JP6930290B2 - 外接ギヤポンプ - Google Patents

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Description

本発明は、電動モータを駆動源とし、第１のギヤの外歯と第２のギヤの外歯とがポンプ室内で噛み合う外接ギヤポンプに関する。
従来、電動モータにより駆動される駆動ギヤと、駆動ギヤとの噛み合いによって回転する従動ギヤとがポンプ室内で噛み合わされ、流体を吸入口から吸入して吐出口から吐出する外接ギヤポンプが様々な用途に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の外接ギヤポンプ（ギヤポンプ）は、電動モータの回転軸の回転力が直接又は減速歯車列を介して駆動ギヤに伝達される。電動モータは、駆動ギヤ及び従動ギヤの回転軸線に平行な軸方向に沿ってポンプ室と並ぶように配置されている。
特開２０１６−１１８１８９号公報
上記のように構成された外接ギヤポンプは、例えば特許文献１の図１及び図２に示されているように、電動モータの直径が駆動ギヤや従動ギヤの直径よりも相当程度大きくなる。このため、外接ギヤポンプを軸方向から見たとき、ポンプ室を形成する部分のハウジングに対して電動モータが大きく径方向に張り出すこととなり、外接ギヤポンプが組み込まれる対象装置において、電動モータの直径に相当する空間を外接ギヤポンプの設置スペースとして確保しなければならなくなる。また、単に電動モータを小型化した場合には、必要な吐出量や吐出圧を確保できなくなってしまう。
そこで、本発明は、吐出量や吐出圧を低下させることなく、対象装置への搭載性を向上させることが可能な外接ギヤポンプを提供することを目的とする。
本発明は、上記の目的を達成するため、ポンプ室が形成されたポンプハウジングと、前記ポンプ室に収容された複数の外歯を有する第１のギヤと、前記ポンプ室内で前記第１のギヤの前記複数の外歯に噛み合う複数の外歯を有する第２のギヤと、前記第１のギヤを回転駆動するトルクを発生する第１の電動モータと、前記第２のギヤを回転駆動するトルクを発生する第２の電動モータと、前記第１の電動モータが発生するトルクが前記第２の電動モータが発生するトルクよりも大きくなるように前記第１及び第２の電動モータを制御する制御部とを備え、前記第１及び第２の電動モータのうち何れか一方の電動モータのみにその回転軸の回転角を検出する回転角センサが設けられており、前記制御部は、、前記回転角センサによって検出された回転角に基づいて前記一方の電動モータを制御すると共に、前記検出された回転角から算出した他方の電動モータの回転軸の回転角に基づいて当該他方の電動モータを制御する、外接ギヤポンプを提供する。
本発明によれば、吐出量や吐出圧を低下させることなく、対象装置への外接ギヤポンプの搭載性を向上させることが可能となる。
本発明の第１の実施の形態に係る外接ギヤポンプを示す断面図である。 外接ギヤポンプのポンプ部を示す分解斜視図である。 外接ギヤポンプの動作を説明するために示す説明図である。 制御部の構成例を示す概略構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係る第１の電動モータ及び第２の電動モータが逆方向に回転する場合の外接ギヤポンプの動作を説明するために示す説明図である。 第２の実施の形態に係る制御部の構成例を示す概略構成図である。 本発明の第３の実施の形態に係る外接ギヤポンプを示す断面図である。
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。
（外接ギヤポンプの構造）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る外接ギヤポンプを示す断面図である。図２は、外接ギヤポンプのポンプ部を示す分解斜視図である。図３は、外接ギヤポンプの動作を説明するために示す説明図である。
外接ギヤポンプ１は、ポンプ部１０と、ポンプ部１０の駆動源である第１及び第２の電動モータ１１，１２と、第１及び第２の電動モータ１１，１２を制御する制御部１３とを有している。第１及び第２の電動モータ１１，１２は、三相ブラスレスモータである。ポンプ部１０は、第１の電動モータ１１によって回転駆動される第１のギヤとしてのプライマリギヤ２１と、第２の電動モータ１２によって回転駆動される第２のギヤとしてのセカンダリギヤ２２と、プライマリギヤ２１及びセカンダリギヤが２２が収容されるポンプ室３０が形成されたポンプハウジング３と、樹脂からなる一対のサイドプレート４１，４２と、サイドプレート４１，４２に対してプライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２を回転可能に支持する円筒状の滑り軸受４３〜４６とを有している。
この外接ギヤポンプ１は、車両に搭載され、プライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２の回転によって車載装置の動作のための作動油を吸入側から吸入して吐出側に吐出する。図３では、作動油の吸入方向及び吐出方向を白抜きの矢印で示している。車載装置は、例えば電動油圧式パワーステアリング装置であり、外接ギヤポンプ１から吐出される作動油がパワーシリンダに供給されることにより、車両の転舵輪を転舵させるラックシャフトに軸方向の移動力を操舵補助力として付与する。
第１の電動モータ１１は、回転軸であるモータシャフト５１と、モータハウジング５２と、モータハウジング５２に保持された環状の固定子５３と、固定子５３の内側に配置された回転子５４と、モータシャフト５１を支持する第１及び第２の転がり軸受５５，５６と、固定子５３に対するモータシャフト５１の回転角を検出する回転角センサ５７とを有している。
モータハウジング５２は、筒状の本体部５２１と、本体部５２１の一端部を閉塞する蓋部５２２とを有し、本体部５２１がポンプハウジング３に固定されている。蓋部５２２は、例えば図略のボルトによって本体部５２１に固定されている。固定子５３は、鉄心５３１と、鉄心５３１に取り付けられたインシュレータ５３２と、インシュレータ５３２に巻き付けられた巻線５３３とを有している。巻線５３３には、制御部１３からモータ電流が供給される。回転子５４は、モータシャフト５１に固定されたコア５４１と、コア５４１の外周面に取り付けられた複数の永久磁石５４２とを有している。回転角センサ５７は、モータシャフト５１の一端部に設けられたフランジ５１１に固定され、複数の磁極を有する永久磁石５７１と、モータハウジング５２の蓋部５２２に固定され、永久磁石５７１の磁極の磁界を検出する磁気センサ５７２とを有している。磁気センサ５７２の検出信号は制御部１３に送られる。
第２の電動モータ１２は、第１の電動モータ１１と同様に、モータシャフト５１と、モータハウジング５２と、固定子５３及び回転子５４と、第１及び第２の転がり軸受５５，５６とを有している。図１において、第２の電動モータ１２の構成要素のうち第１の電動モータ１１の構成要素と共通するものについては同一の符号を付して重複した説明を省略する。本実施の形態では、第１の電動モータ１１の外径（モータハウジング５２の外周面の直径）と第２の電動モータ１２の外径とが同じであるが、後述するように第２の電動モータ１２が発生するトルクは第１の電動モータ１１が発生するトルクよりも小さいので、第２の電動モータ１２の外径を第１の電動モータ１１の外径よりも小さくしてもよい。
プライマリギヤ２１は、複数の外歯２１１が設けられたギヤ部２１２と、ギヤ部２１２の中心部から軸方向一側に突出した第１の軸部２１３と、ギヤ部２１２の中心部から軸方向他側に突出した第２の軸部２１４とを一体に有している。第１の軸部２１３は、その先端部２１３ａがカップリング（軸継手）６１によって第１の電動モータ１１のモータシャフト５１に連結されている。第１の電動モータ１１は、制御部１３からモータ電流の供給を受け、プライマリギヤ２１を回転駆動するトルクを発生する。プライマリギヤ２１は、第１の軸部２１３の先端部２１３ａを除き、ポンプハウジング３に収容されている。
セカンダリギヤ２２は、プライマリギヤ２１と同様に、複数の外歯２２１が設けられたギヤ部２２２と、ギヤ部２２２の中心部から軸方向一側に突出した第１の軸部２２３と、ギヤ部２２２の中心部から軸方向他側に突出した第２の軸部２２４とを一体に有している。第２の軸部２２４は、その先端部２２４ａがカップリング６２によって第２の電動モータ１２のモータシャフト５１に連結されている。第２の電動モータ１２は、制御部１３からモータ電流の供給を受け、セカンダリギヤ２２を回転駆動するトルクを発生する。セカンダリギヤ２２は、第２の軸部２２４の先端部２２４ａを除き、ポンプハウジング３に収容されている。第２の電動モータ１２は、セカンダリギヤ２２をプライマリギヤ２１とは反対方向に回転させる。
プライマリギヤ２１の複数の外歯２１１とセカンダリギヤ２２の複数の外歯２２１とは、ポンプ室３０内で噛み合っている。プライマリギヤ２１とセカンダリギヤ２２とは、少なくとも１つの外歯２１１，２２１の歯面２１１ａ，２２１ａ同士が接しており、この接触部がシール部２０を構成している。シール部２０は、ポンプ室３０内における低圧室３０１と高圧室３０２とを隔成している。
ポンプハウジング３は、プライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２の外歯２１１，２２１の歯先面２１１ｂ，２２１ｂ（図３参照）に対向する内面３１ａを有する筒部３１と、筒部３１をその中心軸方向に挟む第１及び第２の側板部３２，３３とを有している。第１及び第２の側板部３２，３３は平板状であり、複数のボルト６３によって筒部３１に固定されている。筒部３１には、ポンプ室３０に作動油を吸入する吸入口３１１と、ポンプ室３０から作動油を吐出する吐出口３１２とが形成されている。
第１の側板部３２には、プライマリギヤ２１の第１の軸部２１３を挿通させる挿通孔３２１が形成されており、この挿通孔３２１の内周面と第１の軸部２１３の外周面との間にシール部材６６が配置されている。第２の側板部３３には、セカンダリギヤ２２の第２の軸部２２４を挿通させる挿通孔３３１が形成されており、この挿通孔３３１の内周面と第２の軸部２２４の外周面との間にシール部材６７が配置されている。シール部材６６，６７は、ポンプハウジング３から第１の電動モータ１１及び第２の電動モータ１２への作動油の漏出を防止している。
第１の電動モータ１１は、プライマリギヤ２１の回転軸線Ｏ１及びセカンダリギヤ２２の回転軸線Ｏ２に平行なポンプ室３０の軸方向の一方側に配置され、第２の電動モータ１２は、ポンプ室３０の軸方向の他方側に配置されている。第１の電動モータ１１のモータハウジング５２は、複数のボルト６４によって第１の側板部３２に固定されている。第２の電動モータ１２のモータハウジング５２は、複数のボルト６５によって第２の側板部３３に固定されている。
本実施の形態では、第１の電動モータ１１の外径ならびに第２の電動モータ１２の外径が、回転軸線Ｏ１及びＯ２を含む仮想平面に対して垂直な方向におけるポンプハウジング３の厚みよりも小さい。ただし、第１の電動モータ１１の外径ならびに第２の電動モータ１２の外径が、上記の方向におけるポンプハウジング３の厚み以上であってもよい。ただし、第１の電動モータ１１の外径ならびに第２の電動モータ１２の外径が上記の方向におけるポンプハウジング３の厚み未満であれば、外接ギヤポンプ１の車両への搭載性がより向上する。
一対のサイドプレート４１，４２のうち、一方のサイドプレート４１はプライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２のギヤ部２１２，２２２と第１の側板部３２との間に配置され、他方のサイドプレート４２はプライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２のギヤ部２１２，２２２と第２の側板部３３との間に配置されている。
一方のサイドプレート４１には、プライマリギヤ２１の第１の軸部２１３を挿通させる挿通孔４１１、及びセカンダリギヤ２２の第１の軸部２２３を挿通させる挿通孔４１２が形成されている。挿通孔４１１にはプライマリギヤ２１の第１の軸部２１３を支持する滑り軸受４３が内嵌されており、挿通孔４１２にはセカンダリギヤ２２の第１の軸部２２３を支持する滑り軸受４４が内嵌されている。サイドプレート４１における第１の側板部３２との対向面には環状溝４１３が形成され、この環状溝４１３にゴム等の弾性体からなるサイドシール６８が収容されている。
他方のサイドプレート４２には、プライマリギヤ２１の第２の軸部２１４を挿通させる挿通孔４２１、及びセカンダリギヤ２２の第２の軸部２２４を挿通させる挿通孔４２２が形成されている。挿通孔４２１にはプライマリギヤ２１の第２の軸部２１４を支持する滑り軸受４５が内嵌されており、挿通孔４２２にはセカンダリギヤ２２の第２の軸部２２４を支持する滑り軸受４６が内嵌されている。サイドプレート４２における第２の側板部３３との対向面には環状溝４２３が形成され、この環状溝４２３にゴム等の弾性体からなるサイドシール６９が収容されている。
（外接ギヤポンプの動作）
上記のように構成された外接ギヤポンプ１は、第１の電動モータ１１のトルクによってプライマリギヤ２１が回転駆動され、かつ第２の電動モータ１２のトルクによってセカンダリギヤ２２が回転駆動されることで、吸入口３１１から吸入した作動油を吐出口３１２から吐出する。図３では、プライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２の回転方向を矢印Ａ１，Ａ２で示している。第１の電動モータ１１及び第２の電動モータ１２は、プライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２を一方向に回転させる。
プライマリギヤ２１の周方向に隣り合う２つの外歯２１１の間、及びセカンダリギヤ２２の周方向に隣り合う２つの外歯２２１の間には、それぞれ油室Ｓが形成されている。吸入口３１１から吸入された作動油は、プライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２の回転に伴い、油室Ｓによって低圧室３０１から高圧室３０２に移動する。高圧室３０２では、プライマリギヤ２１の外歯２１１とセカンダリギヤ２２の外歯２２１とが噛み合うことによる容積変化によって作動油の圧力が高められ、吐出口３１２から作動油が吐出される。
（制御部の構成及び動作）
次に、図４を参照して制御部１３の構成について説明する。
図４は、制御部１３の構成例を示す概略構成図である。制御部１３は、ＣＰＵが予め記憶されたプログラムを実行することにより、速度制御部７１，８１、電流制御部７２，８２、２相３相変換部７３，８３、ＰＷＭ制御部７４，８４、位相算出部７５，８５、３相２相変換部７６，８６、速度算出部７７，８７、指令速度差演算部７８、及び減算部８８として機能する。制御部１３のＣＰＵは、所定の演算周期ごとに後述する各処理を実行する。演算周期は、例えば５ｍｓである。また、制御部１３は、複数のスイッチング素子を有するインバータ回路９１，９２、及びインバータ回路９１，９２から出力されるＵ相、Ｖ相、及びＷ相の各相電流を検出する電流センサ９１１〜９１３，９２１〜９２３を有している。
速度制御部７１、電流制御部７２、２相３相変換部７３、ＰＷＭ制御部７４、位相算出部７５、３相２相変換部７６、速度算出部７７、インバータ回路９１、及び電流センサ９１１〜９１３は、第１の電動モータ１１の制御のための第１の制御ブロック１３１を構成する。また、速度制御部８１、電流制御部８２、２相３相変換部８３、ＰＷＭ制御部８４、位相算出部８５、３相２相変換部８６、速度算出部８７、インバータ回路９２、及び電流センサ９２１〜９２３は、第２の電動モータ１２の制御のための第２の制御ブロック１３２を構成する。
第１の制御ブロック１３１は、図略の上位コントローラから回転数指令ω＊を受け、この回転数指令ω＊が速度制御部７１に入力される。
第１の制御ブロック１３１において、速度制御部７１は、回転数指令ω＊と後述する速度算出部７７によって演算される第１の電動モータ１１の実際の回転速度を示す実回転数ω１との偏差（ω＊−ω１）に対して比例積分演算（ＰＩ演算）を行うことにより、第１の電動モータ１１に供給するモータ電流のトルク成分の目標値であるｑ軸電流指令値Ｉｑ１ ＊を演算する。電流制御部７２は、速度制御部７１によって演算されるｑ軸電流指令値Ｉｑ１ ＊、及び後述する３相２相変換部７６によって演算されるｑ軸電流検出値Ｉｑ１及びｄ軸電流検出値Ｉｄ１に基づいて比例積分演算を行い、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ１ ＊及びｄ軸電圧指令値Ｖｄ１ ＊を演算する。
２相３相変換部７３は、後述する位相算出部７５によって演算される回転角θ１を用いて、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ１ ＊及びｄ軸電圧指令値Ｖｄ１ ＊をＵ相、Ｖ相、及びＷ相の電圧指令値Ｖｕ１ ＊，Ｖｖ１ ＊，Ｖｗ１ ＊に変換する。ＰＷＭ制御部７４は、三相の電圧指令値Ｖｕ１ ＊，Ｖｖ１ ＊，Ｖｗ１ ＊のそれぞれに対応するデューティのＵ相ＰＷＭ制御信号、Ｖ相ＰＷＭ制御信号、及びＷ相ＰＷＭ制御信号を生成し、インバータ回路９１に供給する。インバータ回路９１は、各相のＰＷＭ制御信号に応じてスイッチング素子をオン又はオフさせ、第１の電動モータ１１に三相交流電流をモータ電流として供給する。
位相算出部７５は、第１の電動モータ１１の回転角センサ５７の検出信号に基づいて、第１の電動モータ１１のモータシャフト５１の回転角θ１を算出する。３相２相変換部７６は、位相算出部７５で算出される回転角θ１を用いて、電流センサ９１１〜９１３によって求められた各相の相電流をｑ軸電流検出値Ｉｑ１及びｄ軸電流検出値Ｉｄ１に変換する。なお、Ｕ相，Ｖ，Ｗ相の相電流の総和がゼロになる関係性に基づき、電流センサ９１１〜９１３のうち１つの電流センサを省略することが可能である。速度算出部７７は、所定の演算周期ごとに第１の電動モータ１１の回転速度を算出する。具体的には、前回の演算周期の回転角θ１と今回の演算周期の回転角θ１との差に基づいて、実回転数ω１を算出する。
第２の制御ブロック１３２の速度制御部８１には、後述する指令速度差演算部７８によって演算される指令速度差Δωが減算部８８によって回転数指令ω＊から減算された値が入力される。これ以外の第２の制御ブロック１３２の動作は、第１の制御ブロック１３１と同様である。
すなわち、第２の制御ブロック１３２の速度制御部８１は、減算部８８によって演算される値（ω＊−Δω）と速度算出部８７によって演算される第２の電動モータ１２の実回転数ω２との偏差に対して比例積分演算を行い、第２の電動モータ１２に供給するモータ電流のトルク成分の目標値であるｑ軸電流指令値Ｉｑ２ ＊を演算する。電流制御部８２は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ２ ＊、及び３相２相変換部８６によって演算されるｑ軸電流検出値Ｉｑ２及びｄ軸電流検出値Ｉｄ２に基づいてｑ軸電圧指令値Ｖｑ２ ＊及びｄ軸電圧指令値Ｖｄ２ ＊を演算する。２相３相変換部８３は、位相算出部８５によって演算される第２の電動モータ１２の回転角θ２を用いて、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ２ ＊及びｄ軸電圧指令値Ｖｄ２ ＊をＵ相、Ｖ相、及びＷ相の電圧指令値Ｖｕ２ ＊，Ｖｖ２ ＊，Ｖｗ２ ＊に変換する。
ＰＷＭ制御部８４は、三相の電圧指令値Ｖｕ２ ＊，Ｖｖ２ ＊，Ｖｗ２ ＊のそれぞれに対応するデューティの各相のＰＷＭ制御信号を生成し、インバータ回路９２に供給する。インバータ回路９２は、第２の電動モータ１２に三相交流電流をモータ電流として供給する。位相算出部８５は、第２の電動モータ１２の回転角センサ５７の検出信号に基づいて回転角θ２を算出する。３相２相変換部８６は、回転角θ２を用いて電流センサ９２１〜９２３によって求められた各相の相電流をｑ軸電流検出値Ｉｑ２及びｄ軸電流検出値Ｉｄ２に変換する。
指令速度差演算部７８は、ｑ軸電流検出値Ｉｑ１とｑ軸電流検出値Ｉｑ２との差（Ｉｑ１−Ｉｑ２）を電流値Ｉｓｅａｌから減算した値に所定の係数Ｋを乗じた値を指令速度差Δωとして演算する。電流値Ｉｓｅａｌは、第１の電動モータ１１が発生するトルクが第２の電動モータ１２が発生するトルクよりも大きくなるように、これらの間にトルク差を発生させるための電流値であり、その値が大きいほど第１の電動モータ１１が発生するトルクと第２の電動モータ１２が発生するトルクとのトルク差が大きくなる。そして、このトルク差によって、プライマリギヤ２１の外歯２１１の歯面２１１ａとセカンダリギヤ２２の外歯２２１の歯面２２１ａとのシール部２０における接触面圧が高くなる。換言すれば、電流値Ｉｓｅａｌによってシール部２０におけるシール性が確保される。
電流値Ｉｓｅａｌは、例えば所定の定数でもよいが、ｑ軸電流検出値Ｉｑ１、ｑ軸電流検出値Ｉｑ２、もしくはｑ軸電流検出値Ｉｑ１とｑ軸電流検出値Ｉｑ２との平均値が大きくなるほど大きな値となる変数としてもよい。あるいは、外接ギヤポンプ１の吐出圧が大きくなるほど大きな値となる変数としてもよい。電流値Ｉｓｅａｌを変数とする場合、制御部１３の不揮発性メモリに予め記憶されたマップに基づいて電流値Ｉｓｅａｌを求めてもよく、電流値Ｉｓｅａｌをプログラム関数による数式により求めてもよい。
係数Ｋは、電流値として求められる値（Ｉｓｅａｌ−（Ｉｑ１−Ｉｑ２））から指令速度差Δωを求めるための単位換算係数である。また、係数Ｋは、その値が大きいほど指令速度差Δωが大きくなるので、係数Ｋをゲインとして捉えることもできる。指令速度差演算部７８において、ｑ軸電流検出値Ｉｑ１及びｑ軸電流検出値Ｉｑ２に基づいて指令速度差Δωを演算することにより、ｑ軸電流検出値Ｉｑ１からｑ軸電流検出値Ｉｑ２を減算した値が電流値Ｉｓｅａｌに等しくなるように、換言すればｑ軸電流検出値Ｉｑ２がｑ軸電流検出値Ｉｑ１から電流値Ｉｓｅａｌを差し引いた値になるように、第２の制御ブロック１３２によって第２の電動モータ１２が制御される。これにより、シール部２０におけるシール性が確保され、ポンプ室３０内において高圧室３０２から低圧室３０１への作動油の漏れが抑止される。
（故障発生時の制御部の動作）
以上、外接ギヤポンプ１の各部が正常に機能する場合の各部の動作を説明したが、本実施の形態に係る外接ギヤポンプ１の制御部１３は、故障によりプライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２の何れか一方のギヤを回転駆動することができなくなった場合にも、他方のギヤの回転駆動を継続することによりプライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２を回転させる。より具体的には、制御部１３は、プライマリギヤ２１を第１の電動モータ１１により回転駆動することができない故障が発生したとき、第２の電動モータ１２を制御してセカンダリギヤ２２を回転させると共に、セカンダリギヤ２２との噛み合いによってプライマリギヤ２１を回転させる。また、制御部１３は、セカンダリギヤ２２を第２の電動モータ１２により回転駆動することができない故障が発生したとき、第１の電動モータ１１を制御してプライマリギヤ２１を回転させると共に、プライマリギヤ２１との噛み合いによってセカンダリギヤ２２を回転させる。
例えば第１の電動モータ１１やインバータ回路９１に故障が発生したときには、プライマリギヤ２１を第１の電動モータ１１により回転駆動することができなくなる。また、第２の電動モータ１２やインバータ回路９２に故障が発生したときには、セカンダリギヤ２２を第２の電動モータ１２により回転駆動することができなくなる。
プライマリギヤ２１を第１の電動モータ１１により回転駆動することができない故障が発生したときには、指令速度差演算部７８及び減算部８８による第１の電動モータ１１と第２の電動モータ１２との協調制御を無効とし、回転数指令ω＊を減算部８８で減算することなく第２の制御ブロック１３２の速度制御部８１に入力する。また、例えば電流制御部８２におけるＰＩ演算のゲインを大きくすることにより、故障発生前よりも大きなトルクを第２の電動モータ１２に発生させる。
一方、セカンダリギヤ２２を第２の電動モータ１２により回転駆動することができない故障が発生したときには、指令速度差演算部７８及び減算部８８による第１の電動モータ１１と第２の電動モータ１２との協調制御を無効とすると共に、例えば電流制御部７２におけるＰＩ演算のゲインを大きくすることにより、故障発生前よりも大きなトルクを第１の電動モータ１１に発生させる。
これにより、プライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２の何れか一方のギヤを回転駆動することができなくなった場合にも、他方のギヤの回転駆動を継続することにより、ポンプ室３０に作動油を吸入して吐出するポンプ動作を継続することが可能となる。なお、故障の発生は、例えば電流センサ９１１〜９１３又は電流センサ９２１〜９２３によって検出される電流値が正常動作の範囲を逸脱していることにより検出することができる。
（第１の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、第１及び第２の電動モータ１１，１２によってポンプ部１０のプライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２が回転駆動されるので、例えば１つの電動モータによってポンプ部１０を駆動する場合に比較して、吐出量や吐出圧を低下させることなく、第１及び第２の電動モータ１１，１２の外径を小さくすることができる。これにより、外接ギヤポンプ１が組み込まれる対象装置としての車両への搭載性を向上させることが可能となる。
また、プライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２の何れか一方のギヤを回転駆動することができなくなった場合にも、他方のギヤの回転駆動を継続することによりポンプ動作を継続することができ、自動車向けの機能安全性規格として規定されたＩＳＯ２６２６２が要求する冗長化に対応することが可能となる。
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について、図５及び図６を参照して説明する。第１の実施の形態では、第１の電動モータ１１及び第２の電動モータ１２がプライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２を一方向に回転させる場合について説明したが、本実施の形態では、第１の電動モータ１１及び第２の電動モータ１２が、プライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２を双方向（正転方向及び逆転方向）に回転させることが可能である。また、第１の実施の形態では、第１の電動モータ１１及び第２の電動モータ１２のそれぞれに回転角センサ５７が設けられた場合について説明したが、本実施の形態では、第２の電動モータ１２に回転角センサ５７が設けられていない場合について説明する。
図５は、第１の電動モータ１１及び第２の電動モータ１２が、プライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２を逆転方向（矢印Ｂ１，Ｂ２方向）に回転させる場合の外接ギヤポンプ１の動作を説明するために示す説明図である。第１の電動モータ１１及び第２の電動モータ１２が逆回転する場合でも、制御部１３は、第１の電動モータ１１が発生するトルクが第２の電動モータ１２が発生するトルクよりも大きくなるように第１及び第２の電動モータ１１，１２を制御する。また、この場合、作動油の吸入方向及び吐出方向が反転し、ポンプ室３０内における低圧室３０１と高圧室３０２とが逆となる。
図６は、本実施の形態に係る制御部１３の構成例を示す概略構成図である。制御部１３は、第１の実施の形態と同様に、ＣＰＵが予め記憶されたプログラムを実行することにより、速度制御部７１，８１、電流制御部７２，８２、２相３相変換部７３，８３、ＰＷＭ制御部７４，８４、位相算出部７５，８５、３相２相変換部７６，８６、速度算出部７７，８７、指令速度差演算部７８、及び減算部８８として機能する。また、本実施の形態では、制御部１３のＣＰＵが、回転方向検出部７９及び回転角演算部８９としても機能する。以下、本実施の形態に係る制御部１３の動作のうち、第１の実施の形態と異なる部分について説明する。
本実施の形態では、制御部１３が、第１の電動モータ１１の回転角センサ５７によって検出された回転角に基づいて第１の電動モータ１１を制御すると共に、第１の電動モータ１１の回転角センサ５７によって検出された回転角から算出した第２の電動モータ１２の回転角に基づいて、第２の電動モータ１２を制御する。つまり、プライマリギヤ２１とセカンダリギヤ２２とは、外歯２１１，２２１同士が噛み合って回転するので、第１の電動モータ１１と第２の電動モータ１２とは、回転方向の反転時を除き、常に同じ速度で回転する。本実施の形態では、このことを利用して第２の電動モータ１２を制御することで、第２の電動モータ１２の回転角センサ５７を省略可能としている。
回転方向検出部７９は、回転数指令ω＊に基づいて、第１及び第２の電動モータ１１，１２の回転方向を検出する。回転方向検出部７９は、例えば回転数指令ω＊が正値（ω＊＞０）である場合に第１及び第２の電動モータ１１，１２の回転方向が正転方向であると判定し、回転数指令ω＊が負値（ω＊＜０）である場合に第１及び第２の電動モータ１１，１２の回転方向が逆転方向であると判定する。
回転角演算部８９は、第１の電動モータ１１の回転角センサ５７によって検出された回転角から、第１及び第２の電動モータ１１，１２の回転方向が正転方向である場合の電気角の位相差であるオフセット量を差し引く。また、回転角演算部８９は、回転方向検出部７９によって検出された第１及び第２の電動モータ１１，１２の回転方向が逆転方向である場合には、プライマリギヤ２１とセカンダリギヤ２２との噛み合いの遊びに相当するバックラッシ量をさらに差し引いて第２の電動モータ１２の回転角を算出する。
つまり、制御部１３は、第１及び第２の電動モータ１１，１２の回転方向が正転方向である場合には、第１の電動モータ１１の回転角センサ５７によって検出された回転角からオフセット量を差し引いた値を第２の電動モータ１２の回転角θ２とし、第１及び第２の電動モータ１１，１２の回転方向が逆転方向である場合には、第１の電動モータ１１の回転角センサ５７によって検出された回転角からオフセット量及びバックラッシ量を差し引いた値を第２の電動モータ１２の回転角θ２として、第２の電動モータ１２を制御する。
なお、オフセット量は、例えば第１の電動モータ１１のモータシャフト５１をプライマリギヤ２１に連結すると共に第２の電動モータ１２のモータシャフト５１をセカンダリギヤ２２に連結し、さらにプライマリギヤ２１とセカンダリギヤ２２とをポンプハウジング３内で噛み合わせた後に測定され、制御部１３の不揮発性メモリに記憶される。また、バックラッシ量としては、プライマリギヤ２１及びセカンダリギヤ２２の諸元や回転軸線Ｏ１，Ｏ２間の距離に基づく固定値を用いることができる。
このように、本実施の形態では、第１及び第２の電動モータ１１，１２の回転方向を正転方向から逆転方向に反転させたとき、第１の電動モータ１１の回転角センサ５７によって検出された回転角にプライマリギヤ２１とセカンダリギヤ２２とのバックラッシ量を加味して第２の電動モータ１２の回転角を算出し、当該算出された回転角に基づいて第２の電動モータ１２を制御する。
（第２の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第２の実施の形態によれば、第２の電動モータ１２の回転角センサ５７を省略することが可能なので、第１の実施の形態の作用及び効果に加え、外接ギヤポンプ１の低コスト化及び小型化を図ることができる。
（第２の実施の形態の変形例）
上記第２の実施の形態では、第２の電動モータ１２の回転角センサ５７を省略した場合について説明したが、これとは逆に、第２の電動モータ１２に回転角センサ５７を設け、第１の電動モータ１１の回転角センサ５７を省略してもよい。この場合、制御部１３は、第１及び第２の電動モータ１１，１２の回転方向が正転方向である場合には、第２の電動モータ１２の回転角センサ５７によって検出された回転角からオフセット量を差し引いた値を第１の電動モータ１１の回転角θ１とし、第１及び第２の電動モータ１１，１２の回転方向が逆転方向である場合には、第２の電動モータ１２の回転角センサ５７によって検出された回転角からオフセット量及びバックラッシ量を差し引いた値を第１の電動モータ１１の回転角θ１として第１の電動モータ１１を制御する。これにより、第２の電動モータ１２の回転角センサ５７を省略した場合と同様に、外接ギヤポンプ１の低コスト化及び小型化を図ることができる。
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について、図７を参照して説明する。第１の実施の形態では、第１の電動モータ１１がポンプ室３０の軸方向の一方側に配置され、第２の電動モータ１２がポンプ室３０の軸方向の他方側に配置された場合について説明したが、本実施の形態では、第１及び第２の電動モータ１１，１２が共にポンプ室３０の一方側に配置されている。
図７は、第３の実施の形態に係る外接ギヤポンプ１Ａを示す断面図である。図７において、第１の実施の形態に係る外接ギヤポンプ１と共通する構成要素については、図１に付したものと同一の符号を付して重複した説明を省略する。以下、第３の実施の形態に係る外接ギヤポンプ１Ａの構成について、第１の実施の形態とは異なる部分を重点的に説明する。
本実施の形態では、第１の電動モータ１１と第２の電動モータ１２とがモータハウジング５２を共有している。モータハウジング５２は、第１及び第２の電動モータ１１，１２のそれぞれの固定子５３を収容する筒状の本体部５２３と、本体部５２３の一端部を閉塞する蓋部５２４とを有している。本体部５２３は、複数のボルト６０によってポンプハウジング３の第１の側板部３２に固定されている。ボルト６０は、第１の側板部３２を貫通して筒部３１に螺合している。
第１の側板部３２には、プライマリギヤ２１の第１の軸部２１３を挿通させる挿通孔３２１、及びセカンダリギヤ２２の第１の軸部２２３を挿通させる挿通孔３２２が形成されている。挿通孔３２２の内周面とセカンダリギヤ２２の第１の軸部２２３の外周面との間にはシール部材６７が配置されている。セカンダリギヤ２２の第１の軸部２２３は、その先端部２２３ａがカップリング６２によって第２の電動モータ１２のモータシャフト５１に連結されている。
第１の電動モータ１１の固定子５３の鉄心５３１と第２の電動モータ１２の固定子５３の鉄心５３１とは、モータハウジング５２の本体部５２３内で径方向に並んで配置されている。第１の電動モータ１１における固定子５３の鉄心５３１の外径は、プライマリギヤ２１のピッチ円直径よりも小さく、第２の電動モータ１２における固定子５３の鉄心５３１の外径は、セカンダリギヤ２２のピッチ円直径よりも小さい。これにより、第１及び第２の電動モータ１１，１２の鉄心５３１が互いに干渉することなくモータハウジング５２に収容されている。
なお、外接ギヤポンプ１Ａの制御部１３は、第１の実施の形態と同様に、第１及び第２の電動モータ１１，１２を制御する。
（第３の実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態に係る外接ギヤポンプ１に比較して、第１及び第２の電動モータ１１，１２が共にポンプ室３０の一方側に配置されているので、さらに車両への搭載性を向上させることが可能となる。
（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、これらの実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。
１，１Ａ…外接ギヤポンプ １０…ポンプ部
１１…第１の電動モータ １２…第２の電動モータ
１３…制御部 ２１…プライマリギヤ（第１のギヤ）
２１１…外歯 ２２…セカンダリギヤ（第２のギヤ）
２２１…外歯 ３…ポンプハウジング
３０…ポンプ室 ５１…モータシャフト（回転軸）
５７…回転角センサ

Claims (6)

  1. ポンプ室が形成されたポンプハウジングと、
    前記ポンプ室に収容された複数の外歯を有する第１のギヤと、
    前記ポンプ室内で前記第１のギヤの前記複数の外歯に噛み合う複数の外歯を有する第２のギヤと、
    前記第１のギヤを回転駆動するトルクを発生する第１の電動モータと、
    前記第２のギヤを回転駆動するトルクを発生する第２の電動モータと、
    前記第１の電動モータが発生するトルクが前記第２の電動モータが発生するトルクよりも大きくなるように前記第１及び第２の電動モータを制御する制御部とを備え、
    前記第１及び第２の電動モータのうち何れか一方の電動モータのみにその回転軸の回転角を検出する回転角センサが設けられており、
    前記制御部は、前記回転角センサによって検出された回転角に基づいて前記一方の電動モータを制御すると共に、前記検出された回転角から算出した他方の電動モータの回転軸の回転角に基づいて当該他方の電動モータを制御する、
    外接ギヤポンプ。
  2. 前記第１の電動モータは、前記第１及び第２のギヤの回転軸線に平行な軸方向における前記ポンプ室の一方側に配置され、
    前記第２の電動モータは、前記軸方向における前記ポンプ室の他方側に配置された、
    請求項１に記載の外接ギヤポンプ。
  3. 前記第１及び第２の電動モータは、前記第１及び第２のギヤの回転軸線に平行な軸方向における前記ポンプ室の一方側に配置された、
    請求項１に記載の外接ギヤポンプ。
  4. 前記制御部は、前記第１のギヤを前記第１の電動モータにより回転駆動することができない故障が発生したとき、前記第２の電動モータを制御して前記第２のギヤを回転させると共に、前記第２のギヤとの噛み合いによって前記第１のギヤを回転させる、
    請求項１乃至３の何れか１項に記載の外接ギヤポンプ。
  5. 前記制御部は、前記第２のギヤを前記第２の電動モータにより回転駆動することができない故障が発生したとき、前記第１の電動モータを制御して前記第１のギヤを回転させると共に、前記第１のギヤとの噛み合いによって前記第２のギヤを回転させる、
    請求項１乃至４の何れか１項に記載の外接ギヤポンプ。
  6. 前記制御部は、前記第１及び第２の電動モータの回転方向を正転方向から逆転方向に反転させたとき、前記回転角センサによって検出された回転角に前記第１のギヤと前記第２のギヤとのバックラッシ量を加味して前記他方の電動モータの回転軸の回転角を算出し、当該算出された回転角に基づいて前記他方の電動モータを制御する、
    請求項５に記載の外接ギヤポンプ。
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