(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
近年、車両の燃費性能の向上を目的として、車両が信号待ち等により一時的に停止した際にエンジンを停止する所謂アイドリングストップ機能を備えた車両が普及しつつある。このような車両用の油圧供給装置として、機械式オイルポンプと電動オイルポンプとで油路形成部材を共通化することにより、小型化が図られた油圧供給装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1に記載の油圧供給装置は、エンジンの駆動力により駆動されて油圧供給対象としてのクラッチ及び変速機構に作動油を供給する機械式オイルポンプと、電動モータにより駆動されてアイドリングストップ時に作動油をクラッチ及び変速機構に供給する電動オイルポンプと、機械式オイルポンプと電動オイルポンプとの間に配置された油路形成部材とを備えている。油路形成部材には、機械式オイルポンプ及び電動オイルポンプに作動油を供給する共通の供給油路と、機械式オイルポンプから作動油が吐出される第1吐出油路と、電動オイルポンプから作動油が吐出される第2吐出油路とが形成されている。
【0004】
この油圧供給装置では、アイドリングストップ機能によりエンジンが停止すると、機械式オイルポンプも停止する。そこで、機械式オイルポンプの停止状態において、電動オイルポンプによって作動油の供給を継続することで作動油の油圧を維持し、再発進時のクラッチの円滑な連結が可能になる。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
【0012】
[実施の形態]
図1は、本発明の実施の形態に係る油圧供給装置が適用された車両(自動車)の要部の構成例を示す構成図である。
【0013】
車両100は、走行用の駆動源としてのエンジン101と、エンジン101から出力されるトルクを増幅して後段に伝達するトルクコンバータ(T/C)102と、トルクコンバータ102から伝達されたトルクの後段への伝達及び遮断を行うクラッチ103と、変速比を連続的に変更可能なCVT(Continuously Variable Transmission:無段変速機)110と、CVT110から伝達されたトルクをフロントアスクルシャフト104を介して左右の駆動輪としての前輪106(
図1では一方の前輪のみを図示)に分配するフロントディファレンシャル105と、クラッチ103及びCVT110等の油圧供給対象に作動油を供給する油圧供給装置10とを備える。
【0014】
CVT110は、溝幅が可変可能なプライマリプーリ111及びセカンダリプーリ112と、プライマリプーリ111及びセカンダリプーリ112に張架された伝達ベルト113とを備える。CVT110は、プライマリプーリ111及びセカンダリプーリ112の溝幅を変更して有効径を変化させることで、変速比を連続的に変更することが可能になっている。
【0015】
油圧供給装置10は、複数の制御弁等を有してなる油圧回路12と、オイルパン11に貯留された作動油Lをストレーナ120及び油路121,122を介して油圧回路12に供給するポンプユニット3と、油圧回路12及び電動オイルポンプ3を制御する制御部2とを備える。油圧回路12は、ポンプユニット3から供給された作動油Lを油路123を介してクラッチ103に供給すると共に、油路124,125を介してCVT110のプライマリプーリ111及びセカンダリプーリ112に供給する。また、油圧供給装置10は、油圧回路12から油圧供給対象に供給した作動油Lを油路126,121を介してオイルパン11に戻すように構成されている。
【0016】
図2は、ポンプユニット3の要部断面図である。なお、
図2は、後述する
図4及び
図5のC方向矢視に対応する要部断面図である。ポンプユニット3は、エンジン101の駆動力によって駆動される第1のポンプ部42を有するメカオイルポンプ4と、モータ電流の供給を受けてトルクを発生する電動モータ52と、電動モータ52によって駆動される第2のポンプ部51と、第1のポンプ部42と第2のポンプ部51との間に配置された油路形成部材30とを備える。
【0017】
油路形成部材30は、第1のポンプ部42及び第2のポンプ部51に作動油Lを供給する共通の供給油路31と、第1のポンプ部42及び第2のポンプ部51から作動油Lが吐出される共通の吐出油路33と、油路126に連通する戻り用油路34とが形成されている。供給油路31は油路121に連通し、吐出油路33は油路122に連通している。
【0018】
(メカオイルポンプの構成)
メカオイルポンプ4は、エンジン101からの駆動力によってスプロケット40を介して回転する第1ロータシャフト41と、第1ロータシャフト41の回転によって作動油Lの吸入及び吐出を行う第1のポンプ部42と、第1のポンプ部42を収容する第1ポンプハウジング43と、第1ロータシャフト41を回転可能に支持する第1ポンププレート44とを備える。
【0019】
第1ポンプハウジング43には、第1のポンプ部42の回転によって作動油Lを供給油路31から吸入する供給連通穴431と、作動油Lを吐出油路33に吐出する吐出連通穴432とが形成されている。供給連通穴431は、一端開口部が供給開口31aを介して供給油路31に連通し、他端開口部が第1のポンプ部42に連通している。吐出連通穴432は、一端開口部が吐出開口33aを介して吐出油路33に連通し、他端開口部が第1のポンプ部42に連通している。第1ポンプハウジング43及び第1ポンププレート44は、図示しないボルトによって油路形成部材30に取り付けられている。
【0020】
(第1のポンプ部の構成)
図3は、第1のポンプ部42の構成例を示す構成図である。本実施の形態では、第1のポンプ部42が内接ギヤポンプとして構成されている。第1のポンプ部42は、複数の内歯を有する環状のアウタロータ420と、複数の外歯を有する円板状のインナロータ421とを備えている。インナロータ421は、アウタロータ420の内周側に配置されている。アウタロータ420は、インナロータ421の外歯の数よりも1つ多い数の内歯を有し、インナロータ421の回転中心に対して偏心した位置を中心に回転自在となるように配置されている。
【0021】
インナロータ421は、複数の外歯421aのうち一部の外歯421aがアウタロータ420の内歯420aに噛み合うと共に、それぞれの外歯421aがアウタロータ420の内面に内接しながら回転する。インナロータ421の中心部に形成された貫通穴には、第1ロータシャフト41の第1軸部411が圧入されている。第1ロータシャフト41の第2軸部412は、第1ポンププレート44の貫通穴441に挿通されて回転可能に支持されている。これにより、インナロータ421は第1ロータシャフト41と一体に回転する。
【0022】
第1ロータシャフト41が回転駆動されると、第1のポンプ部42のアウタロータ420の内歯420aとインナロータ421の外歯421aとによって区画される複数の区画室の容積がインナロータ421の回転によって拡大と縮小を繰り返すので、これらの区画室に通じる供給連通穴431から供給された作動油Lを、吐出連通穴432から吐出油路33を介して油圧回路12に向けて送り出すポンプ動作が行われる。
【0023】
(電動オイルポンプの構成)
電動オイルポンプ5は、第2ロータシャフト50の回転によって作動油Lの吸入及び吐出を行う第2のポンプ部51と、第2のポンプ部51を作動させる回転駆動力を発生する電動モータ52と、第2のポンプ部51を収容する第2ポンププレート53と、電動モータ52を収容する内側ポンプハウジング54及び外側ポンプハウジング55とを備える。なお、第2のポンプ部51が作動油Lを油圧回路12側に吐出する方向の回転を正回転、この逆方向の回転を逆回転という。
【0024】
(電動モータの構成)
電動モータ52は、複数のティースを有する軟磁性金属からなるステータコア521と、ステータコア521の内側に配置されたロータコア522と、ロータコア522に固定された複数の永久磁石523とを有している。ロータコア522は、第2ロータシャフト50に固定されている。
【0025】
ステータコア521には、複数のティースにコイル巻線524が巻き回されている。コイル巻線524には、制御部2からモータ電流(励磁電流)が供給される。制御部2は、基板20と、基板20に搭載された複数の電子部品21と、基板20及び複数の電子部品21を収容するコントローラケース22とを備える。
【0026】
(モータハウジングの構成)
内側ポンプハウジング54及び外側ポンプハウジング55は、ステータコア521をコイル巻線524と共に内側に保持する非磁性の樹脂部材である。内側ポンプハウジング54及び外側ポンプハウジング55は、第2ポンププレート53と共に、ボルト56によって油路形成部材30に取り付けられている。内側ポンプハウジング54には、第2ロータシャフト50を回転可能に支持する貫通穴540が形成されている。外側ポンプハウジング55には、第2ロータシャフト50を回転可能に支持する穴550が形成されている。
【0027】
(第2のポンプ部の構成)
第2のポンプ部51は、第2のポンプ部42と同様に内接ギヤポンプとして構成され、複数の内歯を有する環状のアウタロータ510と、複数の外歯を有する円板状のインナロータ511とを備えている。インナロータ511は、アウタロータ510の内周側に配置されている。アウタロータ510は、インナロータ511の外歯の数よりも1つ多い数の内歯を有し、インナロータ511の回転中心に対して偏心した位置を中心に回転自在となるように配置されている。
【0028】
インナロータ511の中心部に形成された貫通孔及びロータコア522の中心部に形成された貫通孔には、第2ロータシャフト50が圧入されている。第2ロータシャフト50の一方の端部は、外側ポンプハウジング55の穴550に挿入されて回転可能に支持され、第2ロータシャフト50の中央部は、内側ポンプハウジング54の貫通穴540に嵌合して回転可能に支持されている。これにより、第2ロータシャフト50は、ロータコア522と共にインナロータ511と一体に回転する。
【0029】
第2ロータシャフト50が回転駆動されると、第2のポンプ部51のアウタロータ510の内歯とインナロータ511の外歯とによって区画される複数の区画室の容積がインナロータ511の回転によって拡大と縮小を繰り返すので、これらの区画室に通じる供給開口31aから供給された作動油Lを、吐出開口33aから吐出油路33を介して油圧回路12に向けて送り出すポンプ動作が行われる。
【0030】
第2ロータシャフト50は、第1ロータシャフト41と同軸配置されている。ポンプユニット3は、第1ロータシャフト41及び第2ロータシャフト50の回転軸線が共に水平となるように配置される。第1ロータシャフト41が1回転することにより第1のポンプ部42から吐出される作動油Lの量は、第2ロータシャフト50が1回転することにより第2のポンプ部51から吐出される作動油Lの量よりも多い。すなわち、本実施の形態では、メカオイルポンプ4を主ポンプとして、また電動オイルポンプ5を副ポンプとして、ポンプユニット3が構成されている。
【0031】
(制御部による電動モータの制御)
制御部2は、エンジン101が停止しているとき(アイドリングストップ時)は、電動オイルポンプ5の電動モータ52にモータ電流を供給する。また、制御部2は、エンジン101が低速(例えば2000rpm未満)で回転している場合は、メカオイルポンプ4による作動油Lの供給量を補うため、電動オイルポンプ5を高速で駆動するように制御する。
【0032】
また、制御部2は、エンジン101が高速(例えば2000rpm以上)で回転し、メカオイルポンプ4のみによって十分な作動油Lを油圧回路12に供給できる場合には、電動オイルポンプ5の第2のポンプ部51の逆回転を抑制するように、電動モータ52にモータ電流を供給する。つまり、電動モータ52のコイル巻線524に、第2のポンプ部51を正回転させる場合と同じ向きの電流を供給する。これは、第1のポンプ部42から吐出油路33に吐出された作動油Lの一部が電動オイルポンプ5の第2のポンプ部51を介して供給油路31に漏れることを抑制するためである。
【0033】
本実施の形態では、制御部2が、第2のポンプ部51の非駆動状態においてエンジン101によって第1のポンプ部42が駆動されるとき、第2のポンプ部51を逆回転させないために必要な電流以上のモータ電流を電動モータ52に供給する。ここで、「第2のポンプ部51の非駆動状態においてエンジン101によって第1のポンプ部42が駆動されるとき」とは、より具体的には、油圧回路12から余剰な作動油Lが油路126を介してオイルパン11に戻される程度の十分な量の作動油Lをメカオイルポンプ4から吐出することができる場合であって、第2のポンプ部42から単位時間あたりに吐出される作動油Lの量が、第2のポンプ部51から単位時間あたりに吐出される作動油Lの量に比較して実質的に無視できる程度(例えば1%以下)である状態である。
【0034】
この第2のポンプ部51の非駆動状態において、第2のポンプ部51を逆回転させないために必要なモータ電流は、エンジン101の回転数が高いほど大きくなる。このため、制御部2は、エンジン101の回転数が高いほど、電動モータ52に供給するモータ電流を大きくする。
【0035】
ただし、制御部2は、第2のポンプ部51の非駆動状態において、上記のように第2のポンプ部51を逆回転させないために必要な電流以上のモータ電流を電動モータ52に供給することが望ましいが、必ずしもこれに限らず、第1のポンプ部42から吐出される作動油Lによってクラッチ103やCVT110等の油圧供給対象に必要な量の作動油Lを供給することが可能であれば、第1のポンプ部42から吐出される作動油Lの圧力によって第2のポンプ部51が僅かに逆回転してもよい。
【0036】
(油路形成部材の構成)
図4は、油路形成部材30の
図2に示すA方向矢視図である。
図5は、油路形成部材30の
図2に示すB方向矢視図である。
【0037】
油路形成部材30には、
図4及び
図5に示すように、供給油路31、貫通穴32、吐出油路33、戻り用油路34、及びリリーフ弁取付け穴35が形成されている。また、油路形成部材30には、
図4に示すように、メカオイルポンプ4側の合わせ面30aに、第1のポンプ部42が供給油路31から供給連通穴431を介して作動油Lを吸入する供給開口31a、及び第1のポンプ部42が吐出連通穴432を介して吐出油路33に作動油Lを吐出する吐出開口33aが形成されている。
【0038】
またさらに、油路形成部材30には、
図5に示すように、電動オイルポンプ5側の合わせ面30bに、第2のポンプ部51が供給油路31から作動油Lを吸入する供給開口31b、及び第2のポンプ部51が吐出油路33に作動油Lを吐出する吐出開口33bが形成されている。メカオイルポンプ4側の吐出開口33aと、電動オイルポンプ5側の吐出開口33bとは、逆止弁を介することなく直接的に連通している。
【0039】
なお、リリーフ弁は図示されていないが、リリーフ弁取付け穴35にリリーフ弁を取り付けることにより、吐出油路33に設けた圧力ポート35aにおける圧力が設定圧力を超えると、その圧力がリリーフ弁で開放され、作動油Lが開放ポート35bを介して供給油路31に戻される。
【0040】
(油圧供給装置の動作)
次に、油圧供給装置10の動作例について説明する。
【0041】
(1)アイドリングストップ時
車両100が走行停止し、かつエンジン101が停止したアイドリングストップ時には、メカオイルポンプ4も停止する。このとき、制御部2は、電動モータ52のコイル巻線524に図略の蓄電池(バッテリー)からモータ電流を供給し、電動オイルポンプ5の第2のポンプ部51を駆動する。
【0042】
これにより、第2のポンプ部51が正回転し、オイルパン11に貯留されている作動油Lが、ストレーナ120、油路121、供給油路31を介して第2のポンプ部51に吸入される。また、第2のポンプ部51から吐出された作動油Lが吐出油路33及び油路122を介して油圧回路12に供給される。油圧回路12は、作動油Lをクラッチ103及びCVT110等の油圧供給対象に供給する。
【0043】
(2)エンジン101が低速(例えば2000rpm未満)で回転している場合
エンジン101が低速(例えば2000rpm未満)で回転している場合は、エンジン101の駆動力によってメカオイルポンプ4が駆動される。メカオイルポンプ4が駆動されると、第1のポンプ部42が正回転し、オイルパン11に貯留されている作動油Lが、ストレーナ120、油路121、供給油路31、及び供給連通穴431を介して第1のポンプ部42に吸入される。また、第1のポンプ部42から吐出される作動油Lが吐出連通穴432、吐出油路33、及び油路122を介して油圧回路12に供給される。またさらに、メカオイルポンプ4による作動油Lの供給量を補うため、制御部2は、第2のポンプ部51が高速で正回転するように電動モータ52にモータ電流を供給する。これにより、第1のポンプ部42から吐出された作動油Lと第2のポンプ部51から吐出された作動油Lとが吐出油路33で合流し、油圧回路12に供給される。
【0044】
(3)エンジン101が高速(例えば2000rpm以上)で回転している場合
エンジン101が高速(例えば2000rpm以上)で回転している場合は、メカオイルポンプ4によって油圧回路12に作動油Lが供給される。この際、制御部2は、吐出油路33から逆流する作動油Lによって第2のポンプ部51が逆回転しないように、電動モータ52にモータ電流を供給する。この制御部2の動作により、メカオイルポンプ4及び電動オイルポンプ5で吐出油路33を共有しながらも、逆止弁等を設けることなく、メカオイルポンプ4から油圧回路12に作動油Lを供給することができる。
【0045】
(実施の形態の効果)
本実施の形態によれば、第2のポンプ部51の非駆動状態において第1のポンプ部42が駆動されるとき、制御部2が電動モータ52にモータ電流を供給するので、吐出油路33から第2のポンプ部51に流入する作動油による第2のポンプ部51の逆回転が抑制される。このため、第1のポンプ部42から吐出された作動油Lが、第2のポンプ部51から供給油路31に逆流してしまうことが抑制され、ポンプ効率の低下が抑えられる。また、吐出油路33から第2のポンプ部51への作動油Lの流入を抑止するための逆止弁を設ける必要がないので、油圧供給装置10の小型化を図ることが可能となる。
【0046】
(付記)
以上、本発明の電動ポンプ制御装置を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、第1のポンプ部42及び第2のポンプ部51をギヤポンプとして構成した場合について説明したが、これに限らず、第1のポンプ部42及び第2のポンプ部51をベーンポンプとして構成してもよい。
【0047】
また、上記実施の形態では、加工容易性を考慮して、第1のポンプ部42が供給油路31から供給連通穴431を介して作動油Lを吸入し、また第1のポンプ部42が吐出連通穴432を介して吐出油路33に作動油Lを吐出する場合について説明したが、これに限らず、第1のポンプ部42が油路形成部材30から直接的に作動油Lを吸入及び吐出するようにしてもよい。
【0048】
またさらに、上記実施の形態では、油圧供給装置10から油圧供給対象としてCVT110に作動油Lを供給する場合について説明したが、油圧供給対象はCVTに限らず、様々な形式の自動変速装置や、自動変速機以外の油圧機器に油圧供給装置10から作動油Lを供給することが可能である。