▶ イートン インテリジェント パワー リミテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-09-28
(54)【発明の名称】後輪駆動ＥＧＲポンプ
(51)【国際特許分類】
F02M 26/34 20160101AFI20230921BHJP
F04C 18/18 20060101ALI20230921BHJP
F04C 29/02 20060101ALI20230921BHJP
【ＦＩ】
F02M26/34
F04C18/18 C
F04C29/02 311E
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023513645
(86)(22)【出願日】2021-09-02
(85)【翻訳文提出日】2023-02-27
(86)【国際出願番号】 EP2021025330
(87)【国際公開番号】W WO2022048797
(87)【国際公開日】2022-03-10
(31)【優先権主張番号】63/073,514
(32)【優先日】2020-09-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】63/126,237
(32)【優先日】2020-12-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】518042280
【氏名又は名称】イートン インテリジェント パワー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】Ｅａｔｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｍｉｔｅｄ
【住所又は居所原語表記】３０ Ｐｅｍｂｒｏｋｅ Ｒｏａｄ， Ｄｕｂｌｉｎ ４ Ｄ０４ Ｙ０Ｃ２， Ｉｒｅｌａｎｄ
(74)【代理人】
【識別番号】110001999
【氏名又は名称】弁理士法人はなぶさ特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】デヴィル、ネイサン
(72)【発明者】
【氏名】ビラー、ブランドン
(72)【発明者】
【氏名】コーツ、マイケル
(72)【発明者】
【氏名】ウィークス、レオ
(72)【発明者】
【氏名】クリシュナン、アナンダ
(72)【発明者】
【氏名】ジャンバレ、ギリダール
(72)【発明者】
【氏名】ケルカル、ヴィナイ
【テーマコード（参考）】
3G062
3H129
【Ｆターム（参考）】
3G062ED00
3H129AA06
3H129AA16
3H129AB05
3H129BB01
3H129BB12
3H129CC04
3H129CC09
3H129CC17
3H129CC27
3H129CC38
(57)【要約】
内燃機関用の排気ガス再循環ポンプは、電動モータハウジング内に配置された電動モータを有する電動モータアセンブリを含む。電動モータにはルーツデバイスが結合されている。ルーツデバイスは、内部容積を画定するハウジングを含む。ロータは、内部容積内に配置され、電動モータに接続される。ベアリングプレートがハウジングに取り付けられ、ベアリングプレートとベアリングプレートに取り付けられた外側カバーとがオイルキャビティを画定する。トランスミッションアセンブリは、電動モータに対してハウジングの反対側に、オイルキャビティ内に配置される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内燃機関用の排気ガス再循環ポンプであって、電動モータハウジング内に配置された電動モータを含む電動モータアセンブリと、
前記電動モータに結合されたルーツデバイスであって、内部容積を画定するハウジングを含む、ルーツデバイスと、
前記内部容積内に配置され、前記電動モータに接続されたロータと、
前記電動モータに結合された前記ロータに取り付けられた駆動歯車を含むトランスミッションアセンブリであって、前記駆動歯車と噛み合う被駆動歯車を含み、前記被駆動歯車が他方の前記ロータに結合され、前記電動モータに対して前記ハウジングの反対側に配置された、トランスミッションアセンブリと、を備える、排気ガス再循環ポンプ。
【請求項2】
前記ハウジングに取り付けられたベアリングプレートを更に含み、前記ベアリングプレートは、ベアリングを受け入れるように形成されたジャーナルを含む、請求項１に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項3】
前記ベアリングプレートと、前記ベアリングプレートに取り付けられた外側カバーとが、オイルキャビティを画定する、請求項２に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項4】
前記トランスミッションアセンブリは、前記オイルキャビティ内に配置される、請求項３に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項5】
前記ベアリングプレートは、その中に形成されたオイル経路を含み、前記オイル経路は、単一のオイル出口に延びるオイル入口を含み、前記オイル入口及び前記オイル出口は、エンジンオイル循環システムに結合され、前記オイル経路は、ベアリング及びトランスミッションアセンブリを潤滑する、請求項２に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項6】
前記ベアリングの周りに配置され、前記ベアリングプレートに取り付けられたトランスミッション保持プレートを含む、請求項２に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項7】
オイルが、ベアリングプレートに形成されたオイルスロットからオイル経路に導入される、請求項５に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項8】
オイルは、オイルキャビティの下部で前記ベアリングプレートに形成されたオイル導管から前記オイル経路に導入され、前記オイル導管は、その中に形成された穴を含む、請求項５に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項9】
オイルは、オイルキャビティの上部で前記ベアリングプレートに形成されたオイル導管から前記オイル経路に導入され、前記オイル導管は、その中に形成された穴を含む、請求項５に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項10】
前記ハウジングは、前記ベアリングの周りに形成されたフィン構造を含む、請求項２に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項11】
前記フィン構造は、前記ベアリングの周りに半径方向に形成される、請求項１０に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項12】
前記フィン構造は、前記ベアリングの周りに形成され、前記ベアリングに対して垂直である、請求項１０に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項13】
前記フィン構造は、前記ベアリングに向かって垂直に前記ベアリングプレート上に形成される、請求項１０に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項14】
アダプタと、前記アダプタに形成され、冷却剤を導入し、前記冷却剤のための流路を画定する冷却剤入口及び冷却剤出口と、を含む、請求項１０に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項15】
前記冷却剤入口及び前記冷却剤出口は、セパレータの両側に形成されている、前記項１４に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項16】
前記冷却剤入口及び出口が、前記アダプタに対して垂直でない角度で前記アダプタを貫通して形成された穿孔によって画定される、請求項１４に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項17】
ロータシャフトを電動モータシャフトに接合する絶縁カップリングを含む、請求項１に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項18】
前記絶縁カップリングは、電動モータシャフト上に形成された一対の分離した延在くさびを含む、請求項１７に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項19】
前記絶縁カップリングは、ロータシャフトに取り付けられた円形本体を含むロータシャフトカップリングを含み、一対の分離された延在くさびは、前記円形本体から延在する、請求項１８に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項20】
前記絶縁カップリングは、前記ロータシャフトと前記電動モータシャフトの前記延在くさびを連結するコネクタを含み、前記コネクタは、外周の周りに半径方向に形成されたくさび状本体を有する中央円形本体を含む、請求項１９に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項21】
前記コネクタの前記くさび状本体は、前記ロータシャフト及び前記電動モータシャフトの延在するくさびがその中に配置されて前記ロータシャフトと前記電動モータシャフトを結合する開口部を画定する、請求項２０に記載の排気ガス再循環ポンプ。
【請求項22】
内燃機関用の排気ガス再循環ポンプであって、電動モータハウジング内に配置された電動モータを含む電動モータアセンブリと、
前記電動モータに結合されたルーツデバイスであって、内部容積を画定するハウジングを含む、ルーツデバイスと、
前記内部容積内に配置され、前記電動モータに接続されたロータと、
前記ハウジングに取り付けられたベアリングプレートであって、前記ベアリングプレート及び前記ベアリングプレートに取り付けられた外側カバーがオイルキャビティを画定する、ベアリングプレートと、
前記電動モータに対して前記ハウジングの反対側に、前記オイルキャビティ内に配置されたトランスミッションアセンブリと、を備える、排気ガス再循環ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０２０年９月２日に出願された米国仮出願第６３／０７３５１４号、２０２０年１２月１６日に出願された米国仮出願第６３／１２６２３７号に対する優先権を主張するものであり、これらは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２０年９月２日に出願された米国仮出願第６３／０７３５１４号、２０２０年１２月１６日に出願された米国仮出願第６３／１２６２３７号に対する優先権を主張するものであり、これらは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
本発明は、排気ガス再循環（ＥＧＲ）ポンプ及びＥＧＲポンプの制御に関する。
【背景技術】
【0003】
自動車を推進するためにディーゼルエンジン、ガスエンジン、又は２ストロークエンジンなどの内燃機関を利用する多くの自動車が以前から知られている。いくつかの構造では、ＥＧＲ（排気ガス再循環）は、シリンダ給気と混合するために排気ガスをエンジン内に再循環させる。エンジンへの空気及び燃料と混合されるＥＧＲは、燃料の全体的な燃焼を向上させる。これにより、排気ガス排出が低減される。
【0004】
別個のＥＧＲポンプを含むことによって、高価なＥＧＲ弁を追加してＥＧＲ流を駆動するためにターボチャージャを使用し得る従来技術のシステムと比較して、燃料経済性の向上が達成され得る。更に、別個のＥＧＲポンプは、ＥＧＲ流量の完全な権限を提供する。ディーゼル用途において、別個のＥＧＲポンプは、ＥＧＲ弁の取り外しを可能にし、複雑な可変形状ターボチャージャを、ブーストされた給気を提供するために最適化された固定形状ターボチャージャと交換し得る。別個のＥＧＲポンプは、低減されたエンジンポンピング仕事及び改善された燃料経済性を提供し得る。
【0005】
排気ガスを混合する１つの欠点は、排気ガスが煤などの粒子状物質を含有することである。水蒸気は、エンジンに供給される燃料の燃焼プロセスの結果として、エンジンからの排気ガス中に含まれ得る。一般に、水蒸気は排気システムを通して環境に放出される。しかしながら、ＥＧＲ用途では、排気の一部がエンジン吸気マニホルドに再循環される。水蒸気は、煤などの粒子状物質の担体となり得る。煤堆積物は、様々な構成要素上に蓄積して性能を低下させる場合がある。
【0006】
したがって、煤堆積物の蓄積に耐えるＥＧＲポンプを提供することが望ましい。また、スーパーチャージャ又はターボチャージャなどの追加の構成要素の劣化を防止するために、ＥＧＲガスを輸送する別個のＥＧＲポンプを提供することが望ましい。
【0007】
ＥＧＲポンプの様々な部分は、高温の排気ガスに曝される可能性がある。例えば、ポンプに関連付けられたロータは、２２０～３００℃などの温度で排気ガスに接触し得る。そのようなシナリオでは、高温は、電動モータの構成要素を消磁させ、トルクの損失を引き起こす可能性がある。更に、高温は、材料の熱処理及び特性を変化させるなど、ＥＧＲポンプの機械構成要素に悪影響を及ぼすおそれがある。
【0008】
したがって、ＥＧＲポンプロータからＥＧＲポンプを駆動する電動モータへの熱伝達を低減することが望ましい。したがって、モータが過熱しないように、ポンプを駆動することができる電動モータからＥＧＲポンプのロータを熱的に絶縁することが当技術分野で必要とされている。
【0009】
更に、ＥＧＲ環境における安全かつ長期の動作のために、ＥＧＲポンプの様々な構成要素を冷却及び潤滑することが望ましい。
【発明の概要】
【0010】
一態様では、電動モータハウジング内に配置された電動モータを有する電動モータアセンブリを含む内燃機関用の排気ガス再循環ポンプが開示される。電動モータにはルーツデバイスが結合されている。ルーツデバイスは、内部容積を画定するハウジングを含む。ロータは、内部容積内に配置され、電動モータに接続される。トランスミッションアセンブリは、電動モータに結合されたロータに取り付けられた駆動歯車を含む。トランスミッションアセンブリは、駆動歯車と噛み合う被駆動歯車を含み、被駆動歯車は、他方のロータに結合される。トランスミッションアセンブリは、電動モータに対してハウジングの反対側に配置される。
【0011】
別の態様では、電動モータハウジング内に配置された電動モータを有する電動モータアセンブリを含む内燃機関用の排気ガス再循環ポンプが開示される。電動モータにはルーツデバイスが結合されている。ルーツデバイスは、内部容積を画定するハウジングを含む。ロータは、内部容積内に配置され、電動モータに接続される。ベアリングプレートがハウジングに取り付けられ、ベアリングプレートとベアリングプレートに取り付けられた外側カバーとがオイルキャビティを画定する。トランスミッションアセンブリは、電動モータに対してハウジングの反対側に、オイルキャビティ内に配置される。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】ＥＧＲポンプ及びトランスミッションアセンブリの斜視図である。
【図2】ＥＧＲポンプ及びトランスミッションアセンブリの断面図である。
【図3】ＥＧＲポンプ及びトランスミッションアセンブリの断面図である。
【図4】冷却経路を示す電動モータの斜視図である。
【図5】冷却剤封止プレートを示すＥＧＲポンプ及びトランスミッションアセンブリの部分斜視図である。
【図6】ベアリングプレートに取り付けられたカバーの部分斜視図である。
【図7】ベアリングプレートに取り付けられたカバーの部分斜視図である。
【図8】ベアリングプレートに取り付けられたカバーの部分斜視図である。
【図9】冷却剤経路及びハウジングを示す、ＥＧＲポンプ及びトランスミッションアセンブリの斜視図である。
【図10】オイル経路及びベアリングプレートを示す、ＥＧＲポンプ及びトランスミッションアセンブリの断面図である。
【図11】オイル経路及びベアリングプレートを示す、ＥＧＲポンプ及びトランスミッションアセンブリの斜視図である。
【図12】オイル経路を示す、ベアリングプレートの部分斜視図である。
【図13】オイル経路を示す、ベアリングプレートの部分斜視図である。
【図14】オイル経路を示す、ベアリングプレートの部分斜視図である。
【図15】冷却剤経路及びフィンを示す、ハウジングの部分断面図である。
【図16】冷却剤経路及びフィンを示す、ハウジングの部分斜視図である。
【図17】冷却剤入口及び冷却剤出口を示す、冷却剤封止経路の部分斜視図である。
【図18】電動モータシャフト上のカップリングの部分斜視図である。
【図19】コネクタを含む、ロータシャフト上のカップリングの部分斜視図である。
【図20】コネクタを含む、ロータシャフト上のカップリングの部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
図を参照すると、排気ガス再循環ポンプ（ＥＧＲポンプ）システム１０が示されている。ＥＧＲポンプシステム１０は、電動モータ１２を含む。電動モータ１２にはルーツデバイス１４が結合されている。ルーツデバイス１４は、内部容積を画定するハウジング１６を含む。ロータ１８は、内部容積内に配置され、電動モータ１２に接続される。一態様では、ＥＧＲポンプシステムは、電動モータ１２がルーツデバイス１４及びロータ１８の垂直上方に配置された状態で垂直方向に配向されてもよい。別の態様では、電動モータ１２は、トランスミッション５０の反対側に配置されてもよい。
【0014】
ＥＧＲポンプシステム１０の機能は、エンジンの排気マニホルドから吸気マニホルドに、排気ガスを可変かつ制御される速度で送達することである。排気ガスを圧送するために、ＥＧＲポンプシステム１０は、電動モータ１２に結合されたルーツデバイス１４を使用し得る。電動モータは、モータ速度、ひいてはポンプ速度及び排気ガスの流量を管理することによって、ＥＧＲ流量の制御を提供する。
【0015】
図面を参照すると、排気ガス再循環ポンプシステム１０は、ロータ１８を受け入れる内部容積を画定するハウジング１６を含む。ハウジング１６は、ロータ１８の丸い突出部に適応する略楕円形の形状を含む。ハウジング１６は、ハウジング側壁２２に連結されたハウジング端面２０を含む。端面２０の反対側のハウジング２４の部分は開口している。
【0016】
電動モータ１２は、図５に最もよく示されるように、内部に形成された冷却剤通路２６を有するモータハウジング１３を含む。冷却剤通路２６は、熱保護を提供し、電動モータ１２から熱を除去し、冷却剤経路３０に結合される。冷却剤経路３０は、エンジンのラジエータからの冷却剤などのエンジン冷却経路に連結している。冷却剤は、冷却剤入口３１から入り、電動モータ１２に関連付けられたインバータを冷却する。冷却剤封止６１は、冷却剤を収容するために設けられている。
【0017】
電動モータは、図２及び図５に最もよく示されるように、電動モータハウジングに取り付けられ、ハウジング１６に接続された冷却剤プレート２９を含む。冷却剤封止プレート２９は、図２及び図５に最もよく示されているように、モータ取付アダプタ２７の上方で電動モータハウジング１３に取り付けられている。冷却剤プレート２９は、冷却剤入口３１及び冷却剤出口３３を含む。
【0018】
一態様では、ベアリング２８は、封止グリースベアリングであってもよい。このようなベアリング２８は、オイル潤滑剤を必要とせず、ロータキャビティ内へのオイルブローバイの可能性を排除し得る。
【0019】
図２を参照すると、排気ガス再循環ポンプシステム１０は、ハウジング１６に取り付けられたベアリングプレート３６を含む。ベアリングプレート３６は、ベアリング３８を受け入れるジャーナルを含む。ベアリングプレート３６及び外側カバー４０は、オイルキャビティ４２を画定する。図６～８に示すように、様々な形状の外側カバー４０が利用され得る。
【0020】
エンジンからのオイルは、オイル入口４４に入り、ベアリング３８及びトランスミッション５０を潤滑及び冷却するためにオイルキャビティ４２に入る。ベアリング３８は、オイルによって潤滑される開放型ベアリングであってもよい。オイルは、単一のオイル出口４８でオイルキャビティ４２から出る。封止５７が、オイルキャビティ４２を封止するためにベアリングプレート３６に設けられている。
【0021】
図２及び図１０～図１１を参照すると、排気ガス再循環ポンプシステム１０は、被駆動歯車５４と噛み合う駆動ギヤ５２を含むトランスミッションアセンブリ５０を含む。駆動歯車５２はロータ１８に結合され、ロータ１８は電動モータ１２のシャフトに接続される。被駆動歯車５４は、駆動ギヤ５２と噛み合うとともに、他方のロータ１８に結合されている。一態様では、トランスミッションアセンブリ５０は、電動モータ１２に対してハウジング１６の反対側に、オイルキャビティ４２内に配置される。トランスミッション保持プレート５６がベアリング３８の周りに設けられ、ベアリングプレート３６に取り付けられて、ベアリング３８及びトランスミッション５０の横方向の動きを防止する。
【0022】
オイルは、種々のオイル分散構造を使用してトランスミッション領域に導入されてもよい。図１１を参照すると、オイル分散構造は、ベアリングプレート３６に形成されたオイルスロット５３であってもよい。オイルは、スロットを通って移動し、駆動歯車５２及び被駆動歯車５４に接触して、歯車及びベアリング３８を潤滑する。
【0023】
図１２を参照すると、オイル分散構造は、オイルキャビティ４２の下部に配置され、ベアリングプレート３６に形成されたオイル導管５５であってもよい。オイル導管は、オイルが穴を通って移動し、駆動歯車５２及び被駆動歯車５４に接触して歯車及びベアリング３８を潤滑するように、穴５９を含んでもよい。
【0024】
図１３を参照すると、オイル分散構造は、オイルキャビティ４２の上部に配置され、ベアリングプレート３６に形成されたオイル導管５５であってもよい。オイル導管は、オイルが穴を通って移動し、駆動歯車５２及び被駆動歯車５４に接触して歯車及びベアリング３８を潤滑するように、穴５９を含んでもよい。図１４の図示の実施形態は、図１３と同じであるが、追加の穴５９が加えられている。
【0025】
図１５～図１７を参照すると、ハウジング１６の代替構造が示されている。図示の実施形態では、ハウジング１６は、その上に形成されたフィン構造７０を含む。フィン構造７０は、冷却剤と接触する表面積を増大させて、ＥＧＲポンプ内の高温ＥＧＲガスによるハウジング１６からの熱の抽出を増大させる。フィン構造７０はまた、冷却剤の乱流混合を増加させ、また、ハウジング１６からの熱伝達を増加させる。フィン構造は、ベアリング３８の周りに様々なパターンで形成され得る。図１５の図示の実施形態では、フィン７０は、ベアリング３８の周りに半径方向に分散される。図１６に示す実施形態では、フィン７０は、ベアリング３８の周りに、ベアリング３８に対して垂直に形成される。フィン７０はまた、ベアリング３８に向かって垂直にハウジング１６上に形成される。
【0026】
ハウジング１６は、図１７に最もよく示されているモータ取付アダプタ７２を含む。冷却剤入口７４及び冷却剤出口７６は、冷却剤を冷却剤キャビティ４２内に導入し、冷却剤のための流路を画定するように、モータ取付アダプタ７２内に形成される。冷却剤入口７４及び冷却剤出口７６は、セパレータ７５の両側に形成されている。冷却剤入口７４及び出口７６は、アダプタ７２を貫通して形成された穿孔７８によって画定される。穿孔７８は、アダプタ７２に対して垂直でない角度で形成されてもよい。
【0027】
図１７～図２０を参照すると、ロータシャフト８２を電動モータシャフト８４に接合する絶縁カップリング８０が示されている。絶縁カップリング８０は、ロータ１８及びロータシャフト８２から電動モータ１２への熱伝達を防止する。一態様では、絶縁カップリング８０は、炭素繊維又はガラス繊維などの強化材料を含み得るポリイミドなどのポリマー材料から形成される。
【0028】
一態様では、絶縁カップリング８０は、電動モータシャフト８４上に形成された一対の分離した延在くさび８６を含む。ロータシャフトハブ８８は、ロータシャフト８２に取り付けられた円形本体９０を含む。一対の分離された延在くさび９２が、円形本体９０から延在する。コネクタ９４は、延出くさび８６と９２を連結する。コネクタ９４は、外周の周りに半径方向に形成されたくさび状本体９８を有する中央円形本体９６を含む。くさび状本体９８は、図２０に示すように、ロータシャフト８２及び電動モータシャフト８４を結合するために、延在するくさび８６及び９２が中に配置される開口部１００を画定する。絶縁カップリング８０は、電動モータ１２をロータ１８に接続し、熱伝達を防止する。
【0029】
ＥＧＲガス出口アダプタ５８は、ＥＧＲポンプ１０から出るＥＧＲガスを送るためにハウジング１６に取り付けられている。一態様において、出口アダプタ５８は、異なるエンジン構成のために様々な形状をＥＧＲポンプ１０に取り付けることができるようにモジュール式である。ＥＧＲガス入口６０及び出口６２は、異なる構成では逆にすることができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【国際調査報告】