JP2018538471A - 油を圧送する圧送装置 - Google Patents

Abstract

自動車において油を油溜め（３）から圧送する圧送装置（２）が、２つの加圧段（１５，１６）を有する油ポンプ（６）を備える。加圧段（１５，１６）は、油を、共通の１つの吸込接続部（１７）からそれぞれ異なる出口接続部（１８，１９）へ圧送する。加圧段（１５，１６）による油の圧送は、それぞれ異なる圧送圧でかつそれぞれ異なる圧送体積でもって行われる。さらに、圧送装置（２）は、内燃機関（１）と連結されたダイレクトドライブ（７）と、作動接続可能な電動ドライブ（８）とを備える。

Description

本発明は、油ポンプを駆動するための、機械的なダイレクトドライブと、作動接続可能な電動ドライブとを備える、油ポンプを用いて油溜めから内燃機関または自動車の伝動装置の潤滑油回路へ油を圧送する圧送装置に関する。

作動接続可能な電動ドライブを有する圧送装置は、たとえば独国特許出願公開第１０２０１１０８４５４２号明細書において公知である。ダイレクトドライブは、内燃機関の回転数に依存して、所定の圧送圧で所定の圧送体積を形成する。必要量が増加すると、電動ドライブの作動接続により、油ポンプの出力を高めることができる。

しかし、現代の自動車では、特にデュアルクラッチトランスミッションの場合、クラッチを作動しかつ保持するために比較的高い油圧が必要であり、クラッチを冷却するために大きな圧送体積で比較的低い圧力が要求されているという問題がある。さらに、クラッチを冷却するための油の必要量は、内燃機関の回転数に関係しない。したがって、必要とされる最大の圧送圧および必要とされる最大の圧送体積に合わせた油ポンプの設計が、強度の過剰寸法設定をもたらしてしまう。

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べたような圧送装置を改良して、所定の圧送体積でそれぞれ異なる２つの圧送圧の形成を可能にするとともに容易に構成されているものを提供することである。

この課題は、本発明によれば、油ポンプが、第１の加圧段と第２の加圧段とを有し、両方の加圧段が、共通の１つの吸込接続部と個別の複数の出口接続部とを有することによって解決される。

このような構成により、加圧段を、それぞれ異なる圧送圧および圧送体積に合わせて設計することができる。機械式のダイレクトドライブにより、内燃機関または油ポンプの通常動作に対して設定された油圧送を確保することができる。作動接続可能な電動ドライブは、圧送圧および圧送体積に関する油必要量のピーク荷重を満たすことができる。さらに、圧送装置は、２つの個別の油ポンプの使用と比べて特に簡単に構成される。

本発明の好適な改良態様によれば、第１の加圧段が、相対運動可能な２つ構成要素を有し、作動接続可能な電動ドライブが、相対運動可能な構成要素のうちの１つの構成要素と接続されていて、ダイレクトドライブが、相対運動可能な構成要素のうちの別の１つの構成要素と接続されていると、作動接続可能な電動ドライブによる第１の加圧段の圧送能力を容易に助勢することができる。

本発明の別の好適な改良態様によれば、第２の加圧段と、第１の加圧段の相対運動可能な構成要素のうちの１つの構成要素とが、ダイレクトドライブと継続的に接続されていると、油の継続的な圧送を容易に確保することができる。このような構成により、ダイレクトドライブを介して、両方の加圧段が、継続的に駆動される。これにより、それぞれ異なる圧送圧を有する２つの個別の消費器への継続的な油供給が可能となる。作動接続可能な電動ドライブは、これらの消費器のうちの１つの消費器がより大きな圧送体積の必要量を有するとき、第１の加圧段の圧送出力の増加を可能にする。

本発明の別の好適な改良態様によれば、第２の加圧段と、第１の加圧段の相対運動可能な構成要素のうちの１つの構成要素とが、作動接続可能な電動ドライブと継続的に接続されていると、圧送装置は、特にわずかなエネルギ消費量を有する。この場合、ダイレクトドライブにより駆動される第１の加圧段だけが、第１の加圧段により規定された所定の圧送圧で、内燃機関の回転数に依存する圧送体積の圧送を行う。この圧送量は、連続動作のために自動車内の消費器に供給される。圧力および／またはより体積流量の増加が必要とされるときは、電動ドライブが作動接続され、第２の加圧段のみならず、ダイレクトドライブに対して追加的に第１の加圧段も駆動される。これにより、第２の圧送圧および圧送体積の増加が、電動ドライブの作動接続により達成される。

本発明の別の好適な改良態様によれば、第１の加圧段が、ロータと、ロータに対して相対運動可能な回転子部分とを有するベーンポンプであり、ダイレクトドライブが、ロータまたは回転子部分と接続され、電動ドライブが、回転子部分またはロータのその都度別の構成要素と接続されると、圧送装置は、構造的に特に簡単に構成される。好適には、ロータに摺動可能に配置されたベーンが強制案内されていて、ひいては回転子部分に対して常に予荷重を掛けられている。さらに好適には、ベーンポンプは、２ストローク式に構成されており、その結果、所定の圧送体積で特に小さな構造スペースが得られる。

所定の圧送圧および圧送体積を形成するために、個々のポンプ段は、好適にはそれぞれ異なるタイプのポンプとして構成されている。本発明の別の好適な改良態様によれば、第２の加圧段が、ベーンポンプ、内接歯車ポンプまたは外接歯車ポンプであると、内燃機関の始動時に油の圧送の迅速な開始を容易に保証することができる。

本発明の別の好適な改良態様によれば、第１の加圧段と第２の加圧段とが、共通の１つのハウジングに配置されていると、圧送装置に、特に少数の組み立てられるべき構成要素しか必要とされない。さらに、これにより、圧送装置は、特にコンパクトに構成される。

本発明の好適な改良態様によれば、電動ドライブの駆動シャフトが、少なくとも部分的に中空シャフトとして構成されていて、かつダイレクトドライブのシャフトに対して同心に配置されていると、圧送装置の寸法がさらに短縮される。この構成の別の利点は、中空シャフトが小さな外径を有することができ、このことがハウジングに対する中空シャフトのシールを大幅に簡単化することにある。

本発明の別の好適な改良態様によれば、作動接続可能な電動ドライブが、フリーホイール、またはダイレクトドライブにより発生されるトルクを支持するための切換可能なブレーキを有すると、作動接続可能な電動ドライブの常時の通電を容易に回避することができる。

本発明の別の好適な改良態様によれば、制御装置が、油ポンプの出力を低減するために、作動接続可能な電動ドライブの発電機モードを有すると、油ポンプの第１の加圧段の圧送出力を格別に広い範囲で自由に制御することができる。このような構成により、電動ドライブは、発電機モードで、制動荷重を油ポンプへ伝達するように構成されている。制動荷重が小さいと、ダイレクトドライブは、相対運動可能な複数の構成要素のうちの第１の構成要素を介して、電動ドライブと接続された第２の構成要素と一緒に回転し、これにより、油ポンプの圧送出力が低減する。制動荷重が高いと、電動ドライブと接続された第２の構成要素が十分に捕捉され、油圧送量は、機械式のダイレクトドライブの性能に応じた相応の高さにある。本発明のおかげで、第１の加圧段の、作動接続可能な電動ドライブと接続された第２の構成要素は、制御装置による制御に即して、選択的に第１の方向または別の方向に運動させることができる。これにより、作動接続可能な電動ドライブは、機械式のダイレクトドライブの回転数が高いとき、第１の加圧段の出力を低下するために用いられる。

本発明の好適な改良態様によれば、一方の加圧段が、２ｂａｒ〜３ｂａｒを形成するように構成されていて、他方の加圧段が、５ｂａｒ〜３０ｂａｒの圧力を形成するように構成されていると、自動車における圧送装置の特に好適な適用が得られる。この構成により、圧送装置を、クラッチまたはシフトフォークを冷却するかつ制御するためにトランスミッションに使用したり、かつ潤滑油を圧送するためかつカムシャフトを位置調整するために内燃機関に使用したりすることができる。クラッチは、たとえば作動に３ｌ／ｍｉｎで３０ｂａｒ必要であり、冷却に２〜３ｂａｒで３０ｌ／ｍｉｎ必要である。内燃機関は、たとえばカムシャフトを位置調整するために、比較的小さな圧送体積で５ｂａｒ必要であり、潤滑油回路を保持するために大きな圧送体積で約２ｂａｒ必要である。

本発明は、多数の実施の形態を許容する。本発明の基本原理をさらに分かりやすくするために、基本原理の１つを図示し、以下に記述する。

油用の圧送装置を有する自動車の内燃機関を概略的に示す図である。 図１の圧送装置の油ポンプを概略的に示す図である。 圧送装置と内燃機関および作動接続可能な電動ドライブとの相互接続を概略的に示す図である。 圧送装置の相互接続の別の態様を概略的に示す図である。

図１は、油を油溜め３から２つの消費器４，５へ圧送する圧送装置２とともに、自動車の内燃機関１を概略的に示している。消費器４，５は、内燃機関１のカムシャフト位置調整部を有する潤滑油回路、または液圧式に切換可能で、油を用いて冷却可能なトランスミッション、または切換可能で冷却可能なクラッチであってよい。そのような消費器４，５において、切換えまたは作動のための小さな圧送体積の場合には高い油圧が必要であり、潤滑または冷却のための大きな圧送体積の場合には低い油圧が必要である。圧送装置２は、内燃機関１を介してダイレクトドライブ７を有する油ポンプ６と、作動接続可能な電動ドライブ８とを有する。作動接続可能な電動ドライブ８の電動モータ９が、電子制御装置１０と接続されており、電子制御装置１０は、電動ドライブ８を、モータ回転数、要求されるモータトルク、油温度および目標圧力などの入力信号に依存して、制御ライン１１を介して制御し、電子制御装置１０には、自動車の車載電源１２からの電流が供給される。入力信号を供給するために、制御装置１０は、信号ライン１３と接続されている。

図２は、図１の圧送装置２の油ポンプ６を概略的に示している。油ポンプ６は、２つの加圧段１５，１６のための共通の１つのハウジング１４を有する。加圧段１５，１６は、共通の１つの吸込接続部１７と接続されていて、それぞれ１つの出口接続部１８，１９を有する。吸込接続部１７は、油溜め３と接続されている。出口接続部１８，１９は、それぞれ図１に示された消費器４，５に通じる。第１の加圧段１５は、ロータ２０と、ベーンポンプの、ロータ２０を包囲する回転子部分２１を有する。これにより、油ポンプ６は、相対運動可能な、油を圧送するための２つの構成要素を有し、そのうちの一方は、ダイレクトドライブ７と接続されていて、他方は、作動接続可能な電動ドライブ８と接続されている。第２の加圧段１６は、容積形ポンプとして構成されていて、専らダイレクトドライブ７と接続されている。これにより、第２の加圧段１６は、油を、ダイレクトドライブ７、ひいては内燃機関１の回転数に依存して圧送する。第１の加圧段１５も、油を、ダイレクトドライブ７の回転数に依存して圧送する。必要量が増加すると、電動ドライブ８が作動接続され、油の圧送量の増加が可能となる。これにより、第１の加圧段１５の圧送圧および圧送体積は、電動ドライブ８の作動接続により増加させることができる。

作動接続可能な電動ドライブ８の電動モータ９は、中空シャフト２２を駆動する。中空シャフト２２は、ダイレクトドライブ７のシャフト２３を包囲する。軸支部２４〜２６が、ハウジング１４の端部で中空シャフト２２とシャフト２３とを上下に軸支する。さらに、シールリング２８，２９が設けられており、シールリング２８，２９は、シャフト２３と中空シャフト２２とを、ハウジング１４に対してシールする。これにより、中央の吸込接続部１７を介して、油は、両方の加圧段１５，１６に達し、続いて両方の出口接続部１８，１９に達する。分かりやすくするために、油の流れを矢印で示してある。

電動ドライブ８は、ダイレクトドライブ７から第１の加圧段１５を介して伝達されるトルクを電動モータ９の非通電状態で支持するためにフリーホイール２７を有する。フリーホイール２７の代わりに、ダイレクトドライブから伝達されるトルクを支持するために、切換可能なブレーキを使用してもよい。

別の態様では、電動モータ９がダイレクトドライブ７のトルクを支持するために相応の通電により接続されているとき、フリーホイール２７または切換可能なブレーキを省略してもよい。さらに、図１に示された制御装置１０は、ダイレクトドライブ７により形成される油ポンプ６の出力を低減するために、作動接続可能な電動ドライブ８の発電機モードを有する。これにより、ダイレクトドライブ７から導入されるエンジントルクを完全にまたは単に部分的に支持することができる。

図３は、両方の加圧段１５，１６と図２の油ポンプ６の接続部との相互接続を概略的に示している。第１の加圧段１５における記号「＋」により、ダイレクトドライブ７および作動接続可能な電動ドライブ８の駆動出力が増加することが明確に示されている。第２の加圧段１６は、一定にダイレクトドライブ７と接続されていて、したがって、内燃機関１の動作中、持続的に油を圧送する。

図４は、加圧段１５，１６の相互接続の別の態様を示している。この態様は、図３の態様とは、第２の加圧段１６が専ら電動ドライブ８により駆動可能である点で相違している。したがって、電動ドライブ８が停止しているとき、第２の加圧段１６を介する油の圧送が行われない。第１の加圧段１５は、図３の相互接続の場合と同様に、ダイレクトドライブ７だけではなく電動ドライブ８によっても駆動可能である。

Claims (11)

1. 機械的なダイレクトドライブ（７）と、作動接続可能な電動ドライブ（８）とを備える、油ポンプ（６）を用いて油溜め（３）から内燃機関（１）または自動車のトランスミッションの潤滑油回路へ油を圧送する圧送装置（２）であって、
   前記油ポンプ（６）は、第１の加圧段（１５）と第２の加圧段（１６）とを有し、両方の前記加圧段（１５，１６）は、共通の１つの吸込接続部（１７）と個別の出口接続部（１８，１９）とを有することを特徴とする、圧送装置。
2. 前記第１の加圧段（１５）は、２つの相対運動可能な構成要素を有し、前記作動接続可能な電動ドライブ（８）は、前記相対運動可能な構成要素のうちの１つの構成要素と接続されており、前記ダイレクトドライブ（７）は、前記相対運動可能な構成要素のうちの別の１つの構成要素と接続されていることを特徴とする、請求項１記載の圧送装置。
3. 前記第２の加圧段（１６）と、前記第１の加圧段（１５）の、前記相対運動可能な構成要素のうちの１つの構成要素とは、前記ダイレクトドライブ（７）と継続的に接続されていることを特徴とする、請求項１または２記載の圧送装置。
4. 前記第２の加圧段（１６）と、前記第１の加圧段（１５）の、前記相対運動可能な構成要素のうちの１つの構成要素とは、前記作動接続可能な電動ドライブ（８）と継続的に接続されていることを特徴とする、請求項１または２記載の圧送装置。
5. 前記第１の加圧段（１５）は、ロータ（２０）と、該ロータ（２０）に対して相対運動可能な回転子部分（２１）とを有するベーンポンプであり、前記ダイレクトドライブ（７）は、前記ロータ（２０）または前記回転子部分（２１）と接続され、前記電動ドライブ（８）は、前記回転子部分（２１）または前記ロータ（２０）のその都度別の構成要素と接続されることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の圧送装置。
6. 前記第２の加圧段（１６）は、ベーンポンプ、内接歯車ポンプまたは外接歯車ポンプであることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の圧送装置。
7. 前記第１の加圧段（１５）と、前記第２の加圧段（１６）とは、共通の１つのハウジング（１４）内に配置されていることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の圧送装置。
8. 前記電動ドライブ（８）の駆動シャフトは、少なくとも部分的に中空シャフト（２２）として構成されていて、かつ前記ダイレクトドライブ（７）のシャフト（２３）に対して同心に配置されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の圧送装置。
9. 前記作動接続可能な電動ドライブ（８）は、フリーホイール（２７）、または前記ダイレクトドライブ（７）により生成されるトルクを支持するための切換可能なブレーキを有することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の圧送装置。
10. 制御装置（１０）は、前記油ポンプ（６）の出力を低減するために、前記作動接続可能な電動ドライブ（８）の発電機モードを有することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の圧送装置。
11. 一方の前記加圧段（１５，１６）は、２ｂａｒ〜３ｂａｒを形成するように構成されていて、他方の前記加圧段（１６，１５）は、５ｂａｒ〜３０ｂａｒを形成するように構成されていることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の圧送装置。

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