 내연기관(12) 및 전기 모터(14)에 의해 제공된 동력의 부분이 총계된 전체 동력 곡선 이외에 따로 그래프를 그린다. 그래프에 묘사된 것처럼, 1650rpm 이상의 엔진 회전 속도에서, 펌프(10)는 전형적인 기계 펌프보다 실질적으로 적은 에너지를 요구한다.
또는, 2개의 다른 회전 방향으로 작동하기 위해 전기 모터를 필요로 하지 않는 유체 펌핑 시스템(fluid pumping system)을 제공하는 것이 바람직할 수도 있다. 도 8은 전기 모터(14)의 속도가 0 이상이고 내연기관(12)의 모든 회전 속도에 있어서 동일한 회전 방향으로 유지되는 다른 제어 체계를 묘사한다. 따라서, 전기 모터(14)를 위한 단순화된 제어 연산 논리는 실행될 수도 있다.
전기 모터(14)가 또한 도 5에서 설명한 것과 반대 방향으로 회전하는 대신에 브레이크로 작동하도록 제어될 수도 있다. 전류 브레이크(electric current brake) 또는 맴돌이 브레이크(eddy-current brake)를 형성하기 위하여 전기 모터(14)의 필드가 서로 전기적으로 연결될 수도 있다. 전기 모터(14)의 출력 샤프트를 회전시키려는 시도가 전기 모터(14) 안에 내부적으로 저항될 것이다. 에너지는 열 에너지로 변환될 수도 있고 또는 배터리와 같은 전기 에너지 저장 장치를 재충전하는데 이용될 수도 있다. 전기 모터(14)가 양수될 유체의 섬프(sump) 안에서 잠길 수도 있다. 추운 날씨에서의 시동 상황 동안과 같은 작동 조건에서, 블록 또는 변속기 유체 히터와 같은 다른 장치를 추가하지 않고 양수될 유체를 가열하는 것이 바람직할 수도 있다. 이 경우에 전기 모터(14)는 브레이크 및 히터로 동시에 작용할 수도 있다.
도 9는 참고번호 13a으로 지시된 다른 교체 유체 펌핑 시스템(fluid pumping system)의 개략도를 제공한다. 원-웨이 클러치(one-way clutch; 99)가 유성 기어세트(planetary gearset; 24) 및 전기 모터(14) 사이에 위치하고, 구동하는 부재 및 구동된 부재가 변하는 점을 제외하고, 유체 펌핑 시스템(13a)은 유체 펌핑 시스템(13)과 실질적으로 유사하다. 특히, 전기 모터(14)는 클러치(99)를 통해 캐리어(30)를 선택적으로 구동하도록 작동할 수 있다. 스프로킷(22)은 드라이브 스프로킷(18) 및 유연 부재(flexible member; 20)를 통해 내연기관(12)에 의해 계속 구동된다. 유성 기어세트(planetary gearset; 24)에서의 출력이 선 기어(sun gear; 28)에 의해 펌프의 입력 샤프트(32)로 제공된다.
도 10은 참고번호 200으로 지시된 다른 대체 유체 펌핑 시스템(fluid pumping system)의 개략도를 제공한다. 내연기관(12)은 제1 입력 샤프트(204)와 함께 회전하도록 고정된 구동 스프로킷(202)에 동력을 제공한다. 입력 샤프트(204)는 원-웨이 클러치(one-way clutch; 206)에 입력을 제공한다. 원-웨이 클러치(one-way clutch; 206)의 출력은 펌프(210)의 제1 펌프 입력 샤프트(208)에 구동적으로(drivingly) 결합한다. 전기 모터(212)는 펌프(210)의 제2 입력 샤프트(214)에 구동적으로(drivingly) 결합한다. 펌프(210)의 회전 속도는 제1 입력 샤프트(208) 및 제2 입력 샤프트(214)의 속도에 의해 결정된다. 특히, 가장 빠른 속도로 회전하는 입력 샤프트가 펌프의 회전 속도를 정의한다.
도 11 및 12는 참고번호 300으로 지시된 다른 대체 유체 펌핑 시스템(fluid pumping system)을 설명한다. 전기 모터의 출력이 유성 기어세트(planetary gearset)의 캐리어를 구동하고 반면에 내연기관의 출력이 유성 기어세트(planetary gearset)의 링 기어를 구동하는 것을 제외하고 펌핑 시스템(300)은 펌핑 시스템(13)과 실질적으로 유사하다. 선 기어(sun gear)는 펌프에 토크를 제공한다.
펌핑 시스템(300)은 모터 하우징(310), 모터 커버(312), 스테이터(314), 로터(316), 중공의 로터 샤프트(318), 절연체(320) 및 모터 베어링(322)을 가지는 모터 서브 어셈블리(302)를 포함한다. 캡 나사(324)가 모터 하우징(310)에 모터 커버(312)를 고정한다. 세트 나사(set screw; 326)는 하우징(310) 안에서 스테이터(314)를 고정한다.
유성 기어세트 서브 어셈블리(planetary gearset subassembly; 328)는 캐리어(330), 캐리어 커버(332), 캐리어 스페이서(334), 복수의 관형 핀(336), 링 기어(338), 복수의 유성 기어(planet gear; 340) 및 베어링(342)을 포함한다. 나사(344)는 캐리어 커버(332) 및 캐리어(330) 사이에 관형 핀(336)을 끼워서 캐리어(33)에 캐리어 커버(332)를 연결한다. 유성 기어세트 서브 어셈블리(planetary gearset subassembly; 328)는 또한 선 기어(sun gear; 346)를 포함한다. 유성 기어(planet gear; 340)는 선 기어(346) 및 링 기어(338) 둘 다와 맞물려 연결되어 접촉되어 있다. 펌프 샤프트(350)는 선 기어(sun gear; 346)와 함께 회전하도록 고정되어 있고 캐리어(330) 및 중공의 로터 샤프트(318)를 통과하여 길게 형성되어 있다.
날개 펌프 서브 어셈블리(352)는 정면 플레이트(354), 압력 플레이트(356), 중앙 플레이트(358), 로터(360), 복수의 날개(362), 관형 스페이서(364), 펌프 부싱(pump bushing; 366) 및 베어링(368)을 포함한다. 나사형 파스너(369)는 압력 플레이트(356), 중앙 플레이트(358) 및 정면 플레이트(354)를 통과하여 길게 형성되어 펌프 서브 어셈블리(352)를 하우징(310)에 고정시킨다. 펌핑 시스템(300)은 파스너로 서로 상호연결된 모터 서브 어셈블리(302), 유성 기어세트 서브 어셈블리(planetary gearset subassembly; 328) 및 날개 펌프 서브 어셈블리(352)의 3개의 별개의 모듈을 포함하도록 형성될 수도 있다. 또는, 단일체, 한-조각 하우징이 모터, 유성 기어세트(planetary gearset) 및 펌프의 구성요소의 일부 또는 전부를 포함하도록 형성될 수도 있다.
상술한 것처럼, 유성 기어세트 서브 어셈블리(planetary gearset subassembly; 328)를 통과하여 흐르는 동력이 로터 샤프트(318) 및 캐리어(330)를 구동하는 로터(316)에 의해 발생한다. 내연기관의 출력은 링 기어(338)에 고정된 복수의 드라이브 핀(370)과 함께 회전하도록 고정된다. 선 기어(sun gear; 346)를 통해 유성 기어세트 서브 어셈블리(planetary gearset subassembly; 328)에서 펌프 샤프트(350)로 동력이 출력된다. 드라이브 핀(370)이 단지 대표적인 예이며 상술하고 도 3에 도시된 구동 스프로킷(22)과 유사한 양식으로 링 기어(338)에 복수의 외부 톱니를 제공할 수도 있다.
상기 설명한 구체예는 설명 및 기술을 목적으로 제공되었다. 구체예는 개시내용을 완전히 설명한 것으로 또는 제한하는 것으로 예정되지 않는다. 특정한 구체예의 개별 요소 또는 특징은 일반적으로 그 특정한 구체예로 제한되지 않으며, 적용 가능한 곳에서 상호교환할 수 있고, 특별히 도시되거나 설명되지 않더라도, 선택된 구체예에서도 이용될 수 있다. 동일한 것이 또한 많은 방법으로 변화될 수도 있다. 그런 변형은 개시내용에서 벗어난 것으로 간주되지 않으며, 그런 모든 수정은 개시내용의 범위 내에서 포함되는 것으로 예정된다.

Claims (8)

  1. 내연기관을 가지는 차량용 유체 펌핑 시스템(fluid pumping system)으로서,
    상기 유체 펌핑 시스템은
    전기 모터;
    상기 내연기관에 의해 구동되는 제1 부재, 상기 전기 모터에 의해 구동되는 제2 부재 및 제3 부재를 포함하는 유성 기어세트(planetary gearset);
    상기 유성 기어세트(planetary gearset)의 상기 제3 부재에 의해 구동되는 펌프; 및
    전기 브레이크(electrical brake)를 제공하고 상기 유성 기어세트(planetary gearset)에 의해 제공되는 기어비(gear ratio)를 변화시키기 위해 선택적으로 상기 제2 부재의 회전을 제한하도록 상기 전기 모터의 필드(field)를 전기적으로 상호 연결하도록 작동가능한 컨트롤러를 포함하는 유체 펌핑 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 전기 모터의 속도를 변화시키도록 작동할 수 있는 유체 펌핑 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 상기 내연기관의 회전속도를 결정하고 상기 내연기관 속도를 기반으로 표적 전기 모터 속도를 결정하도록 작동할 수 있는 유체 펌핑 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전기 모터는 양수된 유체 내에 잠겨 있고 상기 컨트롤러는 양수될 유체를 가열하는 전기 브레이크를 적용하는 유체 펌핑 시스템.
  5. 내연기관을 포함하는 차량 내에서의 유체 양수 방법으로서,
    상기 방법은
    유성 기어세트(planetary gearset)의 제1 부재와 상기 내연기관의 출력을 구동적으로(drivingly) 상호연결하는 단계;
    상기 유성 기어세트(planetary gearset)의 제2 부재에 전기 모터를 구동적으로(drivingly) 연결하는 단계;
    펌프의 입력에 상기 유성 기어세트(planetary gearset)의 제3 부재를 구동적으로(drivingly) 연결하는 단계;
    유체 요구량(fluid demand)을 결정하는 단계;
    상기 펌프로부터 유체 요구량을 제공하기 위해 상기 제2 부재를 회전시키는 표적 전기 모터 속도를 결정하는 단계;
    상기 전기 모터를 표적 속도로 회전하도록 제어하는 단계; 및
    상기 제2 부재의 회전을 제한하는 전기 브레이크를 형성하도록 상기 전기 모터의 필드를 전기적으로 상호연결하는 단계;를 포함하는 유체 양수 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    내연기관 엔진 속도의 제1 범위 동안 상기 전기 모터를 제1 방향으로 회전시키고 내연기관 엔진 속도의 다른 범위 동안 상기 전기 모터를 제2 반대 방향으로 회전시키는 단계를 더 포함하는 유체 양수 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 전기 모터를 양수될 유체 내에 잠기게 하는 단계를 더 포함하는 유체 양수 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    전기 브레이크로서 작동할 때 상기 전기 모터로 양수될 유체를 가열하는 단계를 더 포함하는 유체 양수 방법.
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