WO2022130995A1 - 統合ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

統合ポンプ装置は、二つのポンプ（２０、３０）と、一つのモータ（１０）と、流量制御弁（５０）とが一体に構成されたモジュールをなしている。二つのポンプは、一つの開放流路用ポンプ（いずれかの流路を経由して開放空間に流体を噴出する回転ポンプ）であるオイルポンプ（３０）と、一つの非開放流路用ポンプ（閉じられた流路内で流体を圧送する回転ポンプ）であるウォータポンプ（２０）とで構成されている。モータ（１０）は、二つのポンプ（２０、３０）を共通に駆動する。流量制御弁（５０）は、オイルポンプ（３０）の吐出口（３４３）側に設けられ、オイルポンプ（３０）から到達油路（開放空間につながる流路）（３８）へ供給される流量を制御する。

Description

統合ポンプ装置 関連出願の相互参照

　本出願は、２０２０年１２月１７日に出願された特許出願番号２０２０－２０９１２８号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、統合ポンプ装置に関する。

　従来、一つのモータで二つの回転ポンプを駆動する装置が知られている。例えば特許文献１に開示された電動式ツインフローポンプ装置の第２実施例は、オイルポンプとウォータポンプとの間にモータが配置され、モータの駆動軸がオイルポンプとウォータポンプとを貫通して両側に延びている。

特開２００５－１４７１２７号公報

　オイルと冷却水では粘性が異なり、効率に有利なポンプ回転数条件が異なる。しかし、特許文献１の装置では一つのモータにオイルポンプとウォータポンプとが連れ回っているため、オイルポンプ及びウォータポンプの回転速度や流量を独立して制御することができない。また、要求特性の異なる二つのオイルポンプを一つのモータで駆動する場合にも同様の課題がある。

　典型的にオイルポンプは、オイル消費器の開放空間に潤滑用や冷却用の油を吹き付け、流れ落ちた油を回収する用途で用いられる。このように流路から開放された空間に流体を吐出する回転ポンプを、本明細書では「開放流路用ポンプ」という。また、ウォータポンプのように、主に閉じられた流路内で流体を圧送する回転ポンプを、本明細書では「非開放流路用ポンプ」という。一般化すると特許文献１の従来技術では、開放流路用ポンプ又は非開放流路用ポンプで構成される二つのポンプを一つのモータで共通に駆動する装置において、二つのポンプの流量を独立に制御することができない。

　本開示の目的は、一つのモータで共通に駆動される二つのポンプの流量を独立に制御可能な統合ポンプ装置を提供することにある。

　本開示の統合ポンプ装置は、二つのポンプと、一つのモータと、流量制御弁とが一体に構成されたモジュールをなしている。ここで、例えば自動車に搭載される統合ポンプ装置において「一体に構成されたモジュール」とは、必ずしも一部品として自動車メーカーに納入されるものに限らない。パーツ毎に納入され、自動車に取り付けられた後に一体構成をなすものも「一体に構成されたモジュール」に含まれると解釈する。

　いずれかの流路を経由して開放空間に流体を噴出する回転ポンプを開放流路用ポンプと定義し、閉じられた流路内で流体を圧送する回転ポンプを非開放流路用ポンプと定義する。二つのポンプは、二つの開放流路用ポンプ、又は、一つの開放流路用ポンプと一つの非開放流路用ポンプとで構成されている。モータは、二つのポンプを共通に駆動する。

　流量制御弁は、少なくとも一つの開放流路用ポンプの吐出口側に設けられ、開放流路用ポンプから開放空間につながる流路へ供給される流量を制御する。余剰分の流体は、例えば循環流路を通って開放流路用ポンプの吸入口側に戻される。

　本開示の統合ポンプ装置は、モータの回転速度の制御に加え、流量制御弁により開放流路用ポンプの供給流量を制御することで、二つのポンプの流量を独立に制御することができる。よって、例えばオイルと冷却水の粘性等に応じて、効率に有利な条件で各ポンプを駆動することができる。

　本開示についての上記目的及びその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１～第６実施形態による統合ポンプ装置の構成図であり、 図２Ａは、流量制御弁（スプール弁）の模式断面図であり、 図２Ｂは、流量制御弁の線形的な流量変化を説明する図であり、 図３は、流量制御弁を常にオフした比較例の動作を示す図であり、 図４は、流量制御弁のオンオフＤｕｔｙ制御による動作例１を示す図であり、 図５は、流量制御弁及びモータのＤｕｔｙ制御による動作例２を示す図であり、 図６は、第１実施形態によるモータとウォータポンプとの接続部の模式断面図であり、 図７は、第２実施形態によるモータとウォータポンプとの接続部の模式断面図であり、 図８は、図７のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図であり、 図９は、第３実施形態による統合ポンプ装置の油路及び冷却水路を示す図であり、 図１０は、第３実施形態でのモータの冷却水路を示す軸方向断面図であり、 図１１は、図１０のＸＩ－ＸＩ線断面図であり、 図１２は、第４実施形態の変形例での駆動回路ハウジングの冷却水路を示す軸方向断面図であり、 図１３は、第５実施形態による統合ポンプ装置の油路及び冷却水路を示す図であり、 図１４は、第６実施形態による統合ポンプ装置の油路及び冷却水路を示す図であり、 図１５は、第７実施形態による統合ポンプ装置の構成図であり、 図１６は、第１実施形態の変形例－１によるモータとウォータポンプとの接続部の模式断面図であり、 図１７は、第２実施形態の変形例－１によるモータとウォータポンプとの接続部の模式断面図であり、 図１８は、第１実施形態の変形例－２によるモータとウォータポンプとの接続部の模式断面図であり、 図１９は、第２実施形態の変形例－２によるモータとウォータポンプとの接続部の模式断面図である。

　以下、本開示による統合ポンプ装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。第１～第７実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態の統合ポンプ装置は、二つのポンプとモータと流量制御弁５０とが一体に構成されたモジュールをなしている。

　図１に、第７実施形態を除く本実施形態の統合ポンプ装置９０に共通する基本構成を示す。統合ポンプ装置９０は、モータ１０、ウォータポンプ２０、オイルポンプ３０、及び流量制御弁５０が一体に構成されている。図中、モータを「Ｍ」、電動ウォータポンプを「ＥＷＰ」、電動オイルポンプを「ＥＯＰ」と記す。

　ウォータポンプ２０は、モータ１０の駆動力により回転する電動ウォータポンプであり、インバータ４１やラジエータ４２に冷却水を圧送する。ウォータポンプ２０の冷却水路４０を長破線で図示する。オイルポンプ３０は、モータ１０の駆動力により回転する電動オイルポンプであり、オイルパンから吸入した油を吐出する。モータ１０は、二つのポンプ２０、３０を共通に、すなわち同一の回転数で駆動する。

　本明細書では、いずれかの流路を経由して開放空間に流体を噴出する回転ポンプを開放流路用ポンプと定義し、閉じられた流路内で流体を圧送する回転ポンプを非開放流路用ポンプと定義する。本実施形態では開放流路用ポンプの代表がオイルポンプ３０であり、非開放流路用ポンプの代表がウォータポンプ２０である。第１～第６実施形態の二つのポンプは、一つの開放流路用ポンプであるオイルポンプ３０と、一つの非開放流路用ポンプであるウォータポンプ２０とで構成されている。第７実施形態の二つのポンプは、二つのオイルポンプ３０１、３０２で構成されている。

　オイルポンプ３０は、オイルパン３１から吸入油路３２を経由して油を吸入し、吐出口３４３から吐出油路３５、及び、「開放空間につながる流路」である到達油路３８を経由してモータジェネレータ３９やそれ以外のオイル消費器に潤滑用や冷却用等の油を供給する。図中及び以下の明細書中でモータジェネレータを「ＭＧ」と記す。具体的にはＭＧ３９のステータにおいて通電により発熱するコイルを冷却するように開放空間で油が吹き付けられる。

　流量制御弁５０は、オイルポンプ３０の吐出口３４３側に設けられ、オイルポンプ３０から到達油路３８に供給される流量を制御する。詳しくは、吐出油路３５と到達油路３８とが接続されたとき、オイルポンプ３０が吐出した油が到達油路３８に供給される。図３～図５に参照される構成例では、この状態がオフ状態に相当する。一方、吐出油路３５と循環油路３７とが接続されたとき、オイルポンプ３０が吐出した油は循環油路３７を経由して吸入油路３２に戻される。同構成例では、この状態がオン状態に相当する。

　次に図２Ａ～図５を参照し、各実施形態に共通する流量制御弁５０に関する構成について説明する。図２Ａに示すように、本実施形態の流量制御弁５０は、スリーブ５１の内壁５１０に沿ってスプール５３が摺動するスプール弁で構成されている。スリーブ５１には、オイルポンプ３０からの流入ポート５２１、図中「ＥＸ」と記した排出ポート５２２、到達油路３８への流出ポート５２３、循環油路３７へのドレンポート５２４等の複数のポートが形成されている。

　スプール５３は、複数の小径部５３５及び複数の大径部５３６を有している。大径部５３６は、スリーブ５１の内壁５１０を摺動し各ポート５２１－５２４を開閉するランドとして機能する。大径部５３６がポートを塞ぐ位置にスプール５３が移動したとき、そのポートを通過する流量はゼロで最小になる。小径部５３５とポートが重なる長さが長いほど、そのポートを通過する流量は増加する。したがって、スプール５３の位置に応じて流量が制御される。

　スプール５３の後退限側には例えばリニアソレノイドが設けられている。この構成例ではソレノイドに通電しないとき、スプール５３はスプリングの付勢力により後退限に位置している。ソレノイドに通電するとプランジャがコアに吸引され、それに伴ってスプール５３は、スプリングの付勢力に抗して破線で示すように前進する。

　このとき図２Ｂに示すように、ソレノイド電流の大きさに応じて、スプール５３の前進ストロークが決まる。ソレノイド電流がＩ１からＩ２までの間で増加するに従って、スプール５３は後退限から前進限まで線形的に変位する。すると、図２Ａのδ部において流出ポート５２３の流路面積が徐変する。つまり、流路の絞りが調整されることで、オイルポンプ３０から到達油路３８に供給される流量が最小値から最大値までの間で調整される。図３～図５に参照される構成の流量制御弁５０の場合、スプール５３の前進に伴ってオイルポンプ流量が線形的に減少する。

　ここで「オイルポンプ流量」とは、オイルポンプ３０が吐出油路３５に吐出した流量ではなく、オイルポンプ３０から流量制御弁５０を介して到達油路３８に供給された流量を意味する。つまり、オイルポンプ３０の吐出量から循環油路３７に排出されるドレン流量を差し引いた流量がオイルポンプ流量となる。

　続いて図３～図５を参照し、リニアソレノイドの通電オンオフによる流量制御弁５０の動作、並びに、統合ポンプ装置９０におけるモータ回転数［ｒｐｍ］、オイルポンプ流量［Ｌ／ｍｉｎ］及びウォータポンプ流量［Ｌ／ｍｉｎ］の変化について説明する。なお、具体的な数値は記載しないが、回転数及び流量の次元を明確にするため単位を記載する。また、「モータ回転数」を「モータ回転速度」と言い換えてもよい。

　この構成例において流量制御弁５０のオフ状態は、流入ポート５２１と流出ポート５２３とが連通することにより吐出油路３５と到達油路３８とが接続される状態を意味する。流量制御弁５０のオン状態は、流入ポート５２１とドレンポート５２４とが連通することにより吐出油路３５と循環油路３７とが接続される状態を意味する。

　リニアソレノイドの通電オフでスプール５３が後退限にあるとき、流入ポート５２１と流出ポート５２３とが連通し、オイルポンプ３０が吐出した油が到達油路３８へ供給されるため、オイルポンプ流量が最大になる。通電オンでスプール５３が前進したとき、流入ポート５２１とドレンポート５２４とが連通し、オイルポンプ３０が吐出した油の少なくとも一部が循環油路３７へ戻されるため、オイルポンプ流量は減少する。

　図３に示す比較例では、流量制御弁５０は常にオフである。時刻ｔ０にモータ１０が回転開始すると、モータ回転数がゼロから一定値Ｎｃになると共に、オイルポンプ流量及びウォータポンプ流量がそれぞれゼロから一定値Ｑｏｃ、Ｑｗｃになる。モータ１０の駆動条件を変えて回転数を変化させた場合、オイルポンプ流量Ｑｏｃ及びウォータポンプ流量Ｑｗｃは連動して増減する。

　オイルと冷却水では粘性が異なり、効率に有利なポンプ回転数条件が異なる。しかし、図３のように流量制御弁５０を常にオフにした場合、オイルポンプ３０及びウォータポンプ２０の流量を独立に制御することができない。そのため、各ポンプ３０、２０を効率に有利な条件で使用することができない。

　それに対し図４に、流量制御弁５０のオンオフＤｕｔｙ制御による動作例１を示す。時刻ｔ０にモータ１０が回転開始した後、流量制御弁５０は、オフ状態とオン状態とが周期Ｔで周期的に繰り返される。周期Ｔのうち流量制御弁５０のオフ時間をＴｏｆｆとし、オン時間をＴｏｎとすると、周期Ｔに対するオン時間Ｔｏｎの比率がＤｕｔｙ比と定義される。図４にはＤｕｔｙ比が約５０％の状態を示す。また、二点鎖線は、流量制御弁５０のオン時に循環油路３７に戻されるドレン流量Ｑｏ＿ｄｒを参考として示す。

　時刻ｔ０にモータ１０が回転開始した後、理論的なオイルポンプ流量の瞬時値は、流量制御弁５０がオフ状態の時、最大値ＱｏＨとなり、流量制御弁５０がオン状態の時、ゼロとなる。現実的なオイルポンプ流量の実効値は、最大値ＱｏＨとゼロとの間の値となる。Ｄｕｔｙ比が５０％の場合、オイルポンプ流量の実効値は、最大値ＱｏＨとゼロとの平均値となる。Ｄｕｔｙ比を０％に近づけるとオイルポンプ流量の実効値は最大値ＱｏＨに近づき、Ｄｕｔｙ比を１００％に近づけるとオイルポンプ流量の実効値はゼロに近づく。

　つまり、流量制御弁５０のＤｕｔｙ比を操作することで、オイルポンプ流量が制御される。一般化して言えば、流量制御弁５０は、オイルポンプ３０から到達油路３８へ供給される流量が相対的に大きくなる状態と、当該流量が相対的に小さくなる状態とが所定の周期で周期的に繰り返されるようにオンオフＤｕｔｙ制御される。

　ここで動作例１では、モータ回転数Ｎｃ及びウォータポンプ流量Ｑｗｃは一定である。そのため、ウォータポンプ流量Ｑｗｃを固定しつつ、流量制御弁５０のオンオフＤｕｔｙ制御によりオイルポンプ流量のみを独立に制御することができる。したがって、流量制御弁５０を常にオフする比較例に対し、例えばオイルと冷却水の粘性等に応じて、効率に有利な条件でオイルポンプ３０及びウォータポンプ２０を駆動することができる。

　図５には、流量制御弁５０及びモータ１０のＤｕｔｙ制御による動作例２を示す。動作例２では、流量制御弁５０のオンオフＤｕｔｙ制御に同期して、モータ回転数のＤｕｔｙ制御が実行される。時刻ｔ０にモータ１０が回転開始した後、モータ回転数は、相対的な低速値ＮＬと相対的な高速値ＮＨとが、流量制御弁５０のオンオフＤｕｔｙ制御と同じ周期Ｔで周期的に繰り返される。しかも、低速値ＮＬの継続時間はオフ時間Ｔｏｆｆに等しく設定され、高速値ＮＨの継続時間はオン時間Ｔｏｎに等しく設定される。

　オイルポンプ流量の瞬時値及び実効値は、モータ回転数の低速値ＮＬに対応して図４の動作例１と同様に変化する。一方、ドレン流量Ｑｏ＿ｄｒはモータ回転数の高速値ＮＨに対応して変化する。つまり、流量制御弁５０のオフ時に到達油路３８に供給される流量よりも流量制御弁５０のオン時に循環油路３７に戻されるドレン流量の方が大きくなる。

　また、ウォータポンプ流量は、モータ回転数の周期的変化に伴って低回転時流量ＱｗＬと高回転時流量ＱｗＨとが周期Ｔで周期的に繰り返される。ウォータポンプ流量の実効値は、Ｄｕｔｙ比に応じて、低回転時流量ＱｗＬと高回転時流量ＱｗＨとの間の値となる。Ｄｕｔｙ比を大きくするほどウォータポンプ流量の実効値は大きくなる。

　動作例２では、流量制御弁５０のオンオフＤｕｔｙ制御によりオイルポンプ流量を独立して制御すると同時に、モータ回転数のＤｕｔｙ制御によりウォータポンプ流量を独立して制御することができる。モータ回転数の低速値ＮＬと高速値ＮＨとの差を大きく設定することで、オイルポンプ流量とウォータポンプ流量との流量差をより大きくすることができる。したがって、油の供給対象や冷却対象等の状況に応じて、二つのポンプ２０、３０の流量を広範囲で制御することができる。

　（第１実施形態）
　以下、第１～第７実施形態にそれぞれ特有の構成について順に説明する。各実施形態の統合ポンプ装置の符号は、「９０」に続く３桁目に実施形態の番号を付す。第１、第２実施形態にはモータ１０とウォータポンプ２０との接続部の構成例を示す。まず図６を参照し、第１実施形態の統合ポンプ装置９０１について説明する。

　ウォータポンプ２０の冷却水は粘性が低く漏れやすいため、モータ１０との接続部をシールする必要がある。特許文献１の電動式ツインフローポンプ装置では、モータの駆動軸がウォータポンプに貫通している。駆動軸の周りにシーリング部材が用いられているが、メカニカルシールではシール性に課題がある。そこで本実施形態では、モータ１０とウォータポンプ２０との接続部においてシール性に優れた動力伝達構造を採用する。なお、図６には接続部の構造を模式的に示すに過ぎず、各部分の縦横比、板厚、勾配、角丸め等に関して実際の形状を反映するものではない。

　モータ１０は、筒状のモータハウジング１１の内側にステータ１２が固定されている。ステータ１２の内側には、ロータ１３がモータシャフト１６を軸として回転可能に支持されている。モータシャフト１６のウォータポンプ２０側の先端には、先端側が開口する有底筒状のシャフトエンド１７が設けられている。モータハウジング１１の内側でステータ１２が収容された空間をモータ室１８という。

　ウォータポンプ２０は、ウォータポンプハウジング２１及びインペラ一体ロータ２３を有している。ウォータポンプ２０は、インペラ一体ロータ２３の回転によって、中心軸に沿って形成されたインレット２２から、図示断面に現れないアウトレットに冷却水を圧送する。ウォータポンプハウジング２１の内部には、冷却水が流れるウォータポンプ室２４が形成されている。ウォータポンプハウジング２１の周縁部は、モータハウジング１１の端部に固定されている。

　モータ１０とウォータポンプ２０との接続部には、モータ室１８とウォータポンプ室２４とを隔てる隔壁１９が形成されている。隔壁１９は、ウォータポンプ室２４側からモータ室１８側に向かって軸方向に延びる筒部１９１を有している。モータ１０のシャフトエンド１７は、隔壁１９の筒部１９１の径方向外側に沿って延びるように配置されている。ウォータポンプ２０のインペラ一体ロータ２３は、隔壁１９の筒部１９１の径方向内側に沿って延びるように配置されている。すなわち、シャフトエンド１７とインペラ一体ロータ２３とは、隔壁１９の筒部１９１を挟んで径方向に対向している。

　また、隔壁１９の筒部１９１のモータ室１８側とウォータポンプ室２４側とに跨って、マグネットカップリング２５が設けられている。この構成を「ラジアル型」という。図６において、マグネットカップリング２５を構成する磁石の断面を他の部材の断面と区別するため、ハッチングの無い白抜部分で示す。マグネットカップリング２５は、シャフトエンド１７の回転をインペラ一体ロータ２３に磁気で伝達する。つまり、マグネットカップリング２５は、モータ１０の動力をウォータポンプ２０に磁気で伝達する。

　このように本実施形態では、モータ１０の出力軸がウォータポンプ２０側にまで貫通していないため、メカニカルシール等のシール部材を必要とせず、ウォータポンプ室２４の冷却水がモータ室１８に漏れることを適切に防止できる。また、非接触で回転を伝達するため、モータ１０とウォータポンプ２０との同軸精度の不足に起因する摩耗や騒音振動等を回避することができる。

　（第２実施形態）
　図７、図８を参照し、第２実施形態の統合ポンプ装置９０２について説明する。オイルポンプ３０とウォータポンプ２０とでは、圧送する流体（すなわち油と水）の粘性が異なるため、負荷が低い回転速度条件が異なる。そこで第２実施形態では、モータ１０とウォータポンプ２０との接続部に設けられたマグネットカップリングは、磁気増速機２６を構成する。

　隔壁１９の筒部１９１に対し径方向外側に配置されるシャフトエンド１７には、例えば８極の磁石からなる低速ロータ２７が設けられている。隔壁１９の筒部１９１に対し径方向内側に配置されるインペラ一体ロータ２３には、例えば４極の磁石からなる高速ロータ２９が設けられている。図７、図８において「２７」、「２９」の符号が付された白抜部分及び梨地部分はＮ極及びＳ極を示す。低速ロータ２７及び高速ロータ２９ではＮ極とＳ極とが交互に配置される。隔壁１９の筒部１９１には、磁気の伝達経路をなすポールピース２８が設けられている。

　モータシャフト１６と共に低速ロータ２７が回転すると、ポールピース２８を介して伝達される磁気により、高速ロータ２９と共にインペラ一体ロータ２３が回転する。磁極数が相対的に多い低速ロータ２７に対し、磁極数が相対的に少ない高速ロータ２９において回転速度が増速される。

　第２実施形態では、第１実施形態と同様にウォータポンプ室２４からモータ室１８への冷却水の漏れを防止することができる。また、オイルポンプ３０はモータ１０と等速回転する前提の下、オイルポンプ３０の回転速度に対しウォータポンプ２０の回転速度を増速させることで、各ポンプ２０、３０の運転効率を改善することができる。

　第２実施形態とは逆に、マグネットカップリングは磁気減速機を構成してもよい。すなわち、モータ１０側に高速ロータ、ウォータポンプ２０側に低速ロータが設けられ、モータ１０の回転速度に対しウォータポンプ２０の回転速度が減速されるようにしてもよい。

　（第３実施形態）
　次に図９～図１１を参照し、冷却水によりモータ１０を冷却する第３実施形態の統合ポンプ装置９０３について説明する。図９に示すように、ウォータポンプ２０の冷却水路４０は、モータ１０を冷却するモータ用冷却水路４３を含む。言い換えれば、モータ１０は、ウォータポンプ２０の冷却水で冷却されるように構成されている。モータ用冷却油路４３には流路を絞るオリフィス４５が設けられている。

　具体的には図１０、図１１に示すように、モータ１０の外殻を構成するモータハウジング１１に冷却水路４３が形成されている。図１１に示す構成例ではモータハウジング１１の全周に環状の冷却水路４３が形成されており、冷却水路４３の周方向の互いに反対側に冷却水の流入口４３１及び流出口４３２が形成されている。流入口４３１から流入した冷却水は、時計回り方向の経路及び反時計回り方向の経路をそれぞれ半周して流出口４３２から排出される。図１１の構成例の他に、モータハウジング１１の一部に冷却水路４３が形成されてもよい。これによりモータ１０が動作中に冷却されるため、ポンプ２０、３０の出力が向上する。

　（第４実施形態）
　図１２を参照し、冷却水により駆動回路ハウジング１５を冷却する第４実施形態の統合ポンプ装置９０４について説明する。図１２に示す構成例では、モータ１０の駆動回路１５１が収容された駆動回路ハウジング１５がモータハウジング１１の側面に設けられている。駆動回路ハウジング１５は、コネクタ１４を介してモータハウジング１１に接続されている。駆動回路ハウジング１５には、駆動回路１５１を冷却するウォータポンプ２０の冷却水路４４が形成されている。さらに駆動回路ハウジング１５の外面には放熱面積を増やす放熱フィンが設けられてもよい。

　モータ技術分野では周知の通り、一般に駆動回路１５１は、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子により構成されている。図１２では、駆動回路が搭載された回路基板に符号「１５１」を付して図示する。駆動回路１５１を冷却し、スイッチング素子の通電による発熱を抑制することで、損失を低減したり、過熱による素子の故障を防止したりすることができる。

　図１２に例示した配置に限らず、駆動回路ハウジング１５は、統合ポンプ装置９０４の筐体の内部又は側面に設けられてもよい。なお、図１２の例ではモータハウジング１１が統合ポンプ装置９０４の筐体を兼ねているとみなす。また駆動回路１５１は、モータ１０への通電回路に加えて、流量制御弁５０の制御回路等が同一基板に実装されてもよい。

　（第５、第６実施形態）
　図１３、図１４を参照し、油路を流れる油を冷却する第５、第６実施形態について説明する。第５、第６実施形態の統合ポンプ装置９０５、９０６は、オイルクーラ４７がさらに一体に構成されている。オイルクーラ４７は、オイルポンプ３０の油路３５とウォータポンプ２０の冷却水路４０との間で熱交換を行う。これにより、オイルクーラ４７を通過した油が冷却される。

　流量制御弁５０のオフ時に吐出油路３５と到達油路３８とが接続されると、冷却された油がＭＧ３９に吹き付けられる。第６実施形態では、オイルクーラ４７を通過した油がモータ用冷却油路４８を経由してモータ１０の内部に導入され、モータ１０の冷却に用いられる。モータ用冷却油路４８にはオリフィス４９が設けられている。モータ１０から排出された油は例えば吸入油路３２に戻される。これによりモータ１０が動作中に冷却されるため、ポンプ２０、３０の出力が向上する。

　なお、モータ１０において、例えばモータハウジング１１の互いに異なる部位に、第３実施形態のモータ用冷却油路４５と第６実施形態のモータ用冷却油路４８との両方が併存するように形成されてもよい。これにより、モータ１０の冷却効果がより向上する。

　（第７実施形態）
　図１５を参照し、第７実施形態について説明する。図１５は、第１実施形態の図１に対応する。第７実施形態の統合ポンプ装置９０７では、一つのモータ１０で共通に駆動される二つのポンプは、いずれも開放流路用ポンプである二つのオイルポンプ３０１、３０２で構成されている。図中、第１のオイルポンプ３０１を「ＥＯＰ１」、第２のオイルポンプ３０２を「ＥＯＰ２」と記す。

　各オイルポンプ３０１、３０２は、オイルパン３１から吸入油路３２を経由して油を吸入し、吐出口３４３から吐出油路３５及び到達油路３８を経由してＭＧ３９やそれ以外のオイル消費器に潤滑用や冷却用等の油を供給する。流量制御弁５０１、５０２は、各オイルポンプ３０１、３０２の吐出口３４３側に設けられ、各オイルポンプ３０１、３０２から到達油路３８に供給される流量を制御する。

　例えば二つのオイルポンプ３０１、３０２の要求特性が異なる場合、流量制御弁を設けない構成では各オイルポンプ３０１、３０２の流量を独立して制御することができない。それに対し第７実施形態では、流量制御弁５０１、５０２を用いて各オイルポンプ３０１、３０２の流量を独立して制御することができる。

　なお、二つのオイルポンプ３０１、３０２の要求流量の大小が常に決まっている場合、要求流量の小さい側のオイルポンプだけに流量制御弁を設け、過剰な流量分を循環油路３７に戻すようにしてもよい。

　（その他の実施形態）
　（１）本開示の「二つのポンプ」について、開放流路用ポンプ及び非開放流路用ポンプは、流路が開放されているかに基づいて区別されるものであって。流体の種類を限定するものではない。開放流路用ポンプはオイルポンプに限らず、ウォータポンプでもよいし、非開放流路用ポンプはウォータポンプに限らず、オイルポンプでもよい。本開示では、少なくとも一つの開放流路用ポンプの吐出口側に流量制御弁が設けられることで、二つのポンプの流量を独立に制御可能であればよい。なお、オイルポンプ以外の開放流路用ポンプでは、「到達油路」の用語は、上位概念である「開放空間につながる流路」に一般化される。

　（２）本開示の流量制御弁は、スプールがスリーブ内を往復移動して流路面積を変更する方式のスプール弁に限らない。基本的には弁体の移動により流路面積を変更可能などのような構造の弁が用いられてもよい。また、例えばスプール弁においてスプールを移動させる駆動機構はリニアソレノイドに限らず、他のアクチュエータが用いられてもよい。

　（３）流量制御弁のＤｕｔｙ制御におけるオン状態及びオフ状態の定義は、上記実施形態の構成例に限らない。図３～図５とは逆に、吐出油路３５が到達油路３８に接続される状態をオン状態、吐出油路３５が循環油路３７に接続される状態をオフ状態と定義してもよい。

　（４）モータ１０とウォータポンプ３０との接続部における第１実施形態のマグネットカップリング２５、及び、第２実施形態の磁気増速機２６について、図６、図７に示したラジアル型の構成例とは別の構成例の軸方向断面を図１６～図１９に変形例として示す。詳しくは、変形例－１として図１６、図１７にアキシャル型の構成例を示し、変形例－２として図１８、図１９に積層型の構成例を示す。

　図１６に示す第１実施形態の変形例－１の統合ポンプ装置９０１Ａでは、径方向に延びる隔壁１９の縁部１９２を挟んでシャフトエンド１７の鍔部１７２とインペラ一体ロータ２３とが軸方向に対向している。マグネットカップリング２５は、鍔部１７２の端面、及び、インペラ一体ロータ２３の端面に設けられており、シャフトエンド１７の回転をインペラ一体ロータ２３に磁気で伝達する。アキシャル型の構成では、ラジアル型に比べ軸方向の体格を小さくすることができる。

　図１７に示す第２実施形態の変形例－１の統合ポンプ装置９０２Ａでは、図１６のマグネットカップリング２５に代えて、シャフトエンド１７の鍔部１７２の端面に低速ロータ２７、インペラ一体ロータ２３の端面に高速ロータ２９が設けられる。また、隔壁１９の縁部１９２にポールピース２８が設けられて磁気増速機２６を構成する。図１６と同様にアキシャル型の構成では、ラジアル型に比べ軸方向の体格を小さくすることができる。

　図１８に示す第１実施形態の変形例－２の統合ポンプ装置９０１Ｂでは、モータ１０のステータ１２に対しモータ単独でのロータが無く、インペラ一体ロータ２３がステータ１２に対するロータの機能を兼ねている。そのため、図６の構成例でのモータシャフト１６に代えてオイルポンプ３０のシャフト１６３の先端にシャフトエンド１７が接続されている。シャフトエンド１７は、ステータ１２の径方向内側に配置されており、隔壁１９の鍔部１９１は、さらにシャフトエンド１７の径方向内側に配置されている。マグネットカップリング２５は、隔壁１９の筒部１９１を挟んで、中心軸寄りに配置されている。積層型の構成では、アキシャル型に比べ軸方向の体格をさらに小さくすることができる。

　図１９に示す第２実施形態の変形例－２の統合ポンプ装置９０２Ｂでは、図１８のマグネットカップリング２５に代えて、シャフトエンド１７に低速ロータ２７、インペラ一体ロータ２３に高速ロータ２９が設けられる。また、隔壁１９の筒部１９１にポールピース２８が設けられて磁気増速機２６を構成する。図１８と同様に積層型の構成では、アキシャル型に比べ軸方向の体格をさらに小さくすることができる。

　以上、本開示は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。

　本開示は実施形態に準拠して記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

Claims (13)

1. 　いずれかの流路を経由して開放空間に流体を噴出する回転ポンプを開放流路用ポンプと定義し、閉じられた流路内で流体を圧送する回転ポンプを非開放流路用ポンプと定義すると、
   　二つの前記開放流路用ポンプ（３０１、３０２）、又は、一つの前記開放流路用ポンプ（３０）と一つの前記非開放流路用ポンプ（２０）とで構成された二つのポンプと、
   　前記二つのポンプを共通に駆動する一つのモータ（１０）と、
   　少なくとも一つの前記開放流路用ポンプの吐出口（３４３）側に設けられ、前記開放流路用ポンプから前記開放空間につながる流路へ供給される流量を制御する流量制御弁（５０）と、
   　が一体に構成されたモジュールをなしている統合ポンプ装置。
2. 　前記二つのポンプは、一つの前記開放流路用ポンプと一つの前記非開放流路用ポンプとで構成され、
   　前記非開放流路用ポンプは、冷却水を圧送するウォータポンプである請求項１に記載の統合ポンプ装置。
3. 　前記モータと前記ウォータポンプとの接続部において、前記モータのステータ（１２）が収容されたモータ室（１８）と前記ウォータポンプの内部に形成され冷却水が流れるウォータポンプ室（２４）とを隔てる隔壁（１９）が形成されており、
   　前記隔壁の前記モータ室側と前記ウォータポンプ室側とに跨って、前記モータの動力を前記ウォータポンプに磁気で伝達するマグネットカップリング（２５、２６）が設けられている請求項２に記載の統合ポンプ装置。
4. 　前記マグネットカップリングは、磁気減速機又は磁気増速機（２６）を構成する請求項３に記載の統合ポンプ装置。
5. 　前記ウォータポンプの冷却水路は、前記モータを冷却する冷却水路を含む請求項２～４のいずれか一項に記載の統合ポンプ装置。
6. 　前記モータは、外殻を構成するモータハウジング（１１）の全周又は一部に冷却水路が形成されている請求項５に記載の統合ポンプ装置。
7. 　前記モータの駆動回路（１５１）が収容された駆動回路ハウジング（１５）が当該統合ポンプ装置の筐体の内部又は側面に設けられており、
   　前記駆動回路ハウジングには、前記駆動回路を冷却する前記ウォータポンプの冷却水路が形成されている請求項２～６のいずれか一項に記載の統合ポンプ装置。
8. 　前記開放流路用ポンプは、油を吐出するオイルポンプである請求項２～７のいずれか一項に記載の統合ポンプ装置。
9. 　前記オイルポンプの油路と前記ウォータポンプの冷却水路との間で熱交換を行うオイルクーラ（４７）がさらに一体に構成されている請求項８に記載の統合ポンプ装置。
10. 　前記オイルクーラを通過した油が前記モータの内部に導入される請求項９に記載の統合ポンプ装置。
11. 　前記流量制御弁は、複数のポート（５２１－５２４）が形成されたスリーブ（５１）の内壁に沿ってスプール（５３）が摺動し前記流体ポートを開閉するスプール弁で構成されており、
    　前記開放流路用ポンプから前記開放空間につながる流路へ供給される流量が相対的に大きくなる状態と、当該流量が相対的に小さくなる状態とが所定の周期で周期的に繰り返されるようにオンオフＤｕｔｙ制御される請求項１～１０のいずれか一項に記載の統合ポンプ装置。
12. 　前記モータの回転速度は、相対的な低速値と相対的な高速値とが所定の周期で周期的に繰り返されるようにＤｕｔｙ制御されており、
    　前記モータの回転速度のＤｕｔｙ制御と前記流量制御弁のオンオフＤｕｔｙ制御とが同期して実行される請求項１１に記載の統合ポンプ装置。
13. 　前記流量制御弁は、複数のポート（５２１－５２４）が形成されたスリーブ（５１）の内壁に沿ってスプール（５３）が摺動し前記流体ポートを開閉するスプール弁で構成されており、
    　前記スプールの位置が線形的に変位し、前記開放流路用ポンプから前記開放空間につながる流路へ供給される流量が最小値から最大値までの間で調整される請求項１～１０のいずれか一項に記載の統合ポンプ装置。

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