JP2008291920A - オイルポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高効率なオイルポンプ装置、を提供する。
【解決手段】オイルポンプ装置１０は、トルクコンバータ２１と、オイルポンプ３１とを備える。トルクコンバータ２１は、回転力が入力されるインペラ２２と、オイルを介在させてインペラ２２から回転力が伝達されるタービン２４とを含む。オイルポンプ３１は、アウターギヤ３３およびインナーギヤ３４を含む。オイルポンプ３１は、アウターギヤ３３とインナーギヤ３４との回転差に応じたオイル量を吐出し、トルクコンバータ２１に供給されるオイルを循環させる。アウターギヤ３３およびインナーギヤ３４には、それぞれインペラ２２およびタービン２４の回転力が伝達される。
【選択図】図２

Description

この発明は、一般的には、オイルポンプ装置に関し、より特定的には、トルクコンバータに供給されるオイルを循環させるオイルポンプ装置に関する。

従来のオイルポンプ装置に関して、たとえば、特開２００３−２７８６６８号公報には、ギヤ側面とポンププレートとの摺接による油膜切れのため両者の間に焼き付きが発生することを防ぐ自動変速機用オイルポンプが開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された自動変速機用オイルポンプは、ドライブギヤと、ドライブギヤとは偏心して配置され、かつドライブギヤと噛み合うドリブンギヤとを含むギヤ式ポンプである。ドライブギヤは、トルクコンバータのポンプインペラに接続されたポンプインペラハブに結合されている。
特開２００３−２７８６６８号公報

上述の特許文献１では、ポンプインペラハブに結合されたドライブギヤが、エンジンの出力を受けて回転し、オイルを吐出する。このような構成では、吐出されるオイル量がエンジンの出力回転数に応じて決定される。このため、トルクコンバータでの発熱量が小さく、トルクコンバータ内のオイルを冷却する必要のない場合に、オイルポンプからトルクコンバータに必要量以上のオイルが供給されることがある。この場合、オイルポンプの効率が低下する。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、高効率なオイルポンプ装置を提供することである。

この発明に従ったオイルポンプ装置は、トルクコンバータと、第１オイルポンプとを備える。トルクコンバータは、回転力が入力されるインペラと、オイルを介在させてインペラから回転力が伝達されるタービンとを含む。第１オイルポンプは、第１回転体および第２回転体を含む。第１オイルポンプは、第１回転体と第２回転体との回転差に応じたオイル量を吐出し、トルクコンバータに供給されるオイルを循環させる。第１回転体および第２回転体には、それぞれインペラおよびタービンの回転力が伝達される。

このように構成されたオイルポンプ装置によれば、第１回転体および第２回転体にはそれぞれインペラおよびタービンの回転力が伝達されるため、第１オイルポンプからトルクコンバータに供給されるオイル量を、インペラおよびタービンの回転差に応じて変化させることができる。これにより、第１オイルポンプは、トルクコンバータでのオイルの発熱量に応じた吐出量を発生させるため、オイルポンプの効率を向上させることができる。

また好ましくは、オイルポンプ装置は、タービンから回転力が入力される動力伝達装置と、第２オイルポンプとをさらに備える。第２オイルポンプは、少なくとも、動力伝達装置に供給されるオイルを循環させる。このように構成されたオイルポンプ装置によれば、トルクコンバータに供給されるオイルを高効率に循環させる第１オイルポンプを設けることにより、第２オイルポンプの小容量化を図ることができる。

また好ましくは、第１回転体および第２回転体は、それぞれインペラおよびタービンに対して固定されている。このように構成されたオイルポンプ装置によれば、第１回転体および第２回転体をそれぞれインペラおよびタービンと一体に回転させる。これにより、第１オイルポンプは、インペラおよびタービンの回転差に応じたオイル量を吐出する。

また好ましくは、第１オイルポンプは、ギヤ式ポンプまたはベーン式ポンプである。このように構成されたオイルポンプ装置によれば、第１オイルポンプは、ギヤまたはロータからなる第１回転体と第２回転体との回転差に応じたオイル量を吐出する。

また好ましくは、第１オイルポンプは、トルクコンバータに内蔵される。このように構成されたオイルポンプ装置によれば、第１オイルポンプがオイルで満たされたトルクコンバータの内部に配置されるため、第１オイルポンプからのオイル漏れを厳密に管理する必要がなくなる。

以上説明したように、この発明に従えば、高効率なオイルポンプ装置を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

図１は、この発明の実施の形態におけるオイルポンプ装置を搭載した車両のパワートレーンを示す模式図である。

図１を参照して、パワートレーンは、エンジン１００と、トルクコンバータ２１と、自動変速機構５１と、ＥＣＵ（electronic control unit）３００とを含む。内燃機関としてのエンジン１００の種類は、特に限定されず、たとえばガソリンエンジンであってもよいしディーゼルエンジンであってもよい。

トルクコンバータ２１は、入力側（エンジン１００側）に配置されるインペラ２２と、出力側（自動変速機構５１側）に配置されるタービン２４とを含む。トルクコンバータ２１は、インペラ２２とタービン２４とを直結状態にするロックアップクラッチ２８と、トルク増幅機能を発現するステータ２７とを含む。

エンジン１００の出力軸は、インペラ２２に接続されている。エンジン１００の出力軸回転数は、エンジン回転数センサ２００により検知される。エンジン１００の出力軸回転数（Ｎｅ）と、トルクコンバータ２１の入力軸回転数、すなわちインペラ２２の回転数（Ｎｅ）とは、等しくなる。タービン２４は、変速機入力軸５６に接続されている。タービン２４は、変速機入力軸５６を介して自動変速機構５１に接続されている。トルクコンバータ２１の出力軸回転数、すなわちタービン２４の回転数（Ｎｔ）は、タービン回転数センサ２１０により検知される。自動変速機構５１の出力軸回転数Ｎｏｕｔは、出力軸回転数センサ２２０により検知される。

このようなパワートレーンを制御するＥＣＵ３００には、エンジン回転数センサ２００からエンジン回転数（Ｎｅ）を表わす信号と、タービン回転数センサ２１０からタービン回転数（Ｎｔ）を表わす信号と、出力軸回転数センサ２２０から出力軸回転数（Ｎｏｕｔ）を表わす信号と、水温センサ２３０からエンジン１００の冷却水の温度を表わす信号と、アクセル開度センサ２４０からアクセルペダル２６０の開度を表わす信号と、車速センサ２５０から車速を表す信号とが入力される。

ＥＣＵ３００は、これらの信号に基づいて、エンジン１００、ロックアップクラッチ２８および自動変速機構５１などを制御する。

なお、動力伝達装置としての自動変速機構５１は、プラネタリギヤユニットからなる有段式の変速機であってもよく、無段階に変速比を変更するＣＶＴ（continuously variable transmission）であってもよい。

図２は、この発明の実施の形態におけるオイルポンプ装置を示す断面図である。図３は、図２中のオイルポンプ装置におけるオイル流れを表わす図である。

図２および図３を参照して、本実施の形態におけるオイルポンプ装置１０は、トルクコンバータ２１および自動変速機構５１に供給されるオイル（ＡＴＦ：automatic transmission fluid）を循環させる。

オイルポンプ装置１０は、第１オイルポンプとしてのオイルポンプ３１と、第２オイルポンプとしてのオイルポンプ４１とを含む。オイルポンプ装置１０は、オイルパン６１と、オイルクーラ６２とを含む。オイルパン６１は、受け皿形状を有し、オイルを貯留する。オイルクーラ６２は、温度上昇したオイルを冷却する。

オイルポンプ３１は、オイルパン６１、トルクコンバータ２１およびオイルクーラ６２を含むオイル循環路１２０上に配置されている。オイルポンプ４１は、オイルパン６１、自動変速機構５１およびオイルクーラ６２を含むオイル循環路１３０上に配置されている。オイルポンプ３１は、トルクコンバータ２１に供給されるオイルをオイル循環路１２０上で循環させる。オイルポンプ４１は、自動変速機構５１に供給されるオイルをオイル循環路１３０上で循環させる。

オイル循環路１２０および１３０に配置される部品の順番は、各経路上において入れ替わってもよい。たとえば、オイル循環路１２０上においてオイルポンプ３１とトルクコンバータ２１とを入れ替えて配置し、オイルポンプ３１から吐出されたオイルをまずトルクコンバータ２１に供給する構成としてもよい。

オイルポンプ３１によりトルクコンバータ２１に供給されたオイルは、インペラ２２およびタービン２４間でトルクを伝達する媒体として利用される。より詳細には、エンジン１００から回転力が入力されたインペラ２２は、その回転力をトルクコンバータ２１内部でオイルの流れに変える。タービン２４は、このインペラ２２によって作られたオイルの流れを受け取って回転する。タービン２４の回転力は、変速機入力軸５６を介して自動変速機構５１に入力される。自動変速機構５１は、トルクコンバータ２１から入力された回転を、減速または加速して出力したり、逆回転にして出力する。

一方、オイルポンプ４１により自動変速機構５１に供給されたオイルは、歯車等の機械要素間の焼き付きを防止するための潤滑油もしくは冷却油、クラッチやブレーキ等を作動させるための作動油、または自動変速機構５１に供給される油圧を制御するためのサーボ油として利用される。オイルポンプ４１は、自動変速機構５１に供給される油圧を制御するオイルと、自動変速機構５１の潤滑部位に供給されるオイルとを循環させる。

続いて、オイルポンプ３１およびオイルポンプ４１の構造について説明する。
オイルポンプ３１は、ギヤ式ポンプである。オイルポンプ３１は、アウターギヤ３３と、インナーギヤ３４とを含む。アウターギヤ３３およびインナーギヤ３４は、互いに偏心して配置されている。アウターギヤ３３およびインナーギヤ３４の間には、オイルで満たされる隙間が形成されている。アウターギヤ３３およびインナーギヤ３４間に相対的な回転差が生じた時にその隙間の体積が変動することにより、オイルポンプ３１からオイルが吐出される。

インペラ２２は、コンバータハウジング２３を含む。コンバータハウジング２３は、トルクコンバータ２１の外殻をなす。オイルポンプ３１は、インナーギヤ３４を収容するケース体としてのポンプカバー３２を含む。アウターギヤ３３は、ポンプカバー３２に一体に形成されている。ポンプカバー３２は、コンバータハウジング２３に支持されている。このような構成により、アウターギヤ３３には、インペラ２２の回転力が伝達される。アウターギヤ３３は、インペラ２２に対して固定されており、インペラ２２と同じ回転数（Ｎｅ）で回転する。

インナーギヤ３４は、変速機入力軸５６に固定されている。このような構成により、インナーギヤ３４には、変速機入力軸５６を介してタービン２４の回転力が伝達される。インナーギヤ３４は、タービン２４に対して固定されており、タービン２４と同じ回転数（Ｎｔ）で回転する。

オイルポンプ４１は、ギヤ式ポンプである。オイルポンプ４１は、アウターギヤ４３と、インナーギヤ４４とを含む。オイルポンプ４１は、上記のオイルポンプ３１と同様の機構でオイルを吐出する。

インペラ２２は、インペラハブ２６を含む。インペラハブ２６は、変速機入力軸５６の軸方向に延出する。オイルポンプ４１は、インナーギヤ４４を収容するポンプカバー４２を含む。ポンプカバー４２は、静止した構造物、たとえば自動変速機構５１のケースに支持されている。アウターギヤ４３は、ポンプカバー４２に一体に形成されている。インナーギヤ４４は、インペラハブ２６に固定されている。このような構成により、アウターギヤ４３は、静止した状態に設けられている。インナーギヤ４４は、インペラ２２に対して固定されており、インペラ２２と同じ回転数（Ｎｅ）で回転する。

図４は、インペラおよびタービンの回転差とオイルポンプの吐出量との関係を示すグラフである。

図２から図４を参照して、トルクコンバータ２１の内部ではオイルの滑りが起こるため、トルクコンバータ２１に供給されたオイルは発熱する。オイルの発熱量は、インペラ２２およびタービン２４間の回転差が大きくなるほど増大する。図１中のロックアップクラッチ２８によってインペラ２２とタービン２４とが直結された場合には、インペラ２２およびタービン２４間の回転差がゼロとなるため、オイルの発熱量は小さくなる。

オイルポンプ３１は、アウターギヤ３３およびインナーギヤ３４間に回転差が生じた時、言い換えれば、インペラ２２の回転数（Ｎｅ）とタービン２４の回転数（Ｎｔ）との間に差が生じた時、その回転差に応じたオイル量を吐出する。オイルポンプ３１は、インペラ２２およびタービン２４間の差回転（Ｎｅ−Ｎｔ）により機械的に駆動する。オイルポンプ３１は、インペラ２２およびタービン２４間の回転差に比例したオイル量を吐出し、回転差が大きいほど吐出量が大きくなる（図４中の直線７５）。

このため、本実施の形態では、オイルポンプ３１によるオイルの吐出量をトルクコンバータ２１でのオイルの発熱量に応じて変化させ、その吐出量を冷却に必要十分な値に随時、設定することができる。また、図１中のロックアップクラッチ２８によってインペラ２２とタービン２４とが直結される場合には、発熱量が小さくなるトルクコンバータ２１へのオイルの供給を一時的に停止させることができる。インペラ２２およびタービン２４間の回転差によらず、オイルの吐出量が一定のオイルポンプを使用した場合（図４中の直線７０）と比較すると、オイルポンプ３１の使用によって、図４中の領域Ｓの分だけポンプ効率を向上させることができる。

一方、オイルポンプ４１は、エンジン１００の回転数（Ｎｅ）に応じたオイル量を吐出する。本実施の形態では、オイルポンプ４１はトルクコンバータ２１以外へのオイル循環のみ行なえばよいため、オイルポンプ４１の低容量化を図ることができる。

図２を参照して、オイルポンプ３１は、トルクコンバータ２１に内蔵されている。オイルポンプ３１は、コンバータハウジング２３に収容されている。インペラ２２およびタービン２４間のトルク伝達により温度上昇したオイルは、トルクコンバータ２１の内部を通ってオイルポンプ３１に吸引される。オイルポンプ３１から吐出されたオイルは、変速機入力軸５６の内部を通ってトルクコンバータ２１の外部に排出される。

このような構成によれば、トルクコンバータ２１の内部はオイルで満たされるため、オイルポンプ３１から多少のオイル漏れがあっても問題となり難い。このため、オイルポンプ３１に対して厳格なシール性能を求める必要がなくなる。

この発明の実施の形態におけるオイルポンプ装置１０は、トルクコンバータ２１と、第１オイルポンプとしてのオイルポンプ３１とを備える。トルクコンバータ２１は、回転力が入力されるインペラ２２と、オイルを介在させてインペラ２２から回転力が伝達されるタービン２４とを含む。オイルポンプ３１は、第１回転体としてのアウターギヤ３３および第２回転体としてのインナーギヤ３４を含む。オイルポンプ３１は、アウターギヤ３３とインナーギヤ３４との回転差に応じたオイル量を吐出し、トルクコンバータ２１に供給されるオイルを循環させる。アウターギヤ３３およびインナーギヤ３４には、それぞれインペラ２２およびタービン２４の回転力が伝達される。

このように構成された、この発明の実施の形態におけるオイルポンプ装置１０によれば、トルクコンバータ２１での発熱量に応じてオイルの吐出量を変化させることで、オイルポンプの効率を向上させることができる。

なお、本実施の形態では、アウターギヤ３３およびインナーギヤ３４がそれぞれインペラ２２およびタービン２４と一体に回転する場合について説明したが、アウターギヤ３３およびインペラ２２の回転数、インナーギヤ３４およびタービン２４の回転数は、それぞれ１対１に限られない。たとえば、アウターギヤ３３とインペラ２２との間、インナーギヤ３４とタービン２４との間に、それぞれ減速機が配置されてもよい。

また、アウターギヤ３３にタービン２４の回転力が伝達され、インナーギヤ３４にインペラ２２の回転力が伝達される構成としてもよい。

また、オイルポンプの種類はギヤ式ポンプに限られず、たとえばベーン式ポンプであってもよいし、ベルトを利用したポンプであってもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態におけるオイルポンプ装置を搭載した車両のパワートレーンを示す模式図である。 この発明の実施の形態におけるオイルポンプ装置を示す断面図である。 図２中のオイルポンプ装置におけるオイル流れを表わす図である。 インペラおよびタービンの回転差とオイルポンプの吐出量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ オイルポンプ装置、２１ トルクコンバータ、２２ インペラ、２４ タービン、３１，４１ オイルポンプ、３３，４３ アウターギヤ、３４，４４ インナーギヤ、５１ 自動変速機構。

Claims (5)

1. 回転力が入力されるインペラと、オイルを介在させて前記インペラから回転力が伝達されるタービンとを含むトルクコンバータと、
   第１回転体および第２回転体を含み、前記第１回転体と前記第２回転体との回転差に応じたオイル量を吐出し、前記トルクコンバータに供給されるオイルを循環させる第１オイルポンプとを備え、
   前記第１回転体および前記第２回転体には、それぞれ前記インペラおよび前記タービンの回転力が伝達される、オイルポンプ装置。
2. 前記タービンから回転力が入力される動力伝達装置と、
   少なくとも、前記動力伝達装置に供給されるオイルを循環させる第２オイルポンプとをさらに備える、請求項１に記載のオイルポンプ装置。
3. 前記第１回転体および前記第２回転体は、それぞれ前記インペラおよび前記タービンに対して固定されている、請求項１または２に記載のオイルポンプ装置。
4. 前記第１オイルポンプは、ギヤ式ポンプまたはベーン式ポンプである、請求項１から３のいずれか１項に記載のオイルポンプ装置。
5. 前記第１オイルポンプは、前記トルクコンバータに内蔵される、請求項１から４のいずれか１項に記載のオイルポンプ装置。

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