JP2013072368A - 内接ギアポンプユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ホールセンサ等の磁界検出手段を用いることなく、低回転から高回転まで効率良く電動ポンプを駆動することが可能であり、エンジンの出力軸の負荷をより低減させることができる内接ギアポンプユニットを提供する。
【解決手段】インナギア３１にはロータ３３が接続されてワンウェイクラッチを介して出力軸２０の回転動力が伝達され、ワンウェイクラッチは第１所定角度毎に係合位置を有し、複数の磁極は隣り合うＮ極とＳ極の角度が第２所定角度となるように数が設定され、自然数をＪ、Ｋとすると、第２所定角度＊Ｊ＝第１所定角度、且つ第１所定角度＊Ｋ＝３６０°を満足し、出力軸には回転角度検出手段が設けられている。モータ制御手段は出力軸が所定回転数未満で回転している際に電動モータを動作させる場合は、回転角度検出手段にて検出したロータの回転角度に基づいて、ロータの回転数が出力軸の回転数と同じとなるように各コイルへの通電を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、アウタギアの内歯にインナギアの外歯を内接させた構造を有して流体の吸入と吐出を行う内接ギアポンプユニットに関する。

従来、車両のエンジンの作動時において、各種機構の潤滑、作動、制御等を行うオイルを供給するために、自動変速機にメカニカルポンプが組み込まれることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また近年では、走行していた車両が一時停止した際、エンジンを一時停止させるアイドリングストップシステムを搭載した車両が増加傾向にある。
アイドリングストップシステムを搭載した車両では、エンジンの一時停止（アイドルストップ）に伴ってメカニカルポンプの動作が停止するため、自動変速機内のクラッチ機構等にオイルを供給することができなくなる。そこで、アイドリングストップシステムが搭載された車両の中には、メカニカルポンプに加えて、エンジン停止時においても自動変速機内のクラッチ機構等にオイルを供給できる電動ポンプを自動変速機の外部に設けている車両がある。

特開平９−２５８０９号公報

メカニカルポンプが組み込まれている自動変速機の外部に、別体の電動ポンプを設ける場合、車両によっては配置スペースの確保が困難となる場合がある。
また近年では、特に燃費向上の要求が高く、より燃費を向上させることができるシステムが所望されている。
燃費を向上させるには、種々の方法が考えられるが、燃費向上の方法の１つとして、エンジンの出力軸の負荷の低減が挙げられる。
エンジン回転時、上記のようにメカニカルポンプをエンジンから機械的に回転駆動しており、このメカニカルポンプがエンジンの負荷の１つとなっている。従って、メカニカルポンプの回転をアシストするように電動ポンプを電気的に回転駆動できれば、エンジンの負荷を低減して燃費の向上が期待できる。
なお、電動ポンプを回転させる際は、ポンプ負荷等に対して効率良く回転させるために、ロータの回転角度を検出しながら各コイルへの通電タイミング等を適切に制御している。
ロータの回転角度を検出する方法には、以下の２通りの方法がある。
（方法１）通電していないコイルに発生する正弦波状の誘起電圧を検出し、誘起電圧が０［Ｖ］を横切るタイミング（いわゆるゼロクロス点）を検出することで、該当するコイルの位置に対するロータの磁極の位置（すなわちロータの回転角度）を検出する方法。
（方法２）磁界の方向を検出可能な磁界検出手段（例えばホールセンサ）をロータに対して所定角度間隔で配置しておき、当該磁界検出手段の検出信号に基づいて、磁界検出手段の位置に対するロータの磁極の位置（すなわちロータの回転角度）を検出する方法。
上記の（方法１）では、通電していないコイルに発生する誘起電圧を利用しているため、ロータの回転が低速の場合、正弦波状の誘起電圧の振幅が小さくなり、正しいゼロクロス点を検出できない場合がある。
また上記（方法２）では、ロータの回転が低速であっても利用できるが、新たに磁界検出手段（ホールセンサ等）を所定の位置に配置する必要がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ホールセンサ等の磁界検出手段を用いることなく、低回転から高回転まで効率良く電動ポンプを駆動することが可能であり、エンジンの出力軸の負荷をより低減させることができる内接ギアポンプユニットを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る内接ギアポンプユニットは次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、外周面に外歯を有してエンジンの出力軸の外周面に外嵌されるインナギアと、前記インナギアの前記外歯と噛合する内歯を内周面に有するアウタギアと、前記インナギアを駆動可能な電動モータと、前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を備え、前記電動モータは、周方向に複数の磁極が配置されたロータと、複数のコイルと、を有する。
また、前記インナギアには、前記ロータが接続されてワンウェイクラッチを介して前記出力軸の回転動力が伝達され、前記ワンウェイクラッチは、第１所定角度毎に係合位置を有しており、前記複数の磁極は、隣り合うＮ極とＳ極における周方向の角度が、第２所定角度となるように数が設定されている。
ここで、自然数をＪ、Ｋとすると、第２所定角度＊Ｊ＝第１所定角度、且つ第１所定角度＊Ｋ＝３６０°を満足するように、前記第１所定角度と前記第２所定角度及び前記磁極の数が設定されており、前記出力軸には、回転角度を検出可能な回転角度検出手段が設けられている。
そして、前記モータ制御手段は、コイルに通電するための通電手段と、通電していないコイルに発生する誘起電圧を検出可能な誘起電圧検出手段と、を各コイルに対応させて有しており、前記出力軸が所定回転数以上で回転している際に前記電動モータを動作させる場合は、前記誘起電圧検出手段からの検出信号に基づいて前記ロータの回転角度を検出し、検出した回転角度に基づいて、前記ロータの回転数が前記出力軸の回転数以上となるように各コイルへの通電を制御し、前記出力軸が所定回転数未満で回転している際に前記電動モータを動作させる場合は、前記回転角度検出手段からの検出信号に基づいて前記ロータの回転角度を検出し、検出した回転角度に基づいて、前記ロータの回転数が前記出力軸の回転数と同一回転数となるように各コイルへの通電を制御する。

この第１の発明によれば、誘起電圧検出手段からの検出信号が利用できないような低い回転数でロータが回転していても、回転角度検出手段からの検出信号を用いて、ワンウェイクラッチを介して出力軸とともに回転しているロータの回転角度を検出し、適切に電動モータを電気的に回転駆動することができる。また、誘起電圧検出手段からの検出信号が利用できる回転数であれば、誘起電圧検出手段からの検出信号を用いてロータの回転角度を検出し、適切に電動モータを電気的に回転駆動することができる。
このように、磁界検出手段を用いることなく、低回転から高回転まで効率良く電動ポンプを回転駆動させることができる。そして、エンジンの出力軸の負荷をより低減させることができる。

ポンプハウジング１０に対する内接ギアポンプユニット３０（メカニカルポンプと電動ポンプを一体化したポンプ）の配置位置、及び内接ギアポンプユニット３０の構造の一実施の形態を説明する断面図である。 出力軸２０の外周面にワンウェイクラッチＫ１を介してインナギア３１が外嵌されている状態の例を説明する図である。 電動モータを構成する磁極、コイル（３４Ａ〜３４Ｌ）、モータ制御手段６０の構成及び接続等を説明する図である。 モータ制御手段６０の処理手順の例を説明するフローチャートである。 メカニカルポンプと電動ポンプを別々のポンプとして構成した例を説明する断面図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
まず図１〜図４を用いて、エンジンの出力軸２０からワンウェイクラッチＫ１を介してインナギア３１を機械的に回転駆動するメカニカルポンプと、モータ制御手段６０からコイル３４Ａ〜３４Ｌの通電を制御してインナギア３１を電動モータにて電気的に回転駆動する電動ポンプとが一体的に構成された内接ギアポンプユニット３０の例を説明する。

●［内接ギアポンプユニット３０の全体構造（図１）とワンウェイクラッチＫ１の構造（図２）］
図１の断面図に示すように、ポンプハウジング１０は、ハウジング体１１、１２が結合されることで構成され、エンジンのケーシング（図示省略）にボルト等にて固定される。
ハウジング体１１、１２が対向する位置には、内接ギアポンプユニット３０を収容可能なポンプ収容空間が形成されている。そしてハウジング体１１には、内接ギアポンプユニット３０がオイルを吸入するための吸入ポート、内接ギアポンプユニット３０がオイルを吐出するための吐出ポートが形成されている。

また内接ギアポンプユニット３０は、インナギア３１、アウタギア３２、ロータ３３、ステータ３４等を有している。
インナギア３１は、図２に示すように外周面に外歯３１Ｔを有してワンウェイクラッチＫ１を介してエンジンの出力軸２０の外周面に外嵌されている。なお本実施の形態の例では、出力軸２０には出力軸２０と一体となって回転するスリーブ２１が嵌め込まれており、スリーブ２１の外周面にインナギア３１が外嵌されている。また、ワンウェイクラッチＫ１の構造については後述する。また本実施の形態の説明では、外歯が７歯の例を説明する。またインナギア３１は、図３に示すように回転軸Ｚｉ回りに回転し、回転軸Ｚｉは出力軸２０の回転軸ＺＣと同じである。
アウタギア３２は、図３に示すように、インナギア３１の外歯３１Ｔに噛合する内歯３２Ｔを内周面に有している。また本実施の形態の説明では、内歯が８歯の例を説明する。またアウタギア３２は、図３に示すようにインナギア３１の回転軸Ｚｉに対して偏心した位置となる回転軸Ｚｏ回りに回転する。

ロータ３３は、図１及び図３に示すように、磁極支持体３３Ｚと、当該磁極支持体３３Ｚの外周面に交互に配置された複数の磁極３３Ｍにて構成されている。またロータ３３は、図１に示すように磁極支持体３３Ｚがインナギア３１に固定されており、インナギア３１と一体となって回転する。また本実施の形態の説明では、磁極数（Ｎ極とＳ極の合計）が８個の例を説明する。この場合、各Ｎ極及びＳ極は、４５°（３６０°／８＝４５°）の間隔で交互に配置されている。ここで、隣り合うＮ極とＳ極における周方向の角度を第２所定角度θ２とする。図３の例では、第２所定角度θ２＝９０°（４５°＊２＝９０°）となる。
また、磁極支持体３３Ｚは、可能であれば吸入ポートと吐出ポートが形成されていない側に配置されている。なお、吸入ポートと吐出ポートが形成されている側に磁極支持体３３Ｚを配置する場合は、図５（Ｂ）に示すように、吸入ポートと吐出ポートが連通しないように磁極支持体１３３Ｚにスリット１３３Ｓを形成しておけばよい。
ステータ３４は、図３に示すように、鉄心部３４Ｚとコイル３４Ａ〜３４Ｌにて構成され、ロータ３３の外周面に対向するように配置され、ポンプハウジング１０に固定される。なお、本実施の形態の説明では、８極のロータに対して、１２個のコイル（３４Ａ〜３４Ｌ）を備えたステータの例を説明する。

次に図２を用いてワンウェイクラッチＫ１の構造について説明する。
エンジンの出力軸２０には、一体となって回転するスリーブ２１が嵌め込まれている。
スリーブ２１の外周面において、インナギア３１の内周面と対向する位置には、第１所定角度θ１の間隔でクラッチ溝２１Ａが形成されている。本実施の形態では、第１所定角度θ１＝９０°の間隔でクラッチ溝２１Ａが円周方向に形成されている。
クラッチ溝２１Ａは、一方の回転方向（図２の例では時計回りの方向）の面には、クラッチ溝２１Ａの底面からスリーブ２１の外周面に向かって傾斜面２１Ｃが形成されている。また他方の回転方向（図２の例では反時計回りの方向）の面には、クラッチ溝２１Ａの底面からスリーブ２１の外周面に向かって垂直面２１Ｂが形成されている。

インナギア３１の内周面において、スリーブ２１の外周面と対向する位置には、第１所定角度θ１の間隔でピン収容空間３１Ｃが形成されている。本実施の形態の例では、第１所定角度θ１＝９０°の間隔でピン収容空間３１Ｃが形成されている。各ピン収容空間３１Ｃには、弾性部材３１Ｂとクラッチピン３１Ａが収容されている。そしてクラッチピン３１Ａは、出力軸２０の回転軸ＺＣ（すなわちインナギア３１の回転軸Ｚｉ）の方向に向けて弾性部材３１Ｂにて付勢されており、クラッチピン３１Ａは、ピン収容空間３１Ｃから回転軸ＺＣの方向に突出可能であるとともに、ピン収容空間３１Ｃ内に収容可能である。

上記の構成にて、図２（Ｂ）に示すように、インナギア３１に対して出力軸２０（すなわちスリーブ２１）が、相対的に時計回り方向（図２（Ｂ）におけるＲＲ方向）に回転した場合は、クラッチピン３１Ａがクラッチ溝２１Ａの垂直面２１Ｂに係合し、出力軸２０（スリーブ２１）とインナギア３１とが一体となって回転する。
また、図２（Ｃ）に示すように、インナギア３１に対して出力軸２０（すなわちスリーブ２１）が、相対的に反時計回り方向（図２（Ｃ）におけるＲＬ方向）に回転した場合は、クラッチピン３１Ａがクラッチ溝２１Ａの傾斜面２１Ｃから外周面へと移動可能であり、出力軸２０（スリーブ２１）に対してインナギア３１が空回りすることができる。

なお図２の例では、９０°間隔でワンウェイクラッチＫ１が係合するように構成されているので、図２の例では第１所定角度θ１＝９０°となる。また、上記したように隣り合う１組のＮ極とＳ極の周方向である第２所定角度θ２＝９０°である。
従って、ワンウェイクラッチＫ１が、どの位置で係合しても、係合位置に対する磁極（Ｎ極、Ｓ極）の位置は変化しない。なお、自然数をＪ、Ｋとして、下記の（式１）を満足するように、第１所定角度θ１と、第２所定角度θ２及び磁極数を設定すると、ワンウェイクラッチＫ１がどの位置で係合しても、係合位置に対する磁極（Ｎ極、Ｓ極）の位置が変化しないように構成することができる。
第２所定角度θ２＊Ｊ＝第１所定角度θ１、且つ第１所定角度θ１＊Ｋ＝３６０°（式１）
例えば磁極数を６個にした場合、第２所定角度θ２＝３６０°／（６／２）＝１２０°であるので、この場合は（式１）より第１所定角度θ１を１２０°または３６０°に設定すればよい。また例えば磁極数を８個にした場合、第２所定角度θ２＝３６０°／（８／２）＝９０°であるので、この場合は（式１）より第１所定角度θ１を９０°または１８０°または３６０°に設定すればよい。

以上の構成にて、エンジンの出力軸２０が回転している場合は、前記出力軸２０は前記インナギア３１に対して相対的に時計回り方向に回転し、電動モータを動作させなくても、ワンウェイクラッチＫ１が係合されてインナギア３１が機械的に回転駆動され、インナギア３１の回転に伴ってアウタギア３２が回転駆動される。従ってエンジンの出力軸２０が回転している場合、内接ギアポンプユニット３０は、出力軸２０（スリーブ２１）にて機械的に回転駆動されるメカニカルポンプとして動作する。
また出力軸２０の回転が停止している場合、モータ制御手段６０は、コイル３４Ａ〜３４Ｌの各々を適切なタイミングで通電し、ロータ３３（すなわちインナギア３１）を電気的に回転駆動することができる。そしてインナギア３１の回転に伴ってアウタギア３２が回転駆動される。このとき、出力軸２０はインナギア３１に対して相対的に反時計回りに回転し、ワンウェイクラッチＫ１が係合しないので、インナギア３１は出力軸２０（スリーブ２１）に対して空回りする。従って出力軸２０の回転が停止している場合、内接ギアポンプユニット３０は、モータ制御手段６０にて電気的に回転駆動される電動ポンプとして動作させることができる。
なお、出力軸２０が回転している場合であっても、出力軸２０による機械的な回転よりもより高速にロータ３３を電気的に回転駆動することも可能であり、この場合、電動ポンプとして動作させることができる。

●［電動ポンプの制御システムの構成（図３）］
次に図３を用いて、内接ギアポンプユニット３０を電動ポンプとして機能させる際の制御システム（ロータ３３を電気的に回転駆動するための入出力）の構成及び接続等について説明する。なお図３ではワンウェイクラッチＫ１の記載を省略している。
インナギア３１に接続されたロータ３３には、ステータ３４の各コイル３４Ａ〜３４Ｌに対向するように複数のＮ極とＳ極が交互に配置されている。
またロータ３３とステータ３４にて構成された電動モータを制御するモータ制御手段６０は、ＣＰＵ６１、通電手段６４Ａ、６４Ｂ、誘起電圧検出手段６５Ａ、６５Ｂ、検出回路６２等を有している。

コイル３４Ａには、通電手段６４Ａと誘起電圧検出手段６５Ａが接続されている。またコイル３４Ｂには、同様に、通電手段６４Ｂと誘起電圧検出手段６５Ｂが接続されている。そしてコイル３４Ｃ〜３４Ｌにも同様に通電手段と誘起電圧検出手段が接続されるが、図示省略する。
そして各通電手段は、モータ制御手段６０のＣＰＵ６１からの制御信号に基づいて接続されたコイルに電流を供給する。また各誘起電圧検出手段は、接続されているコイルが通電されていない場合に発生した正弦波状の誘起電圧に基づいた信号（例えばゼロクロス点を通過した際に１パルスを発生する信号や、正弦波そのもの）をＣＰＵ６１に入力する。
モータ制御手段６０のＣＰＵ６１は、適切なタイミングにて順番に通電手段に制御信号を出力し、適切な順番で各コイルに通電してロータ３３を回転駆動する。また、ＣＰＵ６１は、通電していないコイルに対応する誘起電圧検出手段からの検出信号を取り込み、ロータ３３の磁極の位置（すなわち回転角度）を検出することができる。

またエンジンの出力軸２０には、エンジン制御等に用いるための回転角度検出手段５２が設けられており、ＣＰＵ６１は、検出回路６２を介して回転角度検出手段５２の検出信号を取り込み、出力軸２０の回転数及び回転角度を検出することが可能である。
近年の車両では、エンジン制御コンピュータにてエンジンを制御することが必須であり、回転角度検出手段５２を必ず備えているので、この回転角度検出手段５２の検出信号を流用する。

内接ギアポンプユニット３０をモータ制御手段６０にて電気的に回転駆動する場合、適切な順番及び適切な通電時間にて、各コイルを順番に制御してロータ３３を回転駆動する。なお、効率良くロータ３３を回転駆動するには、ポンプの負荷等によるロータ３３の回転の遅れ（あるいは回転の進み）を適切に検出し、ロータ３３の現在の回転角度に応じて、各コイルへの通電タイミング及び通電時間等を制御している。
ここで、ロータ３３の回転角度を検出する一般的な方法としては、通電していないコイルに対応する誘起電圧検出手段からの検出信号に基づいたゼロクロス点を検出する（方法１）と、磁界検出手段からの検出信号に基づいて検出する（方法２）の２通りがある。
（方法１）では、モータのトルク定数や逆起電圧定数によって異なるが、例えばロータ３３の回転が３００ｒｐｍ以下等の低回転では、誘起電圧の振幅が小さく、正しいゼロクロス点を検出できないという欠点がある。
また（方法２）では、磁界検出手段を所定の位置に配置する必要があり、システムが複雑化してコストも増加するという欠点がある。
そこで本願では、磁界検出手段を用いることなく、誘起電圧検出手段にて正しいゼロクロス点を検出できないような低回転では、すでにエンジンの出力軸に設けられている回転角度検出手段５２を利用してロータ３３の回転角度を検出して電動モータを効率良く回転駆動させるものであり、その方法について以下に説明する。

●［モータ制御手段６０の処理手順（図４）］
次に図４を用いて、図３に示す制御システムにおけるＣＰＵ６１の処理手順について説明する。
図４に示す処理は、エンジンの始動後等、所定のタイミングで起動される。
ステップＳ１０にて、ＣＰＵ６１は、回転角度検出手段５２からの検出信号に基づいて出力軸２０の回転数を検出し、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０にて、ＣＰＵ６１は、エンジンがアイドルストップ中であるか否かを判定する。アイドルストップ中である（出力軸２０の回転数＝０ｒｐｍ）場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１２０に進み、アイドルストップ中でない（出力軸２０の回転数≠０ｒｐｍ）場合（Ｎｏ）はステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０に進んだ場合、ＣＰＵ６１は、出力軸２０の回転数が所定回転数未満であるか否かを判定する。所定回転数未満である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ４０に進み、所定回転数未満でない場合（Ｎｏ）はステップＳ６０に進む。ここで所定回転数は、誘起電圧検出手段にて正しいゼロクロス点を検出可能な回転数の下限値よりも大きな値であり、モータのトルク定数や逆起電圧定数によって異なるが、例えば３００ｒｐｍ等に設定される。

ステップＳ４０では、ＣＰＵ６１は、回転角度検出手段５２からの検出信号に基づいて出力軸２０の回転角度を検出し、ステップＳ５０に進む。
なお、ステップＳ４０及びステップＳ５０の処理は、エンジンがアイドルストップ中でなく回転しているときに実行されるが、エンジンの出力軸２０から機械的に回転されるインナギア３１及びロータ３３の回転速度が低く、誘起電圧検出手段からの検出信号ではロータ３３の回転角度を検出することが困難な場合の処理である。出力軸２０が回転しておりワンウェイクラッチＫ１が係合している場合では、出力軸２０の回転角度がわかればインナギア３１に接続されているロータ３３の磁極の回転角度を検出することができる。
ステップＳ５０では、ＣＰＵ６１は、検出した出力軸２０の回転角度に基づいて検出したロータ３３の磁極の回転角度に基づいて各コイルへの通電タイミング及び通電時間等を制御して電動モータを回転駆動し、ステップＳ１０に戻る。なお、ワンウェイクラッチＫ１の係合状態を維持する必要があるので、電動モータのモータ回転数＝出力軸２０の回転数となるように電動モータを回転駆動する。
なお、適切な頻度で一時的にあえて、モータ回転数＜出力軸２０の回転数、となるように電動モータを電気的に回転駆動すれば、より確実にワンウェイクラッチＫ１を係合状態にすることができる。

ステップＳ６０に進んだ場合、ＣＰＵ６１は、誘起電圧検出手段の検出信号に基づいてロータ３３の回転角度（磁極の回転角度）を検出し、ステップＳ７０に進む。
なお、ステップＳ６０及びステップＳ７０の処理は、エンジンがアイドルストップ中でなく回転しているときに実行され、エンジンの出力軸２０から機械的に回転されるインナギア３１及びロータ３３の回転速度が充分高く、誘起電圧検出手段からの検出信号を用いてロータ３３の回転角度を検出することが可能な場合の処理である。
ステップＳ７０では、ＣＰＵ６１は、検出したロータ３３の回転角度（磁極の回転角度）に基づいて各コイルへの通電タイミング及び通電時間等を制御して電動モータを回転駆動し、ステップＳ１０に戻る。なお、この場合はワンウェイクラッチＫ１の係合状態を維持する必要は特にないので、電動モータのモータ回転数≧出力軸２０の回転数となるように電動モータを回転駆動する。
なお、電動モータを電気的に回転駆動可能な上限の回転数を超える回転数で出力軸２０が回転している場合には、電気的な回転駆動を停止して機械的な回転駆動のみとしても良い。

ステップＳ１２０に進んだ場合、ＣＰＵ６１は、電動モータを動作中（コイルの通電を制御中）であるか否かを判定する。動作中である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１３０に進み、動作中でない場合（Ｎｏ）はステップＳ１６０に進む。
ステップＳ１３０に進んだ場合、ＣＰＵ６１は、アイドルストップ中における目標モータ回転数を設定し、ステップＳ１４０に進む。この時点ではエンジンの出力軸２０の回転が停止しているので、回転角度検出手段５２からの検出信号を使ってロータ３３の回転角度を検出することができない。従って、誘起電圧検出手段からの検出信号を利用できる回転数範囲の中から選定した目標モータ回転数が設定される。
ステップＳ１４０では、ＣＰＵ６１は、誘起電圧検出手段の検出信号に基づいてロータ３３の回転角度（磁極の回転角度）を検出し、ステップＳ１５０に進む。
ステップＳ１５０では、ＣＰＵ６１は、検出したロータ３３の回転角度（磁極の回転角度）に基づいて各コイルへの通電タイミング及び通電時間等を制御して電動モータを回転駆動し、ステップＳ１０に戻る。なお、この場合は出力軸２０の回転が停止しており、電動モータのモータ回転数＝目標モータ回転数となるように電動モータを回転駆動する。

ステップＳ１６０に進んだ場合、ＣＰＵ６１は、ステップＳ１３０と同様に、アイドルストップ中における目標モータ回転数を設定し、ステップＳ１７０に進む。なお、目標モータ回転数は、ステップＳ１３０と同じ回転数でも良いし、停止しているモータを起動する特別な目標回転数としてステップＳ１３０とは異なる回転数であってもよい。
ステップＳ１７０では、ＣＰＵ６１は、ロータ３３の回転角度を検出できていないが、強制的に電動モータを起動し、ステップＳ１４０に進む。電動モータが停止状態であり、出力軸２０も回転停止状態であるので、誘起電圧検出手段及び回転角度検出手段を用いてもロータ３３の回転角度を検出できない。従ってＣＰＵ６１は、見込み制御で電動モータを起動する。起動してしまえば、誘起電圧検出手段を用いてロータ３３の回転角度を検出できるので、以降はステップＳ１４０、ステップＳ１５０の処理にて電動モータを回転駆動する。

以上に説明したように、エンジンがアイドリング状態で回転している場合は、ステップＳ４０とステップＳ５０の処理、またはステップＳ６０とステップＳ７０の処理が実行され、エンジンがワンウェイクラッチＫ１を介してインナギア３１を機械的に回転する際の負荷を低減するようにアシストすることができる。
これにより、アイドリング回転数をより低く設定することが可能であり、負荷の低減と合わせて燃費の向上が期待できる。
また、エンジンがアイドリング回転以上の回転数で回転している場合（走行中等）は、ステップＳ６０とステップＳ７０の処理が実行され、エンジンがワンウェイクラッチＫ１を介してインナギア３１を機械的に回転する際の負荷を低減するようにアシストすることができる。
これにより、走行中等のエンジンの負荷を低減し、燃費の向上が期待できる。
なお、走行していた車両が信号等で停止した際にエンジンを一時的に停止するアイドルストップ状態は、アイドリング状態を経由してからエンジンが停止される。従って、アイドリング状態では、上記のようにステップＳ４０とステップＳ５０の処理、またはステップＳ６０とステップＳ７０の処理が実行されて電動モータが回転駆動されている。その後、エンジンが停止した場合は、ステップＳ１２０、ステップＳ１３０、ステップＳ１４０、ステップＳ１５０の処理が実行され、電動モータの回転駆動が継続される。すなわちアイドルストップ状態であっても、電動ポンプが動作され、必要なオイルを適切に供給することができる。

●［メカニカルポンプと電動ポンプとを別々のポンプとして構成した内接ギアポンプユニット３３０の例（図５）］
以上の説明では、メカニカルポンプと電動ポンプとが一体的に構成された内接ギアポンプユニット３０の例を説明した。
次に図５を用いて、エンジンの出力軸２０の回転軸ＺＣ方向に、メカニカルポンプ２３０と電動ポンプ１３０とが並列に配置された内接ギアポンプユニット３３０について説明する。なお図５は、回転軸ＺＣを通る平面にて切断した断面図を示している。

電動ポンプ１３０は、電動側インナギア１３１と、電動側アウタギア１３２と、ロータ１３３と、ステータ１３４等にて構成されている。
電動側インナギア１３１は、ワンウェイクラッチＫ２を介してスリーブ２１の外周面に外嵌され、図３に示すインナギア３１と同様に、外周面に外歯を有しており、回転軸ＺＣ回りに回転可能である。まお、ワンウェイクラッチＫ２の構造は、図２に示したワンウェイクラッチＫ１と同様であり、電動側インナギア１３１のピン収容空間１３１Ｃ内に弾性部材１３１Ｂとクラッチピン１３１Ａが収容されており、スリーブ２１にはクラッチ溝１２１Ａが形成されている。そしてクラッチ溝１２１Ａには、図２で説明したクラッチ溝２１Ａと同様に、円周方向に傾斜面と垂直面が設けられている。
そして電動側インナギア１３１に対してスリーブ２１が相対的に所定方向に回転した場合はクラッチピン１３１Ａがクラッチ溝１２１Ａに係合し、スリーブ２１と電動側インナギア１３１とが一体となって回転する。また電動側インナギア１３１に対してスリーブ２１が相対的に前記所定方向と反対の方向に回転した場合はクラッチピン１３１Ａがクラッチ溝１２１Ａに係合することなく、スリーブ２１に対して電動側インナギア１３１が空回りする。

電動側アウタギア１３２は、図３に示すアウタギア３２と同様に、電動側インナギア１３１の外歯に噛合する内歯を内周面に有しており、電動側インナギア１３１の回転軸ＺＣに対して偏心した位置の回転軸回りに回転可能である。
ロータ１３３は、図３に示すロータ３３と同様に、磁極支持体１３３Ｚと複数の磁極１３３Ｍにて構成されており、電動側インナギア１３１に取り付けられて電動側インナギア１３１と一体となって回転する。そして磁極支持体１３３Ｚの外周面には複数の磁極１３３Ｍ（Ｎ極、Ｓ極）が交互に配置されている。
ステータ１３４は、図３に示すステータ３４と同様に、ポンプハウジング１０（ハウジング体１３、１４にて構成）に固定され、鉄心部１３４Ｚと複数のコイル１３４Ａ等とを有している。
なお、図３に示す回転角度検出手段５２、モータ制御手段６０も同様に備えているが、図示は省略する。
また、ワンウェイクラッチＫ２の係合位置は第１所定角度θ１毎に設定されており、磁極１３３Ｍにおける隣り合うＮ極とＳ極における円周方向の角度は第２所定角度θ２に設定されている。
そして、自然数をＪ、Ｋとして、第２所定角度θ２＊Ｊ＝第１所定角度θ１、且つ第１所定角度θ１＊Ｋ＝３６０°を満足するように、第１所定角度θ１と、第２所定角度θ２及び磁極数が設定されている。

メカニカルポンプ２３０は、メカ側インナギア２３１と、メカ側アウタギア２３２と、にて構成されている。
メカ側インナギア２３１は、スリーブ２１と一体となって回転するように嵌め込まれ、外周面に外歯を有しており、回転軸ＺＣ回りに回転する。
メカ側アウタギア２３２は、メカ側インナギア２３１の外歯に噛合する内歯を内周面に有しており、メカ側インナギア２３１の回転軸ＺＣに対して偏心した位置の回転軸回りに回転する。
なお、メカニカルポンプ２３０と電動ポンプ１３０は、互いに干渉することなく、各々が独立して動作する。

上記の構成を有することで、エンジンの出力軸２０及びスリーブ２１が回転すると、メカ側インナギア２３１が機械的に回転駆動され、メカ側インナギア２３１の回転に伴ってメカ側アウタギア２３２が回転してメカニカルポンプ２３０が機械的に回転駆動される。
また、ワンウェイクラッチＫ２にてスリーブ２１の回転動力が電動側インナギア１３１に伝達され、電動側インナギア１３１が機械的に回転駆動される。そして電動側インナギア１３１の回転に伴って電動側アウタギア１３２が回転して電動ポンプ１３０が機械的に回転駆動される。なお、出力軸２０（スリーブ２１）が回転している場合であっても、電動モータを回転駆動してスリーブ２１の回転よりも高速で電動側インナギア１３１を回転させることもできる。
また、エンジンの出力軸２０及びスリーブ２１の回転が停止した場合、モータ制御手段６０からコイルへの通電を制御してロータ１３３を回転駆動することで電動側インナギア１３１を電気的に回転駆動することができる。そして電動側インナギア１３１の回転に伴って電動側アウタギア１３２が回転して電動ポンプ１３０が動作する。

また電動ポンプ１３０の吸入口の近傍には電動側吸入ポート１１７が形成されており、メカニカルポンプ２３０の吸入口の近傍にはメカ側吸入ポート１１５が形成されている。
また電動ポンプ１３０の吐出口の近傍には電動側吐出ポート１１８が形成されており、メカニカルポンプ２３０の吐出口の近傍にはメカ側吐出ポート１１６が形成されている。
そして、電動ポンプ１３０とメカニカルポンプ２３０との間には、メカニカルポンプ２３０を介して電動側吸入ポート１１７と電動側吐出ポート１１８が連通しないように、及び電動ポンプ１３０を介してメカ側吸入ポート１１５とメカ側吐出ポート１１６が連通しないように、遮蔽板１４０が設けられている。
なお遮蔽板１４０には、電動側吸入ポート１１７とメカ側吸入ポート１１５とを連通する連通孔１４４が形成されており、電動側吐出ポート１１８とメカ側吐出ポート１１６とを連通する連通孔１４５が形成されている。
なお、モータ制御手段（図示省略）のＣＰＵの処理手順は、図４を用いて説明した内容と同じであるので、説明を省略する。

以上、図１〜図４を用いて説明したメカニカルポンプと電動ポンプとを一体化した（一体型の）内接ギアポンプユニット３０では、エンジンの出力軸２０の回転動力が、ワンウェイクラッチＫ１を介してインナギア３１に伝達される。
また、図５を用いて説明したメカニカルポンプ２３０と電動ポンプ１３０とを別体で構成して軸方向に並列配置した（並列型の）内接ギアポンプユニット３３０では、エンジンの出力軸２０の回転動力が、ワンウェイクラッチＫ２を介して電動側インナギア１３１に伝達される。
そして一体型の内接ギアポンプユニット３０と並列型の内接ギアポンプユニット３３０のどちらも、エンジンの出力軸２０の回転数が誘起電圧検出手段の検出信号を利用できないくらい低い場合は、出力軸２０の回転角度から検出したロータ３３の回転角度（磁極の位置）に基づいて電動モータを回転駆動する（出力軸と同一回転数で回転駆動する）。また、一体型の内接ギアポンプユニット３０と並列型の内接ギアポンプユニット３３０のどちらも、エンジンの出力軸２０の回転数が誘起電圧検出手段の検出信号を利用できる回転数である場合は、誘起電圧検出手段の検出信号から検出したロータ３３の回転角度（磁極の位置）に基づいて電動モータを回転駆動する（出力軸の回転数以上の回転数で回転駆動する）。
これにより、磁界検出手段を用いることなく、エンジンの低回転から高回転まで全回転域においてエンジンがメカニカルポンプを機械的に回転駆動する負荷を低減することができる。なお、図５に示す並列型の内接ギアポンプユニット３３０の場合は、電動ポンプ１３０を機械的に回転駆動する際の負荷を低減することができる。
そしてエンジンの負荷を低減することで、燃費の向上が期待できる。また、エンジンの負荷を低減することで、アイドル回転数をより低く設定することが可能であり、更に燃費の向上が期待できる。

本発明の内接ギアポンプユニット３０、３３０は、本実施の形態で説明した外観、構成、構造、処理手順等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また本発明の内接ギアポンプユニット３０、３３０において、アウタギア及びインナギアの歯数は、本実施の形態にて説明した歯数に限定されず、種々の歯数を設定することができる。
また、ロータの磁極の数、及びステータのコイルの数は、種々の数に設定することができる。
本発明の内接ギアポンプユニット３０、３３０は、例えば車両に用いる種々のオイルポンプとして利用することができる他にも、種々の流体の吸入と吐出を行う種々の機械のポンプとして利用することができる。
また、磁極支持体３３Ｚ、１３３Ｚに設けるスリット１３３Ｓの形状、サイズ、位置、数は、図５（Ｂ）に示すものに限定されるものではない。
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。

１０ ポンプハウジング
２０ 出力軸
２１ スリーブ
３０ 内接ギアポンプユニット
３１ インナギア
３２ アウタギア
３３ ロータ
３３Ｍ 磁極
３３Ｚ 磁極支持体
３４ ステータ
３４Ａ〜３４Ｌ コイル
３４Ｚ 鉄心部
５２ 回転角度検出手段
６０ モータ制御手段
６１ ＣＰＵ
６４Ａ、６４Ｂ 通電手段
６５Ａ、６５Ｂ 誘起電圧検出手段
１３０ 電動ポンプ
１３１ 電動側インナギア
１３２ 電動側アウタギア
１３３ ロータ
１３４ ステータ
１４０ 遮蔽板
２３０ メカニカルポンプ
２３１ メカ側インナギア
２３２ メカ側アウタギア
３３０ 内接ギアポンプユニット
Ｋ１、Ｋ２ ワンウェイクラッチ
Ｚｉ インナギアの回転軸
Ｚｏ アウタギアの回転軸
ＺＣ 出力軸の回転軸
θ１ 第１所定角度
θ２ 第２所定角度

Claims (1)

1. 外周面に外歯を有してエンジンの出力軸の外周面に外嵌されるインナギアと、
   前記インナギアの前記外歯と噛合する内歯を内周面に有するアウタギアと、
   前記インナギアを駆動可能な電動モータと、
   前記電動モータを制御するモータ制御手段と、を備え、
   前記電動モータは、周方向に複数の磁極が配置されたロータと、複数のコイルと、を有し、
   前記インナギアには、前記ロータが接続されてワンウェイクラッチを介して前記出力軸の回転動力が伝達され、
   前記ワンウェイクラッチは、第１所定角度毎に係合位置を有しており、
   前記複数の磁極は、隣り合うＮ極とＳ極における周方向の角度が、第２所定角度となるように数が設定されており、
   自然数をＪ、Ｋとすると、第２所定角度＊Ｊ＝第１所定角度、且つ第１所定角度＊Ｋ＝３６０°を満足するように、前記第１所定角度と前記第２所定角度及び前記磁極の数が設定されており、
   前記出力軸には、回転角度を検出可能な回転角度検出手段が設けられており、
   前記モータ制御手段は、
   コイルに通電するための通電手段と、通電していないコイルに発生する誘起電圧を検出可能な誘起電圧検出手段と、を各コイルに対応させて有しており、
   前記出力軸が所定回転数以上で回転している際に前記電動モータを動作させる場合は、前記誘起電圧検出手段からの検出信号に基づいて前記ロータの回転角度を検出し、検出した回転角度に基づいて、前記ロータの回転数が前記出力軸の回転数以上となるように各コイルへの通電を制御し、
   前記出力軸が所定回転数未満で回転している際に前記電動モータを動作させる場合は、前記回転角度検出手段からの検出信号に基づいて前記ロータの回転角度を検出し、検出した回転角度に基づいて、前記ロータの回転数が前記出力軸の回転数と同一回転数となるように各コイルへの通電を制御する、
   内接ギアポンプユニット。
   
   

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