JP2008508479A - 電動オイルポンプを備えた駆動伝達系 - Google Patents

Abstract

本発明は自動車用の駆動伝達系に関し、前記駆動伝達系は油圧でシフト可能な動力伝達ユニット（７）、第一クラッチ（１０）を用いて動力伝達ユニット（７）の入力軸（９）に接続可能な内燃機関（１）、第一電動機（２）、及び動力伝達ユニット（７）に加圧油を供給するために用いられ、内燃機関（１）又はポンプ用電動機（５）により駆動されるオイルポンプ（４）を備える。本発明はまたそのような駆動伝達系を運転する方法に関する。本発明によれば、該駆動伝達系に関して第一電動機（２）がポンプ用電動機の始動を援助するため、必要に応じて電力を供給され、オイルポンプに連結される。

Description

本発明は請求項１に記載の駆動伝達系を運転する方法、及び請求項７の前段に記載の駆動伝達系の配置に関する。

特許文献１は、オイルポンプが加圧されたオイルを油圧でシフトされる動力伝達ユニットに供給する駆動伝達系を開示している。オイルポンプは内燃機関又は電動機の二つの装置により駆動されることができる。より速く回転する装置がオイルポンプに接続される。内燃機関の速度がオイルポンプの適切な運転には低すぎる場合、オイルポンプは電動機により駆動される。該駆動伝達系は更に必要に応じて変速機の入力軸にトルクを作用させることができる、又は内燃機関の始動に使用可能な第一及び第二電動機を含む。この場合、第二電動機は純粋な電動駆動による運転に使用することができる。

独国特許発明第１０１ ６０ ４６６ Ｃ１号明細書

上記とは異なり、本発明の目的は全ての運転条件の下で高い信頼性を有する、オイルポンプを駆動するための電動機の確実な始動を保証することである。

上記の目的は請求項１の特徴を有する方法及び請求項７の特徴を有する駆動伝達系により達成される。

このために本発明は、必要に応じてポンプ用電動機の始動を助けるために、第一電動機が電圧を加えられオイルポンプに連結される、駆動伝達系を運転するための方法を提供する。特に、オイルポンプの長い停止期間の後では、可動部分の間に形成された油膜は乾燥しており、前記部分は互いに固着する。その結果、オイルポンプの回転に必要なトルクは、可動部分の間に適切な潤滑を伴う正常な状態と比べて著しく増加する。同様に、始動トルクは潤滑油の高い粘度のために低温において増加する。これらのより困難な条件に合うようにオイルポンプ駆動用の電動機を寸法決定することを避け、それでもなお高い運転信頼性を確保するため、ポンプ用電動機が実質的に無負荷でその速度を上げることが可能なように、該オイルポンプは始動トルクを減らすため第一電動機によって最初に回される。

本発明の一つの発展形態において、第一電動機は自己作動型クラッチを介してオイルポンプと連結される。該クラッチは例えばフリーホイール又は遠心クラッチの形態である。自己作動型クラッチは非常に信頼性が高い。

本発明の一つの発展形態において、第一電動機が最初に電圧を加えられ、次にポンプ用電動機が電圧を加えられる。例えば、車両が電動駆動のみによって運転されねばならない場合に、動力伝達ユニットの変速をするためにオイルポンプの圧力が必要とされる。従って、第二電動機が動力伝達ユニットの入力軸にトルクを作用させ得る前に、オイルポンプはポンプ用電動機により速度アップされる必要がある。全ての運転条件下でのポンプ用電動機の始動を確実にするため、オイルポンプは必要に応じてポンプ用電動機が始動する前に、第一電動機によって当初から回転させられる。このようにして、ポンプ用電動機は無負荷で有利に始動することが可能である。

本発明の一つの発展形態において、第一電動機はポンプ用電動機と同時に電圧を加えられる。同時の通電は駆動伝達系を急速に稼動準備完了へと整える。第一電動機の速度はポンプ用電動機の速度よりも早く増加し、ポンプ用電動機は従って無負荷で始動することができる。

本発明の一つの発展形態において、第一電動機の通電はポンプ用電動機が所定の速度に達すると直ちにスイッチオフされる。ポンプ用電動機は、第一電動機が再度スイッチオフされるように、所定の速度から上方にはオイルポンプを駆動するために十分なトルクを有する。

本発明の一つの発展形態において、始動援助運転は外部温度に従ってもたらされる。外部温度は、大きな始動トルクが見込まれるか否かを示す容易に測定可能な値を提供する。同時に、又は代わりに、例えば制御ユニットにより検出される車両の停止時間もまた考慮される。温度及び／又は車両の停止時間に関する知識を用いて、ポンプ用電動機の最初の位置検出より以前であっても、始動援助を要求することが可能である。

本発明の駆動伝達系の一つの発展形態において、オイルポンプを駆動するためのポンプ用電動機はセンサレスモータの形態である。センサレスモータは非常に高い信頼性及び小さいスペース要求により特徴付けられる。

本発明の更なる一つの発展形態において、ポンプ用電動機の制御ユニットはＣＡＮバスを経由して変速機及び／又はエンジンの制御システムに接続される。有利なことに、例えば電動運転モードが所望され低い外気温が存在する場合、ポンプ用電動機の制御ユニットがエンジン制御ユニットに始動援助の要求を送ることができ、オイルポンプが第一電動機によって当初から回されるように、データを制御ユニット間で交換できる。

本発明の更なる一つの発展形態において、オイルポンプは内接歯車ポンプの形態である。該オイルポンプは外歯歯車及び内歯歯車を有する。外歯歯車は代替として内燃機関、ポンプ用電動機又は、始動援助用に第一電動機により駆動される。内接歯車ポンプは有利なことに駆動様式の単純な配置を可能にし、始動援助の実行を可能にする。

更なる特徴及び特徴の組合せは説明及び図面から明らかである。本発明の具体的な例示的実施形態は図面に単純化された形で表わされ、以下の説明においてより詳細に述べられている。

図１は内燃機関１、第一及び第二電動機２、３、蓄電池ユニット６、動力伝達ユニット７、及びポンプ用電動機５により駆動可能な内接歯車ポンプの形態のオイルポンプ４を含む、本発明による駆動伝達系を概略的に示す。動力伝達ユニット７の出力軸１４は自動車の駆動輪（図示せず）に接続されている。オイルポンプ４は動力伝達ユニット７を潤滑するためのオイルを吐出し、油圧で働くクラッチ１０、１３、１６及びブレーキ１５を作動させるための油圧を供給する。

内燃機関１は第一の油圧作動クラッチ１０を介して動力伝達ユニット７の入力軸９に接続されることができる軸セクション８に作用する。

オイルポンプ４は第一フリーホイール１１を介して軸セクション８に接続され、第二フリーホイール１２を介してポンプ用電動機５に接続されている。オイルポンプ４はそれゆえ内燃機関１又は電動機５のいずれがより高い速度を有するかによって、ポンプ用電動機５又は内燃機関１で駆動される。

センサレスモータは高い信頼性及び軽量と同時に、小さいスペース要求を保証するため、ポンプ用電動機５はセンサレス駆動モータの形態であることが望ましい。

第一電動機２は軸セクション８に接続される。第一電動機２は内燃機関１を始動するため及び、第一クラッチ１０と係合して、ブレーキのエネルギーを蓄電池ユニット６へ回生すなわちフィードバックするため、又は駆動トルクを供給するために使用することができる。

第二電動機３は第二の油圧作動クラッチ１３を介して変速機入力軸９に接続することができる。従って、第一クラッチ１０を切り離し第二クラッチ１３を係合することにより、純粋な電動駆動での運転モードが可能にされる。このために、ポンプ用電動機５によるオイルポンプ４の駆動が必要である。第二クラッチ１３と係合した状態での、更なる運転可能性はブレーキ・エネルギーの回生である。第二電動機３は内燃機関１の困難な始動を実行するために、第一電動機と組み合わせて用いられることができる。この前提条件は第一と第二クラッチ１０、１３の係合である。

動力伝達ユニット７は、一つのラビニョウ形歯車列１７（Ｒａｖｉｇｎｅａｕｘ ｓｅｔ １７）及び二つの単純な遊星歯車列１８を有する、遊星歯車変速機の形態である。油圧で作動する、係合され又は切り離される伝達クラッチ１６及びブレーキ１５の組合せを変えることにより、動力伝達ユニット７の異なる変速段が実現される。

蓄電池ユニット６は電動機２、３及びポンプ用電動機５に電気エネルギーを供給する。

本発明による方法は、低温及び／又は長時間の停止後の始動のような厳しい運転条件の下での、ポンプ用電動機５の確実な回転数上昇を可能にする。これらの条件下では、オイルポンプ４の初期の回転は通常の運転条件において必要とされるよりも大きいトルクを必要とする。この理由は可動部分、すなわち歯車とポンプハウジングとの互いの固着である。オイルポンプ４は第一電動機により回転数を上げられる。同時、又はその直後に、ポンプ用電動機５に電圧が加えられる。ポンプ用電動機５は今や無負荷の下で所定の速度まで回転数を上げることができる。この速度に達すると直ちに第一電動機２はスイッチオフされ、フリーホイール１１を介して連結を解かれる。

オイルポンプ４は今や圧力を立ち上げているので、例えば第二クラッチ１３と伝達クラッチ１６及びブレーキ１５を係合することができ、車両は電動駆動で運転され得る。

一つの修正された方法は、例え内燃機関１の始動の少し前であってもオイルポンプ４が第一電動機２により回されることである。この回転は潤滑膜がオイルポンプ４の可動部の間に形成され、例えば長期間の停止後に必要とされる駆動トルクが減少するという効果を有する。その後に続く第一電動機２を用いた内燃機関１の始動は、従ってより確実に実行される。

一つの修正された実施形態は、第一電動機２がまたポンプ用電動機５のロータとも連結され得ることである。

本方法の結果、ポンプ用電動機５は有利なことに、低温のような極限状態の下でオイルポンプ４に必要とされる始動トルクを与えるように設計される必要がない。特にこの方法はポンプ駆動電動機としてセンサレスモータの使用を可能にする。高信頼性のような利点と共に、センサレスモータは低速において減少したトルクしか利用できないという欠点を有する。この欠点は本発明の方法を用いることにより補償される。信頼性及びシステムの有用性は本発明の始動援助により大幅に増加する。

第一及び第二クラッチ１０、１３の作動及びポンプ用電動機５の制御は、エンジン及び／又は変速機制御ユニットなどの、駆動伝達系の更なる制御ユニット（図示せず）と望ましくはネットワーク接続される、制御ユニット１９を通じて達成される。

図２は車両が運転操作に入る都度通る、本発明による方法を包含するフローチャートを示す。車両に乗る際、例えば車両のドアを開く際、駆動伝達系の制御ユニットは起動する。その直後、センサレス三相モータの形態の（図２においてＰＥＭで示される）ポンプ用電動機５の最初の位置検出が行なわれる。位置検出の間にロータが回転していないことが分かった場合、始動援助が（図２においてＥ−ドライブ（Ｅ−ｄｒｉｖｅ）と称される）第二電動機３による電動駆動のみで行なわれ、次に続く運転操作のために要求される。

電動機の回転を開始する前に、第一電動機２の通電及び始動がモニタリング計画の枠の中で許容されるか否かについてチェックがなされる。図２において、モニタリング計画はＭＰで示され、第一電動機２はＥＭ１で示されている。該モニタリング計画は車両が第一電動機２の最初の回転の際に動き始める状態を除外する。第一電動機２の通電が許されない場合、従って該システムは内燃機関駆動に切り替わる。通電が許される場合、第一電動機２はポンプ用電動機５と同時に電圧を加えられる。代わりにポンプ用電動機５は時間的にずらされることが可能であり、すなわち、それは第一電動機２の通電の前又は後に行なわれることができる。ポンプ用電動機５は従って無負荷において、その速度をゼロから始めて大幅に増すことが可能である。停止状態からスタートするとき、センサレス駆動モータはそれらの定格トルクよりも大幅に小さいトルクを生み出す。始動の問題は、第一電動機２が始動の間にポンプ用電動機５を援助することで有利に解決される。ポンプ用電動機５がオイルポンプ４を駆動し、更に速度を上昇させるために十分なトルクが得られる速度に達すると直ちに、第一電動機２はスイッチオフされる。

図２によれば、その中でポンプ用電動機５の第二の位置検出が行なわれるステップが行われる。ポンプ用電動機５が期待通りに運転されない場合、電動駆動を伴う車両の運転は遮断される。今や基本的に始動の試みを繰り返すか、又は内燃機関での駆動に切り替えるか、いずれかの可能性が残る。他方で問い合わせから、ポンプ用電動機５が回転しており、オイルポンプ４が圧力を上げている結果がもたらされる場合、多板クラッチの形態の第二クラッチ１３がそのとき油圧で作動し、車両が第二電動機３（図１参照）を用いて駆動されることができるように係合する。図２においてＶＭで示される内燃機関１のための始動要求が出される迄は、Ｅ−ドライブのみが保持される。始動要求の間、内燃機関１を始動させるために第一電動機２が電圧を加えられるまで、イグニッションキーが回される（例えば始動位置ＫＬ５０）。同様に、駆動の管理に責任を負う制御ユニットは、例えば電荷が空のバッテリーのために内燃機関が始動されねばならないことを検出できる。

最初の位置検出が、ポンプ用電動機５が回転しており始動援助は不要であることを示す場合、駆動が電動駆動によってなされるべきか、あるいは内燃機関の駆動によってなされるべきかを決定するために問い合わせが次に行なわれる。Ｅ−ドライブの場合、ポンプ用電動機５が電圧を加えられて連続的にモニターされ、そして内燃機関１のための始動要求が出されるまでＥ−ドライブのみが保持される。問い合わせから、内燃機関１での駆動が要求されると言う結果がもたらされる場合、始動要求が既に存在するかどうかに関してチェックがなされる。このチェックは始動要求が実際に出されるまで問い合わせループの中で実行される。一旦始動要求が出された場合、内燃機関１は第一電動機を用いて始動される。前のＥ−ドライブにもかかわらず、それが生じない場合、ポンプ用電動機５が電圧を加えられる。オイルポンプ４は今や、より速く回転している駆動装置、すなわち内燃機関１又はポンプ用電動機５によって駆動される。

最後のステップにおいて、内燃機関１及びポンプ用電動機５が始動した後に、それらの運転状態がチェックされる。ここで、関連する運転方針を伴う以下の場合について識別されるべきである。
１．ポンプ用電動機５及び内燃機関１は通常運転で回転している。
２．ポンプ用電動機５は停止し、内燃機関１は通常運転で回転している。オイルポンプ４は内燃機関１を用いて駆動され、Ｅ−ドライブは遮断される。更に、ポンプ用電動機５を始動させる試みは、例えば運転温度が上昇した時に継続される。
３．ポンプ用電動機５は回転し、内燃機関１は停止している。この場合、第一電動機２を用いた内燃機関１の始動は繰り返される。代替として、内燃機関１の困難な始動は第一クラッチ１０を係合して行なわれてもよく、そのとき該内燃機関１は第一及び第二電動機２、３を用いて始動される。
４．ポンプ用電動機５及び内燃機関１は停止している。この場合、始動は第一電動機２を用いて繰り返される。

本発明による方法は遊星歯車変速機を有する駆動伝達系に限定されず、自明のごとく例えば従来型の自動変速機又は無段変速機を有する、別のタイプの駆動伝達系にも適用可能である。

本発明による方法を実行するための、本発明による駆動伝達系の略図である。 本発明による方法を包含し、図１による配置において適用できるフローチャートを示す図である。

符号の説明

１ 内燃機関（ＶＭ）
２ 第一電動機（ＥＭ１）
３ 第二電動機（ＥＭ２）
４ オイルポンプ
５ ポンプ用電動機（ＰＥＭ）
６ 蓄電池ユニット
７ 動力伝達ユニット
８ 軸セクション
９ 変速機入力軸
１０ 第一クラッチ
１１ 第一フリーホイール
１２ 第二フリーホイール
１３ 第二クラッチ
１４ 変速機出力軸
１５ ブレーキ
１６ 伝達クラッチ
１７ ラビニョウ形遊星歯車列
１８ 単純な遊星歯車列
１９ 制御ユニット

Claims (9)

1. 自動車の駆動伝達系を運転する方法であって、シフト用要素に加圧油を供給するために備えられたオイルポンプがポンプ用電動機により駆動され、第一電動機もまた前記オイルポンプに連結可能である方法において、
   必要に応じ、前記ポンプ用電動機（５）の始動を援助するために、前記第一電動機（２）に電圧を加え、前記オイルポンプ（４）に連結することを特徴とする方法。
2. 前記第一電動機（２）が自己作動型クラッチ（１１）を介して前記オイルポンプ（４）に連結されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第一電動機（２）が最初に電圧を加えられ、次に前記ポンプ用電動機（５）が電圧を加えられることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
4. 前記第一電動機（２）と前記ポンプ用電動機（５）が同時に電圧を加えられることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
5. 前記第一電動機（２）の通電が、前記ポンプ用電動機（５）が所定の速度に達すると直ちにスイッチオフされることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 所定の温度未満において始動援助運転が行なわれることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 自動車用の駆動伝達系であって、
   −油圧でシフト可能な動力伝達ユニットと、
   −第一クラッチを介して前記動力伝達ユニットの入力軸に接続可能な内燃機関と、
   −第一電動機と、
   −前記動力伝達ユニットに加圧油を供給するために設けられ、前記内燃機関又はポンプ用電動機により駆動されるオイルポンプとを備えた駆動伝達系において、
   前記オイルポンプ（４）を駆動するための前記ポンプ用電動機（５）が、センサレスモータの形態であることを特徴とする駆動伝達系。
8. 前記ポンプ用電動機（５）の制御ユニット（１９）がＣＡＮバスを経由して、変速機及び／又はエンジンの制御システムに接続されることを特徴とする請求項７に記載の駆動伝達系。
9. 前記オイルポンプ（４）が内接歯車ポンプの形態であることを特徴とする請求項７あるいは８に記載の駆動伝達系。

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