JP2017057738A - 車両用油圧装置 - Google Patents

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。

Images