JP2014173722A - 可変オイルポンプを備えた車両 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、オイルポンプの負荷を常時最適に維持してオイルポンプで損失されるエネルギーを最少化し、燃料消耗を減少させ、油圧の変動を最少化する可変オイルポンプを備えた車両を提供する。
【解決手段】本発明の実施形態による可変オイルポンプを備えた車両は、動力源から入力軸を通じて回転力を伝達されるサンギヤ、その内周面が前記サンギヤの外周面と距離を置いて配置されるリングギヤ、前記リングギヤの内周面と前記サンギヤの外周面との間に配置される遊星ギヤ、前記キャリアの回転軸を連結するキャリア、前記キャリアと連結された出力軸を通じてオイルをポンピングするオイルポンプ、および前記リングギヤを選択的に回転させるように前記リングギヤの外側に配置されるモータを含むことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンまたは変速機で必要な油圧を形成するオイルポンプの負荷を可変的に変化させることによって、エネルギーの浪費を減らし、費用を節減することができる可変オイルポンプを備えた車両に関する。
最近、ＣＯ２低減のための燃費向上技術が多方面で開発されており、そのうち、ＩＳＧ（Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ ａｎｄ Ｇｏ）システムは、車両が停車中である場合にはエンジンの始動を止め、車両が走行を始める時に自動的に始動をかける装置である。
ＩＳＧ装置は、車両の車速、エンジンの回転速度、冷却水温などの情報を入力されて、定められた条件で自動的にエンジンがアイドル停止し（Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ）、以降、運転者の意志および車両自体の条件により再出発が要求される場合、自動的にエンジンを再始動（Ｇｏ）させて正常運転を可能にする。
ＩＳＧ装置でアイドル停止に進入される条件は、エンジンのワームアップが充分に行われた状態、つまり、冷却水温が設定された一定温度以上を維持する状態で、車速が検出されなかったり低速状態であったりし、変速段が中立を維持し、ブレーキペダルが作動して設定された所定時間以上維持されてエンジンを停止する。
このようなＩＳＧ装置を装着した車両は、５〜１５％の燃費上昇効果を得ることができる。通常、自動変速機（ＡＴ）車両にＩＳＧ装置を適用するためには、エンジンがアイドル停止（Ｉｄｌｅ Ｓｔｏｐ）された状態で変速機にオイルを供給する電動式オイルポンプを追加に構成しなければならない。
したがって、自動変速機ＩＳＧ車両は、自動変速機内部に装着されてＩＳＧ未作動時、つまり、エンジン始動中に機械的に駆動して自動変速機のコントロールに必要な油圧を形成する機械式ポンプと、補助的に装着されてＩＳＧ作動時、つまり、エンジンがアイドル停止されると駆動して自動変速機内部の油圧を維持させる補助電動式オイルポンプとを含む。
自動変速機ＩＳＧ車両には、２つのポンプ、つまり、機械式ポンプと補助電動式オイルポンプが装着されて、エンジン始動中には機械式ポンプを駆動し、エンジンのアイドル停止時には補助電動式オイルポンプを交互に駆動する。
このような自動変速機ＩＳＧ車両は、同一の機能を有する２つのポンプを搭載しなければならないため、車両の原価上昇の原因になり、車両の重量が上昇して燃費が悪化する問題点がある。
したがって、本発明の目的は、オイルポンプの負荷を常時最適に維持してオイルポンプで損失されるエネルギーを最少化し、燃料消耗を減少させ、油圧の変動を最少化する可変オイルポンプを備えた車両を提供することにある。
本発明の実施形態による可変オイルポンプを備えた車両は、動力源から入力軸を通じて回転力を伝達されるサンギヤ、その内周面が前記サンギヤの外周面と距離を置いて配置されるリングギヤ、前記リングギヤの内周面と前記サンギヤの外周面との間に配置される遊星ギヤ、前記キャリアの回転軸を連結するキャリア、前記キャリアと連結された出力軸を通じてオイルをポンピングするオイルポンプ、および前記リングギヤを選択的に回転させるように前記リングギヤの外側に配置されるモータを含むことができる。
前記入力軸が一側方向に回転するようにするシャフト一方向クラッチ、および前記リングギヤが他側方向に回転するようにするリングギヤ一方向クラッチを含むことができる。
前記動力源は、内燃機関またはモータ（動力源用モータ）であってもよい。
前記入力軸の回転速度に応じて前記モータを制御して前記オイルポンプを予め設定された最適の速度に制御する制御部をさらに含むことができる。
アイドルストップ条件で前記モータが予め設定された回転数で作動して前記ポンプが最小回転数で作動するようにすることができる。
前記動力源が作動する場合、油温に応じて前記オイルポンプの回転数に補正値を適用することができる。
前述のように、本発明の実施形態による可変オイルポンプを備えた車両によれば、エンジンの回転速度または運行状態に応じてモータを通じてオイルポンプの回転速度を最適に制御することによって、損失されるエネルギーを減少させることができる。
また、オイルポンプで吐出される油圧の変動を低減させることによって、安定性を向上させることができる。
同時に、オイルの温度に応じて補正値を適用することによって、より安定的に油圧を生成することができ、一つのモータを通じてオイルポンプの負荷を最適に制御することができる。
本発明の実施形態による車両に備えられる可変オイルポンプの概略的な断面図である。 本発明の実施形態による車両に備えられる可変オイルポンプの概略的な連結図である。 本発明の実施形態による車両に備えられる可変オイルポンプの作動原理を示す構成図である。 本発明の実施形態による可変オイルポンプにおいて油温による補正値を示すグラフである。 本発明の実施形態による車両に備えられる可変オイルポンプの制御方法を示すフローチャートである。 図６の（ａ）乃至（ｄ）は本発明の実施形態による車両に備えられる可変オイルポンプの作動状態を示す構成図である。
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態による車両に備えられる可変オイルポンプの概略的な断面図であり、図２は、本発明の実施形態による車両に備えられる可変オイルポンプの概略的な連結図である。
図１および図２を参照すれば、車両に備えられる可変オイルポンプは、動力源としてのエンジン１００、入力軸１６０、シャフト一方向クラッチ１５５、サンギヤ１１０、遊星ギヤ１０５、リングギヤ１４０、リングギヤ一方向クラッチ１５０、モータ１４５、キャリア１１５、出力軸１２０、オイルポンプ１３５、およびポンプハウジング１６５を含む。
同時に、前記ポンプハウジング１６５には、前記オイルポンプ１３５にオイルが吸入される吸入流路１２５とオイルが吐出される吐出流路１３０が形成される。
前記エンジン１００の回転力は、入力軸１６０を通じて可変オイルポンプの前記サンギヤ１１０に入力され、前記シャフト一方向クラッチ１５５は、前記入力軸１６０の外周面に配置されて前記入力軸１６０が一側回転方向にのみ回転するようにする。
前記リングギヤ一方向クラッチ１５０は、前記リングギヤ１４０の外周面に配置されて前記リングギヤ１４０が他側回転方向にのみ回転するようにする。前記モータ１４５は、前記リングギヤ１４０を選択的に他側回転方向に回転させる。
前記入力軸１６０に入力される回転力は、前記サンギヤ１１０、前記遊星ギヤ１０５、および前記リングギヤ１４０を通って前記キャリア１１５および前記出力軸１２０を通じて出力されて、前記オイルポンプ１３５を作動させてオイルをポンピングする。
前記エンジン１００が停止した場合には、前記モータ１４５が前記リングギヤ１４０を回転させて前記オイルポンプ１３５を最小負荷で作動させ、前記エンジン１００が前記入力軸１６０を一定のｒｐｍ以下で回転させる場合にも、前記モータ１４５が作動して前記オイルポンプ１３５を設定された最適負荷で作動させる。
図２を参照すれば、前記オイルポンプ１３５は多様なタイプのポンプが適用され得る。例えば、本発明の実施形態によるオイルポンプは、トロコイド型（ｔｒｏｃｈｏｉｄ ｔｙｐｅ）内接ギヤを使用することができる。
図３は、本発明の実施形態による車両に備えられる可変オイルポンプの作動原理を示す構成図である。
図３を参照すれば、Ｎｅは、前記エンジン１００の回転速度または前記入力軸１６０の回転速度または前記サンギヤ１１０の回転速度を示し、Ｎｐは、前記オイルポンプ１３５または前記キャリア１１５の回転速度を示し、Ｎｍは、前記モータ１４５または前記リングギヤ１４０の回転速度を示し、Ｚｓは、前記サンギヤ１１０のギヤ数を示し、Ｚｒは、前記リングギヤ１４０のギヤ数を示す。
前記オイルポンプ１３５の回転速度Ｎｐは、前記エンジン１００の回転速度Ｎｅ、前記モータ１４５の回転速度Ｎｍ、前記サンギヤ１１０のギヤ数Ｚｓ、および前記リングギヤ１４０のギヤ数Ｚｒによりテコの原理で決定される。
つまり、前記エンジン１００の回転速度が同一な状態で前記モータ１４５の回転速度が増加すれば、前記オイルポンプ１３５の回転速度も増加し、前記モータ１４５の回転速度が同一な状態で前記エンジン１００の回転速度が増加すれば、前記オイルポンプ１３５の回転速度も増加する。
図４は、本発明の実施形態による可変オイルポンプにおいて油温による補正値を示すグラフである。
図４を参照すれば、横軸はオイルの温度（油温）を示し、縦軸は補正値のアルファ（α）値を示す。このようなアルファ値は、前記オイルポンプ１３５の回転数を制御する補正値として使用される。このような補正値の使用方法については、図５を参照してより詳細に説明する。
図５は、本発明の実施形態による車両に備えられる可変オイルポンプの制御方法を示すフローチャートである。
図５を参照すれば、ステップＳ５００で制御が始まり、ステップＳ５１０で前記モータ１４５が正常であるのか判断される。前記モータ１４５が正常であるのか判断する技術は、公知の技術を参照するようにし、これに対する詳細な説明は本発明で省略する。
前記モータ１４５が非正常であると判断されると、ステップＳ５７０で失敗（ｆａｉｌ）コードが生成され、ステップＳ５８０で前記エンジン１００は予め設定された失敗（ｆａｉｌ）モード回転速度で運転される。ここで、前記モータ１４５は作動せず、前記オイルポンプ１３５は前記エンジン１００により作動する。
ステップＳ５２０およびＳ５３０では、車両がアイドルストップ（ＩＳＧ）条件を満たすのか判断される。前記アイドルストップ条件（アイドル状態でエンジン停止条件）は車速とブレーキ踏力を通じて判断される。つまり、車速が予め設定された基準値（ＩＳＧ基準）以下であり、ブレーキ踏力が予め設定された基準値（ＩＳＧ基準）以上である時、ＩＳＧ条件が満たされる。
車両がアイドルストップ条件を満たさない場合、ステップＳ５５０が行われ、車両がアイドルストップ条件を満たす場合、ステップＳ５４０が行われる。
ステップＳ５４０で前記エンジン１００が停止してＮｅが０であると判断される場合、ステップＳ５９０が行われる。ステップＳ５９０で前記モータ１４５の回転速度（Ｎｍ）は予め設定された値（Ｎ_ｉｓｇ）に維持される。
ステップＳ５４０で前記エンジン１００の回転速度（Ｎｅ）が０ではないと判断される場合、ステップＳ５５０でオイルの温度が基準値より大きいのか判断される。オイルの温度が基準値より大きいと判断される場合、ステップＳ５６０が行われ、オイルの温度が基準値以下であると判断される場合、ステップＳ５９５が行われる。
ステップＳ５６０で前記モータ１４５の回転速度（Ｎｍ）は数式−Ｚｓ／Ｚｒ×（Ｎｅ−（Ｎｐ＋α））−（Ｎｐ＋α）により制御部（図示せず）で演算される。そして、ステップＳ５９５で前記モータ１４５の回転速度（Ｎｍ）は数式−Ｚｓ／Ｚｒ×（Ｎｅ−Ｎｐ）−Ｎｐにより制御部（図示せず）で演算される。
図６の（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態による車両に備えられる可変オイルポンプの作動状態を示す構成図である。
図６の（ａ）は、前記エンジン１００がアイドル状態で作動することを示し、前記モータ１４５の回転数を比較的に高く維持して、前記オイルポンプ１３５の回転速度を予め設定された最適値に維持する。
図６の（ｂ）は、前記エンジン１００が低負荷状態で作動することを示し、前記モータ１４５の回転数を比較的に中間に維持して、前記オイルポンプ１３５の回転速度を予め設定された最適値に維持する。
図６の（ｃ）は、前記エンジン１００が高負荷状態で作動することを示し、前記モータ１４５の回転数を比較的低くまたは０に維持して、前記オイルポンプ１３５の回転速度を予め設定された最適値に維持する。
図６の（ｄ）は、前記エンジン１００が停止状態で作動することを示し、前記モータ１４５の回転数をアイドル状態に維持して、前記オイルポンプ１３５の回転速度を予め設定された最小値に維持する。
本発明の実施形態において、前記モータは一般的なモータユニットの固定子として見なされ、前記リングギヤはモータユニットの回転子として見なされる。
以上で本発明の好適な一実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の実施形態から当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者により容易に変更されて均等であると認められる範囲のすべての変更を含む。
１００…エンジン
１０５…遊星ギヤ
１１０…サンギヤ
１１５…キャリア
１２０…出力軸
１２５…吸入流路
１３０…吐出流路
１３５…オイルポンプ
１４０…リングギヤ
１４５…モータ
１５０…リングギヤ一方向クラッチ
１５５…シャフト一方向クラッチ
１６０…入力軸
１６５…ポンプハウジング

Claims (6)

  1. 動力源から入力軸を通じて回転力を伝達されるサンギヤ；
    その内周面が前記サンギヤの外周面と距離を置いて配置されるリングギヤ；
    前記リングギヤの内周面と前記サンギヤの外周面との間に配置される遊星ギヤ；
    前記キャリアの回転軸を連結するキャリア；
    前記キャリアと連結された出力軸を通じてオイルをポンピングするオイルポンプ；および
    前記リングギヤを選択的に回転させるように前記リングギヤの外側に配置されるモータ；
    を含むことを特徴とする、可変オイルポンプを備えた車両。
  2. 前記入力軸が一側方向に回転するようにするシャフト一方向クラッチ；および
    前記リングギヤが他側方向に回転するようにするリングギヤ一方向クラッチ；
    を含むことを特徴とする、請求項１に記載の可変オイルポンプを備えた車両。
  3. 前記動力源は、内燃機関またはモータであることを特徴とする、請求項１に記載の可変オイルポンプを備えた車両。
  4. 前記入力軸の回転速度に応じて前記モータを制御して前記オイルポンプを予め設定された最適の速度に制御する制御部；をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の可変オイルポンプを備えた車両。
  5. アイドルストップ条件で前記モータが予め設定された回転数で作動して前記ポンプが最小回転数で作動するようにすることを特徴とする、請求項４に記載の可変オイルポンプを備えた車両。
  6. 前記動力源が作動する場合、油温に応じて前記オイルポンプの回転数に補正値を適用することを特徴とする、請求項４に記載の可変オイルポンプを備えた車両。
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