JP2014177964A - オイル供給装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両の原動機1と前記原動機とは別のモータMとにより駆動されるオイルポンプ7と、前記原動機の駆動力を前記オイルポンプに伝達する締結解放手段9とを備え、前記原動機の駆動系を介することなく前記モータにより前記オイルポンプを駆動することを特徴とする。オイルポンプを原動機及びモータの一方または双方で選択的に駆動することで、オイルポンプや配管を共用化してシステム構成の簡素化を図るとともに、運転状況や原動機の負荷状態に応じて原動機の負荷の一部を補助して動力負荷の低減も可能になる。
【選択図】図1
Description
変速機がニュートラル状態になると、エンジンの起動により油圧が上昇したときに係合し、回転数差があるため振動が発生する。また、クラッチへの潤滑・冷却用のオイルの供給が停止されると、クラッチの冷却が不十分となり、その発熱が問題となることもある。
更に、特許文献2では、エンジンと走行用モータで駆動される機械式オイルポンプに加えて、専用のモータで駆動される電動オイルポンプを設け、機械式オイルポンプの回転数が低い領域において吐出量の不足を補充している。
更に、特許文献3に記載されている技術では、HEV車両における走行用モータを駆動源として油圧ポンプを駆動するため、状況によりエンジン負荷の一部をモータが補うなどして、任意に補助的な駆動を行うのは困難であった。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るオイル供給装置を示すもので、車両の原動機がエンジン(内燃機関)で、このエンジンの自動変速機に適用する際の概略図である。また、図2は図1に示したオイル供給装置の要部を抽出して詳細に示している。
このエンジン1の出力軸は、トルクコンバータ2を介して、変速装置(自動変速機)3に接続されている。変速装置3は、クラッチ4、無段変速機5、オイルポンプ7及び締結解放要素として働くワンウェイクラッチ9などを含んで構成されている。
モータMが停止状態から駆動状態になるときに、イナーシャが小さい方が応答性の点で有利であるので、本例ではモータMの出力軸(ポンプ軸)側をワンウェイクラッチ9のイナーシャが小さいインナー9aと接続し、アウター9b,9bをスプロケット3aによりエンジン1の出力軸側(駆動系)に接続している。
図5は走行シーン別の動作パターンについて説明するための図である。また、図6は図5に示した動作パターンにおける車速、エンジン回転数、モータ回転数及びポンプ回転数と、モータ動作及び走行シーンとの関係を示すタイムチャートである。本実施例1では、モータMを車両の運転状況に応じて駆動している。
なお、モータMによるオイルポンプ7の駆動からエンジン1によるオイルポンプ7の駆動に切り替える時には、モータMの駆動をタイミング良く停止しないとエンジン1による駆動の負荷になる。逆に、エンジン1によるオイルポンプ7の駆動からモータMによるオイルポンプ7の駆動に切り替える時には、モータMをタイミング良く回転させ始めないとエンジン1が負荷になる。よって、切り替え動作のタイミングの設定に配慮する必要がある。
図7は走行シーン別の他の動作パターンについて説明するための図であり、モータMを車両の運転状況に応じて駆動している。また、図8は図7に示した動作パターンにおける車速、エンジン回転数、モータ回転数及びポンプ回転数と、モータ動作及び走行シーンとの関係を示すタイムチャートである。本実施例2でも、上述した実施例1と同様にモータMを車両の運転状況に応じて駆動している。
また、エンジン始動時のモータ回転数は、水温、油温(エンジン、変速機・減速機)、周囲温度、前回始動時の回転数(エンジン、モータ)履歴、のいずれかに基づいてエンジンの到達回転数を予測し、設定することができる。また、前回始動時の履歴を用いてモータ回転数を補正しても良い。
図9は、本発明の第2の実施形態に係るオイル供給装置の要部を抽出して示している。本実施形態では、図2に示したシステム構成に加えて、流量・油圧増加予測装置(流量・油圧増加予測手段)23を設けている。この流量・油圧増加予測装置23は、変速要求、潤滑冷却要求、スロットル開度(アクセル開度、吸入空気量)変化量、シフトダウン要求(マニュアルモード)、ブレーキ(スイッチ、踏力、液圧、ストローク量/速度)等の各種の制御信号やセンサの計測値に基づいてオイルの流量や油圧の増加を予測する。そして、この流量・油圧の増加予測に基づいてモータMの駆動状態が最適となるように制御する。
なお、制御ユニット20の制御プログラムを変更し、各種の制御信号や既存のセンサ類からの信号に基づいてオイルの流量や油圧の増加を予測するようにすることで、制御ユニット20を流量・油圧増加予測装置23として利用することもできる。
他の基本的な構成は第1の実施形態と同様であるので、図9において図2と同一構成部分には同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
(使用例1)
本使用例1は、エンジン1のアシストにモータMを利用し、モータMをオイルの目標流量に応じて駆動するもので、流量・油圧増加予測装置23で目標値が増加することを予測検知した時、モータ回転数を上昇させるものである。
これによって、オイルの必要流量の応答性向上と、モータアシストの継続によるエンジン負荷の低減が図れる。
本使用例2は、オイルの流量を増加させて潤滑・冷却を向上させるもので、油温センサ30で検知した油温が所定値以上(高温)の時に、「エンジン回転数<モータ回転数」となるようにモータMの回転数を上げて駆動し、潤滑・冷却流量が増加するよう制御する。このような制御によって、エンジン回転数の上昇を回避しつつ、オイル流量を増加させることで潤滑・冷却流量を確保でき、高速走行や渋滞時に有効である。
これに対し、油温が所定値以下(低温)の時には、「エンジン回転数<モータ回転数」となるようモータMを駆動する。このようにすることで、モータMの発熱による暖機(油温上昇)促進が期待できる。
極低温環境などで、例えばオイルがゲル状になってしまい、モータ能力上、駆動できない領域は、モータアシストを許可しないように設定する。例えば油温センサ30で検知した油温(モータ温度などでも良い)が所定値1より低い場合にはモータ駆動を許可しない。そして、油温が所定値2以上となったときにモータ駆動を許可する。他の条件として、低電圧で電圧が足りない、他部品が故障(例えばリレー)で本制御が実施できない、または制御可能な操作量が不十分な場合にも、モータアシストを許可しないように設定する。
本使用例4は、シリンダー位置の調整を行うものである。エンジン停止後にモータMを逆回転させることでエンジン1のクランク軸を回動させ、特定のシリンダーを予め設定した位置に移動させる。ワンウェイクラッチ9は、逆回転させるとロックされるので、エンジン停止後にモータMを逆回転させるとエンジン出力軸も回すことができる。これを利用して、エンジン停止時に、クランク軸を回動させ、ある特定のシリンダーを始動性が良くなる位置に調整し、エンジン1の始動性を高めることができる。
アイドルストップ時には、高油温ほどオイルポンプ7の漏れ流量が増加するため、油温センサ30で検出した油温が高くなるほどモータMの目標回転数を増大させるように制御する。この油圧保持動作には、例えばモータMへの電流制御を行う。一方、低油温時はオイルポンプ7の漏れ流量が低下するが、極低温時はオイルが高粘度となり圧力損失が増加するため、各油温におけるオイルポンプ7の容積効率を考慮し、モータMの目標回転数を設定する。また、油温に限らず、水温他、運転状況での各部の変化内容に応じて、モータMの目標回転数を設定すると良い。
冷却水を用いてトランスミッションオイル温度を上昇させる機構を設けることで、暖機の早期化を図ることができる。
(使用例7)
急激な油温上昇が発生する場合、油温センサ30による検出値でモータMを制御していると、実油温と検出油温との相違が発生し、オイル供給量が不足することがある。そこで、上記流量・油圧増加予測装置23で油温の相違が発生することを予測するようにし、油温の相違が予測された場合にはオイル供給量の目標値を増加させる。流量・油圧増加予測装置23では、単位時間当たりの油温上昇率や、油温を上昇させる主な要因であるエンジン回転数、車速、高油圧などから実油温と検出油温との相違が発生するのを予測できる。
ワンウェイクラッチ9のOFF故障時(解放故障時)には、エンジン駆動力でオイルポンプ7を駆動できないため、モータMのみで駆動する。この時、モータ出力に応じた油圧となるため、エンジン駆動力制限や変速比固定等を行うことでトランスミッションに入力される駆動力を低減させて走行制限を行う。
(使用例9)
エンジン始動後、モータアシストしていない状態で、規定の油圧に達していることを確認することで、ワンウェイクラッチ9のOFF故障診断を実施できる。例えば、アイドル回転時に、油圧センサ出力値が0.3MPa未満で目標油圧が最大値になる場合にはOFF故障と判定する。
図10は、本発明の第3の実施形態に係るオイル供給装置を示すもので、車両に搭載される自動変速機に適用する際の概略図である。本実施形態では、オイルポンプ7とモータM間に歯車(ギヤ)24を設けている。
他の基本的な構成は第1、第2の実施形態と同様であるので、図10において図1と同一構成部分には同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
これに対し、歯車24により減速比1:2で減速すると、モータ出力はモータ回転の上昇に伴って低下するものの、減速しない場合のエンジン回転数の1/2まで、ほぼ2倍の大きな駆動トルクがアシスト用に得られる。
このように、どちらの場合も破線で囲んで示すアイドルストップ時の要求オイル流量(I/S要求流量)を満たすことができるが、歯車24でモータMの回転を減速することにより、エンジン効率の悪い低回転領域を大きな駆動力で積極的にアシストすることができる。
可変容量ポンプは、回転数に応じて流量が変化する可変領域と、所定の回転数に到達した後はオイルの流量が一定になる領域とがあり、回転数が上昇しても吐出するオイルの流量を一定にでき、高速回転領域では駆動トルクを下げることができる。
従って、可変容量ポンプを用いても特定の領域に特化することで十分なアシスト効果が得られる。
このように、オイルポンプ7に可変容量ポンプを用いても、破線で囲んで示すようにI/S要求流量を満たすことができる。また、歯車24でモータMの回転を所定の減速比1:nで減速することにより、エンジン効率の悪い低回転領域を減速比に応じた大きな駆動力で積極的にアシストすることができる。
図13は、本発明の第4の実施形態に係るオイル供給装置を示すもので、車両に搭載される自動変速機に適用する際の概略図である。本実施形態は、オイルポンプ7とモータM間に伝達及び遮断可能な要素、すなわち締結解放要素であるワンウェイクラッチ25を設けたものである。
他の基本的な構成は第1乃至図3の実施形態と同様であるので、図13において図1並びに図10と同一構成部分には同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
なお、モータ回転数を制御する時には、ポンプ回転数を認識する必要がある。このポンプ回転数は、例えばエンジン回転数やモータ位置センサ等を用いて推定できる。
なお、図4と同様に、ワンウェイクラッチ9及び/または25に代えて機械式クラッチ、例えば摩擦クラッチ、噛み合いクラッチ、単板クラッチ、遠心クラッチ及び電磁クラッチなどを用いることもできるのは勿論である。
図15は、本発明の第5の実施形態に係るオイル供給装置を示すもので、車両に搭載される自動変速機に適用する際の概略図である。本実施形態では、オイルポンプ7とモータM間に伝達又は遮断可能な要素、すなわち締結解放要素であるワンウェイクラッチ25を設けるとともに、更にワンウェイクラッチ25とモータM間に歯車(ギヤ)24を設けている。
このような構成では、第4の実施形態による効果に加えて第3の実施形態による効果もえられる。
また、第3乃至第5の実施形態において、第2の実施形態と同様に流量・油圧増加予測装置23を設けても良く、使用例1から使用例9で説明したような制御や構成、方法などを適宜組み合わせることもできる。
(イ)請求項1記載のオイル供給装置において、前記モータは車両の運転状況に応じて前記オイルポンプを駆動する。
上記構成によると、運転状況に応じてモータによるオイルポンプの駆動とアシストを行うことができる。
上記構成によると、原動機の駆動負荷の増減に応じてアシスト量を変化させることができる。
Claims (3)
- 車両の原動機と前記原動機とは別のモータとにより駆動されるオイルポンプと、前記原動機の駆動力を前記オイルポンプに伝達する締結解放手段とを備え、前記原動機の駆動系を介することなく前記モータにより前記オイルポンプを駆動することを特徴とするオイル供給装置。
- 前記締結解放手段が、ワンウェイクラッチであることを特徴とする請求項1記載のオイル供給装置。
- 前記原動機により前記オイルポンプを駆動中に、前記モータを動作させることを特徴とする請求項1または2記載のオイル供給装置。
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