JP2022093846A - ポンプ制御装置及びポンプ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流体圧システムの不具合の発生を防止する。【解決手段】ポンプ制御装置は、流体を吐出するポンプ部と、ポンプ部を駆動するモータと、モータの回転を制御する制御部と、を備え、ポンプ部は、内燃機関からの動力によって回転するロータと、モータからの動力により回転するカムリングと、ロータの外周面から出没可能に設けられて先端部分がカムリングの内周面を摺動する複数のベーンと、カムリングとともに回転する一対のサイドプレートと、を有し、制御部は、流体圧作動ユニットの作動要求に対応した流量の流体を吐出するために必要なロータとカムリングとの相対回転速度の基礎値を演算し、基礎値が、あらかじめ設定された制限領域に含まれる場合には、制限領域から外れるようにモータにカムリングを回転させる。【選択図】図２

Description

本発明は、ポンプ制御装置及びポンプ制御方法に関する。

特許文献１には、エンジンによって回転駆動されるシャフトと、シャフトと一体に回転するロータと、ロータの外周から径方向に往復動可能に設けられるベーンと、ロータの外周を囲むカムリングと、カムリングを回転させるモータ機構と、を備えるベーンポンプが開示されている。このベーンポンプでは、エンジンがロータを回転させて油を吐出するだけでなく、モータ機構がカムリングを回転させることによっても油を吐出することができる。

特開２０１７－０４４１４９号公報

ところで、ベーンポンプでは、低回転時又は高回転時にベーンの先端部分が油膜切れを起こすことがある。また、ベーンポンプでは、極低温時には、オイルパン内の一部のみから油を吸い込むことで部分的に油面が低下してエア吸いが発生することがある。また、ベーンポンプでは、高回転時にオーバーライドが発生して調圧弁の調圧値が上昇してゆくことがある。このように、ベーンポンプでは、運転条件によって、ポンプ、ポンプの上流回路、及びポンプの下流回路を含む流体圧システムに不具合が発生するおそれがある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、流体圧システムの不具合の発生を防止することを目的とする。

本発明のある態様のポンプ制御装置は、流体を吐出して流体圧作動ユニットに供給するポンプ部と、前記ポンプ部を駆動するモータと、前記モータの回転を制御する制御部と、を備え、前記ポンプ部は、内燃機関からの動力が伝達されるシャフトと、前記内燃機関からの動力によって前記シャフトと一体に前記シャフトの回転軸周りを回転するロータと、前記ロータを収容し内部にポンプ室を画成するとともに、前記モータからの動力により回転可能に設けられたカムリングと、前記ロータの外周面から出没可能に設けられて先端部分が前記カムリングの内周面を摺動する複数のベーンと、前記シャフトの回転軸方向における前記カムリングの両側に配置されて前記カムリングとともに回転し、一方に流体を吸入する吸入ポートが設けられ他方に流体を吐出する吐出ポートが設けられる一対のサイドプレートと、を有し、前記制御部は、前記流体圧作動ユニットの作動要求に対応した流量の流体を吐出するために必要な前記ロータと前記カムリングとの相対回転速度の基礎値を演算し、前記基礎値が、あらかじめ設定された制限領域に含まれる場合には、前記制限領域から外れるように前記モータに前記カムリングを回転させる。

本発明の別の態様によれば、上記ポンプ制御装置に対応するポンプ制御方法が提供される。

これらの態様では、流体圧作動ユニットの作動要求に対応した流量の流体を吐出するために必要なロータとカムリングとの相対回転速度の基礎値が制限領域に含まれる場合には、当該制限領域から外れるようにモータにカムリングを回転させる。これにより、ポンプ部を含む流体圧システムに不具合が発生することを防止できる。

図１は、本発明の実施形態が適用されるポンプシステムの概略構成図である。 図２は、本発明の実施形態が適用されるポンプ部を軸方向の断面で示す図である。 図３は、図２のポンプ部の軸方向に直交する方向でのポンプ室近傍の部分断面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る流体圧システムの不具合の発生を防止するためのポンプ制御のフローチャートである。 図５は、低回転油膜切れ領域及び高回転油膜切れ領域について説明する図である。 図６は、極低温時におけるエア吸い領域について説明する図である。 図７は、低圧側オーバーライド領域及び高圧側オーバーライド領域について説明する図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

まず、図１を参照して、本実施形態に係るポンプ制御装置１００の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係るポンプ制御装置１００の概略構成図である。

図１に示すように、ポンプ制御装置１００は、内燃機関としてのエンジン１を備える車両に搭載される。ポンプ制御装置１００は、無段変速機２と、流体としての油を加圧して吐出するポンプ部としてのツインドライブポンプ（以下では、単に「ポンプ」という。）１０と、ストレーナ４と、油貯留部５と、ポンプ１０を駆動するモータ３２と、モータ３２の回転を制御する制御部としてのコントローラ３０と、油圧制御回路８と、を備える。

無段変速機２は、ベルト無段変速機であり、車両に設けられる。無段変速機２には、車両の駆動源であるエンジン１の動力が伝達される。無段変速機２は、プーリ部ＰＬＹと、クラッチ部ＣＬと、トルクコンバータＴＣと、潤滑部ＬＢと、を有する。

ポンプ１０は、エンジン１及びモータ３２の動力によって駆動される。ポンプ１０は、油貯留部５からストレーナ４を介して油を吸い込み、油圧制御回路８に油を供給する。ポンプ１０は、モータ３２と、インバータ３３と、を有する。ポンプ１０と、ポンプ１０の上流回路６ａ、及びポンプ１０の下流回路６ｂは、油流体圧システムとしての油圧システム９に含まれる。

モータ３２は、ポンプ１０を駆動する。モータ３２は、具体的には三相交流モータである。

インバータ３３は、モータ３２に電流を供給する。インバータ３３は、具体的にはバッテリ３６からの直流電流を三相の交流電流に変換してモータ３２に供給する。

モータ３２には、モータ３２の回転速度を検出するための回転速度センサ（レゾルバ）３４が設けられる。インバータ３３には、温度センサ３５が設けられる。回転速度センサ３４及び温度センサ３５からの信号はインバータ３３に入力され、インバータ３３を介してコントローラ３０に入力される。

ストレーナ４は、油を濾過する。ストレーナ４は、油貯留部５に設けられる。油貯留部５には、例えば、油圧制御回路８からドレンされた油や潤滑部ＬＢを流通した油等が貯留される。

油圧制御回路８は、例えば、プーリ部ＰＬＹ、クラッチ部ＣＬ、トルクコンバータＴＣ、及び潤滑部ＬＢに油を供給する。これらのプーリ部ＰＬＹ、クラッチ部ＣＬ、トルクコンバータＴＣ、及び潤滑部ＬＢが、流体圧作動ユニットとしての油圧作動ユニット３に該当する。油圧制御回路８は、ポンプ１０から吐出された油を調圧する調圧弁８ａを有する。

プーリ部ＰＬＹは、プライマリプーリと、セカンダリプーリと、プライマリプーリ及びセカンダリプーリを各々駆動する油圧アクチュエータと、を有する。プーリ部ＰＬＹは、プライマリプーリ及びセカンダリプーリに掛け回されるベルトとともにバリエータＶＡを構成する。

バリエータＶＡは、無段変速機２の無段変速機構である。本実施形態では、バリエータＶＡの変速比が、無段変速機２の変速比である。バリエータＶＡの変速比は、バリエータＶＡのプライマリプーリ、具体的にはプライマリプーリを駆動する油圧アクチュエータに供給される油の流量を調整することによって制御される。

クラッチ部ＣＬは、車両前進時に締結されて動力伝達を行う油圧式の前進クラッチＦＷＤ／Ｃと、車両後退時に締結されて動力伝達を行う油圧式の後進ブレーキＲＥＶ／Ｂと、を有する。クラッチ部ＣＬには、例えば前後進切替機構が適用される。

トルクコンバータＴＣは、作動流体を介したトルク伝達を行う。トルクコンバータＴＣでは、油圧式のロックアップクラッチＬＵに油が供給される。また、トルクコンバータＴＣには、作動油が作動流体として供給される。油圧制御回路８からは、無段変速機２で潤滑が必要とされる潤滑部ＬＢに油が供給される。

コントローラ３０は電子制御装置であり、無段変速機２の制御装置を構成する。具体的には、コントローラ３０は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ３０を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。コントローラ３０には、回転速度センサ３４からの信号及び温度センサ３５からの信号が入力される。

コントローラ３０には、エンジン１の回転速度Ｎｅを検出するための回転速度センサ２１からの信号、アクセルペダルの操作量を表すアクセル開度ＡＰＯを検出するためのアクセル開度センサ２２からの信号、車速ＶＳＰを検出するための車速センサ２３からの信号、バリエータＶＡの入力側回転速度Ｎｐｒｉを検出するための回転速度センサ２４からの信号、バリエータＶＡの出力側回転速度Ｎｓｅｃを検出するための回転速度センサ２５からの信号、ライン圧ＰＬを検出するための油圧センサ２６からの信号、無段変速機２の油温Ｔｏｉｌを検出するための油温センサ２７からの信号、運転者によって選択された選択レンジＲＮＧを検出するための選択レンジ検出スイッチ２８からの信号、等が入力される。

バリエータＶＡの入力側回転速度Ｎｐｒｉは、具体的にはプライマリプーリの回転速度であり、バリエータＶＡの出力側回転速度Ｎｓｅｃは、具体的にはセカンダリプーリの回転速度である。

コントローラ３０は、入力される信号に基づき、油圧制御回路８、ポンプ１０等を制御する。コントローラ３０は、油圧制御回路８を制御することで、バリエータＶＡ、前進クラッチＦＷＤ／Ｃ、後進ブレーキＲＥＶ／Ｂ、ロックアップクラッチＬＵ、等を制御する。コントローラ３０は、ポンプ１０を制御する際には、インバータ３３を制御することでモータ３２の駆動を制御し、これによりポンプ１０の駆動を制御する。

次に、図２及び図３を参照して、ポンプ１０の具体的な構成について説明する。図２は、ポンプ１０を軸方向の断面で示す図である。図３は、ポンプ１０の軸方向に直交する方向でのポンプ室Ｐ近傍の部分断面図である。

図２及び図３に示すように、ポンプ１０は、エンジン１の出力軸１ａに接続され、エンジン１からの動力が伝達されるシャフトとしての駆動軸１２と、エンジン１からの動力によって駆動軸１２と一体に駆動軸１２の回転軸周りを第１方向（図３の矢印参照）に回転するロータ１３と、ロータ１３を内部に収容するカムリング１５と、ロータ１３の外周面から出没可能に設けられ、背圧室１４ａの流体圧によって先端部分がカムリング１５の内周面に押し付けられて摺動する複数のベーン１４と、駆動軸１２の回転軸方向におけるカムリング１５の両側に配置された一対のサイドプレートとしての第１サイドプレート１６及び第２サイドプレート１７と、内部にカムリング１５、第１サイドプレート１６及び第２サイドプレート１７が固定され、これらと一体に回転するシリンダ１８と、シリンダ１８を収容するとともにシリンダ１８を回転可能に支持するハウジング１１と、を備える。

図２に示すように、ハウジング１１はポンプ１０の筐体であり、隔壁１１ａと、入口ポート１１ｂと、出口ポート１１ｃと、を有する。隔壁１１ａは、駆動軸１２の軸方向においてハウジング１１内を第１油室Ｈ１と第２油室Ｈ２とに区分する。入口ポート１１ｂは、第１油室Ｈ１に開口し、ハウジング１１の内外を連通する。出口ポート１１ｃは、第２油室Ｈ２に開口し、ハウジング１１の内外を連通する。入口ポート１１ｂには、油貯留部５に貯留された油がストレーナ４を通過して流入し、出口ポート１１ｃからは下流回路６ｂを通じて油圧制御回路８に供給される油が排出される（図１参照）。

駆動軸１２は、ロータ１３の回転軸と同軸に設けられる。駆動軸１２の一端はロータ１３に連結され、他端はハウジング１１外に突出するようにハウジング１１に回転可能に設けられる。駆動軸１２には、エンジン１からの動力が図示しない動力伝達機構を介して伝達される。

ロータ１３は、円柱形状に形成され、駆動軸１２により駆動されて駆動軸１２の回転軸周りに回転する。ロータ１３には複数のスリット溝が放射状に設けられ、各スリット溝にはベーン１４が設けられる。各ベーン１４はロータ１３の外周面から出没可能に設けられる。ベーン１４は、背圧室１４ａの油圧によってスリット溝から外周に突出し、カムリング１５の内周面に押し付けられる。

カムリング１５は、内部にロータ１３を収容する。カムリング１５は、駆動軸１２の回転軸と同軸に、ロータ１３に対して回転可能に設けられる。カムリング１５の内周面は、ロータ１３の外周との離間距離がロータ１３の回転軸周りの周方向で変化するカム面により構成される。カムリング１５の内周面は、ベーン１４の先端部分が摺動する。

第１サイドプレート１６及び第２サイドプレート１７は、ロータ１３の回転軸方向におけるカムリング１５の両側に、それぞれロータ１３の端面に対向するように配置される。第１サイドプレート１６及び第２サイドプレート１７は、カムリング１５とともに回転する。第１サイドプレート１６には、２つの吸入ポート１６ａ，１６ｂが設けられ、第２サイドプレート１７には、２つの吐出ポート１７ａ，１７ｂが設けられる。第１サイドプレート１６及び第２サイドプレート１７、カムリング１５の内周面、ロータ１３の外周面、隣り合うベーン１４によってポンプ室Ｐが区画される。

図３に示すように、吸入ポート１６ａ，１６ｂは、ロータ１３の回転軸周りの周方向においてポンプ室Ｐが拡大する領域（吸入領域）ＩＮに開口するように設けられる。吐出ポート１７ａ，１７ｂは、ロータ１３の回転軸周りの周方向においてポンプ室Ｐが縮小する領域（吐出領域）ＯＵＴに開口するように設けられる。ロータ１３が回転することにより、吸入ポート１６ａ，１６ｂからポンプ室Ｐに油が吸入され、ポンプ室Ｐの容積縮小により油が加圧されて吐出ポート１７ａ，１７ｂから吐出される。

上述のように、本実施形態では、吸入ポート１６ａ，１６ｂと吐出ポート１７ａ，１７ｂは２つずつ設けられる。これにより、ポンプ１０では、ベーン１４がカム面を一周する間にポンプ室Ｐが油の吸入及び吐出を２回繰り返す。

図２に示すように、シリンダ１８は、略有底円筒状に形成され、ロータ１３の回転軸と同軸に回転可能にハウジング１１に支持される。シリンダ１８は、保持部１８ａと、接続部１８ｂと、軸部１８ｃと、出口ポート１８ｄと、を有する。

保持部１８ａは、筒状に形成され、その内部にカムリング１５、第１サイドプレート１６、及び第２サイドプレート１７を保持する。カムリング１５、第１サイドプレート１６、及び第２サイドプレート１７は、保持部１８ａ内に固定され、シリンダ１８と一体回転する。シリンダ１８は、保持部１８ａで開口し、第１サイドプレート１６は、シリンダ１８の開口を塞ぐように設けられる。保持部１８ａは第１油室Ｈ１に収容される。

接続部１８ｂは、保持部１８ａと軸部１８ｃとを接続する。本実施形態では、接続部１８ｂは、保持部１８ａから軸部１８ｃに向かって次第に縮径するように形成される。接続部１８ｂには、吐出ポート１７ａ，１７ｂから吐出された油が流入する。接続部１８ｂは第１油室Ｈ１に収容される。

軸部１８ｃは保持部１８ａよりも縮径された中空の軸状部分であり、軸部１８ｃ内には接続部１８ｂから油が流入する。軸部１８ｃは、モータ３２の出力軸２０ａと接続される。これにより、モータ３２の動力が軸部１８ｃに伝達されると、シリンダ１８とともに、カムリング１５、第１サイドプレート１６、及び第２サイドプレート１７が回転する。

軸部１８ｃは、ハウジング１１の隔壁１１ａを貫通するとともにハウジング１１外に突出するように設けられる。駆動軸１２と軸部１８ｃとはロータ１３の回転軸方向において互いに反対側に向かって突出するように設けられる。

軸部１８ｃには、複数の出口ポート１８ｄが設けられる。出口ポート１８ｄは、径方向に軸部１８ｃの内外を連通する。軸部１８ｃにおける出口ポート１８ｄが設けられた部分は第２油室Ｈ２に収容される。このため、軸部１８ｃ内の油は出口ポート１８ｄを介して第２油室Ｈ２に流出する。そして、第２油室Ｈ２に流出した油が出口ポート１１ｃを介して油圧制御回路８に供給される。

モータ３２は、例えばブラシレスモータによって構成される。モータ３２は、車両に搭載されたバッテリ３６を電源として駆動される。モータ３２は、モータ３２のロータの回転位置（回転角）を検出する位置検出器としての回転速度センサ３４を備える。コントローラ３０は、回転速度センサ３４によって検出されたモータ３２の回転位置に基づいて、モータ３２を制御する。

次に、ポンプ１０の運転モードについて説明する。

コントローラ３０は、車両の運転状況に応じてポンプ１０の運転モードを切り換える。本実施形態のポンプ制御装置１００は、運転モードとして、エンジン１によってロータ１３のみを回転させるＭＯＰモードと、モータ３２によってカムリング１５のみを回転させるＥＯＰモードと、エンジン１とモータ３２によってロータ１３及びカムリング１５を相対回転させるＴＤＰモードと、を有する。

ＭＯＰモードは、エンジン１の回転速度Ｎｅが高い場合に選択される。具体的には、車両に搭載されている油圧機器が必要とする流量（以下では、「要求流量」という。）を、ロータ１３の回転のみ（エンジン１の動力による回転のみ）によって吐出される吐出流量で賄うことができる場合に選択される。ロータ１３の回転速度、つまり、ポンプ１０の吐出流量は、エンジン１の回転速度Ｎｅに比例する。このため、エンジン１の回転速度Ｎｅが高い場合には、エンジン１の動力のみに基づく吐出流量で要求流量を賄うことができるため、モータ３２は停止した状態に維持される。

ＥＯＰモードは、エンジン１が停止している場合に選択される。アイドリングストップ、コーストストップ、あるいはセーリングストップなどを実行している場合には、エンジン１が停止しているため、ロータ１３の回転も停止している。そこで、エンジン１が停止しているときには、コントローラ３０は、要求流量を賄うためにモータ３２を駆動してカムリング１５を回転させる。これにより、ロータ１３を実質的に回転させることになるので、ポンプ１０によって要求流量を賄うことができる。

ＴＤＰモードは、要求流量をエンジン１の動力のみに基づく吐出流量で賄うことができない場合、具体的には、エンジン１の回転速度Ｎｅが低い場合に選択される。上述のように、エンジン１のみを駆動している場合、ポンプ１０の吐出流量は、エンジン１の回転速度Ｎｅに比例する。このため、エンジン１の回転速度Ｎｅが低い場合には、エンジン１の動力のみに基づく吐出流量で賄うことができないため、コントローラ３０は、モータ３２を駆動し、カムリング１５をロータ１３の回転方向（第１方向）とは逆方向（第２方向）に回転させる。これにより、ロータ１３の回転速度を実質的に上昇させることができるので、エンジン１の動力のみに基づく吐出流量だけでは不足していた要求流量を賄うことができる。

また、ＴＤＰモードは、例えばエンジン１の回転速度Ｎｅが高い場合など、エンジン１の動力に基づく吐出流量では多すぎる場合にも選択される。この場合、コントローラ３０は、モータ３２を駆動し、カムリング１５をロータ１３の回転方向（第１方向）と同方向（第１方向）に回転させる。このとき、コントローラ３０は、ロータ１３の回転速度よりもカムリング１５の回転速度の方が低くなるように制御する。これにより、ロータ１３の回転速度を実質的に下降させることができるので、エンジン１の動力に基づく吐出流量では多すぎる場合に、吐出流量を減少させることができる。

次に、図４を参照して、油圧システム９の不具合の発生を防止するためのポンプ制御について説明する。図４は、油圧システム９の不具合の発生を防止するためのポンプ制御のフローチャートである。本実施形態のポンプ制御は、コントローラ３０にあらかじめ記憶されたプログラムに基づいて実行される。

ステップＳ１１では、コントローラ３０は、油圧作動ユニット３の作動要求に対応した油の流量を演算する。

ステップＳ１２では、コントローラ３０は、ステップＳ１１にて演算した流量の油をポンプ１０が供給するために必要なロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の基礎値Ｖｂ［ｒｐｍ］を演算する。

ステップＳ１３では、コントローラ３０は、油圧センサ２６及び油温センサ２７からの信号に基づき、油温及び油圧を検出する。また、コントローラ３０は、回転速度センサ２１及び回転速度センサ３４からの信号に基づき、現在のロータ１３とカムリング１５との相対回転速度を検出する。なお、油温センサ２７からの信号に代えて、水温センサ（図示せず）からの信号に基づいて検出した水温から油温を演算してもよい。

ステップＳ１４では、コントローラ３０は、基礎値Ｖｂが制限領域としての低回転油膜切れ領域内に入っているか否かを判定する。ステップＳ１４にて、基礎値Ｖｂが低回転油膜切れ領域内に入っていると判定された場合には、ステップＳ２０に移行して、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が低回転油膜切れ領域から外れるような制限値Ｖｌｉｍ［ｒｐｍ］を演算する。一方、ステップＳ１４にて、基礎値Ｖｂが低回転油膜切れ領域内に入っていないと判定された場合には、ステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５では、コントローラ３０は、基礎値Ｖｂが制限領域としての高回転油膜切れ領域内に入っているか否かを判定する。ステップＳ１５にて、基礎値Ｖｂが高回転油膜切れ領域内に入っていると判定された場合には、ステップＳ２０に移行して、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が高回転油膜切れ領域から外れるような制限値Ｖｌｉｍ［ｒｐｍ］を演算する。一方、ステップＳ１５にて、基礎値Ｖｂが高回転油膜切れ領域内に入っていないと判定された場合には、ステップＳ１６に移行する。

ステップＳ１６では、コントローラ３０は、基礎値Ｖｂが制限領域としてのエア吸い領域内に入っているか否かを判定する。ステップＳ１６にて、基礎値Ｖｂがエア吸い領域内に入っていると判定された場合には、ステップＳ２０に移行して、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度がエア吸い領域から外れるような制限値Ｖｌｉｍ［ｒｐｍ］を演算する。一方、ステップＳ１６にて、基礎値Ｖｂがエア吸い領域内に入っていないと判定された場合には、ステップＳ１７に移行する。

ステップＳ１７では、コントローラ３０は、基礎値Ｖｂが制限領域としての低圧側オーバーライド領域内に入っているか否かを判定する。ステップＳ１７にて、基礎値Ｖｂが低圧側オーバーライド領域内に入っていると判定された場合には、ステップＳ２０に移行して、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が低圧側オーバーライド領域から外れるような制限値Ｖｌｉｍ［ｒｐｍ］を演算する。一方、ステップＳ１７にて、基礎値Ｖｂが低圧側オーバーライド領域内に入っていないと判定された場合には、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８では、コントローラ３０は、基礎値Ｖｂが制限領域としての高圧側オーバーライド領域内に入っているか否かを判定する。ステップＳ１８にて、基礎値Ｖｂが高圧側オーバーライド領域内に入っていると判定された場合には、ステップＳ２０に移行して、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が高圧側オーバーライド領域から外れるような制限値Ｖｌｉｍ［ｒｐｍ］を演算する。一方、ステップＳ１４にて、基礎値Ｖｂが高圧側オーバーライド領域内に入っていないと判定された場合には、ステップＳ１９に移行する。

ステップＳ１９では、基礎値Ｖｂがすべての制限領域に入っていないので、ポンプ１０が吐出する油の流量を変更する必要はない。よって、コントローラ３０は、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が基礎値Ｖｂになるようにモータ３２の回転を制御する。即ち、ポンプ１０は、油圧作動ユニット３の作動要求に対応した流量の油を供給する。

ステップＳ２０では、基礎値Ｖｂがいずれかの制限領域に入っているので、ポンプ１０が吐出する油の流量を変更する必要がある。よって、コントローラ３０は、上述したようにロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が制限領域から外れるような制限値Ｖｌｉｍを演算する。

ステップＳ２１では、コントローラ３０は、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が制限値Ｖｌｉｍになるようにモータ３２の回転を制御する。即ち、コントローラ３０は、基礎値Ｖｂが、ポンプ１０を含む油圧システム９に不具合が発生するあらかじめ設定された制限領域に含まれる場合には、当該制限領域から外れるようにモータ３２にカムリング１５を回転させる。

このように、油圧作動ユニット３の作動要求に対応した流量の油を供給するために必要なロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の基礎値Ｖｂが制限領域に含まれる場合には、当該制限領域から外れるようにモータ３２にカムリング１５を回転させる。これにより、ポンプ１０を含む油圧システム９に不具合が発生することを防止できる。

以下、図５から図７を参照して、不具合の発生を防止するためのポンプ制御について具体的に説明する。図５は、低回転油膜切れ領域及び高回転油膜切れ領域について説明する図である。図６は、極低温時におけるエア吸い領域について説明する図である。図７は、低圧側オーバーライド領域及び高圧側オーバーライド領域について説明する図である。図５から図７では、横軸は、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度［ｒｐｍ］である。図５及び図７では、縦軸は、油圧［ＭＰａ］である。図６では、縦軸は、油温［℃］である。

まず、図５を参照して、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の基礎値Ｖｂが低回転油膜切れ領域又は高回転油膜切れ領域に含まれる場合について説明する。

図５の使用範囲のグラフは、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度に対応する使用可能な油圧の最大値であり、あらかじめ設定されるものである。ここでは、使用範囲のグラフは、カムリング１５が回転しておらず、エンジン１によってロータ１３のみが回転駆動されてポンプ１０が油を吐出している場合を示すものである。

ここで、ベーン１４の先端部分の摺動部は、すべり軸受と同様にくさび膜によって油膜を形成している。しかしながら、ベーン１４の先端部分とカムリング１５の内周面との相対速度が低下すると、くさび膜を形成する油膜圧力が低下する。低回転油膜切れ領域は、ベーン１４の張り出し力によって油膜が形成できなくなり、ベーン１４の先端部分とカムリング１５の内周面との間で油膜切れが発生するおそれのある領域である。

図５に示すように、低回転油膜切れ領域は、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が低い場合に、油圧が高くなるにつれて高い相対回転速度まで含まれるように設定される。また、低回転油膜切れ領域は、油圧をメインパラメータとする領域であるが、油温によっても変化する領域である。低回転油膜切れ領域は、油圧、油温、及びロータ１３とカムリング１５との相対回転速度に基づいてあらかじめマップとして設定される。

例えば、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の基礎値ＶｂがＶｂ１［ｒｐｍ］であり、そのときの油圧がＰ１［ＭＰａ］である場合には、使用範囲内ではあるが、低回転油膜切れ領域に含まれている。そこで、コントローラ３０は、油圧Ｐ１のときにロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が低回転油膜切れ領域から外れるような制限値Ｖｌｉｍ１を演算する。そして、コントローラ３０は、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が制限値Ｖｌｉｍ１になるようにモータ３２の回転を制御する。具体的には、コントローラ３０は、モータ３２にロータ１３とは逆方向にカムリング１５を回転させる。

これにより、ロータ１３の回転速度を実質的に上昇させることができるので、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度を、基礎値Ｖｂ１よりも高い制限値Ｖｌｉｍ１にすることができ、低回転油膜切れ領域から外すことができる。これにより、ベーン１４の先端部分とカムリング１５の内周面との間で油膜切れが発生することを防止できる。したがって、油圧システム９の不具合の発生を防止することができる。

また、高回転油膜切れ領域は、ベーン１４の先端部分とカムリング１５の内周面との間の面圧と相対回転速度との積が大きくなったときに、摩擦面温度が上昇することで油膜切れが発生するおそれのある領域である。

図５に示すように、高回転油膜切れ領域は、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が高い場合に、油圧が高くなるにつれて低い相対回転速度まで含まれるように設定される。また、高回転油膜切れ領域は、油圧をメインパラメータとする領域であるが、油温によっても変化する領域である。高回転油膜切れ領域は、油圧、油温、及びロータ１３とカムリング１５との相対回転速度に基づいてあらかじめマップとして設定される。

例えば、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の基礎値ＶｂがＶｂ２［ｒｐｍ］であり、そのときの油圧がＰ２［ＭＰａ］である場合には、使用範囲内ではあるが、高回転油膜切れ領域に含まれている。そこで、コントローラ３０は、油圧Ｐ２のときにロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が高回転油膜切れ領域から外れるような制限値Ｖｌｉｍ２を演算する。そして、コントローラ３０は、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が制限値Ｖｌｉｍ２になるようにモータ３２の回転を制御する。具体的には、コントローラ３０は、モータ３２にロータ１３と同方向にカムリング１５を回転させる。

これにより、ロータ１３の回転速度を実質的に下降させることができるので、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度を、基礎値Ｖｂ２よりも低い制限値Ｖｌｉｍ２にすることができ、高回転油膜切れ領域から外すことができる。これにより、ベーン１４の先端部分とカムリング１５の内周面との間で油膜切れが発生することを防止できる。したがって、油圧システム９の不具合の発生を防止することができる。

また、ベーン１４の先端部分とカムリング１５の内周面との間で油膜切れが発生することを防止できるので、ベーン１４の先端部分若しくはカムリング１５の内周面に表面処理を施す必要がなくなり、複数の背圧室１４ａを連通させる背圧溝（図示せず）の公差を緩和することができる。したがって、コストを低減させることができる。

次に、図６を参照して、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の基礎値Ｖｂがエア吸い領域に含まれる場合について説明する。

図６の使用範囲のグラフは、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度に対応する使用可能な油温の範囲であり、あらかじめ設定されるものである。図６のグラフでは、油温の範囲として、例えば－４０～－３５［℃］の極低温の範囲を拡大して示している。また、図６のグラフでは、アイドル回転時のエンジン１の回転数に応じたロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の範囲を拡大して示している。使用範囲は、温度範囲に応じて段階的に設定される。ここでもまた、使用範囲のグラフは、カムリング１５が回転しておらず、エンジン１によってロータ１３のみが回転駆動されてポンプ１０が油を吐出している場合を示すものである。

ここで、ポンプ１０は、油温が極低温の場合には、油貯留部５のオイルパンにおいて油を吸い込みやすい部分のみからストレーナ４を介して油を吸い上げることがある。エア吸い領域は、油が吸い上げられた部分の油面が局所的に低下してポンプ１０がエア吸いを発生するおそれのある領域である。

図６に示すように、エア吸い領域は、油温が極低温であり、かつロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が低い場合に、油温が低いほど低い相対回転速度まで含まれるように設定される。また、エア吸い領域は、油温をメインパラメータとする領域であるが、油圧によっても変化する領域である。エア吸い領域は、油温、油圧、及びロータ１３とカムリング１５との相対回転速度に基づいてあらかじめマップとして設定される。

例えば、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の基礎値ＶｂがＶｂ３［ｒｐｍ］であり、そのときの油温がＴ３［℃］である場合には、使用範囲内ではあるが、エア吸い領域に含まれている。そこで、コントローラ３０は、油温Ｔ３のときにロータ１３とカムリング１５との相対回転速度がエア吸い領域から外れるような制限値Ｖｌｉｍ３を演算する。そして、コントローラ３０は、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が制限値Ｖｌｉｍ３になるようにモータ３２の回転を制御する。具体的には、コントローラ３０は、モータ３２にロータ１３とは同方向にカムリング１５を回転させる。

これにより、ロータ１３の回転速度を実質的に下降させることができるので、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度を、基礎値Ｖｂ３よりも高い制限値Ｖｌｉｍ３にすることができ、エア吸い領域から外すことができる。これにより、油が吸い上げられた部分の油面が局所的に低下してポンプ１０がエア吸いを発生することを防止できる。したがって、油圧システム９の不具合の発生を防止することができる。

また、ポンプ１０がエア吸いを発生することを防止できるので、油貯留部５に貯留する油の量に余裕を持たせておく必要もなくなり、オイルパンを大きくする必要もない。したがって、コストを低減させることができるとともに、ポンプ制御装置１００全体の質量を低減させることができる。

次に、図７を参照して、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の基礎値Ｖｂが低圧側オーバーライド領域又は高圧側オーバーライド領域に含まれる場合について説明する。

図７の使用範囲のグラフは、図５と同様に、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度に対応する使用可能な油圧の最大値であり、あらかじめ設定されるものである。ここでもまた、使用範囲のグラフは、カムリング１５が回転しておらず、エンジン１によってロータ１３のみが回転駆動されてポンプ１０が油を吐出している場合を示すものである。

ここで、調圧弁８ａでは、油圧が低く、かつロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が高い場合に、調圧弁８ａの上流側の圧力を低圧にするためにスプール（図示せず）を移動させて開口面積を大きくすると、スプールが最大ストローク量まで移動しきってオーバーライドするおそれがある。このときのオーバーライドするおそれがある領域を、低圧側オーバーライド領域として設定する。

図７に示すように、低圧側オーバーライド領域は、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が高い場合に、油圧が低くなるにつれて低い相対回転速度まで含まれるように設定される。また、低圧側オーバーライド領域は、油圧をメインパラメータとする領域であるが、油温によっても変化する領域である。低圧側オーバーライド領域は、油圧、油温、及びロータ１３とカムリング１５との相対回転速度に基づいてあらかじめマップとして設定される。

例えば、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の基礎値ＶｂがＶｂ４［ｒｐｍ］であり、そのときの油圧がＰ４［ＭＰａ］である場合には、使用範囲内ではあるが、低圧側オーバーライド領域に含まれている。そこで、コントローラ３０は、油圧Ｐ４のときにロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が低圧側オーバーライド領域から外れるような制限値Ｖｌｉｍ４を演算する。そして、コントローラ３０は、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が制限値Ｖｌｉｍ４になるようにモータ３２の回転を制御する。具体的には、コントローラ３０は、モータ３２にロータ１３と同方向にカムリング１５を回転させる。

これにより、ロータ１３の回転速度を実質的に下降させることができるので、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度を、基礎値Ｖｂ４よりも低い制限値Ｖｌｉｍ４にすることができ、低圧側オーバーライド領域から外すことができる。これにより、調圧弁８ａがオーバーライドすることを防止できる。したがって、油圧システム９の不具合の発生を防止することができる。

また、調圧弁８ａでは、油圧が高く、かつロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が高い場合に、スプールのノッチ部分（図示せず）にて噴流速度が大きくなることでノッチ部分の圧力が低下することがある。ノッチ部分の圧力が低下すると、調圧弁８ａにおいてノッチ部分がある面に作用する面圧が小さくなり、スプールが開口面積を小さくする方向に移動することで、オーバーライドするおそれがある。このときのオーバーライドするおそれがある領域を、高圧側オーバーライド領域として設定する。

図７に示すように、高圧側オーバーライド領域は、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が高い場合に、油圧が高くなるにつれて低い相対回転速度まで含まれるように設定される。また、高圧側オーバーライド領域は、油圧をメインパラメータとする領域であるが、油温によっても変化する領域である。高圧側オーバーライド領域は、油圧、油温、及びロータ１３とカムリング１５との相対回転速度に基づいてあらかじめマップとして設定される。

例えば、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の基礎値ＶｂがＶｂ５［ｒｐｍ］であり、そのときの油圧がＰ５［ＭＰａ］である場合には、使用範囲内ではあるが、高圧側オーバーライド領域に含まれている。そこで、コントローラ３０は、油圧Ｐ５のときにロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が高圧側オーバーライド領域から外れるような制限値Ｖｌｉｍ５を演算する。そして、コントローラ３０は、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度が制限値Ｖｌｉｍ５になるようにモータ３２の回転を制御する。具体的には、コントローラ３０は、モータ３２にロータ１３と同方向にカムリング１５を回転させる。

これにより、ロータ１３の回転速度を実質的に下降させることができるので、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度を、基礎値Ｖｂ５よりも低い制限値Ｖｌｉｍ５にすることができ、高圧側オーバーライド領域から外すことができる。これにより、調圧弁８ａがオーバーライドすることを防止できる。したがって、油圧システム９の不具合の発生を防止することができる。

また、調圧弁８ａがオーバーライドすることを防止できるので、調圧弁８ａが大型化することを防止でき、スプールのストローク量を大きくする必要もなくなる。したがって、コストを低減させることができるとともに、ポンプ制御装置１００全体の質量を低減させることができる。

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

（１）ポンプ制御装置１００は、油を吐出して油圧作動ユニット３に供給するポンプ１０と、ポンプ１０を駆動するモータ３２と、モータ３２の回転を制御するコントローラ３０と、を備え、ポンプ１０は、エンジン１からの動力が伝達される駆動軸１２と、エンジン１からの動力によって駆動軸１２と一体に駆動軸１２の回転軸周りを回転するロータ１３と、ロータ１３を収容し内部にポンプ室Ｐを画成するとともに、モータ３２からの動力により回転可能に設けられたカムリング１５と、ロータ１３の外周面から出没可能に設けられて先端部分がカムリング１５の内周面を摺動する複数のベーン１４と、駆動軸１２の回転軸方向におけるカムリング１５の両側に配置されてカムリング１５とともに回転し、一方に油を吸入する吸入ポート１６ａ，１６ｂが設けられ他方に流体を吐出する吐出ポート１７ａ，１７ｂが設けられる一対のサイドプレート１６，１７と、を有し、コントローラ３０は、油圧作動ユニット３の作動要求に対応した流量の油を吐出するために必要なロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の基礎値Ｖｂを演算し、基礎値Ｖｂが、あらかじめ設定された制限領域に含まれる場合には、制限領域から外れるようにモータ３２にカムリング１５を回転させる。

この構成によれば、油圧作動ユニット３の作動要求に対応した流量の油を吐出するために必要なロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の基礎値Ｖｂが制限領域に含まれる場合には、当該制限領域から外れるようにモータ３２にカムリング１５を回転させる。これにより、ポンプ１０を含む油圧システム９に不具合が発生することを防止できる。

（２）制限領域は、油圧に基づいて設定され、ベーン１４の先端部分がカムリング１５に対して油膜切れを起こす領域である。

この構成によれば、ベーン１４の先端部分がカムリング１５に対して油膜切れを起こす低回転油膜切れ領域若しくは高回転油膜切れ領域を制限領域として設定することで、ベーン１４の先端部分とカムリング１５の内周面との間で油膜切れが発生することを防止できる。

（３）制限領域は、油温に基づいて設定され、ポンプ１０がエア吸いを起こす領域である。

この構成によれば、ポンプ１０がエア吸いを起こす領域を制限領域として設定することで、油が吸い上げられた部分の油面が局所的に低下してポンプ１０がエア吸いを発生することを防止できる。

（４）制限領域は、油圧に基づいて設定され、ポンプ１０から吐出された油を調圧する調圧弁８ａがオーバーライドを起こす領域である。

この構成によれば、ポンプ１０から吐出された油を調圧する調圧弁８ａがオーバーライドを起こす領域を低圧側オーバーライド領域若しくは高圧側オーバーライド領域として設定することで、調圧弁８ａがオーバーライドすることを防止できる。

（５）ポンプ１０は、エンジン１からの動力が伝達される駆動軸１２と、エンジン１からの動力によって駆動軸１２と一体に駆動軸１２の回転軸周りを回転するロータ１３と、ロータ１３を収容し内部にポンプ室Ｐを画成するとともに、モータ３２からの動力により回転可能に設けられたカムリング１５と、ロータ１３の外周面から出没可能に設けられて先端部分がカムリング１５の内周面を摺動する複数のベーン１４と、駆動軸１２の回転軸方向におけるカムリング１５の両側に配置されてカムリング１５とともに回転し、一方に油を吸入する吸入ポート１６ａ，１６ｂが設けられ他方に油を吐出する吐出ポート１７ａ，１７ｂが設けられる一対のサイドプレート１６，１７と、を有する。油を吐出して油圧作動ユニット３に供給するポンプ１０を制御するポンプ制御方法は、油圧作動ユニット３の作動要求に対応した流量の油を吐出するために必要なロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の基礎値Ｖｂを演算し、基礎値Ｖｂが、あらかじめ設定された制限領域に含まれる場合には、制限領域から外れるように３２モータにカムリング１５を回転させる。

この構成によれば、油圧作動ユニット３の作動要求に対応した流量の油を吐出するために必要なロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の基礎値Ｖｂが制限領域に含まれる場合には、当該制限領域から外れるようにモータ３２にカムリング１５を回転させる。これにより、ポンプ１０を含む油圧システム９に不具合が発生することを防止できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、図５から図７では、使用範囲のグラフは、カムリング１５が回転しておらず、エンジン１によってロータ１３のみが回転駆動されてポンプ１０が油を吐出している場合を示すものである。

しかしながら、使用範囲のグラフは、ポンプ１０がＴＤＰモードで運転される場合、即ち、エンジン１によってロータ１３が回転駆動されるとともに、モータ３２によってカムリング１５が回転駆動される場合を示すものであってもよい。このとき、ロータ１３とカムリング１５との相対回転速度の基礎値Ｖｂが制限領域に含まれる場合には、モータ３２によって回転駆動されるカムリング１５の回転方向を変えずに回転速度を低下させるか又は逆方向に回転させることで、制限領域から外れるようにする。

１００ ポンプ制御装置
１ エンジン（内燃機関）
３ 油圧作動ユニット（流体圧作動ユニット）
９ 油圧システム（流体圧システム）
１０ ツインドライブポンプ（ポンプ部）
１２ 駆動軸（シャフト）
１３ ロータ
１４ ベーン
１５ カムリング
１６ 第１サイドプレート（サイドプレート）
１６ａ、１６ｂ 吸入ポート
１７ 第２サイドプレート（サイドプレート）
１７ａ、１７ｂ 吐出ポート
３０ コントローラ（制御部）
３２ モータ
Ｐ ポンプ室

Claims (5)

1. 流体を吐出して流体圧作動ユニットに供給するポンプ部と、前記ポンプ部を駆動するモータと、前記モータの回転を制御する制御部と、を備えるポンプ制御装置であって、
   前記ポンプ部は、
   内燃機関からの動力が伝達されるシャフトと、
   前記内燃機関からの動力によって前記シャフトと一体に前記シャフトの回転軸周りを回転するロータと、
   前記ロータを収容し内部にポンプ室を画成するとともに、前記モータからの動力により回転可能に設けられたカムリングと、
   前記ロータの外周面から出没可能に設けられて先端部分が前記カムリングの内周面を摺動する複数のベーンと、
   前記シャフトの回転軸方向における前記カムリングの両側に配置されて前記カムリングとともに回転し、一方に流体を吸入する吸入ポートが設けられ他方に流体を吐出する吐出ポートが設けられる一対のサイドプレートと、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記流体圧作動ユニットの作動要求に対応した流量の流体を吐出するために必要な前記ロータと前記カムリングとの相対回転速度の基礎値を演算し、
   前記基礎値が、あらかじめ設定された制限領域に含まれる場合には、前記制限領域から外れるように前記モータに前記カムリングを回転させる、
   ポンプ制御装置。
2. 請求項１に記載のポンプ制御装置であって、
   前記制限領域は、流体の圧力に基づいて設定され、前記ベーンの前記先端部分が前記カムリングに対して油膜切れを起こす領域である、
   ポンプ制御装置。
3. 請求項１に記載のポンプ制御装置であって、
   前記制限領域は、流体の温度に基づいて設定され、前記ポンプ部がエア吸いを起こす領域である、
   ポンプ制御装置。
4. 請求項１に記載のポンプ制御装置であって、
   前記制限領域は、流体の圧力に基づいて設定され、前記ポンプ部から吐出された流体を調圧する調圧弁がオーバーライドを起こす領域である、
   ポンプ制御装置。
5. 内燃機関からの動力が伝達されるシャフトと、
   前記内燃機関からの動力によって前記シャフトと一体に前記シャフトの回転軸周りを回転するロータと、
   前記ロータを収容し内部にポンプ室を画成するとともに、モータからの動力により回転可能に設けられたカムリングと、
   前記ロータの外周面から出没可能に設けられて先端部分が前記カムリングの内周面を摺動する複数のベーンと、
   前記シャフトの回転軸方向における前記カムリングの両側に配置されて前記カムリングとともに回転し、一方に流体を吸入する吸入ポートが設けられ他方に流体を吐出する吐出ポートが設けられる一対のサイドプレートと、
   を有し、流体を吐出して流体圧作動ユニットに供給するポンプ部を制御するポンプ制御方法であって、
   前記流体圧作動ユニットの作動要求に対応した流量の流体を吐出するために必要な前記ロータと前記カムリングとの相対回転速度の基礎値を演算し、
   前記基礎値が、あらかじめ設定された制限領域に含まれる場合には、前記制限領域から外れるように前記モータに前記カムリングを回転させる、
   ポンプ制御方法。

Images