(57)【要約】      （修正有）【課題】ブレーキブースタに必要な負圧を供給可能な負圧ポンプを車両に実装するにあたり、機械式のポンプのような燃費性能の悪化を避けながら、システム全体の構成のコンパクト化を図る。【解決手段】内燃機関のクランクシャフトまたは自動変速機から回転トルクの伝達を受けて稼働するメインポンプとは別の、自動変速機に作動液圧を供給するサブポンプ７６と、ブレーキブースタに負圧を供給する負圧ポンプ５３と、サブポンプ７６及び負圧ポンプ５３を同時に駆動する単一の電動機０とを具備するポンプシステムを構成した。【選択図】図３
2015098296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と車軸との間に介在する自動変速機、及び吸気負圧を利用してブレーキ踏力を増幅するブレーキブースタが付帯した車両に実装されるポンプシステムであって、
内燃機関のクランクシャフトまたは自動変速機から回転トルクの伝達を受けて稼働するメインポンプとは別の、自動変速機に作動液圧を供給するサブポンプと、
ブレーキブースタに負圧を供給する負圧ポンプと、
サブポンプ及び負圧ポンプを同時に駆動する単一の電動機と
を具備するポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関と車軸との間に介在する自動変速機、及び吸気負圧を利用してブレーキ踏力を増幅するブレーキブースタが付帯した車両に実装されるポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両の制動時に必要となる操作力、即ちブレーキペダルの踏力を軽減するために、内燃機関の吸気通路におけるスロットルバルブの下流側で発生する吸気負圧を利用して踏力を倍力するブレーキブースタが広く採用されている（例えば、下記特許文献１を参照）。
【０００３】
ブレーキブースタは、吸気負圧が蓄えられる定圧室と、大気圧が導き入れられる変圧室とを有している。運転者がブレーキペダルを踏んでいないときには、定圧室と変圧室とが連通し、かつ変圧室への大気圧の導入が遮断されている。そして、運転者によりブレーキペダルが踏まれると、定圧室と変圧室とが遮断され、かつ変圧室に大気圧が導入されて、定圧室と変圧室との圧力差による倍力作用が営まれる。
【０００４】
近時では、吸気バルブの閉弁タイミングの限界をできるだけ遅角化することで、内燃機関のポンピングロスを軽減する試みがなされている。吸気バルブの閉弁タイミングが遅くなれば、圧縮行程における気筒内での吸気の圧縮圧力が低下する。また、圧縮行程の前期に気筒から吸気の一部が吸気マニホルドに逆流し、吸気マニホルド及びサージタンク内の負圧が低減する（大気圧に近づく）。これにより、次回の吸気行程において気筒内に吸気を引き込むために要する仕事が小さくなる。
【０００５】
燃費性能をさらに追求するべく、内燃機関をミラーサイクル（アトキンソンサイクル）化することもある。ミラーサイクルでは、実効的な圧縮行程を膨張行程よりも十分に短くするために、吸気バルブの閉弁タイミングを顕著に遅角化する。
【０００６】
しかしながら、吸気マニホルドやサージタンク内の負圧が低減することは、吸気負圧を利用してブレーキ操作力を倍力するブレーキブースタに供給するべき負圧が不足することをも意味する。十分な負圧を確保できないと、ブレーキブースタによるブレーキ操作力の倍力作用が減殺され、ドライバビリティの低下を招く。
【０００７】
ブレーキブースタに負圧を供給するための機械式の負圧ポンプ（バキュームポンプ）を別途実装することも考えられるが、機械式の負圧ポンプはメカロスが大きく、燃費性能を悪化させる要因となる。その上、機械式の負圧ポンプは比較的大きく、限られたエンジンルーム内のスペースを徒に占拠してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２５５０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、ブレーキブースタに必要な負圧を供給可能な負圧ポンプを車両に実装するにあたり、機械式のポンプのような燃費性能の悪化を避けながら、システム全体の構成のコンパクト化を図ることを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するべく、本発明では、内燃機関と車軸との間に介在する自動変速機、及び吸気負圧を利用してブレーキ踏力を増幅するブレーキブースタが付帯した車両に実装されるポンプシステムであって、内燃機関のクランクシャフトまたは自動変速機から回転トルクの伝達を受けて稼働するメインポンプとは別の、自動変速機に作動液圧を供給するサブポンプと、ブレーキブースタに負圧を供給する負圧ポンプと、サブポンプ及び負圧ポンプを同時に駆動する単一の電動機とを具備するポンプシステムを構成した。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ブレーキブースタに必要な負圧を供給可能な負圧ポンプを車両に実装するにあたり、機械式のポンプのような燃費性能の悪化を避けながら、システム全体の構成のコンパクト化を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態における内燃機関の構成を示す図。
【図２】同実施形態における駆動系の構成を示す図。
【図３】同実施形態のポンプシステムの構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態の内燃機関は、火花点火式の４ストロークエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
【００１４】
吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。
【００１５】
排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。
【００１６】
本実施形態の車両には、ブレーキブースタ５が付帯している。ブレーキブースタ５は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側の部位、より具体的にはサージタンク３３から吸気負圧を導き入れ、その負圧を用いてブレーキペダルの踏力を倍力する、この分野では広く知られているものである。ブレーキブースタ５は、負圧を蓄える定圧室と、大気圧が加わる変圧室とを有し、定圧室が負圧管路５１を介してサージタンク３３に接続している。負圧管路５１は、スロットルバルブ３２の下流側の吸気負圧を定圧室へと導く。負圧管路５１上には、負圧を定圧室内に留め、定圧室に正圧が加わることを防止するためのチェックバルブ５２を設けている。
【００１７】
運転者によりブレーキペダルが操作されていないとき、定圧室と変圧室とが連通し、かつ変圧室が大気圧から隔絶される。ブレーキペダルが操作されると、定圧室と変圧室との間が遮断され、かつ変圧室に大気が導入される。結果、定圧室と変圧室との圧力差が、ブレーキペダルの踏力を倍力する制御圧力となる。ブレーキブースタ５により増幅されたブレーキ踏力は、マスタシリンダにおいて液圧力に変換される。マスタシリンダが出力する作動液圧は、液圧回路（図示せず）を介してブレーキキャリパやホイールシリンダといったブレーキ装置（図示せず）に伝達され、当該ブレーキ装置による車両の制動に用いられる。
【００１８】
図２に、車両が備える駆動系の例を示す。この駆動系は、トルクコンバータ７及び自動変速機８、９を備えてなる。特に、本実施形態では、自動変速機８、９の構成要素として、遊星歯車機構を利用した前後進切換装置８、及び無段変速機の一種であるベルト式ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）９を採用している。
【００１９】
内燃機関が出力する回転トルクは、内燃機関のクランクシャフトからトルクコンバータ７の入力側のポンプインペラ７１に入力され、出力側のタービンランナ７２に伝達される。タービンランナ７２の回転は、前後進切換装置８を介してＣＶＴ９の駆動軸９４に伝わり、ＣＶＴ９における変速を経て従動軸９５を回転させる。従動軸９５の回転は、出力ギア１０１に伝達される。出力ギア１０１は、デファレンシャル装置のリングギア１０２と噛合し、デファレンシャル装置を介して車軸１０３及び駆動輪（図示せず）を回転させる。
【００２０】
トルクコンバータ７は、ロックアップ機構を備える。ロックアップ機構は、この分野では既知のもので、トルクコンバータ７の入力側と出力側とを相対回動不能に締結するロックアップクラッチ７３と、ロックアップクラッチ７３を断接切換駆動するための作動液圧（油圧）を制御するロックアップソレノイドバルブ（図示せず）とを要素とする。ロックアップソレノイドバルブは、制御信号ｌを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。
【００２１】
ＣＶＴ９を搭載した車両においては、車速が所定値（例えば、１０ｋｍ／ｈ）以上である場合、ほぼ常時トルクコンバータ７をロックアップする。車速が所定値以下となれば、トルクコンバータ７のロックアップを解除する。ロックアップ時、ロックアップクラッチ７３はトルクコンバータカバー７４に押し付けられ、トルクコンバータカバー７４と一体となって回転する。ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側（のドライブプレート）に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からロックアップクラッチ７３を経由してトルクコンバータ７の出力側、ひいては前後進切換装置８に直接伝達される。ロックアップ時、トルクコンバータ７の出力側回転数の入力側回転数に対する比である速度比は１となる。
【００２２】
翻って、非ロックアップ時には、ロックアップクラッチ７３がトルクコンバータカバー７４から離反する。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の入力側に入力された機関のトルクは、トルクコンバータカバー７４からポンプインペラ７１、タービン７２へと伝わり、前後進切換装置８に伝達される。非ロックアップ時、トルクコンバータ７の速度比は、駆動状態に応じて１よりも小さくなったり大きくなったりする。
【００２３】
前後進切換装置８は、そのサンギア８１がタービンランナ７２と連絡し、リングギア８２が駆動軸９４と連絡している。プラネタリギア８３１を支持するプラネタリキャリア８３と変速機ケースとの間には、断接切換可能な液圧クラッチたるフォワードブレーキ８４を介設している。また、プラネタリキャリア８３とサンギア８１（または、トルクコンバータ７の出力側）との間にも、断接切換可能な液圧クラッチたるリバースクラッチ８５を介設している。
【００２４】
走行レンジのうちのＤレンジでは、フォワードブレーキ８４を締結し、リバースクラッチ８５を切断する。これにより、トルクコンバータ７の出力軸の回転が逆転されかつ減速されて駆動軸９４に伝達され、前進走行となる。翻って、Ｒレンジでは、リバースクラッチ８５を締結し、フォワードブレーキ８４を切断する。これにより、サンギア８１とプラネタリキャリア８３とが一体的に回転し、トルクコンバータ７の出力軸と駆動軸９４とが直結して後進走行となる。フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５断接切換駆動するための作動液圧を制御するソレノイドバルブ（図示せず）は、制御信号ｍを受けてその開度を変化させる流量制御弁である。
【００２５】
非走行レンジであるＮレンジ、Ｐレンジでは、フォワードブレーキ８４及びリバースクラッチ８５をともに切断する。
【００２６】
ＣＶＴ９は、駆動プーリ９１及び従動プーリ９２と、両プーリ９１、９２に巻き掛けられたベルト９３とを要素とする。駆動プーリ９１は、駆動軸９４に固定した固定シーブ９１１と、駆動軸９１上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９１２と、可動シーブ９１２の後背に配設された液圧サーボ９１３とを有しており、液圧サーボ９１３を操作し可動シーブ９１２を変位させることを通じて変速比を無段階に変更できる。並びに、従動プーリ９２は、従動軸９５に固設した固定シーブ９２１と、従動軸９５上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９２２と、可動シーブ９２２の後背に配設された液圧サーボ９２３とを有しており、液圧サーボ９２３を操作し可動シーブ９２２を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与える。
【００２７】
走行レンジを操作するべくフォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５に供給される作動液（作動油）、及び変速比を操作するべく液圧サーボ９１３、９２３に供給される作動液は、トルクコンバータ７に用いられる流体と共通である。この流体は、トランスミッションフルード（ＣＶＴＦ）と呼称される。トランスミッションフルードを吸引して吐出するメインポンプ７５は、トルクコンバータ７と前後進切換装置８との間に所在し、内燃機関のクランクシャフトまたは車軸１０３からトルクの伝達を受けて稼働する機械式（非電動式）のもの（例えば、ギアポンプ）である。因みに、トランスミッションフルードは、前後進切換装置８やＣＶＴ９のベルト９３等の潤滑、並びにベルト９３のプーリ９１、９２に対する滑り摩擦の抑止等にも用いられる。
【００２８】
本実施形態では、メインポンプ７５とは別に、トランスミッションフルードを吸引して吐出するサブポンプ７６を実装している。メインポンプ７５が機械式ポンプであるのに対し、サブポンプ７６は電動式のポンプである。サブポンプ７６の役割は、メインポンプ７５と同様、作動液としてのトランスミッションフルードをロックアップクラッチ７３、フォワードブレーキ８４、リバースクラッチ８５及び液圧サーボ９１３、９２３等に向けて圧送すること、並びに、潤滑油としてのトランスミッションフルードをサンギア８１、リングギア８２、プラネタリキャリア８３及びベルト９３等に供給することである。
【００２９】
さらに、本実施形態では、図３に示すように、空気を吸引して吐出する負圧ポンプ５３をサブポンプ７６と同軸に配設している。サブポンプ５３は、ブレーキブースタ５の定圧室に接続しており、当該定圧室から空気を吸い出す形でブレーキブースタ５に負圧を供給する電動式のものである。
【００３０】
そして、それらサブポンプ７６及び負圧ポンプ５３を、共通の電動機０により回転駆動することとしている。電動機０の出力軸（回転軸）は、各ポンプ７６、５３の入力軸（回転軸）と同軸となっている。電動機０、サブポンプ７６及び負圧ポンプ５３は一体化している。
【００３１】
内燃機関及び駆動系７、８、９等の運転制御を司るＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
【００３２】
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、ブレーキペダルが踏まれているか否かまたはブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキスイッチまたは踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気負圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、内燃機関の温度を示唆する冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号ｇ、マスタシリンダが吐出する作動液の圧力であるマスタシリンダ圧を検出する液圧センサから出力されるマスタシリンダ圧信号ｈ、ＣＶＴ９のプーリ９１の回転数を検出する回転センサから出力されるプライマリ回転信号Ｙ、プーリ９２の回転数を検出する回転センサから出力されるセカンダリ回転信号Ｚ等が入力される。
【００３３】
出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタ１３に対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、ロックアップクラッチ７３の断接切換用のロックアップソレノイドバルブに対して開度制御信号ｌ、フォワードブレーキ８４またはリバースクラッチ８５の断接切換用のソレノイドバルブに対して開度制御信号ｍ、ＣＶＴ９に対して変速比制御信号ｎ、電動機０に対してこれを駆動制御するための制御信号（特に、ＰＷＭ制御のためのＤＵＴＹ信号）ｏ等を出力する。
【００３４】
ＥＣＵ２のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ２は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、Ｙ、Ｚを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、トルクコンバータ７のロックアップを行うか否か、自動変速機８、９の変速比といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ２は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｍ、ｏを出力インタフェースを介して印加する。
【００３５】
本実施形態において、ＥＣＵ２は、ブレーキブースタ５内の負圧が不足するおそれがある場合に、電動機０の出力を増大させて負圧ポンプ５３を稼働させ、ブレーキブースタ５に必要な負圧を供給する。
【００３６】
負圧ポンプ５３を電動駆動するのは、特に、車両が制動されて減速し停車に至ろうとする時期である。言うまでもなく、この時期には運転者がブレーキペダルを断続的に踏んでおり、ブレーキブースタ５によるブレーキ踏力の倍力作用が必要とされている。そのために、負圧ポンプ５３によって積極的にブレーキブースタ５に負圧を供給するのである。
【００３７】
また、同時期には、後の車両の再発進に備えるべく、自動変速機８、９の変速比をローギア側に戻す操作を実行する。ＣＶＴ９は、プーリ９１、９２の回転が完全に停止すると、その変速比を変動させることができなくなるという性質を有する。故に、車両が完全に停車するよりも前に、ＣＶＴ９の変速比を最もローギアとすることが要求されている。つまり、負圧ポンプ５３を稼働するべき時期と、サブポンプ７６を稼働するべき時期とが重なっている。
【００３８】
そこで、当該時期に電動機０の出力を増大させ、負圧ポンプ５３とともにサブポンプ７６を稼働させることで、液圧サーボ９１３、９２３に十分に高い作動液圧を供給して、速やかにＣＶＴ９の変速比をローギア化する。車両及び内燃機関の減速時には、機械式のメインポンプ７５によるトランスミッションフルードの吐出量及び吐出圧力がどうしても減少するのであるが、これをサブポンプ７６によって補うことができる。
【００３９】
本実施形態では、内燃機関と車軸１０３との間に介在する自動変速機８、９、及び吸気負圧を利用してブレーキ踏力を増幅するブレーキブースタ５が付帯した車両に実装されるポンプシステムであって、内燃機関のクランクシャフトまたは自動変速機８、９から回転トルクの伝達を受けて稼働するメインポンプ７５とは別の、自動変速機８、９に作動液圧を供給するサブポンプ７６と、ブレーキブースタ５に負圧を供給する負圧ポンプ５３と、サブポンプ７６及び負圧ポンプ５３を同時に駆動する単一の電動機０とを具備するポンプシステムを構成した。
【００４０】
本実施形態によれば、車両が制動される際のブレーキ操作力の倍力に必要な負圧を確保し、ドライバビリティを高く保つことができる。電動式の負圧ポンプ５３は機械式の負圧ポンプと比較してメカロスが小さい点で有利である。しかも、車両の減速時の回生制動によって回収（発電）した電気エネルギを利用して電動機０を運転することで、システム全体の効率を高めることができ、燃費性能の一層の向上に資する。
【００４１】
また、サブポンプ７６が存在する分、メインポンプ７５の容量を小さくすることが許容される。換言すれば、恒常的に稼働するメインポンプ７５から、特定の時期に限り稼働するサブポンプ７６を分離させたと捉えることもできる。これにより、メインポンプ７５によるメカロスが低減される。メインポンプ７５の小形化も可能であって、各ポンプ７５、７６、５３及び電動機０を総合したシステムのコンパクト化が実現される。
【００４２】
負圧ポンプ５３を駆動する電動機０と、サブポンプ７６を駆動する電動機０とが共通であり、各ポンプ５３、７６のために個別に電動機を配備する必要が無く、コスト面で有利である。
【００４３】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、自動変速機の態様は、ベルト式ＣＶＴには限定されない。
【００４４】
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、車両に搭載される自動変速機用の作動液圧ポンプ及びブレーキブースタ用の負圧ポンプに適用できる。
【符号の説明】
【００４６】
０…電動機
２…制御装置（ＥＣＵ）
５…ブレーキブースタ
５３…負圧ポンプ
７…トルクコンバータ
７５…メインポンプ
７６…サブポンプ
８、９…自動変速機（前後進切換装置、ＣＶＴ）
【図１】
2015098296.tif 000003
【図２】
2015098296.tif 000004
【図３】
2015098296.tif 000005