JP2014031823A - オイルポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出流量の低下を抑制するオイルポンプ装置を提供する。
【解決手段】オイルポンプ装置であって、駆動源から回転が伝達される入力部材７と、入力部材７の回転が流体を介して伝達され回転する出力部材８とを備える流体継手機構２と、入力部材７に駆動される第１回転部材２２と、出力部材８に駆動される第２回転部材２０と、第１回転部材２２の回転速度が第２回転部材２０の回転速度より高い場合に第１回転部材２２の回転速度が増速されて回転する第３回転部材２３とを備える差動機構６と、第３回転部材２３により駆動されるオイルポンプ５と、第１回転部材２２の回転速度が第２回転部材２０の回転速度よりも低くなる場合、差動機構６の差動機能を抑制する抑制手段２４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明はオイルポンプ装置に関するものである。

従来、駆動源との間に遊星歯車機構を介在させ、駆動源の回転を増速させてオイルポンプを作動させるものが特許文献１に開示されている。

特許文献１では、エンジンとトランスミッションとの間に設けたトルクコンバータのタービン軸がサンギヤに接続し、トルクコンバータのインペラ軸がキャリアに接続し、オイルポンプの回転軸がリングギヤに接続している。

このような構成によって、インペラの回転速度がタービンの回転速度よりも高い場合、例えば車両が停車し、エンジンがアイドル回転速度となっている場合などにはオイルポンプに入力される回転の増速比を大きくし、オイルポンプの吐出流量が少なくなることを抑制し、車両で必要な油圧が不足することを抑制している。また、インペラ軸の回転速度とタービン軸の回転速度との差が小さくなるにつれて増速比を小さくし、例えば車速が高くなり、トルクコンバータのロックアップクラッチが締結する場合には、オイルポンプに回転を増速させずに入力し、オイルポンプから過大な吐出流量が吐出されることを抑制している。

特開２００９−２９９８２５号公報

しかし、上記の発明では、タービンの回転速度がインペラの回転速度よりも大きくなる場合、例えばコースト走行中に、トルクコンバータのロックアップクラッチが解放された場合には、遊星歯車機構が減速機構として機能し、オイルポンプの回転軸の回転速度が低下する。そのため、オイルポンプの吐出流量が少なくなり、車両で必要な油圧をオイルポンプによって供給できなくなる、といった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、タービンの回転速度がインペラの回転速度よりも高くなる場合であっても、オイルポンプの吐出流量が少なくなることを抑制し、車両で必要な油圧をオイルポンプから供給することを目的とする。

本発明のある態様に係るオイルポンプ装置は、駆動源から回転が伝達される入力部材と、入力部材の回転が流体を介して伝達され回転する出力部材とを備える流体継手機構と、入力部材に駆動される第１回転部材と、出力部材に駆動される第２回転部材と、第１回転部材の回転速度が第２回転部材の回転速度より高い場合に第１回転部材の回転速度が増速されて回転する第３回転部材とを備える差動機構と、第３回転部材により駆動されるオイルポンプと、第１回転部材の回転速度が第２回転部材の回転速度よりも低くなる場合、差動機構の差動機能を抑制する抑制手段とを備える。

この態様によると、流体継手機構の入力回転が出力回転よりも低くなる場合に、抑制手段によってオイルポンプに入力する回転が低下することを抑制し、オイルポンプの吐出流量が少なくなることを抑制することができる。

本実施形態のポンプ装置を有する車両の概略構成図である。 図１のII−II断面における概略構成図である。 図１のIII−III断面における概略構成図である。

本発明の第１実施形態のポンプ装置を有する車両について図１を用いて説明する。図１はポンプ装置を有する車両を示す概略図である。以下においては、車両に搭載したポンプ装置について説明するが、これに限られることはない。

車両１は、エンジン（図示せず）と、トルクコンバータ２と、前後進切替機構３と、無段変速機４と、オイルポンプ５と、第１遊星歯車機構６と、ワンウェイクラッチ２４と、コントローラ５０とを備える。エンジンによって発生した回転は、トルクコンバータ２、前後進切替機構３、無段変速機４の順に伝達される。また、エンジンによって発生した回転は、第１遊星歯車機構６を介してオイルポンプ５に伝達される。

トルクコンバータ２は、エンジンの出力軸に連結されるポンプインペラ７と、トルクコンバータ２の出力軸２ａに連結されるタービンランナ８とが対向するように配置される。エンジンの回転に伴ってポンプインペラ７が回転すると、トルクコンバータ２の内部に充填された流体（ＡＴＦ）が流動し、これによってタービンランナ８が回転する。

ポンプインペラ７には、第１スプロケット９が装着されており、ポンプインペラ７と第１スプロケット９とは一体となって回転する。第１スプロケット９は、後述する壁部１４とトルクコンバータ２との間に配設されている。

トルクコンバータ２には、ポンプインペラ７とタービンランナ８とを機械的に連結可能な従来公知のロックアップクラッチ１０が設けられている。ロックアップクラッチ１０は、その両面に供給される油圧の圧力差に応じて、完全締結状態、スリップ締結状態、解放状態の３つの状態を取り得る。

前後進切替機構３は、第２遊星歯車機構１１と、前進クラッチ１２と、後進ブレーキ１３とを備え、トルクコンバータ２の出力軸２ａと同軸上に設けられている。つまり、前後進切替機構３は、トルクコンバータ２に対して動力伝達経路において直列に設けられている。前後進切替機構３は、トルクコンバータ２との間に設けた壁部１４に取り付けられる。前後進切替機構３は、前進クラッチ１２が締結され、後進ブレーキ１３が解放されると、トルクコンバータ２の出力軸２ａに連結するクラッチパック１５を介して伝達された回転をそのまま無段変速機４に伝達し、前進クラッチ１２が解放され、後進ブレーキ１３が締結されると、クラッチパック１５を介して伝達された回転を逆転減速させて無段変速機４に伝達する。

クラッチパック１５には、第２スプロケット１６が係合しており、クラッチパック１５、第２スプロケット１６、トルクコンバータ２の出力軸２ａ、タービンランナ８は一体となって回転する。

壁部１４は、前後進切替機構３とトルクコンバータ２との間に設けられ、トルクコンバータ２の出力軸２ａが貫通する。壁部１４は、変速機ケース１７に連結し、前後進切替機構３が取り付けられる。

オイルポンプ５は、トルクコンバータ２の出力軸２ａに対して並列に設けられる。オイルポンプ５の回転軸５ａは、第１遊星歯車機構６のリングギヤ２３に連結し、リングギヤ２３と一体となって回転する。オイルポンプ５は、回転軸５ａの回転速度に応じて油を吐出し、車両で必要な油圧を発生させる。なお、図１においてオイルポンプ５は変速機ケース１７の外に位置しているが、これは説明のためのものであり、実際には変速機ケース１７内に設けられている。

第１遊星歯車機構６は、サンギヤ２０（請求項１における第２回転部材に相当）と、プラネタリギヤ２１を回転自在に指示するキャリア２２（請求項１における第１回転部材に相当）と、リングギヤ２３（請求項１における第３回転部材に相当）とを備える。

サンギヤ２０には、第３スプロケット２５が連結されている。第３スプロケット２５は、図２に示すようにクラッチパック１５に設けた第２スプロケット１６から第１チェーン２６を介して回転が伝達される。つまり、サンギヤ２０には、タービンランナ８の回転が伝達される。図２は図１のII−II断面における概略構成図である。第２スプロケット１６と第３スプロケット２５とにおける回転の増減速は、第２スプロケット１６の歯数と第３スプロケット２５の歯数との歯数比に基づいて設定され、本実施形態では第３スプロケット２５、すなわちサンギヤ２０に第２スプロケット１６の回転が増速して伝達されるように歯数比が設定されている。

プラネタリギヤ２１は、サンギヤ２０の外周側に設けられ、内周側でサンギヤ２０に噛み合い、外周側でリングギヤ２３に噛み合う。プラネタリギヤ２１は、サンギヤ２０の周りに複数設けられ、複数のプラネタリギヤ２１はキャリア２２によって連結され、キャリア２２と一体となり、サンギヤ２０の周りを公転する。また、プラネタリギヤ２１は、キャリア２２に設けた軸を中心に自転する。

キャリア２２には、第４スプロケット２７が相対回転不能に装着されている。第４スプロケット２７は、図３に示すように第１スプロケット９から第２チェーン２８を介して回転が伝達される。つまり、キャリア２２には、トルクコンバータ２のポンプインペラ７の回転が伝達される。図３は図１のIII−III断面における概略構成図である。第１スプロケット９と第４スプロケット２７との歯数比は、第４スプロケット２７に第１スプロケット９の回転が増速して伝達されるように設定されている。また、第２スプロケット１６と第３スプロケット２５との歯数比は、第１スプロケット９と第４スプロケット２７との歯数比と同じである。そのため、ポンプインペラ７の回転速度とタービンランナ８の回転速度との回転速度差がそのままキャリア２２の回転速度とサンギヤ２０の回転速度との回転速度差となる。

サンギヤ２０の第３スプロケット２５とキャリア２２との間には、軸方向において所定の隙間が設けられる。この隙間は、クラッチパック１５に係合する第２スプロケット１６からタービンランナ８の回転を取り出し、ポンプインペラ７に係合する第１スプロケット９からポンプインペラ７の回転を取り出すために生じる隙間であり、トルクコンバータ２と前後進切替機構３との間に前後進切替機構３を取り付ける壁部１４が形成されていることによるものである。

リングギヤ２３は、プラネタリギヤ２１の外周側に設けられ、プラネタリギヤ２１に噛み合う。リングギヤ２３はオイルポンプ５の回転軸５ａに連結し、オイルポンプ５の回転軸５ａと一体となって回転する。

ワンウェイクラッチ２４は、サンギヤ２０とキャリア２２との間に設けられ、インナーレース３０がサンギヤ２０に、アウターレース３１がキャリア２２にそれぞれ連結されている。

ワンウェイクラッチ２４は、キャリア２２の回転速度がサンギヤ２０の回転速度よりも高い場合には係合せず、キャリア２２およびサンギヤ２０はポンプインペラ７の回転速度およびタービンランナ８の回転速度に応じてそれぞれ回転し、キャリア２２の回転速度がサンギヤ２０の回転速度よりも低くなる場合には係合して、キャリア２２とサンギヤ２０とが一体となって回転するように構成されている。

コントローラ５０は、エンジン回転速度センサ５１からの信号、プライマリプーリ回転速度センサ５２からの信号、セカンダリプーリ回転速度センサ５３からの信号などに基づいてトルクコンバータ２、前後進切替機構３、無段変速機４などに供給する油圧を制御して、トルクコンバータ２におけるロックアップクラッチ１０の締結状態、前後進切替機構３の前進クラッチ１２、後進ブレーキ１３の締結状態、無段変速機４の変速比などを制御する。

次に本実施形態の作用について説明する。

ロックアップクラッチ１０が、解放状態、またはスリップ状態となっており、ポンプインペラ７の回転速度がタービンランナ８の回転速度よりも高い、すなわち、キャリア２２の回転速度がサンギヤ２０の回転速度よりも高い場合には、ワンウェイクラッチ２４はトルクの伝達を行わない。この場合、第１遊星歯車機構６は、増速機構として機能し、ポンプインペラ７の回転は第１遊星歯車機構６によってスプロケット９、２７の歯数比以上に増速されてオイルポンプ５の回転軸５ａに伝達される。そのため、エンジンの回転速度（ポンプインペラ７の回転速度）が低い場合であっても、オイルポンプ５の回転軸５ａの回転速度を高くしてオイルポンプ５から吐出される油の流量を多くすることができ、オイルポンプ５は車両で必要な油圧を供給することができる。

ロックアップクラッチ１０が、ロックアップ（完全締結）状態となると、タービンランナ８の回転速度とポンプインペラ７の回転速度とが等しくなり、サンギヤ２０の回転速度とキャリア２２の回転速度とが等しくなるので、ポンプインペラ７の回転は第１遊星歯車機構６によって増速されず、オイルポンプ５はポンプインペラ７の回転速度、つまりエンジンの回転速度に応じて油を吐出する。ロックアップ状態となっている場合は、エンジンの回転速度は比較的高く、オイルポンプ５は車両で必要な油圧を十分に供給できる。

ワンウェイクラッチ２４を設けず、ロックアップクラッチ１０が、解放状態であり、ポンプインペラ７の回転速度がタービンランナ８の回転速度よりも低くなるような場合、例えばアクセルペダルの踏み込みがないコースト走行中に解放状態となった場合には、第１遊星歯車機構６は、リングギヤ２３の回転速度をキャリア２２の回転速度に対して低くする減速機構として機能する。そのため、オイルポンプ５の回転軸５ａの回転速度が低くなり、オイルポンプ５は車両で必要な油圧を供給できないおそれがある。

本実施形態では、ロックアップクラッチ１０が、解放状態であり、ポンプインペラ７の回転速度がタービンランナ８の回転速度よりも低くなるような場合に、ワンウェイクラッチ２４が係合してトルクの伝達を行うので、キャリア２２とサンギヤ２０とが一体回転して両者の回転速度が等しくなる。そのため、第１遊星歯車機構６は減速機構として機能せず、リングギヤ２３の回転速度はサンギヤ２０の回転速度（キャリア２２の回転速度）と等しくなり、車両で必要な油圧が不足することが抑制される。

次に本実施形態の効果について説明する。

本実施形態では、第１遊星歯車機構６のキャリア２２にポンプインペラ７の回転を入力し、サンギヤ２０にタービンランナ８の回転を入力し、リングギヤ２３にオイルポンプ５の回転軸５ａを連結する。そして、サンギヤ２０とキャリア２２との間に、ポンプインペラ７の回転速度がタービンランナ８の回転速度よりも低くなる場合に、オイルポンプ５の回転軸５ａの回転速度が第１遊星歯車機構６によって低下することを抑制するワンウェイクラッチ２４を備える。これにより、コースト走行中にロックアップクラッチ１０が解放されてトルクコンバータ２が解放状態となった場合でも、タービンランナ８の回転が第１遊星歯車機構６によって減速されてオイルポンプ５に入力することを阻止し、オイルポンプ５から吐出される油が少なくなることを抑制し、車両で必要な油圧が不足することを防止することができる（請求項１、２に対応する効果）。

ワンウェイクラッチ２４を設けることで、コースト走行中にトルクコンバータ２が解放状態となった場合でも、複雑な制御を用いずに車両で必要な油圧が不足することを抑制することができる。ポンプインペラ７の回転速度がタービンランナ８の回転速度よりも高い場合にはワンウェイクラッチ２４はトルクを伝達せず、ワンウェイクラッチ２４がトルクを伝達するのは、ポンプインペラ７の回転速度がタービンランナ８の回転速度よりも低くなる場合である。このとき、ワンウェイクラッチ２４に加わるトルクは小さいので、比較的小さなトルク容量のワンウェイクラッチ２４を用いることができる。そのため、第１遊星歯車機構６を大型にすることなく、コストを抑制することができる（請求項２に対応する効果）。

タービンランナ８の回転を、前後進切替機構３のクラッチパック１５に係合する第２スプロケット１６からサンギヤ２０（第２回転部材）に入力し、ポンプインペラ７の回転を、壁部１４よりもトルクコンバータ２側にてポンプインペラ７に装着された第１スプロケット９からキャリア２２（第１回転部材）に入力する。壁部１４と第２スプロケット１６、壁部１４と第１スプロケット９とは相対回転するため、壁部１４と第２スプロケット１６、壁部１４と第１スプロケット９との間は隙間を有している。従って、第１スプロケット９と第２スプロケット１６とは壁部１４の軸方向寸法に加えて両隙間分、軸方向に離間している。すなわちサンギヤ２０とキャリア２２とは上述した壁部１４の軸方向寸法と両隙間とを加算した分、軸方向に離間している（デッドスペースが存在する）。サンギヤ２０とキャリア２２との間に配されるワンウェイクラッチ２４は、トルクコンバータ２の出力軸２ａの径方向における壁部１４の延長上、すなわち、デッドスペースに配されるため、従来の構造に対してワンウェイクラッチ２４の追加する際、デッドスペースを有効に利用することができ、軸方向における寸法が長くなることを抑制することができる。また、第２スプロケット１６をクラッチパック１５に設けることで、複雑な構成とせずに第２スプロケット１６を設け、第２スプロケット１６からタービンランナ８の回転を取り出すことができる（請求項３に対応する効果）。

また、ワンウェイクラッチ２４の代わりに通常のクラッチを設けてもよい。ロックアップクラッチ１０が解放状態となり、車両で必要な油圧が不足すると予測される場合に、コントローラ５０によってクラッチを締結、またはスリップさせることで、第１遊星歯車機構６の減速作用を抑制しオイルポンプ５から吐出される油が少なくなることを抑制し、車両で必要な油圧が不足することを防止することができる（請求項４に対応する効果）。

なお、車両で必要な油圧が不足するかどうかは、タービンランナ８の回転速度、またはポンプインペラ７の回転速度に基づいてコントローラ５０によって予測する。例えばタービンランナ８の回転速度、またはポンプインペラ７の回転速度、各スプロケットの歯数からオイルポンプ５の回転軸５ａの回転速度を算出して予測する。コントローラ５０は、車両に設けられる回転速度センサに基づいて予測することが可能であり、オイルポンプ５の吐出圧を検出するセンサを設けることなく、車両で必要な油圧が不足するかどうか予測することができる（請求項５に対応する効果）。

上記実施形態の第１遊星歯車機構６はシングルピニオン型、ダブルピニオン型であってもよい。なお、シングルピニオン型はダブルピニオン型よりも低コストであり、容易な構成によって本実施形態の発明を実行することができる。

上記実施形態では、ポンプインペラ７の回転を第１遊星歯車機構６のキャリア２２に入力し、タービンランナ８の回転を第１遊星歯車機構６のサンギヤ２０に入力し、オイルポンプ５の回転軸５ａを第１遊星歯車機構６のリングギヤ２３に連結したが、タービンランナ８の回転をリングギヤ２３に入力し、オイルポンプ５の回転軸５ａをサンギヤ２０に連結してもよい。この構成としても本実施形態の効果を得ることができる。

第１スプロケット９と第４スプロケット２７との歯数比（ポンプインペラ７の回転に対するキャリア２２の増速比）、第２スプロケット１６と第３スプロケット２５との歯数比（タービンランナ８の回転に対するサンギヤ２０の増速比）は適宜決めることができる。例えばポンプインペラ７の回転に対するキャリア２２の増速比をタービンランナ８の回転に対するサンギヤ２０の増速比よりも大きくすると、コースト走行中にロックアップクラッチ１０が解放状態となっても、直ぐにはキャリア２２の回転速度が、サンギヤ２０の回転速度よりも低くならず、オイルポンプ５の回転軸５ａの回転速度が低下することを抑制し、車両で必要な油圧が不足することを抑制することができる。

上記実施形態では、エンジンを駆動源として用いたが、これに限られることはなく、例えば電動モータを駆動源、またはエンジンおよび電動モータを駆動源としてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

２ トルクコンバータ（流体継手機構）
３ 前後進切替機構（回転機構）
５ オイルポンプ
６ 第１遊星歯車機構（差動機構）
１０ ロックアップクラッチ
１４ 壁部
２４ ワンウェイクラッチ（抑制手段）
５０ コントローラ（制御手段）

Claims (5)

1. オイルポンプ装置であって、
   駆動源から回転が伝達される入力部材と、前記入力部材の回転が流体を介して伝達され回転する出力部材とを備える流体継手機構と、
   前記入力部材に駆動される第１回転部材と、前記出力部材に駆動される第２回転部材と、前記第１回転部材の回転速度が前記第２回転部材の回転速度より高い場合に前記第１回転部材の回転速度が増速されて回転する第３回転部材とを備える差動機構と、
   前記第３回転部材により駆動されるオイルポンプと、
   前記第１回転部材の回転速度が前記第２回転部材の回転速度よりも低くなる場合、前記差動機構の差動機能を抑制する抑制手段とを備えることを特徴とするオイルポンプ装置。
2. 請求項１に記載のオイルポンプ装置であって、
   前記抑制手段は、ワンウェイクラッチであることを特徴とするオイルポンプ装置。
3. 請求項１または２に記載のオイルポンプ装置であって、
   前記流体継手機構に対して直列に配置され、前記出力部材の回転が伝達される回転機構と、
   前記回転機構と前記流体継手機構との間に設けられ、前記回転機構が取り付けられる壁部とを備え、
   前記出力部材の回転は前記回転機構から取り出され、
   前記入力部材の回転は前記壁部よりも前記流体継手機構側から取り出され、
   前記抑制手段は、前記流体継手機構の回転軸の径方向における前記壁部の延長上に位置することを特徴とするオイルポンプ装置。
4. 請求項１に記載のオイルポンプ装置であって、
   前記流体継手機構は、車両に搭載したトルクコンバータであり、
   前記抑制手段は、前記差動機構のキャリアとサンギヤとの間に設けたクラッチであり、
   前記オイルポンプ装置は、前記トルクコンバータが解放状態であり、前記車両がコースト走行中であり、前記オイルポンプから吐出される流体の流量が前記オイルポンプに要求される要求流量よりも少ない場合に、前記クラッチをスリップ状態、または締結状態とする制御手段を備えることを特徴とするオイルポンプ装置。
5. 請求項４に記載のオイルポンプ装置であって、
   前記オイルポンプから吐出される流体の流量は、前記入力部材の回転速度または前記出力部材の回転速度に基づいて算出されることを特徴とするオイルポンプ装置。

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