(57)【要約】【課題】コストを抑制しながらオイルポンプの逆回転を防止する。【解決手段】オイルを吐出する吐出ポート２０ｏを備えるメカポンプ２０と、メカポンプ２０に並列に設けられ、オイルを吐出する吐出ポート２２ｏを備える電動ポンプ２２と、電動ポンプ２２に取り付けられ、永久磁石を備えたロータが設けられる電動モータと、を有する。電動モータのコギングトルクは、吐出ポート２０ｏから吐出ポート２２ｏにオイルが供給されたときに生じる電動ポンプ２２の逆回転トルクを上回る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルを吐出する第１吐出ポートを備える第１オイルポンプと、
前記第１オイルポンプに並列に設けられ、オイルを吐出する第２吐出ポートを備える第２オイルポンプと、
前記第２オイルポンプに取り付けられ、永久磁石を備えたロータが設けられる電動モータと、
を有し、
前記電動モータのコギングトルクは、前記第１吐出ポートから前記第２吐出ポートにオイルが供給されたときに生じる前記第２オイルポンプの逆回転トルクを上回る、油圧供給装置。
【請求項２】
請求項１記載の油圧供給装置において、
前記第１オイルポンプを駆動して前記第２オイルポンプを停止する制御モードを備える、油圧供給装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の油圧供給装置において、
前記第１オイルポンプから吐出されるオイルを上限圧力以下に調圧する圧力制御弁を有し、
前記電動モータのコギングトルクは、前記第２吐出ポートに前記上限圧力のオイルが供給されたときに生じる前記第２オイルポンプの逆回転トルクを上回る、油圧供給装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の油圧供給装置において、
前記第１吐出ポートに接続される第１吐出油路と、前記第２吐出ポートに接続される第２吐出油路と、を有し、
前記第１吐出油路と前記第２吐出油路とは直に接続される、油圧供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルポンプを備える油圧供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のパワートレインには、クラッチ等に対してオイルを供給するため、オイルを吐出するオイルポンプが設けられている。このようなオイルポンプはエンジンによって駆動されることが一般的であるが、アイドリングストップ車両やハイブリッド車両等においては、オイルポンプを駆動するエンジンを走行状況に応じて停止させていた。すなわち、走行状況によってはオイルポンプが停止して油圧の確保が困難となることから、エンジンによって駆動されるオイルポンプに加えて、電動モータによって駆動されるオイルポンプを設けた油圧供給装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４９２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、複数のオイルポンプを備えた油圧供給装置においては、何れかのオイルポンプから、他の何れかのオイルポンプに向けて、オイルが逆流してしまうおそれがある。すなわち、オイルポンプから吐出されたオイルが、他のオイルポンプの吐出ポートに対して流入するおそれがある。このようなオイルの逆流はオイルポンプを逆回転させる要因であることから、特許文献１の油圧供給装置においては、逆流を防止するための切替弁を組み込むようにしている。しかしながら、オイルポンプの逆回転を防止するために、専用の切替弁等を追加することは油圧供給装置のコストを引き上げる要因となる。
【０００５】
本発明の目的は、コストを抑制しながらオイルポンプの逆回転を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の油圧供給装置は、オイルを吐出する第１吐出ポートを備える第１オイルポンプと、前記第１オイルポンプに並列に設けられ、オイルを吐出する第２吐出ポートを備える第２オイルポンプと、前記第２オイルポンプに取り付けられ、永久磁石を備えたロータが設けられる電動モータと、を有し、前記電動モータのコギングトルクは、前記第１吐出ポートから前記第２吐出ポートにオイルが供給されたときに生じる前記第２オイルポンプの逆回転トルクを上回る。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電動モータのコギングトルクは、第１吐出ポートから第２吐出ポートにオイルが供給されたときに生じる第２オイルポンプの逆回転トルクを上回る。これにより、コストを抑制しながら第２オイルポンプの逆回転を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】車両に搭載されるパワートレインを示す概略図である。
【図２】油圧供給装置を示す概略図である。
【図３】メカポンプ駆動モードでのオイル供給状況を示す説明図である。
【図４】電動ポンプ駆動モードでのオイル供給状況を示す説明図である。
【図５】電動ポンプおよび電動モータの構造の一例を概略的に示す断面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線に沿って電動ポンプの構造を概略的に示す断面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ線に沿って電動モータの構造を概略的に示す断面図である。
【図８】電動ポンプの吐出ポートおよびその近傍を示す拡大図である。
【図９】コギングトルクと逆回転トルクとの大きさを示すイメージ図である。
【図１０】メカポンプ駆動モードにおいて逆止弁が故障したときのオイル供給状況を示す説明図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態である油圧供給装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は車両に搭載されるパワートレイン１０を示す概略図である。図１に示すように、パワートレイン１０は、動力源としてのエンジン１１と、エンジン動力を駆動輪１２に伝達する動力伝達系１３とを備えている。動力伝達系１３は、トルクコンバータ１４、前後進切換機構１５、無段変速機１６等によって構成される。また、トルクコンバータ１４、前後進切換機構１５、無段変速機１６等に対して、制御用や潤滑用のオイルを供給するため、パワートレイン１０には本発明の一実施の形態である油圧供給装置１７が設けられている。
【００１０】
油圧供給装置１７は、トルクコンバータ１４を介してエンジン１１に連結される第１オイルポンプ２０（以下、メカポンプと記載する）を有している。また、油圧供給装置１７は、電動モータ２１に連結される第２オイルポンプ２２（以下、電動ポンプと記載する）を有している。さらに、油圧供給装置１７は、複数の電磁バルブや油路によって構成されるバルブユニット２３を有している。メカポンプ２０や電動ポンプ２２からバルブユニット２３に供給されたオイルは、バルブユニット２３によって圧力や流量が制御された後に、前後進切換機構１５や無段変速機１６等に対して供給される。また、バルブユニット２３、メカポンプ２０を駆動するエンジン１１、電動モータ２１に駆動電流を供給するインバータ２４等を制御するため、制御ユニット２５が設けられている。制御ユニット２５は、制御信号等を演算するＣＰＵ、制御プログラム、演算式およびマップデータ等を格納するＲＯＭ、一時的にデータを格納するＲＡＭ等によって構成される。
【００１１】
制御ユニット２５は、オイルポンプ２０，２２の制御モードとして、メカポンプ駆動モードと電動ポンプ駆動モードとを有している。例えば、メカポンプ２０を駆動するエンジン１１が運転状態である場合には、制御ユニット２５によってメカポンプ駆動モードが実行され、電動ポンプ２２が停止状態に制御される。すなわち、メカポンプ駆動モードにおいては、メカポンプ２０が駆動されて電動ポンプ２２が停止された状態となる。一方、メカポンプ２０を駆動するエンジン１１が停止状態である場合には、制御ユニット２５によって電動ポンプ駆動モードが設定され、電動ポンプ２２が駆動状態に制御される。すなわち、電動ポンプ駆動モードにおいては、メカポンプ２０が停止されて電動ポンプ２２が駆動された状態となる。なお、メカポンプ２０と電動ポンプ２２との双方を駆動する制御モードを設定しても良い。
【００１２】
図２は油圧供給装置１７を示す概略図である。図２において、図１に示した部材と同一の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。図２に示すように、メカポンプ２０の吸入ポート２０ｉには吸入油路３０が接続されており、吸入油路３０の端部に接続されるストレーナ３１はオイルパン３２に収容されている。また、メカポンプ２０の吐出ポート（第１吐出ポート）２０ｏには、ライン圧路３３が接続されている。ライン圧路３３には、無段変速機１６等にオイルを供給する分岐油路３４が接続されるとともに、トルクコンバータ１４等にオイルを供給する分岐油路３５が接続されている。また、電動ポンプ２２の吸入ポート２２ｉには吸入油路４０が接続されており、吸入油路４０の端部はメカポンプ２０側の吸入油路３０に接続されている。電動ポンプ２２の吐出ポート（第２吐出ポート）２２ｏには、吐出油路４１が接続されている。吐出油路４１には循環制御弁４２が組み込まれており、吐出油路４１の端部は逆止弁４３を介して分岐油路３４に接続されている。このように、メカポンプ２０と電動ポンプ２２とは並列に設けられている。なお、循環制御弁４２は、電動ポンプ２２の吐出圧力が所定の基準値を超えた場合に、電動ポンプ２２の吐出ポート２２ｏから吸入ポート２２ｉにオイルを循環させている。これにより、電動ポンプ２２の吐出圧力を基準値に抑制することができ、電動モータ２１やインバータ２４を保護することが可能となる。
【００１３】
また、ライン圧路３３には、ライン圧制御弁（圧力制御弁）４４の導入ポート４５が接続されている。ライン圧制御弁４４は減圧ポート４６を備えており、減圧ポート４６には減圧油路４７が接続されている。ライン圧路３３を流れるオイルを目標ライン圧に調整するため、ライン圧制御弁４４は導入ポート４５と減圧ポート４６との連通状態を制御している。すなわち、ライン圧路３３内の油圧を低下させる際には、導入ポート４５と減圧ポート４６との連通面積を拡大することにより、ライン圧路３３から減圧油路４７に案内されるオイル量を増加させる。一方、ライン圧路３３内の油圧を上昇させる際には、導入ポート４５と減圧ポート４６との連通面積を縮小することにより、ライン圧路３３から減圧油路４７に案内されるオイル量を減少させる。また、ライン圧制御弁４４によって調圧される目標ライン圧は、車両の走行状況に応じて適切な大きさに設定されるが、目標ライン圧には所定の上限圧力が設定されている。すなわち、ライン圧制御弁４４によって、ライン圧路３３を流れるオイルは上限圧力以下となる目標ライン圧に調圧されている。
【００１４】
減圧油路４７には、ポペット弁５０を介して潤滑油路５１が接続されている。潤滑油路５１は、動力伝達系１３の各潤滑部に向けて分岐する複数の図示しない分岐油路を備えており、各潤滑部に対して潤滑用のオイルを案内する。また、減圧油路４７には潤滑圧調整弁５２を介してサクション油路５３が接続されており、サクション油路５３の端部は吸入油路３０に接続されている。なお、潤滑圧調整弁５２は、減圧油路４７の圧力が所定の基準値を超えた場合に、減圧油路４７からサクション油路５３にオイルを案内している。また、潤滑部に供給されたオイルは、潤滑部を潤滑してから下方に流れ落ち、オイルパン３２に案内されるようになっている。
【００１５】
続いて、油圧供給装置１７によるオイル供給状況について説明する。図３はメカポンプ駆動モードでのオイル供給状況を示す説明図である。図４は電動ポンプ駆動モードでのオイル供給状況を示す説明図である。なお、図３および図４においては、白抜きの矢印を用いてオイルの流れを図示している。
【００１６】
図３に示すように、メカポンプ駆動モードにおいては、メカポンプ２０が駆動されることから、メカポンプ２０の吐出ポート２０ｏからライン圧路３３にオイルが供給される。そして、ライン圧路３３を流れるオイルは、ライン圧制御弁４４によって目標ライン圧に調圧されるとともに、無段変速機１６やトルクコンバータ１４等に向けて分岐油路３４，３５に案内される。また、分岐油路３４と吐出油路４１との間には逆止弁４３が設けられることから、分岐油路３４から吐出油路４１に向かうオイルの流れは遮断される。一方、図４に示すように、電動ポンプ駆動モードにおいては、電動ポンプ２２が駆動されることから、電動ポンプ２２の吐出ポート２２ｏから吐出油路４１にオイルが供給される。そして、吐出油路４１を流れるオイルは、逆止弁４３を通過して分岐油路３４に案内される。また、分岐油路３４を流れるオイルは、ライン圧路３３を経て分岐油路３５やライン圧制御弁４４に案内される。
【００１７】
次いで、電動ポンプ２２および電動モータ２１の構造について説明する。図５は電動ポンプ２２および電動モータ２１の構造の一例を概略的に示す断面図である。図６は図５のＡ−Ａ線に沿って電動ポンプ２２の構造を概略的に示す断面図である。図７は図５のＢ−Ｂ線に沿って電動モータ２１の構造を概略的に示す断面図である。
【００１８】
図５および図６に示すように、電動ポンプ２２は、吸入ポート２２ｉおよび吐出ポート２２ｏが形成されるハウジング６０を有している。ハウジング６０は、ロータ収容部６１を備えるハウジング本体６２と、ロータ収容部６１を覆うハウジングカバー６３とによって構成されている。ハウジング６０のロータ収容部６１には、点Ｏａを回転中心とするアウタロータ６４が回転自在に収容されている。また、アウタロータ６４の内側には、点Ｏｂを回転中心とするインナロータ６５が収容されている。このインナロータ６５には、電動モータ２１のロータ６６が取り付けられている。図７に示すように、ロータ６６には複数の永久磁石６７が固定されており、ロータ６６の径方向外方にはステータ６８が配置されている。ステータ６８のティース６９にはコイル７０が巻き付けられており、コイル７０に通電制御を行うことで回転磁界を発生させることが可能となる。このように、ステータ６８に回転磁界を発生させることにより、ロータ６６を回転させることが可能となる。
【００１９】
図６に示すように、アウタロータ６４には複数の内歯７１が形成されており、インナロータ６５には複数の外歯７２が形成されている。アウタロータ６４の内歯７１とインナロータ６５の外歯７２とは互いに噛み合っており、アウタロータ６４とインナロータ６５との間には複数のポンピングチャンバ７３が区画されている。電動モータ２１によってインナロータ６５を矢印α方向に回転させることにより、インナロータ６５に噛み合うアウタロータ６４を矢印α方向に回転させることが可能となる。このように、アウタロータ６４とインナロータ６５とを回転させることにより、容積を変化させながらポンピングチャンバ７３を周方向に移動させることが可能となる。すなわち、図６に示すように、ポンピングチャンバ７３と吸入ポート２２ｉとが連通する吸入行程においては、ポンピングチャンバ７３はその容積を拡張させながら周方向に移動することになる。一方、ポンピングチャンバ７３と吐出ポート２２ｏとが連通する吐出行程においては、ポンピングチャンバ７３はその容積を縮小させながら周方向に移動することになる。これにより、吸入行程ではポンピングチャンバ７３の容積拡張に伴ってオイルを吸入ポート２２ｉから吸入することが可能となり、吐出行程ではポンピングチャンバ７３の容積縮小に伴ってオイルを吐出ポート２２ｏから吐出することが可能となる。
【００２０】
ところで、電動ポンプ２２が停止している状態のもとで、メカポンプ２２の吐出ポート２２ｏから吐出されたオイルが、電動ポンプ２２の吐出ポート２２ｏに流れ込んだ場合には、逆流するオイルの圧力によっては電動ポンプ２２が逆回転してしまうおそれがある。そこで、本発明の一実施の形態である油圧供給装置１７においては、吐出ポート２２ｏにオイルが逆流しても電動ポンプ２２の逆回転を防止するように、電動ポンプ２２、電動モータ２１およびライン圧制御弁４４が設計されている。
【００２１】
ここで、図８は電動ポンプ２２の吐出ポート２２ｏおよびその近傍を示す拡大図である。図８に白抜きの矢印およびハッチングで示すように、吐出ポート２２ｏからポンピングチャンバ７３にオイルが流れ込むと、インナロータ６５およびアウタロータ６４の歯面にオイルの圧力が作用することになる。すなわち、流れ込むオイルによってポンピングチャンバ７３が拡張されることから、インナロータ６５およびアウタロータ６４には矢印β方向（逆回転方向）の逆回転トルクが発生することになる。また、電動ポンプ２２の吐出ポート２２ｏに流れ込むオイルの最大圧力は、ライン圧制御弁４４によって規制される上限圧力であることから、吐出ポート２２ｏに上限圧力が供給されたときに生じる逆回転トルクが、電動ポンプ２２に発生し得る最大の逆回転トルクとなる。
【００２２】
吐出ポート２２ｏから流れ込むオイルによってアウタロータ６４に加えられるトルクは、点Ｏａを回転中心とする矢印β方向に作用する油圧のベクトルを積分することで求められる。また、吐出ポート２２ｏから流れ込むオイルによってインナロータ６５に加えられるトルクは、点Ｏｂを回転中心とする矢印β方向に作用する油圧のベクトルを積分することで求められる。そして、アウタロータ６４とインナロータ６５とに作用するトルクから、電動ポンプ２２つまりインナロータ６５に作用する逆回転トルクを求めることが可能となる。なお、電動ポンプ２２の逆回転トルクは、ライン圧制御弁４４の上限圧力、ロータ６４，６５の歯面形状、ロータ６４，６５の歯幅寸法によって変化することになる。
【００２３】
また、図７に示すように、電動モータ２１のロータ６６には永久磁石６７が設けられることから、電動モータ２１においてはロータ６６の回転角度に応じて磁気吸引力が変化することになる。すなわち、電動モータ２１のコイル７０に電流が供給されていない非励磁状態においては、電動モータ２１にはロータ６６の回転角度に応じて周期的に変化するコギングトルクが生じている。そこで、本発明の一実施の形態である油圧供給装置１７においては、電動モータ２１のコギングトルクが、電動ポンプ２２の吐出ポート２２ｏに上限圧力が供給されたときの逆回転トルクを上回るように調整されている。ここで、図９はコギングトルクと逆回転トルクとの大きさを示すイメージ図である。図９に示すように、ロータ６６の回転角度に応じて周期的に変化するコギングトルクの最小値Ｔ１ｍｉｎが、インナロータ６５の回転角度に応じて周期的に変化する逆回転トルクの最大値Ｔ２ｍａｘを上回るように、コギングトルクと逆回転トルクとが設定されている。このように、コギングトルクと逆回転トルクとを設定することにより、コギングトルクが常に逆回転トルクよりも大きく設定される。
【００２４】
このように、電動モータ２１のコギングトルク、電動ポンプ２２の逆回転トルク、ライン圧制御弁４４の上限圧力を設定することにより、メカポンプ駆動モードにおいて電動ポンプ２２の逆回転を確実に防止することが可能となる。ここで、図１０はメカポンプ駆動モードにおいて逆止弁４３が故障したときのオイル供給状況を示す説明図である。図１０に示すように、逆止弁４３の弁体７４に異物が噛み込む等の故障状態が発生することにより、メカポンプ駆動モードにおいて逆止弁４３が正常に遮断されない場合には、分岐油路３４から吐出油路４１にオイルが流れ込むことになる。このとき、吐出ポート２２ｏに流れ込むオイルによって、電動ポンプ２２は逆回転しようとするが、電動モータ２１のコギングトルクが電動ポンプ２２の逆回転トルクを上回ることから、電動ポンプ２２は停止状態を維持することになる。このように、逆止弁４３が故障した場合であっても、電動ポンプ２２の逆回転を防止することができ、ライン圧不足やインバータ故障を防止することが可能となる。すなわち、図１０に破線の矢印で示すようなオイルの循環を防止することができ、ライン圧不足を防止することが可能となる。また、電動ポンプ２２の逆回転による電動モータ２１の発電を防止することができ、インバータ故障を防止することが可能となる。しかも、電動モータ２１のコギングトルクを電動ポンプ２２の逆回転トルクよりも大きくするだけで、電動ポンプ２２の逆回転を防止することができるため、電動ポンプ２２の逆回転を防止する切替弁等を油圧回路に組み込む必要がなく、油圧供給装置１７の低コスト化を達成することが可能となる。
【００２５】
また、前述の説明では、電動ポンプ２２でのオイルリークを防止する観点、つまりハウジング６０とロータ６４，６５との隙間からオイルが漏れることを防止する観点から、吐出油路４１と分岐油路３４との間に逆止弁４３が設けられている。このため、電動ポンプ２２のオイルリーク量が少ない場合には、吐出油路４１と分岐油路３４との間から逆止弁４３を削減しても良い。ここで、図１１は本発明の他の実施の形態である油圧供給装置８０を示す概略図である。図１１において、図３に示す部材と同様の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。図１１に示すように、メカポンプ２０の吐出ポート２０ｏにはライン圧路３３が接続されており、このライン圧路３３からは分岐油路８１が分岐している。すなわち、メカポンプ２０の吐出ポート２０ｏには、ライン圧路３３および分岐油路８１からなる第１吐出油路が接続されている。また、電動ポンプ２２の吐出ポート２２ｏには、第２吐出油路としての吐出油路８２が接続されている。そして、メカポンプ２０の吐出ポート２０ｏから延びる分岐油路８１と、電動ポンプ２２の吐出ポート２２ｏから延びる吐出油路８２とは直に接続されている。このように、逆止弁４３を用いることなく分岐油路８１と吐出油路８２とを直に接続した場合であっても、電動モータ２１のコギングトルクが電動ポンプ２２の逆回転トルクを上回るように設定することにより、電動ポンプ２２の逆回転を防止することが可能となる。
【００２６】
本発明は前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変更可能であることはいうまでもない。例えば、前述の説明では、メカポンプ２０をエンジン１１によって駆動しているが、これに限られることはなく、メカポンプ２０を電動モータによって駆動しても良い。また、メカポンプ２０としては、如何なるポンプ形式であっても良く、例えば、内接ギヤポンプ、外接ギヤポンプ、ベーンポンプ等を用いることが可能である。同様に、電動ポンプ２２のポンプ形式としては、図示する内接ギヤポンプに限られることはなく、例えば、外接ギヤポンプやベーンポンプ等を用いることが可能である。また、図示する電動モータ２１は、ロータ６６の表面に永久磁石６７を備えた表面磁石形の電動モータであるが、これに限られることはなく、ロータの内部に永久磁石を埋め込むようにした埋込磁石形の電動モータであっても良い。
【００２７】
前述の説明では、動力源としてエンジン１１のみを備える車両に本発明を適用しているが、これに限られることはなく、動力源としてエンジン１１およびモータジェネレータを備えるハイブリッド車両に本発明を適用しても良い。また、前述の説明では、パワートレイン１０に油圧供給装置１７を設けているが、これに限られることはなく、他の油圧装置に対して油圧供給装置１７を設けても良い。なお、油圧供給装置１７を設計する際には、電動モータ２１のコギングトルクや電動ポンプ２２の逆回転トルクを、演算やシミュレーションによって求めても良く、実験によって求めても良いことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００２８】
１７    油圧供給装置
２０    メカポンプ（第１オイルポンプ）
２１    電動モータ
２２    電動ポンプ（第２オイルポンプ）
２０ｏ    吐出ポート（第１吐出ポート）
２２ｏ    吐出ポート（第２吐出ポート）
３３    ライン圧路（第１吐出油路）
４４    ライン圧制御弁（圧力制御弁）
６６    ロータ
６７    永久磁石
８０    油圧供給装置
８１    分岐油路（第１吐出油路）
８２    吐出油路（第２吐出油路）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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