JP2018531829A - ハイブリッドオイルポンプ - Google Patents

Abstract

オイルポンプ（１０）は、車両構成部分に加圧オイルを送り込むオイルポンプユニット（１２）を含む。ポンプ（１０）は機械的な駆動モードにてオイルポンプユニット（１２）を駆動する機械駆動部（２５）を備え、該機械駆動部（２５）はエンジン（５）に機械的に接続され且つエンジン（５）によって駆動される。ポンプ（１０）は電気的な駆動モードにてオイルポンプユニット（１２）を駆動する電動部（３１）を備え、該電動部（３１）は同期リラクタンスモータ（３４）を含み、該同期リラクタンスモータ（３４）はポンプユニット（１２）に直接且つ機械的に接続されている。更に、ポンプ（１０）はフリーホイールクラッチ（２０）を含み、該フリーホイールクラッチ（２０）は、機械駆動部（２５）の回転速度が同期リラクタンスモータ（３４）の回転速度よりも速いとき、機械駆動部（２５）をポンプ軸に自動的に結合する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両を駆動するエンジン、例えば内燃機関又は電動機を含んだ車両のためのハイブリッドオイルポンプに関する。

ハイブリッドオイルポンプを使用する典型的な一例は、例えば内燃機関が始動／停止の方式(modus)において数秒の間停止する非運転中又はセーリング方式（sailing modus）にあるときにさえも、オイル圧を提供することにある。エンジンが停止しているとき、加圧オイルは数あるなかで(a.o.)、例えば軸受のプレ潤滑、例えばタービンを冷却且つ潤滑するポスト潤滑、例えば液圧カム位相器等の他の液圧装置のオイル圧を維持するために使用される。更に、加圧オイルは自動車のギヤボックスにおける複数のクラッチのオイル圧を維持するのにも使用される。

ハイブリッドオイルポンプは車両構成部分に加圧オイルを送り込むオイルポンプユニットを含む。オイルポンプは機械的な駆動モードにて、オイルポンプユニットを駆動する機械駆動部を備え、該機械駆動部はエンジンに機械的に接続され且つエンジンにより駆動される。また、オイルポンプはエンジンが回転していないが、オイルポンプの作動が必要なとき、電気的な駆動モードでオイルポンプユニットを駆動する電動を備えている。

本発明の目的は、簡単な構造で且つ改善された効率を有するハイブリッドオイルポンプを提供することにある。

前記目的は、請求項１の特徴を有したハイブリッドオイルポンプによって解決される。

ハイブリッドオイルポンプは、車両構成部分に加圧オイルを送り込むオイルポンプユニットを備えている。本発明の趣旨での車両構成部分は例えば、ギヤボックス、内燃機関、ステアリングユニット又は熱交換器である。オイルポンプは、機械的な駆動モードにてポンプユニットを駆動する機械駆動部及び電気的な駆動モードにてポンプユニットを駆動する電動部を備えている。機械駆動部はエンジンによって駆動される。該エンジンは好ましくは、内燃機関である。電駆動部は同期リラクタンスモータである。ハイブリッドオイルポンプは、機械駆動部と電動部との間に配置されたフリーホイールクラッチを備えている。本発明のフリーホイールクラッチは、機械駆動部の回転速度が同期リラクタンスモータの回転速度よりも速いとき、機械駆動部がポンプユニットのポンプ軸に自動的に結合されるように構成されている。

同期リラクタンスモータでは永久磁石が使用されておらず、モータのステータコイルが励磁されないときには磁力が発生されることはない。フリーホイールクラッチが機械駆動部をポンプユニットに結合するとき、同期リラクタンスモータのロータは機械駆動部によって回転される。この場合、同期リラクタンスモータのステータコイルはオフに切り換えられ、同期リラクタンスモータが引き摺られるとき、磁気抵抗トルクは発生されない。

同期リラクタンスモータが磁気損失無しにして機械駆動部によって引き摺られるので、複雑なクラッチ、例えば電動部を切り離すための切り換え可能なディスククラッチは必要ではない。代わりに非常に簡単で信頼性があるフリーホイールクラッチが使用され、これにより、ディスククラッチを使用するポンプユニットに比べてポンプユニットの部品点数が減少される。従って、ポンプユニットはより経済的に製造可能である。更にまた、複雑なディスククラッチの故障が発生しないので、ポンプユニットはよりフェールセーフなものとなる。

本発明の好適な実施形態によれば、同期リラクタンスモータのモータ軸はポンプ軸と共に回転するように設けられている。モータ軸は直接的で機械的且つ堅固にしてポンプ軸に接続されている。この構成によれば、機械駆動部がポンプを駆動するとき、モータロータもまた回転する。これは、ハイブリッドオイルポンプがコンパクトになる利点を有する。

好ましくは、機械駆動部はプーリを含み、該プーリはベルトによって駆動される。代替の実施形態によれば、機械駆動部はプーリに代えてスプロケットを含み、該スプロケットはチェーンによって駆動され、該チェーンはエンジンにより駆動される。プーリに比べ、スプロケットはチェーンとスプロケットとの間でのチェーンの滑りを回避できる利点を有する。

好ましくは、プーリ構成はフリーホイールクラッチ及びプーリを含んで設けられている。ここでのフリーホイールクラッチはプーリのハブを形成する。フリーホイールクラッチのインナレースはポンプ軸に機械的に接続されている。フリーホイールクラッチ及びプーリが単一の部品として設けられているので、フリーホイールクラッチを収容するために軸線方向の更なるスペースを必要としない。従って、機械駆動部に要求されるスペースは減少可能である。

好ましくは、スプロケット構成はフリーホイールクラッチ及びスプロケットを含んで設けられている。これに関し、スプロケット構成は、フリーホイールクラッチがスプロケットのハブを形成するように設けられている。フリーホイールクラッチのインナレースはポンプ軸に機械的に接続されている。プーリ構成と同様に、スプロケット構成もまた機械駆動部のためのスペースを減少できる利点を有する。

本発明の好適な実施形態によれば、フリーホイールクラッチはアウタレースを含み、該アウタレースはその内周面に鋸歯状の凹みを有する。フリーホイールクラッチはインナレースを更に含み、該インナレースはアウタレースに対して一方の回転方向の回転を可能にしてアウタレース内に設けられている。インナレースは少なくとも１つ、好ましくは４つの爪を含み、該爪はインナレースの外周面から延びている。これに関し、爪は鋸歯状の凹みと相互作用し、アウタレースに対して他方の回転方向のインナレースの回転をブロックするように設けられている。

更に好適な実施形態によれば、爪は、ばねによって径方向に機械的に付勢され、これにより、爪の一端が鋸歯状の凹みに常時接触して、アウタレースに対して他方の回転方向のインナレースの回転をブロックする。前記ばねとして、渦巻ばね又はリーフばねが使用される。リーフばねは、容易且つ経済的に製造できる利点を有する。更に好適な実施形態において、爪自体は弾性材料からなることができる。

インナレースから延びる爪配列を備えたフリーホイールクラッチは、該フリーホイールクラッチがフェールセーフであるという付加的な利点を有する。爪の自由端を径方向に付勢するばねが故障した場合、自由端はインナレースの回転によって発生される遠心力で鋸歯状の凹みの方向に押しやられることになる。内燃機関が再始動されたとき、アウタレースの回転速度はインナレースの回転速度よりも速い。爪の自由端が遠心力に起因して鋸歯状の凹み接触するので、アウタレースに対して他方の回転方向のインナレースの回転がブロックされる。従って、インナレースはアウタレースと共に回転する。インナレースがアウタレースと共に回転するとき、爪の自由端は鋸歯状の凹みにそれぞれ噛み合う。アウタレースと共にインナレースを共回転させることによって、自由端はインナレースの共回転によって発生される遠心力でもって鋸歯状の凹みに向かう方向に押しやられたままとなる。電動部のコイルはオフに切り換えることができる。

本発明の実施形態の詳細な説明は以下の図面を参照する。

本発明の一実施形態に係るハイブリッドオイルポンプの概略図である。 フリーホイールクラッチに係る第１実施形態の断面図である。 フリーホイールクラッチに係る第２実施形態の断面図である。

図１は、車両を駆動するエンジン５及びハイブリッドオイルポンプ１０を含む装置(arrangement)４を概略的に示す。本実施形態によれば、エンジン５は典型的に内燃機関である。ハイブリッドオイルポンプ１０はオイルポンプユニット１２及びオイル送出導管１５を含み、オイルポンプユニット１２はオイルタンク１３からオイルタンク導管１４を通じてオイルを車両構成部分に向けて送り込む。本実施形態によれば、車両構成部分は典型的に内燃機関である。内燃機関５からのオイルはオイル排出導管１６によってオイルタンク１３に排出される。

ポンプユニット１２のポンプロータはポンプ軸１７に機械的に固定されている。ポンプ軸１７における軸線方向の一端は駆動装置２１におけるフリーホイールクラッチ２０のインナレース１８に固定されている。更に、フリーホイールクラッチ２０はアウタレース２２を含み、該アウタレース２２はプーリ２４によって規定されている。インナレース１８はアウタレース２２内に設けられ、アウタレース２２に対して一方の回転方向に回転可能である。アウタレース２２に対するインナレース１８の相対的な他方の回転方向にあっては、アウタレース２２はインナレース１８の相対的な回転をブロックし、これにより、インナレース１８はアウタレース２２と共に回転する。

内燃機関５は機械駆動部２５を機械的に駆動する。機械駆動部２５は前記プーリ２４及びエンジン駆動ホイール２６を含み、内燃機関５によりエンジン軸２７を介して駆動される。エンジン駆動ホイール２６は、フリーホイールクラッチ２０のプーリ２４にベルト２８を介して機械的に接続されている。それ故、ポンプユニット１２は内燃機関５に機械的に接続され且つ内燃機関５によって駆動される。

ポンプ軸１７における軸線方向の他端は電動部３１のモータ軸３０の一端に機械的に接続され、電動部３１はポンプユニット１２を機械的に駆動する。電動部３１はモータ軸３０を支持する軸受３２，３３を含む。更に、電動部３１はリラクタンスモータ３４を更に含み、該リラクタンスモータ３４はポンプ軸１７の他端に機械的且つ直接的に常時接続されている。

内燃機関５が停止モードにあるとき、オイルポンプユニット１２が内燃機関５によって更に機械的に駆動されることはない。この場合、温度センサ３６は内燃機関５内の温度を検出し、その温度信号を電気信号線３９を介して電子制御装置３８に送る。温度が所定値を超えているならば、リラクタンスモータ３４に電線４０を介して接続されている電子制御装置３８は磁気コイル４１を励磁することによってリラクタンスモータ３４を始動させる。それ故、リラクタンスモータ３４はオイルポンプユニット１２を駆動し、これにより、加圧オイルが内燃機関５に送られ、内燃機関５の温度が低下される。また、インナレース１８はアウタレース２２に対してブロックされていない方向に回転する。内燃機関５が再び始動されたとき、アウタレース２２の回転速度はインナレース１８の回転速度よりも速くなる。アウタレース２２に対するインナレース１８の他方の回転方向がブロックされているので、インナレース１８はアウタレース２２と共に回転する。内燃機関５の冷却が不要であるか、又は、内燃機関５の運転中、電子制御装置３８はリラクタンスモータ３４をオフ(off)に切り換える。それ故、リラクタンスモータ３４のロータ４２は如何なる磁気損失も無くポンプ軸１７と共に回転する。

図２はフリーホイールクラッチ２０の第１実施形態の断面図を示し、フリーホイールクラッチ２０はアウタレース２２を備え、該アウタレース２２はその内周面４５に鋸歯状の凹み４４を有する。本実施形態において、アウタレース２２はプーリ２４に機械的に固定されている。

インナレース１８はアウタレース２２内に配置されている。これにより、インナレース１８はアウタレース２２に対して一方向に回転可能に設けられている。インナレース１８は４つの爪４６を含み、これら爪４６の第１端は、インナレース１８の回転軸線４８と平行な回転軸線の回りに爪４６の回転を許容すべくインナレース１８に固定されている。４つの爪４６は１つの渦巻ばね５０によって径方向外側に付勢され、これにより、各爪４６はインナレース１８の外周面５２から外側に延びている。４つの爪４６は、アウタレース２２の鋸歯状の凹み４４に永久的に接触すべく付勢されている。

図３はフリーホイールクラッチ２０の第２実施形態の断面図を示し、ここでのフリーホイールクラッチ２０はインナレース１８とアウタレース２２との間に複数のスプラグ(sprag)部分５４を備えている。スプラグ部分５４はケージ５６に傾動可能に設けられ、アウタレース２２に対するインナレース１８の一方の回転方向への相対的な回転、そして、他方の回転方向へのインナレース１８のブロックを可能にしている。ばねリング５８はスプラグ部分５４を径方向内側に付勢している。

本発明は上述の実施形態に制限されない。特に、機械的な駆動部を駆動するためには内燃機関の代わりに電動機を使用できる。オイルポンプユニットは内燃機関の代わりに、変速機、ギヤボックス、ステアリングユニット又は熱交換器等の車両構成部分に加圧オイルを送り込むこともできる。

４ 装置
５ エンジン(内燃機関)
１０ ハイブリッドオイルポンプ
１２ ポンプユニット
１３ オイルタンク
１４ オイルタンク導管
１５ オイル送出導管
１６ オイル排出導管
１７ ポンプ軸
１８ インナレース
２０ フリーホイールクラッチ
２１ 駆動装置
２２ アウタレース
２４ プーリ
２５ 機械駆動部
２６ エンジン駆動ホイール
２７ エンジン軸
２８ ベルト
３０ モータ軸
３１ 電動部
３２ 軸受
３３ 軸受
３４ リラクタンスモータ
３６ 温度センサ
３８ 電子制御装置
３９ 電気信号線
４０ 電線
４１ 磁気コイル
４２ ロータ
４４ 鋸歯状の凹み
４５ 内周面
４６ 爪
４７ 爪の回転軸線
４８ 回転軸線
５０ 渦巻ばね
５２ 外周面
５４ スプラグ部分
５６ ケージ
５８ ばねリング

Claims (6)

1. エンジン（５）を備えた車両のためのハイブリッドオイルポンプ（１０）であって、
   車両構成部分に加圧オイルを送り込むオイルポンプユニット（１２）と、
   前記エンジン（５）に機械的に接続され且つ前記エンジン（５）によって駆動され、機械的な駆動モードにて前記オイルポンプユニット（１２）を駆動する機械駆動部（２５）と、
   前記ポンプユニット（１２）に直接的且つ機械的に接続された同期リラクタンスモータ(３４)を含み、電気的な駆動モードにて前記オイルポンプユニット（１２）を駆動する電動部（３１）と、
   フリーホイールクラッチ（２０）と
   を具備し、
   前記機械駆動部（２５）の回転速度が前記同期リラクタンスモータ（３４）の回転速度よりも速いとき、前記フリーホイールクラッチ（２０）は前記機械駆動部（２５）をポンプ軸（１７）に自動的に結合する、ハイブリッドオイルポンプ（１０）。
2. 前記同期リラクタンスモータ（３４）のモータ軸（３０）は、前記ポンプ軸（１７）と共に回転すべく設けられている、請求項１に記載のハイブリッドオイルポンプ（１０）。
3. 前記機械駆動部（２５）はスプロケットを含み、該スプロケットはチェーンによって駆動される、請求項１又は２に記載のハイブリッドオイルポンプ（１０）。
4. スプロケット装置が設けられ、該スプロケット装置は前記フリーホイールクラッチ（２０）及びスプロケットを含む、請求項１〜３の何れかに記載のハイブリッドオイルポンプ（１０）。
5. 駆動装置（２１）が設けられ、該駆動装置（２１）は前記フリーホイールクラッチ（２０）及びプーリ（２４）を含む、請求項１又は２に記載のハイブリッドオイルポンプ（１０）。
6. 前記機械駆動部（２５）はプーリ（２４）を含み、該プーリ（２４）はベルト（２８）によって駆動される、請求項１，２又は５に記載のハイブリッドオイルポンプ（１０）。

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