JP2017096356A - 多機能ポンプユニット - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明に係る多機能ポンプユニットを車両のパワートレインを構成する複数の装置に実施した第一実施形態について説明する。
第一実施形態におけるパワートレインを構成する複数の装置1は、図1に示すように、エンジン2、自動変速機4などがある。エンジン2には、エンジン2を冷却するラジエータ3が設けられている。エンジン2には、多機能ポンプユニット5が併設されている。自動変速機4は、トルクコンバータ41、機械式オイルポンプ43および変速機構42を有している。トルクコンバータ41、機械式オイルポンプ43および変速機構42は、ケース6に収容されている。
エンジン2は、ガソリンや軽油等の炭化水素系燃料を使用するガソリンエンジンやディーゼルエンジン等である。エンジン2は、出力軸21、スロットルバルブ(図略)、及びエンジン回転センサ22を有し、エンジン制御装置(図略)によって制御される。出力軸21はピストンにより回転駆動されるクランク軸と一体的に回転して回転駆動力を出力する(いずれも図略)。また、エンジン2には、エンジン2の燃焼室の冷却に使われるラジエータ3と、エンジン2の駆動機構の潤滑に使われるエンジンオイルを循環させる循環装置23とが設けられている。エンジン2のハウジング24の下部には、後述する多機能ポンプユニット5が内包された多機能ポンプユニットケース5aが付設されている。
電動ウォーターポンプ33は、図5に示すように、インペラ33aとインペラ33aを覆うポンプカバー33bとを備えている。インペラ33aは、駆動軸33d(駆動部分)の一端に駆動軸33dと一体回転可能に固定されている。駆動軸33dの他端には後述する第一ドリブンギヤ33d1(接続部)が設けられている。インペラ33aは、エンジン2のハウジング24の端面より突出して配置されており、ポンプカバー33bは、突出したインペラ33aの周囲および前面側(図5において上側)を覆うようにエンジン2のハウジング24に固定されている。ポンプカバー33bは、インペラ33aの中心部分に対向する位置に設けられた吸入口33fが設けられている。吸入口33fより吸い込まれた冷却水は、吐出口33eより吐出され、エンジン2の各部の冷却に使われて後述するラジエータ3に送られる。
ラジエータ3は、ラジエータコア31とタンク32とを有している。ラジエータコア31は、冷却水の通過する複数本のチューブ31a、およびチューブ31aの熱を空気中に放散するフィン31bを備えている。冷却水をエンジン2に流通させる冷却水流通路25(液体充満流通路・流通路)、冷却水を循環させる独立循環流通路27については、後述する。タンク32は、高温の冷却水を一時的に貯え、これをラジエータコア31に導くアッパタンク32aと、通過して低温になった冷却水を集めてエンジン2側に流出させるロアタンク32bとを有する。ラジエータ3には、前述の電動ウォーターポンプ33より冷却水が供給される。
ラジエータ3で冷却された冷却水は、エンジン2のいずれも図略のシリンダブロックおよびシリンダヘッド(燃焼室に対応)に設けられたウォータジャケットと呼ばれる空間に冷却水を循環させることでエンジン2を冷却する。
自動変速機4は、図1に示すように、トルクコンバータ41、変速機構42および油圧制御装置45を有しており、ケース6に収容されている。また、変速機構42を油圧操作するオイルを供給する機械式オイルポンプ43および油圧操作用電動ポンプ44を備えている。
トルクコンバータ41は、前側である入力軸41a側のポンプインペラ(図略)と、後側である出力軸41b側のタービンライナ(図略)と、トルク増幅機能を発現するステータ(図略)と、ワンウェイクラッチ(図略)とを備えている。ポンプインペラは、エンジン2の出力軸21と一体回転するように連結されている。トルクコンバータ41は、ポンプインペラとタービンライナとの間で、オイルを介して動力伝達を行なう。トルクコンバータ41には、トルクコンバータ41の入力軸41a側と出力軸41b側とを直結するロックアップクラッチが設けられている。ロックアップクラッチを完全係合すると、ポンプインペラとタービンライナとが一体回転する。ロックアップクラッチを解放状態とすると、ポンプインペラとタービンライナとの間で、回転差が生じた状態で動力の伝達が行なわれる。
変速機構42は、図1に示すように、トルクコンバータ41とデファレンシャル(図略)との間に設けられている。変速機構42は、液体貯留部としての第二オイルパン46a(図2参照)、入力軸42a、出力軸42b、複数の遊星歯車機構(図略)、入力軸回転速度センサ42e、出力軸回転速度センサ42f、複数又は単一のATクラッチ(図略)、複数又は単一のATブレーキ(図略)を備えている。第二オイルパン46aに貯留されたオイルは、いずれも後述する機械式オイルポンプ43および油圧操作用電動ポンプ44によって、作動オイル流通路46を介してATクラッチおよびATブレーキへの油圧を制御する油圧制御装置45(係合要素)に供給される。
第二オイルパン46aは、自動変速機4を構成する各要素やトルクコンバータ41に供給されるオイルが貯留されている。
入力軸回転速度センサ42eは、入力軸42aに隣接する位置に設けられ、入力軸回転速度を検出し、その検出結果を制御装置7に出力する。
出力軸回転速度センサ42fは、出力軸42bに隣接する位置に設けられ、出力軸回転速度を検出し、その検出結果を制御装置7に出力する。
制御装置7は、CPU,RAM,ROMおよび記憶部(いずれも図示せず)を有している。制御装置7は、第二電磁切替弁9を切替えることで、油圧操作用電動ポンプ44が供給するオイルの作動オイル流通路46への流通を制御する。さらに、油圧制御装置45に内蔵されるクラッチ・ブレーキ制御用電磁弁(図示せず)、ATブレーキバルブ(図示せず)に駆動電流を供給して、これらを制御することにより、変速機構42を構成するATクラッチおよびATブレーキに供給される油圧を制御する。
多機能ポンプユニット5は、第一実施形態においては、機械式オイルポンプ43と、油圧操作用電動ポンプ44と、電動ウォーターポンプ33(前述)と、単一の電動モータ48と、を備えている。電動ウォーターポンプ33と油圧操作用電動ポンプ44とは、単一の電動モータ48で駆動される。以下、多機能ポンプユニット5の構成要素について、逐次説明する。
接続ケース部62の隔壁62aには、機械式オイルポンプ43(機械式ポンプ)を構成するポンプケース43aが取り付けられている。機械式オイルポンプ43は、図6に示すように、例えば、内接歯車ポンプであり、内歯歯車を構成するアウタロータ43bと外歯歯車を構成するインナーロータ43cが、ポンプケース43a内に収容され、インナーロータ43cがポンプインペラにより回転駆動される(ポンプインペラには、エンジン2の出力軸21と一体回転するように連結されている。)。
油圧操作用電動ポンプ44は、図6に示すように、例えば、内接歯車ポンプであり、内歯歯車を構成するアウタロータ44bと外歯歯車を構成するインナーロータ44cが、ポンプケース44a内に収容され、インナーロータ44cには駆動軸44dが一体に形成されている。油圧操作用電動ポンプ44は、オイルを吸入する吸入口44fとオイルを吐出する吐出口44eを備えている。駆動軸44dが電動モータ48の出力軸48aの回転によって回転駆動される(図5参照)。
本実施形態では、図3に示すように、機械式オイルポンプ43の第一吸入油路46dと、油圧操作用電動ポンプ44の第二吸入油路46fは、同じ第二オイルパン46aよりオイルを吸入している。また、機械式オイルポンプ43の第一吐出油路46cと、油圧操作用電動ポンプ44の第二吐出油路46eは、共に作動オイル流通路46に接続されている。すなわち、機械式オイルポンプ43と油圧操作用電動ポンプ44とは、変速機構42にオイルを供給する作動オイル流通路46において、並列に接続されている。機械式オイルポンプ43および油圧操作用電動ポンプ44のどちらか一方或いは両方のポンプから変速機構42にオイルを供給することができる。
ラジエータ3に冷却水を供給する電動ウォーターポンプ33の駆動軸33dの回転軸心WCLと油圧操作用電動ポンプ44の駆動軸44dの回転軸心ACLは、図5に示すように、電動モータ48の出力軸48aの回転軸心OCLに対して並列に配置されている。電動ウォーターポンプ33の駆動軸33dの先端部には、平歯車の第一ドリブンギヤ33d1(接続部)が設けられている。油圧操作用電動ポンプ44の駆動軸44dの先端部には、平歯車の第二ドリブンギヤ44d1(接続部)が設けられている。電動モータ48の出力軸48aの先端部には、平歯車のドライブギヤ48a1が設けられている。電動モータ48の出力軸48aのドライブギヤ48a1は、第一ドリブンギヤ33d1および第二ドリブンギヤ44d1の両方に噛合している。電動モータ48の出力軸48aが回転すると、電動ウォーターポンプ33の駆動軸33dおよび油圧操作用電動ポンプ44の駆動軸44dが回転する。
S104において、制御装置7は、第二電磁切替弁9を9B部に切替え、外気EXの吸入口と油圧操作用電動ポンプ44の吸入口44fとを連通させる(S104)。第二オイルパン46aからのオイルの供給が停止し、油圧操作用電動ポンプ44は空回り状態となる。これにより油圧操作用電動ポンプ44の駆動軸44dへの負担は軽減される。
制御装置7は、プログラムをS106へ移行し、温度センサ35によりエンジンブロックより吐出された冷却水の水温を検出し、所定値B以下であるか否かを判定する(S106)。
制御装置7は、第一電磁切替弁8を8B部に切替え、電動ウォーターポンプ33の吐出口33eを独立循環流通路27に連通させる(S107)。
制御装置7は、S106において、検出された冷却水の水温が、所定値Bよりも高いと判定した場合には、プログラムをS109へ移行する。
以下同様に繰り返す。
以下、本発明に係る多機能ポンプユニットを車両のパワートレインを構成する複数の装置に実施した第二実施形態について、図8に基づいて説明する。
第二実施形態の多機能ポンプユニット105は、第一電磁切替弁により切り替えられる電動ウォーターポンプ33と、第二電磁切替弁により切り替えられる油圧操作用電動ポンプ44とが、一つの第三電磁切替弁11によって兼用されて切替操作がなされる点において第一実施形態と相違する。その他の構成については、同様なので、同じ符号を付与して説明を省略する。
まず、制御装置7は、ステップ201(以下、ステップを「S」と略記する。)において、制御装置7は、アイドルストップを実施するか否かを判定する。判定は、例えば、運転者がブレーキペダルを踏み続けた時間が所定時間以上であるか否かによって、アイドルストップを実施するか否かを判定する。
制御装置7は、第二オイルパン46aに貯留されていたオイルを油圧操作用電動ポンプ44に吸引させて、オイルを作動オイル流通路46に供給する。
以下同様に繰り返す。
これによると、複数の吸入口側切替弁を一つの第五電磁切替弁19で兼用するので、部品点数を減らして製造コストを低減することができる。
以下、本発明に係る多機能ポンプユニットを車両のパワートレインを構成する複数の装置に実施した第三実施形態について図1および図11に基づいて以下に説明する。
第三実施形態の多機能ポンプユニット205では、自動変速機4の変速機構42に作動オイルを供給するのでなく、エンジン2の作動機構に潤滑オイルを電動エンジンオイルポンプ26によって、供給している。また、電磁切替弁は、電動ウォーターポンプ33および電動エンジンオイルポンプ26という二つのポンプを切替操作する一つの第四電磁切替弁12である。以上の点において第一実施形態と相違する。その他の点については、第一実施形態と同様なので、同じ符号を付与して説明を省略する。
循環装置23は、第一オイルパン(液体貯留部・オイルタンク)23a、ストレーナ23b、電動エンジンオイルポンプ26、エンジン2のハウジング24に設けられた循環オイル流通路23c、を備えている(図1および図11参照)。第一オイルパン23aは、液体貯留部に対応し、エンジン2のハウジング24下部に設けられ、オイルを貯留する皿状の容器である。ストレーナ23bは、第一オイルパン23aと電動エンジンオイルポンプ26との間に設けられた濾過器であり、電動エンジンオイルポンプ26が第一オイルパン23aより吸引するオイルの不純物を濾過する。循環オイル流通路23cは、第一オイルパン23aに吸入口が開口し、電動エンジンオイルポンプ26により付加される圧力でハウジング24の壁体内を通過して、いずれも図略のクランクシャフトのベアリング部およびカムシャフトなどの駆動機構に供給する吐出口を有し、駆動機構の潤滑および冷却に使用されたオイルを第一オイルパン23aに収容する流通路である。電動エンジンオイルポンプ26は、図6に示すように、例えば、内接歯車ポンプであり、内歯歯車を構成するアウタロータ26bと外歯歯車を構成するインナーロータ26cが、ポンプケース26a内に収容され、インナーロータ26cには駆動軸26dが一体に形成されている。電動エンジンオイルポンプ26は、オイルを吸入する吸入口26fとオイルを吐出する吐出口26eを備えている。駆動軸26dが電動モータ48の出力軸48aの回転によって回転駆動される。
以下、本発明に係る多機能ポンプユニットを車両のパワートレインを構成する複数の装置に実施した第四実施形態について図12および図13に基づいて説明する。
第四実施形態の多機能ポンプユニット305は、電動ウォーターポンプ33、油圧操作用電動ポンプ44に夫々電動モータ48の出力軸48aからの動力の伝達を遮断可能とする動力伝達遮断装置が設けられている。また、電磁切替弁8,9が設けられておらず、独立循環流通路27、外気EXの吸入路が設けられていない点において、第一実施形態と相違する。
以下、本発明に係る多機能ポンプユニットを車両のパワートレインを構成する複数の装置に実施した第五実施形態について説明する。
第五実施形態の多機能ポンプユニット405は、図14に示すように、電動ウォーターポンプ33の駆動軸133d(駆動部分)の回転軸心WCL、油圧操作用電動ポンプ44の駆動軸144d(駆動部分)の回転軸心ACLは、夫々電動モータ48の出力軸148aの回転軸心OCLに対して同軸に設けられている点において、第一実施形態と相違する。その他の構成については同様なので、同じ符号を付与して説明を省略する。
以下、本発明に係る多機能ポンプユニットを車両のパワートレインを構成する複数の装置に実施した第六実施形態について図15〜図17に基づいて以下に説明する。
第六実施形態の多機能ポンプユニット505は、電動ウォーターポンプ33の駆動軸233dの回転軸心WCL、油圧操作用電動ポンプ44の駆動軸244dの回転軸心ACLは、夫々電動モータ48の出力軸248aの回転軸心OCLに対して同軸に設けられている。
第一ドグクラッチ機構16は、第一ハブ16a、第一スリーブ16bおよび第一スプライン16cを備えている。第一ハブ16aは、出力軸148aの中間位置に、外周に一定の幅のスプライン歯の外歯を形成して設けられている。第一ハブ16aは、一体回転するように出力軸248aに固定されている。第一ハブ16aのスプライン歯には、スプライン歯の内歯が形成された円環状の第一スリーブ16bが、駆動軸233dの回転軸心WCLに沿って移動可能にかつ相対回転不能に嵌合されている。第一スリーブ16bは、図略の軸動機構によって、駆動軸233dの回転軸心WCLに沿って移動する。第一ハブ16aは、電動ウォーターポンプ33のインペラ33aのボス部に一体に形成された第一スプライン16cに隣接して設けられている。この場合のインペラ33aは、出力軸248aに対して図略の軸受により遊転状態で、かつ図略の抜け止め機構により抜脱不能に嵌合している。
また、空気循環防止機構として、バネ付逆止弁15としたが、これに限定されず、例えば液体中に入った空気を抜く空気弁でもよい。
これによると、複数の吐出口側切替弁を一つの第六電磁切替弁91で兼用するので、部品点数を減らして製造コストを低減することができる。
Claims (11)
- パワートレインを構成する複数の装置に設けられた複数の流通路に夫々設けられ、同種のまたは異なった種類の液体を供給する少なくとも二以上のポンプを備え、
前記二以上のポンプは、前記二以上のポンプを駆動させる駆動部分を夫々有し、
前記二以上のポンプの各前記駆動部分に夫々連結して、前記二以上のポンプを駆動させる一つの出力軸を有する単一の電動モータを備えた多機能ポンプユニット。 - 前記二以上のポンプは、各前記駆動部分の回転軸心が前記電動モータの前記出力軸の回転軸心に対して夫々並列に設けられ、
各前記駆動部分には、前記出力軸に接続して前記出力軸からの動力を各前記ポンプに伝達可能とする接続部が夫々設けられている請求項1に記載の多機能ポンプユニット。 - 前記二以上のポンプは、各前記駆動部分の回転軸心が前記電動モータの前記出力軸の回転軸心に対して同軸に設けられ、
各前記駆動部分には、前記出力軸からの動力を各前記ポンプに伝達可能とする動力伝達部が設けられている請求項1に記載の多機能ポンプユニット。 - 前記二以上のポンプのうち作動する前記ポンプの前記駆動部分に前記出力軸からの動力を伝達可能とするとともに、前記二以上のポンプのうち作動しない前記ポンプの前記駆動部分への前記出力軸からの動力の伝達を遮断可能とする動力伝達遮断装置を備えた請求項2または3に記載の多機能ポンプユニット。
- 前記二以上のポンプは、前記装置内を流通した前記液体が流出する前記流通路の終端側に設けられ前記駆動部分の駆動により前記流通路に供給する前記液体を吸い込む吸入口と、前記装置内に流通する前記液体を流入させる前記流通路の始端側に設けられ前記駆動部分の駆動により前記流通路に向かって前記液体を吐出する吐出口と、を夫々有し、
前記装置の前記流通路の少なくとも一つが、前記液体を充満した状態で流通させる液体充満流通路である場合に、
前記液体充満流通路に前記液体を供給する前記二以上のポンプのうちのいずれかのポンプの前記吐出口と前記液体充満流通路の始端との間に設けられ、前記液体充満流通路の始端に接続して前記液体充満流通路に前記液体を供給させる液体流通路供給部と、前記液体充満流通路への前記液体の供給を止めるとともに、前記液体を独立して循環させる独立循環流通路に連絡する液体循環部と、を有する吐出口側切替弁を備えた、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の多機能ポンプユニット。 - 前記二以上のポンプは、前記装置内を流通した前記液体が流出する前記流通路の終端側に設けられ前記駆動部分の駆動により前記流通路に供給する前記液体を吸い込む吸入口と、前記装置内に流通する前記液体を流入させる前記流通路の始端側に設けられ前記駆動部分の駆動により前記流通路に向かって前記液体を吐出する吐出口と、を夫々有し、
前記装置の前記流通路の少なくとも一つが、前記装置内を流通した前記液体が流出する前記流通路の終端部に前記装置内を流通した前記液体を集めて貯留する液体貯留部を有する液体貯留部付流通路である場合に、
前記液体貯留部付流通路に前記液体を供給する前記二以上のポンプのうちのいずれかのポンプの前記吸入口と前記装置内を流通した前記液体が流出する前記液体貯留部付流通路の前記液体貯留部との間に設けられ、前記液体貯留部に接続して前記吸入口に前記液体を供給させる液体吸入口供給部と、前記吸入口への前記液体の供給を止めるとともに、空気が吸入可能な吸気部と、を有する吸入口側切替弁を備えた、
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の多機能ポンプユニット。 - 前記二以上のポンプは、前記装置内を流通した前記液体が流出する前記流通路の終端側に設けられ前記駆動部分の駆動により前記流通路に供給する前記液体を吸い込む吸入口と、前記装置内に流通する前記液体を流入させる前記流通路の始端側に設けられ前記駆動部分の駆動により前記流通路に向かって前記液体を吐出する吐出口と、を夫々有し、
前記装置の前記流通路の少なくとも一つが、前記液体を充満した状態で流通させる液体充満流通路である場合に、
前記液体充満流通路に前記液体を供給する前記二以上のポンプのうちのいずれかのポンプの前記吐出口と前記液体充満流通路の始端との間に設けられ、前記液体充満流通路に接続して前記液体充満流通路に前記液体を供給させる液体流通路供給部と、前記液体充満流通路への前記液体の供給を止めるとともに、前記液体を独立して循環させる独立循環流通路に連絡する液体循環部と、を有する吐出口側切替弁と、
前記装置の前記流通路の少なくとも一つが、前記装置内を流通した前記液体が流出する前記流通路の終端部に前記液体貯留部を有する前記液体貯留部付流通路である場合に、
前記装置内を流通した前記液体が流出する前記液体貯留部と前記液体貯留部付流通路に前記液体を供給する前記二以上のポンプのうちのいずれかのポンプの前記吸入口との間に設けられ、前記オイルパンに接続して前記吸入口に前記液体を供給させる液体吸入口供給部と、前記吸入口への前記液体の供給を止めるとともに、空気が吸入可能な吸気部と、を有する吸入口側切替弁と、を備え、
前記吐出口側切替弁と前記吸入口側切替弁とは、一つの切替弁が兼用している請求項1ないし3のいずれか1項に記載の多機能ポンプユニット。 - 前記液体充満流通路は、複数設けられており、
前記複数の液体充満流通路に設けられる前記吐出口側切替弁は、一つの切替弁が兼用している請求項5に記載の多機能ポンプユニット。 - 前記液体貯留部付流通路は、複数設けられており、
前記複数の液体貯留部付流通路に設けられる前記吸入口側切替弁は、一つの切替弁が兼用している請求項6に記載の多機能ポンプユニット。 - エンジンの出力軸の回転で駆動する機械式ポンプをさらに設け、
前記機械式ポンプが供給する液体と同種の液体を供給する前記二以上のポンプのいずれかと、前記機械式ポンプとが、前記流通路のうちの一つに並列させて設けられている請求項1ないし9のいずれか1項に記載の多機能ポンプユニット。 - 前記液体貯留部付流通路には、前記液体貯留部付流通路に入った空気の循環を防止する空気循環防止機構が設けられている請求項6、請求項7および請求項9のいずれか1項に記載の多機能ポンプユニット。
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