JP2006308077A - 油圧回路の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高圧を必要とする油路と低圧大流量を必要とする油路において、ポンプ駆動用電動機の脱調や消費電流の増大等の不具合を招くことなく、共通のオイルポンプを有効に使用することのできる油圧回路の制御装置を提供する。
【解決手段】オイルポンプ40の吐出側を、高圧を必要とするクラッチ側油路58と、低圧大流量を必要とする低圧油路57に対して切換弁56を介して接続する。油路選択手段120が、オイルポンプ40をいずれの油路に接続するかを選択すると、制御手段121がその選択結果に応じて電動機41の制御モードと切換弁56を制御する。クラッチ側油路58にオイルを供給するときには電動機41をトルク制御で運転し、低圧油路57にオイルを供給するときには電動機41を速度制御で運転する。
【選択図】図1

Description

この発明は、2つの油路にオイルポンプによって選択的にオイルを供給する油圧回路の制御装置に関するものである。
車両の駆動システムとして、前輪と後輪の一方側をエンジン等の主駆動源によって駆動し、他方側に電動機による補助駆動源を設けたものが開発されている。
このような駆動システムを採用する車両として、通常走行時には主駆動源によって前後一方側の車輪を駆動し、悪路状態での発進時等に補助駆動源を作動させて他方の車輪に駆動力を伝達するものが知られている。この車両では、補助駆動源の駆動用電動機から車輪に動力を伝達する動力伝達機構に油圧クラッチ等の油圧式の断接装置が設けられ、車両の走行状態に応じて断接装置を適宜制御し得るようになっている。この車両の場合、例えば、電動機の駆動または回生が不要なときに、断接装置によって動力伝達を遮断することにより、電動機側の連れ回りによる動力損失を低減することができる。
また、前記の断接装置のような油圧アクチュエータの制御装置として、アクチュエータに導通する油路にアキュムレータを設け、オイルポンプの動力損失を低減するようにしたものが案出されている(例えば、特許文献1参照)。
このアクチュエータの制御装置は、アクチュエータ側の油路にアキュムレータを設けるとともに、オイルポンプ側の供給路とアクチュエータ側の油路の間に、アクチュエータ側へのオイルの流入のみを許容する逆止弁を介装し、アクチュエータ側油路内のアキュムレータの圧力が低下したときにのみオイルポンプを作動させるようになっている。
特開2003−54279号公報
ところで、上記の制御装置は、オイルポンプの供給オイルを、高圧を必要とするアクチュエータ側油路にのみ供給するものであるが、同じオイルポンプを潤滑用等の低圧大流量を必要とする油路において共用したいという要求がある。
そこで、オイルポンプの供給路を、高圧を必要とする油路と、低圧大流量を必要とする油路に接続切り換えする油路切換弁を設け、システム側の要求に応じてこの油路切換弁を操作することが検討されている。この場合、油路の切り換えと同時にオイルポンプを駆動するポンプ駆動用電動機を制御し、供給オイルを適切な油圧や流量に調整する必要がある。
しかし、ポンプ駆動用電動機を常に速度制御によって制御する場合には、高圧を必要とする油路での使用時に急激な油圧負荷の変動によって電動機の脱調を起こす可能性が考えられる。
また、ポンプ駆動用電動機をトルク制御によって制御することも検討されているが、この場合には、低圧大流量を必要とする油路での使用時に電動機の回転が過回転になり、電流消費が増大し、小エネルギー化の観点から好ましくない。
そこでこの発明は、高圧を必要とする油路と低圧大流量を必要とする油路において、ポンプ駆動用電動機の脱調や消費電流の増大等の不具合を招くことなく、共通のオイルポンプを有効に使用することのできる油圧回路の制御装置を提供しようとするものである。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、高圧を必要とする第1の油路(例えば、後述の実施形態におけるクラッチ側油路58)と、低圧大流量を必要とする第2の油路(例えば、後述の実施形態における低圧油路57)に電動式のオイルポンプ(例えば、後述の実施形態におけるオイルポンプ40)によって選択的にオイルを供給する油圧回路(例えば、後述の実施形態における油圧回路39)の制御装置において、前記オイルポンプを、前記第1の油路と第2の油路のいずれかに接続切り換えする油路切換手段(例えば、後述の実施形態におけるパイロット操作弁55、切換弁56)と、ポンプ駆動用電動機(例えば、後述の実施形態におけるポンプ駆動用電動機41)の制御モードをトルク制御モードと速度制御モードに切り換え可能な制御モード切換手段(例えば、後述の実施形態におけるモータドライバ回路118)と、前記オイルポンプから吐出されたオイルを、前記第1の油路と第2の油路のいずれに供給するかを選択する油路選択手段(例えば、後述の実施形態における油路選択手段120)と、この油路選択手段の選択結果に応じて、前記油路切換手段と制御モード切換手段を夫々制御する制御手段(例えば、後述の実施形態における制御手段121)と、を備え、前記制御手段が、油路切換手段をオイルポンプと第1の油路を接続するように制御するときには、制御モード切換手段をトルク制御モード側に切り換え、油路切換手段をオイルポンプと第2の油路を接続するように制御するときには、制御モード切換手段を速度制御モード側に切り換えるようにした。
この発明の場合、油路選択手段が第1の油路と第2の油路のいずれにオイルを供給するかを選択すると、その選択結果に応じて油路切換手段と制御モード切換手段が制御手段によって夫々制御される。この制御手段による制御によると、オイルポンプが高圧を必要とする第1の油路に接続されるときには、ポンプ駆動用電動機がトルク制御モードで制御され、逆にオイルポンプが低圧大流量を必要とする第2の油路に接続されるときには、ポンプ駆動用電動機が速度制御モードで制御される。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記油路選択手段が、前記第1の油路の圧力、または、前記第2の油路の流量に基づいてオイルを供給する油路を選択するようにした。
この場合、例えば、第1の油路の圧力に基づいて油路を選択するときには、第1の油路の圧力を監視し、その圧力が設定圧力条件から外れたときに、オイルポンプと接続する油路を第1の油路に選択する。これにより、第1の油路側の要求に応じたオイルの供給が常に得られるようになる。同様に、第2の油路の流量に基づいて油路を選択するときには、第2の油路の流量を監視し、その流量が設定流量条件から外れたときに、オイルポンプと接続する油路を第2の油路に選択する。これにより、第2の油路側の要求に応じたオイルの供給が常に得られるようになる。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、車両の車輪を駆動する車輪駆動用電動機(例えば、後述の実施形態における電動機2)と、この車輪駆動用電動機の動力を車輪に伝達する動力伝達装置(例えば、後述の実施形態における遊星歯車式減速機12、差動装置13)と、この動力伝達装置に設けられて、前記車輪駆動用電動機と車輪の間の動力の断接を行う油圧式の断接装置(例えば、後述の実施形態における油圧クラッチ28)と、を備えた車両の駆動装置(例えば、後述の実施形態における駆動装置1)にあって、前記第1の油路を前記油圧式の断接装置に接続するとともに、前記第2の油路を前記車輪駆動用電動機の冷却部、及び/または、前記動力伝達装置の潤滑部に接続し、前記断接装置側の油路にオイルを供給するときには、前記ポンプ駆動用電動機をトルク制御モードで制御し、前記車輪駆動用電動機の冷却部、及び/または、前記動力伝達装置の潤滑部にオイルを供給するときには、前記ポンプ駆動用電動機を速度制御モードで制御するようにした。
油圧式の断接装置は断接操作時に大きな油圧負荷の変動が生じるが、断接装置側にオイルを供給するときには、ポンプ駆動用電動機がトルク制御モードで制御されるため、ポンプ駆動用電動機は油圧負荷の影響を受け難くなる。また、車輪駆動用電動機の冷却部や動力伝達装置の潤滑部にオイルを供給するときには、ポンプ駆動用電動機が速度制御モードで制御されるため、ポンプ駆動用電動機の過回転が防止される。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記第2の油路に、前記第1の油路の規制圧よりも低い第1の設定圧以上の圧力が作用したときに、第2の油路内のオイルをドレン通路(例えば、後述の実施形態におけるドレンポート86)に排出するリリーフ弁(例えば、後述の実施形態における調圧弁73)を設けるようにした。
この場合、低温時にオイルの粘度が高まって第2の油路内の圧力が第1の設定圧以上になると、リリーフ弁が第2の油路内のオイルをドレン通路に排出するようになる。このため、ポンプ駆動用電動機が速度制御モードで運転しているときに、オイルの粘度変化に起因した過負荷がポンプ駆動用電動機に作用することが無くなる。したがって、ポンプ駆動用電動機のエネルギー効率を高めることができるとともに、速度制御されているポンプ駆動用電動機に脱調が生じるのを防止することができる。
請求項5に記載の発明は、請求項3または4に記載の発明において、前記第2の油路は、前記動力伝達装置の潤滑部に連通する潤滑油路(例えば、後述の実施形態における潤滑油路70)と、前記車輪駆動用電動機の冷却部に連通する冷却油路(例えば、後述の実施形態における冷却油路71)と、に分岐し、前記潤滑油路にはオリフィス(例えば、後述の実施形態におけるオリフィス72)を設け、前記冷却油路には、前記潤滑油路との分岐部側の圧力が、前記第1の設定圧よりも低い第2の設定圧以上になったときに、前記分岐部側から前記車輪駆動用電動機の冷却部にオイルを流出させる調圧弁(例えば、後述の実施形態における調圧弁73)を設けるようにした。
この場合、オイルポンプから吐出されたオイルが第2の油路側に供給されると、潤滑油路内のオリフィスの前後に圧力差が生じ、オリフィスの前流側である分岐部側の圧力が次第に上昇する。こうして分岐部側の圧力が第2の設定圧以上に上昇すると、調圧弁が開き、分岐部側から車輪駆動用電動機の冷却部にオイルが供給されるとともに、潤滑部に供給されるオイルの圧力が第2の設定圧よりも低く制限される。
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、前記車輪駆動用電動機の冷却部は、前記冷却油路から導入されたオイルを前記車輪駆動用電動機のコイル(例えば、後述の実施形態におけるステータコイル14a)に直接吐出する噴射機構(例えば、後述の実施形態における噴射機構78)を備えた構成とした。
この場合、冷却油路にオイルが供給されると、そのオイルが噴射機構を介して車輪駆動用電動機のコイルに直接吹き付けられる。したがって、このときオイルが車輪駆動用電動機のコイルの全域に均一に勢い良くかかり、吹き付けるオイルが内部まで浸透し、コイルの全域をオイルによって効率良く冷却することが可能になる。
請求項7に記載の発明は、請求項5または6に記載の発明において、前記リリーフ弁と調圧弁の弁体(例えば、後述の実施形態におけるスプール79)を一体に形成するとともに、この弁体を前記分岐部側の圧力に応じて作動させ、この弁体を前記リリーフ弁及び調圧弁として機能させるようにした。
この場合、オイルポンプから吐出されたオイルが第2の油路側に供給されているときに、分岐部側の圧力が第2の設定圧まで高まると、弁体が冷却油路を開いて車輪駆動用電動機の冷却部にオイルを供給し、それに伴って潤滑油路側の供給圧が減圧される。そして、分岐部側の圧力がさらに高まって第1の設定圧以上になると、弁体がドレン通路を開いて第2の油路内のオイルを排出し、それによって第2の油路内の圧力が第1の設定圧よりも低く抑えられる。したがって、通常の使用状況下における潤滑油路の圧力制限と、オイル粘度上昇時にけるオイルのリリーフを一つの弁体によって行うことができ、このことから、製造コストの低減と、装置の軽量コンパクト化が可能になる。
この発明によれば、高圧を必要とする第1の油路にオイルを供給するときには、ポンプ駆動用電動機をトルク制御モードで制御し、低圧大流量を必要とする第2の油路にオイルを供給するときには、ポンプ駆動用電動機を速度制御モードで制御するため、ポンプ駆動用電動機の脱調や消費電流の増大等の不具合を招くことなく、共通のオイルポンプを有効に使用することが可能になる。
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
この実施形態は、図2に示す車両3の補助駆動用の駆動装置1内に設けられる油圧系にこの発明にかかる油圧回路の制御装置を適用したものである。
最初に、図2示す車両の全体構成と図3,図4に示す駆動装置1について説明する。
図2に示す車両3は、内燃機関4と電動機5が直列に接続された駆動ユニット6を有するハイブリッド車であり、駆動ユニット6の動力がトランスミッション7を介して前輪Wf側に伝達される一方で、この駆動ユニット6と別に設けられた補助駆動用の駆動装置1の動力が後輪Wr側に伝達されるようになっている。駆動装置1は電動機2(車輪駆動用電動機)によって駆動されるようになっている。駆動ユニット6の電動機5と後輪Wr側駆動装置1の電動機2は、PDU8(パワードライブユニット)を介してバッテリ9に接続され、バッテリ9からの電力供給と、各電動機5,2からバッテリ9へのエネルギー回生がPDU8を介して行われるようになっている。
図3は、駆動装置1の全体の縦断面図を示すものであり、同図において、10A,10Bは、車両の後輪側の左右の車軸である。駆動装置1のハウジング11は、両車軸10A,10Bのほぼ中間位置から一方の車軸10Bの外周側を覆うように設けられ、車両3(図2参照)の後部下方に車軸10Bとともに支持固定されている。また、ハウジング11は全体が略円筒状に形成され、その内部には、車輪駆動用の電動機2と、この電動機2の駆動回転を減速する遊星歯車式減速機12と、この減速機12の出力を左右の車軸10A,10Bに分配する差動装置13が車軸10Bと同軸になるように収容配置されている。なお、この実施形態の場合、遊星歯車式減速機12や差動装置13等が駆動装置1内における動力伝達装置を構成している。
ハウジング11の車輪側(図3中の右側)の端部内周には、電動機2のステータ14が固定設置され、このステータ14の内周側に環状のロータ15が回転可能に収容配置されている。ロータ15の内周部には車軸10Bの外周側を囲繞する円筒軸16が結合され、この円筒軸16が車軸10Bと同軸となるようにハウジング11の一方の端部壁17と中間壁18に軸受19を介して支持されている。また、円筒軸16の一端側の外周とハウジング11の端部壁17の間には、ロータ15の回転情報を電動機2の制御用コントローラ(図示せず)にフィードバックするためのレゾルバ20が設けられている。
また、遊星歯車式減速機12は、サンギヤ21と、このサンギヤ21に噛合される複数のプラネタリギヤ22と、これらのプラネタリギヤ22を支持するプラネタリキャリア23と、プラネタリギヤ22の外周側に噛合されるリングギヤ24とを備え、サンギヤ21から電動機2の駆動力が入力され、減速された駆動力がプラネタリキャリア23を通して出力されるようになっている。
サンギヤ21は、車軸10Bの外周側に同軸に配置されたスリーブ25の外周に一体に形成され、このスリーブ25の一端側が電動機2側の円筒軸16に一体回転可能に結合されている。また、プラネタリギヤ22は、サンギヤ21に直接噛合される大径の第1ギヤ26と、この第1ギヤ26よりも小径の第2ギヤ27を有し、これらの第1ギヤ26と第2ギヤ27が同軸にかつ軸方向にオフセットした状態で一体に形成されている。リングギヤ24は、ハウジング11内の第1ギヤ26の軸方向側方位置に回転可能に配置され、その内周面が小径の第2ギヤ27に噛合されている。リングギヤ24は後述する油圧クラッチ28(油圧式の断接装置)の回転ドラム29に一体回転可能に保持され、この回転ドラム29を介してハウジング11内に回転可能に支持されている。
一方、差動装置13は、内面側に回転可能なピニオン30が突設されたディファレンシャルケース31と、このディファレンシャルケース31内においてピニオン30,30に噛合される一対のサイドギヤ32a,32bを備え、これらの各サイドギヤ32a,32bが左右の車軸10A,10Bに夫々結合されている。ディファレンシャルケース31の外側面には、遊星歯車式減速機12の前述のプラネタリキャリア23が一体に延設されている。なお、ディファレンシャルケース31は軸受33を介してハウジング11の車体中心側の端部壁34と中間壁18に支持されている。
また、ハウジング11内の前記リングギヤ24と端部壁34の間には円筒状の空間部が確保され、その空間部内に油圧クラッチ28が配置されている。油圧クラッチ28は、ハウジング11の内周面にスプライン嵌合された複数の固定プレート35と、回転ドラム29の一端側外周面にスプライン嵌合された複数の回転プレート36が軸方向に交互に配置され、これらのプレート35,36が環状のピストン37によって圧接及び解除操作されるようになっている。ピストン37は、ハウジング11の端部壁34に形成された環状のシリンダ室38に進退自在に収容されており、シリンダ室38への高圧オイルの導入によってピストン37を前進させ、シリンダ室38からオイルを排出することによってピストン37を後退させる。なお、油圧クラッチ28は図1に示す油圧回路39に接続されているが、この油圧回路39については後に詳述する。
この油圧クラッチ28の場合、固定プレート35がハウジング11に回転を係止される一方で、回転プレート36がリングギヤ24を一体に支持しているため、両プレート35,36がピストン37によって圧接されると、両プレート35,36間の摩擦係合によってリングギヤ24に制動力が作用し、その状態からピストン37による圧接が解除されると、リングギヤ24の自由な回転が許容される。
一方、ハウジング11の車輪側の端部壁17の外側には、図3,図4に示すように油圧クラッチ28と電動機2の冷却部やハウジング11内の(動力伝達装置の)潤滑部にオイルを供給するためのオイルポンプ40と、このオイルポンプ40を駆動するためのポンプ駆動用電動機41と、油圧クラッチ28に供給する前段階のオイルを蓄圧状態で貯留するアキュムレータ42が設けられている。これらは、一体ブロック状になってカバー43内に収容され、カバー43とともに端部壁17に固定されている。
ポンプ駆動用電動機41は、図4に拡大して示すように環状のロータ44を有するブラシレスモータが用いられ、ロータ44よりも一回り大きい環状のステータ45がブラケット46を介して端部壁17の外面に固定されると共に、ロータ44の内周面に固定されたスリーブ47が端部壁17とブラケット46に軸受48を介して支持されている。ロータ44とステータ45は、この状態において車軸10Bの外周側に同軸に配置されている。
オイルポンプ40は、外接形ギヤポンプが用いられ、ポンプ作用を成すギヤ49の対が電動機41の外周側に並列に並んで配置されている。そして、このオイルポンプ40の一方のギヤ49には、歯車伝達機構50を介して電動機41の回転が伝達されるようになっている。
また、アキュムレータ42は、軸方向に奥行きを持つ円環状の容積室51がカバー43の端部内周縁に一体に形成されている。この容積室51内には、環状のピストン52が進退自在に収容され、このピストン52が蓄圧用のスプリング53によって付勢されている。
以上の構成の駆動装置1によって後輪Wr側の車軸10A,10Bを駆動する場合には、オイルポンプ40の油圧を油圧クラッチ28に供給して同クラッチ28をオンにし、固定プレート35と回転プレート36を摩擦係合させることによってリングギヤ24をハウジング11に対して固定する。こうしてリングギヤ24が固定されると、遊星歯車式減速機12は減速比が固定され、サンギヤ21とプラネタリキャリア23の間でロスなく駆動力が伝達されるようになる。したがって、このとき電動機2の駆動力は、遊星歯車式減速機12によって設定減速比に減速され、差動装置13を通して車両左右の車軸10A,10Bに伝達される。
また、この駆動装置1による走行が行われているときに、例えば、下り坂等で後輪Wr側の回転速度が電動機2側の回転速度よりも大きくなった場合には、油圧クラッチ28内のオイルを排出することによって同クラッチ28をオフにし、それによってリングギヤ24の制動を解放する。こうしてリングギヤ24の回転が自由になると、車軸10A,10B側の余剰回転に応じてリングギヤ24がハウジング11内で空転するようになり、その結果、電動機2のロータ15が車軸10A,10B側の回転力によって強制的に回されることがなくなる。
したがって、この駆動装置1においては、電動機2の過剰回転の防止と、車軸フリクションの発生防止を図ることができる。
ここで、図1に示す油圧回路39について説明する。この油圧回路39の制御系にはこの発明にかかる油圧回路の制御装置が採用されている。
油圧回路39は、オイルポンプ40から吐出されたオイルを、電磁弁から成るパイロット操作弁55と切換弁56を介してクラッチ側油路58と低圧油路57に選択的に切り換えられるようになっており、低圧油路57は電動機2の冷却部と減速機12や差動装置13等の動力伝達装置の潤滑部にオイルを供給するためにハウジング11内の適宜位置に連通している。クラッチ側油路58と切換弁56の間には、逆止弁61が介装され、クラッチ側油路58から切換弁56方向へのオイルの逆流が防止されている。また、クラッチ側油路58には、電磁弁からなるクラッチ操作弁59が介装されるとともに、クラッチ操作弁59よりも上流側にアキュムレータ42と導通する分岐油路60が設けられている。この分岐油路60には、アキュムレータ42の圧力を監視するための圧力センサ62が設けられ、この圧力センサ62の検出信号がコントローラ110(ECU)に入力されるようになっている。なお、クラッチ側油路58は、油圧クラッチ28を断接操作するために高圧を必要とする油路であり、この発明における第1の油路を構成している。また、低圧油路57は冷却や潤滑のために低圧大流量を必要とする油路であり、この発明における第2の油路を構成している。
また、油圧回路39内のパイロット操作弁55と切換弁56は、この発明における油路切換手段を構成している。
切換弁56は、オイルポンプ40と逆止弁61を結ぶポンプ油路111を低圧油路57に対して連通、遮断するスプール112と、このスプール112を図1中左側の位置に付勢するスプリング113とを備えている。スプール112の同図中左側の端面には、背圧通路114を介してポンプ油路111の圧力が常時作用し、同図中右側の端面にはパイロット通路115を介してパイロット操作弁55で作られた操作圧が作用するようになっている。
パイロット操作弁55は、コントローラ110によって制御される電磁三方弁で構成されており、そのソレノイドへの通電時(オン時)に、ポンプ油路111をパイロット通路115に接続して、スプール112の図中右側の端面にポンプ油路111の圧力を作用させる。このとき、スプール112の両側の端面には同圧が作用するため、スプール112はスプリング113の力によって図中左方向に移動し、低圧油路57を遮断してポンプ油路111をクラッチ側油路58にだけ接続する。また、パイロット操作弁55は、ソレノイドの通電停止時(オフ時)には、ポンプ油路111とパイロット通路115の接続を断つと同時にパイロット通路115をドレンポート116に接続し、スプール112の図中右側の端面に作用する圧力を開放する。このとき、スプール112は図中左側の端面に作用するポンプ油路111の圧力によって右方向に移動し、ポンプ油路111を低圧油路57に連通させる。
したがって、オイルポンプ40に対するクラッチ側油路58と低圧油路57の接続はパイロット操作弁55のオン・オフ操作によって制御される。
クラッチ操作弁59は、パイロット操作弁55と同様にコントローラ110によって制御される電磁三方弁で構成されており、そのソレノイドへの通電時に、アキュムレータ42に導通する分岐油路60を油圧クラッチ28に接続して同クラッチ28を係合し、また、ソレノイドの通電停止時には、分岐油路60側との接続を断ち油圧クラッチ28をドレンポート117に接続することによって油圧クラッチ28の係合を解除する。
また、オイルポンプ40を駆動するポンプ駆動用電動機41は、PDU8(図2参照)を介してバッテリ9(図2参照)から電力供給を受けるとともに、モータドライバ回路118を介してコントローラ110によって駆動制御される。
コントローラ110は、車両の図示しないメインコントローラからの指令を受けてポンプ駆動用電動機41の駆動を開始し、アキュムレータ42内の圧力Poilが油圧クラッチ28の断接操作が可能な一定圧力範囲内(AL≦Poil≦AH)に維持されるようにパイロット操作弁55とポンプ駆動用電動機41を制御するようになっている。ポンプ駆動用電動機41の運転モードは、図5に示すように、Hiモード、Lowモード、Iniモードの三つのモードがモータドライバ回路118に用意されており、コントローラ110からのモード切換指令によってこれらのモードが適宜切り換えられる。
ここで、各運転モードについて説明すると、Hiモードは、通常の運転状況でオイルポンプ40を高圧小流量で運転するときのモードであり、コントローラ110の電流指示に基づいてポンプ駆動用電動機41をトルク制御する。
Lowモードは、通常の運転状況でオイルポンプ40を低圧大流量で運転するときのモードであり、コントローラ110の回転速度指示に基づいてポンプ駆動用電動機41を速度制御する。
Iniモードは、ポンプ駆動用電動機41の起動直後の運転状況でHiモード時よりも大電流を流して運転するときのモードであり、コントローラ110の電流指示に基づいてポンプ駆動用電動機41をトルク制御する。
したがって、コントローラ110とモータドライバ回路118は、ポンプ駆動用電動機41に対してHiモードとIniモードではトルク制御で制御を行い、Lowモードでは速度制御で制御を行う。
また、コントローラ110は、オイルポンプ40から吐出されたオイルを、クラッチ側油路58と低圧油路57のいずれに供給するかを選択する油路選択手段120と、この油路選択手段120の選択結果に応じてパイロット操作弁55のオン・オフとポンプ駆動用電動機41の制御モードの切り換えを制御する制御手段121と、を備えている。この実施形態の場合、油路選択手段120は、分岐通路60にある圧力センサ62から圧力信号を受け、その信号を基にしてオイルを供給する油路を選択するようになっている。
具体的には、コントローラ110は、圧力センサ62の信号を通してアキュムレータ42内の圧力Poilを常時監視し、油路選択手段120は、圧力Poilが下限設定圧ALを下回っているときにクラッチ側油路58を選択し、圧力Poilが上限設定圧AHを上回っているときには低圧油路57を選択する。そして、油路選択手段120がクラッチ側油路58を選択したときには、パイロット操作弁55をオンにしてポンプ油路111をクラッチ側油路58にのみ接続し、ポンプ駆動用電動機41の制御モードをトルク制御モードであるHiモードに切り換える。一方、油路選択手段120が低圧油路57を選択したときには、パイロット操作弁55をオフにしてポンプ油路111を低圧油路57に接続し、ポンプ駆動用電動機41の制御モードを速度制御モードであるLowモードに切り換える。
なお、コントローラ110の入力側には車速センサ122と油温センサ123が接続されており、制御モードがLowモードで、かつ油圧クラッチ28が動力伝達を遮断した状態のとき(二輪駆動状態のとき)に、これらのセンサ122,123の出力信号に基づいてポンプ駆動用電動機41の運転を停止するかどうかを判断するようになっている。上記の条件下において、車速が設定車速V1よりも低く、かつ油温が設定温度T1よりも低い場合には、コントローラ110はポンプ駆動用電動機41の運転を停止する。
以下、コントローラ110による制御を、図6,図7に示すフローチャートを参照して説明する。
S101では、圧力センサ63からの検出信号を受け、ここでアキュムレータ42の圧力Poilを検出する。次に、S102で、モータドライバ回路118からの起動完了信号(通常の制御モードへの移行を許可する信号)が入力されたことを確認し、起動完了信号の入力があったときにはS103に進み、入力がない場合には、S108に進んでポンプ駆動用電動機41の運転モードをIniモードに設定する。
S103においては、アキュムレータ42の圧力Poilが上限設定圧AHを上回っているかどうかを判断し、上回っているときには、S104に進んでポンプ駆動用電動機41の運転モードをLowモードに設定する。一方、アキュムレータ42の圧力Poilが上限設定圧AHを上回っていない場合には、S105に進み、ここでアキュムレータ42の圧力Poilが下限設定圧ALを下回っているかどうかを判断する。このとき、圧力Poilが下限設定圧ALを下回っている場合には、S106に進んでポンプ駆動用電動機41の運転モードをHiモードに設定し、下限設定圧ALを下回っていない場合には、S107に進んで運転モードを現在のモードと同じモードに設定する。
S104,S106,S107,S108のいずれのステップに進んだ場合にも、これらの処理の後にはすべてS109に進み、その後のステップにおいて前段で設定した各運転モードとその他の車両条件に応じて夫々異なる制御を実行する。
S109においては、設定された運転モードがHiモードであるかどうかを判断し、Hiモードである場合には、S110に進み、Hiモードでない場合には、S112に進む。S110では、油圧クラッチ28の接続を行うか否かに拘らずアキュムレータ42側に高圧のオイルを供給する必要のあるHiモードであることから、ポンプ駆動用電動機41の制御をトルク制御に設定し、つづくS111において、ポンプ駆動用電動機41の電流指示を電動機負荷圧力に応じた電流Ihに設定するとともに、パイロット操作弁55をオンにしてオイルポンプ40の吐出オイルをクラッチ側油路58(アキュムレータ42)に供給する。
また、S109からS112に進んだ場合には、設定された運転モードがLoモードであるかどうかを判断し、Loモードである場合には、S113に進み、Loモードでない場合には、S119に進む。S119に進んだ場合には、Iniモードであることから、S119で、ポンプ駆動用電動機41の制御をトルク制御に設定した後に、S120において、ポンプ駆動用電動機41の電流指示を起動時電流I1に設定してパイロット操作弁55をオフにする。
S113においては、クラッチ操作弁59がオンかどうかを判断し、オンの場合にはS114に進み、オフの場合にはS116に進む。S114に進んだ場合には、アキュムレータ42の圧力が設定圧範囲にある状態において、Loモードのまま油圧クラッチ28の係合が行われるため、ここでポンプ駆動用電動機41の制御を速度制御に設定し、さらに、つづくS115において、ポンプ駆動用電動機41の回転数指示をNplに設定してパイロット操作弁55をオフにする。
また、クラッチ操作弁59がオフ状態でS116に進んだ場合には、ここで、現在の車速Vcarが設定車速V1よりも低いかどうかを判断し、設定車速V1以上の場合には、油圧クラッチ28の係合時と同様にS114に進み、ポンプ駆動用電動機41の制御を速度制御に設定する。また、車速Vcarが設定車速V1よりも低い場合には、S117に進み、さらに、ここで現在の油温Toilが設定油温T1よりも低いかどうかを判断する。このとき油温Toilが設定油温T1以上の場合には、やはり油圧クラッチ28の係合時と同様にS114に進んでポンプ駆動用電動機41の制御を速度制御に設定する。
一方、油温Toilが設定油温T1よりも低い場合には、S118に進み、ポンプ駆動用電動機41をオフにするとともに、パイロット操作弁55をオフにする。つまり、S118に進む場合には、Loモードで、かつ、クラッチ操作弁59がオフ状態にあるときに、車速Vcarも油温Toilも充分に低いのであるから、クラッチ側油路58にも低圧油路57にもオイルを供給する必要がないと判断してオイルポンプ40の作動を停止させる。
制御の流れは以上の通りであるが、実際の運転時における作動は、例えば、図8のタイミングチャートのようになる。以下、このタイミングチャートについて説明する。
(イ)は、ポンプ駆動用電動機41が停止した状態である。(ロ)の、作動開始時に、アキュムレータ42の圧力が下限設定圧ALよりも低い場合には、コントローラ110が電動機(EOP)負荷圧力PHに応じた電流を指示し、ポンプ駆動用電動機41をトルク制御にて始動させる。そして、アキュムレータ42の圧力が上限設定圧AHに達するまでの(ハ)の状態ではパイロット操作弁55をオンにして高負荷運転を行う。
(ニ)において、アキュムレータ42の圧力が上限設定圧AHに達すると、パイロット操作弁55をオフにしてオイルポンプ40に接続される油路を低負荷側の低圧油路57に切り換え、このとき、コントローラ110が電動機(EOP)回転数Nplを指示し、ポンプ駆動用電動機41を回転速度制御にて運転する。また、(ニ)においては、クラッチ操作弁59がオンになって車両が四輪駆動に切り換わる。アキュムレータ42の圧力が下限設定圧ALに達するまでの(ホ)の状態では、パイロット操作弁55をオフのままにして低負荷運転を行う。
(ヘ)において、アキュムレータ42の圧力が下限設定圧ALに達すると、パイロット操作弁55をオンにしてオイルポンプ40に接続される油路を高負荷側のクラッチ側油路58に切り換え、電動機(EOP)負荷圧力PHに応じた電流を指示し、ポンプ駆動用電動機41をトルク制御にて運転を行う。このときからアキュムレータ42の圧力が上限設定圧AHに達するまでの(ト)の状態では、パイロット操作弁55をオンのままにして高負荷運転を行う。
(チ)において、アキュムレータ42の圧力が再度上限設定圧AHに達すると、パイロット操作弁55をオフにして、(ニ)と同様にオイルポンプ40に接続される油路を低圧油路57に切り換え、電動機(EOP)回転数Nplを指示してポンプ駆動用電動機41を回転速度制御にて運転する。
(リ)においては、クラッチ操作弁59がオフになって車両が二輪駆動に切り換わる。このとき、アキュムレータ42の圧力は下限設定圧ALと上限設定圧AHの間の設定圧力範囲内にあり、油温ToilもT1よりも低温であるが、車速VcarがV1以上であるため、ポンプ駆動用電動機41は停止せずに運転状態を維持する。つまり、車速Vcarが高く動力伝達装置の潤滑を必要とすることから、ポンプ駆動用電動機41の運転が続けられる。この状態から(ヌ)において、車速VcarがV1よりも低下すると、低圧油路57に対するオイルの供給を停止しても潤滑と冷却のいずれにおいても問題がないものと判断し、ポンプ駆動用電動機41の運転を停止する。
また、図9は他の運転状況下でのタイミングチャートである。
このタイミングチャートは、前半の運転状況は図8のものと同様であるが、後半の特に(リ)から(ヌ)にかけての運転状況が図8のものと一部異なっている。
即ち、(リ)においては、クラッチ操作弁59がオフになって車両が二輪駆動に切り換わるが、このときアキュムレータ42の圧力は下限設定圧ALと上限設定圧AHの間の設定圧力範囲内にあり、車速VcarもV1よりも低速であるが、油温ToilがT1以上であるために、ポンプ駆動用電動機41は停止せずに運転状態を維持している。つまり、この場合には、油温Toilが高く車輪駆動用電動機2の冷却を続ける必要があることから、ポンプ駆動用電動機41の運転が続けられる。この状態から(リ)において、油温ToilがT1よりも低下すると、低圧油路57に対するオイルの供給を停止しても潤滑と冷却のいずれにおいても問題がないものと判断し、ポンプ駆動用電動機41の運転を停止する。
つづいて、図1に示す油圧回路39の低圧油路57側の詳細について以下に説明する。
低圧油路57は、切換弁56に接続される上流側油路57aが潤滑油路70と冷却油路71に分岐している。潤滑油路70は、動力伝達装置(減速機12や差動装置13)の潤滑部にオイルを潤滑油として供給し、冷却油路71は、車輪駆動用の電動機2の冷却部(冷却を要する部位)にオイルを冷却油として供給する。そして、潤滑油路70には、オリフィス72が設けられ、冷却油路71には、このオリフィス72との協働によって低圧油路57内の圧力を調圧し、かつリリーフ機能を備えた調圧弁73が介装されている。
潤滑油路70は、ハウジング11内の、減速機12や差動装置13にオイルを供給し得る適宜位置に開口し、冷却油路71は、図10に示すように電動機2のステータコイル14a(コイル)の周囲を囲繞するステータカバー74に接続されている。このステータカバー74は、図3に示すハウジング11と一体に設けられ、その内部の上半位置には略円弧状のオイル充填室75が形成されている。このオイル充填室75は、導入ポート76を介して冷却油路71に接続される一方で、内周面に複数形成された小径の噴射孔77を通してステータコイル14aの外表面にオイルを直接的に吐出し得るようになっている。このステータカバー74に形成されるオイル充填室75と噴射孔77は、ステータコイル14aにオイルを直接する吐出する噴射機構78を構成している。この噴射機構78の場合、噴射孔77の径が小径であることから、オイル充填室75内の圧力が所定圧に達するまでは噴射孔77からステータコイル14a側にオイルが吐出されず、オイル充填室75内の圧力が所定圧以上に高まった時点でオイルが小さな粒状になってステータコイル14aに吐出される。
調圧弁73は、図11に示すように弁体であるスプール79が弁室80内に摺動自在に収容され、潤滑油路70と冷却油路71の分岐部81側の圧力に応じたスプール79の変位によって潤滑油路70内の圧力を調整し、かつ、分岐部81の圧力が設定圧以上に上昇したときに内部のオイルをドレンさせるようになっている。
具体的には、弁室80の軸方向の略中央位置には、冷却油路71の分岐部81側に接続される流入ポート82と、電動機2の冷却部側に接続される流出ポート83が軸方向にオフセットして設けられ、弁室80の流出ポート82寄りの一端部と流入ポート83寄りの他端部には操作圧ポート84と大気ポート85が夫々設けられ、流入ポート83と大気ポート85の間にはドレンポート86が設けられている。操作圧ポート84は、圧力誘導路87を介して分岐部81側に接続され、圧力誘導路87には、過敏な圧力変動を抑制するためのオリフィス88が設けられている。また、弁室80の他端部とスプール79の間にはスプリング89が介装され、このスプリング89によってスプール79が常時弁室80の一端部側に付勢されている。一方、スプール79の外周面には、第1,第2,第3ランド部90A,90B,90Cが環状溝91A,91Bを間に挟んで軸方向に離間して形成されている。スプール79は、分岐部81の圧力が充分に低い初期状態において、図11に示すように第1,第2ランド部90A,90Bが流出ポート83と他のポート84,82との連通を遮断し、かつ、第2,第3ランド部90B,90Cが流入ポート82と他のポート83,84との連通を遮断するようになっている。
この調圧弁73の場合、図11に示す初期状態から分岐部81側の圧力が流入ポート82と操作圧ポート84に導入されると、流入ポート82では第2ランド部90Bと第3ランド部90Cの同面積の対向面に作用する推力が相互に相殺され、操作圧ポート84に作用する図中右向きの推力とスプリング89の反力とのバランスによってスプール79が作動する。そして、この調圧弁73においては、分岐部81側の圧力がある設定圧(第2の設定圧)になると、第2のランド部90Bの変位によって流入ポート82と流出ポート83が相互に連通し、分岐部81側から冷却油路71を通ってステータカバー74のオイル充填室75にオイルが供給される。このとき、分岐部81から潤滑油路70に供給されるオイルの流量が減少し、潤滑油路70の圧力が第2の設定圧よりも低く抑制される。
また、温度低下に伴ってオイルの粘度が高まり、それに伴って冷却油路71のオイル抵抗が高まると、調圧弁73の流入ポート82から流出ポート83にオイルが流れ難くなる結果、分岐部81側を含む低圧油路57内の圧力が次第に高まる。こうして、分岐部81側の圧力が次第に高まると、操作圧ポート84を通してスプール79に作用する推力も高まり、分岐部81側の圧力が第2の設定圧よりも高い第1の設定圧に達すると、図12に示すように、第3のランド部90Cの変位によってドレンポート86が開き、流入ポート82からドレンポート86にオイルが排出される。これにより、低圧油路57全体の圧力が第1の設定圧よりも高くなるのが抑制される。
なお、オイルポンプ40の吐出配管には、図1に示すように高圧用リリーフ弁95が設けられ、これによってクラッチ側油路58に供給されるオイルの圧力が規定圧以下に制限されている。前記の第2の設定圧は、この高圧用リリーフ弁95による規定圧よりも低い圧となっている。
以上説明したように、この油圧回路(39)の制御装置は、高圧を必要とするクラッチ側油路58にオイルを供給するときには、ポンプ駆動用電動機41をトルク制御で制御し、低圧大流量を必要とする低圧油路57にオイルを供給するときには、ポンプ駆動用電動機41を速度制御で制御するため、油圧クラッチ28の操作に伴う油圧負荷の大きな変動によってポンプ駆動用電動機41が脱調する不具合を確実に防止でき、しかも、低圧油路57に低圧大流量のオイルを流すときには、ポンプ駆動用電動機41の過回転による必要外の電流消費を低減することができる。
また、この油圧回路の制御装置においては、クラッチ側油路58のアキュムレータ42側の圧力を圧力センサ62によって常時監視し、アキュムレータ42側の検出圧が設定圧力範囲から外れたときに油路選択手段120がクラッチ側油路58を選択するため、常に、クラッチ側油路58の要求に応じた油路選択と、その選択に基づく最適な電動機制御モードを得ることができる。
さらに、この油圧回路の制御装置の場合、オイルを潤滑や冷却のために流す低圧油路57にリリーフ機能を備えた調圧弁73が介装されているため、低温時にオイルの粘度上昇が生じても、調圧弁73のスプール79がドレンポート86を開くことによって低圧油路57内の圧力を第1の設定圧よりも低く制限することができる。したがって、この装置においては、ポンプ駆動用電動機41が速度制御モードで運転しているときに、オイルの粘度変化に起因した過負荷が電動機41に作用することが無い。このため、ポンプ駆動用電動機41のエネルギー効率を高めることができ、しかも、速度制御されているポンプ駆動用電動機41が過負荷によって脱調するのを未然に防止することができる。
特に、この実施形態のようにセンサレスタイプの電動機41によってオイルポンプ40を作動させる場合には、所定回転数以下のポンプ回転数制御が難しいため、この実施形態のような調圧弁73の採用は有効である。
また、この油圧回路の制御装置においては、潤滑油路70と冷却油路71に分岐する低圧油路57に対し、潤滑油路70にオリフィス72が介装される一方で、冷却油路71に調圧弁73が設けられているため、通常作動時に潤滑部に供給されるオイルの圧力を調圧弁73によって第2の設定圧よりも低く制限することができる。
そして、この実施形態の場合、調圧弁71の一つのスプール79によって、通常使用時における潤滑油路70の圧力調整と、異常高圧時の低圧油路57のオイルリリーフを行うことができるため、2種の弁体を別々に設ける場合に比較して、製造コストを低減することができるとともに、装置を軽量コンパクト化することができる。
なお、この発明は上記の実施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の設計変更が可能である。例えば、以上の実施形態においては、補助駆動用の駆動装置1の内部のクラッチ制御用の油路と冷却/潤滑用の油路を切り換える油圧回路39にこの発明にかかる制御装置を適用したが、この発明の適用は駆動装置1に限らず、高圧を必要とする油路と低圧大流量を必要とする油路を切り換えする油圧回路を持つ装置であれば、他の装置にも適用可能である。
また、上記の実施形態では、コントローラ110内の油路選択手段120が、第1の油路であるクラッチ側油路58内の圧力(アキュムレータ42の圧力)を基にして油路を選択するようにしているが、油圧回路の適用用途等によっては、低圧大流量を必要とする第2の油路側の流量を基にして油路を選択するようにしても良い。
また、上記の実施形態においては、油温Toilを検出して、その油温Toilから車輪駆動用電動機2の温度を間接的に求めるようにしているが、車輪駆動用電動機2に温度センサを設けて電動機2の温度を直接的に求めたり、車輪駆動用電動機2に通電する電流から電動機2の温度を推測するようにしても良い。
この発明の一実施形態を示すものであり、オイルポンプの油圧回路とポンプ駆動用電動機の制御系を併せて記載した概略構成図。 同実施形態の示す車両の概略構成図。 同実施形態を示すものであり、ポンプ駆動用電動機を採用した駆動装置の縦断面図。 同実施形態を示す図3の一部を拡大した断面図。 同実施形態を示すポンプ駆動用電動機の制御系の概略構成図。 同実施形態を示すコントローラの制御の流れを示すフローチャート。 同実施形態を示すコントローラの制御の流れを示すフローチャート。 同実施形態を示すタイミングチャート。 同実施形態を示す別パターンのタイミングチャート。 同実施形態を示す電動機の冷却部構造を示す断面図。 同実施形態を示す調圧弁の調圧作動時の断面図。 同実施形態を示す調圧弁のリリーフ作動時の断面図。
符号の説明
1…駆動装置
2…電動機(車輪駆動用電動機)
12…遊星歯車式減速機(動力伝達装置)
13…差動装置(動力伝達装置)
14a…ステータコイル(コイル)
28…油圧クラッチ(油圧式の断接手段)
39…油圧回路
40…オイルポンプ
41…ポンプ駆動用電動機
55…パイロット操作部(油路切換手段)
56…切換弁(油路切換手段)
57…低圧油路(第2の油路)
58…クラッチ側油路(第1の油路)
70…潤滑油路
71…冷却油路
72…オリフィス
73…調圧弁
78…噴射機構
79…スプール(弁体)
81…分岐部
118…モータドライバ回路(制御モード切換手段)
120…油路切換手段
121…制御手段

Claims (7)

  1. 高圧を必要とする第1の油路と、低圧大流量を必要とする第2の油路に電動式のオイルポンプによって選択的にオイルを供給する油圧回路の制御装置において、
    前記オイルポンプを、前記第1の油路と第2の油路のいずれかに接続切り換えする油路切換手段と、
    ポンプ駆動用電動機の制御モードをトルク制御モードと速度制御モードに切り換え可能な制御モード切換手段と、
    前記オイルポンプから吐出されたオイルを、前記第1の油路と第2の油路のいずれに供給するかを選択する油路選択手段と、
    この油路選択手段の選択結果に応じて、前記油路切換手段と制御モード切換手段を夫々制御する制御手段と、を備え、
    前記制御手段が、油路切換手段をオイルポンプと第1の油路を接続するように制御するときには、制御モード切換手段をトルク制御モード側に切り換え、油路切換手段をオイルポンプと第2の油路を接続するように制御するときには、制御モード切換手段を速度制御モード側に切り換えるようにしたことを特徴とする油圧回路の制御装置。
  2. 前記油路選択手段が、前記第1の油路の圧力、または、前記第2の油路の流量に基づいてオイルを供給する油路を選択することを特徴とする請求項1に記載の油圧回路の制御装置。
  3. 車両の車輪を駆動する車輪駆動用電動機と、
    この車輪駆動用電動機の動力を車輪に伝達する動力伝達装置と、
    この動力伝達装置に設けられて、前記車輪駆動用電動機と車輪の間の動力の断接を行う油圧式の断接装置と、
    を備えた車両の駆動装置にあって、
    前記第1の油路を前記油圧式の断接装置に接続するとともに、
    前記第2の油路を前記車輪駆動用電動機の冷却部、及び/または、前記動力伝達装置の潤滑部に接続し、
    前記断接装置側の油路にオイルを供給するときには、前記ポンプ駆動用電動機をトルク制御モードで制御し、
    前記車輪駆動用電動機の冷却部、及び/または、前記動力伝達装置の潤滑部にオイルを供給するときには、前記ポンプ駆動用電動機を速度制御モードで制御することを特徴とする請求項1または2に記載の油圧回路の制御装置。
  4. 前記第2の油路に、前記第1の油路の規制圧よりも低い第1の設定圧以上の圧力が作用したときに、第2の油路内のオイルをドレン通路に排出するリリーフ弁を設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の油圧回路の制御装置。
  5. 前記第2の油路は、前記動力伝達装置の潤滑部に連通する潤滑油路と、
    前記車輪駆動用電動機の冷却部に連通する冷却油路と、に分岐し、
    前記潤滑油路にはオリフィスを設け、
    前記冷却油路には、前記潤滑油路との分岐部側の圧力が、前記第1の設定圧よりも低い第2の設定圧以上になったときに、前記分岐部側から前記車輪駆動用電動機の冷却部にオイルを流出させる調圧弁を設けたことを特徴とする請求項3または4に記載の油圧回路の制御装置。
  6. 前記車輪駆動用電動機の冷却部は、前記冷却油路から導入されたオイルを前記車輪駆動用電動機のコイルに直接吐出する噴射機構を備えていることを特徴とする請求項5に記載の油圧回路の制御装置。
  7. 前記リリーフ弁と調圧弁の弁体を一体に形成するとともに、この弁体を前記分岐部側の圧力に応じて作動させ、この弁体を前記リリーフ弁及び調圧弁として機能させることを特徴とする請求項5または6に記載の油圧回路の制御装置。

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