DE102019202552A1 - Antriebsmotor und endprodukt-untersuchungsverfahren - Google Patents

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Shingo Soma
Yutaka Arimura
Daisuke Hoshino
Tatsuya OHZU
Yosuke Tanaka
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Abstract

Ein Antriebsmotor 100 umfasst einen Drehmomentsensor 50 an einem Außenumfang einer Welle. Der Antriebsmotor 100 umfasst einen Rotor 300, eine Rotorwelle 310, welche innerhalb des Rotors 300 angeordnet ist, und eine Ausgangswelle 312, welche mit der Rotorwelle 310 durch ein Gelenk mit einem losen Element verbunden ist. In dem Antriebsmotor 100 gibt die Ausgangswelle 312 eine Rotationskraft der Rotorwelle 310 an die Ausgangsseite aus. Der Drehmomentsensor 50 ist an einer aufwärtigen Seite des Gelenks in einem Bereich angeordnet, welcher nicht mit dem Gelenk überlappt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Feld der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsmotor, welcher beispielsweise ein Fahrzeug antreibt, sowie eine Untersuchung eines Endprodukts, in welchem dieser Antriebsmotor montiert ist.
  • Beschreibung des verwandten Stands der Technik:
  • Die japanische veröffentlichte Patentveröffentlichung Nr. 2004-353782 beschreibt eine Fahrzeug-Antriebsvorrichtung vom geteilten Typ mit zwei Motoren, welche eine stufenvariable Getriebevorrichtung umfasst, und die Fahrzeug-Antriebsvorrichtung ist in der Lage, zuverlässig den Hydraulikdruck zu liefern, welcher benötigt wird, um die Reibeingriffs-Mittel zum Eingriff zu bringen, selbst bevor der Motor betrieben wird.
  • In dieser Fahrzeug-Antriebsvorrichtung ist eine Ausgangswelle, welche die Antriebskraft des zweiten Motors aufnehmen kann, mit einem Drehmomentsensor bereitgestellt, welcher das auf diese Welle wirkende Drehmoment erfasst.
  • ABRISS DER ERFINDUNG
  • Wenn das Endprodukt untersucht wird, wird ein tatsächliches Fahrzeug verwendet, und die Untersuchung wird unter Verwendung des unten beschriebenen Verfahrens durchgeführt. Insbesondere wird ein Motorstrom, welcher ein vorbestimmtes Drehmoment hervorruft, dazu veranlasst, zu dem Antriebsmotor des Fahrzeugs zu fließen, und das in der Ausgangswelle auftretende Drehmoment wird detektiert, wodurch bestimmt wird, ob ein vorbestimmtes Drehmoment auftritt. Wenn das Ergebnis der Bestimmung ist, dass das vorbestimmte Drehmoment nicht gezeigt wird, wird bestimmt, dass die Winkelinformationen des Rotationsgeschwindigkeitssensors verfälscht (verdreht) sind.
  • Für ein solche Endprodukt-Untersuchung muss, wenn beispielsweise eine Kalibration der Rotationsgeschwindigkeitssensoren (Anpassung der Anordnung oder ähnliches) durchgeführt wird, jeder an der Spitze der Rotorwelle des Fahrzeugs angeordnete Rotationsgeschwindigkeitssensor jedes Mal entfernt werden, wenn diese Kalibrierung durchgeführt wird. Da es notwendig ist, das Fahrzeug aufzubocken und eine Kalibration der Anordnungsposition des Rotationsgeschwindigkeitssensors durchzuführen, wird eine lange Zeit benötigt, um einen einzelnen Rotationsgeschwindigkeitssensor zu kalibrieren.
  • Die vorliegende Erfindung zieht die oben beschriebenen Probleme in Betracht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Antriebsmotor und ein Endprodukt-Untersuchungsverfahren bereitzustellen, welche es möglich machen, eine Kalibration eines Rotationsgeschwindigkeitssensors (Rotationsanzahlsensor) leicht durchzuführen, welcher in dem Antriebsmotor angeordnet ist, und die Anzahl von Schritten des Endprodukt-Untersuchungsprozesses sowie die dafür benötigte Zeit zu reduzieren.
  • Der Antriebsmotor gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Antriebsmotor, in welchem ein magnetostriktiver Drehmomentsensor an einem Außenumfang einer Welle angeordnet ist, wobei der Antriebsmotor einen Rotor; eine innerhalb des Rotors angeordnete Rotorwelle; und eine Ausgangswelle umfasst, welche an der Rotorwelle durch ein Gelenk mit einem losen Element angelenkt ist und eine Rotationskraft der Rotorwelle zu einer Ausgangsseite überträgt, wobei der magnetostriktive Drehmomentsensor an einer aufwärtigen Seite des Gelenks in einem Bereich angeordnet ist, welcher nicht mit dem Gelenk überlappt.
  • Das Verzahnungsgelenk, ein Kopplungsgelenk oder ähnliches sind Beispiele für das Gelenk mit einem losen Element, jedoch ist das Gelenk mit einem losen Element nicht auf diese Beispiele beschränkt und andere Gelenkstrukturen können vorteilhaft verwendet werden, solange es sich um ein Gelenk mit einem losen Element handelt.
  • Indem der magnetostriktive Drehmomentsensor an der aufwärtigen Seite des Gelenks angeordnet ist, ist es möglich, einfach die Ausgangscharakteristiken des Antriebsmotors zu erfassen. Daher ist es ebenfalls möglich, einfach eine vorbestimmte Charakteristik des Antriebsmotors auf Grundlage der Ausgangscharakteristik des Antriebsmotors zu kalibrieren.
  • Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Lager umfassen, welches rotierbar die Rotorwelle lagert, und der magnetostriktive Drehmomentsensor kann näher an der Ausgangsseite angeordnet sein als das Lager.
  • Da der Rotor, das Lager und der magnetostriktive Drehmomentsensor in der genannten Reihenfolge von dem Rotor zu der Ausgangsseite angeordnet sind, kann das Lager als eine magnetische Abschirmung für den Magnetismus wirken, welcher von dem Rotor und ähnlichem erzeugt wird. Auf diese Weise ist es möglich, das Auftreten von Rauschen aufgrund von magnetischen Feldern und ähnlichem zu unterdrücken.
  • Der erste Aspekt der Erfindung kann einen Rotationsgeschwindigkeitssensor umfassen, welcher eine Rotationsgeschwindigkeit des Rotors erfasst, der Rotationsgeschwindigkeitssensor kann an einer Endseite des Rotors angeordnet sein, welche kein Drehmoment-Übertragungsweg ist, und der magnetostriktive Drehmomentsensor kann an einer anderen Endseite des Rotors angeordnet sein, welche ein Drehmoment-Übertragungsweg ist.
  • Indem der Rotationsgeschwindigkeitssensor (Rotationsanzahlsensor) an der einen Endseite des Rotors angeordnet ist, ist der Rotationsgeschwindigkeitssensor weniger von dem gemäß der Rotation des Rotors übertragenen Drehmoment beeinflusst, und es ist möglich, die Rotationsgeschwindigkeit (Anzahl von Rotationen) des Rotors akkurat zu messen. Ferner ist durch das Bereitstellen des magnetostriktiven Drehmomentsensors an der anderen Endseite des Rotors der magnetostriktive Drehmomentsensor weniger von Rauschen von dem Rotationsgeschwindigkeitssensor beeinflusst, und es ist möglich, die Genauigkeit der Erfassung des Drehmoments zu verbessern.
  • Selbst wenn der Rotationsgeschwindigkeitssensor aufgrund eines Aufpralls oder ähnlichem seine Funktionalität verliert, ist es möglich, eine Rotationssteuerung des Rotors auf Grundlage des von dem magnetostriktiven Drehmomentsensor erfassten Drehmoments zu implementieren. Beispielsweise ist es durch Rückkoppeln der Differenz zwischen dem Drehmoment-Anweisungswert von dem Steuerabschnitt, welcher den Antriebsmotor steuert, und dem von dem magnetostriktiven Drehmomentsensor detektierten tatsächlichen Drehmoment zu dem Steuerabschnitt möglich, eine Rotationssteuerung des Rotors zu implementieren. Anders ausgedrückt kann eine Rotationssteuerung unter Verwendung des magnetostriktiven Drehmomentsensors für einen Betrieb als eine Ausfallsicherung vorgesehen werden, bis der beschädigte Rotationsgeschwindigkeitssensor durch einen normalen Rotationsgeschwindigkeitssensor ersetzt worden ist.
  • Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung kann als eine einzelne Einheit eingerichtet sein, in welcher ein Antriebsmotor-Körper, welcher den Rotor und die Rotorwelle umfasst, ein Rotationsgeschwindigkeitssensor und der magnetostriktive Drehmomentsensor integral gebildet sind.
  • Üblicherweise wird in einer Endprodukt-Untersuchung ein tatsächliches Fahrzeug verwendet, und die Untersuchung wird unter Verwendung des unten beschriebenen Verfahrens durchgeführt. Insbesondere wird ein Motorstrom, welcher ein vorbestimmtes Drehmoment hervorruft, dazu gebracht, zu dem Antriebsmotor des Fahrzeugs zu fließen, und das in der Ausgangswelle auftretende Drehmoment wird detektiert, wodurch bestimmt wird, ob ein vorbestimmtes Drehmoment auftritt. Wenn das Ergebnis der Bestimmung ist, dass das vorbestimmte Drehmoment nicht gezeigt wird, wird bestimmt, dass die Winkelinformationen des Rotationsgeschwindigkeitssensors fehlerhaft sind.
  • In einer solchen Untersuchung eines Endprodukts muss, wenn beispielsweise eine Kalibration des Rotationsgeschwindigkeitssensors (Anpassung der Anordnung oder ähnliches) durchgeführt wird, jeder an der Spitze der Rotorwelle 310 des Fahrzeugs angeordnete Rotationsgeschwindigkeitssensor jedes Mal entfernt werden, wenn diese Kalibration durchgeführt wird. Da es notwendig ist, das Fahrzeug aufzubocken und eine Kalibration der Anordnungsposition des Rotationsgeschwindigkeitssensors durchzuführen, wird eine lange Zeitdauer benötigt, um einen einzelnen Rotationsgeschwindigkeitssensor zu kalibrieren.
  • Wenn jedoch eine einzelne Einheit dazu eingerichtet ist, den Rotor, den Antriebsmotorkörper, den Rotationsgeschwindigkeitssensor und den magnetostriktiven Drehmomentsensor integral gebildet zu umfassen, wie beispielsweise in der vorliegenden Ausführungsform, dann ist es möglich, die Anordnungsposition des Rotationsgeschwindigkeitssensors relativ zu der Einheit anstelle des tatsächlichen Fahrzeugs einzurichten, entweder bevor die Einheit in dem tatsächlichen Fahrzeug montiert wird oder nachdem die Einheit von dem tatsächlichen Fahrzeug entfernt worden ist.
  • Im Wesentlichen wird ein Motorstrom, welcher ein vorbestimmtes Drehmoment hervorruft, dazu gebracht, zu der Einheit zu fließen, und das in der Ausgangswelle auftretende Drehmoment wird detektiert, wodurch bestimmt wird, ob ein vorbestimmtes Drehmoment auftritt. Wenn das Ergebnis der Bestimmung ist, dass das vorbestimmte Drehmoment nicht gezeigt wird, wird bestimmt, dass die Winkelinformationen des Rotationsgeschwindigkeitssensors der Einheit fehlerhaft sind.
  • Dann ist es, beispielsweise wenn eine Kalibration des Rotationsgeschwindigkeitssensors (Anpassung der Anordnung oder ähnliches) durchgeführt wird, möglich, die Kalibration durchzuführen, während der Rotationsgeschwindigkeitssensor von der Einheit entfernt wird und nicht von dem tatsächlichen Fahrzeug. Da die Einheit kleiner als das tatsächliche Fahrzeug ist, ist die Einheit leichter zu handhaben und es ist möglich, die Kalibration der Anordnungsposition des Rotationsgeschwindigkeitssensors in einer kurzen Zeit durchzuführen.
  • Das Endprodukt-Untersuchungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Untersuchungsverfahren eines Endprodukts, in welchem der oben in dem ersten Aspekt beschriebene Antriebsmotor montiert ist, wobei das Verfahren ein Bestimmen umfasst, ob ein vorbestimmtes Drehmoment auftritt, indem veranlasst wird, dass ein Motorstrom zum Erzeugen des vorbestimmten Drehmoments fließt und das Drehmoment mit dem magnetostriktiven Drehmomentsensor detektiert wird; und wenn ein Ergebnis der Bestimmung ist, dass das vorbestimmte Drehmoment nicht gezeigt wird, ein Bestimmen, dass ein Anordnungswinkel eines Rotationsgeschwindigkeitssensors fehlerhaft (verdreht) ist.
  • Üblicherweise wird in einer Endprodukt-Untersuchung die Untersuchung unter Verwendung eines tatsächlichen Fahrzeugs durchgeführt, jedoch wird wie oben beschrieben, da es notwendig ist, das Fahrzeug aufzubocken und eine Kalibration der Anordnungsposition des Rotationsgeschwindigkeitssensors durchzuführen, ein langer Zeitraum benötigt, um einen einzelnen Rotationsgeschwindigkeitssensor zu kalibrieren.
  • Jedoch umfasst der Antriebsmotor ebenfalls den magnetostriktiven Drehmomentsensor, und daher kann die Untersuchung mit lediglich dem Antriebsmotor durchgeführt werden. Folglich ist es möglich, die Kalibration der Anordnungsposition des Rotationsgeschwindigkeitssensors an dem Antriebsmotor und nicht an dem tatsächlichen Fahrzeug durchzuführen, entweder bevor der Antriebsmotor in dem tatsächlichen Fahrzeug montiert wird oder nachdem der Antriebsmotor von dem tatsächlichen Fahrzeug entfernt worden ist. Da der Antriebsmotor kleiner als das tatsächliche Fahrzeug ist, ist der Antriebsmotor leichter zu handhaben und es ist möglich, die Kalibration der Anordnungsposition des Rotationsgeschwindigkeitssensors in einer kurzen Zeit durchzuführen.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, eine Kalibration eines Rotationsgeschwindigkeitssensors (Rotationsanzahlsensor) einfach durchzuführen, welcher in dem Antriebsmotor angeordnet ist, und die Anzahl von Schritten in dem Endprodukt-Untersuchungsprozess und die dafür benötigte Zeit zu reduzieren.
  • Die oben beschriebenen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung noch deutlicher, wenn diese in Zusammenschau mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, in welchen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels eines illustrativen Beispiels gezeigt ist.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine vereinfachte Ansicht einer mechanischen Verbindungsbeziehung des Antriebssystems des Fahrzeugs, in welchem der Antriebsmotor montiert ist, gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
    • 2 ist eine Querschnittsansicht einer beispielhaften Anordnung des Drehmomentsensors in dem Antriebsmotor gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
    • 3A ist ein beschreibendes Diagramm, welches die Charakteristiken für den Antriebsmotor zeigt, welcher als eine Referenz dient, und welches insbesondere einen Fall zeigt, in welchem ein Betriebspunkt erhalten wird, indem das Dreiphasen- (u, v, w)-Koordinatensystem eines Wechselstroms, welcher der Antriebsstrom ist, in das Zweiphasen (id, iq)-Koordinatensystem eines Gleichstroms konvertiert wird.
    • 3B ist ein beschreibendes Diagramm, welches den Betriebspunkt in einem Fall zeigt, in welchem die Winkelabweichung den Abweichungsbereich für die Anordnung des Rotationssensors übersteigt.
    • 4 ist ein Flussdiagramm, welches das Endprodukt-Untersuchungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden sind die Beispiele von bevorzugten Ausführungsformen des Antriebsmotors und des Endprodukt-Untersuchungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, während auf 1 bis 4 Bezug genommen wird.
  • Zunächst ist ein Fahrzeug 10, in welchem ein Antriebsmotor 100 (siehe 2) gemäß der vorliegenden Ausführungsform montiert ist, einfach unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
  • Das Fahrzeug 10 ist ein sogenanntes Hybrid-Fahrzeug. Wie in 1 gezeigt, umfasst das Fahrzeug 10 einen Motor 20, eine erste rotierende elektrische Maschine 22, eine zweite rotierende elektrische Maschine 24, eine Motorkupplung 30 und ein Rad 36. In 1 ist die erste rotierende elektrische Maschine 22 mit „GEN“ bezeichnet, und die zweite rotierende elektrische Maschine 24 ist mit „TRC“ bezeichnet.
  • Ein Antriebssystem 80 dieses Fahrzeugs 10 umfasst eine Motorwelle 200, eine Generatorwelle 202, eine Motorwelle 204, eine Gegenwelle 206 und eine Rad-Ausgangswelle 208. Der Motor 20 ist mit der Motorwelle 200 mittels einer Kurbelwelle 210, einer Mitnehmerscheibe 212 und einem Dämpfer 214 verbunden. Die Motorkupplung 30, ein erstes Motorwellen-Zahnrad 220 und ein zweites Motorwellen-Zahnrad 222 sind an der Motorwelle 200 angeordnet.
  • Die Generatorwelle 202 umfasst ein Generatorwellen-Zahnrad 230, welches mit dem ersten Motorwellen-Zahnrad 220 der Motorwelle 200 eingreift. Die Motorwelle 204 umfasst ein Motorwellen-Zahnrad 250, welches mit einem zweiten Gegenwellen-Zahnrad 262 der Gegenwelle 206 eingreift. Die Gegenwelle 206 umfasst ein erstes Gegenwellen-Zahnrad 260, das zweite Gegenwellen-Zahnrad 262 und ein drittes Gegenwellen-Zahnrad 264.
  • Das erste Gegenwellen-Zahnrad 260 greift mit dem zweiten Motorwellen-Zahnrad 222 der Motorwelle 200 ein. Das zweite Gegenwellen-Zahnrad 262 greift mit dem Motorwellen-Zahnrad 250 der Motorwelle 204 ein. Das dritte Gegenwellen-Zahnrad 264 greift mit einem Ausgangswellen-Zahnrad 270 der Rad-Ausgangswelle 208 ein. Eine nicht in den Zeichnungen gezeigte Differentialvorrichtung ist an den Rad-Ausgangswellen 208 bereitgestellt.
  • Jede Welle 200, 202, 204, 206 und 208 ist eine Drehmoment-Übertragungswelle, welche ein Drehmoment zu dem Rad 36 überträgt.
  • Wenn der Motor 20 arbeitet, während die Motorkupplung 30 in einem getrennten Zustand ist, erzeugt die erste rotierende elektrische Maschine 22 Leistung aufgrund des Motordrehmoments. Wenn der Motor 20 arbeitet, während die Motorkupplung 30 in einem geschlossenen Zustand ist, wird das Motordrehmoment an das Rad 36 mittels der Motorwelle 200, der Gegenwelle 206 und der Rad-Ausgangswelle 208 übertragen. Wenn die Motorkupplung 30 in dem geschlossenen Zustand ist, kann die erste rotierende elektrische Maschine 22 Leistung aufgrund des Motordrehmoments erzeugen, oder die erste rotierende elektrische Maschine 22 selbst kann ein Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs erzeugen.
  • Wenn die zweite rotierende elektrische Maschine 24 arbeitet, während die Motorkupplung 30 in dem getrennten Zustand ist, wird ein Motordrehmoment an das Rad 36 mittels der Motorwelle 204, der Gegenwelle 206 und der Rad-Ausgangswelle 208 übertragen. Wenn das Fahrzeug 10 abbremst, wird Rotationsdrehmoment in die zweite rotierende elektrische Maschine 24 durch das Umkehren dieses Wegs eingegeben, so dass die zweite rotierende elektrische Maschine 24 regeneriert. Ferner werden, wenn der Motor 20 und die zweite rotierende elektrische Maschine 24 arbeiten, während die Motorkupplung 30 in dem geschlossenen Zustand ist, das Motordrehmoment und das Maschinendrehmoment an das Rad 36 übertragen.
  • Die Konfiguration des Antriebssystems 80 ist nicht auf die 1 gezeigte Konfiguration beschränkt. Beispielsweise kann eine Konfiguration ähnlich zu derjenigen für das Antriebssystem 80 verwendet werden, die in der veröffentlichten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2017-100590 beschrieben ist (siehe beispielsweise 2 der veröffentlichten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2017-100590).
  • Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die zweite rotierende elektrische Maschine 24 den Antriebsmotor 100. Dieser Antriebsmotor 100 umfasst einen Rotor 300 und einen Stator 302 zusätzlich zu der Motorwelle 204. Der Rotor 300 rotiert um eine Rotationsachse Ax. Die Motorwelle 204 umfasst eine Rotorwelle 310, welche innerhalb des Rotors 300 angeordnet ist, und eine Ausgangswelle 312, welche mit der Rotorwelle 310 verbunden ist. Die Ausgangswelle 312 ist mit der Rotorwelle 310 durch ein Verzahnungsgelenk 314 verbunden. Ein Antriebsmotor ähnlich zu dem Antriebsmotor 100 kann ebenfalls in der ersten rotierenden elektrischen Maschine 22 umfasst sein.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Verbindung zwischen der Rotorwelle 310 und der Ausgangswelle 312 durch das Verzahnungsgelenk 314 ausgeführt, jedoch ist die Verbindung nicht hierauf beschränkt. Ein Kopplungsgelenk oder eine andere Gelenkstruktur oder ähnliches kann ebenfalls bevorzugt eingesetzt werden.
  • Die Motorwelle 204 ist durch einen weichmagnetischen Körper gebildet. Der weichmagnetische Körper ist beispielsweise Kohlenstoffstahl oder eine Stahllegierung (Chrom-Stahl, Chrom-Molybdän-Stahl oder ähnliches). Die Motorwelle 204 ist rotierbar durch ein erstes Lager 330a, ein zweites Lager 330b, ein drittes Lager 330c, ein viertes Lager 330d und ähnliches gelagert. Anders ausgedrückt ist die Rotorwelle 310 rotierbar durch das erste Lager 330a, das dritte Lager 330c und das zweite Lager 330b gelagert, welche jeweils an den Enden und dem Mittelabschnitt der Rotorwelle 310 angeordnet sind.
  • Ferner umfasst der Antriebsmotor 100 einen Rotationsgeschwindigkeitssensor 340. Der Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 ist nahe einem Ende der Rotorwelle 310 angeordnet, welches ein Ende ist, welches von dem Rotor 300 vorsteht und an der gegenüberliegenden Seite der Ausgangswelle 312 ist, d.h. nahe einem Ende, welches nicht der Drehmoment-Übertragungsweg ist. Insbesondere ist der Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 zwischen dem ersten Lager 330a und dem Rotor 300 an der Rotorwelle 310 angeordnet. Der Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 ist beispielsweise durch einen Drehmelder gebildet und detektiert die Rotationsgeschwindigkeit Ntrc [rpm] des Antriebsmotors 100 als eine Anzahl von Rotationen pro Zeiteinheit.
  • Wie in 2 gezeigt, ist in dem Antriebsmotor 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein magnetostriktiver Drehmomentsensor 50 (im Folgenden einfach als der Drehmomentsensor 50 bezeichnet) an einer Position nahe dem Rotor 300 an der Rotorwelle 310 angeordnet, d.h. einer Position zwischen dem zweiten Lager 330b und dem Verzahnungsgelenk 314, um das in der Rotorwelle 310 auftretende Drehmoment Tr zu detektieren.
  • Der Drehmomentsensor 50 umfasst eine Mehrzahl von magnetostriktiven Schichten 350a und 350b sowie eine Mehrzahl von Spulen 352a und 352b. Die magnetostriktiven Schichten 350a und 350b (magnetostriktive Filme) sind an der äußeren Umfangsfläche der Rotorwelle 310 angeordnet. Die magnetostriktiven Schichten 350a und 350b sind durch Beschlagen gebildet. Alternativ können die magnetostriktiven Schichten 350a und 350b durch Nuten, welche durch Rändeln entstehen, mit einem Haftmittel befestigten magnetostriktiven Metallfilmen oder pressgepassten ringförmigen magnetostriktiven Metallelementen gebildet sein. Andererseits sind die Spulen 352a und 352b innerhalb eines Zylinders 354 angeordnet, welcher an ein Trageelement gesichert ist, welches in den Zeichnungen nicht gezeigt ist.
  • Wenn der Drehmomentsensor 50 angeordnet ist, sind der Rotor 300, das zweite Lager 330b und der Drehmomentsensor 50 vorzugsweise in der genannten Reihenfolge von dem Antriebsmotor 100 in Richtung der Ausgangsseite angeordnet. Beispielsweise liegt, wenn die Motorwelle 204 direkt an das Rad 36 angebracht ist, der Vorteil vor, dass der Drehmomentsensor 50 leicht angeordnet werden kann. Ferner ist es, da das zweite Lager 330b die Rolle einer magnetischen Abschirmung für den von dem Rotor 300 und ähnlichem erzeugten Magnetismus einnimmt, möglich, die Wirkung des Magnetismus auf den Drehmomentsensor 50 einzudämmen.
  • Der Drehmomentsensor 50 kann an einer Position angeordnet sein, welche dem Verzahnungsgelenk 314 entspricht, jedoch detektiert der Drehmomentsensor 50 unerwünschterweise die Spannungen, die in diesem Fall in dem Verzahnungsgelenk 314 auftreten, und so ist diese Anordnung hinsichtlich einer Erhöhung der Genauigkeit der Erfassung des tatsächlichen Drehmoments nicht bevorzugt.
  • Als nächstes wird das Endprodukt-Untersuchungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, während auf 3A bis 4 Bezug genommen wird. Der Antriebsmotor 100, ein Fahrzeug, in welchem der Antriebsmotor 100 montiert ist, und ähnliches sind Beispiele eines Endprodukts.
  • Zuerst wird ein Antriebsmotor 100, insbesondere ein Antriebsmotor 100, in welchem ein Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 wie spezifiziert angeordnet ist, mit dem Antriebsstrom versorgt, und die Charakteristiken dieses Antriebsmotors 100 werden aufgenommen, um als Referenz zu dienen.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird die Rotorwelle 310 des Antriebsmotors 100 in einem Zustand gehalten, in welchem die Rotation durch eine äußere Kraft gestoppt ist, so dass ein akkurates Drehmoment von dem Drehmomentsensor 50 erhalten werden kann. Wenn das Endprodukt der Antriebsmotor 100 ist, wird die Rotorwelle 310 in einem rotationsgestoppten Zustand beispielsweise unter Verwendung eines Schraubstocks oder ähnlichem gehalten. Wenn das Endprodukt ein Fahrzeug ist, wird die Rotorwelle 310 des Antriebsmotors 100 in dem rotationsgestoppten Zustand durch ein Betätigen einer Bremse gehalten.
  • Die oben beschrieben Charakteristiken werden erhalten, indem ein Dreiphasen- (u, v, w)-Koordinatensystem eines Wechselstroms, der der Antriebsstrom ist, in einen orthogonalen Bereich konvertiert wird, das ein Zweiphasen (id, iq)-Koordinatensystem eines Gleichstroms ist, und wie beispielsweise in 3A gezeigt ist, werden gleiche Drehmomentkurven in einem Fall erhalten, in welchem eine vorbestimmte Mehrzahl von Drehmomentkurven, welche ausgegeben werden, erhalten werden. In dem Beispiel aus 3A ist ein Fall gezeigt, in welchem bei 50 Nm, 100 Nm, 150 Nm und 200 Nm Kurven mit gleichem Drehmoment La, Lb, Lc und Ld erhalten werden. Ferner wird eine Kurve orthogonal zu jeder der Kurven mit gleichem Drehmoment La bis Ld aus dem Ursprung O erhalten, d.h. eine Kurve mit maximaler Phase Lm wird erhalten.
  • Aus diesen Kurven wird ein Betriebspunkt als ein Untersuchungsziel bestimmt. Beispielsweise in einem Fall, in welchem 200 Nm als der Drehmoment-Anweisungswert für den Antriebsmotor 100 bestimmt wird, ist der Schnittpunkt zwischen der Kurve mit gleichem Drehmoment La für den Drehmoment-Anweisungswert (200 Nm) und der Kurve mit maximaler Phase Lm der Betriebspunkt Pa für den Drehmoment-Anweisungswert.
  • In dem Schritt, in welchem der Betriebspunkt Pa erhalten wird, wird die Untersuchung auf den Antriebsmotor 100 durchgeführt, der das Untersuchungsziel ist. Die Untersuchung wird durch Beliefern des Antriebsmotors 100, der das Untersuchungsziel ist, mit einem Antriebsstrom durchgeführt, welcher dem Betriebspunkt Pa entspricht, welcher in der oben beschriebenen Weise erhalten wird. In diesem Fall wird die Rotorwelle 310 des Antriebsmotors 100, welcher das Untersuchungsziel ist, ebenfalls in einem rotationsgestoppten Zustand durch eine externe Kraft gehalten, so dass ein akkurates Drehmoment von dem Drehmomentsensor 50 erhalten werden kann.
  • Das in der Rotorwelle 310 auftretende Drehmoment wird durch den Drehmomentsensor 50 detektiert. Wenn das Drehmoment Tr (tatsächliches Drehmoment), welches durch den Drehmomentsensor 50 detektiert wird, der Drehmoment-Anweisungswert ist oder innerhalb eines akzeptablen Abweichungsbereichs des Drehmoment-Anweisungswerts liegt, wird bestimmt, dass der Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 wie spezifiziert in dem Antriebsmotor 100 angeordnet ist. Der Abweichungsbereich ist vorzugsweise gemäß einem vorbestimmten Schwellenwert Tth festgelegt.
  • Andererseits wird, wenn die Winkelabweichung für die Anordnung des Rotationsgeschwindigkeitssensors 340 außerhalb des oben beschriebenen Abweichungsbereichs liegt, das Zweiphasen- (iq, id)-Koordinatensystem ein Zweiphasen- (iδ, iγ)-Koordinatensystem, welches durch Rotation des Zweiphasen (id, iq)-Koordinatensystems um die Winkeldifferenz θa erhalten wird. In Übereinstimmung mit der Rotation des Zweiphasen-Koordinatensystems wird der Betriebspunkt Pa ebenfalls rotiert, um von der Kurve mit gleichem Drehmoment La für den Drehmoment-Anweisungswert (200 Nm) verschoben zu werden. In dem Beispiel in der Zeichnung ist ein Fall gezeigt, in welchem ein Drehmoment (z.B. 175 Nm), welches niedriger ist als der Drehmoment-Anweisungswert (200 Nm), als der Betriebspunkt Pa erfasst wird.
  • Die Winkelabweichung wird dann auf Grundlage des Drehmoment-Anweisungswerts und des von dem Drehmomentsensor 50 gemessenen tatsächlichen Drehmoments berechnet, und die Anordnungsposition des Rotationsgeschwindigkeitssensors 340 wird dann korrigiert (kalibriert).
  • Als nächstes wird das Untersuchungsverfahren des oben beschriebenen Endprodukts beschrieben, während Bezug auf das Flussdiagramm aus 4 genommen wird. Dieses Untersuchungsverfahren zeigt die Prozesse ab einem Schritt, in welchem der Drehmoment-Anweisungswert durch den Antriebsmotor 100 als eine Referenz bestimmt wird.
  • Zuerst wird bei Schritt S1 in 4 die Rotorwelle 310 des Endprodukts, welches das Untersuchungsziel ist, in einem rotationsgestoppten Zustand durch eine externe Kraft gehalten. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn beispielsweise das Endprodukt der Antriebsmotor 100 ist, die Rotorwelle 310 in dem rotationsgestoppten Zustand beispielsweise unter Verwendung eines Schraubstocks oder ähnlichem gehalten. Wenn das Endprodukt ein Fahrzeug ist, wird die Rotorwelle 310 des Antriebsmotors 100 in dem rotationsgestoppten Zustand durch das Betätigen einer Bremse gehalten.
  • Hiernach wird bei Schritt S2 der Drehmoment-Anweisungswert an das Endprodukt ausgegeben. Wenn beispielsweise das Endprodukt der Antriebsmotor 100 ist, wird der Drehmoment-Anweisungswert durch eine Untersuchungsvorrichtung ausgegeben, welche beispielsweise durch einen Computer gebildet ist. Wenn das Endprodukt ein Fahrzeug ist, wird der Drehmoment-Anweisungswert durch eine in dem Fahrzeug montierte ECU ausgegeben.
  • Bei Schritt S3 wird das tatsächliche Drehmoment von dem Drehmomentsensor 50 erhalten, welcher in dem Endprodukt bereitgestellt ist. Die Daten des erhaltenen tatsächlichen Drehmoments werden in einem Speicher der Untersuchungsvorrichtung oder einem Speicher der ECU gespeichert.
  • Bei Schritt S4 bestimmt die Untersuchungsvorrichtung oder die ECU, ob der Absolutwert der Differenz zwischen dem Drehmoment-Anweisungswert und dem tatsächlichen Drehmoment, d.h. die Winkeldifferenz, einen vorbestimmten Abweichungsbereich übersteigt (Bestimmungs-Schwellenwert Tth).
  • Wenn die Winkelabweichung den Bestimmungs-Schwellenwert Tth übersteigt (Schritt S4: JA), fährt der Prozess zu Schritt S5 fort, und die Anordnungsposition des Rotationsgeschwindigkeitssensors 340 wird auf Grundlage der Winkelabweisung angepasst. Hiernach werden die Prozesse von Schritt S2 und nachfolgend wiederholt.
  • Bei Schritt S4 endet die Untersuchung, wenn die Winkelabweichung geringer oder gleich dem Bestimmungs-Schwellenwert Tth ist (Schritt S4: NEIN).
  • Auf diese Weise umfasst in der vorliegenden Ausführungsform der Antriebsmotor 100, in welchem der Drehmomentsensor 50 an einem Außenumfang einer Welle angeordnet ist, einen Rotor 300, eine Rotorwelle 310, welche innerhalb des Rotors 300 angeordnet ist, und eine Ausgangswelle 312, welche mit der Rotorwelle 310 durch ein Gelenk verbunden ist, welches ein loses Element aufweist und die Rotationskraft der Rotorwelle 310 zu der Ausgangsseite überträgt, wobei der Drehmomentsensor 50 an einer aufwärtigen Seite der Verbindung in einem Bereich angeordnet ist, welcher nicht mit dem Gelenk überlappt.
  • Das Verzahnungsgelenk 314, ein Kopplungsgelenk oder ähnliches sind Beispiele des Gelenks, welches ein loses Element aufweist, jedoch ist das Gelenk mit einem losen Element nicht auf diese Beispiele beschränkt, und andere Gelenkstrukturen können bevorzugt verwendet werden, solange es sich um ein Gelenk mit einem losen Element handelt.
  • Indem der Drehmomentsensor an der aufwärtigen Seite des Gelenks angeordnet ist, ist es möglich, einfach die Ausgabecharakteristiken des Antriebsmotors 100 zu erfassen. Daher ist es ebenfalls möglich, leicht eine vorbestimmte Charakteristik des Antriebsmotors 100 auf Grundlage der Ausgabecharakteristik des Antriebsmotors 100 zu kalibrieren.
  • Die vorliegende Ausführungsform umfasst ein zweites Lager 330b und ähnliches, welche rotierbar die Rotorwelle 310 lagern, und der Drehmomentsensor 50 ist näher an der Ausgangsseite angeordnet als das zweite Lager 330b und ähnliches. Da der Rotor 300, das zweite Lager 330b und ähnliches, sowie der Drehmomentsensor 50 in der genannten Reihenfolge von dem Rotor 300 zu der Ausgangsseite angeordnet sind, können das zweite Lager 330b und ähnliches als eine magnetische Abschirmung für den von dem Rotor 300 und ähnlichem erzeugten Magnetismus wirken. Auf diese Weise ist es möglich, das Auftreten von Rauschen aufgrund magnetischer Felder und ähnlichem zu unterdrücken.
  • Die vorliegende Ausführungsform umfasst einen Rotationsgeschwindigkeitssensor 340, welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 300 erfasst, wobei der Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 an einer Endseite des Rotors 300 angeordnet ist, welcher kein Drehmoment-Übertragungsweg ist, und der Drehmomentsensor 50 ist an einer anderen Endseite des Rotors 300 angeordnet, welcher ein Drehmoment-Übertragungsweg ist.
  • Indem der Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 (Rotationsanzahlsensor) an der einen Endseite des Rotors 300 angeordnet ist, wird der Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 weniger von dem Drehmoment beeinflusst, welches in Einklang mit der Rotation des Rotors 300 übertragen wird, und es ist möglich, die Rotationsgeschwindigkeit (Anzahl von Rotationen) des Rotors 300 akkurat zu erfassen. Ferner wird durch das Bereitstellen des Drehmomentsensors 50 an der anderen Endseite des Rotors 300 der Drehmomentsensor 50 weniger von Rauschen von dem Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 beeinflusst, und es ist möglich, die Genauigkeit der Detektion des Drehmoments zu verbessern.
  • Selbst wenn der Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 seine Funktionalität aufgrund eines Aufpralls oder ähnlichem einbüßt, ist es möglich, eine Rotationssteuerung des Rotors 300 auf Grundlage des von dem Drehmomentsensor 50 erfassten Drehmoments zu implementieren. Beispielsweise ist es durch Rückkoppeln der Differenz zwischen dem Drehmoment-Anweisungswert von dem Steuerabschnitt, welcher den Antriebsmotor 100 steuert, und dem von dem Drehmomentsensor 50 gemessenen tatsächlichen Drehmoment zu dem Steuerabschnitt möglich, eine Rotationssteuerung des Rotors 300 zu implementieren. Anders ausgedrückt kann eine Rotationssteuerung unter Verwendung des Drehmomentsensors 50 als eine Ausfallsicherung betrieben werden, bis der beschädigte Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 durch einen normalen Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 ersetzt worden ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind ein Antriebsmotor, welcher den Rotor 300 und die Rotorwelle 310 umfasst, der Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 und der Drehmomentsensor 50 integral gebildet und bilden eine einzelne Einheit 400.
  • Üblicherweise wird in einer Endprodukt-Untersuchung ein tatsächliches Fahrzeug verwendet und die Untersuchung wird unter Verwendung des unten beschriebenen Verfahrens durchgeführt. Insbesondere wird ein Motorstrom, welcher ein vorbestimmtes Drehmoment hervorruft, dazu gebracht, zu dem Antriebsmotor des Fahrzeugs zu fließen, und das in der Ausgangswelle auftretende Drehmoment wird detektiert, wodurch bestimmt wird, ob ein vorbestimmtes Drehmoment auftritt. Wenn das Ergebnis der Bestimmung ist, dass das vorbestimmte Drehmoment nicht gezeigt wird, wird bestimmt, dass die Winkelinformationen des Rotationsgeschwindigkeitssensors 340 fehlerhaft sind.
  • In einer solchen Endprodukt-Untersuchung muss, wenn eine Kalibration des Rotationsgeschwindigkeitssensors 340 (Anpassung der Anordnung oder ähnliches) durchgeführt wird, beispielsweise jeder an der Spitze der Rotorwelle 310 des Fahrzeugs angeordnete Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 jedes Mal entfernt werden, wenn diese Kalibration durchgeführt wird. Da es notwendig ist, das Fahrzeug aufzubocken und die Kalibration der Anordnungsposition des Rotationsgeschwindigkeitssensors 340 durchzuführen, wird ein langer Zeitraum benötigt, um einen einzelnen Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 zu kalibrieren.
  • Jedoch ist es, wenn eine einzelne Einheit 400 dazu eingerichtet ist, den Rotor 300, den Antriebsmotorkörper, den Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 und den Drehmomentsensor 50 integral gebildet zu umfassen, wie es in der vorliegenden Ausführungsform der Fall ist, möglich, die Anordnungsposition des Rotationsgeschwindigkeitssensors 340 relativ zu der Einheit 400 anstelle des tatsächlichen Fahrzeugs zu konfigurieren, entweder bevor die Einheit 400 in dem tatsächlichen Fahrzeug montiert wird, oder nachdem die Einheit 400 aus dem tatsächlichen Fahrzeug entnommen worden ist.
  • Im Wesentlichen wird ein Motorstrom, welcher ein vorbestimmtes Drehmoment hervorruft, dazu gebracht, zu der Einheit 400 zu fließen, und das in der Ausgangswelle auftretende Drehmoment wird von dem Drehmomentsensor 50 bestimmt, wodurch bestimmt wird, ob ein vorbestimmtes Drehmoment auftritt. Wenn das Ergebnis der Bestimmung ist, dass das nicht vorbestimmte Drehmoment nicht gezeigt wird, wird bestimmt, dass die Winkelinformationen des Rotationsgeschwindigkeitssensors 340 der Einheit 400 fehlerhaft sind.
  • Dann ist es, beispielsweise wenn eine Kalibration des Rotationsgeschwindigkeitssensors 340 (Anpassung der Anordnung oder ähnliches) durchgeführt wird, möglich, die Kalibration durchzuführen, während der Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 von der Einheit 400 entfernt wird und nicht von dem tatsächlichen Fahrzeug. Da die Einheit 400 kleiner als das tatsächliche Fahrzeug ist, ist die Einheit 400 leichter zu handhaben und es ist möglich, die Kalibration der Anordnungsposition des Rotationsgeschwindigkeitssensors 340 in einer kurzen Zeit durchzuführen.
  • In dem Endprodukt-Untersuchungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform wird ein Motorstrom, welcher ein vorbestimmtes Drehmoment hervorruft, dazu gebracht, zu fließen, und das Drehmoment wird von dem Drehmomentsensor 50 detektiert, wodurch bestimmt wird, ob ein vorbestimmtes Drehmoment auftritt. Wenn das Ergebnis der Bestimmung ist, dass das vorbestimmte Drehmoment nicht gezeigt wird, wird bestimmt, dass die Winkelinformation des Rotationsgeschwindigkeitssensors 340 fehlerhaft ist.
  • Üblicherweise wird in einer Endprodukt-Untersuchung die Untersuchung unter Verwendung eines tatsächlichen Fahrzeugs durchgeführt, da es jedoch wie oben beschrieben notwendig ist, das Fahrzeug aufzubocken und eine Kalibration der Anordnungsposition des Rotationsgeschwindigkeitssensors 340 durchzuführen, wird eine lange Zeit benötigt, um einen einzelnen Rotationsgeschwindigkeitssensor 340 zu kalibrieren.
  • Jedoch umfasst der Antriebsmotor 100 ebenfalls den Drehmomentsensor 50 und daher kann die Untersuchung mit lediglich dem Antriebsmotor 100 durchgeführt werden. Folglich ist es möglich, die Kalibration der Anordnungsposition des Rotationsgeschwindigkeitssensors 340 an dem Antriebsmotor 100 und nicht dem tatsächlichen Fahrzeug durchzuführen, entweder bevor der Antriebsmotor 100 in dem tatsächlichen Fahrzeug eingebaut wird oder nachdem der Antriebsmotor 100 von dem tatsächlichen Fahrzeug entfernt worden ist. Da der Antriebsmotor 100 kleiner als das tatsächliche Fahrzeug ist, ist der Antriebsmotor 100 leichter zu handhaben, und es ist möglich, die Kalibration der Anordnungsposition des Rotationsgeschwindigkeitssensors 340 in einer kurzen Zeit durchzuführen.
  • Ein Antriebsmotor 100 umfasst einen Drehmomentsensor 50 an einem Außenumfang einer Welle. Der Antriebsmotor 100 umfasst einen Rotor 300, eine Rotorwelle 310, welche innerhalb des Rotors 300 angeordnet ist, und eine Ausgangswelle 312, welche mit der Rotorwelle 310 durch ein Gelenk mit einem losen Element verbunden ist. In dem Antriebsmotor 100 gibt die Ausgangswelle 312 eine Rotationskraft der Rotorwelle 310 an die Ausgangsseite aus. Der Drehmomentsensor 50 ist an einer aufwärtigen Seite des Gelenks in einem Bereich angeordnet, welcher nicht mit dem Gelenk überlappt.

Claims (5)

  1. Antriebsmotor, in welchem ein magnetostriktiver Drehmomentsensor an einem Außenumfang einer Welle angeordnet ist, wobei der Antriebsmotor umfasst: einen Rotor; eine Rotorwelle, welche innerhalb des Rotors angeordnet ist; und eine Ausgangswelle, welche mit der Rotorwelle durch ein Gelenk mit einem losen Element verbunden ist und eine Rotationskraft der Motorwelle zu einer Ausgangsseite überträgt, wobei der magnetostriktive Sensor an einer aufwärtigen Seite des Gelenks in einem Bereich angeordnet ist, welcher nicht mit dem Gelenk überlappt.
  2. Antriebsmotor nach Anspruch 1, umfassend: ein Lager, welches die Rotorwelle rotierbar trägt, wobei der magnetostriktive Drehmomentsensor näher zu der Ausgangsseite angeordnet ist als das Lager.
  3. Antriebsmotor nach Anspruch 1 oder 2, umfassend: einen Rotationsgeschwindigkeitssensor, welcher eine Rotationsgeschwindigkeit des Rotors erfasst, wobei der Rotationsgeschwindigkeitssensor an einer Endseite des Rotors angeordnet ist, welche kein Drehmoment-Übertragungsweg ist, und der magnetostriktive Drehmomentsensor an einer anderen Endseite des Rotors angeordnet ist, welche ein Drehmoment-Übertragungsweg ist.
  4. Antriebsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Antriebsmotor als eine einzelne Einheit eingerichtet ist, in welcher ein Antriebsmotorkörper, welcher den Rotor und die Rotorwelle umfasst, ein Rotationsgeschwindigkeitssensor und der magnetostriktive Drehmomentsensor integral gebildet sind.
  5. Untersuchungsverfahren für ein Endprodukt, in welchem der Antriebsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4 montiert ist, umfassend: Bestimmen, ob ein vorbestimmtes Drehmoment auftritt, indem ein Motorstrom zum Erzeugen des vorbestimmten Drehmoments veranlasst wird, zu fließen, und Detektieren eines Drehmoments mit dem magnetostriktiven Drehmomentsensor; und wenn ein Ergebnis der Bestimmung ist, dass das vorbestimmte Drehmoment nicht gezeigt wird, Bestimmen, dass ein Anordnungswinkel eines Rotationsgeschwindigkeitssensors verdreht ist.
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