KR20120043740A

KR20120043740A - 구동 장치용 터보컴파운드 시스템

Info

Publication number: KR20120043740A
Application number: KR1020127001014A
Authority: KR
Inventors: 마커스 클레이; 토마스 피글러; 알렉산더 분쉬
Original assignee: 보이트 파텐트 게엠베하
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2010-07-15
Publication date: 2012-05-04
Also published as: EP2313626A1; BRPI1013093A2; CN102317596A; DE102009034193A1; EP2313626B1; JP2012533703A; ATE550531T1; US20120023939A1; WO2011009558A1

Abstract

내연기관용 터보컴파운드 시스템을 포함하는 장치는 터빈에 의해 구동되는 샤프트, 출력 샤프트, 및 샤프트를 연결하는 트랜스미션 유닛을 포함한다. 트랜스미션 유닛은 하우징 내에 배열되며 적어도 하나의 유체역학적 커플링을 포함한다.
본 발명에 따라 하우징(9)으로부터 흡입에 의해 윤활 오일 혹은 윤활 오일을 포함하는 혼합물을 추출할 수 있는 적어도 하나의 전달 수단을 갖는 구동 장치가 제공된다.

Description

구동 장치용 터보컴파운드 시스템{TURBO COMPOUND SYSTEM FOR A DRIVE APPARATUS}

본 발명은 청구항 1항의 서두부에 상세히 명시된 것과 같은 형태에 따른, 내연기관을 포함하는 구동 장치용 터보컴파운드 시스템에 관한 것이다.

터보컴파운드 시스템들이 종래 기술로부터 알려져 있다. 종래의 터보컴파운드 시스템들은 내연기관의 배기 가스 스트림(exhaust gas stream)에 의해 구동되는 터빈을 포함한다. 터빈에 의해 구동되는 샤프트(shaft)에 적용되는 동력은 일반적으로 유체역학적 커플링(hydrodynamic coupling)을 갖는 트랜스미션 유닛(transmission unit)을 거쳐 터보컴파운드 시스템의 출력 샤프트에 전달된다. 트랜스미션 유닛은 터보컴파운드 시스템의 출력 샤프트 상에서 상당히 낮은 속도로 터빈에 의해 구동되는 샤프트의 매우 높은 속도를 감소시키기 위하여 사용된다. 그때 유동 커플링(flow coupling)이 터보컴파운드 시스템에 의한 동력의 의도적인 전달을 위하여 사용될 수 있다. 동력의 제어가능한 전달에 더하여, 터빈에 의해 구동되는 샤프트에서의 비틀림 진동(torsional vibration)의 분리가 유체역학적 커플링에 의해 달성되는데, 상기 비틀림 진동은 내연기관의 출력 샤프트의 영역 내에 존재하며 내연기관의 크랭크샤프트(crankshaft) 상의 터보컴파운드 시스템의 작용 하에서 터보컴파운드 시스템의 출력 샤프트 상으로 전달될 수 있다.

터빈에 의해 구동되는 샤프트는 내연기관의 배기 가스 스트림으로부터 얻어지는 동력을 공급한다. 이러한 동력은 그리고 나서 트랜스미션 유닛을 거쳐 터보컴파운드 시스템의 출력 샤프트에 도달한다. 동력은 그리고 나서 내연기관에 의해 획득되는 구동 동력을 감소시키기 위하여 출력 샤프트로부터 구동되려는 유닛의 영역 혹은 구동 장치의 출력 샤프트의 영역 혹은 내연기관의 크랭크샤프트에 도달한다. 그러한 터보컴파운드 시스템들은 내연기관의 배기 가스로부터 동력을 재생하기 위한 단독 수단으로서 배열될 수 있거나, 혹은 내연기관의 배기 트레인(exhaust train)에서의 터보차져(turbocharger)와 같은 또 다른 수단에 더하여 배열될 수 있다. 현재 그러한 터보컴파운드 시스템을 위한 일반적인 적용들이 특히 상업용 차량, 버스, 혹은 궤도 차량(tracked vehicle)에서 사용된다.

그러한 터보컴파운드 시스템과 관련된 예로서 독일특허 DE 601 07 599 T2가 여기에 참조된다. 트랜스미션 유닛 내의 구성요소들, 그리고 특히 터빈에 의해 구동되는 샤프트의 베어링(bearing)을 각각 윤활하기 위하여, 트랜스미션 유닛의 영역 내에 윤활 오일이 도입될 수 있다. 내연기관의 윤활 오일 공급은 일반적으로 이러한 목적을 위하여 사용되는데, 내연기관의 공급에 더하여 또한 윤활 오일을 갖는 터보컴파운드 시스템의 공급을 가정한다. 독일특허 DE 601 07 599 T2는 그것이 특히 유체역학적 커플링에 부정적으로 영향을 주기 때문에 이러한 연결에서 트랜스미션 유닛 내의 윤활 오일 미스트(mist)와 관련된 문제점이 존재한다는 것을 설명한다. 그것은 따라서 트랜스미션 유닛의 개별 영역 사이의 분리 벽(separating wall)을 제안하는데, 이는 이러한 설정이 복잡하고 비용이 많이 들도록 하며 상대적으로 많은 공간을 요구한다.

게다가 오일 섬프(oil sump)가 트랜스미션 유닛 및 유체역학적 커플링의 구성요소의 스플래싱 손실(splashing loss)에 이르게 할 수 있는 터보컴파운드 시스템의 트랜스미션 유닛의 하우징 내에 수용할 수 있다는 것이 또한 알려져 왔다. 윤활 오일의 공급은 일반적으로 내연기관의 윤활 오일 공급에 의해 발생하기 때문에, 터보컴파운드 시스템의 트랜스미션 유닛의 하우징 내의 오일 레벨 상의 데이터 부족이 존재할 것인데, 따라서 각각 윤활 오일의 많은 양이 터보컴파운드 시스템의 트랜스미션 유닛의 하우징 내에 축적될 때마다 때때로 비제어 방식으로 스플래싱 손실이 발생할 것이다. 터보컴파운드 시스템의 트랜스미션 유닛의 하우징 내의 구성요소에 어떠한 부정적 영향도 없이 오일 섬프를 수용하기 위하여 대체로 트랜스미션 유닛 내의 유체역학적 커플링 및/또는 다른 회전 요소 아래에 상대적으로 큰 공간을 갖는 가능한 설정은 매우 큰 공간을 요구할 수 있으며 터보컴파운드 시스템을 매우 크고 거대하게 만들 수 있는데, 이는 그러한 터보컴파운드 시스템을 위하여 일반적으로 요구되는 더 낮은 전체 볼륨과 관련하여 심각한 단점을 나타낸다.

따라서 본 발명의 목적은 앞에서 언급한 단점을 예방하며 간결하고 고효율적인 터보컴파운드 시스템을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1의 특징부에 언급된 특징에 의해 본 발명에 따라 달성된다.

구동 장치는 흡입에 의해 하우징으로부터 윤활 오일 혹은 윤활 오일을 포함하는 혼합물을 추출할 수 있는, 적어도 하나의 전달 수단을 포함하기 때문에, 터보컴파운드 시스템의 트랜스미션 유닛의 하우징 내에 불필요하게 많은 양의 윤활 오일 혹은 윤활 오일 미스트와 같이 윤활 오일을 포함하는 혼합물이 배열되지 않는다는 것이 보장될 수 있다. 그 때문에 중력 방향으로 상기 하우징의 하부(lower part)인 트랜스미션 유닛의 하우징의 기부(bottom part)에서 의도대로 사용될 때 그러한 많은 양의 윤활 오일이 축적될 수 있는 것은 불가능하며 따라서 트랜스미션의 구성요소, 및 특히 이 경우에 있어서 유체역학적 커플링이 이러한 오일로 스플래싱할 것이며 그러므로 각각의 스플래싱 손실을 생산할 것이 보장된다. 본 발명에 따른 이러한 설정의 결과, 전체 공간의 최소 필요로 터보컴파운드 시스템의 트랜스미션 유닛을 위한 최상의 작동 상태를 제공하는 것이 또한 가능하며, 따라서 효율성에서의 각각의 증가는 내연기관의 배기 가스로부터의 에너지의 이용에서 실현될 수 있다.

본 발명의 매우 바람직하며 적절한 실시 예에 따라 적어도 하나의 전달 수단이 직접적으로 혹은 도관 요소(conduit element)를 거쳐 트랜스미션 유닛의 하우징에 연결되는 것이 제공된다.

이용가능한 전체 공간에 따라, 전달 수단과 함께 구동 장치 내의 터보컴파운드의 배열은 그에 알맞게 변경될 수 있는데 그 이유는 직접적인 연결 및 트랜스 유닛의 하우징 내의 전달 수단의 설치, 그리고 또한 도관 요소를 통한 연결 모두를 제공하는 것이 가능하기 때문인데 따라서 전달 수단은 트랜스미션 유닛의 하우징의 배열로부터 공간적으로 멀리 떨어져 배열될 수 있다.

그것들의 매우 바람직하며 유리한 실시 예에 따라 의도대로 사용될 때, 연결은 일반적으로 트랜스미션 유닛의 오일 섬프를 포함하는 하우징의 영역 위에 중력 방향으로 열릴 것이라는 것이 또한 제공된다.

그러한 선택적, 대안의 혹은 추가적인 설정에 의해 트랜스미션 유닛의 하우징 내에 배열되는 공기와 오일의 혼합물 혹은 윤활 오일 미스트의 양이 그에 알맞게 감소된다는 것이 보장된다. 게다가, 거의 흡입에 의한 윤활의 추출에 의한 하우징의 약간의 배기와 함께 트랜스미션 유닛 내의 동력 전달에서의 효율성의 증가가 관찰된다. 실제로 윤활 오일을 포함하는 혼합물 혹은 윤활 오일 미스트의 흡입에 의한 그러한 추출을 가능하도록 하기 위하여, 전달 수단이 그에 알맞게 배열되며, 따라서 유체(fluid)에 더하여 가스 혹은 가스-유체 혼합물을 전달할 수 있다.

그것들의 대안으로 혹은 선택적으로 또한 추가적인 실시 예에 따라 연결은 의대대로 사용될 때 중력 방향에서의 아래로부터 하우징 내로 열린다. 아래는 기부 영역, 예를 들면 하우징의 기부 세 번째, 특히 기부 벽의 영역 내 혹은 직접적으로 기부 벽 내, 바람직하게는 아래로부터 개구부(opening)을 의미해야만 하는데, 따라서 개구부는 위쪽을 향한다.

이러한 설정은 그리고 나서 만일 전달 수단에 의해 그렇게 허용된다면, 유체 윤활 오일의 흡입에 의한 추출을 허용하며, 또한 언급한 윤활 오일 미스트와 트랜스미션 유닛의 하우징 내에 배열되는 공기 부의 흡입에 의한 추출을 허용하는데, 따라서 유체 윤활 오일의 감소 및 스플래싱 손실의 최소화와 관련하여 위에서 설명한 것과 같이, 또한 윤활 오일 미스트의 흡입에 의한 추출에 의한 효율성의 최적화 및 트랜스미션 유닛의 하우징에 대한 음압(negative pressure)의 적용과 같이, 효율성에서의 증가가 달성될 수 있다.

본 발명의 특히 적합하며 바람직한 또 다른 개발에 따라 내연기관은 크랭크케이스를 포함하며, 적어도 하나의 전달 수단은 윤활 오일을 크랭크케이스의 영역으로부터 흡입에 의해 추출할 수 있는 크랭크케이스의 영역 내에 배열되는 것이 제공된다.

내연기관의 크랭크케이스는 결국 일반적으로 크랭크케이스의 윤활 오일 섬프 내의 윤활 오일 수집을 위한 전달 수단을 포함할 것이다. 이러한 전달 수단은 내연기관, 특히 그것의 베어링 및/또는 피스톤을 윤활하기 위한 윤활 오일 흐름을 보장하기 위하여 필요하다. 따라서 전달 수단은 윤활 오일 섬프로부터 윤활되려는 영역으로 그리고 다시 섬프로 윤활 오일 회로를 생산한다.

내연기관의 윤활 오일 회로에 더하여 예를 들면 변속 기어(change-speed gear)의 구성요소를 윤활하기 위하여 하나 혹은 몇몇의 또 다른 윤활 오일 회로가 제공되는 것이 가능하다. 이러한 변속 기어는 일반적으로 내연기관 및 차량의 적어도 하나의 구동 휠(driven wheel)과 같은 구동 대상 사이에 배열되며 수동 변경 트랜스미션(manually shifted transmission), 자동 또는 반자동 트랜스미션으로서 배열될 수 있다. 윤활 오일 섬프로부터 윤활 오일을 전달하기 위하여 이러한 트랜스미션 내의 윤활 오일 회로를 형성하기 위한 전달 수단이 또한 일반적으로 제공된다. 주 트랜스미션(main transmission)의 윤활 오일 회로 및 내연기관의 윤활 오일 회로는 개별적으로 배열될 수 있거나, 혹은 특히 단일 전달 수단과 함께, 통합 방식으로 배열될 수 있다. 또 다른 각각의 윤활 회로도 가능하다.

본 발명의 일 실시 예에 따라, 윤활 오일은 내연기관 및/또는 주 트랜스미션의 윤활 오일 회로로부터 터보컴파운드 시스템의 트랜스미션 유닛에 도달한다. 그것은 크랭크샤프트 및/또는 주 트랜스미션의 하우징의 윤활 오일 섬프에 되돌아가기 전에 트랜스미션 유닛 내에 배열되는 구성요소들을 윤활한다.

이제 특히 적합한 실시 예에 따라 크랭크샤프트 및/또는 주 트랜스미션의 하우징의 영역에서 전달 수단이 단지 전달 수단으로서 배열되며, 이때 트랜스미션 유닛의 하우징은 도관 요소에 의해 크랭크 샤프트 및/또는 주 트랜스미션의 하우징의 영역 내의 전달 수단과 연결된다는 것이 제공된다.

그 결과, 일반적으로 구동 장치 내에 존재하는 윤활 오일 펌프는 어쨌든 터보컴파운드 시스템의 트랜스미션 유닛의 영역으로부터 흡입에 의해 부가적으로 윤활 오일을 추출하기 위하여 사용될 수 있다. 따라서 설정은 매우 간단하고 간결하며 부가적인 구성요소를 생략하는 것이 가능하다.

그것들의 매우 바람직하며 적합한 또 다른 실시 예에 따라 도관 요소는 센서에 의해 제어되며 유체 윤활 오일의 존재에서만 도관 요소의 유동화 단면을 방출하는 밸브 장치를 포함한다는 것이 제공된다.

그것에 의해 단지 유체 윤활 오일만이 크랭크케이스 및/또는 전달 수단의 영역 내의 주 트랜스미션 하우징에 도달하는 것이 보장된다. 그 결과, 종래의 설정이 또한 더 사용될 수 있는데, 윤활 오일만을 전달하기에 적합하며 윤활 오일-공기 혼합물 혹은 윤활 오일 미스트를 전달하지 않도록 하기에 적합한 전달 수단으로서 간단한 윤활 오일 펌프가 사용된다. 비록 밸브 장치를 갖는 도관 요소는 별도로 종래 기술에 대하여 어떠한 추가도 필요하지 않은 특히 간단하고 간결한 설정이 위에서 언급한 장점 모두를 실현할 수는 없지만, 그것은 적어도 흡입에 의해 오일을 추출함으로써 매우 간단하고 비용 효과적이며 효율적 방식으로 터보컴파운드 시스템의 트랜스미션 유닛에서 발생하는 스플래싱 손실을 예방할 수 있다.

본 발명에 따른 구동 장치용 터보컴파운드 시스템의 또 다른 바람직한 실시 예들이 종속항 및 아래에 도면을 참조하여 상세히 설명될 실시 예로부터 제공된다.

도 1은 본 발명의 설정을 위하여 서로 다른 가능성을 나타내는 터보 컴파운드 시스템을 갖는 구동 장치를 도시한다.

도 1은 상징적으로 표시되는 내연기관(2)을 갖는 구동 장치(1)를 도시한다. 내연기관(2)은 특히 종래에 상업적 차량으로 사용되는 디젤 엔진 혹은 그러한 구동 장치(1)의 사용을 위한 바람직한 차량인 경철도 차량(light rail vehicle)과 관련될 수 있다. 내연기관(2)의 배기 가스는 단지 여기서는 상징적으로 화살표(3)에 의해 표시되는 각각의 배기 가스 시스템을 거쳐 터빈(4)의 영역에 도달하는데, 내연기관(2)의 배기 가스 내에 포함되는 에너지는 재생된다. 도식적으로 나타낸 터보컴파운드 시스템(5)이 이러한 목적을 위하여 사용된다. 그것은 터빈(4)에 의해 구동되는 샤프트(6)에 더하여 출력 샤프트(7) 및 트랜스미션 유닛(8)을 포함하는데, 상기 트랜스미션 유닛은 하우징(9) 내에 배열되며 터빈(4)에 의해 구동되는 샤프트(6)의 속도의 기어 감속을 위하여 본 발명의 경우에 있어서는 스퍼 휠 기어링(spur wheel gearing)으로서의 예로 도시되는, 적절한 기어 수단에 더하여 유체역학적 커플링 혹은 유체 커플링(hydraulic coupling)을 포함한다. 내연기관(2)의 배기 가스 시스템(3)으로부터 재생되는 동력은 터보컴파운드 시스템(5)의 출력 샤프트(7)를 거쳐 직접적으로 혹은 또한 트랜스미션 유닛(8)의 하우징(9) 내에 분명하게 위치할 수 있는, 또 다른 스퍼 기어를 거쳐 간접적으로(여기서는 실시 예에 의해 나타낸 것과 같이) 구동 장치(1)의 샤프트(11) 혹은 내연기관(2)의 크랭크샤프트 상으로 전달된다.

따라서 재생된 동력은 그리고 나서 내연기관(2)의 동력과 함께 트랜스미션(12)을 거쳐 구동 장치(1)의 실제 동력 인출(power take-off)의 영역에 도달한다. 여기서는 플랜지(13)에 의해 상징적으로 표시되는, 이러한 동력 인출은 그리고 나서 구동 휠 혹은 구동 장치(1)가 장착된 차량의 휠에 도달한다. 트랜스미션(12)은 일반적으로 기어 변경 트랜스미션(gear change transmission), 즉, 수동 기어박스(gearbox) 혹은 유체역학적 컨버터를 갖거나 또는 유체역학적 컨버터가 없는 자동 트랜스미션으로서 배열될 수 있다. 게다가, 선택적 클러치(14)가 트랜스미션(12)을 내연기관(2)에 연결하는 샤프트(11) 내에 배열될 수 있다.

내연기관(2)은 알려진 방식으로 크랭크케이스(15)를 포함한다. 크랭크케이스(15) 내에, 윤활 오일이 크랭크케이스(15) 내의 윤활 오일 섬프(16) 내에 일반적인 방식으로 축적된다. 이러한 윤활 오일 섬프의 윤활 오일은 또한 구동 장치(1)의 종래의 설정에서도 흔한 경우인, 윤활 오일 섬프(16)의 영역으로부터, 본 발명의 경우에 있어서는 윤활 오일 펌프(17)인, 전달 수단(17)에 의한 흡입에 의해 추출되며, 동일한 윤활을 위하여 내연기관(2)에 공급된다. 게다가, 예를 들면 트랜스미션 유닛(8)의 하우징(9)의 내연기관(2)의 하우징(크랭크케이스(15))과의 연결의 영역에서의 통로를 지나서, 터보컴퍼운드 시스템(5)의 트랜스미션 유닛(8)의 영역으로 공급된다(도시되지 않음). 그것은 또한 내연기관(2)의 영역 내에서와 같이, 그러한 위치에서의 각각의 트랜스미션 및 베어링 구성요소의 윤활을 가정한다. 그 후에, 내연기관(2)의 크랭크케이스(15) 내의 윤활 오일은 중력 작용의 결과로 인하여 다시 윤활 오일 섬프(16)의 영역에 도달한다. 트랜스미션 유닛(8) 혹은 하우징(9)의 영역으로부터 윤활 오일은 그리고 나서 또한 하우징(9)의 영역 내에 축적되며 또한 거기로부터 윤활 오일 섬프(16)의 영역에 도달한다. 이러한 목적을 위하여, 제 1 도관 요소(18)가 윤활 오일 섬프(16)를 향하는 방향으로 트랜스미션(8)의 하우징(9)의 영역 내에 축적되는 윤활 오일을 배출하기 위하여 트랜스미션 유닛(8) 및 크랭크케이스(15) 사이에 제공될 수 있다. 트랜스미션(12)의 이러한 윤활의 도시는 도면을 단순화하기 위하여 생략되었다. 트랜스미션은 또한 윤활 오일 회로 내에 통합될 수 있거나, 혹은 특히 고유의 전달 수단/고유의 윤활 오일 펌프와 함께, 분리된 각각의 윤활 오일 회로를 가질 수 있다는 것은 말할 것도 없다.

그러한 터보컴파운드 시스템(5)의 경험은 트랜스미션 유닛(8)의 하우징(9) 내에 축적되는 윤활 오일 양이 영향을 받지 않거나 혹은 간접적으로만 영향을 받는다는 것을 나타내어 왔는데 그 이유는 그것이 일반적으로 내연기관(2)의 영역으로부터 하우징(9)의 영역에 도달하기 때문이다. 만일 각각 많은 윤활 오일 양이 하우징의 기부 영역 내에 축적되면, 유체역학적 커플링(10) 및/또는 예를 들면 기어 휠과 같은 스플래싱 전달 수단에 의해 스플래싱 손실이 트랜스미션 유닛(8) 내에 발생한다. 터보컴파운드 시스템(5)의 설정을 매우 간결하게 하기 위하여, 즉, 특히 트랜스미션 유닛(8)의 가능한 가장 작은 하우징(9)을 만들기 위하여, 그리고 가능한 최대 한도로 스플래싱 손실을 예방하기 위하여, 전달 수단(19)이 하우징(9)의 영역으로부터 흡입에 의해 윤활 오일을 능동적으로 추출하기 위하여 제 1 동력 요소(18)의 영역 내에 배열된다. 윤활 오일의 흡입에 의한 이러한 능동적 추출의 결과 윤활 오일 섬프 혹은 너무 큰 윤활 오일 섬프가 각각의 스플래싱 손실을 야기할 수 있는 하우징(9) 내에 형성되는 것이 예방된다.

터빈(4)에 의해 구동되는 급속한 구동 샤프트(6)의 결과 일반적으로 하우징(9) 내에 윤활 오일의 강력한 난류(turbulence)가 발생할 것인데, 따라서 공기 및 그 안에 미세하게 분포하는 윤활 오일 액적(oil droplet)으로 구성되는 미스트가 실제로 하우징(9) 내에 어디에나 존재할 것이다. 전달 수단(19)의 각각의 설정의 경우에 있어서, 따라서 유체 윤활 오일뿐만 아니라 하우징(9)으로부터의 공기 및 윤활 오일의 그러한 혼합물의 흡입에 의한 추출이 가능하기 때문에, 하우징(9) 내의 윤활 오일 미스트 및 윤활 오일의 양은 그에 따라 최소화된다. 주변 환경을 향하여 트랜스미션 유닛(8)의 하우징(9)의 밀집된 압력의 밀봉(pressure-tight sealing)에 의해 바람직하게 조장된 하우징(9) 내에 음압이 더 생산된다. 추출된 윤활 오일 미스트와 함께, 이는 일부분 급격한 회전 구성요소 및 유체역학적 커플링의 손실을 상당히 감소시킬 것이다. 트랜스미션 유닛(8)은 따라서 과도한 윤활 오일을 경감할 수 있으며 그것의 효율성이 각각의 전달 수단(19)에 대한 음압의 적용에 의해 그에 알맞게 증가될 수 있다. 도 1에 도시된 설정은 따라서 터보컴파운드 시스템(5)의 간결한 설정과 함께 터보컴파운드 시스템(5) 내의 동력 손실의 최소화를 허용한다.

도 1은 또한 또 다른 전달 수단(21)을 갖는 제 2 도관 요소(20)를 도시한다. 이러한 도관 요소(20)는 하우징(9)의 기부 영역 내로 열리지 않고, 그보다 약간 위에 배열되는 영역 내로 열린다. 정상 작동에서, 아마 어떠한 윤활 오일도 도관 요소(20)를 거쳐 흡입에 의해 추출되지 않을 것이나, 단지 공기 혹은 공기의 미스트 및 윤활 오일 액적만이 추출될 것이다. 효율성에서의 향상은 특히 음압의 적용 및 이러한 전달 수단(21)을 거친 윤활 오일 미스트의 흡입에 의한 추출에 의해 실현될 수 있다. 추출된 가스 혹은 추출된 윤활 오일 미스트는 원칙적으로 모든 수집 컨테이너(collecting container)에 공급될 수 있다. 그것은 본 발명의 경우에 있어서 파선으로 도시된 화살표(22)에 의해 표시되는 것과 같이, 다시 크랭크케이스(15)로 전달될 수 있는데, 따라서 그 안에 포함된 윤활 오일은 윤활 오일 섬프로 공급될 수 있으며 따라서 다시 윤활 오일 회로로 공급될 수 있다.

이제 전달 수단(19)이 또한 하우징(9)으로부터 유체 윤활 오일의 흡입에 의한 추출 및 또한 윤활 오일 미스트의 흡입에 의한 제거를 위한 각각의 음압의 생성을 실현할 수 있다는 것이 도시된다. 각각의 도관 요소(18 및 20)를 갖는 전달 수단(19 및 21)이 둘 다 제공될 필요는 없다. 만일 예를 들면 전달 수단(19)이 존재한다면 오히려 충분하다.

도 1은 또한 제 3 도관 요소(23)가 하우징(9)의 기부 영역으로부터 전달 수단(17)의 흡입 면에 이르는 것, 즉 그것이 윤활 오일 펌프에 이르는 것을 도시한다. 이러한 설정은 어떠한 추가적인 전달 수단(19 혹은 21) 없이 각각의 효과를 실현하도록 허용하는데, 그 이유는 적어도 유체 윤활 오일이 트랜스미션 유닛(8)의 하우징(9)으로부터 이러한 도관 요소(23)를 거쳐 흡입에 의해 추출될 수 있기 때문이다. 적어도 스플래싱 손실이 그 때문에 예방되거나 혹은 최소화된다. 윤활 오일 펌프(17)의 종류에 따라, 하우징(9)에 대한 음압 및 이러한 도관(23)을 거친 공기 또는 공기-윤활 오일 미스트의 흡입에 의한 추출을 적용하는 것이 또한 가능하다. 그러나 윤활 오일 펌프(17)는 일반적으로 단지 유체 매체를 전달하기에 적합한 것과 방법으로 배열될 것이다. 가스성 매체의 윤활 오일 펌프(17)로의 유입은 이 경우에 있어서 여기에 도시되며 센서(25)에 의해 제어되는 밸브 장치(24)를 거쳐 예방될 수 있다. 센서(25)는 센서(25)의 영역 내에 유체 윤활 오일이 존재할 때 단지 도관 요소(23)의 유동화 단면(flowable cross-section)만을 방출하는 것과 같은 방식으로 밸브 장치(24)를 제어한다. 이러한 목적을 위하여 센서(25)는 특히 플로트(float) 혹은 또한 용량성(capacitive) 충전 레벨 센서로서 배열될 수 있다. 따라서 밸브 장치(24)의 트리거링(triggering)은 센서의 종류에 따라, 기계적으로 혹은 전기적으로 실현될 수 있다.

위에서 언급한 것과 같이 적어도 두 가지 방식 중의 하나를 거쳐 터보컴파운드 시스템(5)의 트랜스미션 유닛(8) 내의 동력 전달의 향상을 실현하기 위하여 이미 각각의 전달 수단(19, 21, 23)을 갖는 도관 요소(18, 20, 22) 중의 하나면 대체로 충분하다. 또한 모든 전도 요소가 그것들의 각각의 장치와 함께 존재하는 것도 대체로 가능하다. 따라서 전달 수단 및 도관 요소를 감소시키기 위하여 실제로 전도 요소(18) 및 전달 수단(19)을 거쳐 실현하도록 확립하는 것이 적절한 수단이며, 상기 전달 수단(19)은 그때 유체 윤활 오일 및 윤활 오일을 포함하는 공기와 윤활 오일의 혼합물 모두를 전달해야만 한다.

만일 이러한 도관 요소(18) 혹은 이러한 도관 요소(18) 내에 배열되는 적어도 하나의 전달 수단(19)가 완전히 생략되면 그것은 특히 그것에 대안으로서 바람직하다. 만일 다른 한편으로 두 개의 서로 다른 도관 요소(23 및 20) 및 전달 수단(21)이 존재한다면, 유체 윤활오일의 흡입에 의한 추출은 도관 요소(23)를 지나서 윤활 오일 펌프(17)를 거쳐 최소의 노력으로 실현될 수 있다. 게다가, 오일 및 윤활 오일 액적을 흡입함으로써 추출하고 음압의 적용 및 그 결과 하우징(9)의 약간의 배출에 의한 효율성에서의 더 나은 증가를 달성하기 위하여 각각의 음압이 전도 요소(20) 및 전달 수단(21)을 거쳐 트랜스미션 유닛(8)의 하우징(9)에 적용된다.

구동 장치(1) 내의 전달 수단을 구동하기 위하여 모든 종래의 알려진 방법들이 가능하다. 전달 수단(17, 19, 21)은 일반적으로 윤활 오일 펌프(17)에서 알려지고 적용되는 것과 같이, 구동 장치(1) 내의 회전 샤프트를 지나서 기계적 기어 유닛, 벨트 드라이브, 체인 드라이브 등에 의해 공동으로 구동될 수 있다. 대안으로서 혹은 그것들에 더하여, 모든 혹은 일부 전달 수단(17, 19, 21)은 다른 방식으로, 예를 들면 유체역학적 혹은 전기적 모터에 의해 구동될 수 있다.

터보컴파운드 시스템(5)은 이러한 방식으로 구동 동력을 절약하기 위하여 배기 가스 트레인으로부터 얻은 동력을 내연기관(2)의 출력 면 상의 구동 장치(1)로 공급하는 그것의 출력 샤프트(7)를 거쳐서 적어도 간접적으로 사용된다. 또한 그것의 대안으로서 혹은 부가적으로 또 다른 구성요소, 예를 들면 구동 장치(1)의 보조 유닛 혹은 그것을 장착한 시스템 또는 차량이, 터보컴파운드 시스템(5)을 거쳐 구동되는 것이 가능할 수 있다. 그러한 보조 유닛은 특정한 양의 동력을 필요로 하는 공기 압축기, 냉난방 압축기(air-conditioning compressor), 유체역학적 모터 등일 수 있다. 그러한 보조 유닛의 구동은 특히 터보컴파운드 시스템(5)의 출력 샤프트(7)를 거쳐서 실현될 수 있다. 대체로 다른 변형들이 또한 가능한데, 이는 그러한 보조 유닛과 터보컴파운드 시스템(5)의 트랜스미션 유닛(8) 내의 다른 회전 구성요소와의 연결이다. 보조 유닛은 예를 들면 터보차져의 유동 압축기(flow compressor)의 대안으로서 혹은 부가적으로 내연기관(2)으로의 공기 공급을 각각 압축하는 유동 설정에서 특히 공기 압축기와 관련될 수 있다. 만일 그것이 각각 출력 샤프트(7) 혹은 터보컴파운드 시스템(5)의 다른 회전 구성요소를 거쳐서 구동하면, 그것은 부가적으로 내연기관(2)의 동력을 증가시키기 위하여 사용될 수 있다. 만일 그러한 유동 압축기가 터보컴파운드 시스템(5)의 구동 장치(1)의 샤프트(11)와의 연결과 평행한 보조 유닛으로서 실현되면, 그러한 보조 유닛의 드라이브는 배기 가스 트레인(3) 내의 불충분한 동력의 경우에서도 터보컴파운드 시스템(5)을 거쳐 샤프트(11) 상의 동력에 의해 실현될 수 있다.

1 : 구동 장치
2 : 내연기관
3 : 배기 가스 시스템
4 : 터빈
5 : 터보컴파운드 시스템
6 : 하우징
7 : 출력 샤프트
8 : 트랜스미션 유닛
9 : 하우징
10 : 유체역학적 커플링
11 : 샤프트
12 : 트랜스미션
13 : 플랜지
14 : 선택적 클러치
15 : 크랭크케이스
16 : 윤활 오일 섬프
17 : 윤활 오일 펌프
18 : 제 1 도관 요소
19 : 전달 수단
20 : 제 2 도관 요소
21 : 전달 수단
22 : 도관 요소
23 : 제 3 도관 요소
24 : 밸브 장치
25 : 센서

Claims

터빈에 의해 구동되는 샤프트;
출력 샤프트와, 상기 출력 샤프트를 연결하고 하우징 내에 배열되며 적어도 하나의 유체역학적 커플링을 포함하는 트랜스미션 유닛;으로 구성된, 내연기관을 포함하는 구동 장치용 터보컴파운드 시스템에 있어서,
상기 구동 장치(1)는 하우징(9)으로부터 흡입에 의해 윤활 오일 혹은 윤활 오일을 포함하는 혼합물을 추출할 수 있는 적어도 하나의 전달 수단(17, 19, 21)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 터보컴파운드 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전달 수단(17, 19, 21)은 직접적으로 혹은 도관 요소(18, 20, 22)를 거쳐 트랜스미션 유닛(8)의 하우징(9)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 터보컴파운드 시스템.
제 2항에 있어서, 상기 연결은 의도대로 사용될 때, 일반적으로 트랜스미션 유닛(8)의 오일 섬프를 포함하는 하우징(9)의 영역보다 위에서 중력 방향으로 열리는 것을 특징으로 하는, 터보컴파운드 시스템.
제 2항 혹은 3항에 있어서, 상기 연결은 의도대로 사용될 때, 중력 방향으로 기부 영역 내로 열리거나 혹은 아래로부터 하우징(9) 내로 열리는 것을 특징으로 하는, 터보컴파운드 시스템.
제 1 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내연기관(2)은 크랭크케이스(15)를 포함하며, 적어도 하나의 전달 수단(17)은 크랭크케이스(15)의 영역으로부터 흡입에 의해 윤활 오일을 추출할 수 있는, 크랭크케이스(15)의 영역 내에 배열되는 것을 특징으로 하는, 터보컴파운드 시스템.
제 5항에 있어서, 상기 구동 장치(1)는 적어도 두 개의 전달 수단(17, 19, 21)을 포함하며, 그 중의 하나는 크랭크케이스(15)의 영역 내에 배열되며 다른 하나는 직접적으로 혹은 도관 요소(18, 20)를 거쳐 트랜스미션 유닛(8)의 하우징(9)에 연결되는 것을 특징으로 하는, 터보컴파운드 시스템.
제 5항에 있어서, 상기 전달 수단(17)은 단독 전달 수단(17)으로서 크랭크케이스(15)의 영역 내에 배열되며, 트랜스미션 유닛(8)의 하우징(9)은 도관 요소(23)를 거쳐 크랭크케이스(15)의 영역 내의 전달 수단과 연결되는 것을 특징으로 하는, 터보컴파운드 시스템.
제 7항에 있어서, 상기 도관 요소(23)는 센서(25)에 의해 제어되며 유체 매체의 존재에서만 도관 요소의 유동화 단면을 방출하는 밸브 장치(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 터보컴파운드 시스템.
제 1 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전달 수단(19, 21)은 압력 면 상에서 수집 컨테이너, 특히 크랭크케이스(15)와 연결되는 것을 특징으로 하는, 터보컴파운드 시스템.
제 1 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활 오일을 포함하는 혼합물은 적어도 하나의 가스성 구성요소를 갖는 것을 특징으로 하는, 터보컴파운드 시스템.
제 1 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력 샤프트(7)는 적어도 간접적으로 구동 장치(1)의 샤프트(11), 특히 크랭크샤프트와 연결되는 것을 특징으로 하는, 터보컴파운드 시스템.
제 1 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출력 샤프트(7) 혹은 트랜스미션 유닛(8)의 다른 회전 구성요소는 적어도 간접적으로 적어도 하나의 보조 유닛의 구동 샤프트와 연결되는 것을 특징으로 하는, 터보컴파운드 시스템.