JP5050902B2 - 自動変速機におけるオイルポンプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンによって駆動されるオイルポンプと電動モータによって駆動されるオイルポンプとからなる自動変速機におけるオイルポンプ装置に関するものである。

従来、例えば、特許文献１に記載されているように、エンジンによって常時駆動される第１オイルポンプと、電気モータによって任意に駆動制御される第２オイルポンプを備えた変速機用のオイルポンプ駆動装置が知られている。このようなオイルポンプ駆動装置によれば、エンジンが所定回転数に達するまでは、電気モータを駆動して第１および第２オイルポンプを駆動することにより、必要な吐出油量を小型のオイルポンプによって確保できる。また、エンジンが所定回転数を超えた場合には、電気モータを停止させることにより、エンジンの高回転領域においては余分な吐出油量を減少でき、オイルポンプ駆動ロスを小さくすることができる。
特開平６−１９３７１１号公報（段落００２８〜００３２、図３）

しかしながら、上記した特許文献１に記載されたような構成のオイルポンプ駆動装置においては、電動モータが電気をエネルギー源としているため、エンジン→発電機→バッテリ→電動モータの過程でのエネルギーロスが大きく、ポンプ自身のエネルギー消費量としては、エンジン駆動よりも大きくなってしまう。このように、電動モータのエネルギー効率が悪い問題がある。

本発明は、上記した従来の問題を解消するためになされたもので、エンジンの回転が所定回転数よりも高い場合、エンジンによって駆動される第１オイルポンプの余剰流を、電動モータによって駆動される第２オイルポンプの吸入側に供給して、第２オイルポンプを回転させることにより、電動モータを発電機として作動させるエネルギー回生機構を備えた自動変速機におけるオイルポンプ装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明の特徴は、エンジンによって駆動される駆動軸に連結され、摩擦係合要素等を備えた自動変速機の油圧回路に油圧源からの作動油を吐出する第１オイルポンプと、電動モータによって駆動され、前記油圧源からの作動油を吐出する第２オイルポンプとを備えた自動変速機におけるオイルポンプ装置において、前記第２オイルポンプの吸入側を、前記油圧源側および前記第１オイルポンプの吐出側の何れか一方に連通する電磁切替バルブと、前記エンジンの回転数が所定回転数より高い場合に前記電磁切替バルブを切替えて、前記第１オイルポンプの余剰流を前記第２オイルポンプの吸入側に供給して第２オイルポンプを回転させることにより前記電動モータを発電機として作動させるエネルギー回生機構を備え、前記エンジンの回転数が前記所定回転数より低い場合、前記第２オイルポンプを前記電動モータにより駆動して、前記第２オイルポンプより吐出された作動油を前記第１オイルポンプより吐出された作動油に合流させるようにしたことである。

請求項１に係る発明によれば、第２オイルポンプの吸入側を、油圧源側および第１オイルポンプの吐出側の何れか一方に連通する電磁切替バルブと、エンジンの回転数が所定回転数より高い場合に電磁切替バルブを切替えて、第１オイルポンプの余剰流を第２オイルポンプの吸入側に供給して第２オイルポンプを回転させることにより電動モータを発電機として作動させるエネルギー回生機構を備えているので、エンジンの高回転時には、エンジンによって駆動される第１オイルポンプの余剰流によって、第２オイルポンプを駆動させることができ、電動モータを発電機として作動させることができる。従って、電動モータの発電によりエネルギーを回生することができ、第２オイルポンプを駆動する電動モータのエネルギー効率を向上することができる。

しかも、請求項１に係る発明によれば、エンジンの回転数が所定回転数より低い場合、第２オイルポンプを電動モータにより駆動して、第２オイルポンプの吐出油を第１オイルポンプの吐出油に合流させるようにしたので、エンジンの低回転時においても、自動変速機に必要な吐出油量を第２オイルポンプの吐出油によって補うことができ、第１オイルポンプを小型化することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、１１はエンジン１０によって駆動され、エンジン１０の回転数に比例した吐出流量を吐出する第１オイルポンプを示し、１２は電動モータ１３によって駆動され、電動モータ１３の回転数に比例した吐出流量を吐出する第２オイルポンプを示す。これら第１および第２オイルポンプ１１、１２は、ギヤポンプ、トロコイドポンプあるいはベーンポンプ等の定吐出型ポンプで構成されている。

第１オイルポンプ１１の吐出ポート１１ａには、吐出通路１５が接続され、吸入ポート１１ｂには、自動変速機の油圧源としてのオイルパン１６に通ずる吸入通路１７が接続されている。吐出通路１５は、自動変速機のクラッチおよびブレーキ等の摩擦係合要素（油圧サーボ）、トルクコンバータおよびそのクーラ配管、ならびに自動変速機の潤滑部位に通ずる潤滑通路等を備えた油圧回路２０に接続され、油圧回路２０に供給されるＡＴＦ（オートマチックトランスミッションフルード）からなる作動油によって、摩擦係合要素およびトルクコンバータを制御するとともに、潤滑部位を潤滑するようになっている。

第１オイルポンプ１１がエンジン１０によって駆動されることにより、オイルパン１６に貯留された作動油が吸入通路１７を介して吸入ポート１１ｂより吸上げられ、吐出ポート１１ａよりエンジン回転数に比例した作動油が吐出通路１５に吐出される。

第２オイルポンプ１２の吐出ポート１２ａは、第１電磁切替バルブ１８によって吐出通路１５に接続された補助吐出通路２１側、およびドレン通路２２側の何れか一方に接続されるようになっている。補助吐出通路２１中には、吐出通路１５から第２オイルポンプ１２の吐出ポート１２ａ側への逆流を防止するチェックバルブ２３が介挿されている。第２オイルポンプ１２の吸入ポート１２ｂには、吸入通路２４が接続され、吸入通路２４は、第２電磁切替バルブ２５によって第１オイルポンプ１１の吐出通路１５に接続する回生用通路２６側、および吸入通路１７側の何れか一方に接続されるようになっている。

第１電磁切替バルブ１８は、入口側に１つのポートと、出口側に２つのポートを有する２位置３方向切替バルブからなり、第１電磁切替バルブ１８の入口ポートは、第２オイルポンプ１１の吐出ポート１２ａ側に接続されている。また、第１電磁切替バルブ１８の一方の出口ポートは、補助吐出通路２１に接続され、他方の出口ポートは、ドレン通路２２に接続されている。

第１電磁切替バルブ１８は、通常はスプリングの付勢力によって図１に示す原位置に保持され、ソレノイドによって図３に示す切替位置に切替えられるようになっている。第１電磁切替バルブ１８が原位置に保持された状態においては、第２オイルポンプ１２の吐出ポート１２ａに接続された入口ポートが、補助吐出通路２１に接続された一方の出口ポートに連通され、ドレン通路２２に接続された他方の出口ポートは閉止されている。

一方、第２電磁切替バルブ２５は、入口側に２つのポートと、出口側に１つのポートを有する２位置３方向切替バルブからなり、第２電磁切替バルブ２５の一方の入口ポートは、吸入通路１７に接続され、他方の入口ポートは、回生用通路２６側に接続されている。また、第２電磁切替バルブ２５の出口ポートは、第２オイルポンプ１２の吸入ポート１２ｂに接続されている。

第２電磁切替バルブ２５は、通常はスプリングの付勢力によって図１に示す原位置に保持され、ソレノイドによって図３に示す切替位置に切替えられるようになっている。第２電磁切替バルブ２５が原位置に保持された状態においては、吸入通路１７に接続された一方の入口ポートが、第２オイルポンプ１２の吸入ポート１２ｂに接続された出口ポートに連通され、回生用通路２６に接続された他方の入口ポートは閉止されている。

従って、第１および第２電磁切替バルブ１８、２５が図１に示す原位置に位置されている状態にあっては、第１および第２オイルポンプ１１、１２は、オイルパン１６と油圧回路２０との間に互いに並列に接続された関係となる。この状態で、電動モータ１３が駆動されると、エンジン１０によって駆動される第１オイルポンプ１１より吐出された作動油と、電動モータ１３によって駆動される第２オイルポンプ１２より吐出された作動油が吐出通路１５上において合流され、油圧回路２０に供給されるようになる。

このような構成により、第１オイルポンプ１１の吐出流量が少ないエンジン１０の低回転時に、不足する流量を第２オイルポンプ１２によって補うことができる。これによって、第１オイルポンプ１１のポンプ容量を可及的に小さくでき、第１オイルポンプ１１を駆動するに必要な駆動トルクを低減でき、無駄な動力損失を減少することができる。

第１オイルポンプ１１の吐出流量が油圧回路２０が必要とする油量より多くなるエンジン１０の高回転時において、第１および第２電磁切替バルブ１８、２５が図３に示す切替位置にそれぞれ切替えられる。この状態においては、同図に示すように、第１オイルポンプ１１の吐出通路１５に接続された第２電磁切替バルブ２５の一方の入口ポートが、第２オイルポンプ１２の吸入ポート１２ｂに接続され、第２オイルポンプ１２の吐出ポート１２ａに接続された第１電磁切替バルブ１８の入口ポートが、ドレン通路２２に接続された他方の出口ポートに連通される。これにより、第１オイルポンプ１１より吐出された余剰流は、第２オイルポンプ１２の吸入ポート１２ｂに供給され、第２オイルポンプ１２を強制駆動した後、ドレン通路２２にドレンされる。

このような結果、電動モータ１３が強制駆動され、電動モータ１３に発電させてエネルギーを回生できるようになる。すなわち、電動モータ１３を発電機として作動させることにより、エネルギーを電力に変換してバッテリ２７に回収することができる。

上記したエンジン１０の高回転時における電磁切替バルブ１８、２５の切替えによって、第１オイルポンプ１１の余剰流を第２オイルポンプ１２の吸入側に供給して第２オイルポンプ１２を強制的に回転させることにより、電動モータ１３を発電機として作動させるエネルギー回生機構２８を構成している。

なお、図中、３０は制御装置を示し、この制御装置３０からの起動指令に基づいて電動モータ１３が起動されるとともに、制御装置３０からの切替え指令に基づいて第１および第２電磁切替バルブ１８、２５が切替えられるようになっている。

図２は、制御装置３０によって実行される第１および第２電磁切替バルブ１８、２５を切替え制御するとともに、電動モータ１３を起動するためのフローチャートを示すもので、図２に示すプログラムは、車両のイグニッションがＯＮにされたことに基づいてスタートされる。

まず、ステップＳ１００においては、エンジン油温が所定温度（例えば、０℃）より高いか、低いかが判断される。エンジン油温が所定温度より高い場合には、判断結果がＨ（ＨＩＧＨ）となり、ステップＳ１０２に移行する。ステップＳ１０２では、エンジン回転数が所定回転数（例えば、１０００ｒｐｍ）より高いか、低いかが判断される。エンジン回転数が所定回転数より高い場合には、判断結果がＨ（ＨＩＧＨ）となり、ステップＳ１０４に移行する。ステップＳ１０４では、回生モードが選択され、第１および第２電磁切替バルブ１８、２５をそれぞれＯＮ作動させる指令が発せられる。

一方、エンジン油温が所定温度より低い場合には、ステップＳ１００における判断結果がＬ（ＬＯＷ）となり、ステップＳ１１０に移行する。ステップＳ１１０では、メカポンプモードが選択され、第１および第２電磁切替バルブ１８、２５をそれぞれＯＦＦ作動させる指令が発せられる。

また、エンジン回転数が所定回転数より低い場合には、ステップＳ１０２における判断結果がＬ（ＬＯＷ）となり、ステップＳ１０６に移行する。ステップＳ１０６では、並列ポンプモードが選択され、第１および第２電磁切替バルブ１８、２５をそれぞれＯＦＦ作動させる指令が発せられる。次いで、ステップＳ１０８で、電動モータ１３を起動させる指令が発せられる。

次に上記した構成における動作について説明する。イグニッションがＯＮされると、図２に示すフローチャートのステップＳ１００以降が実行され、ステップＳ１０２において、エンジン油温が所定温度より高いと判断され、かつステップＳ１０４において、エンジン回転数が所定回転数より高いと判断された場合には、ステップＳ１０４に移行され、回生モードが選択される。これにより、第１および第２電磁切替バルブ１８、２５をＯＮ作動させる指令が出力され、両電磁切替バルブ１８、２５のソレノイドが励磁され、両電磁切替バルブ１８、２５が図３に示す切替え位置にそれぞれ切替えられる。

第１および第２電磁切替バルブ１８、２５の切替えにより、第１オイルポンプ１１の吐出ポート１１ａより吐出通路１５に吐出された圧油の一部、すなわち、余剰流が、第２電磁切替バルブ２５を介して第２オイルポンプ１２の吸入ポート１２ｂに供給される。そして、第２オイルポンプ１２の吸入ポート１２ｂへの圧油の供給によって第２オイルポンプ１２が強制駆動され、吐出ポート１２ｂよりドレン通路２２を介してドレンされる。これによって、電動モータ１３を発電機として作動させ、エネルギーを電力に変換してバッテリ２７に回収する。

このように、第１オイルポンプ１１の吐出油量が、油圧回路２０が必要とする油量よりも多く余る状況となるエンジン１０の高回転時においては、余剰流を第２オイルポンプ１２の吸入側へ供給することにより、電動モータ１３を回転させ、電動モータ１３に発電させてエネルギーを回生する。この結果、エネルギー回生によってエネルギー効率を向上することができるので、エンジン１０の低回転時に、電動モータ１３によって第２オイルポンプ１２を駆動するオイルポンプ装置においても、トータルとしてのエネルギー効率を改善することができる。

一方、ステップＳ１００において、エンジン油温が所定温度より高いと判断され、ステップＳ１０４において、エンジン回転数が所定回転数より低いと判断された場合には、ステップＳ１０６に移行され、並列ポンプモードが選択されるとともに、ステップＳ１０８において、電動モータ１３が起動される。並列ポンプモードの選択により、第１および第２電磁切替バルブ１８、２５をＯＦＦ作動させる指令が出力され、両電磁切替バルブ１８、２５のソレノイドが消磁され、両電磁切替バルブ１８、２５が図１に示す原位置にそれぞれ保持される。

第１および第２電磁切替バルブ１８、２５の原位置保持により、第１オイルポンプ１１おいては、吸入通路１７より作動油が吸上げられ、吐出ポート１１ａより吐出通路１５に圧油が吐出される。同時に、第２オイルポンプ１２においては、吸入通路２４を介して吸入通路１７より作動油が吸上げられ、吐出ポート１２ａより補助吐出通路２１を介して吐出通路１５に圧油が吐出され、第１オイルポンプ１１より吐出された圧油と合流される。

これにより、エンジン１０の低回転時で、第１オイルポンプ１１の吐出流量が少ない場合においても、不足する流量を第２オイルポンプ１２によって補うことができる。従って、第１オイルポンプ１１のポンプ容量を可及的に小さくでき、第１オイルポンプ１１を駆動するに必要な駆動トルクを低減でき、無駄な動力損失を減少することができる。

また、ステップＳ１００において、エンジン油温が所定温度より低いと判断された場合には、ステップＳ１１０に移行され、メカポンプモードが選択される。これにより、第１および第２電磁切替バルブ１８、２５をＯＦＦ作動させる指令が出力され、両電磁切替バルブ１８、２５のソレノイドが消磁され、両電磁切替バルブ１８、２５が図１に示す原位置にそれぞれ保持される。

第１および第２電磁切替バルブ１８、２５の原位置保持により、第２オイルポンプ１２の吸入ポート１２ｂが吸入通路２４を介して吸入通路１７に連通され、吐出ポート１２ａが補助吐出通路２１を介して吐出通路１５に連通されるが、電動モータ１３が停止されているため、第１オイルポンプ１１の吐出ポート１１ａより吐出通路１５に吐出された圧油のみが油圧回路２０に供給される。

これにより、特に作動油の粘度が高い低温始動時に、電気モータ１３の負荷トルクが粘性抵抗によって大きくなることを回避し、その負荷トルクに打ち勝つ大きなモータ容量の電動モータ１３の設置を不要にしている。

上記した実施の形態においては、エンジン１０の低回転時に、第２オイルポンプ１２を電動モータ１３により駆動して、第２オイルポンプの吐出油を第１オイルポンプ１１の吐出油に合流させるようにした例について述べたが、そのような構成は本発明にとって必ずしも必要な要件ではない。

上記した実施の形態においては、第１オイルポンプ１１の吐出油量が多くなるエンジン１０の高回転時に、２つの電磁切替バルブ１８、２８を切替えるようにしたが、１つの電磁切替バルブの切替えによって、第１オイルポンプ１１の余剰流を第２オイルポンプ１２の吸入側へ供給し、電動モータ１３に発電させるようにすることもできる。

斯様に、上記した実施の形態で述べた具体的構成は、本発明の一例を示したものにすぎず、本発明はそのような具体的構成に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得るものである。

本発明の実施の形態を示すエネルギー回生機構を備えたオイルポンプ装置を示す油圧系統図である。 電動モータおよび電磁切替バルブを制御するフローチャートを示す図である。 図１の作動状態を示す油圧系統図である。

符号の説明

１０…エンジン、１１…第１オイルポンプ、１１ａ…吐出ポート、１１ｂ…吸入ポート、１２…第２オイルポンプ、１２ａ…吐出ポート、１２ｂ…吸入ポート、１３…電動モータ、１５…吐出通路、１６…オイルパン、１７…吸入通路、１８、２５…電磁切替バルブ、２２…ドレン通路、２７…バッテリ、２８…エネルギー回生機構、３０…制御装置。

Claims (1)

1. エンジンによって駆動される駆動軸に連結され、摩擦係合要素等を備えた自動変速機の油圧回路に油圧源からの作動油を吐出する第１オイルポンプと、電動モータによって駆動され、前記油圧源からの作動油を吐出する第２オイルポンプとを備えた自動変速機におけるオイルポンプ装置において、
   前記第２オイルポンプの吸入側を、前記油圧源側および前記第１オイルポンプの吐出側の何れか一方に連通する電磁切替バルブと、
   前記エンジンの回転数が所定回転数より高い場合に前記電磁切替バルブを切替えて、前記第１オイルポンプの余剰流を前記第２オイルポンプの吸入側に供給して第２オイルポンプを回転させることにより前記電動モータを発電機として作動させるエネルギー回生機構を備え、
   前記エンジンの回転数が前記所定回転数より低い場合、前記第２オイルポンプを前記電動モータにより駆動して、前記第２オイルポンプより吐出された作動油を前記第１オイルポンプより吐出された作動油に合流させるようにしたことを特徴とする自動変速機におけるオイルポンプ装置。

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