JP6460820B2

JP6460820B2 - 電動オイルポンプ

Info

Publication number: JP6460820B2
Application number: JP2015023723A
Authority: JP
Inventors: 智史今森
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2015-02-09
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2035-02-09
Also published as: JP2016145565A

Description

本発明は電動オイルポンプに関し、より詳細には電動機によって回転駆動されるオイルポンプのポンプシャフトの異音およびその支持部の摩耗を好適に低減することが可能な電動オイルポンプに関するものである。

従来、ＣＶＴ（ベルト式無段変速機）のプーリー機構、ＣＶＴの前後進切換機構（前進用クラッチ、後進用ブレーキ）あるいはトルクコンバータのロックアップクラッチ機構等の油圧作動機構に作動油（オイル）を供給するオイルポンプとして、容積型ポンプ、とりわけ内接ギヤポンプが広く使用されている（例えば、特許文献１を参照。）。
内接ギヤポンプは、アウターロータと、アウターロータに対し偏心したインナーロータが内接して構成され、インナーロータとアウターロータが噛み合って回転することにより、アウターロータとインナーロータとによって形成される閉じた空間（閉空間）の容積および位置をその回転に伴って変化させ、閉空間の膨張行程においてはオイルを吸込口から吸い込み、閉空間の圧縮行程においては吸い込んだオイルを圧縮し、そして閉空間の排出行程においては圧縮したオイルを吐出口から下流へ圧送している。

上記内接ギヤポンプの駆動源としては、エンジン以外に電動機が用いられている。オイルポンプのポンプシャフトと電動機のモータシャフトとの結合部においては、ポンプシャフトのモータシャフト側の軸端部は断面がコ状の凹部に形成され、一方、モータシャフトのポンプシャフト側の軸端部は断面が平坦状の凸部に形成され、その平坦状の凸部とコ状凹部が嵌合することにより、オイルポンプが電動機によって回転駆動されている。

特開２０１４−１８１６０６号公報

図５は、モータシャフトの軸端部１１ａが反時計回りに半回転（θ＝０°→１８０°）した時の、ポンプシャフトの軸端部２２ａとモータシャフトの軸端部１１ａとの係合状態を示す説明図である。
図５(a)に示されるように、モータシャフトの軸心C_Mとポンプシャフトの軸心C_Pは偏心（芯ズレ）しており、その芯ズレを吸収するためにモータシャフトの軸端部１１ａ（凸部）とポンプシャフトの軸端部２２ａ（凹部）との間には隙間（ガタ）がある。ここで、モータシャフトの軸端部１１ａはポンプシャフトの軸端部２２ａのＡ面に係合しているとする。図５(a)から図５(c)に示されるように、モータシャフトの軸心C_Mとポンプシャフトの軸心C_Pは偏心しているため、モータシャフトの軸端部１１ａはポンプシャフトの軸端部２２ａのＡ面に係合しながら、両者の係合形態は面接触から点接触（いわゆる片当たり状態）に移行する。そしてモータシャフトの軸端部１１ａが更に回転すると、図５(d)に示されるように、ポンプシャフトの軸端部２２に対する係合面（片当たり面）がＡ面からＢ面に交替するようになる。同時に、この係合面の交替に起因して、モータ反力f1がポンプシャフトの軸端部２２ａに負荷されることになる。このモータ反力f1は、図５(ａ)から図５(g)に示されるように、モータシャフトが半回転する毎に１回の割合で発生している。つまり、ポンプシャフトにはモータ反力f1が周期的に繰り返し負荷され、係合面（片当たり面）が交替する際、異音が発生することになる。なお、このモータ反力f1の方向は、係合面の交替が起こるモータシャフトの軸心C_Mとポンプシャフトの軸心C_Pとの相対位置（芯ズレ）によって変わってくる。
他方、図６に示されるように、容積型オイルポンプにおいては圧縮されたオイルが吐出口ＤＰから排出される際、オイルの反動によってポンプシャフトにはインナーロータを介して一定方向の油圧反力f2が作用する。
従って、この油圧反力f2に上記モータ反力f1が重なる場合、ポンプシャフト２２に大きな荷重が入力され、これによりポンプシャフトの異音およびその支持部の摩耗を引き起こしていた。
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであり、その目的は、電動機によって回転駆動されるオイルポンプのポンプシャフトの異音およびその支持部の摩耗を好適に低減することが可能な電動オイルポンプを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る電動オイルポンプでは、駆動源となる電動機（１０）と、該電動機（１０）によって回転駆動されるオイルポンプ（２０）とを備え、前記電動機（１０）のモータシャフト（１１）の軸端部（１１ａ）はその軸方向の断面が平坦状の凸部に成形されていると共に、前記オイルポンプ（２０）のポンプシャフト（２２）の軸端部（２２ａ）はその軸方向の断面がコ状の凹部に成形されている電動オイルポンプであって、前記モータシャフト（１１）の軸心（C_M)は、前記凹部の前記凸部に対する当たり面が交替することにより発生するモータ反力（f1）と、作動油が前記オイルポンプ（２０）から吐出される際に発生する油圧反力（f2）とが相殺される位置に予め前記ポンプシャフト（２２）の軸心（C_P）に対し偏心して取り付けられていることを特徴とする。

本願発明者は、モータシャフトの軸端部（１１ａ）とポンプシャフトの軸端部（２２ａ）との結合部における係合面（片当たり面）の交替に起因して発生するモータ反力（f1）の方向は、モータシャフトの軸心（C_M)とポンプシャフトの軸心（C_P)との間の芯ズレに依存すること、従って、芯ズレが固定される場合、モータシャフトが回転する場合であっても、モータ反力（f1)の向きは変動しないことを見出した。このことは、芯ズレを介してモータ反力（f1）の向きを所望の方向へ制御できることを示している。
従って、上記構成では、モータシャフト（１１）の軸心（C_M)の位置を、上記モータ反力（f1）の方向が油圧反力（f2)に対し１８０°異なる向き（逆向き）になるように調整し、これによりモータ反力（f1）と油圧反力（f2）が相殺し合い（打ち消し合い）、その結果、ポンプシャフト（２２）に入力される反力荷重が好適に低減され、ポンプシャフトの異音およびその支持部の摩耗を好適に低減することが可能となる。

本発明に係る電動オイルポンプの第２の特徴は、前記モータシャフト（１１）の軸心（C_M)は、前記オイルポンプ（２０）の吐出口（２６ｃ）側に予め前記ポンプシャフト（２２）の軸心（C_P）に対し偏心して設けられている、ことである。

上記構成では、ポンプシャフト（２２）に作用するモータ反力（f1）の方向が油圧反力（f2)に対し好適に逆向きとなり、これにより両荷重が相殺し合い（打ち消し合い）、ポンプシャフト（２２）に入力される反力荷重を好適に低減することが可能となる。

本発明の電動オイルポンプ（１００）によれば、モータシャフト（１１）の軸心（C_M）の位置が、予めモータ反力（f1）と油圧反力（f2)が相殺し合う（打ち消し合う）位置に設定されているため、ポンプシャフト（２２）に入力される反力荷重が好適に低減され、これによりポンプシャフトの異音およびその支持部の摩耗を好適に低減することが可能となる。
特に、モータシャフト（１１）の軸心（C_M）の位置がポンプシャフト（１１）の軸心（C_P）よりもオイルポンプ（２０）の吐出口（２６ｃ）側に設けられている場合は、モータ反力（f1）の方向が油圧反力（f2)に対し好適に逆向きとなり、これにより両荷重が相殺し合い（打ち消し合い）、ポンプシャフト（２２）に入力される反力荷重をより好適に低減することが可能となる。

本発明の電動オイルポンプを示す要部断面説明図である。本発明の電動オイルポンプに係るモータシャフトの軸心とポンプシャフトの軸心との間の芯ズレを示す説明図である。本発明の電動オイルポンプに係るモータシャフトの軸端部とポンプシャフトの軸端部との係合部における回転を示す説明図である。本発明の電動オイルポンプに係るモータ反力と油圧反力との相殺を示す説明図である。従来の電動オイルポンプに係るモータシャフトの軸端部とポンプシャフトの軸端部との係合部における回転を示す説明図である。従来の電動オイルポンプに係るポンプ部を示す要部断面説明図である。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。

図１は、本発明の電動オイルポンプ１００を示す要部断面説明図である。
この電動オイルポンプ１００は、回転動力を発生するモータ部１０と、その回転動力によって作動油（オイル）をリザーブタンク（図示せず）から吸引して所定のオイル圧まで高めて下流の油圧作動機構（例えばツインクラッチ機構）へ圧送するポンプ部２０とから成り、ポンプ部２０はポンプシャフト２２上に２個の内接ギヤポンプ２１,２１が直列に接続された２連ポンプ構造を成している。従って、本電動オイルポンプ１００は別個独立に各クラッチ機構へ油圧をそれぞれ供給することが可能である。以下、各構成について更に説明する。

モータ部１０は、例えば、永久磁石から成る回転子（図示せず）と回転子を囲むように設けられた３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線コイル（図示せず）とから成るブラシレスモータによって構成されている。モータ制御部（図示せず）は回転子の磁極位置（Ｎ極またはＳ極位置）を検出して、回転子の磁極位置に応じて各巻線コイルに流す相間（例えばＵ相−Ｖ相間）電流の向き（励磁方向）を順次変えて回転子を一定方向に回転させている。なお、各相間に印加される電圧は、パルス電圧であり、モータドライバ（図示せず）によって印加される。モータの速度制御は、各パルスのデューティ比、隣接するパルス間の周期（周波数）を変えるパルス幅変調（ＰＷＭ）方式でモータ制御部（図示せず）によって行われる。

モータ部１０の出力軸となるモータシャフト１１は軸受部１２に支持されながらポンプ部２０のポンプシャフト２２に係合している。その軸端部１１ａは断面が平坦状の凸部に成形され、断面がコ状の凹部に成形されたポンプシャフト２２の軸端部２２ａに凹凸嵌合している。

また、詳細については図２を参照しながら後述するが、その軸心C_Mはポンプシャフト２２に作用するモータ反力f1の方向が油圧反力f2に対し逆向きとなる（相殺する）位置に設けられている。

ポンプ部２０は、内接ギヤポンプ２１がポンプシャフト２２上に２個直列に接続された２連ポンプ構造を成している。各内接ギヤポンプ２１は、回転軸となるポンプシャフト２２と、オイルを吸引・圧送するインナーロータ２３及びアウターロータ２４と、アウターロータ２４を収納しながら回転支持するロータハウジング２５と、吸込口２６ａ（図４）および吸入油路２６ｂ（図４）ならびに吐出口２６ｃ（図４）および吐出油路（図示せず）が内部にそれぞれ形成されたフロントボディ部２６及びリヤボディ部２８と、２つの内接ギヤポンプ２１,２１の隔壁となる中間ボディ部２７とから構成されている。

ポンプシャフト２２の外周面には２個のインナーロータ２３,２３が相対回転不能に取り付けられ、これによりポンプシャフト２２とインナーロータ２３,２３は常に一体となって回転する。また、ポンプシャフト２２とインナーロータ２３は同芯となるように取り付けられている。

インナーロータ２３は、アウターロータ２４を回転駆動するドライブロータであり、アウターロータ２４より常に一つ少ない歯数、本実施例では４個の外歯を有し、その波形は例えばトロコイド曲線に基づいて成形されている。

アウターロータ２４は、インナーロータ２３によって回転駆動されるドリブンロータであり、インナーロータ２３より常に一つ多い歯数、本実施例では５個の内歯を有し、その波形は例えばトロコイド曲線に基づいて成形されている。また、アウターロータ２４は、その軸心がインナーロータ２３の軸心（＝ポンプシャフト２２の軸心C_P）に対し偏心してロータハウジング２５内に回転自在に収容されている。

アウターロータ２４とインナーロータ２３との間には閉じた閉空間CR（図４）が形成され、ポンプシャフト２２が回転すると、アウターロータ２４とインナーロータ２３とが噛み合って回転し、その回転に伴いその閉空間CRの位置・容積が変化する。従って、内接ギヤポンプ２１は、閉空間CRが膨張するタイミングと閉空間CRが吸込口（サクションポート）２６ａを通過するタイミングがほとんど一致し且つ、閉空間CRに閉じこめられたオイルが最も圧縮されるタイミングと閉空間CRが吐出口（デリバリーポート）２６ｃを通過するタイミングがほとんど一致するように構成されている。従って、閉空間CRが吸込口（サクションポート）２６ａを通過するタイミングで、オイルが閉空間CR内に吸い込まれ、閉空間CRが吐出口（デリバリーポート）２６ｃを通過するタイミングで圧縮されたオイルが閉空間CRから吐出される。

図２は、本発明の電動オイルポンプ１００に係るモータシャフト１１の軸心C_Mとポンプシャフト２２の軸心C_Pと吐出口２６ｃとの相対位置関係を示す説明図である。
モータシャフト１１の軸心C_Mは、ポンプシャフト２２の軸心C_Pよりもフロントボディ部２６の吐出口２６ｃに近接する位置に、ポンプシャフト２２の軸心C_Pに対し偏心して設けられている。このようにモータシャフト１１の軸心C_Mを位置決めすることにより、図４に示されるようにモータ反力f1の向きが油圧反力f2に対し逆向きとなり、両方の反力荷重が相殺し合い、その結果ポンプシャフト２２に入力される反力荷重を好適に低減することが可能となる。

図３は、本発明の電動オイルポンプ１００に係るモータシャフト１１の軸端部１１ａとポンプシャフト２２の軸端部２２ａとの係合部における回転を示す説明図である。
図３(a)に示されるように、モータシャフト１１は、その軸心C_Mがポンプシャフト２２の軸心C_Pよりも吐出口２６ｃ(図示せず）に近接する位置に、ポンプシャフト２２に対し偏心して設けられている。モータシャフト１１はドライブシャフトであり、ポンプシャフト２２はドリブンシャフトである。モータシャフト１１の軸端部１１ａは、当初、ポンプシャフト２２の軸端部２２ａのＢ面に面接触している。なお、モータシャフト１１は軸心C_M及びポンプシャフト２２の軸心C_Pはいずれも回転中心（定点）であり、モータシャフト１１は軸心C_Mの回りを回転し、ポンプシャフト２２はモータシャフト１１によって回転駆動され軸心C_Pの回りを回転する。従って、モータシャフト１１及びポンプシャフト２２は回転中心を異にしているため、両者の回転量は必ずしも等しくない。ここでのθはモータシャフト１１の回転量である。

図３(b)に示されるように、θ＝３０°においてモータシャフト１１の軸端部１１ａは、ポンプシャフト２２の軸端部２２ａのＢ面に線接触（いわゆる片当たり）してポンプシャフト２２を反時計方向へ回転させている。

図３(c)に示されるように、θ＝６０°においてもモータシャフト１１の軸端部１１ａは、ポンプシャフト２２の軸端部２２ａのＢ面に線接触（いわゆる片当たり）してポンプシャフト２２を反時計方向へ回転させている。

図３(d)に示されるように、θ＝９０°においてモータシャフト１１の軸端部１１ａは、ポンプシャフト２２の軸端部２２ａのＡ面に線接触（いわゆる片当たり）してポンプシャフト２２を反時計方向へ回転させている。従って、６０°＜θ≦９０°の範囲内において、モータシャフト１１のポンプシャフト２２に対する係合面（片当たり面）がＢ面からＡ面に交替し、これによりモータ反力f1が矢印方向に発生する。モータ反力f1の向きは吐出口２６ｃ側であるため、油圧反力f2（図示せず）によって打ち消され、油圧反力f2もモータ反力f1によって打ち消される。

図３(e)に示されるように、θ＝１２０°においてモータシャフト１１の軸端部１１ａは、ポンプシャフト２２の軸端部２２ａのＡ面に面接触してポンプシャフト２２を反時計方向へ回転させている。

図３(e)に示されるように、θ＝１５０°においてモータシャフト１１の軸端部１１ａは、ポンプシャフト２２の軸端部２２ａのＡ面に面接触してポンプシャフト２２を反時計方向へ回転させている。

図３(ｆ)に示されるように、θ＝１８０°においてモータシャフト１１の軸端部１１ａは、ポンプシャフト２２の軸端部２２ａのＡ面に面接触してポンプシャフト２２を反時計方向へ回転させている。これは、図３(a)のモータシャフト１１及びポンプシャフト２２が各中心線に関しそれぞれ反転した状態に等しい。

図４は、本発明の電動オイルポンプ１００に係るモータ反力f1と油圧反力f2との相殺を示す説明図である。
モータ反力f1と油圧反力f2が相殺し合うためには、オイルが吐出口２６ｃから排出されるタイミング（吐出行程）と、モータシャフト１１のポンプシャフト２２に対する係合面（片当たり面）の交替が発生するタイミング（図３(d)とが一致することが望ましい。従って、モータシャフト１１の位置決めについては、吐出口２６ｃだけでなく、インナーロータ２３とアウターロータ２４の噛み合いに係る回転位置（位相）を考慮して決定することが望ましい。つまり、吐出行程に対応するインナーロータ２３とアウターロータ２４の噛み合い位置において、モータシャフト１１のポンプシャフト２２に対する係合面（片当たり面）の交替が発生する（図３(d)）ように、吐出口２６ｃ側にモータシャフト１１をポンプシャフト２２に対し偏心して設けることが望ましい。

以上の通り、本発明に係る電動オイルポンプ１００によれば、モータシャフト１１の軸心C_Mの位置が、予めモータ反力f1と油圧反力f2が相殺し合う（打ち消し合う）位置に設定されているため、ポンプシャフト２２に入力される反力荷重が好適に低減され、これによりポンプシャフトの異音およびその支持部の摩耗を好適に低減することが可能となる。
また、モータシャフト１１の位置決めについては、オイルが吐出口２６ｃから排出されるタイミング（吐出行程）と、モータシャフト１１のポンプシャフト２２に対する係合面（片当たり面）の交替が発生するタイミングとが一致するように、インナーロータ２３とアウターロータ２４の噛み合いに係る回転位置（位相）を考慮して決定されているため、モータ反力f1と油圧反力f2が好適に相殺し合い、これによりポンプシャフト２２の異音およびその支持部の摩耗をより好適に低減することが可能となる。

１０モータ部
１１モータシャフト
１１ａモータシャフト軸端部
１２軸受部
２０ポンプ部
２１内接ギヤポンプ
２２ポンプシャフト
２２ａポンプシャフト軸端部
２３インナーロータ
２４アウターロータ
２５ロータハウジング
２６フロントボディ部
２７中間ボディ部
２８リヤボディ部
１００電動オイルポンプ

Claims

駆動源となる電動機と、該電動機によって回転駆動されるオイルポンプとを備え、前記電動機のモータシャフトの軸端部はその軸方向の断面が平坦状の凸部に成形されていると共に、前記オイルポンプのポンプシャフトの軸端部はその軸方向の断面がコ状の凹部に成形されている電動オイルポンプであって、
前記モータシャフトの軸心は、前記凹部の前記凸部に対する当たり面が交替することにより発生するモータ反力と、作動油が前記オイルポンプから吐出される際に発生する油圧反力とが相殺される位置に予め前記ポンプシャフトの軸心に対し偏心して取り付けられていることを特徴とする電動オイルポンプ。
前記モータシャフトの軸心は、前記オイルポンプの吐出口側に予め前記ポンプシャフトの軸心に対し偏心して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動オイルポンプ。