JP2005220910A - 自動車自動変速機用オイルポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】 全作動範囲にわたって改善された効率を有し、吐出し流量が内燃機関の回転数になるべく無関係であるような自動車変速機用オイルポンプを提供すること。
【解決手段】 変速機ハウジング（２）、ポンプケーシング（１）及び自動車エンジンにより駆動されるポンプロータ（３）を有する自動車自動変速機用オイルポンプにおいて、このポンプの自動車での利用の可能性を改善するために、ポンプケーシング（１）が駆動可能とし、それによってポンプロータ（３）とポンプケーシング（１）の間の相対回転数を可変とした。
【選択図】 図１ｂ

Description

本発明は、変速機ハウジング、ポンプケーシング及び自動車のエンジンにより駆動可能なポンプロータを有する自動車自動変速機用オイルポンプに関する。

自動車の自動変速機は潤滑装置並びに制御及び作動装置の給油のためにオイルポンプが必要である。オイルポンプはしばしば容積形ポンプとして設計され、自動車の駆動エンジンの回転数で駆動される。

今日オイルポンプは依然として主にいわゆる定容量形ポンプとして構成され、その吐出し流量は駆動回転数に比例して増加する。その場合ポンプの設計は一般にエンジンのアイドリング回転数で行われる。その際送り出される吐出し流量は供給を受ける変速装置の要求をすでに満足しなければならない。ところがエンジンの回転数が高ければ、この種の定容量形ポンプは元来必要な量の何倍もの量を送り出す。このためこのような定容量形ポンプは過大なエンジン動力を消費し、キャビテーションを生じ、過度の騒音レベルを発生する。しかもオイルパイプの横断面を大幅に分増ししなければならない。さらにエンジンの停止時は油の給送が不可能である。

内燃機関による駆動のほかに、補助電動駆動装置を有するオイルポンプがＤＥ１９７５０６７５Ｃ１によりすでに公知である。それによって内燃機関の停止時も油の流れを送り出し、又は小さな回転数で吐出し流量を増加することが可能になる。
独国特許公報ＤＥ１９７５０６７５Ｃ１

そこでこうした背景のもとで本発明の課題は、全作動範囲にわたって改善された効率を有する自動車変速機用オイルポンプを提供することであり、吐出し流量が内燃機関の回転数になるべく無関係であるようにすることである。

この課題の解決は主請求項の特徴によって得られ、発明の有利な実施態様と改良が従属請求項で明らかである。

本発明の根底にあるのは、オイルポンプケーシングを回転することによって、オイルポンプの吐出し流量をポンプロータの回転数に関係なく変えることができるという認識である。こうしてオイルポンプ自体と所属の吸込み及び吐出し流路を、ポンプロータの所定の定格回転数で決まる所定の動作点に合わせて設計することができる。その場合ポンプケーシングを回転することによって、ポンプロータの定格回転数と異なる回転数で吐出し流量を変えることができる。

ポンプロータの回転数が定格回転数より低ければ、ポンプケーシングがポンプロータの回転方向の逆向きに回転されるから、ポンプケーシングとポンプロータの間の相対回転数が増加する。ポンプケーシングとポンプロータの間の相対回転数は吐出し流量を決定するから、こうして吐出し流量も上昇する。この場合ポンプケーシングは第２のポンプロータのように作用し、ポンプロータ入口とポンプケーシング出口の間の駆動圧力差を増加する。

ポンプロータの実際回転数が定格回転数を超えると、作用が逆転して、ポンプケーシングがポンプロータと同じ方向に回転されるから、吐出し流量が減少される。

ポンプケーシングを回転することによって吐出し流量を再調整することが可能であるから、全オイルポンプの設計範囲が大幅に縮小され、効率が全体として向上し、吸込み及び吐出し流路の従来必要な分増しを廃止することができる。また本発明に基づく解決策は、ポンプロータの停止時も油の流れを生じるという利点をもたらす。ポンプロータの停止は、車のエンジンが切断されるか又はポンプロータ又はその駆動装置が技術的欠陥により故障することによって起こる。

ポンプケーシング及び／又はポンプロータの特に簡単な駆動方法は、簡単に制御される電動機を使用することである。またポンプケーシング及び／又はポンプロータに電動機の回転子を、固定された変速機ハウジングに固定子を配置することができる。それによって全体として特にコンパクトな構造が生じる。

そのほかケーシングの歯部を介して、又は別個の電動機をポンプケーシングに直接フランジ取付けすることによって、ケーシングの駆動を実現することができる。

油の流れをポンプケーシングの穴に導くことが好ましい。その場合穴はポンプケーシング及び／又は変速機ハウジングに形成された環状溝に接続する。この環状溝はとりわけ軸方向及び／又は半径方向に並列して配置される。環状溝の役割は、静止する変速機ハウジングと回転するポンプケーシングの間に絶えず流れを連通させることである。

ポンプケーシングはその駆動装置の停止時に少なくとも一方の回転方向で回転がロックされるように構成されているから、ポンプロータからポンプケーシングに働くトルクを変速機ハウジングに伝達することができる。このようなロック手段はフリーホール或いは一方又は両方の回転方向に作用するブレーキからなることができる。

その代案として、電動機からポンプケーシングに働く力によってロック手段を形成することもできる。例えば電機を適当に設計することによって、固定子巻線の短絡とともにロックトルクを発生し、これが制動作用を生じ、ブレーキとして作用することができる。

以下に図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１ａ及び図１ｂは電動機を組込んだオイルポンプの断面図及び平面図を示す。ポンプケーシング１は、固定された変速機ハウジング２に回転可能に支承されており、ポンプロータ３を収容する。ポンプロータ３は周知のように例えば図示しない内燃機関により直接駆動される。ポンプロータ３が回転すると、油が吸込み流路１４から環状溝９、穴７及び吸込みポケット５を経て吸入される。

ポンプロータ３は三日月形ブレード８を有し、ポンプロータ３の回転と共に三日月形ブレードが油の流れを吸込みポケット５から吐出しポケット４へ移動させる。油の流れは吐出しポケット４から穴１１及び環状溝１２を経て吐出し流路１３に送られ、ここから油の流れを種々のアクチュエータに供給することができる。アクチュエータは印加される油圧により作動される。吐出し流路１３と吸込み流路１４はポンプ又は変速機ハウジング２に軸方向に相対して配置することが好ましい。

穴７及び１１の幾つか、とりわけ４個を周囲に配分して設けることができる。ポンプロータ３はポンプケーシング１の中に配置され、一方、ポンプケーシング１は固定された変速機ハウジング２に回転可能に支承されている。ポンプケーシング１はその外周面に組込まれた電動機回転子６を有し、電動機の固定子１０は固定された変速機ハウジング２の中にある。

ポンプケーシング１が固定されていれば、オイルポンプの吐出し流量はもっぱらポンプロータ３の回転数で決まる。しかしポンプロータ３とポンプケーシング１の間の相対回転数が吐出し流量を決定するのであるから、オイルポンプを本発明に基づき構成することによって、ポンプケーシング１の回転により吐出し流量を変えることができる。即ちポンプケーシング１がポンプロータ３の回転方向（回転方向Ａ）に回転すれば吐出し流量の減少が生じ、逆の回転方向（回転方向Ｂ）では吐出し流量の増加が生じる。

変速機ハウジング２は固定部であり、ポンプケーシング１が回転するのであるから、吸入路にも吐出し路にも環状溝９及び１２を設けて、穴７及び１１と吸込み流路１４及び吐出し流路１３との間に絶えず流れを連通させることが特に有利である。

ポンプケーシング１の回転によって吐出し流量を変えることが今や可能であるから、吸込み流路も吐出し流路も最適な吐出し流量に基づいて設計することができ、オイルポンプの設計のために比較的狭い動作範囲を基礎にすればよい。このことは全体として全動作範囲にわたって効率を改善し、従来必要であった分増しがなくなるので、コンパクトな構造をもたらす。

図２ａ及び図２ｂに、図１とおおむね同じ構造のオイルポンプを示す。この場合はポンプロータ３もポンプケーシング１も外部駆動装置Ｃ、Ｄから駆動軸１９及び２０により駆動される。このような駆動装置は機械式又は電機機械式である。電気駆動装置がポンプケーシングに組込まれていなければ、ケーシングの駆動をポンプケーシングの歯部を介して行うか、別個の電動機をポンプケーシング又はポンプロータに直接フランジ取付けすることにより行うことができる。

図３ａ〜図３ｄに、変速機ハウジング２の中でポンプケーシング１のロックを行う種々の方式を示す。ポンプケーシング１が駆動されず、ポンプロータ３からポンプケーシング１に働くトルクを変速機ハウジング２に直接伝達しなければならない場合は、ポンプケーシング１のロックが重要である。１つの設計上の方策は、フリーホイール１７をポンプケーシング１の外周に設けるか、又は半径方向内側にずらせて変速機ハウジング２の段部１８に配置することである。フリーホイール１７、１８はポンプロータ３の回転方向と逆向きにロックされるように設計しなければならない。別の方法は、ブレーキ１６を設け、又はロック手段を駆動装置Ｃに直接実現することである。

ポンプケーシング１を固定子１０及び回転子６により駆動し、フリーホイール１７又はブレーキ１６によりロックする様々な方法を図４ａ〜図４ｃに示す。さらに電動駆動装置の使用は、これをポンプケーシング１の制動又はロッキングにも使用できる利点がある。

ブレーキ１６は、それによって支持力を減少することができ、ブレーキ１６をゆるめることによってポンプケーシング１の共転が得られるという補足的利点をもたらす。ポンプケーシング１の共転は自動的に吐出し流量の減少をもたらす。

電動機を組込んだオイルポンプを示す図である。 電動機を組込んだオイルポンプを示す図である。 外部駆動装置を有するオイルポンプを示す図である。 外部駆動装置を有するオイルポンプを示す図である。 別個の駆動装置Ｃ及びＤにより駆動されるポンプケーシング又はロータを有するオイルポンプの変型例を示す図である。 別個の駆動装置Ｃ及びＤにより駆動されるポンプケーシング又はロータを有するオイルポンプの他の変型例を示す図である。 別個の駆動装置Ｃ及びＤにより駆動されるポンプケーシング又はロータを有するオイルポンプの他の変型例を示す図である。 別個の駆動装置Ｃ及びＤにより駆動されるポンプケーシング又はロータを有するオイルポンプの他の変型例を示す図である。 電動機を組込んだオイルポンプの変型例を示す図である。 電動機を組込んだオイルポンプの他の変型例を示す図である。 電動機を組込んだオイルポンプの他の変型例を示す図である。

符号の説明

１ ポンプケーシング
２ 変速機ハウジング
３ ポンプロータ
４ 吐出しポケット
５ 吸込みポケット
６ 回転子
７ 穴
８ 三日月形ブレード
９ 環状溝
１０ 固定子
１１ 穴
１２ 環状溝
１３ 吐出し流路
１４ 吸込み流路
１５ 中間板
１６ ブレーキ
１７ フリーホイール
１８ 段部
１９ 駆動軸
２０ 駆動軸
Ｃ ポンプケーシングのための駆動装置
Ｄ ポンプロータのための駆動装置

Claims (14)

1. 変速機ハウジング（２）、ポンプケーシング（１）及び自動車のエンジンにより駆動可能なポンプロータ（３）を有する自動車自動変速機用オイルポンプにおいて、
   ポンプケーシング（１）が駆動可能であり、それによってポンプロータ（３）とポンプケーシング（１）の間の相対回転数が可変であることを特徴とするオイルポンプ。
2. ポンプロータ（３）及びポンプケーシング（１）の一方または両方が電動機により駆動可能であり、電動機の回転子（６）がポンプロータ（３）及びポンプケーシング（１）の一方または両方に組込まれていることを特徴とする請求項１に記載のオイルポンプ。
3. 油の流れを導くための穴（７、１１）がポンプケーシング（１）に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオイルポンプ。
4. 穴（７、１１）がポンプケーシング（１）及び変速機ハウジング（２）の一方または両方に形成された環状溝（９、１２）に接続することを特徴とする請求項３に記載のオイルポンプ。
5. ポンプの環状溝（９、１２）がポンプケーシング（１）に軸方向及び半径方向の少なくともいずれかの方向に相対して配置されていることを特徴とする請求項４に記載のオイルポンプ。
6. ポンプケーシング（１）の駆動が停止されると、少なくとも一方の回転方向でポンプケーシング（１）の回転をロックすることができることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のオイルポンプ。
7. ロックする手段がポンプロータ（３）の回転方向と逆向きにロックするフリーホイール（１７）からなることを特徴とする請求項６に記載のオイルポンプ。
8. ロックする手段がブレーキ（１６）からなることを特徴とする請求項６に記載のオイルポンプ。
9. 電動機からポンプケーシング（１）に働く起電力によってロックが行われることを特徴とする請求項６に記載のオイルポンプ。
10. ポンプケーシングの歯部を介して、或いは別個の電動機を直接フランジ取付けすることによって、ケーシングの駆動（Ｃ）を行うことができることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のオイルポンプ。
11. ポンプケーシング（１）とその駆動装置の間に減速装置が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のオイルポンプ。
12. ポンプロータ（３）の吐出し流量が設計吐出し流量より大きいときは、ポンプケーシング（１）がポンプロータ（３）の回転方向に駆動されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のオイルポンプ。
13. ポンプロータ（３）の吐出し流量が設計吐出し流量より小さいときは、ポンプケーシング（１）がポンプロータ（３）の回転方向の逆向きに駆動されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のオイルポンプ。
14. 吐出し流路（１３）及び吸込み流路（１４）が軸方向に相対してポンプ又は変速機ハウジング（２）に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のオイルポンプ。

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