JP6598995B2 - 自動車用の圧送装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のオイルパンからオイルを潤滑油回路またはトランスミッションへ圧送するための、自動車用の圧送装置であって、機械的な直接駆動装置と切換可能な電気駆動装置とにより駆動可能なオイルポンプを備えており、ロータと、ロータを取り囲む回転体部分とを備えたオイルポンプは、互いに相対的に可動な２つのオイル圧送用の構成部材を有していることになり、機械的な直接駆動装置は、互いに相対的に可動な各構成部材のうちの第１の構成部材と結合されており、切換可能な電気駆動装置は、互いに相対的に可動な各構成部材のうちの第２の構成部材と結合している、圧送装置に関する。

このような圧送装置は、例えば独国特許出願公開第１０２０１１０８４５４２号明細書から公知である。この圧送装置の場合、オイルポンプは選択的に、直接駆動装置または切換可能な電気駆動装置により駆動することができる。さらに、２つの駆動装置の並行運転も可能である。回転数が極度に低い運転状態で直接駆動装置が作動されると、オイルポンプの圧送能力が高められる。この状態が、内燃機関の要求が高くても達成されるケースはまれである。ただしこのことは、オイルポンプが、直接駆動装置の十分な圧送出力に合わせてベース負荷用に設定されていなければならないことにつながる。これは実地では、オイルポンプが極めて強力に寸法設定されていなければならないことを意味する。しかしながら、このような強力な寸法設定は、内燃機関では極めて不都合である。

本発明の根底を成す課題は、冒頭で述べた形式の圧送装置を改良して、コンパクトなオイルポンプの使用を可能にすることにある。

この課題は、本発明に基づき、直接駆動装置を介したオイルポンプの能力が、内燃機関の中回転数または高回転数および運転温度における作業点に合わせて設定されており、オイルポンプの能力を実際の要求にまで上げるために、切換可能な電気駆動装置が制御装置に接続されていることによって解決される。

この構成により、既に内燃機関のアイドリング時に電気駆動装置が切り換えられて、トランスミッションまたは内燃機関への十分なオイル供給を保証する。したがって、オイルポンプとしては、定容量の駆動装置における圧送能力よりも大幅に低い圧送能力を有する定容量形ポンプを使用することができる。実地では、本発明に基づき、定容量の駆動装置の場合には２０ｃｍ^３の圧送体積を有するオイルポンプが、切換可能な電気駆動装置の場合には１０ｃｍ^３の圧送体積を有するオイルポンプによって代替可能であることが判った。運転温度は、約９０〜１１０°のオイル温度であり、連続運転中に達成される内燃機関の暖機運転状態に相当する。中回転数または高回転数は、内燃機関の公称回転数に基づき規定されている。本発明に基づき、オイルポンプは互いに相対的に可動な各構成部材のうちの第１の構成部材を介して、または互いに相対的に可動な各構成部材のうちの第２の構成部材を介して、または両構成部材の駆動装置により駆動することができる。直接駆動装置を介してもたらされるべきオイルポンプの能力は、アイドリングに合わせて設定されているので、切換可能な電気駆動装置は、まず第１に、低回転数において高まる要求をカバーするために利用される。よって、作業点は、上記各回転数における中程度のオイル温度または低いオイル温度に合わせて設定されている。高い温度または超過温度においてもやはり、電気駆動装置が切り換えられる。

本発明の別の有利な改良では、オイルポンプの吐出側を周囲から隔離しているケーシングポットが、切換可能な電気駆動装置の軸部に通じるネックを有している場合に、ネックが軸部と相対回動不能に結合されておりかつオイルポンプのケーシング部分に対してシールされていると、オイルポンプは、構造的に特に簡単に構成される。この構成により、特に小さな直径のシールリングの使用が可能である。よって、オイルポンプのシールは、特に高い信頼性を有している。

本発明の別の有利な改良では、制御装置が、切換可能な電気駆動装置用に、オイルポンプの能力を低下させるための発電機モードを有していると、オイルポンプの圧送能力を、特に広い範囲において自由に制御することができる。この構成に基づき、電気駆動装置は、発電機モードにおいて、制動荷重を第２の可動の構成部材に伝達するように形成されている。制動荷重が小さい場合には、直接駆動装置は、互いに相対的に可動な各構成部材のうちの第１の構成部材と圧送されるべきオイルとを介して、電気駆動装置に結合された第２の構成部材を連れ回りさせるようになっており、このことは、オイルポンプの低い圧送能力につながる。制動荷重が高い場合には、電気駆動装置と結合された第２の構成部材は固定され、オイル圧送量は、機械的な直接駆動装置の出力に相応して相応に高くなる。本発明に基づき、切換可能な電気駆動装置と結合された、オイルポンプの第２の構成部材は、制御装置による制御に相応して選択的に、一方の方向または他方の方向に動かすことができるようになっている。よって、機械的な直接駆動装置の高回転数では、切換可能な電気駆動装置を、オイルポンプの能力を低下させるために利用することができる。

本発明の別の有利な改良では、切換可能な電気駆動装置により駆動される構成部材が、直接駆動装置により発生されたトルクを支持するためのフリーホイールまたはブレーキを有していると、切換可能な電気駆動装置の常時通電を簡単に回避することができる。

本発明の別の有利な改良では、電動モータのトルクの支持手段は、フリーホイールまたはブレーキが、切換可能な電気駆動装置の駆動軸をケーシング部分に対して支持していると、構造的に特に簡単に構成される。

本発明の別の有利な改良では、オイルポンプが、互いに反対の側に位置する２つの行程容積を備えたダブルストロークベーンポンプとして形成されていると、圧送能力の特に高い効率と極めて大きな範囲とを簡単に達成することができる。ダブルストロークベーンポンプは、広範にわたって制御可能な能力に基づき想定される内燃機関の潤滑回路またはトランスミッションでの使用分野に、特に適している。頻繁に使用されるＧロータポンプまたは歯車ポンプは、確かに高い圧送圧力を発生させることができる。しかしながら、ダブルストロークベーンポンプは、本発明に基づき、制御装置による相応の通電により選択的に、高い圧送圧力および／または高い圧送体積を可能にする。ダブルストロークは、特に小さな構成空間と同時に高効率であるという、各利点を結びつけるものである。

本発明の別の有利な改良では、ダブルストロークベーンポンプが、半径方向外側の回転体部分に向かって羽根に予荷重を加えるための固定のガイド部材を有していると、オイルポンプの再始動時に、オイルの即時圧送を保証することができる。この構成は、オイルポンプが始動直後にオイルを確実に圧送することから、特に内燃機関の潤滑油回路内のオイルを圧送するための圧送装置の使用に有利である。

本発明の別の有利な改良では、固定のガイド部材がロータ内に突入していると、圧送装置の寸法のさらなる減少に寄与する。

本発明は、多数の実施形態を可能にする。そのうちの２つを、本発明の基本原理をさらに明確に示すために図示すると共に、以下に説明する。

本発明による圧送装置を備えた、自動車の内燃機関の概略図である。 図１に示した圧送装置のオイルポンプの１つの構成実施例を示す概略図である。 図１に示したオイルポンプの設定用の特性線を、内燃機関の要求特性線と共に示す図である。 ダブルストロークベーンポンプを示す図である。 図４に示したベーンポンプの縦断面図である。

図１には、オイルパン３から消費装置４へオイルを圧送するための圧送装置２を備えた、自動車の内燃機関１が概略的に示されている。消費装置４は、内燃機関１の潤滑剤回路であってもよいし、または内燃機関１と結合されたトランスミッション（図示せず）であってもよい。圧送装置２は、内燃機関１により駆動される直接駆動装置６を備えたオイルポンプ５と、切換可能な電気駆動装置７とを有している。切換可能な電気駆動装置７の電動モータ８は、電子制御装置９に接続されており、電子制御装置９は、エンジン回転数、要求されるエンジントルク、オイル温度および目標圧力等の入力信号に応じて、制御線路１０を介して電気駆動装置７を制御すると共に、自動車の搭載電源１１の電流を供給する。入力信号を供給するために、制御装置９は信号線路１２に接続されている。

オイルポンプ５は、ロータ１３と、ロータ１３を包囲している回転体部分１４とを有している。ロータ１３が直接駆動装置６と結合されているのに対し、回転体部分１４は、切換可能な電気駆動装置７により駆動可能である。つまり、オイルポンプ５は、オイル圧送用の、互いに相対的に可動な２つの構成部材を有している。オイルポンプ５は、周囲から吐出側１５を隔離するケーシングポット１６を有している。ケーシングポット１６は、切換可能な電気駆動装置７の軸部１７に通じるネック１８を有している。さらに、切換可能な電気駆動装置７の軸部１７にはフリーホイール１９が配置されており、フリーホイール１９は、電気駆動装置７の非通電時に、固定の構成部材に対する直接駆動装置６のトルクを支持する。

図２に示す代替的な実施形態では、切換可能な電気駆動装置７は常に制御装置９により制御され、直接駆動装置６の出力が十分になると、直接駆動装置６のトルクを支持することができる。直接駆動装置６の出力が、オイルポンプ５に供給されるべき出力よりも大きくなると、電気駆動装置７を発電機モードに切り換えることができ、ひいてはオイルポンプ５の能力を低下させることができる。この実施形態では、切換可能な電気駆動装置７にフリーホイールは設けられていない。その他の点では、図２に示す実施形態は、図１に示した実施形態と同様に構成されている。

図２には、オイルポンプ５の１つの構成実施例が概略的に示されている。図面の簡略化のために、オイルポンプ５の半分だけが図示されている。ここでは、ケーシングポット１６のネック１８が、オイルポンプ５のケーシング部分２１に対してシールリング２０によりシールされていることが認められる。軸部１７は、電気駆動装置７のロータ２２に結合されている。別のケーシング部分２３は、オイルポンプ５の流入通路２４を有している。この流入通路２４は、図１に示したオイルパン３に接続されている。図１に示した消費装置４に通じるオイルポンプ５の流出通路２５は、過剰圧力弁２６と共に、別のケーシング部分２７に配置されている。電気駆動装置７のステータ２８は、ロータ２２を取り囲んでおり、かつオイルポンプ５内に相対回動不能に配置されている。

図３には、内燃機関１の回転数にわたるオイルポンプ５の圧送体積の線図が示されている。内燃機関１は、約９０〜１１０℃の運転温度において、特性線Ｉとして表された、回転数ｎにわたるオイル所要量Ｑを有している。直接駆動装置６により、本発明に基づきもたらされるべき出力は、ＩＩで表されている。直接駆動装置６と電気駆動装置７の並行作動時のオイルポンプ５の最大能力は、ＩＩＩで表されている。例えば約２７００ｒｐｍの中回転数では、オイルポンプ５の作動に必要とされる出力は、直接駆動装置６によって発生される出力に相当している。このポイントは、線図ではＰ２で表されている。直接駆動装置６の回転数が中回転数を下回ると、電気駆動装置７を切り換えることにより、オイルポンプ５の能力が上げられる。中回転数を上回ると、電気駆動装置７は、直接駆動装置６の出力を下げるために発電機モードに切り換えられてよい。代替的に、過剰に圧送されたオイルも、図２に示した過剰圧力弁２６を介して放出させることができるようになっている。よって、線ＩＩから垂直に上下に向けられた矢印は、切換可能な電気駆動装置７による、直接駆動装置６によって発生される出力の上昇または低下に相当する。

従来技術による駆動装置の特性線が、ＩＶで示されている。この駆動装置の設定ポイントは、Ｐ１で表されている。この特性線は、約８００ｒｐｍの低いアイドリング回転数において十分な圧送を保証する直接駆動装置を有していなければならない。特性線ＩＶとＩとの比較は、切換可能な電気駆動装置７と組み合わせることで、特に能力の低いひいてはコンパクトなオイルポンプ５を使用可能であることを明確に示している。

図４に示すダブルストロークベーンポンプ２８は、図１および図２に示したオイルポンプ５として好適に使用される。このベーンポンプは２つの行程容積２９，３０を有している。ベーンポンプ２８はロータ１３内に、進出可能な羽根３２のためのガイド３１を有している。ロータ１３内に突入している固定のガイド部材３３は、羽根３２に、半径方向外側に向かってオイルポンプ５の回転体部分１４に対して予荷重を加えている。ガイド部材３３は、回転体部分１４の内側輪郭に対応する外側輪郭を有している。羽根３２は、ガイド部材３３により強制案内されるので、オイルは、オイルポンプ５の始動と共に、すぐに圧送されることが保証される。よって、このオイルポンプ５は、内燃機関１の潤滑油回路内にエンジンオイルを圧送するためにも使用することができる。

図５には、図４に示したベーンポンプ２８を線Ｖ−Ｖに沿って切断した図が示されている。ここでは、ロータ１３がシールウェブ３４を介して、回転体部分１４に対してシールされていることが認められる。

Claims (9)

1. 内燃機関（１）のオイルパン（３）からオイルを潤滑油回路またはトランスミッションへ圧送するための、自動車用の圧送装置（２）であって、機械的な直接駆動装置（６）と切換可能な電気駆動装置（７）とにより駆動可能なオイルポンプ（５）を備えており、ロータ（１３）と、該ロータ（１３）を取り囲む回転体部分（１４）とを備えた前記オイルポンプ（５）は、互いに相対的に可動な２つのオイル圧送用の構成部材を有していることになり、前記機械的な直接駆動装置（６）は、前記互いに相対的に可動な各構成部材のうちの第１の構成部材と結合されており、前記切換可能な電気駆動装置（７）は、前記互いに相対的に可動な各構成部材のうちの第２の構成部材と結合している、圧送装置において、
   前記直接駆動装置（６）を介した前記オイルポンプ（５）の能力は、前記内燃機関（１）の中回転数または高回転数および運転温度における作業点に合わせて設定されており、前記オイルポンプ（５）の能力を実際の要求にまで上げるために、前記切換可能な電気駆動装置（７）は制御装置（９）に接続されており、
   前記オイルポンプ（５）の吐出側（１５）を周囲から隔離しているケーシングポット（１６）が、前記切換可能な電気駆動装置（７）の軸部（１７）に通じるネック（１８）を有しており、該ネック（１８）は前記軸部（１７）と相対回動不能に結合されておりかつ前記オイルポンプ（５）のケーシング部分（２１）に対してシールされている、
   ことを特徴とする、圧送装置。
2. 前記オイルポンプ（５）は、流れ方向で見て流出通路（２５）の上流側の過剰圧力弁（２６）を有する、請求項１記載の圧送装置。
3. 前記制御装置（９）は、前記切換可能な電気駆動装置（７）用に、前記オイルポンプ（５）の能力を低下させるための発電機モードを有している、請求項１または２記載の圧送装置。
4. 前記切換可能な電気駆動装置（７）により駆動される前記構成部材は、前記直接駆動装置（６）により発生されるトルクを支持するためのフリーホイール（１９）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の圧送装置。
5. 前記フリーホイール（１９）は、前記切換可能な電気駆動装置（７）の駆動軸をケーシング部分に対して支持している、請求項４記載の圧送装置。
6. 前記オイルポンプ（５）は、互いに反対の側に位置する２つの行程容積（２９，３０）を備えたダブルストロークベーンポンプ（２８）として形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の圧送装置。
7. 前記ダブルストロークベーンポンプ（２８）は、半径方向外側の前記回転体部分（１４）に向かって羽根（３２）に予荷重を加えるための固定のガイド部材（３３）を有している、請求項６記載の圧送装置。
8. 前記固定のガイド部材（３３）は、前記ロータ（１３）内に突入している、請求項７記載の圧送装置。
9. 前記ネック（１８）は軸部（１７）として形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の圧送装置。

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