(57)【要約】【課題】  電気モーターにより駆動される信頼性の高いオイルポンプを提供する。【解決手段】  オイルポンプを電気駆動し、オイルポンプから送出されるオイルの一部を、ポンプ駆動用の電気モーターのローター部、ステーター部に流す。オイルポンプからローター部に至るまで、オイル流路を確保され、ローターの内部にはオイルを伝達するための円周方向及び軸方向に延びる流路を設ける。伝達されたオイルはローターから排出され、ステーター巻き線の周囲を通って、電気モーターの外部に排出される。この際、モーターの上部からさらなるオイルを供給し、上記ローター部から排出されたオイルと共に、モーター下部から排出する。このように電気モーターをオイルで冷却することにより、信頼性の高いオイルポンプを提供できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギヤボックスに作動圧力を与える、電気モーターにより駆動されるオイルポンプ（１４）であって、
冷却目的のためにオイルストリーム（１）が上記オイルポンプ（１４）のシールギャップ（２０）を通って上記電気モーターの巻線（２６）部分に供給されることを特徴とするオイルポンプ。
【請求項２】
前記オイルストリーム（１）は、遠心力によりローター（３）の内周側からローター（３）の外側に導かれ、巻線（２６）を有するステーター（２）の方向に流れることを特徴とする請求項１に記載のオイルポンプ。
【請求項３】
前記ステーター（２）の前記巻線（２６）は、少なくとも一部分の領域で、前記ローター（３）に対向し、
この対向領域に、前記ローター（３）に沿って外周にのびる少なくとも一つのローターボア（５）を設け、
前記オイルストリーム（１）は、前記ローターボア（５）を通って導かれることを特徴とする請求項２に記載のオイルポンプ。
【請求項４】
前記オイルポンプ（１４）は、内周部にステーター（２）を取付けるギヤボックスのハウジング（２８）を有し、
該ハウジング（２８）は、第１と第２のカットアウト（１０、３２）を有し、
オイルストリーム（３０，３１）が第一のカットアウト（１０）を通って外部からステーター（２）内に供給され、第２のカットアウト（３２）を通って外部に排出されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のオイルポンプ。
【請求項５】
前記ローター（３）には、外周部に永久磁石（６）が取付けられ、該永久磁石（６）近傍に延在するように上記オイルストリーム（１）を導くためのダクト（２５）が設けられたことを特徴とする請求項３に記載のオイルポンプ。
【請求項６】
前記ローター（３）は、少なくとも一つのローラーベアリング（２３、４０）により、前記ギヤボックスハウジング壁（１１）に対して支持されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載のオイルポンプ。
【請求項７】
上記オイルストリーム（１）が、前記ギヤボックスハウジング壁（１１）に沿って方向付けられるように、前記ギヤボックスハウジング壁（１１）の少なくとも一部分の領域が形成されることを特徴とする請求項６に記載のオイルポンプ。
【請求項８】
前記オイルポンプは、前記ギヤボックスハウジング（１１）の空間内に位置することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のオイルポンプ。
【請求項９】
前記オイルポンプは、ギヤボックスの作動要素に、作動圧力を与えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のオイルポンプ。
【請求項１０】
前記ステーター（２）は、軸方向に移動不可能でギヤボックスハウジング部分（２８）に対して動かないように固定されたプレス加工による積層スチールコアを含み、
上記ギヤボックスハウジング部分（２８）は、多量の鉄を含む非軽金属からなり、
フランジによって、軽金属（アルミニウム、マグネシウム）からなるギヤボックスハウジングに固定的に接続され、ギヤボックスの変速手段（ギヤホイール、バリエーター）を取付けられることを特徴とする請求項２に記載のオイルポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モーターにより駆動され、作動圧力をギヤボックスに与える目的を有するオイルポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、電気モーターによって駆動されるオイルポンプが開示されている。このオイルポンプは、ハイブリッド車両のドライブトレインに適用される。
【０００３】
加えて、本願の優先日前に出願され優先日後に公開された出願人による先願（ＷＯ２００４／０９８９３５Ａ１）には、ハイブリッド車両のドライブトレインが示されている。このドライブトレインはまた、ギヤボックスのためのオイルポンプを有する。
【０００４】
【特許文献１】独国特許発明第１０１６０４６６  Ｃ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、特に信頼性の高い電気駆動式のオイルポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、特許請求項１に記載した特徴によって達成される。
【０００７】
本発明によるオイルポンプは、ハイブリッド車両のドライブトレインに適用されると好適である。何故なら、これらの車両においては、特に厳しい要件は、信頼性やフェイルセーフであるからである。機械的に駆動されるポンプが完全に省かれるとしても、電気的に運転されるオイルポンプが必要である。電気式のオイルポンプはまた、必要な作動圧力を迅速に保証できる。オイルポンプの駆動源として、自動車の駆動用のメインの電気モーターを使うのではなく、むしろオイルポンプの電気モーターは、別個の高ダイナミック電気モーターとして組入れると好適である。
【０００８】
内燃機関と電気モーターを組み合わせた、いわゆるハイブリッド車両の場合、電気オイルポンプが、内燃機関によって駆動される機械オイルポンプに加えて用いられても良い。この場合、電気式のオイルポンプは、ハイブリッド車両の内燃機関が停止され、純電気駆動に切替えられた際にも、完全に動作することが要求される。
【０００９】
本発明の一つの利点は、オイルポンプ用の独自の冷却システムが提供されることである。オイルポンプは、それを駆動する電気モーターにオイルを供給し、この供給されたオイルは、電気モーターの所定の箇所を流れることによって、その際に熱を奪い冷却することができる。このいわゆる自己冷却の結果として、電気モーターの熱過負荷に伴う破損の危険性は、確実に排除される。特に、巻線の絶縁層は確実に冷却される。
【００１０】
オイルポンプは、ギヤボックスハウジング内の、ギヤボックス用オイル空間あるいは空間部分に配置することができる。すなわち、電動オイルポンプによるハイブリッド駆動車では、同じ設置領域に電動オイルポンプ用の空間を有して設計された、少しだけ大きいギヤボックスが設置されるであろう。この設置領域は、純内燃機関駆動を有するドライブトレインが専有する大きさと同じである。この結果として、同じ車体構造が、ハイブリッド車両及び標準的車両に対して用いることができる。
【００１１】
特に流体トルクコンバーターの駆動源が、ハイブリッド車の駆動のために電気モーターに置換えられる場合には、電気オイルポンプは、標準の設置空間、即ち、純内燃機関用のギヤボックスや流体トルクコンバーター用のスペースに収まるように、この空間内のいずれかの位置に設置される。
【００１２】
本発明のオイルポンプが、ギヤボックスハウジング内に配置される場合には、ギヤボックスハウジングの設計はより容易になる。これは、オイルをいかなる位置にも送ることによって、所望の装置を冷却することができるため、オイルポンプ部で発する熱を逃がすために工夫が簡略化できるからである。結果として、約２００ワットの熱出力が、高トルク車両から排出できる。この場合には、ギヤボックスのオイルバランスは、オイルポンプの電気モーターをさらに冷却するために必要な、さらなる容積流量による影響を受けない。ギヤボックスオイル／空気空間の前記配置においては、オイルポンプの電気モーターは、ギヤボックスのオイルに敏感でないように形成される。
【００１３】
図面には、ハウジングに固定されたステーターに、オイルが均等に分配される構成が示される。同時に、オイルは、重力及び遠心力効果を用いることによって環状ギャップ中に迂回される。このギャップは、電気モーターのローター及びギヤボックスのハウジング壁の間に形成される。ローターのローラーベアリングは、環状ギャップ中のオイルによって冷却／潤滑される。オイルは、エッジ（擁端部）によって、自由に流れ去るのを防止される。部分的に蓄積されたオイルは、環状ギャップからローターボア中に押しやられる。このローターボアは、特に、ローターの帯状部の下の二つの磁石の間に配置できる。この帯状部は、管状の構成とすることができる。これは、オイルを導く機能に加えて、磁石の遠心力を吸収する機能を有する。ローターボアを通るオイルストリームが、帯状部に衝突した際には、オイルストリームは、ローターの二つの軸方向の管状出口に迂回される。
【００１４】
本発明の一つの特に好都合な実施形態においては、帯状部は、ボア又は打抜き素子として組入れられるローターボアの領域にカットアウトを有することができる。この実施形態においては、電気モーターのローター及びステーターの間のエアギャップは、オイルで満たすことができ、ステ−ターの冷却を促進し、或る環境下においては出力的にも有利である。
【００１５】
帯状部が組入れられる方法に関係なく、オイルストリームは、ステーターの巻線の下側に出て、それによりステーターの最も暖かい表面は、好適にも最初に冷たいオイルにさらされる。
【００１６】
オイルの出口開口が、ローターに円周状に形成される場合には、オイルストリームは、重力に抗して巻線全体に均等に分配される。暖められたオイルは、重力によって下方向に流れ、排出される。特に、オイルは、流出ボアを通って排出できる。
【００１７】
ローターによって外方向に投出されるオイルにより、オイルを冷却することに加えて、さらなる冷えたオイルストリームを上部から底部に巻線全体に供給でき、これは、外部巻線を冷却する効果がある。
【００１８】
オイルポンプは、ギヤホイールポンプとして組入れると良い。特に、クレセントポンプ（例えば、クレセント付内接インボリュートギアポンプ）は、これらの場合のオイルポンプとして用いられる。
【００１９】
ギヤボックスは、例えばトロイダル歯車機構などの無段自動変速機を用いることができる。本発明のフェイルセーフのオイルポンプを用いることは、これらの無段自動変速機で有利である。何故なら、これらの変速機においては、伝達機構は、特定のギヤボックスオイル“トラクションフルード”が下記の部品間に存在しない場合には、非常に短時間で破壊されるからである。
−  ローラー、及び／又は
−  ベルト、及び／又は
−  チェーン
ならびに
−  トロイダル表面、及び／又は
−  ベベルギア。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明のさらなる利点は、さらなる特許請求項、記載、及び図面から明らかになるであろう。本発明は、図面の例示的実施形態を参照して以下に説明される。
【００２１】
図１は、ハイブリッド車両のドライブトレイン部に設けられた電動オイルポンプの詳細をしたものである。ドライブトレインは、内燃機関（図示省略）及び自動車のギヤボックス（図示省略）の間に配置された電気モーターを含む。自動車は、内燃機関によって、又はこの、あるいは、別の電気モーターのいずれかによって駆動できる。自動車はまた、駆動停止／加速の出力を増大するために、内燃機関又は電気モーターのいずれかを用いて「パラレルハイブリッド方式」で運転できる。これらのドライブトレインは、ＰＣＴ／ＥＰ０３／１１９７９号パンフレットに示される。その内容はまた、本出願の内容に援用される。
【００２２】
内燃機関及びギヤボックスは、中心軸１３に関して同軸に配置される。この中心軸１３は、用語「軸方向」に対する基準軸として、以下に用いられる。圧力調整オイルポンプは、ギヤボックスのギヤボックスハウジング内に配置される。このオイルポンプは、クレセントポンプ１４として組入れられる。作動圧力は、このオイルポンプにより、ギヤボックスオイル内に加えられる。この圧力は、ダクト１５を経て自動変速機の作動要素に与えられ、そのために積層されたクラッチ／ブレーキは、遊星歯車セット又はギヤボックスハウジングを連結するために噛合わされ、解除される。クレセントポンプ１４によって生じた作動圧力は５〜２５バールである。
【００２３】
クレセントポンプ１４は、ここでは、内周に歯付の外側ギヤホイール１６、クレセント１７、及び外周に歯付の内側ギヤホイール１２からなる。内側ギヤホイール１２は、回転式で、ローターに接続された中心スリーブ１９によって駆動される。クレセントポンプ１４は、ここでは、シールギャップを有し、それを通って加圧されたギヤボックスオイルは、捕捉オイルとして、いわば漏れとして、クレセントポンプ１４のポンプハウジングから逃げる。このポンプハウジングは、一方は、ギヤボックスハウジングのギヤボックスハウジング壁１１（図面には一部分のみ示される）によって形成される。捕捉オイルは、クレセントポンプ１４の両側で軸方向に出る。すなわち、捕捉オイルは、ギヤボックスハウジング壁１１及び内側ギヤホイール１２の間のシールギャップ２０（図１に示される）に出る。この場合には、クレセントポンプ１４は、より多くの捕捉オイルが、クレセントポンプ１４の他方の側（すなわち、軸方向に背面）にあるシールギャップ（図に示されない）より、シールギャップ２０に出るように形成される。
【００２４】
内側ギヤホイール１２間に回転式固定接続を形成するために、外側ギヤホイール１６は、放射状に内側に向いた歯を有する。これは、スリーブ１９内のスリットで噛合う。スリーブ１９は、その軸方向の前端部（すなわち、クレセントポンプ１４からそれた方を向いた端部）で、電気モーターのローター３の放射状に内側に突出する環状ウェブ２１に、固定的にかしめられる。環状ウェブ２１は、ローター３の軸方向の前端部に配置され、それによりギヤボックスハウジング壁１１の環状突出物２２は、ローター３及びスリーブ１９間の中間空間中に、軸方向に左側へ、放射状の環状ウェブ２１の直前まで延在する。突出物２２、及びローター３の構成要素１９、２１の間にこのように形成された環状ギャップは、油をせき止めるためのエッジ４までほぼ連続的なギャップサイズを有する。このエッジ４は、スロットルポイントを形成する。これは、ローター３の軸方向の後端部にある肩２２の方向に放射状に内側に延在し、それにより前記スロットルポイントは、このように製作された非常に狭い環状ギャップで形成される。アキシアル針状ローラーベアリング２３及びラジアル針状ローラーベアリング４０は、環状ギャップ内に配置される。アキシアル針状ローラーベアリング２３は、突出物２２の終端部に軸方向に抗して環状ウェブ２１を支持し、一方ラジアル針状ローラーベアリング４０は、突出物２２の内側に抗して放射上に外側方向にスリーブ１９を支持する。軸方向の前側においては、環状ウェブ２１は、さらなるアキシアル針状ローラーベアリング２４により軸方向に支持される。
【００２５】
軸方向の中心においては、ローター３は、複数のローターボア５を有する。これは、円周周りに均等に配置され、ローター３を通って放射状に外側に延在し、中心軸１３の方向からみて外周部に広がる。管状の帯状部７は、ローター３上に同軸に固定される。この帯状部７は、ローター３中に挿入された、円周周りに均等に分配された永久磁石６の遠心力を吸収する。前記ローターボア５はそれぞれ、ここでは、円周に沿って互いに間隔をおいて配置された二つの永久磁石６の間で終わり、それによりダクト２５は、各個のローターボア５から軸方向に前方及び後方に延在して形成される。電気モーターのステーター２は、ローター３の外側に放射方向に、円周に沿って均等に分配されて配置される。ステーター２の巻線２６に通電することよって、ローター３は回転し、それによりローター３に固定されて連結された内側ギヤホイール１２は回転し、クレセントポンプ１４は、ギヤボックスオイル中に、５〜２５バールの作動圧力をもたらす。
【００２６】
ステーター２は、ローターに対向する位置に固定されるように、ギヤボックスハウジング部分２８中にプレス加工される。接続ライン２７はまた、このギヤボックスハウジング部分２８中に導かれる。
【００２７】
ステーター２の巻線２６は、軸方向に前方で、プレートにより、ギヤボックスハウジング部分２８の内部環状溝中に挿入されたスナップリング DIN 472に固定される。このギヤボックスハウジング部分２８は、軸方向に、スナップリング DIN 472の前で終わる。電気モーターを冷却するためのさらなるオイルストリーム３０は、このギヤボックスハウジング部分２８の前の上部前端部２９に沿って導かれる。重力によって、このさらなるオイルストリーム３０は、ステーター２に沿って下部端部に延び、大部分は、軸方向の前端部２９で、そこから再度送り去られる。
【００２８】
巻線２６は、ギヤボックスハウジング部分２８の内周に放射状に接する。巻線２６の軸方向の後方には、貫通孔１０が、ギヤボックスハウジング部分２８を通って放射状に上方に延在する。電気モーターを冷却するためのさらなるオイルストリーム３１はまた、この上部貫通孔１０を通って導入される。重力によって、このさらなるオイルストリーム３１は、下部端部に流れ、大部分が、流出ボア３２を経て排出される。貫通孔１０を上部側に配置することによって、オイルストリーム３１は分かれ、ステーター２の両側で円周に沿って流れる。
【００２９】
前記捕捉オイルのオイルストリーム１は、クレセントポンプ１４の内圧により、前記シールギャップ２０に沿って流れる。ローター３が回転することから、それに働く遠心力により、オイルストリーム１は、続いて、突出物２２、及びローター３の構成要素１９、２１の間に形成される前記環状ギャップを通ってエッジ４まで流れる。そこで、オイルストリーム１は絞られ、それによりオイルストリーム１の大部分は、ローターボア５及びダクト２５を通って流れ、続いてステーター２の外側を放射状に噴出される。そこで、オイルストリーム１は、変換損失の結果として加熱されたステーター２を冷却する。この加熱されたオイルストリームは、次いで、ステーター２に沿って流れ、オイルストリーム３０、３１と共に、流出ボア３２を通って、ギヤボックスハウジング部分２８の前方下部端部に滴下して去る。
【００３０】
必要なローターボア５の数は、個々の適用事例に対して計算される結果による。結果的に、互いに正反対に配置されたローターボアを実現でき、例えば、互いに１２０°ずらして配置された三つのローターボア、又は、互いに９０°ずらして配置された四つのローターボアなどを設定できる。ここで重要なことは、ローターの不均衡を防止する均等な配置を行うことである。
【００３１】
ギヤボックスは、例えば、前記オイルポンプの圧力により噛み合わされ、はずされる積層クラッチ／ブレーキを有する遊星自動変速機である。
【００３２】
さらに、ギヤボックスは、シフトスリーブが、少なくとも間接的に、オイルポンプの圧力を用いて作動できる自動アイドラシャフトギヤボックスであっても良い。これらのアイドラシャフトギヤボックスの特殊な形状は、ダブルクラッチギアボックスである。シフトスリーブは、シフトクロー又はシンクロメッシュリングのいずれかを作動させてもよい。特に、オイルポンプの圧力は、シフトフォーク／シフトロッカーを作動させるためのシフトシャフト又はシフトレールを作動させることができる。
【００３３】
ギヤボックスはまた、例えばトロイダルギヤボックスなどの無段自動変速機を用いることができる。
【００３４】
さらなる実施形態においては、スナップリングDIN 472及びプレートによるステーターの軸方向の支持を省いても良い。この場合には、ステーターは、回転式に固定され、ぴったり適合により軸方向に移動不可能であるように、ギヤボックスハウジング部分２８に接続される。これに関連して、ステーターは、積層スチールコアからなり、ギヤボックスハウジング部分２８は、積層スチールコアの熱膨張係数αに、少なくともほぼ相当する熱膨張係数αを有する物質からなる。この物質は、多量の鉄を含む非軽質金属、例えばねずみ鋳鉄鋳物又は鋳鋼を用いることができる。積層コアの熱膨張係数αがギヤボックスハウジング部分２８の熱膨張係数αに近いことから、ぴったり適合形態は、広い温度範囲に亘って、確実に包含される。これらの広い温度範囲は、ハイブリッド車両のコールドスタートから連続運転の領域で生じる。例えばギヤホイール又は無段バリエーターなどの変速手段を取付けられたギヤボックスハウジングは、アルミニウム又はマグネシウムから構成してもよく、フランジによって、ギヤボックスハウジング部分２８に接続できる。
【００３５】
上述した実施形態は、単なる例示であるが、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ハイブリッド車両のドライブトレイン部に設けられた電動オイルポンプの詳細。
【符号の説明】
【００３７】
１、３０、３１  オイルストリーム
２  ステーター
３  ローター
４  擁端部
５  ローターボア
６  永久磁石
７  帯状部
１０  カットアウト、貫通孔
１１  ギヤボックスハウジング壁
１２  内部ギヤホイール
１３  中心軸
１４  オイルポンプ、クレセントポンプ
１５、２５  ダクト
１６  外部ギヤホイール
１７  クレソント
１９  スリーブ
２０  シールギャップ
２１  環状ウェブ
２２  環状突出物
２３、２４  ローラーベアリング
２６  巻線
２７  接続ライン
２８  ギヤボックスハウジング部分
２９  前端部
３２  カットアウト、流出ボア
４０  ラジアル針状ローラーベアリング
【図１】
2005245199.tif 000003