JP2017057738A - 車両用油圧装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ベーンポンプの起動時においても円滑に動作すると共に、ベーンポンプの動作中も吐出油路の油圧の変動からの影響を低減する。【解決手段】電動オイルポンプ48とシャトル弁50とを設けることで、起動時においても電動オイルポンプからベーンへの背圧を受けることで円滑に動作する。また、ベーンポンプ14からの吐出油の油圧がベーン収容溝内の背圧より高くなった場合にも、ベーンポンプ吐出油路30から背圧油路36に作動油が流通することとなり、ベーンが収容溝内に押し込まれることはない。このため、ベーンポンプの動作中もベーンポンプ吐出油路30の油圧の変動によるベーンポンプの吐出量の変動を減少することができる。【選択図】図1

Description

本発明は、ベーンポンプを油圧源とする車両用油圧装置に係り、特に、起動時においても円滑に動作すると共に、ベーンポンプの動作中も吐出油路の油圧の変動からの影響の少ない車両用油圧装置に関するものである。
エンジンによって駆動されるベーンポンプは、例えば、略楕円形状の内周カム面を有するポンプハウジングの内部に、回転軸に嵌合されたロータと、ロータに形成されたベーン収容溝内に放射状に嵌め込まれた複数のベーンとで複数の可変容積のポンプ室が構成されている。ベーンは、ポンプハウジングの内周面に押し付けられた状態で回転することでポンプ室の容積が変化させられて作動油が吐出力を与えられる。
ベーンがポンプハウジングの内周面に押し付けられる力は、回転による遠心力とロータ内でベーンをポンプハウジングの内周面へと押し付ける背圧によって与えられ、ベーンポンプから吐出される作動油がこの背圧として用いられている。しかしながら、ベーンポンプの始動時においては、ロータの回転が低い場合には、回転力によるベーンの遠心力と、ベーンポンプから吐出される作動油から生じる背圧とを合わせても、ベーンがポンプハウジングの内周面に押し付けられる力が弱くポンプが円滑に起動しないことがある。
これに対して、特許文献1には、ベーンポンプの始動時にベーンポンプ内の背圧を上昇するための技術が開示されている。具体的には、ロータ内に設けられたベーン収容溝に背圧油路を介して電動式オイルポンプから吐出された油圧を供給することでロータに形成されたベーン収容溝内に放射状に嵌め込まれた複数のベーンをポンプハウジングの内周面に押し付け、これにより起動時においても円滑に動作するベーンポンプが提案されている。
特開2008−286108号公報
ところで、特許文献1のベーンポンプにおいては、ベーンポンプからの吐出圧がベーン収容溝内の背圧より高くなると、ベーンが収容溝内に押し込まれ、ベーンポンプからの作動油の吐出が低下する事がある。
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ベーンをポンプハウジングの内周面に押し付けられた状態で回転することでポンプ室の容積が変化させられて作動油が吐出力を与えられるベーンポンプにおいて、起動時においても円滑に動作すると共に、ベーンポンプの動作中も吐出油路の油圧の変動からの影響の少ない車両用油圧装置を供給することである。
第1発明の要旨とするところは、断面が楕円状の内周カム面を有するポンプハウジングと前記ポンプハウジング内に設けられた複数のベーンを径方向に移動可能に収納するベーン収納溝が形成されたロータとを有する、エンジンによって回転駆動されるベーンポンプと、前記ベーン収納溝内の前記複数のベーンに背圧を供給する背圧油路と、前記背圧油路に第2吐出油路を介して作動油を吐出する電動オイルポンプと、前記ベーンポンプから吐出される作動油を導く第1吐出油路を介して前記作動油が供給される油圧制御回路とを備える車両用油圧装置であって、前記ベーンポンプから吐出される前記第1吐出油路の油圧が前記電動オイルポンプから吐出される前記第2吐出油路の油圧を超える場合は、前記第1吐出油路から前記背圧油路へ作動油を流通し、前記ベーンポンプから吐出される前記第1吐出油路の油圧が前記電動オイルポンプから吐出される前記第2吐出油路の油圧以下の場合は、前記電動オイルポンプから前記背圧油路へ作動油を流通するシャトル弁が前記第1吐出油路と前記第2吐出油路と前記背圧油路との間に設けられていることにある。
第2発明の要旨とするところは、前記エンジンの始動時であって、かつ作動油が所定の温度以下の場合のみ前記電動オイルポンプが動作させられることにある。
第3発明の要旨とするところは、前記電動オイルポンプから吐出される作動油の油圧は、前記作動油の温度の上昇に応じて低下させられる油圧であることにある。
第1発明によれば、電動オイルポンプにより複数のベーンに背圧を与えることによりベーンポンプの起動時においてもベーンポンプが円滑に動作すると共に、シャトル弁を設けることで、ベーンポンプの動作中に第1吐出油路の油圧が高く変動した場合にも、第1油路の油圧がベーンの背圧として供給されるためベーンが収容溝内に押し込まれ、ベーンポンプからの作動油の吐出の低下を抑制でき、安定な作動が可能となる。
第2発明によれば、前記エンジンの始動時であって、かつ作動油が所定の温度以下の場合のみ前記電動オイルポンプを動作させることにより、前記電動オイルポンプを必要時にのみ利用することによって使用電力を低減できる。
第3発明によれば、前記電動オイルポンプから吐出される作動油の油圧を、前記作動油の温度の上昇に応じて低下することによってさらに使用電力を低減できる。
本発明の一実施例の車両用油圧装置の要部の構成を説明する概略図である。 図1の車両用油圧装置に備えられたベーンポンプのカバーがはずされた状態の正面図である。 本発明の他の実施例である車両用油圧装置の要部の構成を説明する概略図である。 図3の電子制御装置の電動モータ制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。 図3の車両用油圧装置の電動オイルポンプの制御作動の要部、すなわち車両用油圧装置による使用電力を低減するための制御動作を説明するためのフローチャートである。 作動油の温度によって必要とされる電動オイルポンプの回転数を求める関係マップの一例である。
以下、本発明の車両用油圧装置の一実施例について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、車両用油圧装置10の構成を説明する概略図である。車両用油圧装置10は、A/TやCVTのシーブ等の油圧シリンダなどの作動油を消費する、油圧制御回路として機能する油圧制御装置12に作動油を供給するベーンポンプ14と、ベーンポンプ14に背圧を供給する電動オイルポンプ48と、シャトル弁50とを備えている。
ベーンポンプ14は、エンジン15の回転によって駆動され、オイルパン18に貯留された作動油をオイルストレーナ20を経由して吸入する第1吸入ポート22と第2吸入ポート24、および吸入された作動油をポンプ外部へ吐出するための第1吐出ポート26と第2吐出ポート28とを有している。また、作動油を吸入、吐出する複数のベーン82に背圧を供給する第1背圧溝42と、第2背圧溝44とを有しており、ベーン82によって形成されたポンプ室Pによって、吸入ポート22、24から吐出ポート26、28へと作動油が送られる。
第1吐出ポート26および第2吐出ポート28には、第1吐出油路に相当するベーンポンプ吐出油路30が接続しており、ベーンポンプ吐出油路30は、第1吐出ポート26と第2吐出ポート28とから吐出された作動油が油圧制御装置12へ圧送される油圧制御装置12への作動油供給路となっている。また、ベーンポンプ吐出油路30は、シャトル弁50の第1入力ポート50aとも接続し第1吐出ポート26と第2吐出ポート28とから吐出された作動油が第1背圧溝42と第2背圧溝44とに圧送されるベーンポンプ14への作動油供給路となっている。第2吐出油路に相当する電動オイルポンプ吐出油路31は、シャトル弁50のもう一方の第2入力ポート50bと接続し、シャトル弁50の出力ポート50cは、背圧油路36と接続している。
吸入油路34は、オイルパン18に貯留された作動油が第1吸入ポート22と、第2吸入ポート24とへ吸入されるように、オイルストレーナ20を経由して、ベーンポンプ14の第1吸入ポート22と、第2吸入ポート24とをオイルパン18と接続している。また、吸入油路34は、オイルパン18に貯留された作動油が電動オイルポンプ48とへ吸入されるように、オイルストレーナ20を経由して、電動オイルポンプ48とをオイルパン18と接続している。また還流油路32は、油圧制御装置12の作動油をベーンポンプ14の吸入油路34へ還流させる。
図2は、車両用油圧装置10に備えられたベーンポンプ14のポンプカバーが外された状態を示す正面図である。ベーンポンプ14は、略円柱形状の凹部16が形成されたボデー68と、略円筒形状を有しボデー68に相対回転不能にその凹部16内に嵌め付けられたポンプハウジングに相当するカムリング70と、円板形状を有し、その一平面がボデー68の凹部16の底壁面と他の平面がカムリング70の略円状の一端面とにそれぞれ当接するように凹部16の底壁面とカムリング70との間に介在するように取り付けられたサイドプレート66と、円柱形状を有し、その外周面がカムリング70の内周カム面78と僅かな空間を隔てて対向し、且つ回転軸方向の一端面がサイドプレート66の上記他の平面に摺接可能に収容されたロータ74と、ロータ74の回転軸と同軸にロータ74に固定され、且つボデー68に回転可能に軸支されて、エンジン15などの駆動源の駆動に応じて図2に示される矢印方向すなわち右まわりにロータ74を回転させるポンプ軸76と、カムリング70の略円状の他端面に当接し、且つロータ74の軸方向の他端面に摺接可能に凹部16の開口を覆うようにボデー68に締結される図示しないポンプカバーとから構成されている。
カムリング70は、断面略楕円形状の内周面である内周カム面78を有している。ロータ74は、その外周面の軸方向の全長にわたって、径方向中央部から外周面に且つ周方向に等間隔で放射状に形成された複数のベーン収納溝に相当するスリット80と、スリット80内に嵌め入れられた矩形平板状の複数のベーン82を備えている。ベーン82はそのロータ74の周方向の側面がスリット80の対向する内側壁に対して、ロータ74の径方向に摺動可能に且つ、軸方向の側面がサイドプレート66の上記他端面とポンプカバーの内壁面のそれぞれに摺接するように、且つ径方向外側端面がカムリング70の内周カム面78に摺動可能にスリット80に挿し嵌められている。
ロータ74が回転駆動されると、第1背圧溝42および第2背圧溝44からの背圧により、ベーン82はスリット80の内側壁に対しロータ74の径方向外側へ押し出され、径方向外側端面がカムリング70の内周カム面78に押し付けられ、その状態でロータ74の回転方向に内周カム面78に対して摺動させられる。このため、隣り合う各ベーン82の周方向の対向する側面と内周カム面78とロータ74の外周面とサイドプレート66の前記他端面とポンプカバーの内壁面とによって、複数のポンプ室Pが区画される。ポンプ室Pは内周カム面78が略楕円形状であるため、ロータ74が1回転されるときベーン82がスリット80内をロータ74の径方向に2回往復動されることから、その容積は2回増減される。
サイドプレート66とボデー68には、ポンプ軸76を挟んで、ロータ74の回転に応じて容積が増大するポンプ室Pに連通される一対の第1吸入ポート22および第2吸入ポート24がそれぞれサイドプレート66とボデー68の双方にわたって形成されている。また、サイドプレート66とボデー68には、ポンプ軸76を挟んで、ロータ74の回転方向に応じて容積が減少するポンプ室Pに連通される一対の第1吐出ポート26および第2吐出ポート28がそれぞれサイドプレート66とボデー68の双方にわたって形成されている。第1吐出ポート26は第1吸入ポート22に対してロータ74の回転方向側に位置させられ、第2吐出ポート28は第2吸入ポート24に対してロータ74の回転方向側に位置させられている。これらのポート22、24、26、28は、サイドプレート66とボデー68とにわたって形成するのではなく、サイドプレート66のみに形成することもできる。
サイドプレート66には、第1吸入ポート22および第1吐出ポート26の間において各ポンプ室Pを区画する各ベーン82が嵌め入れられているスリット80の内周側端部と連通され、各ベーン82を内周カム面78へ押し付ける背圧を供給する第1背圧溝42と第2背圧溝44がロータ74の周方向に半環状に形成されている。第1背圧溝42と第2背圧溝44とは、背圧油路36と連通している。
エンジン15の駆動に応じてベーンポンプ14が始動されロータ74が図2の右まわりに回転されると、吸入油路34を通じてオイルパン18の作動油が第1吸入ポート22および第2吸入ポート24に吸入され、ロータ74の回転により容積が漸次増大されるベーンポンプ14の各ポンプ室Pに運ばれる。各ポンプ室Pに吸入された作動油は、ロータ74が回転されるに従い、各ポンプ室Pの容積が減少させられることにより、第1吐出ポート26および第2吐出ポート28からベーンポンプ吐出油路30に吐出される。また、エンジン15の始動と共に電動オイルポンプ48専用の電動モータ52が駆動し、これに応じて電動オイルポンプ48が始動されると、吸入油路34を通じてオイルパン18の作動油が電動オイルポンプ48に吸入され、シャトル弁50の第2入力ポート50bと連通している電動オイルポンプ吐出油路31に吐出される。
ベーンポンプ吐出油路30および電動オイルポンプ吐出油路31は、シャトル弁50の第1入力ポート50aおよび第2入力ポート50bとにそれぞれ連通し、背圧油路36はシャトル弁50の出力ポート50cに連通している。シャトル弁50により、ベーンポンプ14から吐出されるベーンポンプ吐出油路30の油圧が電動オイルポンプ48から吐出される電動オイルポンプ吐出油路31の油圧を超える場合は、ベーンポンプ吐出油路30から背圧油路36に作動油を流通し、またベーンポンプ14から吐出されるベーンポンプ吐出油路30の油圧が電動オイルポンプ48から吐出される電動オイルポンプ吐出油路31の油圧以下の場合は、電動オイルポンプ吐出油路31から背圧油路36に作動油を流通することによって、ベーンポンプ14の各ポンプ室Pを区画する各ベーン82をカムリング70の内周カム面78へ押し付ける背圧を維持することとなる。
このように、本実施例の車両用油圧装置10においては、電動オイルポンプ48とシャトル弁50とを設けることで、起動時においても電動オイルポンプ48からベーン82への背圧を受けることで円滑に動作する。これと共に、ベーンポンプ14の動作中にベーンポンプ吐出油の油圧がスリット80内の背圧より高くなったとしても、ベーンポンプ吐出油路30から背圧油路36に作動油が流通することとなり、ベーン82がスリット80内に押し込まれベーンポンプ14からの作動油の吐出が低下することはない。したがって、ベーンポンプ14の動作中もベーンポンプ吐出油路30の油圧が高く変動してもベーンポンプ14の吐出量の低下を減少することができる。
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の実施例において、前記実施例と機能において実質的に共通する部分には同一の符号を付して詳しい説明を省略する。本実施例の車両用油圧装置100と実施例1の車両用油圧装置10とは、エンジン15の始動時であって、かつ作動油が所定の温度以下である場合にのみ、電動オイルポンプ14を動作させること、および電動オイルポンプ14から吐出される作動油の油圧は、作動油の温度の上昇に応じて低下させられる油圧であることにおいて異なっている。従って、上記の異なる構成についてのみ図3から図6を用いて詳細に説明する。
図3は、本発明の他の実施例の車両用油圧装置100の構成を説明する概略図である。車両用油圧装置100は、図1における車両用油圧装置10の構成、すなわちA/TやCVTのシーブ等の油圧シリンダなどの作動油を消費する油圧制御装置12に作動油を供給するベーンポンプ14と、ベーンポンプ14のスリット80に背圧を供給する電動オイルポンプ48と、シャトル弁50と、オイルパン18とオイルストレーナ20と作動油を流通させる油路に加えて、上記の電動オイルポンプ48を駆動する電動モータ52とを備える点で共通する。しかし、車両用油圧装置100は、作動油の温度を検出する温度センサ54と、温度センサ54で検出された温度に基づいて電動モータ52を制御する電子制御装置56とが備えられている点で相違する。電動モータ52は、電子制御装置56からの制御信号によって駆動し、電動オイルポンプ48を動作させ電動オイルポンプ吐出油路31に作動油を供給する。電子制御装置56は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、エンジン15の出力制御や図示されない自動変速機の変速制御等を実行するようになっている。
本実施例の車両用油圧装置100では、例えば電動オイルポンプ48の作動に係る使用電力を低減するため、電動モータ52の駆動をエンジン15の始動時であって、かつ作動油の温度が作動油の温度が予め設定された温度以下であった場合にのみ制限することで電動オイルポンプ48の作動が抑制される。また例えば電動オイルポンプ48の作動に係る使用電力を低減するため、電動オイルポンプ48から吐出される作動油の油圧は、作動油の温度の上昇に応じて低下させられる。
図4は、電子制御装置56の電動モータ制御機能の要部を説明する機能ブロック線図であり、エンジン起動判定部62、作動油温度判定部60、電動モータ制御部58から構成される。エンジン起動判定部62は、エンジン15の始動時であるか否かを判定する。作動油温度判定部60は、作動油温度TOILが予め設定された作動油温度判定温度Te以下であるか否かを判定する。また電動モータ制御部58は、エンジン起動判定部62および作動油温度判定部60の判定に基づき、電動モータ52に電動モータ制御信号SMを送り電動モータ52を作動する。また、エンジン起動判定部62は、前回のエンジン15の駆動後の停止から今回の駆動までの時間、すなわち再起動までの時間が一定時間内であるか否かを判定し、再起動までの時間が一定時間以内である場合に電動モータ制御部58は電動モータ52を起動しない制御を行うこととしても良い。
図5は図3の電子制御装置56による電動オイルポンプ48の制御作動の要部、すなわち車両用油圧装置100による使用電力を低減するためのフローチャートであり、繰り返し実行される。
図5において、エンジン起動判定部62に対応するステップ(以下、ステップを省略する)S1において、エンジン15の始動時であるか否かが判定される。このS1が否定される場合は本ルーチンが終了されるが、肯定される場合は作動油温度判定部60に対応するS2において、温度センサ54からの信号に基づいて、作動油温度TOILが予め設定された作動油温度判定温度Te以下であるか否かが判定される。このS2が否定される場合は本ルーチンが終了されるが、肯定される場合は電動モータ制御部58に対応するS3において、電動モータ制御部58からの電動モータ制御信号SMに基づき、電動モータ52が作動し、電動オイルポンプ48が駆動される。これらの制御により、電動オイルポンプの作動が抑制され、車両用油圧装置100による使用電力が低減される。
図6は、電動モータ制御部58が作動油温度TOIL(℃)と、その温度において必要とされる電動オイルポンプ48の回転数(rpm)を求めるために用いる予め記憶された関係(マップ)の一例である。具体的には、作動油の温度の上昇に応じて、電動オイルポンプ48から吐出される作動油の油圧は低下させられる、すなわち電動オイルポンプ48の回転数が低下させられることにより車両用油圧装置100による使用電力が低減される。
以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はさらに別の様態でも実施でき、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。
たとえば、前述の実施例1および実施例2のベーンポンプ14においては、内周カム面78を有するカムリング70がボデー68の凹部16に嵌め付けられていたが、これに限定されるものではなく、たとえば、ボデー68の凹部16の内周面にロータ74の外周面と対向する内周カム面78が直接形成されて、カムリング無しで構成されていてもよい。
また、前述の実施例1および実施例2のベーンポンプにおいては、複数の吐出ポート26、28を連通し、油圧制御装置12に作動油を供給しているが、複数の吐出ポート26、28からそれぞれ別個の油圧制御装置に作動油を供給してもよい。またその場合、複数のシャトル弁50を複数の吐出ポート26、28毎に使用すること、および一つのシャトル弁50のみを使用してベーン82に供給される背圧油路36の油圧を制御しても良い。
10、100:車両用油圧装置
12:油圧制御装置(油圧制御回路)
14:ベーンポンプ
15:エンジン
30:ベーンポンプ吐出油路(第1吐出油路)
31:電動オイルポンプ吐出油路(第2吐出油路)
36:背圧油路
48:電動オイルポンプ
50:シャトル弁
70:カムリング(ポンプハウジング)
74:ロータ
78:内周カム面
80:スリット(ベーン収納溝)
82:ベーン
Te:作動油温度判定温度(所定の温度)

Claims (3)

  1. 断面が楕円状の内周カム面を有するポンプハウジングと前記ポンプハウジング内に設けられた複数のベーンを径方向に移動可能に収納するベーン収納溝が形成されたロータとを有する、エンジンによって回転駆動されるベーンポンプと、前記ベーン収納溝内の前記複数のベーンに背圧を供給する背圧油路と、前記背圧油路に第2吐出油路を介して作動油を吐出する電動オイルポンプと、前記ベーンポンプから吐出される作動油を導く第1吐出油路を介して前記作動油が供給される油圧制御回路とを備える車両用油圧装置であって、
    前記ベーンポンプから吐出される前記第1吐出油路の油圧が前記電動オイルポンプから吐出される前記第2吐出油路の油圧を超える場合は、前記第1吐出油路から前記背圧油路へ作動油を流通し、前記ベーンポンプから吐出される前記第1吐出油路の油圧が前記電動オイルポンプから吐出される前記第2吐出油路の油圧以下の場合は、前記電動オイルポンプから前記背圧油路へ作動油を流通するシャトル弁が前記第1吐出油路と前記第2吐出油路と前記背圧油路との間に設けられていることを特徴とする車両用油圧装置。
  2. 前記エンジンの始動時であって、かつ作動油が所定の温度以下の場合のみ前記電動オイルポンプが動作させられることを特徴とする請求項1の車両用油圧装置。
  3. 前記電動オイルポンプから吐出される作動油の油圧は、前記作動油の温度の上昇に応じて低下させられる油圧であることを特徴とする請求項1または2に記載の車両用油圧装置。
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