JP4126202B2

JP4126202B2 - 車両駆動アシスト用電動機

Info

Publication number: JP4126202B2
Application number: JP2002170769A
Authority: JP
Inventors: 耕安嶋; 圭介西舘; 尚也清水; 健一吉田; 立行山本
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: JP2004015988A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関で直接駆動されない車輪を電動機で駆動する車両駆動アシスト用直流電動機に係り、特にブラシ並びにコンミテータの長寿命化に好適な車両駆動アシスト用直流電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、例えば、前輪をエンジンで駆動し、後輪を電動機で駆動する車両駆動アシスト装置の開発が進められている。この場合、電動機はエンジンの駆動力をアシストし、正逆回転可能である、安価な直流分巻モータが使用されている。しかし、直流モータの場合、アーマチャ電流を多く流せばトルク増大するが、それだけブラシ電流密度が高くなり、火花発生と共にブラシ寿命が短くなる。
【０００３】
さらに、連続運転状態ではブラシ発熱により熱的ダメージをうけ、アーマチャ焼損に至る可能性がある。
【０００４】
そこで、例えば特開２０００−２１７３１４号公報に記載されているように、ブラシの温度上昇を検知して、スタータモータへの通電を遮断するサーモスタットと、サーモスタットが固定され、ブラシの熱が伝導する受熱体を備え、受熱体がブラシに固定され、モータ温度保護または焼損防止を図ったものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この技術は受熱体部品追加が必要であり、ブラシホルダと受熱体を一体化しても、材料歩留まりが悪く取付けスペースの制約条件が発生する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記点に鑑み本発明はなされたものであり、その目的は過温度保護装置の取付が容易な車両駆動アシスト用電動機を提供することにある。
【０００７】
本発明は、内燃機関によって駆動される第１の車輪とは異なる第２の車輪にクラッチおよびディファレンシャルギヤを介して駆動力を伝達して第２の車輪を駆動する車両駆動アシスト用電動機であって、アーマチャと、このアーマチャに電流を供給するブラシと、このブラシを摺動自在に支持するブラシホルダと、ブラシの温度上昇を検知するための過温度保護装置とを有し、過温度保護装置が、ネジ加工が施された熱伝導性部材、及びこの熱伝導性部材の内部に設けられた温度素子を有すると共に、熱伝導性部材に施されたネジ部によって、ブラシに給電する渡り線と共にブラシホルダに固定されていることを特徴とする。本発明によれば、車両駆動アシスト用電動機の過温度保護装置を直接ブラシホルダに装着でき、過温度保護装置の取付けを容易にできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態による車両駆動アシスト装置を用いた４輪駆動車両の全体構成を示すシステム構成図である。
【００１０】
４輪駆動車１０は、エンジン２０及び直流電動機３０を備えている。エンジン２０の駆動力は、トランスミッション２２及び第１の車軸２４Ａ，２４Ｂを介して、前輪２６Ａ，２６Ｂに伝達され、前輪２６Ａ，２６Ｂを駆動する。直流電動機３０の駆動力は、クラッチ３２，デファレンシャルギヤ３３及び第２車軸（後輪軸）３４Ａ，３４Ｂを介して、後輪３６Ａ，３６Ｂに伝達され、後輪３６Ａ，３６Ｂを駆動する。デファレンシャルギヤ３３とクラッチ３２が連結されると、直流電動機１００の回転力は、クラッチ３２，デファレンシャルギヤ３３を介して第２車軸（後輪軸）３４Ａ，３４Ｂに伝えられ、後輪３６Ａ，３６Ｂを駆動する。クラッチ３２が外れると、直流電動機３０は後輪３６Ａ，３６Ｂ側から機械的に切り離され、後輪３６Ａ，３６Ｂは駆動力を路面に伝えないものである。なお、直流電動機３０は、例えば、正転逆転の切替えが容易であり、増磁作用を行える直流分巻電動機、または他励直流電動機を用いている。
【００１１】
なお、以上の説明では、前輪２６Ａ，２６Ｂをエンジン２０で駆動し、後輪３６Ａ，３６Ｂを直流電動機３０で駆動する４輪駆動車両として説明しているが、前輪を直流電動機で駆動し、後輪をエンジンで駆動するようにしてもよいものであり、また、トラックのような６輪以上の車両、トレーラのような、牽引車両にも適用可能である。
【００１２】
エンジンルーム内には、通常の充電発電システムを行う補機用発電機(ALT1)４０及び補機バッテリー４２が配置され、エンジン２０によってベルト駆動される補機用発電機４０の出力が補機バッテリー４２に蓄積される。また、補機用発電機４０の近傍には、エンジン２０によりベルト駆動される駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）４４が配設されている。駆動用高出力発電機４４の出力は、一線式の＋配線路４５Ａによって直流電動機３０に電気的に接続されている。直流電動機３０の−配線路４５Ｂは、ボディアースとなっている。電動機３０の駆動力源は、発電機４４の出力だけでなく、バッテリーを用いることも可能である。バッテリーとしては、バッテリー４２を用いることもできる。補機用発電機４０は、例えば、１２Ｖ，２ｋＷ程度の一般的な発電機であり、駆動用高出力発電機４４は、補機用発電機４０に比べて高出力が得られる発電機であり、例えば、３６Ｖ，６ｋＷ程度の発電機である。
【００１３】
エンジン２０の出力は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）５０からの指令により駆動される電子制御スロットル５２により制御される。電子制御スロットル５２には、アクセル開度センサ５４が設けられており、アクセル開度を検出する。なお、電子制御スロットルの代わりにメカリンクのアクセルペダル及びスロットルを用いる場合には、アクセルペダルにアクセル開度センサを設けることができる。また、ＥＣＵ５０は、トランスミッション２２を制御する。トランスミッション２２は、オートマチックトランスミッションであり、セレクトレバー２３によって選択されたギヤ比となるように自動制御される。セレクトレバー２３のポジションは、ギヤ位置検出器２５によって検出される。なお、トランスミッション２２としては、マニュアルトランスミッションを用いるものであってもよいものである。
【００１４】
また、前輪２６Ａ，２６Ｂ及び後輪３６Ａ，３６Ｂの各車輪に設けられたブレーキ２８Ａ，２８Ｂ，３８Ａ，３８Ｂには、アンチロックブレーキ（ＡＢＳ）コントロールユニット５５によって制御されるアンチロックブレーキ（ＡＢＳ）アクチュエータ２９Ａ，２９Ｂ，３９Ａ，３９Ｂが設けられている。また、前輪２６Ａ，２６Ｂ及び後輪３６Ａ，３６Ｂの各車輪には、回転速度及び回転方向を検出する回転センサ５６Ａ，５６Ｂ，５８Ａ，５８Ｂが設けられている。なお、回転センサ５６Ａ，５６Ｂ，５８Ａ，５８Ｂは、各車輪毎に設けられているが、前輪軸及び後輪軸の一方もしくは両方に配してもよいものである。また、ＡＢＳコントロールユニット５５は、回転センサ５６Ａ，５６Ｂ，５８Ａ，５８Ｂの出力により、車速を検出し、その車速に応じて、クラッチ３２にオン・オフ信号を出力して、クラッチ３２の遮断・連結を制御する。
【００１５】
駆動用発電機出力電圧制御回路（ＧＣＵ）６０は、回転センサ５６Ａ，５６Ｂ，５８Ａ，５８Ｂによって検出された車輪２６Ａ，２６Ｂ，３６Ａ，３６Ｂの回転速度及び回転方向の情報，アクセル開度センサ５４によって検出されたアクセル開度の情報、及びギヤ位置検出器２５によって検出されたギヤ位置の情報等に基づいて、車両の走行状態を判断し、この判断に基づいて、駆動用高出力発電機４４の出力電圧を制御し、また、直流電動機３０の界磁電流を制御する。
【００１６】
次に、図２を用いて、本実施形態による該直流電動機３０の断面図を示す。
【００１７】
直流電動機３０は、アーマチャ８０とフィールド巻線３１とヨーク８４とを備え、アーマチャ８０に電流を供給する＋ブラシ７０，７１，整流子８３及びこれらの＋ブラシ７０，７１を支持するブラシホルダ７４，７５を収納するブラケット８２を備え、アーマチャ８０の回転力はシャフト８１を介して出力される。
【００１８】
図３に本発明の詳細取付け構造を示す。
【００１９】
＋ブラシ７０はブラシホルダ７４に支持され、＋ブラシ７１に給電する渡り線７７は、ブラシホルダ７４に過温度保護装置７６で固定される。過温度保護装置７６の詳細は図４に示す通り、熱伝達性の優れた黄銅または真鍮７６Ｂからなり、先端部７６Ａはネジ加工が施されており、内部部品７８はサーミスタであり、耐熱樹脂７６Ｃにて充填されている。７９はサーミスタリードセンであり、駆動用発電機出力電圧制御回路（ＧＣＵ）６０と接続される。
【００２０】
図５に駆動用発電機出力電圧制御回路（ＧＣＵ）を示す。
【００２１】
駆動用発電機出力制御回路（ＧＣＵ）６０には、回転センサ５６Ａ，５６Ｂ，５８Ａ，５８Ｂによって検出された車輪２６Ａ，２６Ｂ，３６Ａ，３６Ｂの回転速度及び回転方向の情報、及びセル開度の情報、及びギヤ位置検出器２５によって検出されたギヤ位置の情報が入力する。
【００２２】
ＧＣＵ６０は、これらの情報に基づいて、駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）４４に対して出力電圧の指令値を出力することにより、高出力発電機４４の出力電圧を制御し、直流電動機３０を制御する。さらに、ＧＣＵ６０は、直流電動機３０のフィールド巻線３１に流す界磁電流を制御することにより、直流電動機３０を直接制御するようにしており、高出力発電機４４により直流電動機３０を制御することによるレスポンスの低下を改善するようにしている。駆動用発電機出力電圧制御回路（ＧＣＵ）６０は、Ｉ／Ｏ回路６１と、Ａ／Ｄ変換器６２と、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）６３と、Ｉ／Ｏ回路６４と、Ｈブリッジドライバ６５と、Ｈブリッジ回路６６とを備えている。ギヤ位置検出器２５によって検出されたギヤ位置情報は、Ｉ／Ｏ回路６１を介して、ＭＰＵ６３に取込まれる。また、回転センサ５６Ａ，５６Ｂ，５８Ａ，５８Ｂによって検出された車輪２６Ａ，２６Ｂ，３６Ａ，３６Ｂの回転速度及び回転方向の情報，アクセル開度センサ５４によって検出されたアクセル開度の情報は、Ａ／Ｄ変換器６２を介して、ＭＰＵ６３に取込まれる。ＭＰＵ６３は、ＣＰＵと電動機制御用のプログラムやデータを保持するメモリを備えており、入力した情報に基づいて、車速を算出し、駆動用高出力発電機４４の出力電圧値を算出し、Ｉ／Ｏ回路６４から駆動用高出力発電機（ＡＬＴ２）４４に供給され、発生する出力電圧値を制御する。また、過温度保護装置７６の温度変化信号により、直流電動機３０のアーマチャ電流を遮断またはモータ限界温度を越えないように、アーマチャ指令電流値を制御する。このように、アーマチャ電流も制御可能であり、安価でなお且つ確実にモータ焼損防止並びにブラシの長寿命化を図ることが可能となる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、過温度保護装置をブラシホルダへ容易に取付け可能な構造となる車両駆動アシスト用電動機が提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態をなす車両駆動アシスト装置を用いた４輪駆動車両全体構成を示すシステム構成を示す。
【図２】本発明の直流電動機の断面図を示す。
【図３】本発明の過温度保護装置取付け詳細図を示す。
【図４】本発明の過温度保護装置の詳細図を示す。
【図５】本発明の駆動制御回路図を示す。
【符号の説明】
１０…４輪駆動車、２０…エンジン、２２…トランスミッション、２３…セレクトレバー、２４…第一の車軸、２５…ギヤ位置検出器、２６…前輪、２８，３８…ブレーキ、２９，３９…ＡＢＳアクチエータ、３０…直流電動機、３１…フィールド巻線、３２…クラッチ、３３…ディファレンシャルギヤ、３４…第二車軸、３６…後輪、４０…補機用発電機、４２…補機バッテリ、４４…駆動用高出力発電機、４５Ａ…＋配線路、４５Ｂ…−配線路、５０…エンジンコントロールユニット、５４…アクセル開度センサ、５５…ＡＢＳコントロールユニット、５６，５８…回転センサ、５７…アーマチャ電流センサ、６０…駆動用発電機出力電圧制御回路、６１，６４…Ｉ／Ｏ回路、６２…Ａ／Ｄ変換器、６３…マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、６５…Ｈブリッジドライバ、６６…Ｈブリッジ回路、７０，７１…＋ブラシ、７２，７３…−ブラシ、７４，７５…ブラシホルダ、７６…過温度保護装置、７７…ワタリセン、７８…サーミスタ、７９…サーミスタリードセン、８０…アーマチャ、８１…シャフト、８２…ブラケット、８３…整流子。

Claims

内燃機関によって駆動される第１の車輪とは異なる第２の車輪にクラッチおよびディファレンシャルギヤを介して駆動力を伝達して前記第２の車輪を駆動する車両駆動アシスト用電動機であって、
アーマチャと、
該アーマチャに電流を供給するブラシと、
該ブラシを摺動自在に支持するブラシホルダと、
前記ブラシの温度上昇を検知するための過温度保護装置と、を有し、
前記過温度保護装置は、ネジ加工が施された熱伝導性部材、及び該熱伝導性部材の内部に設けられた温度素子を有すると共に、前記熱伝導性部材に施されたネジ部によって、前記ブラシに給電する渡り線と共に前記ブラシホルダに固定されている、
ことを特徴とする車両駆動アシスト用電動機。
請求項１に記載の車両駆動アシスト用直流電動機において、
前記過温度保護装置はバイメタル方式またはサーミスタ方式である、
ことを特徴とする車両駆動アシスト用電動機。