JP2019186989A - 車両のオイル供給装置およびオイル供給方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低車速・高負荷時に駆動源である冷却部をオイルによって効果的に冷却することができる車両のオイル供給装置を提供すること。【解決手段】駆動源であるエンジンによって駆動される機械式オイルポンプ3と、電動機によって駆動される電動オイルポンプ4を備え、前記機械式オイルポンプ3からオイルが吐出される第1の吐出油路L1と前記電動オイルポンプ4からオイルが吐出される第2の吐出油路L2とを並列に接続するとともに、これらの第1の吐出油路L1と第2の吐出油路L2が合流する主油路L3から分岐する冷却油路L4,L5と潤滑油路L6を冷却部(電動機)2と潤滑部9にそれぞれ接続して構成される車両のオイル供給装置1において、前記潤滑油路L6に、車速Vによって開閉するカットバルブ(開閉弁)10を設ける。【選択図】図1
Description
本発明は、機械式オイルポンプと電動オイルポンプを備える車両のオイル供給装置およびオイル供給方法に関する。
例えば、エンジン(内燃機関)と電動機(モータ・ジェネレータ)を駆動源とするハイブリッド車両には、エンジンによって駆動される機械式オイルポンプと、電動機によって駆動される電動オイルポンプとが備えられている。
ところで、ハイブリッド車両に備えられた電動オイルポンプにおいては、寒冷地などでの低温時に当該電動オイルポンプやオイル配管に残存するオイルの温度が下がり、このオイルの粘度が高くなるために起動時の負荷が大きくなる。このため、電動オイルポンプを駆動するための電動機には高出力のものを使用する必要があり、このことは電動オイルポンプの大型化や高重量化、コストアップ、車両搭載性の悪化を招く。
そこで、特許文献1には、電動オイルポンプの駆動開始時には、該電動オイルポンプを逆転駆動させる駆動準備処理を実行する補助ポンプ駆動手段を設ける提案がなされている。また、特許文献2には、機械式オイルポンプからオイルが吐出される第1吐出油路と電動オイルポンプからオイルが吐出される第2吐出油路とを連通する連通油路に、両吐出油路が連通される連通状態と連通されない非連通状態とを切替可能な切替バルブを設け、電動オイルポンプの起動時には切替バルブによって第1吐出油路と第2吐出油路とを連通させ、機械式オイルポンプによってオイルをオイル貯留部から電動オイルポンプに逆流させる提案がなされている。
さらに、特許文献3には、機械式オイルポンプとオイル供給部とを連通する第1油路と、電動オイルポンプとオイル供給部とを連通する第2油路と、これらの第1油路と第2油路とが合流する合流部と、機械式オイルポンプの吐出方向だけオイルの流通を許容する第1逆止弁と、電動オイルポンプの吐出方向だけオイルの流通を許容する第2逆止弁とを備えた車両の油圧制御装置において、電動オイルポンプと合流部との間に、第2逆止弁を迂回して合流部と電動オイルポンプとを連通する第3油路を形成し、この第3油路に、電動オイルポンプが吐出するオイルの流量を規制する絞り機構を設けた構成が提案されている。
ところで、機械式オイルポンプと電動式オイルポンプを備えるハイブリッド車両においては、低車速・高トルク時には、駆動源である電動機が発熱によって高温となるため、この電動機を積極的に冷却する必要がある。なお、この低車速時においては、潤滑部の潤滑には多量のオイルは不要であって、少量のオイルで十分潤滑することができる。
したがって、本発明の目的は、低車速・高負荷時に冷却部をオイルによって効果的に冷却することができる車両のオイル供給装置およびオイル供給方法を提供することにある。
また、高車速時には、機械式オイルポンプから吐出されるオイルのみによって冷却と潤滑を十分行うことができ、このとき、電動オイルポンプも同時に駆動すると消費電力の浪費と電動オイルポンプの耐久寿命の低下を招くという問題が発生する。
したがって、本発明の他の目的は、高車速時には電動オイルポンプの駆動を停止して消費電力の節約と当該電動オイルポンプの耐久寿命の延長を図ることができる車両のオイル供給装置およびオイル供給方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明は、車両の駆動源によって駆動される機械式オイルポンプ(3)と、電動機によって駆動される電動オイルポンプ(4)を備え、前記機械式オイルポンプ(3)からオイルが吐出される第1の吐出油路(L1)と前記電動オイルポンプ(4)からオイルが吐出される第2の吐出油路(L2)とを並列に接続するとともに、これらの第1の吐出油路(L1)と第2の吐出油路(L2)が合流する主油路(L3)から分岐する冷却油路(L4,L5)と潤滑油路(L6)を冷却部(2)と潤滑部(9)にそれぞれ接続して構成される車両のオイル供給装置(1)であって、前記潤滑油路(L6)に、車速(V)によって開閉する開閉弁を設けたことを特徴とする。
ここで、前記開閉弁は、前記電動オイルポンプ(4)から前記第2の吐出油路(L2)へと吐出されるオイルの油圧によって動作するカットバルブ(10)であってもよい。
また、前記開閉弁は、電磁弁(12)または電動弁であってもよい。また、前記駆動源は、エンジン(内燃機関)とすることができる。
また、本発明は、車両の駆動源によって駆動される機械式オイルポンプ(3)と、電動機によって駆動される電動オイルポンプ(4)を備え、前記機械式オイルポンプ(3)からオイルが吐出される第1の吐出油路(L1)と前記電動オイルポンプ(4)からオイルが吐出される第2の吐出油路(L2)とを並列に接続するとともに、これらの第1の吐出油路(L1)と第2の吐出油路(L2)が合流する主油路(L3)から分岐する冷却油路(L4,L5)と潤滑油路(L6)を冷却部(2)と潤滑部(9)にそれぞれ接続し、前記潤滑油路(L6)に、車速(V)によって開閉する開閉弁(10,12)を設けて構成される車両のオイル供給装置(1)におけるオイル供給方法であって、車速(V)が設定値(V1)以下であるときには前記開閉弁(10,12)を閉じて前記潤滑油路(L6)から前記潤滑部(9)へのオイルの供給を遮断し、車速(V)が設定値(V1)を超えると前記開閉弁(10,12)を開いて前記潤滑油路(L6)から前記潤滑部(9)にオイルを供給することを特徴とする。
また、本発明では、車速(V)が設定値(V1)以下である場合には前記機械式オイルポンプ(3)と前記電動オイルポンプ(4)を共に駆動し、車速(V)が設定値(V1)を超えると前記電動オイルポンプ(4)の駆動を停止して前記機械式オイルポンプ(3)のみを駆動するようにしてもよい。
本発明にかかる車両のオイル供給装置におけるオイル制御方法によれば、低車速時には、機械式オイルポンプと電動オイルポンプが共に駆動されるため、機械式オイルポンプと電動オイルポンプから第1の吐出油路と第2の吐出油路へと吐出される多量のオイルは、主油路から冷却油路へと流れ、冷却部を積極的に冷却して該冷却部の温度上昇を抑えることができる。
また、本発明にかかる車両のオイル供給装置におけるオイル制御方法によれば、高車速時においては、電動オイルポンプの駆動を停止し、機械式オイルポンプから吐出されるオイルのみによって冷却部の冷却と潤滑部の潤滑を行うようにしたため、電動オイルポンプの駆動に要する電力を節約することができるとともに、該電動オイルポンプの耐久寿命を延ばすことができる。
本発明によれば、低車速・高負荷時に駆動源である冷却部をオイルによって効果的に冷却することができ、高車速時には電動オイルポンプの駆動を停止して消費電力の節約と当該電動オイルポンプの耐久寿命の延長を図ることができる。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
<実施の形態1>
図1は本発明の実施の形態1にかかるオイル供給装置の低車速時におけるオイルの流れを示す基本構成図、図2は同オイル供給装置の高車速時におけるオイルの流れを示す基本構成図である。
図1は本発明の実施の形態1にかかるオイル供給装置の低車速時におけるオイルの流れを示す基本構成図、図2は同オイル供給装置の高車速時におけるオイルの流れを示す基本構成図である。
本実施の形態にかかるオイル供給装置1は、不図示のエンジン(内燃機関)と電動機(モータ・ジェネレータ)2を駆動源として走行するハイブリッド車両(HEV車両)に設けられるものであって、エンジンの動力の一部で駆動される機械式オイルポンプ(以下、「MOP」と略称する)3と、駆動源である電動機2とは別の不図示の電動機によって駆動される電動オイルポンプ(以下、「EOP」と略称する)4を備えている。なお、前記電動機2は、本実施の形態では3相のブラシレスモータで構成されており、そのハウジング(不図示)内に回転可能に収容された中空のロータ2aと、該ロータ2aの周囲に固設されたステータ2bを備えている。ここで、ロータ2aには、複数の不図示の永久磁石が内蔵されており、ステータ2bには、3相分のコイル2baが巻装されている。そして、ロータ2aは、その軸中心部を貫通するロータ軸5の外周に固定されている。
前記MOP3とEOP4は、オイル貯留部であるオイルパン6からオイルを吸引して昇圧するものであって、MOP3からオイルが吐出される第1の吐出油路L1とEOP4からオイルが吐出される第2の吐出油路L2とは並列に接続されており、第1の吐出油路L1には、MOP3へのオイルの逆流を阻止する逆止弁7が設けられ、第2の吐出油路L2には、EOP4へのオイルの逆流を阻止する逆止弁8が設けられている。
上記第1の吐出油路L1と第2の吐出油路L2は、1つの主油路L3へと合流しており、この主油路L3からは2つの冷却油路L4,L5と1つの潤滑油路L6が分岐している。そして、一方の潤滑油路L4は、ロータ軸5の軸心を通って冷却部である電動機2のコイル2baとロータ2aへと流れてこれらの冷却に供される。また、他方の冷却油路L5は、電動機2のステータ2bに設けられたコイル2baの上方からオイルを滴下してこれらのコイル2baを冷却する。
また、主油路L3から分岐する前記潤滑油路L6は、潤滑部9へと接続されており、ここを流れるオイルを潤滑部9へと供給して該オイルを潤滑部9の潤滑に供するが、この潤滑油路L6には、車速によって開閉する開閉弁としてのカットバルブ10が設けられている。このカットバルブ10は、第2の吐出油路L2から分岐する油路L7を経て供給される油圧(EOP4から第2の吐出油路L2へと吐出されるオイルの圧力)によって動作するものであって、これに油圧が作用していないときには、図2に示すように、スプリング11によって付勢されて開状態にあるが、これに油圧が作用すると、図1に示すように、スプリング11の付勢力に抗して図1の左方に移動して閉じて潤滑油路L6から潤滑部9へのオイルの供給を遮断する。
次に、以上のように構成されたオイル供給装置1におけるオイル供給方法について説明する。
本実施の形態に係るオイル供給方法を要約すると図3に示す通りであるが、同図に示すように、低車速時には、MOP3とEOP4を共に駆動するとともに、カットバルブ10を閉じて潤滑油路L6から潤滑部9へのオイルの供給を遮断して該潤滑部9の潤滑を停止し(図3には×にて表示)、MOP3とEOP4から吐出される多量のオイルで電動機2の発熱部であるロータ2aやコイル2baを積極的に冷却するようにしている(図3には○にて表示)。
即ち、車速Vが図4に示すV1(例えば、74km/h)以下(V≦V1)である低車速時においては、MOP3とEOP4を共に駆動する。すると、EOP4から第2の吐出油路L2へと吐出されるオイルの圧力が油路L7を経てカットバルブ10に作用し、該カットバルブ10をスプリング11の付勢力に抗して図1の左方へと移動させてこれを閉状態とするため、潤滑油路L6から潤滑部9へのオイルの供給が遮断される。
そして、この低車速時には、MOP3とEOP4が共に駆動されるため、オイルパン6から吸引されてMOP3とEOP4から第1の吐出油路L1と第2の吐出油路L2へと吐出される多量のオイルは、図1に太線にて流れ経路を示すように、主油路L3から冷却油路L4,L5へと流れ、電動機2の発熱部であるロータ2aとコイル2baを積極的に冷却してこれらの温度上昇を抑える。なお、図4に車速Vとオイル吐出量Qとの関係を示すが、車速Vが設定値V1以下(V≦V1)において駆動されるEOP4からのオイル吐出量QEは、図4に破線にて示すように、車速Vとは無関係に一定の値を示すが、MOP3からのオイル吐出量QMは、車速Vに比例して直線状に増加する。したがって、車速Vが設定値V1以下(V≦V1)の低車速時におけるオイル吐出量は、MOPからのオイル吐出量QMとEOPからのオイル吐出量QEを合計した値Q〔M+E〕(=QM+QE)となり、この量Q〔M+E〕のオイルが電動機2のロータ2aとコイル2baに供給されてこれらの冷却に供せられる。
他方、車速Vが設定値V1を超える(V>V1)高車速時においては、図3に示すように、EOP4の駆動が停止されてMOP3のみが駆動される。このようにEOP4の駆動が停止すると、低車速時にカットバルブ10に作用していた油圧が開放されるため、カットバルブ10はスプリング11の付勢力によって移動して図2に示すように開く。すると、オイルパン6から吸引されてMOP3から第1の吐出油路L1へと吐出されるオイルは、図2に太線で流れ経路を示すように、主油路L3から冷却油路L4,L5と潤滑油路L6を流れ、冷却油路L4,L5を流れるオイルは、電動機2の発熱部であるロータ2aとコイル2baをそれぞれ冷却してこれらの温度上昇を抑える。また、潤滑油路L6を流れるオイルは、潤滑部9へと供給されて該潤滑部9の潤滑に供される。なお、図3において、高車速時の潤滑の欄における○は潤滑が行われることを意味し、冷却の欄における○は冷却が行われることを意味している。また、高車速時においてMOP3からのオイル吐出量QMは、図4において実線にて示されている。
以上のように、車速Vが設定値を超える(V>V1)高車速時においては、EOP4の駆動を停止し、MOP3から吐出されるオイルのみによって電動機2の冷却と潤滑部9の潤滑を行うようにしたため、EOP4の駆動に要する電力を節約することができるとともに、該EOP4の耐久寿命を延ばすことができる。
<実施の形態2>
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。
図5は本発明の実施の形態2にかかるオイル供給装置の低車速時におけるオイルの流れを示す基本構成図、図6は同オイル供給装置の高車速時におけるオイルの流れを示す基本構成図であり、これらの図においては図1および図2において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。
本実施の形態は、前記実施の形態1におけるカットバルブ10に代えて電磁弁12を使用したことを特徴としており、その他の構成は前記実施の形態1と同じである。
電磁弁12は、ソレノイド13とスプリング14を備えており、ソレノイド13に通電されていないときにはスプリング14によって付勢されて図5に示すように潤滑油路L6を閉じる常閉弁であり、この電磁弁12とEOP4は、制御装置であるECU(Electoronic Control Unit)15によって制御される。具体的には、ECU15は、車速センサ16から入力される車速Vに基づいて電磁弁12の開閉とEOP4の駆動を制御する。
本実施の形態に係るオイル供給装置1におけるオイル供給方法も前記実施の形態1と同じである(図3参照)。ここで、本実施の形態におけるオイル供給方法の処理手順を図7に示すフローチャートに基づいて以下に説明する。
すなわち、図7は本実施の形態にかかるオイル供給方法の処理手順を示すフローチャートであり、不図示のエンジンが始動されると(図7のステップS1)、MOP3とEOP4が駆動され(ステップS2)、車速センサ16によって検出される車速Vが設定値V1以下(V1≦V1)であるか否かが判断される(ステップS3)。その判断の結果、車速Vが設定値V1以下(V1≦V1)の低車速である場合(ステップS3:Yes)には、電磁弁12に通電されないで図5に示すように該電磁弁12が閉じられる(ステップS4)。すると、駆動されているMOP3とEOP4によってオイルが第1の吐出油路L1と第2の吐出油路L2へと吐出されるため、図5に太線で流れ経路を示すように、多量のオイルが主油路L3から冷却油路L4,L5へと流れ、電動機3の発熱部であるロータ2aとコイル2baを積極的に冷却してこれらの温度上昇を抑える。
その後、エンジンが停止したか否かが判断され(ステップS5)、エンジンが停止されていない場合(ステップS5:No)には、ステップS3〜S5の処理が繰り返され、エンジンが停止すると(ステップS5:Yes)、処理が終了する(ステップS6)。
他方、車速Vが設定値V1を超える(V>V1)高車速時においては(ステップS3:No)、EOP4の駆動が停止されてMOP3のみが駆動され(ステップS7)、電磁弁12に通電されて該電磁弁12が開かれる(ステップS8)。すると、オイルパン6から吸引されてMOP3から第1の吐出油路L1へと吐出されるオイルは、図6に太線で流れ経路を示すように、主油路L3から冷却油路L4,L5と潤滑油路L6を流れ、冷却油路L4,L5を流れるオイルは、電動機2の発熱部であるロータ2aとコイル2baをそれぞれ冷却してこれらの温度上昇を抑える。また、潤滑油路L6を流れるオイルは、潤滑部9へと供給されて該潤滑部9の潤滑に供される。
その後、車速センサ16によって検出された車速Vが設定値V1以下(V≦V1)であるか否かが再び判断され(ステップS9)、その判断の結果、車速Vが低下して設定値V1以下(V≦V1)となった場合(ステップS9:Yes)には、停止していたEOP4を駆動し(ステップS10)、処理はステップS4の低車速時の処理へと移行する。
これに対して、車速Vが設定値V1を超える高車速状態が継続している場合(ステップS9:No)には、ステップS7〜S9の処理(高車速時の処理)が繰り返される。
以上のように、車速Vが設定値を超える(V>V1)高車速時においては、EOP4の駆動を停止するとともに、電磁弁12を開き、MOP3から吐出されるオイルのみによって電動機2の冷却と潤滑部9の潤滑を行うようにしたため、EOP4の駆動に要する電力を節約することができるとともに、EOP4の耐久寿命を延ばすことができるという前記実施の形態1と同様の効果が得られる。
なお、本実施の形態では、電磁弁12して常閉弁を用いたが、常開弁を使用し、低車速時に通電によってこれを閉じるようにしてもよい。
また、以上の実施の形態では、開閉弁として、油圧で動作するカットバルブ10や通電によって開閉する電磁弁12を用いたが、開閉弁としては、これら以外に電動弁、その他任意の弁を使用することができる。
その他、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲および明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。
上記実施形態では、本発明の車両が駆動源としてのエンジン(内燃機関)と電動機とを備えるハイブリッド車両であり、本発明の機械式オイルポンプを駆動する駆動源がエンジン(内燃機関)である場合を示したが、これに限らず、本発明の車両は、駆動源として走行用の電動機(トラクションモータ)のみを備える電動車両にも適用が可能である。その場合、当該電動車両が備える走行用の電動機が本発明の機械式オイルポンプを駆動する駆動源として用いられる。
1 オイル供給装置
2 電動機(駆動源)
2a 電動機のロータ(冷却部)
2b 電動機のステータ
2ba ステータのコイル(冷却部)
3 機械式オイルポンプ(MOP)
4 電動オイルポンプ(EOP)
5 ロータ軸
6 オイルパン
7,8 逆止弁
9 潤滑部
10 カットバルブ(開閉弁)
11 カットバルブのスプリング
12 電磁弁(開閉弁)
13 電磁弁のソレノイド
14 電磁弁のスプリング
15 ECU
16 車速センサ
L1 第1の吐出油路
L2 第2の吐出油路
L3 主油路
L4,L5 冷却油路
L6 潤滑油路
2 電動機(駆動源)
2a 電動機のロータ(冷却部)
2b 電動機のステータ
2ba ステータのコイル(冷却部)
3 機械式オイルポンプ(MOP)
4 電動オイルポンプ(EOP)
5 ロータ軸
6 オイルパン
7,8 逆止弁
9 潤滑部
10 カットバルブ(開閉弁)
11 カットバルブのスプリング
12 電磁弁(開閉弁)
13 電磁弁のソレノイド
14 電磁弁のスプリング
15 ECU
16 車速センサ
L1 第1の吐出油路
L2 第2の吐出油路
L3 主油路
L4,L5 冷却油路
L6 潤滑油路
Claims (5)
- 車両の駆動源によって駆動される機械式オイルポンプと、電動機によって駆動される電動オイルポンプを備え、前記機械式オイルポンプからオイルが吐出される第1の吐出油路と前記電動オイルポンプからオイルが吐出される第2の吐出油路とを並列に接続するとともに、これらの第1の吐出油路と第2の吐出油路が合流する主油路から分岐する冷却油路と潤滑油路を冷却部と潤滑部にそれぞれ接続して構成される車両のオイル供給装置であって、
前記潤滑油路に、車速によって開閉する開閉弁を設けたことを特徴とする車両のオイル供給装置。 - 前記開閉弁は、前記電動オイルポンプから前記第2の吐出油路へと吐出されるオイルの油圧によって動作するカットバルブであることを特徴とする請求項1に記載の車両のオイル供給装置。
- 前記開閉弁は、電磁弁または電動弁であることを特徴とする請求項1に記載の車両のオイル供給装置。
- 車両の駆動源によって駆動される機械式オイルポンプと、電動機によって駆動される電動オイルポンプを備え、前記機械式オイルポンプからオイルが吐出される第1の吐出油路と前記電動オイルポンプからオイルが吐出される第2の吐出油路とを並列に接続するとともに、これらの第1の吐出油路と第2の吐出油路が合流する主油路から分岐する冷却油路と潤滑油路を冷却部と潤滑部にそれぞれ接続し、前記潤滑油路に、車速によって開閉する開閉弁を設けて構成される車両のオイル供給装置におけるオイル供給方法であって、
車速が設定値以下であるときには前記開閉弁を閉じて前記潤滑油路から前記潤滑部へのオイルの供給を遮断し、車速が設定値を超えると前記開閉弁を開いて前記潤滑油路から前記潤滑部にオイルを供給することを特徴とする車両のオイル供給方法。 - 車速が設定値以下である場合には前記機械式オイルポンプと前記電動オイルポンプを共に駆動し、車速が設定値を超えると前記電動オイルポンプの駆動を停止して前記機械式オイルポンプのみを駆動することを特徴とする請求項4に記載の車両のオイル供給方法。
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