JP7300443B2 - オイルポンプ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、オイルポンプ駆動軸と、電気モータと、遊星歯車セットと、を備えるオイルポンプ駆動装置に関する。さらに本発明は、そうしたオイルポンプ駆動装置を備える自動車変速機に関する。

国際特許出願公開第２０１０／１４２０４２号は、車両用ポンプシステムを開示する。ポンプシステムは、ハウジングと、電気機械と、コントローラと、遊星歯車セットと、ポンプと、を備える。ハウジングは、電気機械と、ポンプと、コントローラと、を包囲する。

国際特許出願公開第２０１０／１４２０４２号

本発明の課題は、従来技術において既知のポンプシステムを、さらに発展させることである。

この課題は、請求項１に記載の特徴によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項、記載、および図から明らかとなる。

オイルポンプ駆動軸と、電気モータと、遊星歯車セットと、を備えるオイルポンプ駆動装置が提案される。遊星歯車セットは、第１、第２、および第３要素を備える。遊星歯車セットの第１要素は、電気モータのロータと接続されている。遊星歯車セットの第２要素は、オイルポンプ駆動軸と接続されている。遊星歯車セットの第３の要素は、オイルポンプ駆動装置の外部に配置された駆動源によって駆動可能である。そうした構造によって、オイルポンプ駆動軸を、電気モータおよび／または駆動源によって駆動することができる。

ハウジングは、遊星歯車セットに割り当てられている。ハウジングには、少なくとも１つの第１軸受が支承されている。第１軸受を用いて、遊星歯車セットの少なくとも１つの要素が、例えば遊星歯車セットの太陽歯車が径方向に支持されている。

本発明により、電気モータのステータは、プラスチック材料に少なくとも部分的に囲まれている。ステータが、プラスチック材料を介して遊星歯車セットのハウジングに固定されている。したがって、ステータは独自のハウジングを備えない。これによって、オイルポンプ駆動装置の外径を、特に小さく保つことができる。したがって、独自のハウジングを有する解決策と比較すると、電気モータをより大きく構成することができる。その結果、オイルポンプを駆動するために利用可能な動力を高めることができる。

好適には、ステータは、プラスチック材料に部分的にのみ囲まれており、ステータの積層鉄心および／または巻線ヘッドが部分的に露出している。これによって、ステータが、例えばオイル冷却の形態で良好に冷却されることを保証することができる。さらに、外形寸法が小さく保たれる。これに対して代替的に、ステータを、接続端部を除いて、プラスチック材料で完全に囲んでもよい。

好適には、ロータおよびステータは、ハウジングから突出する。換言すると、ロータおよびステータの両方が、ハウジングに包囲されておらず、ハウジングの端部から突出する。これによって、幾何学的に細い構造を保証することができる。この場合、ロータおよびステータとは、特に電磁的にアクティブな要素、すなわち、例えばステータの積層鉄心および巻線ヘッド、または、場合に応じて固定された磁石を備えるロータの積層鉄心、と理解される。ステータを囲むプラスチック材料は、部分的にハウジング内に突出することができる。

好適な一実施形態により、電気モータのロータＲは、第１軸受Ｌ１および第２軸受Ｌ２を用いて、回転可能に支持されている。さらに、第２軸受はプラスチック材料に支承されている。この場合、好適には、支承はプラスチック材料に挿入された軸受ブッシュを介して行われる。この場合、好適には、第１または第２軸受はフリーホイールとして構成されている。

好適な一実施形態により、オイルポンプ駆動装置はエンドプレートを備える。エンドプレートは、ステータの相接続部への、すなわちステータの接続端部へのインターフェイスを備える。さらに、ロータの回転数を検出するように設定された回転数センサを、エンドプレートに固定することができる。したがって、エンドプレートは、ステータの電気的インターフェイスとして、かつ回転数センサのキャリアとして機能する。

好適には、ステータは、ハウジングとエンドプレートとの間に配置されている。好適な一実施形態により、エンドプレートはプラスチック材料と共に、複数のねじを用いてハウジングに固定されている。ねじは、ステータの周囲に沿って分布されている。ステータがハウジングとエンドプレートとの間に配置されている場合、ステータは、ねじを用いて、ハウジングとエンドプレートとの間にクランプされていることが好適である。例えば、３本のねじを固定用に使用することができる。

好適には、オイルポンプ駆動装置は、電気モータを制御するように設定された電子制御ユニットを備える。電子制御ユニットは、ハウジングおよび／またはプラスチック材料に固定されている。制御ユニットは、更なるインターフェイスを備えることができる。更なるインターフェイスは、例えばプラグ接続の形態で、エンドプレートに配置されたインターフェイスと協働する。好適には、両方のインターフェイスは、回転数センサの信号も電子制御ユニットに伝送可能である。

好適には、遊星歯車セットにおいて、第１要素は遊星歯車セットの太陽歯車によって、第２要素は遊星歯車セットの遊星キャリアによって、第３要素は遊星歯車セットの内歯歯車によって構成される。このように、第３要素が、例えば平歯車駆動装置またはチェーンドライブを介して、特に容易に駆動源にアクセス可能である。さらに、第１要素を遊星歯車セットの太陽歯車に割り当てることによって、遊星キャリアに割り当てる場合よりも、電気モータの負荷がより低くなる。

オイルポンプ駆動装置は、自動車変速機の構成部分とすることができる。例えば、オイルポンプ駆動装置を油圧制御ユニットに固定することができる。油圧制御ユニットは、複数の油圧弁を備える。複数の油圧弁を用いて、変速機の油圧アクチュエータが制御される。オイルポンプ駆動軸と接続されたオイルポンプは、油圧制御ユニットの内部に、特に油圧制御ユニットのハウジングの内部に配置することができる。

本発明の実施形態を、添付の図面を参照して、以下に詳説する。

本発明によるオイルポンプ駆動装置の断面図である。 本発明によるオイルポンプ駆動装置の等角図である。 本発明によるオイルポンプ駆動装置の等角図である。 本発明によるオイルポンプ駆動装置を、変速機の油圧制御ユニットと共に示す側面図である。 本発明によるオイルポンプ駆動装置を備える自動車変速機の概略図である。 本発明によるオイルポンプ駆動装置を備える自動車変速機の概略図である。 本発明によるオイルポンプ駆動装置を備える自動車変速機の概略図である。

図１は本発明によるオイルポンプ駆動装置１の断面図を示す。オイルポンプ駆動装置１は、オイルポンプ駆動軸ＡＮと、遊星歯車セットＲＳと、ハウジングＧと、電気モータと、を備える。遊星歯車セットＲＳは、第１要素Ｅ１と、第２要素Ｅ２と、第３要素Ｅ３と、を備える。第１要素Ｅ１は、遊星歯車セットＲＳの太陽歯車に割り当てられている。第２要素Ｅ２は、遊星歯車セットＲＳの遊星キャリアに割り当てられている。第３要素Ｅ３は、遊星歯車セットＲＳの内歯歯車に割り当てられている。複数の遊星歯車は、遊星キャリア上に回転可能に支持されている。遊星歯車は、太陽歯車および内歯歯車の両方と噛み合う。

遊星歯車セットＲＳの第１要素Ｅ１、すなわち太陽歯車は、電気モータのロータＲと接続されている。遊星歯車セットＲＳの第２要素Ｅ２、すなわち遊星キャリアは、オイルポンプ駆動軸ＡＮと接続されている。遊星歯車セットＲＳの第３要素Ｅ３、すなわち内歯歯車は、オイルポンプ駆動装置１の外部に位置する駆動源によって駆動可能である。この目的のために、オイルポンプ駆動装置１は、遊星歯車セットＲＳの第３要素Ｅ３、すなわち内歯歯車と接続された外歯Ｖを備える。第３要素Ｅ３を、外歯Ｖを介して、例えば歯車又はチェーンを介して、外部から駆動することができる。

ハウジングＧは、遊星歯車セットＲＳを支持するために、遊星歯車セットＲＳに割り当てられている。ハウジングＧには、第１軸受Ｌ１が支承されている。第１軸受Ｌ１を用いて、遊星歯車セットＲＳの第１要素Ｅ１、すなわち太陽歯車が、回転可能に支持されている。太陽歯車は、ロータ軸ＲＷを介して支持される。ロータ軸ＲＷは、電気モータのロータＲおよび太陽歯車と、相対回転不能に接続されている。太陽歯車は、第１軸受Ｌ１を用いて径方向に支持されている。ハウジングＧには、更なる軸受Ｌ３も支承されている。軸受Ｌ３を用いて、遊星歯車セットＲＳの内歯歯車が支持されている。ハウジングＧは、遊星歯車セットＲＳを少なくとも部分的に包囲する。

電気モータのステータＳは、プラスチック材料Ｋに部分的に囲まれている。図１に示す実施形態において、ステータＳの積層鉄心は部分的に露出しており、すなわち、ラスチック材料Ｋに囲まれていない。ステータＳは、プラスチック材料Ｋの内部に固定され、プラスチック材料Ｋを介してハウジングＧに固定されている。この目的のために、オイルポンプ駆動装置１は複数のねじＢを備える。その自由端はねじ山を備える。ねじ山は、ハウジングＧ内に形成されたねじ山と協働する。スリーブＨは、プラスチック材料Ｋに配置されている。ねじＢは、それぞれ、スリーブＨに導かれている。したがって、ロータＲおよびステータＳは、独自のハウジングを備えず、ハウジングＧから突出する。

ロータＲは、第１軸受Ｌ１および第２軸受Ｌ２を用いて、回転可能に支持されている。第２軸受Ｌ２は、軸受スリーブＬ２Ｈを介してプラスチック材料Ｋで支承されている。第２軸受Ｌ２の径方向内側には、エンコーダＲＥ２が配置されている。エンコーダＲＥ２は、ロータ軸ＲＷと相対回転不能に接続されている。エンコーダＲＥ２は、ロータＲの回転数を検出するように設定された回転数センサＲＥと協働する。回転数センサＲＥは、エンドプレートＰに固定されている。ねじＢを用いてプラスチック材料ＫがハウジングＧとエンドプレートＰとの間にクランプされることによって、エンドプレートＰがプラスチック材料Ｋと共に、ハウジングＧに固定されている。

図２は、本発明によるオイルポンプ駆動装置１の等角図を示す。図２では、図１には示されないハウジングＧのフランジ部Ｆが示される。オイルポンプ駆動装置１を、例えば、ねじ接続を用いてフランジ部Fを介して固定することができる。

エンドプレートＰには、インターフェイスＡＣが配置されている。相インターフェイスＡＣは、ステータＳの相接続部への電気的インターフェイスとして機能する。オイルポンプ駆動装置１は、ハウジングＧに固定された制御ユニットＥを備える。これに対して代替的に、制御ユニットＥをプラスチック材料Ｋに固定することができる。制御ユニットＥは、電気モータを制御するように設定されている。制御ユニットＥが、ここでは例えばプラグ接続の形態でインターフェイスＡＣと協働する、更なるインターフェイスＡＣ‐Ｅを備える。さらに回転数センサＲＥの信号も、プラグ接続を介して制御ユニットＥに伝送される。

図３は、本発明によるオイルポンプ駆動装置１の更なる等角図を示す。図３は、ハウジングＧに切り欠き部Ａがあることを、明確に示している。切り欠き部Ａは、図２および図３には示されていない外歯Ｖにアクセスする役割を果たす。切り欠き部Ａを通して、例えば、遊星歯車セットＲＳの第３要素Ｅ３を駆動させるチェーンドライブを導くことができる。これに対して代替的に、切り欠き部Ａを通して、外歯Ｖを歯車へアクセス可能にすることができる。

図３からは、特に、ステータＳを部分的に包囲するプラスチック材料ＫがハウジングＧから突出していることが明らかである。これによって、オイルポンプ駆動装置１は、外形寸法が特に小さくなる。

図４は、本発明によるオイルポンプ駆動装置１を、油圧制御ユニットＨＹと共に示す側面図である。オイルポンプ駆動装置１は、例えば、ねじ接続を用いて、オイルポンプ駆動装置１のフランジ部Ｆを介して油圧制御ユニットＨＹに固定されている。図４には示されていないオイルポンプ駆動軸ＡＮは、油圧制御ユニットＨＹの内部に配置されたオイルポンプＰと接続されている。このようにして、オイルポンプ駆動装置１と油圧制御ユニットＨＹとの組み合わせの、特にコンパクトな構造を構成可能である。

図５は、自動車用の変速機の概略図を示す。変速機は、ハウジングＧＧ内に、駆動軸ＧＷ１と、出力軸ＧＷ２と、変速機歯車セットＧＲＳと、を備える。変速機歯車セットＧＲＳは、図５には示されていないシフト要素が油圧的に作動されることによって、駆動軸ＧＷ１と出力軸ＧＷ２との間で異なる変速比を調整するように設定されている。シフト要素に圧力を供給するために、変速機は本発明によるオイルポンプ駆動装置１を備える。オイルポンプ駆動装置１は、油圧制御ユニットＨＹと接続されている。油圧制御ユニットＨＹは、図５には示されていない複数の弁を備える。油圧制御ユニットＨＹが、油圧ラインＨ１、Ｈ２を介して、変速機歯車セットＧＲＳと、またはその中に位置するシフト要素と接続されている。３つ以上の油圧ラインを備えてもよい。油圧制御ユニットの内部には、オイルポンプＰが配置されている。オイルポンプＰを駆動することによって、油圧制御ユニットＨＹの弁にオイルを搬送することができる。

オイルポンプＰは、一方ではオイルポンプ駆動装置１の電気モータによって駆動され、他方では駆動軸ＧＷ１によって駆動される。この目的のために、駆動軸ＧＷ１は、チェーンドライブＫＴおよび外歯Ｖを介して、オイルポンプ駆動装置１の遊星歯車セットＲＳの第３要素Ｅ３と接続されている。駆動軸ＧＷ１は、駆動軸ＧＷ１と接続された変速機外の内燃機関を用いて、または任意選択的に電気機械ＥＭ２を用いて駆動される。電気機械ＥＭ２のロータは、駆動軸ＧＷ１と接続されている。電気機械ＥＭは、例示的に、変速機ハウジングＧＧの内部に配置されている。これに対して代替的に、電気機械ＥＭ２を変速機ハウジングＧＧの外部に配置することができる。

オイルポンプＰが駆動軸ＧＷ１を用いて駆動される場合には、遊星歯車セットＲＳを介して動力を伝達することができるように、遊星歯車セットＲＳに支持トルクを加えなければならない。支持トルクは、例えば、フリーホイールを介して、またはオイルポンプ駆動装置１の電気モータを用いて供給することができる。

図６は、本質的に図５に示す変速機に対応する、自動車用の変速機の概略図を示す。変速機は分離クラッチＫ０を備える。この分離クラッチＫ０を用いて、駆動軸ＧＷ１を変速機の連結軸ＡＮ２から、切り換え可能な状態で分離することができる。したがって電気機械ＥＭ２は、連結軸ＡＮ２と接続された内燃機関を引きずることなく、駆動軸ＧＷ１を駆動することができる。

さらに図６の変速機は、駆動軸ＧＷ１からオイルポンプ駆動装置１への動力伝達の点で異なる。チェーンドライブＫＴの代わりに、ここでは平歯車駆動装置ＳＴが備えられている。変速機ハウジングＧＧに回転可能に支承された平歯車駆動装置ＳＴの中間歯車は、一方では駆動軸ＧＷ１と接続された歯車と噛み合い、他方では、オイルポンプ駆動装置１の遊星歯車セットＲＳの第３要素Ｅ３と接続された外歯Ｖと噛み合う。

図７は、本質的に図６に示す変速機に対応する、自動車用の変速機の概略図を示す。この場合、変速機はトルクコンバータＷを備える。トルクコンバータＷのポンプ側は駆動軸ＧＷ１と接続され、トルクコンバータＷのタービン側は変速機歯車セットＧＲＳの入力部と接続されている。ポンプ側とタービン側とを、ロックアップクラッチＷＫを閉じることによって、相互接続することができる。

図５乃至図７に記載された変速機の変形例は、単に例示的なものとみなされるべきである。各変形例は、分離クラッチＫ０および／または電気機械ＥＭ２なしで実現することができる。変速機歯車セットＧＲＳは、ギヤ段を形成するために、複数の遊星歯車セットおよび／または１つ以上の副軸システムを使用することができる。オイルポンプ駆動装置１は、多様な変速機設計において、例えばフルオートマチック変速機、セミオートマチック変速機、またはデュアルクラッチ式変速機において使用することができる。

１ オイルポンプ駆動装置
ＡＮ オイルポンプ駆動軸
ＲＳ 遊星歯車セット
Ｅ１ 第１要素
Ｅ２ 第２要素
Ｅ３ 第３要素
Ｖ 外歯
Ｓ ステータ
Ｒ ロータ
ＲＷ ロータ軸
Ｋ プラスチック材料
Ｇ ハウジング
Ｆ フランジ部
Ａ 切り欠き部
Ｌ１ 第１軸受
Ｌ２ 第２軸受
Ｌ２Ｈ 軸受スリーブ
Ｌ３ 更なる軸受
Ｐ エンドプレート
Ｂ ねじ
Ｈ スリーブ
ＡＣ インターフェイス
ＡＣ２ 更なるインターフェイス
ＲＥ 回転数センサ
ＲＥ２ エンコーダ
Ｅ 電子制御ユニット
ＨＹ 油圧制御ユニット
Ｐ オイルポンプ
ＧＷ１ 駆動軸
ＧＷ２ 出力軸
ＧＲＳ 変速機歯車セット
Ｈ１、Ｈ２ 油圧ライン
ＥＭ２ 電気機械
ＫＴ チェーンドライブ
ＳＴ 平歯車駆動装置
ＡＮ 連結軸
Ｋ０ 分離クラッチ
Ｗ トルクコンバータ
ＷＫ ロックアップクラッチ

Claims (14)

1. オイルポンプ駆動軸（ＡＮ）と、電気モータと、遊星歯車セット（ＲＳ）と、を備えるオイルポンプ駆動装置（１）であって、前記遊星歯車セット（ＲＳ）は、第１要素（Ｅ１）、第２要素（Ｅ２）、および第３要素（Ｅ３）を備え、
   前記第１要素（Ｅ１）は、前記電気モータのロータ（Ｒ）と接続され、
   前記第２要素（Ｅ２）は、前記オイルポンプ駆動軸（ＡＮ）と接続され
   前記第３要素（Ｅ３）は、前記オイルポンプ駆動装置（１）の外部に位置する駆動源によって駆動可能であり、
   前記遊星歯車セット（ＲＳ）を支持するために、ハウジング（Ｇ）が備えられ、前記ハウジング（Ｇ）には、少なくとも１つの第１軸受（Ｌ１）が支承され、前記軸受（Ｌ１）を用いて、前記遊星歯車セット（ＲＳ）の少なくとも１つの要素（Ｅ１）が径方向に支持され、
   前記電気モータのステータ（Ｓ）は、プラスチック材料（Ｋ）に少なくとも部分的に囲まれ、前記ステータ（Ｓ）が、前記プラスチック材料（Ｋ）を介して前記ハウジング（Ｇ）に前記オイルポンプ駆動軸（ＡＮ）の軸線方向の端面で固定されており、
   前記オイルポンプ駆動装置（１）はエンドプレート（Ｐ）を備え、前記エンドプレート（Ｐ）が前記ステータ（Ｓ）の相接続部へのインターフェイス（ＡＣ）を備えており、
   前記ステータ（Ｓ）は、前記ハウジング（Ｇ）と前記エンドプレート（Ｐ）との間に配置されていることを特徴とする、オイルポンプ駆動装置（１）。
2. 請求項１に記載のオイルポンプ駆動装置（１）であって、
   前記ステータ（Ｓ）は前記プラスチック材料（Ｋ）に部分的にのみ囲まれており、前記ステータ（Ｓ）の積層鉄心および／または巻線ヘッドが部分的に露出している、または、
   前記ステータ（Ｓ）が、接続端部を除いて、前記プラスチック材料（Ｋ）で完全に囲まれていることを特徴とする、オイルポンプ駆動装置（１）。
3. 請求項１または２に記載のオイルポンプ駆動装置（１）であって、前記ロータ（Ｒ）および前記ステータ（Ｓ）は、前記ハウジング（Ｇ）から突出することを特徴とする、オイルポンプ駆動装置（１）。
4. 請求項１～３の何れか一項に記載のオイルポンプ駆動装置（１）であって、前記ロータ（Ｒ）は、前記第１軸受（Ｌ１）および第２軸受（Ｌ２）を用いて支持され、前記第２軸受（Ｌ２）は前記プラスチック材料（Ｋ）に支承されていることを特徴とする、オイルポンプ駆動装置（１）。
5. 請求項４に記載のオイルポンプ駆動装置（１）であって、前記第１軸受（Ｌ１）または前記第２軸受（Ｌ２）はフリーホイールであることを特徴とする、オイルポンプ駆動装置（１）。
6. 請求項１に記載のオイルポンプ駆動装置（１）であって、前記ロータ（Ｒ）の回転数を検出するように設定された回転数センサ（ＲＥ）は、前記エンドプレート（Ｐ）に固定されていることを特徴とする、オイルポンプ駆動装置（１）。
7. 請求項１又は６に記載のオイルポンプ駆動装置（１）であって、前記エンドプレート（Ｐ）は前記プラスチック材料（Ｋ）と共に、複数のねじ（Ｂ）を用いて前記ハウジング（Ｇ）に固定され、前記ねじ（Ｂ）は前記ステータ（Ｓ）の周囲に沿って分布されていることを特徴とする、オイルポンプ駆動装置（１）。
8. 請求項１～７の何れか一項に記載のオイルポンプ駆動装置（１）であって、前記オイルポンプ駆動装置（１）は電子制御ユニット（Ｅ）を備え、前記電子制御ユニット（Ｅ）が、前記ハウジング（Ｇ）および／または前記プラスチック材料（Ｋ）に固定されて、前記電気モータを制御するように設定されていることを特徴とする、オイルポンプ駆動装置（１）。
9. 請求項１，６，７の何れか一項を引用する請求項８に記載のオイルポンプ駆動装置（１）であって、前記制御ユニット（Ｅ）は更なるインターフェイス（ＡＣ‐Ｅ）を備え、前記更なるインターフェイス（ＡＣ‐Ｅ）は、前記エンドプレート（Ｐ）に配置された前記インターフェイス（ＡＣ）と協働することを特徴とする、オイルポンプ駆動装置（１）。
10. 請求項９に記載のオイルポンプ駆動装置（１）であって、前記インターフェイス（ＡＣ）および前記更なるインターフェイス（ＡＣ‐Ｅ）は、プラグ接続を構成することを特徴とする、オイルポンプ駆動装置（１）。
11. 請求項１～１０の何れか一項に記載のオイルポンプ駆動装置（１）であって、前記遊星歯車セット（ＲＳ）において、前記第１要素（Ｅ１）は太陽歯車であり、前記第２要素（Ｅ２）は遊星キャリアであり、前記第３要素（Ｅ３）は内歯歯車であることを特徴とする、オイルポンプ駆動装置（１）。
12. 自動車用の変速機であって、前記変速機が、請求項１～１１の何れか一項に記載のオイルポンプ駆動装置（１）を備えることを特徴とする、変速機。
13. 請求項１２に記載の変速機であって、前記オイルポンプ駆動装置（１）は、前記変速機の油圧制御ユニット（ＨＹ）に固定されていることを特徴とする、変速機。
14. 請求項１３に記載の変速機であって、前記オイルポンプ駆動軸（ＡＮ）はオイルポンプ（Ｐ）と接続され、前記オイルポンプ（Ｐ）は前記油圧制御ユニット（ＨＹ）の内部に配置されていることを特徴とする、変速機。

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